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Utilizando circuitos eléctricos como una fuente de alimentación alterna de 220V, conecte al circuito de puente de diodos y a las salidas de ánodo y el cátodo conecte una carga resistiva (foco) como se muestra en la Figura 1 Software utilizado Para la solución de la simulación anterior se realizará con el uso de programa Proteus en la versión 8.17. Elementos que intervienen Se realizará el diagrama en el programa Proteus de la siguiente manera. a) Fuente de alimentación – ALTERNATOR El alternador es un dispositivo electromecánico que convierte la energía mecánica en energía eléctrica, generando corriente alterna mediante la inducción electromagnética. Sus componentes principales incluyen el rotor, el estator, el rectificador y el regulador de voltaje, los cuales trabajan en conjunto para producir y estabilizar la electricidad. Es ampliamente utilizado en aplicaciones automotrices, industriales y residenciales, siendo crucial para la recarga de baterías y el suministro de energía en diversos sistemas eléctricos. b) Puente de diodos – BRIDGE El puente de diodos, también conocido como rectificador de puente, es un circuito electrónico utilizado para convertir la corriente alterna (CA) en corriente continua (CC). Este dispositivo consta de cuatro diodos dispuestos en forma de puente, que permiten que la corriente fluya en la misma dirección durante ambos ciclos de la onda
senoidal de entrada. En la primera mitad del ciclo, dos de los diodos permiten el paso de la corriente, mientras que, en la segunda mitad, los otros dos diodos conducen, logrando así una rectificación completa. El puente de diodos es esencial en fuentes de alimentación y en dispositivos electrónicos que requieren una conversión eficiente de CA a CC. Además, ofrece la ventaja de una mayor eficiencia y menor ondulación en comparación con rectificadores de media onda, siendo ampliamente utilizado en aplicaciones industriales y domésticas. c) Carga resistiva (foco) – LAMP Una carga resistiva, como un foco o lámpara incandescente, es un dispositivo que convierte la energía eléctrica en luz y calor mediante el paso de corriente a través de un filamento resistente. Este filamento, generalmente hecho de tungsteno, se calienta debido a la resistencia que ofrece al flujo de corriente, emitiendo luz como resultado de su alta temperatura. Las lámparas incandescentes son ejemplos clásicos de cargas resistivas, ya que su comportamiento eléctrico se caracteriza por seguir la ley de Ohm, donde la corriente que fluye a través de la lámpara es directamente proporcional al voltaje aplicado e inversamente proporcional a su resistencia. Aunque su eficiencia es menor en comparación con otras tecnologías de iluminación, las lámparas incandescentes siguen siendo utilizadas por su simplicidad y bajo costo. d) Transformador – TRANS-2P2S El transformador es un dispositivo electromagnético que se utiliza para cambiar los niveles de voltaje de corriente alterna (CA) entre diferentes circuitos eléctricos, manteniendo la misma frecuencia. El modelo "TRANS 2P2S" se refiere a un transformador con dos devanados primarios (2P) y dos devanados secundarios (2S). Los devanados primarios se conectan a la fuente de alimentación, mientras que los secundarios proporcionan la salida a la carga. Este tipo de transformador permite ajustar el voltaje de salida según las necesidades del sistema, ya sea para elevar o reducir el voltaje, mejorando la seguridad y eficiencia en la distribución de energía eléctrica. Los transformadores son fundamentales en sistemas eléctricos, tanto en aplicaciones industriales como residenciales, ya que permiten la transmisión de energía a largas distancias y su adaptación a niveles de voltaje seguros y utilizables. Corriente alterna La simulación se realiza para una fuente de voltaje alterna con un valor de 2 2 0 V y una frecuencia de 60 Hz como se muestra en la siguiente figura.
Corriente continua
Corriente alterna y su transformación en corriente continua Dentro de la industria, la conversión de corriente alterna (CA) a corriente continua (CC) es un proceso esencial en múltiples aplicaciones, especialmente en aquellas que requieren fuentes de energía estable y controlada. Algunos de los procesos y máquinas donde se utiliza este sistema incluyen: Sistemas de Electrólisis: En la industria química, la electrólisis es un proceso donde se requiere corriente continua para descomponer compuestos químicos. Por ejemplo, en la producción de cloro y soda cáustica a partir de salmuera, se utiliza un rectificador para convertir la corriente alterna en corriente continua, necesaria para el proceso. Soldadura por Arco: Las máquinas de soldadura por arco utilizan corriente continua para mantener un arco eléctrico estable entre el electrodo y las piezas de trabajo. El puente de diodos y otros sistemas de rectificación convierten la CA suministrada por la red en CC para este propósito. Motores de CC en Control de Procesos: En muchas aplicaciones industriales, los motores de corriente continua son preferidos por su facilidad para controlar la velocidad y el par. Estos motores requieren una conversión de CA a CC, lo que se logra mediante rectificadores en el sistema de alimentación. Cargadores de Baterías Industriales: Los sistemas de carga de baterías en vehículos eléctricos, montacargas, y otras aplicaciones industriales requieren la conversión de CA a CC para cargar las baterías eficientemente. Los rectificadores de puente son clave en estos cargadores. Electrónica de Potencia en Sistemas de Energía Renovable: En instalaciones solares y eólicas, los inversores convierten la energía de CC generada por paneles solares o turbinas eólicas en CA para la red, pero también puede requerirse la conversión inversa (CA a CC) para almacenar energía en baterías. Este proceso de conversión es fundamental para la integración de sistemas industriales con las redes eléctricas, garantizando un suministro energético adecuado para una amplia gama de aplicaciones.
