Alejandro Martín Pinto Bárcena Estado del arte de ...

Informe Proyecto de Título de Ingeniero Civil Eléctrico

Alejandro Martín Pinto Bárcena

Estado del arte de estrategias de mantenimiento en grandes parques

fotovoltaicos

Escuela de Ingeniería Eléctrica Facultad de Ingeniería

Valparaíso, 16 de agosto de 2019

Alejandro Martín Pinto Bárcena

Tesis para el grado de Ingeniero Civil Eléctrico,

aprobada por la comisión de la

Escuela de Ingeniería Eléctrica de la

Facultad de Ingeniería de la

Pontificia Universidad Católica de Valparaíso

conformada por

Sr. Javier Riedemann Aros

Profesor Guía

Sr. Werner Jara Montecinos

Segundo Revisor

Sr. Sebastián Fingerhuth Massmann

Secretario Académico


Estado del arte de estrategias de mantenimiento en grandes parques fotovoltaicos

Dedico este trabajo de título a todo aquel que le compartí mis metas y sueños,

ya que, sin saberlo me ayudaron a progresar día a día.

Agradecimientos Agradezco enormemente a mis padres Roxana y Jaime por motivarme siempre y darme la

oportunidad de estudiar, por apoyarme en situaciones difíciles aun cuando por momentos pensé

que no lo merecía, y por siempre confiar en mí.

A mis hermanos, primos, tíos, abuelas, que a su manera me supieron apoyar y dar ánimos para

superar los obstáculos que aparecían en el camino, en especial a mis familiares de Valparaíso los

cuales me hospedaron por todo este largo periodo sin dudarlo.

Mis mejores deseos a todas las personas maravillosas que conocí en el proceso, en especial a mis

amigos, con los que formé lazos que nunca pensé llegar a crear, agradecerles por todos los buenos

momentos que pasamos y por los que seguiremos pasando en este nuevo camino que cada uno

seguirá.

Por último, darle las gracias a los profesores que conocí, en especial a Javier y Werner que fueron

los que me guiaron en el proceso del presente documento.


A.P.B.

Resumen En este trabajo de título se analizó e investigó el funcionamiento de los parques fotovoltaicos

detallando los diferentes equipos que permiten su funcionamiento y la manera en la que

funcionan, realizando además una reseña histórica donde se habló de las primeras utilizaciones

de las celdas fotovoltaicas. Se mencionaron las principales fallas que se presentan en los equipos

que integra el parque fotovoltaico.

Se plantearon las estrategias con las que se busca solucionar las fallas mencionadas, siendo estas

los planes de mantenimiento, que consisten en plan preventivo, correctivo y predictivo,

detallando cada uno de estos con los tiempos que requieren cada uno. Además, se profundizo en

los mantenimientos mecánicos y eléctricos que afectaban a los equipos.

Finalmente se propuso un plan de mantenimiento teniendo en consideración los objetivos,

herramientas utilizadas, personal encargado y los diferentes materiales que se utilizan en cada

una de las tareas, agregando un documento tipo que se utiliza para detallar cada una de las tareas

realizadas.

Palabras claves: parques fotovoltaicos, celdas fotovoltaicas, planes de mantenimiento,

Correctivo, preventivo, predictivo.

Abstract

This paper analyzes and investigates the operation of photovoltaic parks, networks, media,

networks, systems, networks, photovoltaic networks. The main faults that occur in the equipment

that make up the photovoltaic park are mentioned.

The strategies with which the failures are looked for, the maintenance lines, which consist of the

preventive plan, the corrective and the predictive, the relationships with the times that each one

requires. In addition, the mechanical and electrical maintenance that affects the equipment is

studied in depth.

Finally, a maintenance plan is included to take into account the objectives, tools used, personnel

in charge and the different materials used in each of the tasks, adding a document that is used to

detail each of the tasks performed.

Key words: photovoltaic parks, photovoltaic cells, maintenance plans, corrective, preventive,

predictive.

Índice general Introducción ................................................................................................................. 1

Objetivo general .................................................................................................................................. 2 Objetivos específicos .......................................................................................................................... 3

1 Parques fotovoltaicos ............................................................................................... 4

1.1 Reseña histórica ............................................................................................................................ 4 1.1.1 Descubrimiento de la radiación solar............................................................................... 4 1.1.2 Primeras celdas fotovoltaicas y sus primeros usos .......................................................... 5 1.1.3 Primera planta solar a gran escala .................................................................................... 6

1.2 Componentes que incluye un parque fotovoltaico................................................................... 6 1.2.1 Módulos fotovoltaicos........................................................................................................ 7 1.2.1.1 Paneles solares .......................................................................................................... 7 1.2.1.2 Estructura de soporte ............................................................................................... 9 1.2.1.3 Cableado .................................................................................................................. 12 1.2.2 Estaciones de potencia .................................................................................................... 12 1.2.3 Subestación ....................................................................................................................... 14 1.2.4 Instalaciones complementarias ...................................................................................... 14

1.3 Parques fotovoltaicos en Chile................................................................................................... 15 1.3.1 Radiación solar ................................................................................................................. 15 1.3.2 Principales parques .......................................................................................................... 16

1.4 Mantenimiento ........................................................................................................................... 18 1.4.1 Importancia ...................................................................................................................... 18 1.4.2 Aspectos generales ........................................................................................................... 19

2 Principales fallas en parques fotovoltaicos .......................................................... 20

2.1 Fallas en los parques fotovoltaicos ............................................................................................ 20 2.1.1 Estructuras soportantes de los paneles .......................................................................... 21 2.1.2 Seguidor ............................................................................................................................ 22 2.1.3 Panel fotovoltaico ............................................................................................................. 23 2.1.4 Instalaciones de baja tensión (desde la cadena de paneles o “string” hasta la caja de

conexiones) ................................................................................................................................ 25 2.1.5 Centro de transformación ............................................................................................... 25

Índice general

2.1.6 Instalaciones de media tensión (red interna de transmisión)...................................... 27 2.1.7 Scada (Supervisory Control And Data Acquisition) ...................................................... 28 2.1.8 Comunicaciones ............................................................................................................... 29

2.2 Fallas en la subestación elevadora ............................................................................................ 29

3 Plan de mantenimiento.......................................................................................... 30

3.1 Aspectos generales ...................................................................................................................... 30 3.2 Mantenimiento preventivo ........................................................................................................ 32

3.2.1 Modulos fotovoltaicos...................................................................................................... 33 3.2.2 Estación de potencia ........................................................................................................ 44 3.2.3 Subestación ....................................................................................................................... 46 3.2.4 Instalaciones complementarias ...................................................................................... 47

3.3 Mantenimiento correctivo ......................................................................................................... 48 3.4 Mantenimiento predictivo ......................................................................................................... 50

3.4.1 Monitoreo general del parque fotovoltaico ................................................................... 51 3.4.2 Paneles fotovoltaicos ........................................................................................................ 51 3.4.3 Caja de conexiones ........................................................................................................... 54 3.4.4 Inversor ............................................................................................................................. 54

4 Mantenimiento eléctrico y mecánico ................................................................... 55

4.1 Mantenimiento eléctrico ............................................................................................................ 55 4.1.1 Termografía ....................................................................................................................... 55

4.1.2 Mantenimiento mediante mediciones de voltaje y corriente ...................................... 60

4.2 Mantenimiento mecánico .................................................................................................. 61

5 Diseño de un plan de mantenimiento y sus diferentes procedimientos.......... 63 5.1 Limpieza del terreno ................................................................................................................... 64

5.2 Reacomodación del terreno ....................................................................................................... 66 5.3 Limpieza en los paneles fotovoltaicos....................................................................................... 68 5.4 Termografía en paneles fotovoltaicos ....................................................................................... 69 5.5 Mantenimiento del equipo de conexión o string ..................................................................... 70 5.6 Mantenimiento en el inversor ................................................................................................... 72 5.7 Mantenimiento en el Transformador ....................................................................................... 73

Discusión y conclusiones .......................................................................................... 76

Bibliografía ................................................................................................................. 78

1

Introducción La energía eléctrica es indispensable para la vida de los seres humanos, es el cimiento para el

desarrollo industrial de los países, esencial para los avances en tecnología y relevante para el

desarrollo social. Son innumerables los usos y aparatos que hoy en día utilizan energía eléctrica

para poder funcionar, por lo tanto, es primordial poder satisfacer los requerimientos que tenga

cada usuario de manera eficiente y oportuna.

El problema radica en la forma en que se obtiene la energía, la quema de combustibles fósiles es

la fuente principal de obtención de generación eléctrica en Chile, provocando una cantidad

impresionante de gases contaminantes que afectan a todos los ecosistemas en el mundo. Sin

embargo, en el último tiempo se ha dado mucha importancia a la obtención de energía eléctrica

a través de las denominadas energías limpias, siendo éstas obtenidas a través de la utilización de

fuentes renovables. Las energías renovables son aquellas producidas a partir de fuentes naturales

no sujetas a agotamiento. Una de estas fuentes es el sol, el cual se puede utilizar para generar

energía eléctrica mediante la utilización del calor que éste entrega o aprovechando los fotones de

luz que irradia al planeta. Los aparatos que se utilizan para captar los fotones son los paneles

fotovoltaicos, para utilizarlos es necesario una cierta cantidad de espacio, en los usos

residenciales para proveer los requerimientos básicos se utilizan mayormente en los techos y se

utilizan también para generar energía directa al sistema con los llamados parques solares

fotovoltaicos, que requieren de grandes cantidades de espacio y se instalan mayormente en

lugares no habitados.

Por este motivo se propuso en el gobierno de la expresidenta Michelle Bachelet, junto al

ministerio de energía, hacer un cambio en la matriz energética planteando diferentes metas a

alcanzar en una cierta cantidad de años. Se pretende implementar las medidas necesarias para

que las energías renovables constituyan el 60% al año 2035 y un 70% al año 2050 [1]. Dada la

variedad climatológica que tiene el país, es posible una generación de electricidad más llevadera

con el medio ambiente, pudiendo utilizarse el aire que recorre de norte a sur, las mareas de las

costas, o la fuente inagotable de energía que proviene del sol, mediante el uso de parques

fotovoltaicos.

Un parque fotovoltaico (PF) es un sistema, en el cual su elemento principal son los paneles

fotovoltaicos que son los encargados de recibir la energía proveniente del sol, para luego

transformarla en corriente eléctrica continua mediante el efecto fotoeléctrico, esta corriente

Introducción

2

continua es transformada en corriente alterna usando unos aparatos llamados inversores que a

su vez están conectados a una sub estación, ésta es la encargada de transformar la corriente a altas

tensiones para poder ser transportada por los servicios de transmisión. Los PF se han vuelto de

vital importancia mundialmente a la hora de lograr implementar energías más limpias, dado que

son muy poco contaminantes evitando expulsar al medio ambiente toneladas de CO2.

Diversos organismos de gobierno y organismos no gubernamentales (ONGs) han buscado la

manera de detener el destrozo constante al ecosistema, muchas de estas soluciones conllevan a

diversos nuevos problemas como, por ejemplo, elevados costos en diferentes productos, el factor

climático (que es imposible controlar, pero por distintos estudios se hace posible prever).

Afortunadamente los investigadores avanzan a pasos agigantados y a medida que se van

descubriendo nuevas tecnologías se reduce el costo de inversión y la eficiencia es mayor. Otro

factor importante es el aumento en la competencia de la industria solar, son cada vez más las

empresas que quieren invertir en este tipo de soluciones limpias, debido a esto los precios tienden

a ser más competitivos [2]. Uno de los problemas fundamentales es el tiempo de vida útil que

tienen los PF, lo ideal es que duren el mayor tiempo posible, o, mejor dicho, lograr que cada parte

que compone este sistema tenga el tiempo de duración según lo indicado por el fabricante. El

problema es que hay muchos factores que dificultan las óptimas operaciones del sistema y hacen

que la eficiencia de estos baje, según la investigación realizada por las consultoras Encare y

Energía 360 [3] los principales problemas son fallas que ocurren en los centros de transformación,

y los paneles fotovoltaicos, debido a esto se hace indispensable y primordial realizar una correcta,

oportuna y preventiva mantención a cada componente que tiene el sistema.

La mantención es de vital importancia para cualquier aparato eléctrico, electrónico o mecánico,

y se debe hacer de forma oportuna para evitar daños severos en los distintos equipos. En el área

de los PF hay diferentes tipos de mantenimientos que hay que realizar: el preventivo, correctivo y

predictivo. Cada uno tiene un propósito, para esto se deben ocupar diferentes aparatos y como

se mencionó anteriormente la tecnología avanza a pasos agigantados, es por esto, que hay que

estar constantemente informándose de cuáles son las tecnologías más recientes y efectivas para

así lograr sacar el mayor rendimiento y la mayor vida útil al proyecto que se quiera implementar,

todo esto siempre teniendo en consideración que hay riesgos implicados al momento de realizar

cada maniobra.

La seguridad es sin lugar a duda lo que hay que tener como prioridad al momento de operar y

realizar los trabajos de mantención. En el área de la electricidad debido a las altas tensiones que

se manejan, son muchas las victimas que no han tomado cuidado a la hora de maniobrar,

teniendo resultados que van desde lesiones a fallecimientos, por este motivo hay que estar

siempre capacitándose y actualizándose en los últimos avances de seguridad.

