Difference between revisions of "Electricity and energy/es"

From Open Source Solar Project
Jump to navigation Jump to search
(Created page with "Electricidad y energía")
 
m (Text replacement - "voltaje" to "tensión")
 
(65 intermediate revisions by 2 users not shown)
Line 1: Line 1:
 
[[Category:Basic concepts]]
 
[[Category:Basic concepts]]
 
<languages />  
 
<languages />  
−
Electricity is flowing in our bodies to power our hearts, lightning strikes the earth roughly 100 strikes per second<ref name="lightning"> NOAA Lightning Flash Rate. https://sos.noaa.gov/datasets/lightning-flash-rate/</ref>, and much of human productivity and also environmental destruction result from our reliance upon it. Electricity is everywhere, but at the same time there continue to be nearly a billion people without access to electricity globally. The primary issue has always been that electricity was always produced in a few select locations and then distributed out from there in an electrical grid to homes and businesses, which can be very expensive to expand. [[Special:MyLanguage/PV system types|Grid-tied PV systems]] can be used to help reduce the environmental impacts of electricity use and [[Special:MyLanguage/PV system types|stand-alone PV systems]] can help provide energy to areas where the grid doesn’t reach as they are able to produce, store and provide energy in the form of electricity even in the most remote locations.
+
Electricidad parece que está por todas partes: fluye en nuestros cuerpos para alimentar nuestros corazones, los rayos constantemente caen sobre la tierra a aproximadamente 100 descargas por segundo <ref name= "lightning"> Frecuencia de relámpagos de la NOAA. https://sos.noaa.gov/datasets/lightning-flash-rate/</ref> y la mayoría de las fabricas y oficinas del mundo funcionan con electricidad. Pero solo parece que está en todas partes, aún hay casi mil millones de personas sin acceso a la electricidad en el mundo, mayormente en comunidades rurales. El problema principal siempre ha sido que la electricidad siempre se producía en unos pocos lugares seleccionados y luego se distribuía desde allí en una red eléctrica a hogares y negocios, cuya expansión puede ser muy costosa. A pesar de que ni siquiera llega a todos en el planeta, la red eléctrica provoca importantes daños ambientales que afectan a todos.  
  
−
[[File:Grid.png|frame|center|''Right -'' Most power grids rely on centralized forms of generation (coal, natural gas, nuclear, large scale hydro to produce electricity that is distributed to homes through the transmission and distribution lines.<br />''Left -'' Off-grid PV systems are independent of this system.]]
+
Sistemas FV pueden ayudar a solucionar ambos problemas: aceso a la energía y la contaminación que produce las fuentes de energía non-renovables como carbón. [[Special:MyLanguage/PV system types|Sistemas FV conectados a la red]] se puede utilizar para ayudar a reducir los impactos ambientales del uso de electricidad y [[Special: MyLanguage/PV system types|sistemas FV autónomos]] puede ayudar a proporcionar energía a áreas donde la red no llega, ya que pueden producir, almacenar y proporcionar energía en forma de electricidad incluso en los lugares más remotos.
  
−
A PV system needs to be designed to match the characteristics of the electrical system in an area and the energy needs of the end-user. Not just designers and installers of off-grid systems need to understand electricity and energy thoroughly, but also users to make sure that they do not damage their system by using it beyond its capabilities. The main concepts that are necessary to understand are:
+
[[File:Grid.png|frame|center|''Derecha'' - La mayoría de las redes eléctricas dependen de formas centralizadas de generación (carbón, gas natural, nuclear, hidroeléctrica a gran escala para producir electricidad que se distribuye a los hogares a través de la transmisión y líneas de distribución.<br />''Izquierda -'' Los sistemas fotovoltaicos autónomos (fuera de la red) son independientes de este sistema.]]
−
*Current
 
−
*Voltage
 
−
*Resistance
 
  
−
These are the building blocks of even the most complex electrical systems.  
+
Un sistema FV debe diseñarse para que coincida con las características del sistema eléctrico en la zona y las necesidades energéticas del usuario final. No solo los diseñadores e instaladores de sistemas autónomos deben comprender a fondo la electricidad y la energía, sino también los usuarios para asegurarse de que no dañen su sistema al usarlo más allá de sus capacidades. Los principales conceptos que es necesario comprender son:
 +
*La corriente
 +
*La tensión
 +
*La resistencia
  
−
==What is electricity?==
+
Estos son los componentes básicos de incluso los sistemas eléctricos más complejos.
  