satisfacer esa demanda. Esto implica calcular la producción de energía de cada panel en función de la radiación solar y la eficiencia del sistema. Cálculo de Potencia Eólica: Para sistemas eólicos, se calcula la potencia generada por un aerogenerador en función de la velocidad del viento. Se utiliza la fórmula de potencia eólica, que considera la densidad del aire, el área del rotor y la velocidad del viento. Dimensionamiento de Baterías: Se realizan cálculos para determinar la capacidad de almacenamiento necesaria en un sistema de energía solar aislado. Esto incluye evaluar el consumo diario de energía y el número de días de autonomía requeridos, así como la profundidad de descarga de las baterías. Cálculo de Eficiencia del Sistema: Se evalúa la eficiencia total del sistema, considerando pérdidas en los inversores, cables y otros componentes. Esto ayuda a ajustar los cálculos de producción de energía y a dimensionar adecuadamente los sistemas. Cálculo de Costos y Retorno de Inversión: Se realizan análisis económicos que incluyen el costo de instalación, mantenimiento y operación de los sistemas, así como el ahorro en la factura de energía. Esto permite evaluar la viabilidad económica de los proyectos. B) Circuito eléctrico El circuito eléctrico es fundamental para la conversión y distribución de la energía generada. A continuación, se describen los componentes relevantes asociados a un circuito eléctrico típico en un sistema fotovoltaico: C) Los materiales utilizados en los sistemas fotovoltaicos Paneles Fotovoltaicos: Son los componentes principales que convierten la luz solar en energía eléctrica. Reguladores de Carga: Dispositivos que controlan la carga de las baterías, asegurando que no se sobrecarguen o descarguen en exceso. Inversores: Equipos que convierten la corriente continua (CC) generada por los paneles en corriente alterna (CA), que es la forma de energía utilizada en la mayoría de los hogares y negocios.
Baterías: Utilizadas para almacenar la energía generada por los paneles fotovoltaicos, especialmente en sistemas aislados de la red. Estructuras de Soporte: Elementos que sostienen los paneles fotovoltaicos en su lugar, asegurando que estén orientados correctamente hacia el sol. Cables y Conectores: Utilizados para realizar las conexiones eléctricas entre los diferentes componentes del sistema. Protecciones Eléctricas: Incluyen fusibles y disyuntores que protegen el sistema de sobrecargas y cortocircuitos. D) Normas de Seguridad Normativa Chilena Eléctrica: En Chile, se deben seguir las normas establecidas por la normativa chilena eléctrica, que regula la instalación y operación de sistemas fotovoltaicos. Esta normativa incluye aspectos de seguridad eléctrica y de instalación. Protección Personal: Uso de equipo de protección personal (EPP) como guantes aislantes, gafas de seguridad y cascos al trabajar en instalaciones eléctricas. Desconexión de la Red: Antes de realizar cualquier trabajo de mantenimiento, es fundamental desconectar el sistema de la red eléctrica y asegurarse de que no haya corriente en los componentes. Verificación de Conexiones: Comprobar que todas las conexiones eléctricas estén firmes y seguras para evitar cortocircuitos y fallas eléctricas. Uso de Herramientas Aisladas: Utilizar herramientas con aislamiento adecuado para prevenir descargas eléctricas. Señalización de Áreas de Trabajo: Marcar y señalizar las áreas de trabajo para evitar el acceso no autorizado y garantizar la seguridad de los trabajadores. E) Tipo de Mantenimiento Mantenimiento Preventivo: Limpieza de Paneles: Programar una limpieza periódica de los módulos fotovoltaicos para eliminar polvo y suciedad que puedan afectar su eficiencia. Revisión de Conexiones: Inspeccionar y apretar las conexiones eléctricas al menos una vez al año para evitar fallas por conexiones sueltas. Verificación de Componentes: Comprobar el estado de los inversores, reguladores de carga y baterías, asegurando que funcionen correctamente.