Objetivo general

Realizar una investigación acerca del estado del arte de estrategias de mantenimiento en grandes

parques fotovoltaicos.

Introducción

3

Objetivos específicos

Realizar un estudio detallando qué son los parques fotovoltaicos, los distintos componentes que lo definen y cómo han impactado en la matriz energética del país.

Señalar para qué y por qué se realizan los diferentes planes de mantenimiento, cuál es el tiempo adecuado para hacer cada uno de éstos.

Señalar a qué elementos del sistema se debe realizar un mantenimiento eléctrico y a cuál un mantenimiento mecánico y los costos asociados a esta mantención.

Señalar los aspectos de seguridad a tener en consideración para los distintos tipos de mantenimiento (eléctrico y mecánico).

Mencionar las actuales estrategias para el mantenimiento de paneles fotovoltaicos. Proponer una manera de optimizar los procesos de mantenimiento teniendo en

consideración los tiempos y costos que esto conlleva.

4

1 Parques fotovoltaicos La principal función de los parques fotovoltaicos es transformar la energía proveniente del sol en

energía eléctrica, los encargados de hacer esta tarea son los paneles solares que luego de

transformar la energía solar en energía eléctrica continua, envían ésta a las estaciones de potencia

para que mediante los inversores, la transformen en energía de corriente alterna, luego de ser

transformada la energía pasa a la subestación para que mediante el uso de transformadores

eleven las tensiones, haciendo posible su traslado a la red.

En la Figura 1-1 se ven los principales componentes de la planta solar.

Figura 1-1: Esquema de funcionamiento del parque fotovoltaico [4].

1.1 Reseña histórica

1.1.1 Descubrimiento de la radiación solar

El uso de la radiación solar para obtener energía eléctrica no es algo de unos pocos años, la

historia de la energía solar fotovoltaica comenzó en el año 1839, en el momento en que el físico

francés Alexandre-Edmond Becquerel después de estudiar acerca del espectro solar,

magnetismo, óptica y electricidad observara el efecto fotovoltaico, con esto logró deducir que,

una corriente eléctrica podía ser producida al momento de hacer brillar una luz sobre ciertas

Parques fotovoltaicos

5

soluciones químicas. Era muy pequeño lo que se lograba percatar por lo que no le dio mayor

importancia.

Años después Albert Einstein dio una explicación para el efecto fotovoltaico y la naturaleza

cuántica de la luz, en la que publica que este efecto consiste en la emisión de electrones por un

material cuando se ilumina con radiación electromagnética (luz visible o ultravioleta).

En la Figura 1-2 se aprecia que, al momento de llegarle fotones provenientes del sol (flechas rojas

sinusoidales) al metal en cuestión, éste desprende electrones (flechas rojas rectas).

Figura 1-2: Esquema de funcionamiento Efecto Fotoeléctrico [5].

1.1.2 Primeras celdas fotovoltaicas y sus primeros usos

La primera celda solar fue construida en 1883 por el inventor norteamericano Charles Fritts la

cual tuvo una eficiencia del 1%. Para construirla utilizó como semiconductor el Selenio y una capa

muy delgada de oro. Debido a su alto costo se utilizó para usos diferentes al de generación de

electricidad como por ejemplo sensores de luz en la exposición de cámaras fotográficas. La

primera celda de Silicio que hoy en día es la más utilizada para la generación de electricidad, fue

construida en el año 1954 por Daryl Muscott Chapin, Calvin Souther Fuller y Gerald Pearson [6],

la celda logró tener un rendimiento del 6% pudiendo aumentarlo a un 10% en muy poco tiempo.

Al cabo de unos años un laboratorio japonés también consiguió crear sus propias celdas

fotovoltaicas.

A partir del año 1958 este tipo de celdas fue utilizado para usos espaciales, como por ejemplo

satélites orbitales. El primero fue lanzado en marzo de 1958 el cual tuvo de nombre “Vanguard 1”

era un mini satélite con forma de esfera de aluminio, tenía un peso de 1,47 [kg] y un diámetro de

16,5 [cm]. Del satélite salían seis finas antenas de 30 [cm] de longitud y además contenía dos

transmisores, uno de 10 [mW] y el otro de 5 [mW] los cuales eran alimentados por seis celdas

solares de Silicio fabricadas por los laboratorios Bell [7].


6

En la Figura 1-3 se aprecia el “Vanguard 1” se logran ver las antenas y algunos de los paneles

utilizados para alimentar el satélite, estos paneles contaban con un rendimiento del 10,4%

aproximadamente, la energía que generaban era guardada en baterías de Mercurio.

Figura 1-3: Vanguard 1 [8].

1.1.3 Primera planta solar a gran escala

En 1982 ARCO Solar se convierte en la primera compañía en producir más de 1 [MW] de energía

usando módulos fotovoltaicos, ésta fue la primera planta solar fotovoltaica la cual estaba ubicada

en Hesperia, California. La planta tenía la capacidad de generar 1000 [kW] por hora cuando

trabajaba a su máxima capacidad, con esto se podría alimentar una ampolleta de 100 [kW] por

diez horas. Un año más tarde crean un segundo parque también en California llegando a tener

más de 100.000 paneles que generaban un total de 5,2 [MW] cuando funcionaban a plena

capacidad. Si bien estas plantas cayeron cuando volvió a hacerse popular el petróleo por esas

fechas, se demostró el potencial que tenía la energía solar fotovoltaica en términos comerciales

[9].

En Chile se inauguró la primera planta solar fotovoltaica industrial en el año 2012 “Calama solar

3”, construida y operada por la compañía Solarpack diseñada para cubrir las necesidades

eléctricas de la división de Chuquicamata propiedad de Codelco. La planta tiene 1,1 [MW] de

potencia instalada, si bien no cubre la totalidad de la necesidad de la empresa, se logra ver el

compromiso que se comienza a formar para una mejor sustentabilidad [10].

1.2 Componentes que incluye un parque fotovoltaico

Los parques fotovoltaicos se componen de distintas partes de las cuales cada una cumple un

papel fundamental para que funciones el sistema, las principales son:


7

1.2.1 Módulos fotovoltaicos

Los módulos fotovoltaicos son el elemento principal de los parques fotovoltaicos, sin estos sería

imposible obtener la energía del sol, están compuestos principalmente por:

1.2.1.1 Paneles solares

Son dispositivos que captan la energía proveniente de la radiación solar para su

aprovechamiento. Para optimizar su uso se deben alinear en cierto orden y apuntan

perpendicularmente hacia el sol, para así poder de manera más exacta, obtener la mayor cantidad

de fotones. Los paneles a su vez se componen de celdas fotovoltaicas que son las encargadas de

transformar la energía proveniente del sol en energía eléctrica, éstas pueden ser distribuidas en

el panel en serie o paralelo.

Las celdas fotovoltaicas están construidas a base de materiales semiconductores, principalmente

de silicio. La manera en la que funcionan es principalmente utilizando el efecto fotoeléctrico. Esto

ocurre cuando los fotones provenientes del sol chocan con estas celdas una cierta porción de

éstos son absorbidos por el material semiconductor y otra parte rebota al momento de chocar,

con esto, la energía absorbida es transferida al semiconductor, esta energía hace que los

electrones se puedan separar de los átomos y puedan fluir libremente.

Las celdas fotovoltaicas tienen uno o más campos eléctricos cuya función principal es obligar a

los electrones liberados por la absorción de luz a fluir en una dirección determinada, este flujo de

electrones produce una corriente y al colocar contactos de metal en la parte superior e inferior de

la celda, podemos extraer esa corriente para uso externo. Para producir estos campos eléctricos,

los fabricantes de las celdas mezclan el silicio con otros materiales para poder tener una cara con

carga negativa y la otra cara con carga positiva. Para que la cara quede cargada negativamente al

silicio de ésta le agregan Fosforo y a la otra cara le agregan Boro para que así quede con caga

positiva, el conjunto de esto forma un campo eléctrico en la unión de las capas de silicio. Entonces

cuando un fotón proveniente de la luz solar golpea a un electrón y es liberado, el campo eléctrico

lo empuja fuera de las capas de Silicio y con las rejillas de metal que se colocan por sobre la cara

la direccionan hacia el punto en que se quiere reunir la energía obtenida por todo el panel, para

que la mayoría de los fotones que impactan con la celda sean absorbidos se le instala además una

capa anti reflectante.

En la Figura 1-4 se observa un panel, como son distribuidas las celdas por éste y la composición

de cada celda.


8

Figura 1-4: Panel solar y componentes de una celda Fotovoltaica [11].

Hay diferentes tipos de paneles, hay tres tecnologías que destacan sobre el resto y son las que se

usan en cerca del 90% de las instalaciones fotovoltaicas [12], estas son:

o Paneles monocristalinos

o Paneles Policristalinos

o Paneles Silicio amorfo (capa fina)

Paneles monocristalinos

Están compuestas por células monocristalinas, es decir, están creadas de un solo cristal. Son

células que se diferencian por su color más oscuro similar a un color negro, su proceso de

fabricación es costoso, pero su rendimiento es mayor llegando hasta un 21% aproximadamente

Paneles policristalinos

Están compuestas por varios pedazos de Silicio distribuidos de manera desordenada en forma de

pequeños cristales, se reconocen principalmente por su color más azulado. Su elaboración es

menos costosa que los monocristalinos, pero con esto su rendimiento es menor alcanzando un

16% aproximadamente.

Amorfo o capa fina

El funcionamiento es el mismo que las cristalinas pero su elaboración es diferente. Sus principales

características son que tienen un proceso de fabricación sencillo, tienen facilidad para realizar

módulos flexibles, presentan un proceso de degradación mayor al ser expuestas al sol. Alcanzan

aproximadamente un 8% de rendimiento.

En la Figura 1-5 se muestra los diferentes tipos de celdas.


9

Figura 1-5: Tipos de celdas Fotovoltaicas [13].

1.2.1.2 Estructura de soporte

Se encarga de sostener los paneles solares, le proporciona la orientación y mantiene el ángulo de

inclinación ideal para el mayor aprovechamiento de la radiación, éstas además hacen que los

paneles resistan a la acción que ejercen los distintos elementos atmosféricos [14]. Existen dos

grupos de estructuras para paneles, estas son:

o Estructura de soporte en tejado (mayormente uso residencial)

o Estructura de soporte en suelo

Como este estudio se centra en grandes parques fotovoltaicos, se especificará la estructura de

soporte en suelo, dado que es la que se utiliza para estos casos, aunque son muy similares.

Las estructuras de soporte en suelo a su vez se dividen en 2 grupos [15]:

Estructura fija: Mantiene a los paneles en una misma posición, es la más comúnmente usada

debido a que es menos costosa y requiere menos mantención.

En la Figura 1-6 se puede observar un ejemplo de una estructura de soporte fijo


10

Figura 1-6: Estructura de soporte tipo fija [Fuente: Propia].

Estructura móvil: Tienen un sistema el cual permite que los paneles sigan la trayectoria del sol,

normalmente llamado “seguidor solar”, es utilizada en menor medida debido a sus grandes

costos de instalación y de mantención. La utilización de estas estructuras puede aumentar la

producción hasta en un 35%. Los motores utilizados usualmente en este tipo de sistemas son

motores de corriente continua comúnmente llamados motores de pasos, que son dispositivos

electromecánicos que convierten una serie de impulsos eléctricos en desplazamientos angulares

discretos.

Existen diferentes tipos de seguidores solares, éstos pueden clasificarse por el tipo de movimiento

que realicen y según el algoritmo de seguimiento que presenten [16].

Según su movimiento

Seguidor a un eje: La rotación de la superficie que capta los rayos del sol, se hace sobre

solo un eje, pudiendo ser horizontal, vertical u oblicuo. Este tipo de seguimiento

representa un grado de complejidad mínimo. Presenta una limitante, ya que, no puede

realizar un seguimiento completo del sol, solo puede seguir el azimut o la altura solar,

pero no ambas.

Seguidor de dos ejes: Estos poseen dos grados de libertad, tienen la capacidad de hacer

un seguimiento solar más preciso. Puede seguir en su totalidad la trayectoria del sol, tanto

en altura como en azimut.

En términos generales se puede decir que el seguidor de un eje tiene un grado de precisión menor

por ser menos complejo y sencillo, pero es más económico. Por otro lado, los seguidores de dos

ejes son más precisos permitiendo una mayor captación solar, pero a su vez son más caros.

Según su algoritmo de seguimiento

Seguidor por punto luminoso: Tienen integrado un sensor que les permite saber cuál es el punto del cielo más luminoso y al que deben apuntar. El funcionamiento se basa en


11

enviar una señal integrada por uno o varios sensores, dependiendo de la señal se envía un comando de control a uno o varios motores para que se ubiquen en el punto más adecuado.

Seguidores con programación astronómica: Mediante un programa pueden saber en qué

punto debería estar el sol a cada hora y apuntar en dicha dirección. La detección del sol

es irrelevante puesto que no posee sensores que indiquen el punto más luminoso. El

seguimiento está basado en una serie de ecuaciones que predicen la ubicación del sol en

el momento que se está realizando el cálculo.