−
[[File:Electronswire.png|thumb|right|A cross-section of a copper wire with its atoms enlarged. The electrons are flowing from atom to atom on their way from areas of high concentration to areas of low concentration.]]
+
==¿Que es la electricidad?==
  
−
Electricity is a force created from the basic building block of all matter - atoms. All atoms are composed of three core components - neutrons (no charge), protons (positive charge) and electrons (negative charge). Out of these three, the only one that is able to freely move from atom to atom is the negatively charged electron. Electrons can build up in higher concentrations in some locations and create a negative charge. Or there can be a lack of electrons, which create a positive charge. Electrons desire to flow from areas of high electron concentration to areas of low electron concentration. Not all atoms or materials have free electrons that can move around easily - most do not like wood, plastic rocks - we call these ''insulators''. Metals and copper are good ''conductors'' as they have abundant free electrons.
+
[[File:Electronswire.png|thumb|right|Una sección transversal de un alambre de cobre con sus átomos agrandados. Los electrones fluyen de un átomo a otro en su camino desde áreas de alta concentración a áreas de baja concentración.]]
  
−
The small static electric shocks that we receive from our cloths are the result of a difference in electrons from your body to that item - this difference is ''voltage''. As the electrons pass from your body to that item of clothing a ''current'' is created.  
+
La electricidad es una fuerza creada del componente básico de toda la materia: los átomos. Todos los átomos son compuestos por tres componentes principales: neutrones (sin carga), protones (carga positiva) y electrones (carga negativa). De estos tres, el único que puede moverse libremente de un átomo a otro es el electrón (carga negativa). Los electrones pueden acumularse en concentraciones más altas en algunos lugares y crear una carga negativa general. O puede haber una falta de electrones, lo que crea una carga positiva general. Los electrones desean fluir desde áreas de alta concentración de electrones a áreas de baja concentración de electrones. No todos los átomos o materiales tienen electrones libres que puedan moverse fácilmente como la madera, el plastico o las piedras.  A estos los llamamos ''aislantes''. Los metales y el cobre son buenos ''conductores'', ya que tienen abundantes electrones libres.
  
−
==Circuits==
+
Las pequeñas descargas eléctricas estáticas que recibimos de nuestra ropa son el resultado de una diferencia en electrones de su cuerpo y la prenda de ropa; esta diferencia es "tensión". A medida que los electrones pasan de su cuerpo a esa prenda de ropa, se crea una "corriente".
  
−
Static electricity and lightning are not useful to humanity as they are not in controlled systems. Electricity needs to be contained within an electrical system comprised of circuits for it to be used properly and safely. A basic electrical circuit is a closed loop built out of the following:
+
==Circuitos==
−
1. An energy source that has or can create an imbalance of electrons between to two points, which is voltage.
 
−
2. Conductive material, like wires, that allows electrons to flow from areas of high concentration to areas of low concentration. This flow is current.
 
−
3. A load or some means of constraining electron flow. Without a load or some kind of way of restraining electron flow, the electron difference created by the energy source will quickly reach zero.
 
  
−
Circuits can be in various states:
+
La electricidad estática y los rayos no son útiles para la humanidad ya que no están en sistemas controlados. La electricidad debe estar contenida dentro de un sistema eléctrico compuesto por circuitos para que se use de manera adecuada y segura. Un circuito eléctrico básico es un circuito cerrado construido con lo siguiente:
−
*'''Closed:''' connected, on, functioning. A properly connected circuit with a load which has current flowing.
+
1. Una fuente de energía que tiene o puede crear un desequilibrio de electrones entre dos puntos, que es la tensión.
−
*'''Open:''' disconnected, off, disabled. A circuit that is not connected or switched off which has no current flowing.
+
2. Material conductor, como cables, que permite que los electrones fluyan desde áreas de alta concentración a áreas de baja concentración. Este flujo es la corriente.
−
*'''Short:''' fault, improper low resistance connection. A circuit that has been improperly built without sufficient resistance - like a load - to constrain the flow of current. A circuit in a short circuit state will allow as much current to flow as possible until the power source is exhausted. If a load is connected in parallel with a short-circuit, like in the diagram, the load may stop functioning due to insufficient voltage/current.
+
3. Una carga o algún medio para restringir el flujo de electrones. Sin una carga o alguna forma de restringir el flujo de electrones, la diferencia de electrones creada por la fuente de energía llegará rápidamente a cero.
−
<gallery widths=250px>
+
 
