Fundamentos de Electricidad y Luminotecnia con Aplicación en Sistemas Fotovoltaicos
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Fundamentos de Electricidad y Luminotecnia
Ley de Ohm y Resistencia
La relación entre la tensión y la corriente eléctrica se define como resistencia. Esta relación es proporcional y se describe mediante la Ley de Ohm:
- V = I x R
- I = V / R
- R = V / I
Donde:
- V: Tensión (Voltios)
- I: Corriente (Amperios)
- R: Resistencia (Ohmios)
Dispositivos de Protección y Control
Diferencial
El diferencial es un dispositivo de protección que previene contactos directos e indirectos. Si detecta una fuga de corriente, interrumpe el circuito. Funciona en conjunto con el sistema de puesta a tierra. Existen diferentes clases de diferenciales:
- AC: Para corriente alterna.
- A Estándar: Para corriente alterna y continua.
- A Superinmunizado: Para corriente alterna, continua y ciertos armónicos.
Conmutador e Interruptor de Cruce
Conmutador: Interruptor especial que permite abrir o cerrar un circuito desde tres o más puntos. Cambia e interrumpe la dirección de la corriente eléctrica.
Interruptor: Aparato de maniobra que se coloca entre dos conmutadores para controlar un punto de luz desde dos lugares.
Resistencia
La resistencia representa la dificultad que encuentra la corriente eléctrica para fluir. Depende del material, las dimensiones del conductor y factores externos como la temperatura. Se calcula mediante la siguiente fórmula:
R = ρ (L / S) [Ohmios]
Donde:
- ρ: Resistividad del material
- L: Longitud del conductor
- S: Sección transversal del conductor
Operaciones Eléctricas
A continuación, se presentan fórmulas para calcular diferentes magnitudes eléctricas:
- Intensidad (A): I = V / R, I = P / V
- Tensión (V): V = I x R, V = P / I
- Resistencia (Ohm): R = ρ (L / S), R = V / I, Rt = R1 + R2 (resistencia total en serie)
- Potencia (W): P = R x I², P = V x I
Luminotecnia
Magnitudes Fotométricas
Eficiencia Luminosa (η)
La eficiencia luminosa indica la parte de la potencia eléctrica que se convierte en luz visible. Se calcula como:
η = Φ / P
Donde:
- η: Eficiencia luminosa (lúmenes/vatio)
- Φ: Flujo luminoso (lúmenes)
- P: Potencia eléctrica (vatios)
Luminancia (L)
La luminancia describe la cantidad de luz que llega al ojo, reflejada por una superficie. Se define como:
L = I / S [candelas/m²]
Donde:
- L: Luminancia (candelas/m²)
- I: Intensidad luminosa (candelas)
- S: Superficie (m²)
Flujo Luminoso (Φ)
El flujo luminoso representa la cantidad total de luz emitida por una fuente en todas direcciones. Se mide en lúmenes.
Intensidad Luminosa (I)
La intensidad luminosa es la cantidad de luz emitida por una fuente en una dirección específica. Se mide en candelas (cd).
Iluminancia (E)
La iluminancia es el flujo luminoso que incide sobre una superficie. Se calcula mediante la ley inversa de los cuadrados:
E = Φ / S [lúmenes/m² = lux]
Diferencia entre Luminancia e Intensidad Luminosa
La luminancia se refiere al flujo luminoso que refleja una superficie plana, mientras que la intensidad luminosa describe la luz que llega a una superficie curva.
Aplicación en Sistemas Fotovoltaicos
Cálculo de un Sistema Fotovoltaico
Para dimensionar un sistema fotovoltaico, se deben considerar los siguientes factores:
- Radiación solar: Cantidad de energía solar disponible en la ubicación.
- Orientación e inclinación de los paneles: Para maximizar la captación de energía solar.
- Consumo energético: Determinar la demanda de energía del usuario.
- Rentabilidad: Evaluar el retorno de la inversión.
- Dimensionamiento: Calcular el número de paneles y la potencia necesaria.