En términos generales, el seguidor por punto luminoso presenta una mayor facilidad para

posicionarse, dada la simplicidad de su algoritmo en comparación con el seguidor de

programación astronómica, pero presenta una menor fiabilidad; mientras que el seguidor de

programación astronómica utiliza una tecnología más cara y compleja desde el punto de vista de

su mantenimiento y control, pero es más preciso a la hora de ubicarse.

En la Figura 1-7 se observa la imagen del seguidor solar de un eje, se puede ver cómo le permite

solo la movilidad en un sentido, normalmente parte su movimiento apuntando al este y lo

termina apuntando al oeste.

Figura 1-7: Seguidor solar de un eje [17].

En la Figura 1-8 se observa la imagen del seguidor solar de dos ejes, se puede ver como se le

permite el movimiento en dos direcciones teniendo una mayor movilidad dependiendo la

ubicación en la que se encuentre el sol.


12

Figura 1-8: Seguidor solar de dos ejes [18].

1.2.1.3 Cableado

Son los encargados de transportar la energía generada por los paneles hasta la estación de

potencia, éstos se pueden encontrar de manera subterránea o en alguna superficie previamente

dispuesta por los diseñadores e instaladores de la central.

En la Figura 1-9 se ve la disposición de los cables puestos en una estructura y los cables que

conectan los diferentes paneles.

Figura 1-9: Cables ordenados en una estructura metálica [Fuente: Propia].

1.2.2 Estaciones de potencia

La estación de potencia es principalmente la encargada de convertir la energía de corriente

continua que se obtiene de los paneles en corriente alterna, se analiza la energía que entra y que


13

sale para así asegurar que ésta se encuentre en las condiciones óptimas para no dañar ningún

aparato que conforma el parque fotovoltaico.

En la Figura 1-10 se observa a grandes rasgos la disposición de los componentes en la estación de

potencia, en ocasiones este sistema contempla el transformador elevador/reductor.

Figura 1-10: Disposición de una estación de potencia [19].

En la estación se encuentran principalmente:

Armario de corriente continua o caja de conexión

Lugar donde se recibe la energía producida por los paneles, contiene en general dispositivos de

mando, medida y protección correspondiente. En este lugar se permite detectar si existe algún

fallo en los generadores y evaluarlos junto con el sistema de monitorización.

Inversor

Es el principal encargado de hacer la transformación de la energía de corriente continua a

corriente alterna, está diseñado para ajustar la magnitud y frecuencia del voltaje que entrega, en

la mayoría de los casos es necesario un gran número de estos aparatos. Para escoger el inversor a

utilizar se debe considerar la potencia máxima que generarán los paneles.

La mayoría cuenta con diversos sistemas de protección, detectan caídas de voltaje en la entrada,

llegando a desconectarlo en caso de ser necesario.

Para su instalación es recomendable que el lugar sea fresco y seco, idealmente que esté protegido

contra la lluvia, el polvo, contacto directo con la radiación solar, además de ubicarse en un lugar

de cómodo acceso a la hora de realizarle mantención.

Armario de corriente alterna

Es el lugar en el que se recibe la energía de corriente alterna convertida por el inversor, se le hacen

diferentes mediciones y ajustes para ser enviada al transformador.


14

1.2.3 Subestación

La subestación es la encargada principalmente de poder evacuar la energía que ha sido convertida

por el inversor para ser transportada por las líneas de transmisión, para esto dispondrá de un

número de transformadores los cuales son los encargados de elevar la tensión de entrada para

poder derivar la energía a la red. Está compuesta principalmente por:

Transformador elevador/reductor

Es el enlace entre la energía recibida por la estación de potencia y las líneas de transmisión, se

encarga de aumentar o disminuir la tensión en un circuito manteniendo la potencia.

Con la necesidad de disminuir pérdidas a la hora de ser transportada la energía manteniendo la

potencia, se hace necesario elevar la tensión de entrada a las líneas. En general la tensión primaria

de los transformadores suele estar entre 6 y 33 [kV] y la tensión de salida depende de la tensión de

la línea de transporte que suele ser de 66, 110, 220 o 380 [kV].

Ya con la energía en alta tensión se hace necesario reducirla para entregar el nivel que los

dispositivos necesiten, para esto se usa la inversa con los valores que se emplearon en el caso de

la elevación.

Líneas de transmisión

Son las encargadas de transportar la energía desde los centros de generación hasta los encargados

de distribuirla o hacia el lugar acordado previamente, suelen ser de varios kilómetros y

construidas con materiales que le hagan poca resistencia a la corriente que transportan como lo

son el cobre, acero o aluminio.

Sistema de respaldo

Cuenta con una cantidad de motores a bencina o Diesel, que son los encargados de abastecer la

necesidad de suministro eléctrico (del sistema completo), para la operación de servicios auxiliares

y servicios de mantenimiento en caso de ser necesario.

1.2.4 Instalaciones complementarias

Sistema de monitoreo

Sistema encargado de conocer con exactitud el funcionamiento de la planta para poder actuar de

forma rápida y eficaz en las tareas de mantenimiento y reparación en caso de ser necesario.

Algunas de las principales características que pueden abarcar estos sistemas son:


15

o Diseño adecuado para cada usuario

o Software específico personalizado para cada usuario

o Recopilación de datos en forma real

o Base de datos históricos

o Monitorización remota

o Gestión en tiempo real

o Evaluación de datos

o Generación de informes de estado y producción

Sistema de iluminación

El sistema de iluminación se encarga de mantener el lugar visible en los horarios necesarios para

poder realizar las tareas durante la construcción, operación y mantenimiento de la planta.

El sistema se instala teniendo siempre en cuenta proteger la calidad astronómica de los cielos,

teniendo presente la regulación de emisión lumínica, por lo tanto, las instalaciones se harán

mirando hacia el suelo no afectando la visibilidad de los cielos de la región. Se espera con esto

proteger la calidad de los cielos utilizados y evitar el deterioro a futuro.

Sistema meteorológico

El sistema meteorológico es el encargado de analizar las principales condiciones meteorológicos

para determinar la radiación que se está recibiendo y la que se pretende recibir.

1.3 Parques fotovoltaicos en Chile

1.3.1 Radiación solar

Chile es un país privilegiado si se habla de generación solar fotovoltaica, específicamente el

desierto de Atacama, ya que, posee los niveles más altos de radiación solar en el mundo. Según

un estudio realizado en la universidad de Chile, los índices de radiación están entre 7 y 7,5

[kWh/m2] [20], si bien no es el país que abarca la mayor cantidad de radiación, es al que le llega

más cantidad de kWh/m2, es por lo tanto el país donde se necesitan menor superficie e inversión

para generar una mayor cantidad de energía, tanto así que 40 [km2] de paneles solares instalados

en la zona serían capaces de solventar todas las necesidades energéticas del país. Esta gran

cantidad de radiación se debe principalmente a la distribución del agua en la atmosfera, puesto

que la humedad desvía las emisiones de energía provenientes del sol, y además como el desierto

se encuentra a una altura considerable sobre el nivel del mar (400-1500 [m]), la radiación llega de

manera más directa a la superficie [21].

En la Figura 1-11 se logra ver los increíbles índices de radiación que tiene esa zona del país.


16

Figura 1-11: Radiación solar en la región de Antofagasta, Chile [Fuente: Propia].

Pero no solo en el desierto de Atacama es posible encontrar niveles muy altos de radiación solar,

en el continente africano y australiano la radiación se acerca a los índices que tiene Chile.

En todo el país hay lugares donde se pueden instalar sistemas fotovoltaicos, independiente de no

tener una gran cantidad de radiación, no se tendrá la misma efectividad, pero a pesar de eso se

obtienen buenos resultados, un ejemplo es el caso de Alemania que a pesar de no tener una

radiación solar como la chilena es uno de los líderes mundiales en las instalaciones de energías

solares fotovoltaicas.

1.3.2 Principales parques

Chile cuenta con una capacidad de generación de energía eléctrica aproximadamente de 22.540

[MW] a febrero de 2018, que proviene de los 3 sistemas eléctricos que tiene el territorio nacional,

estos son el Sistema eléctrico nacional (SEN), Sistema de Aysén (SEA) y por último el Sistema de

Magallanes (SEM). La electricidad generada se obtiene usando distintos mecanismos como son

la combustión de combustibles fósiles en centrales termoeléctricas, la utilización del agua en las

centrales hidroeléctricas, o el sol en los parques fotovoltaicos. Estos últimos corresponden

aproximadamente al 8% de la generación total con cerca de 1830 [MW], se espera que en poco

tiempo estos valores aumenten, dado que, el país tiene planes de hacer su energía más empática

con el medio ambiente.

En la Figura 1-12 se logra ver con claridad los valores recién mencionados y que la principal fuente

de generación del país es la quema de combustibles como el carbón, el gas natural y el petróleo

Diesel.


17

Figura 1-12: a) Capacidad generada en el país hasta la fecha de febrero de 2018, b) Porcentaje y cantidad de Mega Watts de generación. Fotovoltaica [22].

Para lograr llegar a ese 8% y a esa gran cantidad de Mega Watts se instalaron principalmente en el

norte del país, un gran número de plantas fotovoltaicas, entre las más importantes se encuentran:

Planta fotovoltaica el Romero Solar

Ubicada en el desierto de Atacama en la comuna de Vallenar, su construcción se inició en octubre

de 2015 y su puesta en marcha fue a principios de 2017. Cuenta con una potencia de 196 [MW]

nominales que son generados por 776.000 paneles solares de silicio policristalino situados en

estructuras fijas. Gracias a esta planta se evita contaminar con 485.000 toneladas de CO2 al año

que generaría una empresa termoeléctrica. Su punto de conexión a la red es en Tap-off Línea

Maitencillo – Punta Colorada 220 [kV].

La planta pertenece al grupo Acciona, ésta tuvo una inversión aproximada de 343 millones de

dólares. Mediante un contrato a largo plazo el Romero Solar cubre la totalidad del consumo

eléctrico derivado de las operaciones de Google en Chile [4].

Planta solar Bolero

Se ubica en la comuna de Sierra Gorda, en la región de Antofagasta, se lanzó el proyecto en 2015

y su puesta en marcha fue en marzo de 2017. Su potencia es de aproximadamente 146 [MW]

nominales que son generados mediante 475.000 módulos fotovoltaicos montados sobre una

estructura capaz de rastrear el sol, por lo tanto, tiene mayor rendimiento que otras plantas.

Gracias al parque fotovoltaico se reduce la emisión de 380.000 toneladas de CO2. Su punto de

conexión a la red eléctrica es en Laberinto 220 [kV] – BP A / Laberinto 220 [kV] BP B.

La empresa a cargo de la planta es EDF Energies Nouvelles y Marubeni su socio japonés, dio

trabajo a 280 personas en su periodo de construcción y 20 en el periodo de vida de la planta [23].


18

Planta solar Luz del Norte

Ubicada en la comuna de Copiapó, en la región de Atacama, se empezó a construir en 2014 y se

puso en marcha a finales de febrero de 2016. Cuenta con una potencia de 141 [MW] generados a

partir de 1.7 millones de paneles de capa fina afirmados por estructuras fotovoltaicas con

seguidores en un eje para tener mayor eficiencia. Gracias a la planta se evita la emisión de 185.000

toneladas de CO2 métricas al año. Se conecta a la red eléctrica en S/E Carrera Pinto 220 [kV].

El encargado de la planta es First Solar, empresa a cargo de diversos proyectos alrededor del

mundo [24].

Planta solar Finis Terrae

Se ubica en la comuna de María Elena, en la región de Antofagasta, su construcción comenzó en

julio de 2015 y se puso en marcha en abril de 2017. Cuenta con una potencia bruta instalada de

138 [MW] los cuales son generados por 668.160 paneles solares, son sostenidos por estructuras

metálicas sobre seguidores a un eje inclinado agrupados en 180 paneles por cada eje, con en total

3.712 seguidores. Su conexión con la red eléctrica es en Rande 220 [kV].

El parque es propiedad de cinco sociedades vehículo controladas por Enel Grenn Power Chile y

tuvo una inversión aproximada de 270 millones de dólares, cuenta con un contrato de compra y

venta a largo plazo con Endesa Chile ahora Enel Generación [25].

Planta solar Quilapilún

Es el primer parque solar a gran escala en la región metropolitana, específicamente en la comuna

de Colina, fue puesta en servicio en marzo de 2017. Su potencia es aproximadamente de 103 [MW]

que son generados gracias a sus más de 350.000 paneles distribuidos en un total de 288 hectáreas.

La producción anual de la planta permite reducir las emisiones en 100.000 toneladas de CO2.

Quilapilún es un proyecto perteneciente a Atlas Renewable Energy, perteneciente al grupo Actis.

1.4 Mantenimiento

1.4.1 Importancia

En sistemas tan complejos como lo son los parques fotovoltaicos son muchos los componentes

que, debido al uso constante o problemas de fabricación, se descalibran, o suelen también sufrir

daños producidos por personas mal intencionadas. Con que uno de los componentes deje de

funcionar o funcione de manera defectuosa la planta no estará rindiendo como debería hacerlo,

esto produce, pérdidas que a veces pueden ser perjudiciales para las empresas, o el daño de otros

aparatos que están funcionando sin problema. La manera de evitar lo anterior es realizándole un

correcto mantenimiento a los diferentes componentes que tiene el parque, siempre estando al

corriente de cuáles son las formas más eficaces para sacar el mejor provecho a cada dispositivo.