−
Closedcircuit.png|'''Closed circuit:'''<br />A properly functioning. Electrons are flowing and the light bulb is lit up.
+
Los circuitos pueden estar en varios estados:
−
Opencircuit.png|'''Open circuit:'''<br />A circuit that is disconnected - possibly due to a switch - with no electrons flowing.
+
*'''Cerrado:''' Conectado, encendido, funcionando. Un circuito correctamente conectado con una carga que tiene corriente fluyendo.
−
Shortcircuit.png|'''Short circuit:'''<br />An improperly functioning circuit with a low-resistance path for current to flow. Voltage drops nearly to zero as electrons take the low resistance path.
+
* '''Abierto:''' Desconectado, apagado, deshabilitado. Un circuito que no está conectado o apagado y que no tiene corriente.
−
</gallery>
+
* '''Corto:''' Falla, conexión incorrecta de baja resistencia. Un circuito que se ha construido incorrectamente sin suficiente resistencia, como una carga, para restringir el flujo de corriente. Un circuito en estado de cortocircuito permitirá que fluya tanta corriente como sea posible hasta que se agote la fuente de alimentación. Si una carga está conectada en paralelo con un cortocircuito, como en el diagrama, la carga puede dejar de funcionar debido a tensión / corriente insuficiente.
 +
<anchos de galería = 250px>
 +
Closedcircuit.png|'''Circuito cerrado:''' <br /> Un circuit que está funcionando. Los electrones fluyen y la bombilla está encendida.
 +
Opencircuit.png |'''Circuito abierto:''' <br /> Un circuito que está desconectado, posiblemente debido a un interruptor, sin que fluyan electrones.
 +
Shortcircuit.png |'''Cortocircuito:''' <br /> Un circuito que funciona incorrectamente con una ruta de baja resistencia para que fluya la corriente. La tensión cae casi a cero cuando los electrones toman el camino de baja resistencia.
 +
</galeria>
  
−
==Characteristics of electricity==
+
==Las características de la electricidad==
  
−
Electricity is almost always invisible, but flowing water enables us to create good comparisons and make the concept understandable. A circuit with a battery - like in the previous graphic - operates at a certain voltage and current, similarly a basic hydraulic system operates with a certain pressure and volume.  
+
La electricidad es casi siempre invisible, pero usar algo que actúa de forma similar - agua - para hacer que el concepto sea mas comprensible. Un circuito con batería - como en los gráficos anteriores - opera a un cierto tensión y corriente, de manera similar un sistema básico utilizado para transportar y almacenar agua opera con cierta presión y volumen.
−
*The voltage in the electrical circuit is similar to the pressure in the hydraulic system.
+
*La tensión de un circuito eléctrico es similar a la presión en un sistema de agua.
−
*The current in the electrical circuit is similar to the flow in the hydraulic system.
+
*La corriente de un circuito eléctrico es similar al caudal en un sistema de agua.
−
*The wires in the electrical circuit and the load create resistance. The pipes and sprinkler in the final graphic also create friction.
+
*Los cables y la carga en un circuito eléctrico crean resistencia. Las tuberías y los dispositivos que consumen agua, como un rociador, también crean fricción.
  
−
===Voltage===
+
===Tensión===
  
−
Voltage is the force that moves electrons in a circuit and is measured in volts (V). It can be thought of as electrical pressure and in a circuit with a battery the voltage is determined by the amount of energy stored in the battery. Voltage is similar to the pressure created in the hydraulic system. It depends upon the amount of water in the water that it holds.
+
La tensión es la fuerza que mueve los electrones en un circuito y se mide en voltios (V). Se puede considerar como presión eléctrica y en un circuito con una batería, la tensión está determinado por el tipo de batería y la cantidad de energía que tiene almacenada. La tensión es similar a la presión creada en el sistema de agua. Depende de la cantidad de agua que contenga.
  
−
===Current===
+
===Corriente===
  
−
Current is the flow of electrons in a circuit and is measured in amperes or amps (A). Current is similar to the volume of water flowing in the hydraulic system. It depends upon the amount of water permitted to flow by the valve and upon the pressure in the system.
+
La corriente es el flujo de electrones en un circuito y se mide en amperios o amperios (A). La corriente es similar al volumen de agua que fluye en el sistema de agua. Depende de la cantidad de agua que permita que fluya la válvula y de la presión en el sistema.
  
