| Tensión y Corriente La electricidad es el flujo de partículas cargadas (electrones) que circulan a través de materiales conductores (por ejemplo cables o barras de cobre). Éstas partículas ganan energía en una fuente (generador, módulo fotovoltaico, batería, etc) y transfieren esta energía a una carga (lámpara, motor, equipo de comunicaciones, etc.) y luego retornan a la fuente para repetir el ciclo. Si se supone un círculo básico como es una batería conectada a una lámpara se tendrá lo indicado en las figuras 3 y 4 Fig 3 Fig 4 La batería es un fuente de electricidad, o fuerza electromotriz (FEM). La magnitud de esta FEM es lo que conocemos como tensión o voltaje. Estos conceptos se pueden comprender si se los asemeja a un sistema de bombeo de agua. Se reemplazará el flujo de electrones por agua, la fuente de tensión por una bomba de agua y el cable por una cañería. Se tendrá entonces: | MODELO ELÉCTRICO | MODELO HIDRÁULICO | | Corriente eléctrica es el flujo de electrones a través de un cable. Se mide en Amperes. | Caudal de agua es el flujo de agua a través den una cañería. Se mide en litros/seg. | | La fuente de energía eléctrica le entrega a los electrones tensión o lo que es lo mismo, capacidad de realizar trabajo. La tensión se mide en Volts. | La bomba de agua le entrega presión a la misma. La presión se mide en Kg/cm2 (o en metros de columna de agua). | | Los electrones pierden su energía al pasar por una carga. Aquí es donde se realiza el trabajo. | El agua pierde su presión al pasar por ej. Por una turbina. Aquí es donde se realiza el trabajo. | Conexión en Serie Si los elementos de un circuito se conectan en serie, significa que todo el flujo (de electrones o agua) debe pasar por cada uno de lo elementos del mismo. Por ejemplo, en el caso del bombeo de agua, si se la quisiera elevar hasta una altura de 20m para luego hacerla pasar por una pequeña turbina deberíamos conectar bomba y turbina en serie como indica la fig.5 Todo el caudal que pasa por la bomba también lo hará por la turbina y las cañerías. FIG. 5  Por lo tanto el flujo es constante en cualquier punto del circuito. Si se quisiera elevar el mismo caudal pero al doble de altura (40m) se deberían conectar dos bombas de las mencionadas en serie. Esto es lo mismo que decir que en una conexión en serie, las presiones se suman.Recordando el símil eléctrico, el equivalente de presión es tensión. Por lo tanto si se tuvieran dos módulos fotovoltaicos que entregaran cada uno 12 Volts, 2 Amperes y se deseara implementar un sistema en 24 Volts y 2 Amperes se debería armar un circuito según muestra la fig. 6 FIG 6  Conclusión: Cuando se conectan módulos en serie, la tensión resultante es la suma de las tensiones de cada uno de ellos y la corriente resultante coincide con la menor de las corrientes entregada por los módulos. Conexión en Paralelo Si la necesidad fuera la de elevar a 20 m de altura el doble del caudal mencionado anteriormente se deberían conectar dos bombas según indica la figura 7 Esta es una conexión en paralelo. Fig.7  Cada bomba elevará un caudal similar, pasando por la turbina la suma de ambos. No hay ninguna diferencia de presión entre el agua bombeada por la primera y segunda bomba y por lo tanto toda el agua caerá desde la misma altura contribuyendo con igual presión. En el caso eléctrico, si se necesitara suministrar a la carga 12 volts, 4 amperes, el circuito será el de la fig.8. Fig.8 Conclusión: Cuando se conectan módulos en paralelo, la corriente resultante es la suma de las corrientes de cada uno de ellos y la tensión resultante coincide con la que cada módulo entrega. Potencia Es la energía suministrada en la unidad de tiempo P=V x I Donde: P es la potencia medida en Watts V es la tensión aplicada medida en Volts I es la corriente que circula medida en Amperes. Si se analizan los casos vistos en la conexión serie y en la conexión paralelo se observa que ambos manejan idénticos valores de potencia: 24 V x 2 A = 48 W 12 V x 4 A = 48 W Una misma potencia eléctrica podrá estar en forma de alta tensión y baja corriente o baja tensión y alta corriente. Cada aplicación determinará la mejor elección. Pérdidas de Potencia Al circular agua por una cañería se producen pérdidas de carga por fricción y turbulencia. Es decir, que la cañería ofrece una cierta resistencia al pasaje del flujo de agua. De igual manera, los conductores eléctricos ofrecen una cierta resistencia al paso de la corriente de electrones y esto se traduce en una pérdida de potencia, la que debe ser tenida en cuenta al diseñar un sistema. Estas pérdidas de potencia se transforman en calor. La resistencia de un conductor eléctrico (un cable de cobre, por ejemplo) es una propiedad que depende de las características intrínsecas del material del conductor y de su geometría. Dicho en otros términos la resistencia de un conductor varía en relación directa a su resistividad y a su longitud y en relación inversa a su sección. Se cumple que : V=R x I Donde: "V" es la tensión del sistema en Volts "I" es la corriente que se transmite en Amperes "R" es la resistencia del elemento conductor en Ohms Esta expresión constituye la Ley de Ohms e indica que la tensión aplicada es proporcional a la resistencia y a la corriente que circula por el circuito. Como: Por lo tanto la pérdida de potencia será proporcional a la resistencia del conductor y al cuadrado de la corriente que circula por él. En los sistemas fotovoltaicos que trabajan a tensiones bajas, interesa conocer qué caída de tensión se producirá al recorrer la corriente requerida, un conductor de determinada longitud y sección. En el capítulo 7 se dan valores de secciones de conductor adecuadas para una determinada corriente y distancia. Cantidad de Energía Si se tiene que mantener encendida durante 2 horas una lámpara consume 60 Watts, la energía consumida será igual a : E1 = 60 Watts x 2 hs = 120 Watts hora Si además, se quisiera alimentar, con la misma fuente un televisor que consume 50 Watts, y funciona durante 3 horas, el consumo de energía del televisor será : E2 = 50 Watts x 3 Hs = 150 Watts hora Si E1 y E2 fueran los únicos consumos de energía de ese día, la energía total demandada a la fuente diariamente será : Etot = E1 + E2 Etot = 270 Watts hora/día Es importante familiarizarse con este concepto de demanda diaria de energía ya que como se verá más adelante, es el que se utilizará en el dimensionamiento de los sistemas fotovoltaicos. | 