19

Algo fundamental en todo el proceso es tener claro los diferentes planes de mantenimiento que

se realizan, el tiempo adecuado para realizar cada uno de éstos, contar con un equipo preparado

en el caso de ocurrir una falla inesperada, respetar las indicaciones que da el fabricante de cada

implemento usado y guardar un historial cada vez que se realice un procedimiento.

1.4.2 Aspectos generales

Algunas de las labores que se realizan al momento de proceder con el mantenimiento dependen

de operaciones mecánicas o eléctricas. Para realizar estos procedimientos, se utilizan diferentes

tipos de herramientas, mediciones y luego comparaciones para así ajustar los sistemas a niveles

óptimos. Los elementos a los que se les aplica el mantenimiento van desde los paneles solares

hasta el camino de acceso al recinto.

Las tareas básicas de algunos elementos donde corresponde realizar una mantención son:

Paneles fotovoltaicos

Se limpian los paneles de polvos o desechos de animales que puedan tener (normalmente se

realiza con agua), se verifica que las conexiones estén ajustadas. Es muy importante no dañar los

paneles a la hora del procedimiento.

Estructura de soporte o seguidor solar

Se realiza una revisión del estado en general de los aparatos teniendo en consideración los

tornillos, el daño estructural producido por el óxido y agentes ambientales, en casos que el daño

sea demasiado se procede a cambiar la pieza.

Inversor

Se hace una revisión de la ventilación, temperatura, las conexiones y el estado de la alarma.

Sistema de ventilacion

Se hace una inspección en el sistema para evitar alcanzar temperaturas que ocasionen fallas en

los aparatos, además de hacer una limpieza exhaustiva en las rejillas y demás aparatos necesarios.

Instalacion electrica general

Se realiza una revisión de todos los cables, de este modo se comprueba el estado en el que se

encuentran para evitar el mal funcionamiento de la planta por éstos. Se revisa además los

sistemas de iluminación, enchufes y los sistemas de control.

Sistemas de seguridad

Consiste principalmente en revisión y limpieza de las cámaras y sensores de movimiento, y se

hace una revisión de las alarmas.

20

2 Principales fallas en parques fotovoltaicos La inversión que se hace en los diferentes equipos es muy grande y es fundamental que, a la hora

de elegir, se haga pensando en el lugar en el que trabajará el aparato. Los diseños y materiales se

ajustan a las diferentes condiciones geográficas y climáticas, estas diferencias pueden provocar el

bajo rendimiento y vida útil, afectando de igual manera las utilidades como las posibles futuras

inversiones. Por lo mencionado anteriormente es muy importante tener claridad de los fallos que

ocurren comúnmente en los diferentes equipos, identificando aspectos técnicos, operacionales y

la tasa de fallas de las plantas fotovoltaicas. Esto ayuda a saber las causas de fallas más comunes,

pudiendo así tomar medidas preventivas y a qué poner más énfasis en las futuras tareas de

mantenimiento.

Los equipos están repartidos entre el parque fotovoltaico y la subestación elevadora. En las

estaciones de potencia están los centros de transformación y son los que tienen más cantidad de

fallas, seguido por los centros de generación, más específicamente los paneles solares, que de

igual manera sufren daños por las condiciones del lugar y factores externos [3].

2.1 Fallas en los parques fotovoltaicos

En los parques fotovoltaicos ubicados en lugares desérticos como lo es el desierto de Atacama, los

centros de transformación tienen una tasa de fallas media de 7,96 [fallas/mes], siendo el inversor

el que presenta mayor cantidad de problemas, específicamente en el lado del control, intensidad

de conversión y por excesos de temperatura. Diferente a otras fallas la de los inversores es más

trascendente, como es uno de los elementos más importantes en la planta es tratado

rápidamente. Las fallas son más comunes de lo que se podría creer siendo algunas inherentes a

los mismos equipos, ya que, son principalmente fallas del fabricante, en su programación,

firmware, fabricación, también se presentan fallas en la instalación de los aparatos, es importante

mantener la comunicación con el proveedor del equipo para solucionar en conjunto un posible

fallo.

En la Figura 2-1 se observa la distribución por tipo de falla en una planta fotovoltaica. Los datos

mostrados corresponden a un estudio elaborado por Encare y Energía 360, en el que realizaron

Principales fallas en parques fotovoltaicos

21

una encuesta a distintas empresas dueñas de parques fotovoltaicos del norte de Chile. Según se

menciona los principales componentes que sufren fallos en la planta fotovoltaica son:

Estructuras de soporte de los paneles.

Seguidor.

Panel fotovoltaico.

Instalaciones de baja tensión.

Centros de transformación.

Instalaciones de media tensión.

Scada.

Comunicaciones.

Figura 2-1: Porcentaje por tipo de fallas presentes en el seguidor [3].

2.1.1 Estructuras soportantes de los paneles

Está compuesta por un pilar, la parrilla y las uniones de ambos. Son los principales encargados de

sostener los paneles fotovoltaicos y además son uno de los elementos con menor cantidad de

fallas en los parques fotovoltaicos. Sus posibles fallas no tienen una relevancia tan importante

dentro de los parques, ya que, son tratados a la brevedad y es muy poco probable que éstas se

produzcan al mismo tiempo en los diferentes paneles.

Sus principales fallas corresponden a:

Fallas estructurales

Fallas que puedan presentar las estructuras por problemas de diseño estructural o en su calidad.

Si las estructuras poseen este tipo de fallas, se pueden reconocer por la presencia de torsiones,


22

dobleces, quiebres, etc. Estas fallas se presentan en las distintas partes que se subdivide: pilares,

parrillas y sus respectivas uniones.

Fallas por corrosión

Son fallas que presentan las estructuras debido al lavado de los paneles, una mala aplicación del

anticorrosivo o problemas que se presentan en la etapa de montaje y construcción, como puede

ser la falta de retoques a la hora de aplicar el anticorrosivo.

2.1.2 Seguidor

El dispositivo encargado de orientar los paneles fotovoltaicos en dirección al sol en el transcurso

del día, y que aumenta significativamente el rendimiento del parque.

Sus principales fallas corresponden a:

Fallas de Control

Las partes de control corresponden al área que le da las instrucciones de movimiento, entrega de

señales de posición SCADA del sistema de seguimiento, o sea, es lo que le da la inteligencia. En

esta etapa los instrumentos que pueden presentar fallas son el sistema de control propiamente

tal, cables de control o la fibra óptica.

Fallas Mecánicas

Son fallas principalmente producidas en el brazo o palanca, reductor y en las uniones del seguidor

a la estructura.

Fallas Eléctricas

Son fallas que ocurren principalmente en los componentes de fuerza del sistema de seguimiento.

Como por ejemplo el motor, cables y los suministros de energía.

En la Figura 2-2 se observa el porcentaje que presenta cada tipo de falla. Se ve que un 38%

corresponde a fallas de control, el sistema de control de los seguidores es el que más se ve afectado

a la hora de energizar y desenergizar la planta, ya que, hace que los seguidores se queden sin

movimiento. Hay que tener en consideración que como son una gran cantidad de seguidores

debido a las dimensiones de la planta, no se disminuye significativamente la producción, dado

que, se reparan rápidamente.

El 18% de las fallas eléctricas se deben principalmente a problemas relacionados con el motor,

debido a bajas de rendimiento o quemaduras producidos por el exceso de movimiento. Son fallas

poco comunes y la reparación no toma más de medio día. El impacto que tiene en la generación

de energía es mínimo.

Las fallas más presentes con un 44% corresponden a las mecánicas producto de problemas en los

reductores y en las uniones del seguidor con la estructura. Dado que, en el norte de nuestro país,


23

se presenta una gran cantidad de polvo en suspensión, es irremediable que ingrese polvo a los

reductores, sin embargo, el cambio se hace muy rápido, debido a la alerta que el sistema entrega

al momento de detectar anomalías. Las uniones de los seguidores se ven afectadas

principalmente por la desconexión y reconexión de la planta, generalmente al volver a energizarse

se dañan los componentes.

Figura 2-2; Porcentaje por tipo de fallas presentes en el seguidor [3].

2.1.3 Panel fotovoltaico

Las fallas presentes en los paneles fotovoltaicos se pueden dividir en distintos tipos como son:

Rotura

Punto caliente

Conectores

En el caso de la rotura, se puede dividir en subgrupos dadas las distintas causas que producen la

rotura del panel, estas causas son:

Delincuencia

Estrés térmico

Construcción y montaje

En la Figura 2-3 se observa el porcentaje de fallas que presentan los paneles dependiendo del tipo

de problema que presenten.


24

Figura 2-3: Porcentaje por tipo de fallas presentes en el panel fotovoltaico [3].

Fallas por punto caliente

Según se observa en la Figura 2-3 un 3% de las fallas son producidas por puntos calientes en el

panel. Esto se debe principalmente al momento de quemarse algún diodo, ya que, alcanza una

temperatura perjudicial para el panel.

Fallas de conectores

El 1% corresponde al fallo de los conectores, no existe una razón clara para la falla de estos

aparatos, pero ocasionan un mal funcionamiento en la caja de conexión y/o en los conectores

propiamente tal.

Fallas por rotura

Un 96% de las fallas de los paneles corresponde a la rotura de éstos. Principalmente se debe a

problemas de vandalismo, dado que, con la utilización de piedras u otros objetos se rompen o

trizan los paneles producto del impacto. Otras causas comunes son debidas al estrés térmico

causados por el lavado de los paneles, una mala instalación del panel al momento del montaje o

por paneles defectuosos que vienen con problemas de fabricación.

El impacto de estas fallas en la generación de la energía no provoca una pérdida significativa dada

la rotura de algún panel, debido a la enorme cantidad de paneles que se utilizan en las

instalaciones. Las fallas de los paneles tardan aproximadamente entre media y una hora en ser


25

resueltas y no es necesario llamar a alguien para realizarlo, ya que, el personal del lugar está

capacitado para resolverlo.

2.1.4 Instalaciones de baja tensión (desde la cadena de paneles o “string” hasta la caja de conexiones)

Corresponden a los aparatos que van desde los paneles fotovoltaicos que se conectan en serie

llamada “string” hasta la caja de conexiones que los une en paralelo, para luego llevar la energía

generada en corriente continua hasta la entrada de los inversores.

Según la Figura 2-4, el 97 % de las fallas corresponden al mal funcionamiento de algún fusible que

se quema producto de alteraciones propias del aparato o el exceso de irradiancia que presentan.

Al momento de la falla la alerta es casi inmediata y el cambio del fusible no tarda más de 15

minutos.

El otro 3 % que se observa en la figura corresponde a fallas con los conectores. Las causas por las

que se produce el fallo son desconocidas.

Figura 2-4: Porcentaje por tipo de fallas presentes en las instalaciones de baja tensión [3].

2.1.5 Centro de transformación

Es el lugar encargado de transformar la energía eléctrica continua en energía eléctrica alterna, el

principal encargado de esta tarea es el inversor. Luego la energía es elevada a niveles de tensión

adecuados para un mayor rendimiento en el transporte de ésta, siendo el principal encargado el

transformador de poder. Para poder desconectar un inversor/transformador, se incorporan

celdas en media tensión o también llamados “Switchgear”, que funcionan como interruptores en

los rangos de tensión de 23 a 33 kV.


26

El centro de transformación es el lugar de la planta fotovoltaica que presenta una mayor cantidad

de fallas y además son más trascendentes, ya que, la cantidad de inversores que se utilizan son

mucho menos en comparación con el de paneles y seguidores. Se considera que

aproximadamente por 1 MW instalado se utiliza un inversor, por lo tanto, si se habla de pérdida

de energía el impacto es bastante mayor comparado con fallas de otros equipos.

Los centros de transformación presentan tres componentes importantes que son principalmente

los encargados de realizar el cambio de la energía, estos son los inversores, las celdas de media

tensión y el transformador baja/media tensión. Las fallas correspondientes a los centros de

transformación presentadas en las diferentes plantas fotovoltaicas se pueden dividir en los

elementos mencionados anteriormente.

El inversor presenta una gran cantidad de fallas, las que se pueden dividir en:

Lado de control: Son principalmente fallas en la partida del inversor, para resolverlas solo

se le aplica un reinicio al aparato.

Lado fuerza: Son principalmente fallas producidas por la desconexión de la tierra y en el

alimentador del inversor.

Temperatura: Se produce un aumento en la temperatura, esto es debido principalmente

a la saturación de los filtros de las cabinas y las fallas de los ventiladores de las cabinas.

Mecánicas: Se provoca un corte en el inversor, debido a que las cabinas o puertas quedan

abiertas.

Polvo: Son fallas producidas por el polvo que entra en los inversores provocando que

éstos se detengan, o provocando la activación de los sistemas contra incendios.

Las celdas de media tensión presentan fallas de control y mecánicas. También se han detectado

fallas en equipos auxiliares, como en fusibles que generan un impacto significativo en la

generación de energía.