−
===Resistance===
+
===Resistencia===
  
−
Resistance (R) is a resistance to current that is present in all materials and all electrical systems and it is measured in Ohms (Ω). If the wires in an electrical circuit are too small for the amount of current that they need to carry, it will create friction and heat. Voltage is lost as a result. Similarly, the pipes through which the water flows in the hydraulic system can create friction if there is too much pressure or volume trying to pass through them.  
+
La resistencia (R) es una fuerza que resiste el flujo de la corriente y está presente en todos los materiales y todos los sistemas eléctricos. Se mide en ohmios (Ω). Si los cables de un circuito eléctrico son demasiado pequeños para la cantidad de corriente que necesitan transportar, generarán fricción y calor. Como resultado, se pierde tensión. Del mismo modo, las tuberías por las que fluye el agua en el sistema de agua pueden generar fricción si hay demasiada presión o volumen tratando de pasar por ellas.  
  
 
<gallery widths=250px>
 
<gallery widths=250px>
−
File:Pressurevoltage.png|'''Voltage:'''<br /> ''Left -'' A full water tank has a lot of pressure.<br ?>''Right  -'' An empty water tank has no pressure.
+
File:Pressurevoltage.png| '''Tensión:''' <br />''Izquierda -'' Un tanque de agua lleno tiene mucha presión. <br />''Derecha -'' Un tanque de agua vacío no tiene presión.
−
File:Volumecurrent.png|'''Current:'''<br />''Left -'' A valve that is completely open allows a high volume of water to flow.<br />''Right  -'' A valve that is nearly shut allows a low volume of water to flow.
+
File:Volumecurrent.png|'''Corriente:''' <br />''Izquierda -'' Una válvula que está completamente abierta permite que fluya un gran volumen de agua. <br />''Derecha -'' A La válvula que está casi cerrada permite que fluya un volumen bajo de agua.
−
File:Resistancecomparisons.png|'''Resistance:'''<br />''Left'' The valve part way open with a small pipe creating friction and reducing volume.<br />''Right  -'' The valve part way open with a large pipe allowing the volume to easily pass through.
+
File:Resistancecomparisons.png|'''Resistencia:''' <br /> '' Izquierda -'' La válvula se abre parcialmente con una pequeña tubería que crea fricción y reduce el volumen. <br /> ''Derecha -'' La válvula parcialmente abierto con un tubo grande que permite que el volumen pase fácilmente.
 
</gallery>
 
</gallery>
  
−
==Power: watts==
+
==Potencia: vatios==
  
−
'''Power (P)''' is a measurement of work done in a unit of time. How much electricity is being consumed, which is power, in an electric circuit depends upon both the voltage and the current of the circuit. In electrical systems power is measured in '''watts (W)''' A watt is a measure of the energy produced or consumed in one second. Power is also commonly expressed in kW (1 kW = 1000 W) and MW (1 MW = 1,000,000 W) in larger systems. Similarly, if water flowing from the hydraulic system is used to perform work, like spinning a wheel, the power that is used will depend upon both the volume and the pressure of the water supplied. An inefficient load in an electrical system or hydraulic system will consume more power than an efficient one.  
+
'''La potencia (P)''' es una medida del trabajo realizado en una unidad de tiempo. La cantidad de electricidad que se consume, que es potencia, en un circuito eléctrico depende tanto de la tensión como de la corriente del circuito. En los sistemas eléctricos, la potencia se mide en '' 'vatios (W)' '' Un vatio es una medida de la energía producida o consumida en un segundo. La potencia también se expresa comúnmente en kW (1 kW = 1000 W) y MW (1 MW = 1,000,000 W) en sistemas más grandes. De manera similar, si el agua que fluye del sistema de agua se usa para realizar un trabajo, como hacer girar una rueda, la potencia que se use dependerá tanto del volumen como de la presión del agua suministrada. Una carga ineficiente en un sistema eléctrico o sistema de agua requiere mas potencía para funcionar que una eficiente.  
  
 
<gallery widths=250px>
 
<gallery widths=250px>
−
File:Power.png|'''Power:'''<br />''Left -'' Higher pressure and volume has more power and will cause the wheel to spin faster.<br />''Right -'' Low pressure and volume will cause the wheel to spin slowly.
+
File:Power.png|'''Potencia:''' <br />''Izquierda -'' Una presión y un volumen más altos tienen más potencia y harán que la rueda gire más rápido. <br />''Derecha -'' La baja presión y el volumen harán que la rueda gire lentamente.
−
File:Efficiency.png|'''Efficiency:'''<br />''Left -'' An inefficient load will consume a lot of power.<br />''Right -'' An efficient load will consume little power.
+
File:Efficiency.png|'''Eficiencia:''' <br />''Izquierda -'' Una carga ineficiente requiere mucha potencia. <br />''Derecha -'' Una carga eficiente requiere poca potencia.
 