Los transformadores de baja y media tensión presentan fallas eléctricas, de temperatura y

mecánicas. Las correspondientes a fallas eléctricas son problemas que vienen desde la etapa de

construcción. Por las altas temperaturas a las que son sometidos se produce una activación de las

alarmas que presentan. En la parte relacionada al área mecánica se presentan fallas por las

filtraciones del aceite

En la Figura 2-5 se observa el porcentaje de fallas que presentan los componentes de los centros

de transformación. Se puede observar claramente que el inversor es el aparato que presenta la

mayor cantidad de fallas, y en menor medida el transformador de poder y las celdas de media

tensión


27

Figura 2-5: Porcentaje por tipo de fallas presentes en los centros de transformación [3].

2.1.6 Instalaciones de media tensión (red interna de transmisión)

Son las instalaciones de la red interna de transmisión del parque fotovoltaico. Las principales

fallas que presenta este sector de la planta corresponden principalmente al conexionado que se

realizó en los terminales o las mufas, o bien a un mal funcionamiento de los cables producto de

un mal aislamiento o el daño que se producen por agentes externos.

Las instalaciones de media tensión es una de las partes de la planta que presenta la menor

cantidad de fallas. Las causas de por qué se producen las fallas, es en gran parte producto de

uniones que quedaron defectuosas en la etapa de construcción.

En la Figura 2-6 se observa el porcentaje de fallas que se presentan en las instalaciones de media

tensión, siendo las más relevantes las fallas en el conexionado de las mufas con un 82%.


28

Figura 2-6: Porcentaje por tipo de fallas presentes en las instalaciones de media tensión [3].

2.1.7 Scada (Supervisory Control And Data Acquisition)

Es el sistema encargado de la supervisión y control local de todas las operaciones que se

relacionan con el control, medición y distribución de la energía eléctrica que se realizan dentro

de la planta fotovoltaica. Sus fallas ocurren principalmente en la implementación, los servidores,

en la comunicación con el operador y con la planta.

Según se observa en la Figura 2-7, la mayor presencia de fallas ocurre en la comunicación con la

planta y esto es debido al software remoto que utilizan algunas de ellas para poder comunicarse

con las oficinas centrales.


29

Figura 2-7: Porcentaje por tipo de fallas presentes en el sistema SCADA [3].

2.1.8 Comunicaciones

Se refiere a las comunicaciones de las centrales generadoras con el Coordinador Eléctrico

Nacional, las fallas se encuentran generalmente en el enlace principal, enlace redundante (en

caso de que el principal falle), onda portadora y hardware.

Las fallas en las comunicaciones, específicamente hablando de fallas en el enlace principal

resultan ser de agentes externos a la planta principalmente, puede deberse a problemas de

vandalismo o problemas con el proveedor de servicios y son éstos los que deben dar una solución.

2.2 Fallas en la subestación elevadora

La subestación es la principal encargada de elevar la tensión a niveles adecuados para su

transmisión, el principal encargado es el transformador de poder elevador.

Las fallas que presentan las subestaciones eléctricas son principalmente en sus componentes de

control (SCADA) y comunicaciones. También pueden presentar fallas eléctricas, mecánicas, en

sus distintas protecciones, fallas por falta de limpieza en los aisladores y en sus diferentes equipos.

Los equipos que se ven más afectados en la subestación son: el transformador principal,

medidores de energía, transformadores de corriente y de potencial, interruptores, seccionadores,

transformadores de servicios auxiliares.

Las fallas que más presenta la subestación eléctrica son las fallas mecánicas, donde los problemas

más frecuentes, se encuentran en las mufas (uniones) y las celdas de media tensión, además de

problemas en los Tap-off y filtraciones de los aceites en los transformadores.

30

3 Plan de mantenimiento 3.1 Aspectos generales

El mantenimiento de los parques fotovoltaicos va de la mano con la operación de éstos, dado que,

en el momento en el que se están operando se logra apreciar si está ocurriendo algún fallo o es

probable que ocurra, permitiendo así una operación continua y eficiente de la totalidad de los

componentes. Es por lo anteriormente mencionado indispensable que los operadores de las

plantas tengan siempre una estrategia a la hora de ocurrir alguno de esos problemas.

Regularmente la ocurrencia de estas fallas o problemas se pueden dividir en tres etapas o fases de

la vida útil de la planta, éstas son:

o Fase 1: Es la fase inicial de la planta, va principalmente desde la instalación de ésta, hasta

el tercer año de funcionamiento. Esta fase tiene una gran cantidad de problemas y fallas,

debido a la puesta en marcha y a posibles malas instalaciones.

o Fase 2: Es la fase intermedia de la planta, abarca casi la vida útil completa de ésta, desde

los tres hasta los veinte años aproximadamente. En esta fase el porcentaje de fallas es

poco, principalmente son debidas a problemas de fabricación de los componentes, a su

funcionamiento en la intemperie y vandalismos.

o Fase 3: Es la fase final de la planta, va desde los 20 hasta los 25 años aproximadamente.

En esta fase se producen gran cantidad de fallas básicamente porque los componentes de

la planta ya han llegado al límite de su vida útil.

El contexto en el que se desarrolla la operación y mantenimiento de las plantas fotovoltaicas es

que genere suficientes ahorros sobre la inversión, esto quiere decir, evitar costos innecesarios que

se generarían en caso de no operar de manera correcta, de no lograr anticipar alguna falla y de no

actuar oportunamente en el momento que ocurre la misma, entre otras. Debido a lo mencionado

anteriormente, al momento de planificar la operación y mantenimiento de los diversos parques

instalados hay que estar conscientes de la inversión que se realizó y de los ahorros que se esperan

del proyecto.

La estrategia utilizada es realizar un plan de mantenimiento, el cual tiene que abarcar la mayor

cantidad de información, para así, poder ponerse en todas las situaciones posibles teniendo en

consideración que el número de fallas que ocurren son variadas. El plan de mantenimiento se

Plan de mantenimiento

31

compone de tres diferentes tipos de mantenimiento, estos son el mantenimiento preventivo,

correctivo y predictivo [26].

En la Figura 3-1 se logra apreciar los diferentes componentes que debe tener un completo plan

de mantenimiento.

Figura 3-1: Principales componentes de un plan de mantenimiento [26].

Considerando los aspectos económicos generales del parque fotovoltaico, el costo de la

mantención suele ser bajo si se compara con los costos que se generan en pérdidas de producción

y gastos al momento de reparar una falla producida por no haber realizado el mantenimiento

debido. En los parques solares fotovoltaicos los costos de mantenimiento suelen ser el 2% de los

ingresos por producción de energía eléctrica [27].

Debido al hecho de que hay una inmensa cantidad de parques fotovoltaicos instalados a lo largo

del planeta, las diferentes condiciones ambientales en las que están dispuestos, la variedad de

equipos ocupados para realizar las mismas funciones y las diferentes capacidades instaladas se

hace imposible diseñar un plan de mantenimiento que se ajuste completamente a cada una de

las plantas fotovoltaicas, por este motivo se señalará que es lo recomendable a realizar en cada

uno de los componentes del plan de mantenimiento.

Un correcto plan de mantenimiento debe incluir una serie de información relevante, que es

fundamental para saber en qué momento actuar a la hora de realizar un mantenimiento

preventivo, saber a quién acudir a la hora de realizar un mantenimiento correctivo y tener todos

los datos históricos del parque a la hora de querer realizar un mantenimiento predictivo. A

continuación, se presentan una serie de datos que es importante que un plan de mantenimiento

incluya:


32

o Información de contacto de los responsables encargados del mantenimiento y de la

empresa encargada de proveer cada aparato utilizado.

o Garantías del instalador y la garantía de todos los aparatos del sistema.

o Descripción y documentación de todo el sistema, incluyendo planos, especificaciones y

registros, contemplando también la seguridad al momento de operar.

o Listado de todos los equipos con su respectiva ubicación en el sistema, marca, modelo y

número de serie.

o Estimaciones del rendimiento y estudios de sombra e irradiación, es importante tener

claro las condiciones nominales en que opera el parque para así poder realizar una

comparación.

o Los manuales de cada uno de los equipos, ahí es donde se señalan los distintos

indicadores operacionales.

o En caso de un mantenimiento externo, es importante tener los contratos de

mantenimiento, incluidos números de contacto para cada uno y los tiempos de

respuestas especificados en el mismo.

o Presupuesto para el mantenimiento que debe incluir costos operativos de monitoreo y

diagnóstico, los diferentes tipos de mantenimientos y gastos adicionales que se generan

luego de que ciertos aparatos cumplen con su vida útil.

A continuación, se detalla en que consiste cada uno de los diferentes componentes de un plan de

mantenimiento.

3.2 Mantenimiento preventivo

El mantenimiento preventivo es el encargado de evitar o mitigar las consecuencias de fallas en los

equipos y del sistema, para así extender su disponibilidad aumentando de esta manera la vida útil

del parque. Se realiza mediante un conjunto de actividades programadas que van desde la

inspección visual hasta la verificación de las funciones de cada componente que requiera

mantención. Los protocolos por realizar dependen de cada sistema influyendo el tamaño,

entorno y diseño de cada uno de éstos.

Los problemas más comunes y por los cuales se hace necesario realizar el mantenimiento

preventivo son el desgaste normal debido al tiempo que lleven funcionando y las condiciones

ambientales en las que están dispuestos los aparatos, como lo son la humedad, tierra o polvo,

construcciones cercanas, poblaciones de aves, entre otras.

Es importante tener en consideración que el mantenimiento preventivo se debe balancear de tal

manera que sus costos no sobrepasen los beneficios que conlleva realizarlo.

Se señala a continuación en que consiste el mantenimiento preventivo a los principales

componentes del parque.


33

3.2.1 Modulos fotovoltaicos

Limpieza de paneles

Algo fundamental para no disminuir la generación de energía eléctrica y mantener un buen

rendimiento en el parque fotovoltaico, es la limpieza de los paneles. El polvo, la suciedad,

excremento de aves u objetos como ramas de árboles y papeles son las principales causas de la

suciedad presente en los paneles. La suciedad no sólo se limita a tapar cierta cantidad de la

radiación que llega al panel, aparte de eso, provoca una diferente distribución de esta radiación

no solo al módulo afectado, sino que también, a los módulos conectados con éste.

La frecuencia con la que se debe realizar la limpieza de los paneles depende completamente del

lugar en el que estén instalados, dado que, si se ubican en un lugar donde las concentraciones de

polvo son grandes, se tendrá que realizar de manera más continua en comparación a un lugar

donde no se tenga este inconveniente, suele ser de manera mensual o bimensual. Se recomienda

además que la frecuencia de la limpieza aumente en los meses de mayor producción, en Chile por

ejemplo son los meses entre octubre y marzo.

La limpieza de los paneles se puede realizar a cualquier hora del día, pero es recomendable actuar

en una hora donde la producción de energía sea baja o nula, con esto se evitan pérdidas que se

producen debido a las sombras que generan las distintas herramientas utilizadas y se evitan

además choques térmicos sobre el vidrio del panel, producidos por la variación de temperatura

que se produce al verter el agua a una cierta temperatura en el vidrio a una temperatura mayor.

No es aconsejable utilizar sustancias aparte de agua ya que estas pueden generar corrosión en el

panel y la utilización de más agua de la debida. El agua que se utiliza es tratada con el fin de

desmineralizarla, las sales minerales que generalmente lleva el agua dejan partículas o manchas

en el vidrio a la hora de ésta evaporarse o pueden causar corrosión en el marco del panel.

En el sector fotovoltaico existe un gran número de sistemas encargados de realizar la limpieza de

los paneles, depende de cada empresa cuál de éstos ocupará para su proyecto. Los diversos

sistemas se pueden clasificar según criterios como: sistemas con o sin rozamiento, con o sin agua

y manual o mecanizado.

A continuación, se detallará cuáles son los principales sistemas utilizados para la limpieza de

paneles:

Sistema de limpieza utilizando pértigas y agua

Es uno de los sistemas que más se utiliza. La manera de operar es principalmente rociar los

módulos con abundante agua para luego con una pértiga (normalmente de fibra de

carbono y poliéster de una longitud adecuada) proceder a la limpieza. En la cabeza de la

pértiga se utiliza un cepillo o paño diseñado especialmente para la limpieza de los

paneles, los cuales están fabricados con terminaciones que no produzcan rayaduras en el

vidrio del panel. Generalmente el agua se traslada en equipos especiales de bombeo y


34

mangueras integrados en vehículos especiales, los que también se encargan de realizar

los trabajos de desmineralizar el agua.

En la Figura 3-2 se aprecia el sistema de limpieza mencionado anteriormente.

Figura 3-2: Sistema de limpieza utilizando pértigas y agua.

En la Tabla 3-1: Ventajas y desventajas del sistema de limpieza utilizando pértigas y agua. se

muestran las ventajas y desventajas que conlleva utilizar este sistema [28].

Tabla 3-1: Ventajas y desventajas del sistema de limpieza utilizando pértigas y agua.

Ventajas Desventajas

Equipo barato. Se gasta más agua que en otros sistemas de

limpieza.

Es necesaria poca formación y experiencia para operar los equipos.

Dificultosa para grandes estructuras de seguimiento.

Mas adecuado para parques pequeños, se puede contratar a residentes del lugar.

Se pierde mucho tiempo, teniendo en consideración que los parques son de gran tamaño.

Sistema de limpieza agua a presión

Para este sistema de limpieza se necesita un vehículo que tenga incluido un estanque de agua de

no menos de 2000 litros y una persona encargada de rociar el agua sobre los paneles. Hay que

tener en consideración que la presión ejercida sobre el panel sea de 50 a 70 [psi] para así no dañar

el panel.

En la Figura 3-3: Sistema de limpieza utilizando agua a presión ., se muestra un vehículo

encargado de la limpieza utilizando agua a presión.


35

Figura 3-3: Sistema de limpieza utilizando agua a presión [29].

El mecanismo utilizado es posible encontrarlo para estructuras fijas y estructuras móviles.

o Estructuras fijas: El conductor dentro del vehículo se encarga de regular la presión y la

dirección del agua, no es necesario que haya otra persona encargada de verter el agua en

los paneles.

o Estructuras móviles: Un operario que está incorporado en una plataforma elevadora de

poco peso, es encargado de rociar el agua en el panel. La conducción del vehículo y la

plataforma se encuentran dentro de la misma y se toma el agua de un recipiente

previamente dispuesto.

En la Tabla 3-2 se muestran las ventajas y desventajas que conlleva utilizar este sistema.

Tabla 3-2: Ventajas y desventajas del sistema de limpieza utilizando agua a presión.


Se pueden limpiar instalaciones con estructuras de seguimiento de dimensiones

grandes.

Posibilidad de dificultarse la entrada por el hecho de ser vehículos de un tamaño considerable,

además de los gastos de combustible.

Se aprovecha de mejor manera el tiempo a la hora de realizar el trabajo.

Se necesita formación y experiencia para maniobrar los aparatos.

Si los operarios utilizan de manera adecuada el sistema, es posible ahorrar gran cantidad

de agua.

Si el operario no está bien capacitado, es posible que se gaste más agua que con otros sistemas.


36

Cabe señalar, además, que existe la posibilidad de utilizar el agua en forma de vapor, con este

mecanismo se logra reducir significativamente el agua utilizada. Sin embargo, al tener que

evaporar el agua los costos aumentan.

En la Figura 3-4 se muestra la limpieza de los paneles utilizando vapor.

Figura 3-4: Sistema de limpieza utilizando vapor [30].

Sistema con rodillo

El sistema consiste en un vehículo del cual se desprende un brazo mecánico, que sostiene un

rodillo construido con cerdas suaves diseñadas para no dañar los paneles. El operario debe

situarse en un lugar que tenga una visión optima del espacio que esté limpiando. La limpieza se

realiza con agua desmineralizada para no ensuciar ni dañar los módulos, esta agua está

almacenada en el vehículo.

Es necesario para utilizar este sistema un espacio de mínimo 3 [m] entre módulos para que el

vehículo pueda acceder y moverse sin problemas a la hora de realizar la limpieza.

En la Figura 3-5 se muestra un vehículo con el sistema de limpieza utilizando un rodillo.

Figura 3-5: Sistema de limpieza utilizando un rodillo [31].


37

En la Tabla 3-3 se muestran las ventajas y desventajas que conlleva utilizar este sistema.

Tabla 3-3: Ventajas y desventajas del sistema de limpieza utilizando rodillo.


Es posible limpiar estructuras de seguimiento con mayor rapidez, debido a la recarga de

agua y desplazamiento del equipo,

Posibilidad de dificultarse la entrada por el hecho de ser vehículos de un tamaño considerable,

además de los gastos de combustible.

Se optimiza el agua consumida. Se necesita formación y experiencia para maniobrar

los aparatos.

Es necesario solo un operario. Aumenta la posibilidad de averías en los módulos,

si el operario no está bien capacitado.

Sistema de aire comprimido

El funcionamiento de este sistema se basa en un aparato del cual se desprende una manguera que

en la punta tiene una pistola, el aparato hace que se genere aire y éste salga disparado por la

pistola con cierta presión.

El sistema puede ser manual o mecanizado

o Manual: Los operarios recorren la instalación a pie con el equipo. El compresor puede

estar dispuesto en alguna estructura móvil o bien puede ser llevado por la persona

encargada.

o Mecanizado: Es un sistema muy poco utilizado, consta de un vehículo que se desplaza

por la instalación rociando los paneles con el aire.

En la Tabla 3-4 se muestran las ventajas y desventajas que conllevan utilizar este sistema.


38

Tabla 3-4: Ventajas y desventajas del sistema de limpieza utilizando aire comprimido.


En caso de utilizar el sistema manual, el equipo es barato. En caso de usar el sistema

mecanizado es caro, pero no más que otros ya señalados

No es tan efectivo si se compara con los sistemas que utilizan agua o los autónomos

No consume agua por lo tanto se ahorra tiempo y desplazamiento de equipo

En caso de utilizar el sistema mecanizado, es necesario la utilización de combustibles

Es muy útil para cubiertas con difícil acceso Aumenta la posibilidad de averías en los módulos,

si el operario no está bien capacitado.

Sistemas de limpieza mecanizados autónomos

Este tipo de sistema se caracteriza por ser autónomos y estar instalados en la misma estructura

de los paneles. Gracias a estos sistemas se elimina hasta un 99% de la suciedad que se deposita en

los paneles. Es ideal para aquellas zonas desérticas, puesto que no necesitan agua para realizar su

trabajo.

El uso de estos aparatos frente a otros utilizados ha supuesto un incremento de la producción

entre el 7 y el 15%. Con esto se permite recuperar la inversión entre los 6 y 18 meses

aproximadamente [32].

En la Figura 3-6 se muestra el aparato encargado de realizar la limpieza.

Figura 3-6: Sistema autónomo de limpieza.

Existe también otro mecanismo autónomo, son pequeños robots los cuales se adhiere al panel. Se han tenido

experiencias con el uso de estos aparatos, pero en el desierto se producen vientos muy fuertes que pueden

hacer volar el dispositivo si no tiene un buen sistema de agarre.


39

En la Tabla 3-5 se muestran las ventajas y desventajas que presenta utilizar sistemas mecanizados

autónomos.

Tabla 3-5: Ventajas y desventajas del sistema de limpieza autónomo.


Es muy útil para los lugares donde el acceso a vehículos es muy dificultoso, se ahorra

también combustible

Equipo de un valor elevado, para instalaciones grandes son necesarios varios aparatos

Como no utiliza agua para funcionar, se ahorra tiempo en recargas y desplazamiento

de equipos

Tiene posibilidades de fallos, se hace necesario realizar mayor cantidad de mantenciones al aparato

No es necesario personal para realizar la limpieza

Es necesario que el aparato se ajuste al módulo para funcionar

Sistemas en etapa de prueba

Siempre se busca automatizar los sistemas en todas las áreas que se trabajan, en el caso de la

limpieza de los paneles solares se han adaptado diversas tecnologías para cumplir esta tarea,

como, por ejemplo:

o Sistema de limpieza utilizando descargas eléctricas: Este tipo de mecanismos es ideal

para lugares secos y polvorientos como lo es el desierto. Consiste en la aplicación de

una carga eléctrica a los paneles. Se coloca una lámina transparente (de material

eléctricamente sensible) sobre el cristal cubriendo el panel, sensores dispuestos sobre

el material controlan los niveles de polvo en la superficie del panel y cuando éstos

llegan a índices críticos, se envía una carga eléctrica que actúa como onda y repele el

polvo haciendo que éste se desprenda y caiga.

o Sistema de limpieza utilizando tecnología ultrasónica: Es un dispositivo ultrasónico

que elimina la suciedad adherida a la superficie del vidrio mediante una operación de

barrido. A diferencia de las técnicas de limpieza actuales, como los chorros de agua a

presión y el empleo de cepillos, el dispositivo evita las marcas provocadas por el

contacto entre los utensilios.

Terreno en el que se encuentran los módulos

Debido a que los parques fotovoltaicos ocupan grandes extensiones de terreno (esto debido a la

gran cantidad de paneles que se necesitan y a la separación necesaria para no generar sombras

entre sí) es muy común que se estropee el terreno. Si esto no se trata a tiempo pueden ocurrir

problemas mayores, como por ejemplo dificultad a la hora de proceder a realizar limpieza en los

paneles o generación de sombras producidas por la vegetación del lugar, estas sombras son


40

perjudiciales, ya que, pueden ocasionar que los paneles se sobrecalienten acortando así su vida

útil.

Los principales factores que afectan el terreno del lugar son las lluvias y la vegetación o maleza

que crece descontroladamente.

Es muy común además que crezca vegetación por debajo de los paneles llegando a tocarlos, esto

hay que evitarlo, ya que se deteriora el material que cubre la parte trasera del panel, debido a la

humedad que la planta genera o a características físicas que pueda tener la planta.

En la Figura 3-7 se aprecia vegetación que en ocasiones podría generar sombras en los paneles.

Figura 3-7: Vegetación o maleza que en alguna instancia puede generar sombras en los paneles.

En lugares lluviosos el terreno puede generar grietas debido al aumento de la erosión del suelo,

haciendo de esta manera muy dificultoso el ingreso vehicular para realizar otras labores de

mantenimiento. Hay que tener mucha precaución porque si el terreno está en mal estado puede

que las estructuras de soporte no tengan el apoyo que necesitan para sostener los paneles y éstos

caigan.

La manera de proceder es primeramente realizando una inspección visual sobre el terreno

detectando así los lugares en los que es necesario proceder.

Reducción de la vegetación

Cuando es necesario retirar la vegetación descontrolada del terreno, esto puede ser de diferentes

maneras: mecanizada, manual.

La manera mecanizada se emplea utilizando herramientas comunes de jardinería, es muy

importante que sean maniobradas por expertos para no dañar los paneles o las estructuras.

La manera manual se basa en retirar la vegetación con el uso de guantes y alguna herramienta

apta para cortar.


41

Al momento de retirar la vegetación es recomendable dejarla con altura aproximada de 20 [cm]

dado que, si se quita de raíz, se produce erosión y agrietamiento del terreno.

Es importante que los desechos generados se recopilen según el plan de manejo medio ambiental

del proyecto. Es muy importante que se cumplan en todo momento las obligaciones medio

ambientales que se pactaron al momento de poner en marcha cada proyecto.

Reacomodación del terreno

Cuando el terreno se estropea (generalmente producto de las lluvias), se procede a corregir los

imperfectos como por ejemplo rellenándolos con tierra, pero es muy poco eficiente ya que con

nuevas lluvias ocurrirá nuevamente. Una manera definitiva, pero más costosa es construir un

sistema de canales de recolección de agua de lluvia, esta agua recolectada puede utilizarse

posteriormente para otros fines.

Estrucutras de soporte

Es muy importante que las estructuras de soporte estén en óptimas condiciones, dado que éstas

suelen estar fabricadas con perfiles de aluminio y tornillos de acero inoxidable, no suele ser

necesario realizar un mantenimiento anticorrosivo.

Fijas

Para las estructuras fijas lo principal es realizar una inspección visual, comprobar que no existan

deformaciones o grietas, que no haya irregularidades en el terreno y que el estado de fijación tanto

en el terreno como en los paneles a la estructura sea el óptimo.

Si se encuentra alguna irregularidad se procede a realizar el cambio de la pieza, reparar el daño

que tenga el terreno o realizar apriete de tornillos en caso de que sea ese el problema.

Móviles

A las estructuras de soporte con seguimiento hay que realizarle una mantención preventiva más

exhaustiva por el hecho de que su mecanismo es más complejo.

En la Tabla 3-6 se muestran los diferentes procedimientos que se recomiendan ejecutar a la hora

de realizar el mantenimiento preventivo de estas estructuras


42

Tabla 3-6: Procedimientos recomendados para mantención de estructuras móviles.

Procedimiento Primeras

500 [h] Primeras 8000 [h]

Cada 8000 [h]

Cada 40000 [h]

Engrase de los rodamientos X X X -

Apriete de los rodamientos - X - X

Apriete de las diferentes uniones X - - X

Engrase de las articulaciones exteriores X X X -

Inspección del piñón del motor - X X -

Inspección de motores eléctricos - X X -

Inspección de cilindros hidráulicos - X X -

Calibración del sistema de seguimiento X X X -

Es importante señalar que esta programación está diseñada en función de parámetros normales

de utilización del seguidor en condiciones ambientales entandares, no condiciones ambientales

extremas. En ese caso habría que realizar una programación más adecuada para esas condiciones.

Equipos de conexión en los paneles

Los equipos de conexión son de suma importancia ya que conectan los paneles entre sí según lo

indique el fabricante, vienen generalmente previamente ensamblados. Estos equipos vienen con

una garantía de fabrica por lo tanto hay que tener mucho cuidado a la hora de maniobrarlos, es

común que, por realizarle una mala maniobra o una mantención desautorizada por el proveedor,

la garantía quede anulada.

Ya habiendo pasado el tiempo de la garantía es recomendable realizarle mantención una vez por

año, aunque la tarea queda a criterio del encargado dependiendo de las condiciones

medioambientales en las que se encuentre. Es muy importante que estas labores las realice una

persona capacitada en el tema.

En la Figura 3-8 se aprecia como es comunmente la caja de conexiones de los paneles.


43

Figura 3-8: Caja de conexión de módulos fotovoltaicos.