</gallery>
 
</gallery>
  
−
The formula for calculating power in an electrical system is:
+
La fórmula para calcular la potencia en un sistema eléctrico es:
  
 
{| class="wikitable" border=1 style="width: 60%;"
 
{| class="wikitable" border=1 style="width: 60%;"
−
! style="width: 30%"|Power (P)
+
! style="width: 30%"|Potencia (P)
−
! style="text-align:left;"| = voltage (V) × current (I)
+
! style="text-align:left;"| = tensión (V) × corriente (I)
 
|}
 
|}
  
−
The same amount of power can be generated with by using varying amounts of voltage and current. For example:
+
Se puede generar la misma cantidad de energía utilizando cantidades variables de tensión y corriente. Por ejemplo:
−
*1000 watts = 10 volts × 100 amps
+
*1000 vatios = 10 voltios × 100 amperios
−
*1000 watts = 100 volts × 10 amps
+
*1000 vatios = 100 voltios × 10 amperios
  
−
[[File:Phonecharger.png|thumb|right|All appliances should have a label with their rated power consumption on them. Often times it is in volts and amps rather than watts. You can easily calculate watts from these two values.]]
+
[[File:Phonecharger.png|thumb|right|Todos los aparatos deben tener una etiqueta con su consumo de energía nominal. Muchas veces se expresa en voltios y amperios en lugar de vatios. Con estos dos valores, se puede calcular fácilmente la potencia (W) de de la carga.]]
  
−
The equation can also be rearranged to solve for missing variables. If you have any two of the three variables (P, V, I), then you can solve for the third. For example:
+
La ecuación también se puede reorganizar para resolver por cual quier variables faltante. Si tiene dos de las tres variables (P, V, I), entonces se puede resolver la tercera. Por ejemplo:
  
−
'''Example 1:''' A cell phone is plugged into to charge. It is connected to a 12V battery and there is 1A of current flowing. How much power is being consumed?
+
'''Ejemplo 1:''' Un teléfono celular está cargando. Está conectado a una batería de 12V y hay 1A de corriente fluyendo. ¿Cuánta energía se consume?
  
 
:*P = 12 V × .5 A
 
:*P = 12 V × .5 A
 
::W = 6 W
 
::W = 6 W
  
−
'''Example 2:''' A television is using 48 W of power. The battery that it is connected to has a voltage of 12 V. How much current (I) is flowing?
+
'''Ejemplo 2:''' Un televisor utiliza 48 W de potencia. La batería a la que está conectada tiene una tensión de 12 V. ¿Cuánta corriente (I) fluye?
  
 
:*48 W = 12 V x I
 
:*48 W = 12 V x I
Line 97: Line 99:
 
::I = 4 A
 
::I = 4 A
  
−
'''Example 3:''' A small water pump is being used to fill a tank. The pump is a 440 W pump and there are 2 A of current flowing. What is the voltage of the system?
+
'''Ejemplo 3:''' Una pequeña bomba de agua está llenando un tanque. Es una bomba de 440 W y hay 2 A de corriente fluyendo. ¿Cuál es la tensión del sistema?
  
−
:*440W = V × 2 A
+
:*440 W = V × 2 A
 
::V = 440 W ÷ 2 A
 
::V = 440 W ÷ 2 A
 
::V = 220 V
 
::V = 220 V
  
−
==Energy: watt-hours==
+
==Energía: watt-hora==
  
−
[[File:Meter.png|thumb|right|200px|A typical electricity meter for a grid connection. Most meters measure energy in kWh. If you are connected to the grid, you will be charged a price per kWh consumed.]]
+
[[File:Meter.png|thumb|right|200px|Un medidor de electricidad típico para una conexión a la red. La mayoría de los medidores miden la energía consumida en kWh. Si está conectado a la red, se le cobrará un precio por kWh consumido.]]
−
Power is a quick look at how much energy is being consumed or produced. For an electrical system this is an important value, but it is equally important to understand power consumption over time. Energy consumption over time is measured in watt-hours (Wh) or kilo-watt-hours (kWh). A watt-hour is the consumption of 1W of power for 1 hour. The formula for calculating Watt-hours is simple:
+
La potencia es un vistazo rápido a la cantidad de energía que se consume o produce. Para un sistema eléctrico, este es un valor importante, pero de igual importancia entender el consumo de energía a lo largo del tiempo. El consumo de energía a lo largo del tiempo se mide en vatios-hora (Wh) o kilovatios-hora (kWh). Un vatio-hora es el consumo de 1 W de energía durante 1 hora. La fórmula para calcular vatios-hora es sencillo:
  
 
{| class="wikitable" border=1 style="width: 60%;"
 
{| class="wikitable" border=1 style="width: 60%;"
−
! style="width: 30%"|Watt-hours (Wh)
+
! style="width: 30%"|Vatio-hora (Wh)
−
! style="text-align:left;"| = power (P) × time in hours (t)
+
! style="text-align:left;"| = potencia (P) × tiempo en horas (t)
 
|}
 
|}
−
*Time in hours can be a fraction or percentage if necessary.
+
*El tiempo en horas puede ser una fracción o un porcentaje si es necesario.
  