A la hora de realizarle la mantención hay que tener precaución de que las conexiones no estén

energizadas, los aparatos funcionan con voltajes elevados y esto puede generar serios accidentes.

Por lo tanto, a la hora de realizar la mantención hay que verificar una serie de cosas como:

o Desconectar los aparatos.

o Verificar que no haya quedado energía en los aparatos.

o Dejar a un lado las piezas que acumulen energía a pesar de haber sido desconectadas.

o No realizar el mantenimiento de manera inmediata luego de la desconexión, debido a las

altas temperaturas que provoca.

En la Tabla 3-7 se señalan algunos de las principales acciones que se llevan a cabo a la hora de

realizar le mantenimiento de estos aparatos.


44

Tabla 3-7: Procedimientos a la hora de realizar el mantenimiento a la caja de conexiones.

3.2.2 Estación de potencia

Mantenimiento en el inversor

Los inversores requieren una mantención más exhaustiva que otros aparatos dado que éstos son

equipos muy delicados.

Los intervalos de mantenimiento recomendados y las sustituciones de componentes necesarios

se basan en las condiciones operativas y medioambientales de cada parque. Se recomienda

realizar inspecciones anuales para así garantizar el máximo rendimiento.

Dependiendo de la garantía que tenga el inversor es posible que cubra asistencias técnicas,

repuestos o el cambio del equipo si llegase a ser necesario, por este motivo es importante que las

labores de mantenimiento sean coordinadas y autorizadas por el fabricante.

En la Tabla 3-8 se enumeran los intervalos de mantenimiento rutinario recomendados para los

inversores comúnmente usados para los parques fotovoltaicos, cabe recordar que, debido a la

gran cantidad de inversores que se maneja y las diferentes condiciones medio ambientales en las

que se sitúan, es una recomendación estándar.

Equipo energizado Equipo des energizado

Comprobar a que temperatura opera Revisión de los fusibles y diferentes equipos

Estado de la estructura Ajustes de uniones y tornillos

Comprobación de los voltajes de operación Comprobación del estado de la conexión de puesta a tierra

Comprobación de registros y alarmas Revisión de los equipos de comunicación con el inversor


45

Tabla 3-8: Periodicidad a la hora de realizar el mantenimiento al inversor.

La limpieza del compartimiento del inversor se realiza con paños de limpieza, detergentes y agua,

hay que tener precaución a la hora de limpiar con las entradas y las salidas de aire, la limpieza de

esas partes se realiza con un chorro de agua suave a baja presión.

La lubricación de bisagras y cerraduras se realiza con un espray lubricante, hay que tener

precaución que éste no contenga silicona, puesto que podría reaccionar con la pintura. Luego de

terminado se procede a limpiar el lubricante sobrante con un paño.

A la hora de comprobar la pintura y la corrosión es recomendable realizarlo con un papel de lija

o un cepillo con púas de acero, paños para la limpieza de los restos y detergente. Si existe oxido

se elimina con la lija o el cepillo, se aplica detergente para limpiar y luego se limpia con agua.

Cuando ya esté completamente seco, se sella la parte tratada con zinc para luego cubrirlo con la

pintura adecuada.

Para la comprobación del estado de la conexión a tierra es importante revisar que los cables no

tengan ningún tipo de corrosión, en caso de que exista, se procede a retirar los cables y eliminar

Tarea de mantenimiento Intervalo

Limpieza del compartimiento del inversor. Primera revisión después de la puesta en marcha, luego cada 2 años.

Sustitución de los filtros de aire de entrada. 2 años en condiciones habituales. 1 año en condiciones de mucho polvo.

Comprobación de la pintura y la corrosión.

Primera revisión después de la puesta en marcha, teniendo cuidado en los posibles desperfectos producidos por la movilización e instalación. Luego, cada 2 años.

Limpieza de las superficies externas. Primera revisión después de la puesta en marcha, luego cada 5 años.

Lubricación de las bisagras y las cerraduras. Cada 2 años.

Comprobación general de su estado, comprobación de la conexión a tierra.

Cada 5 años.

Comprobación general de su estado, comprobación de la Horizontalidad de la estación.

Cada 5 años.


46

la corrosión con lana de acero. Se aplica luego pasta para sellar las junturas entre el embarrado

de conexión a tierra y las superficies de unión de los terminales en los cables. En caso de que los

tornillos o tuercas estén sueltos es muy importante que se ajusten.

3.2.3 Subestación

Transformador

En su interior el transformador presenta procesos dinámicos de tipo térmico-eléctrico. Presenta

un sistema de aislamiento liquido (basado en aceite) y aislante solido (basado en celulosa),

materiales que son orgánicos y que están sometidos a alteraciones químicas bajo la influencia de

los factores ambientales como la humedad, oxígeno y calor que son catalizados por el material de

bobinado (regularmente cobre y aluminio) y el hierro.

Por lo anteriormente señalado, es importante controlar periódicamente la temperatura de

operación del transformador y revisar de igual manera los niveles de aceite, con el fin de aumentar

la vida útil del aislante sólido y con esto la vida del transformador.

En la Tabla 3-9, se muestra el intervalo de tiempo en el que es recomendable realizar

mantenimiento, dependiendo de la pieza del transformador.

Tabla 3-9: Periodicidad a la hora de realizar el mantenimiento al transformador.

Pieza por inspeccionar Intervalo

Revisión de los termómetros. Cada 1 año.

Accesorios con contactos de alarma y/o disparo.

Cada 1 año.

Ventiladores de refrigeración. Cada 1 año.

Conservador. Cada 5 años.

Resistencia de aislamiento de los devanados.

Cada 3 años.

Rigidez del aceite. Cada 1 año.

Valor de acides del aceite. Cada 1 año.

Componentes del interior. Cada 7 años.

Para proceder con el mantenimiento preventivo es de gran importancia anotar las lecturas de los

medidores que están generalmente instalados, éstos son de mucha utilidad. Cuando estas

lecturas sean muy diferentes a las obtenidas en condiciones normales, es necesario realizar

intervenciones.

Es de suma importancia estar atento a fenómenos anormales como lo son el ruido, cambios de

color o de olores, que pueden ser detectados por el operario.


47

A continuación, se señalan aspectos a considerar a la hora de realizar la mantención preventiva:

Temperatura del transformador

La temperatura se relaciona directamente con la duración de los materiales de aislamiento, es

muy necesario prestarles mucha atención. La temperatura de operación varía según distintos

factores o normas, un ejemplo: el aceite, la temperatura máxima es de 90°C y la temperatura

máxima del punto más caliente del transformador es de 110°C.

Aceite

El volumen del aceite tiene que ser siempre verificado desde el punto de vista del aislamiento y

de la refrigeración. Cuando el nivel de aceite oscile notoriamente en relación con la temperatura,

se debe coordinar una oportuna intervención.

Las fugas de aceite se pueden generar por el deterioro de algún contenedor o por el mal

posicionamiento del transformador. Algunas se detectan tardíamente, es importante verificar

cuidadosamente las válvulas y los empaques. Si hay algún defecto que generara la fuga, hay que

informárselo al fabricante y ver los términos de la garantía.

Ruido

Cuando se está familiarizado con el ruido que genera el transformador en condiciones normales,

es fácil notar algún ruido anormal que en algunos casos ocurre, percatarse de estas anomalías

puede evitar que se genere una futura falla.

Las causas más comunes del por qué se producen estos ruidos son:

o Defecto en el mecanismo de ajuste del núcleo.

o Aflojamiento de piezas de anclaje.

o Resonancia de la caja y de los radiadores producto de cambios anormales en la

frecuencia de la fuente de corriente.

o Algún defecto en la estructura central.

Aflojamiento de las piezas de fijación y de las válvulas

Cuando se encuentren los terminales flojos, es necesario desenergizar el transformador y

apretarlos de manera inmediata. Hay que evitar el desplazamiento del transformador, por este

motivo los tornillos de los cimientos deben estar sumamente fijos. Es común que se desajusten

debido a vibraciones.

3.2.4 Instalaciones complementarias

Iluminación

Comprobar que las luces estén funcionando bien es muy importante, si ocurre algún incidente

en horario nocturno son indispensables para solucionar los problemas.


48

Es importante también tener el cuidado de que siempre estén apuntando hacia abajo para no

afectar el cielo a la hora de que los paneles capten los fotones.

Estación metereológica

La estación meteorológica tiene muchos sensores, como por ejemplo: sensor de irradiación solar,

temperatura ambiente, humedad relativa, entre otros; por lo que es muy común que éstos se

descalibren.

La frecuencia de mantenimiento se recomienda que sea seguida por el hecho de que es

importante tener de manera correcta los datos entregados por la estación.

3.3 Mantenimiento correctivo

El mantenimiento correctivo se realiza mediante un conjunto de actividades no programadas y

tiene por finalidad corregir, reparar y/o sustituir partes necesarias para el funcionamiento del

parque, se acude a este mantenimiento cuando fue imposible prever un fallo o problema en

alguna de sus partes.

Luego de detectado el problema se hace un diagnóstico para determinar qué fue lo que causó el

fallo, es muy importante detectar por qué se generó este inconveniente, puesto que, se deben

tomar las medidas adecuadas y evitar que vuelva a ocurrir debido al mismo problema.

Es importante que se tengan claros los procedimientos a la hora de hacer frente a algún fallo

inesperado, es fundamental tomar acciones inmediatas con la finalidad de reducir costos

asociados al tiempo de inactividad no planificado del sistema o la reducción de la generación que

se espera.

Se señala a continuación en que consiste el mantenimiento correctivo a los principales


Paneles fotovoltaicos

Las principales fallas por las que se hace necesario realizar el mantenimiento correctivo en los

paneles fotovoltaicos son principalmente por desgaste del material producto del ambiente, rotura

de algún modulo producto de vandalismo o fauna del lugar, o debido a una nula o indebida

práctica en el mantenimiento preventivo.

La manera de actuar es contactar con la empresa a cargo del mantenimiento correctivo, contactar

con el fabricante si es un problema que no tiene que ver con condiciones externas. Es

indispensable que el arreglo o cambio del panel sea lo más pronto posible, de esta manera se evita

la pérdida de generación y evita además problemas que se puedan producir en otros

componentes.


49

Estructuras de soporte

Cuando se hace necesario reparar o cambiar una estructura de soporte, se procede a verificar que

estén los elementos de repuesto para poder realizar el cambio o reparación pertinente.

En el caso de la estructura móvil es necesario contactar con la empresa encargada de la

fabricación e instalación, haciendo valer los temas de garantías en caso de ser necesario. No es

recomendable tomar acciones sin antes consultar con la empresa encargada o empresa

autorizada por los mismos.

Inversor

Los inversores son los aparatos que comúnmente presentan mayor cantidad de fallas. Son los

culpables de la mayoría de las paradas inesperadas del parque, según diversos estudios entre el

60 y el 69 % de las fallas reportadas corresponden al inversor [33], la vida útil es de

aproximadamente 10 años, por lo que es indispensable que no se acorte por no actuar

debidamente.

La manera de proceder en caso de que ocurra algún fallo es consultar con el manual entregado

por el fabricante. Normalmente consiste en las instrucciones sobre qué hacer para detectar la

causa de la interrupción y como solucionarla. Contiene además el contacto para la asistencia

profesional si el problema sólo es posible solucionarlo con personas especializadas

recomendadas por el fabricante.

Equipos de conexión

La corriente eléctrica que es generada por los paneles se traslada a través de cables y una red de

finos conductores, estas conexiones están soldadas. Si las soldaduras no tienen un buen contacto,

se puede generar un estrés mecánico y térmico. Una mala soldadura puede generar un

incremento de temperatura que dañará el panel si no es cambiada a tiempo.

En la Figura 3-9 se observa una caja de conexión dañada, las causas son comúnmente por sobre

tensiones


50

Figura 3-9: Caja de conexión de módulos fotovoltaicos dañada.

En casos como el presentado en la Figura 3-9 es necesario realizar el recambio de la pieza y tener

claridad de por qué se generó el accidente.

Transformador

Cuando ocurre alguna falla o un mal funcionamiento en el transformador es necesario

desconectarlo para tener claro de dónde provino el fallo y poder ser reparado.

El procedimiento general es ponerse en contacto con la persona encargada de realizar la

mantención. Las reparaciones son principalmente cambio en las bobinas, empaques y aceite. Se

le retoca la pintura y se reporta y remplazan instrumentos dañados.

3.4 Mantenimiento predictivo

El mantenimiento predictivo se realiza mediante un conjunto de actividades que permiten prever

o anticipar el fallo de algún equipo del sistema, permite tomar acciones antes de que la falla

ocurra. Esto se realiza tomando información en tiempo real para llevar a cabo medidas

preventivas como limpieza o mantenimientos correctivos y así evitar que el parque tenga

pérdidas o baje su rendimiento.

Su objetivo es reducir la frecuencia de las medidas preventivas, disminuyendo con esto el impacto

en los costos del mantenimiento correctivo.

Para hacer posible este mantenimiento se deben realizar una serie de pruebas, llevar un registro

histórico y tener un sistema de monitoreo que permita realizar un análisis continuo a todos los

aparatos que lo permitan.