−
'''Example 1:''' A radio is plugged in and plays music for 3 hours. The radio says on the back that it consumes 7 W of power.
+
'' 'Ejemplo 1:' '' Se conecta una radio y reproduce música durante 3 horas. La radio dice en la parte posterior que consume 7 W de potencia.
−
:*Wh = 7 W × 3 hours
+
:*Wh = 7 W × 3 horas
 
::Wh = 21 Wh
 
::Wh = 21 Wh
  
−
'''Example 2:''' The motor on a fan says that it requires 60 W. The fan is left on during the night for 12 hours.  
+
'''Ejemplo 2:''' El motor de un ventilador dice que requiere 60 W. El ventilador se deja encendido durante la noche durante 12 horas.
 
:*Wh = 60 W × 12 hours
 
:*Wh = 60 W × 12 hours
 
::Wh = 720 Wh
 
::Wh = 720 Wh
  
−
== Notes ==
+
==Notas/referencias==
 
<references/>
 
<references/>

Latest revision as of 17:11, 16 February 2021

Other languages:
English • ‎español

Electricidad parece que está por todas partes: fluye en nuestros cuerpos para alimentar nuestros corazones, los rayos constantemente caen sobre la tierra a aproximadamente 100 descargas por segundo [1] y la mayoría de las fabricas y oficinas del mundo funcionan con electricidad. Pero solo parece que está en todas partes, aún hay casi mil millones de personas sin acceso a la electricidad en el mundo, mayormente en comunidades rurales. El problema principal siempre ha sido que la electricidad siempre se producía en unos pocos lugares seleccionados y luego se distribuía desde allí en una red eléctrica a hogares y negocios, cuya expansión puede ser muy costosa. A pesar de que ni siquiera llega a todos en el planeta, la red eléctrica provoca importantes daños ambientales que afectan a todos.

Sistemas FV pueden ayudar a solucionar ambos problemas: aceso a la energía y la contaminación que produce las fuentes de energía non-renovables como carbón. Sistemas FV conectados a la red se puede utilizar para ayudar a reducir los impactos ambientales del uso de electricidad y sistemas FV autónomos puede ayudar a proporcionar energía a áreas donde la red no llega, ya que pueden producir, almacenar y proporcionar energía en forma de electricidad incluso en los lugares más remotos.

Derecha - La mayoría de las redes eléctricas dependen de formas centralizadas de generación (carbón, gas natural, nuclear, hidroeléctrica a gran escala para producir electricidad que se distribuye a los hogares a través de la transmisión y líneas de distribución.
Izquierda - Los sistemas fotovoltaicos autónomos (fuera de la red) son independientes de este sistema.

Un sistema FV debe diseñarse para que coincida con las características del sistema eléctrico en la zona y las necesidades energéticas del usuario final. No solo los diseñadores e instaladores de sistemas autónomos deben comprender a fondo la electricidad y la energía, sino también los usuarios para asegurarse de que no dañen su sistema al usarlo más allá de sus capacidades. Los principales conceptos que es necesario comprender son:

  • La corriente
  • La tensión
  • La resistencia

Estos son los componentes básicos de incluso los sistemas eléctricos más complejos.

¿Que es la electricidad?

Una sección transversal de un alambre de cobre con sus átomos agrandados. Los electrones fluyen de un átomo a otro en su camino desde áreas de alta concentración a áreas de baja concentración.

La electricidad es una fuerza creada del componente básico de toda la materia: los átomos. Todos los átomos son compuestos por tres componentes principales: neutrones (sin carga), protones (carga positiva) y electrones (carga negativa). De estos tres, el único que puede moverse libremente de un átomo a otro es el electrón (carga negativa). Los electrones pueden acumularse en concentraciones más altas en algunos lugares y crear una carga negativa general. O puede haber una falta de electrones, lo que crea una carga positiva general. Los electrones desean fluir desde áreas de alta concentración de electrones a áreas de baja concentración de electrones. No todos los átomos o materiales tienen electrones libres que puedan moverse fácilmente como la madera, el plastico o las piedras. A estos los llamamos aislantes. Los metales y el cobre son buenos conductores, ya que tienen abundantes electrones libres.

Las pequeñas descargas eléctricas estáticas que recibimos de nuestra ropa son el resultado de una diferencia en electrones de su cuerpo y la prenda de ropa; esta diferencia es "tensión". A medida que los electrones pasan de su cuerpo a esa prenda de ropa, se crea una "corriente".

Circuitos

La electricidad estática y los rayos no son útiles para la humanidad ya que no están en sistemas controlados. La electricidad debe estar contenida dentro de un sistema eléctrico compuesto por circuitos para que se use de manera adecuada y segura. Un circuito eléctrico básico es un circuito cerrado construido con lo siguiente: 1. Una fuente de energía que tiene o puede crear un desequilibrio de electrones entre dos puntos, que es la tensión. 2. Material conductor, como cables, que permite que los electrones fluyan desde áreas de alta concentración a áreas de baja concentración. Este flujo es la corriente. 3. Una carga o algún medio para restringir el flujo de electrones. Sin una carga o alguna forma de restringir el flujo de electrones, la diferencia de electrones creada por la fuente de energía llegará rápidamente a cero.

Los circuitos pueden estar en varios estados:

  • Cerrado: Conectado, encendido, funcionando. Un circuito correctamente conectado con una carga que tiene corriente fluyendo.
  • Abierto: Desconectado, apagado, deshabilitado. Un circuito que no está conectado o apagado y que no tiene corriente.
  • Corto: Falla, conexión incorrecta de baja resistencia. Un circuito que se ha construido incorrectamente sin suficiente resistencia, como una carga, para restringir el flujo de corriente. Un circuito en estado de cortocircuito permitirá que fluya tanta corriente como sea posible hasta que se agote la fuente de alimentación. Si una carga está conectada en paralelo con un cortocircuito, como en el diagrama, la carga puede dejar de funcionar debido a tensión / corriente insuficiente.

<anchos de galería = 250px> Closedcircuit.png|Circuito cerrado:
Un circuit que está funcionando. Los electrones fluyen y la bombilla está encendida. Opencircuit.png |Circuito abierto:
Un circuito que está desconectado, posiblemente debido a un interruptor, sin que fluyan electrones. Shortcircuit.png |Cortocircuito:
Un circuito que funciona incorrectamente con una ruta de baja resistencia para que fluya la corriente. La tensión cae casi a cero cuando los electrones toman el camino de baja resistencia. </galeria>

Las características de la electricidad

La electricidad es casi siempre invisible, pero usar algo que actúa de forma similar - agua - para hacer que el concepto sea mas comprensible. Un circuito con batería - como en los gráficos anteriores - opera a un cierto tensión y corriente, de manera similar un sistema básico utilizado para transportar y almacenar agua opera con cierta presión y volumen.

  • La tensión de un circuito eléctrico es similar a la presión en un sistema de agua.
  • La corriente de un circuito eléctrico es similar al caudal en un sistema de agua.
  • Los cables y la carga en un circuito eléctrico crean resistencia. Las tuberías y los dispositivos que consumen agua, como un rociador, también crean fricción.

Tensión

La tensión es la fuerza que mueve los electrones en un circuito y se mide en voltios (V). Se puede considerar como presión eléctrica y en un circuito con una batería, la tensión está determinado por el tipo de batería y la cantidad de energía que tiene almacenada. La tensión es similar a la presión creada en el sistema de agua. Depende de la cantidad de agua que contenga.

Corriente

La corriente es el flujo de electrones en un circuito y se mide en amperios o amperios (A). La corriente es similar al volumen de agua que fluye en el sistema de agua. Depende de la cantidad de agua que permita que fluya la válvula y de la presión en el sistema.

Resistencia

La resistencia (R) es una fuerza que resiste el flujo de la corriente y está presente en todos los materiales y todos los sistemas eléctricos. Se mide en ohmios (Ω). Si los cables de un circuito eléctrico son demasiado pequeños para la cantidad de corriente que necesitan transportar, generarán fricción y calor. Como resultado, se pierde tensión. Del mismo modo, las tuberías por las que fluye el agua en el sistema de agua pueden generar fricción si hay demasiada presión o volumen tratando de pasar por ellas.

  • Tensión:
    Izquierda - Un tanque de agua lleno tiene mucha presión.
    Derecha - Un tanque de agua vacío no tiene presión.

  • Corriente:
    Izquierda - Una válvula que está completamente abierta permite que fluya un gran volumen de agua.
    Derecha - A La válvula que está casi cerrada permite que fluya un volumen bajo de agua.

  • Resistencia:
    Izquierda - La válvula se abre parcialmente con una pequeña tubería que crea fricción y reduce el volumen.
    Derecha - La válvula parcialmente abierto con un tubo grande que permite que el volumen pase fácilmente.

Potencia: vatios

La potencia (P) es una medida del trabajo realizado en una unidad de tiempo. La cantidad de electricidad que se consume, que es potencia, en un circuito eléctrico depende tanto de la tensión como de la corriente del circuito. En los sistemas eléctricos, la potencia se mide en 'vatios (W)' Un vatio es una medida de la energía producida o consumida en un segundo. La potencia también se expresa comúnmente en kW (1 kW = 1000 W) y MW (1 MW = 1,000,000 W) en sistemas más grandes. De manera similar, si el agua que fluye del sistema de agua se usa para realizar un trabajo, como hacer girar una rueda, la potencia que se use dependerá tanto del volumen como de la presión del agua suministrada. Una carga ineficiente en un sistema eléctrico o sistema de agua requiere mas potencía para funcionar que una eficiente.

  • Potencia:
    Izquierda - Una presión y un volumen más altos tienen más potencia y harán que la rueda gire más rápido.
    Derecha - La baja presión y el volumen harán que la rueda gire lentamente.

  • Eficiencia:
    Izquierda - Una carga ineficiente requiere mucha potencia.
    Derecha - Una carga eficiente requiere poca potencia.

La fórmula para calcular la potencia en un sistema eléctrico es:

Potencia (P) = tensión (V) × corriente (I)

Se puede generar la misma cantidad de energía utilizando cantidades variables de tensión y corriente. Por ejemplo:

  • 1000 vatios = 10 voltios × 100 amperios
  • 1000 vatios = 100 voltios × 10 amperios
Todos los aparatos deben tener una etiqueta con su consumo de energía nominal. Muchas veces se expresa en voltios y amperios en lugar de vatios. Con estos dos valores, se puede calcular fácilmente la potencia (W) de de la carga.

La ecuación también se puede reorganizar para resolver por cual quier variables faltante. Si tiene dos de las tres variables (P, V, I), entonces se puede resolver la tercera. Por ejemplo:

Ejemplo 1: Un teléfono celular está cargando. Está conectado a una batería de 12V y hay 1A de corriente fluyendo. ¿Cuánta energía se consume?

  • P = 12 V × .5 A
W = 6 W

Ejemplo 2: Un televisor utiliza 48 W de potencia. La batería a la que está conectada tiene una tensión de 12 V. ¿Cuánta corriente (I) fluye?

  • 48 W = 12 V x I
I = 48 W ÷ 12 V
I = 4 A

Ejemplo 3: Una pequeña bomba de agua está llenando un tanque. Es una bomba de 440 W y hay 2 A de corriente fluyendo. ¿Cuál es la tensión del sistema?

  • 440 W = V × 2 A
V = 440 W ÷ 2 A
V = 220 V

Energía: watt-hora

Un medidor de electricidad típico para una conexión a la red. La mayoría de los medidores miden la energía consumida en kWh. Si está conectado a la red, se le cobrará un precio por kWh consumido.

La potencia es un vistazo rápido a la cantidad de energía que se consume o produce. Para un sistema eléctrico, este es un valor importante, pero de igual importancia entender el consumo de energía a lo largo del tiempo. El consumo de energía a lo largo del tiempo se mide en vatios-hora (Wh) o kilovatios-hora (kWh). Un vatio-hora es el consumo de 1 W de energía durante 1 hora. La fórmula para calcular vatios-hora es sencillo:

Vatio-hora (Wh) = potencia (P) × tiempo en horas (t)
  • El tiempo en horas puede ser una fracción o un porcentaje si es necesario.

'Ejemplo 1:' Se conecta una radio y reproduce música durante 3 horas. La radio dice en la parte posterior que consume 7 W de potencia.

  • Wh = 7 W × 3 horas
Wh = 21 Wh

Ejemplo 2: El motor de un ventilador dice que requiere 60 W. El ventilador se deja encendido durante la noche durante 12 horas.

  • Wh = 60 W × 12 hours
Wh = 720 Wh

Notas/referencias

  1. ↑ Frecuencia de relámpagos de la NOAA. https://sos.noaa.gov/datasets/lightning-flash-rate/
Retrieved from "http://www.opensourcesolar.org/w/index.php?title=Electricity_and_energy/es&oldid=9457"