Se señala a continuación en que consiste el mantenimiento predictivo a los principales



51

3.4.1 Monitoreo general del parque fotovoltaico

El sistema de monitoreo recolecta información de la planta en todo momento, para facilitar la

información importante a los operadores. Estos datos permiten detectar irregularidades en el

funcionamiento de la planta mediante tablas, diagramas y gráficos que permiten comparar con

datos nominales. También es importante estar al tanto de los reportes automáticos de generación

y fallas, así al momento de tener una baja en la producción recibir un aviso mediante el sistema

de alarmas y poder detectar el motivo del fallo con mucha más antelación.

No todas las fallas pueden ser detectadas automáticamente, por lo tanto, esto sólo es un apoyo

para el resto de las tareas, las alarmas no sustituyen el control regular de los datos de monitoreo.

Un portal de monitoreo típico permite visualizar o ajustar algunas características cómo:

o Datos eléctricos de la planta en tiempo real

o Datos ambientales si el sistema fotovoltaico está equipado con sensores

o Exportación de datos y gráficos para realizar comparaciones.

o Mapa del parque fotovoltaico

3.4.2 Paneles fotovoltaicos

El mantenimiento predictivo de los paneles consiste principalmente en realizar una serie de

pruebas y mediciones a éstos, las pruebas son básicamente usando herramientas como por

ejemplo la termografía o análisis de las curvas características de los paneles solares.

Termografía

Se utilizan cámaras que mediante su tecnología permiten detectar puntos calientes en los paneles

y que si no son tratadas pueden convertirse en desperfectos serios. Para su utilización el parque

puede funcionar de manera normal, no es necesario apagar el sistema.

La clasificación y evaluación de las anomalías detectadas necesitan un sólido entendimiento de

la energía solar, conocimientos del sistema inspeccionado y mediciones eléctricas adicionales. La

documentación es obligatoria y debe contener todas las condiciones de la inspección, como las

mediciones adicionales y otros datos importantes [34].

En la Tabla 3-10, se observan ejemplos de diferentes casos que se pueden presentar a la hora de

realizar el mantenimiento con termografía en paneles fotovoltaicos.


52

Tabla 3-10: Ejemplos comúnmente encontrados en termografía de paneles fotovoltaicos.

Tipo de error Ejemplo Aparece como

Defecto de fábrica. Impurezas y bolsas de gas. Grietas en las celdas.

Punto caliente o Punto frio.

Daño Grietas, fisuras. Calentamiento de las celdas

Sombra temporal Excremento de aves. Humedad. Contaminación

Puntos calientes.

Problemas con las conexiones. Modulo o hilera de módulos sin conectar

Una hilera de módulos está constantemente más caliente que las otras.

Defectos en la soldadura. Panel con una mala implementación

Punto caliente

Sombra. Una mala instalación del panel, donde en un periodo de tiempo le llega sombra.

Punto caliente.

En la Figura 3-10 se ve un ejemplo de la aplicación de termografía en un panel fotovoltaico. El

punto rojo es una suciedad que afecta claramente la temperatura en ese punto del panel.

Detectando u operando sobre esto de manera oportuna se pueden prevenir costos en otro tipo

de mantenimientos como el correctivo que tiene un costo más elevado.

Figura 3-10: Termografía aplicada a un panel fotovoltaico.


53

Trazado de curvas Corriente/Voltaje

Realizar la medición y comparación de las curvas características de los paneles permite evaluar

todos los estados de funcionamiento de los módulos, así como cuantificar las pérdidas generadas

por operar los módulos en puntos de trabajo no adecuados.

En la Figura 3-11 se muestra la gráfica de un módulo fotovoltaico con una serie de paneles

conectados formando una cadena o comúnmente llamado “string” que es su traducción en

inglés, siendo ésta la curva ideal del panel.

Figura 3-11: Gráfica ideal de la curva I/V característica de un módulo fotovoltaico.

La variación de la curva mostrada en la Figura 3-11 se puede interpretar como un fallo en alguno

de los paneles, habiendo causas comunes como por ejemplo [35]:

Reducción de la corriente

Se reduce la altura de la curva I-V, comúnmente producida por la degradación del panel o las

condiciones medioambientales que provocan una reducción de la entrada de fotones. Con esto

se puede comprobar que las sombras provocadas por suciedad o agentes externos afectan

directamente en la eficiencia del panel.

Reducción del voltaje

Se modifica la anchura de la curva I-V, afectando directamente la temperatura del panel. La mala

circulación del aire por el panel puede ser la causante del aumento de temperatura. El desgaste

del panel puede causar también el cambio en la temperatura.


54

3.4.3 Caja de conexiones

Otra aplicación de la termografía es en la caja de conexiones, donde se puede observar en qué

puntos está por sobre las temperaturas recomendadas o en qué puntos no está funcionando algún

módulo.

En la Figura 3-12 se observa un ejemplo donde un módulo o cadena de paneles no está

funcionando.

Figura 3-12: Termografía en la caja de conexiones.

3.4.4 Inversor

La tarea consiste principalmente en la inspección de todos los componentes y sistemas internos

y externos del inversor. Para realizar estas pruebas se utilizan también cámaras termográficas,

para así determinar zonas y puntos calientes en los componentes del aparato. Es recomendable

retirar las cubiertas y todo material que interfiera entre la cámara y el equipo.

55

4 Mantenimiento eléctrico y mecánico Es importante hacer una diferencia entre estos tipos de mantenimiento puesto que para

realizarlos se necesita proceder de diferentes maneras, usar diferentes aparatos y tener

precauciones necesarias al momento de ejecutar la mantención, eligiendo adecuadamente el

momento y hora en cada caso. Uno es igual de importante que el otro, aunque en el caso del

mantenimiento eléctrico hay que tomar ciertos resguardos dado que en ocasiones se expone, el

encargado de la mantención, a altas tensiones eléctricas pudiendo generar accidentes graves.

Los mantenimientos normalmente se hacen en los horarios previamente programados en el plan,

aunque si ocurre algún inconveniente imprevisto, se debe actuar según lo estipulado siguiendo

paso a paso lo recomendado por los proveedores del producto afectado y si es necesario realizarlo

por un técnico certificado por la marca, para así no afectar la garantía del producto.

4.1 Mantenimiento eléctrico

4.1.1 Termografía

La termografía es una herramienta muy útil para la inspección de instalaciones fotovoltaicas,

detecta anomalías estando la planta en funcionamiento y además puede examinar grandes

superficies en poco tiempo. Con el uso de la termografía es posible detectar áreas que podrían

tener problemas o averías potenciales y realizarles las reparaciones necesarias antes de que se

produzca el problema, todo esto lo realiza captando datos mediante luz infrarroja y calculando

unas curvas de calor que se asocian a una resistencia eléctrica muy alta, mucho antes de que el

circuito se caliente lo suficiente como para ocasionar una explosión o corte de tensión.

Condiciones ambientales para la medición

Para poder realizar las mediciones se necesita contar con ciertas condiciones medio ambientales

aptas para así poder conseguir datos más exactos, la idea es poder lograr un máximo contraste

térmico. Algunos factores importantes relacionados con las condiciones ambientales y la

medición son:

Mantenimiento eléctrico y mecánico

56

Temperatura ambiental.

Viento.

Errores en las mediciones.

Radiación solar.

Cobertura del cielo.

Con relación a la temperatura ambiental en el caso que menor sea la temperatura del aire, será

mayor el posible contraste térmico. Para aprovechar lo mencionado anteriormente se

recomienda realizar las mediciones temprano por la mañana.

Lo recomendable es que no haya viento, ya que los paneles se enfrían con el contacto de las

corrientes de aire, que circulan normalmente en lugares amplios como son los lugares donde se

instalan los parques fotovoltaicos. Si los paneles están fríos se reduce el gradiente térmico

(variación de temperatura en una cierta distancia), dificultando así la medición.

Existe la posibilidad de cometer errores en la medición, éstos ocurren principalmente por un

contraste térmico insuficiente, un mal posicionamiento de la cámara y a las condiciones

medioambientales. Los errores típicos cometidos en la medición están causados principalmente

por:

o Sombreado parcial: Imposibilidad de medir producto de un sombreado causado

principalmente por nubes o estructuras mal ubicadas.

o Cambios en la radiación solar: Imposibilidad de medir debido a cambios en el medio

ambiente.

o Ángulo de observación: Para tener una medición correcta es importante realizarla

utilizando la herramienta en una posición adecuada. Se recomienda en un ángulo inferior

a 30°C.

o Reflejos infrarrojos: Reflexión de las nubes, el sol o edificios de alrededores de gran

tamaño.

Para que el resultado sea máximo, es aconsejable que la radiación solar sea de 700 W/m2. Aunque

con radiaciones de 500 W/m2 es posible obtener resultados, sin embargo, menos exactos.

Las nubes dificultan mucho la medición de la temperatura, ya que, reducen la radiación solar y

producen interferencias por reflexión. A pesar de eso, es posible obtener imágenes con

información válida inclusive con el cielo cubierto, sin embargo, es necesario tener una cámara lo

suficientemente sensible como para captar los diferentes puntos calientes.

Ventajas

La termografía infrarroja presenta muchas ventajas en comparación a otros tipos de herramientas

utilizadas a la hora de realizar mantenciones eléctricas, algunas de sus principales ventajas son,

por ejemplo:


57

Es versátil, esto quiere decir que con la termografía es posible hacer mediciones en dos o

más puntos de un único objeto en el mismo instante.

Es una medida de estado actual, es posible que por factores externos al objeto observado

le ocurran cambios en la temperatura y con la termografía es posible mostrar

inmediatamente el cambio sufrido y entregar información al respecto.

Es una técnica no invasiva, debido a que no es necesario tener contacto directo con el

objeto a observar, éste no es afectado por la medición, evitando así accidentes de rotura

en caso de objetos delicados, o posibles quemaduras en casos de muy altas temperaturas.

Es multidisciplinaria, no sólo entrega información relacionada con la temperatura del

objeto, sino que, además, puede obtener diferentes patrones y distribuciones de

radiación, calor, anomalías térmicas y radiación infrarroja.

Cámara a utilizar

Las cámaras termográficas que se utilizan para realizar los mantenimientos son equipos portátiles

fáciles de maniobrar que trabajan en la longitud de onda larga del infrarrojo (0,7 um– 14 um). A

grandes rasgos las principales características que debe cumplir una cámara para realizar un

trabajo óptimo y con los mejores resultados posibles son:

Resolución térmica, indica cuál es la diferencia mínima de temperatura que la cámara

puede detectar. Existen una inmensa variedad de equipos en los cuales el rango de

sensibilidad térmica oscila entre los 35 y los 100 [mK] (milésimas de Kelvin). En el caso de

realizar el mantenimiento con temperaturas muy elevadas, este aspecto no es muy

relevante, pero en lugares donde la temperatura no es tan elevada se hace necesario una

gran sensibilidad térmica para la obtención de datos. Una sensibilidad de 60 [mK] es

suficiente para realizar el mantenimiento de la mayoría de las aplicaciones.

Intercambio de lentes, es importante que el equipo utilizado tenga la característica para

hacer un cambio del lente. La lente telescópica permite captar pequeños objetos a

grandes distancias, mientras que un lente gran angular permite captar grandes planos a

distancias cortas. Esta versatilidad de lentes permite solucionar diferentes escenarios con

un mismo equipo.

Rango de temperaturas, indica el intervalo máximo y mínimo de temperatura que puede

captar la cámara. Hay en el mercado equipos que pueden llegar a medir temperaturas de

hasta más de 2000 °C. Para aplicaciones de mantenimiento fotovoltaico y eléctrico, basta

con un rango de -20 °C a 250 °C.

Tamaño de la imagen, como se ve en las fotografías normales, cuanto mayor sea la

resolución que tiene la imagen, mayor será el detalle y precisión que se puede conseguir.

Existen cámaras infrarrojas cuya resolución va desde los 60 * 60 píxeles hasta los 640 * 480

píxeles (o en otros casos más).

La mayoría de las veces existe la posibilidad de inspeccionar los paneles fotovoltaicos instalados

por la parte trasera, de este modo las interferencias de las reflexiones de las nubes y del sol se

reducen al mínimo. Además, las temperaturas que se obtienen en la parte trasera del módulo


58

pueden ser mayores, debido a que la temperatura que tiene el panel se mide directamente y no a

través del calentamiento que se produce en la superficie del vidrio.

En la Figura 4-1 se observa una cámara infrarroja que se usa para la medición de temperatura en

paneles fotovoltaicos.

Figura 4-1: Cámara termográfica [36].

Hay diversas formas de realizar las mediciones, actualmente es muy utilizado el uso de drones.

Éstos tienen la capacidad de identificar con mayor facilidad los paneles que no estén rindiendo

acorde a lo previsto o tengan alguna quebradura por algún daño sufrido, ya que, desde el aire se

pueden observar fenómenos que a nivel de la tierra es más difícil apreciar en detalle.

En la Figura 4-2 se observa un dron realizándole la mantención predictiva un parque fotovoltaico.


59

Figura 4-2: Dron realizando un mantenimiento predictivo [37].

La precisión que se consigue con la utilización de drones es mucho mayor, ya que, la visión que

se tiene es más amplia, pudiendo así abarcar terrenos más grandes, ejemplos se muestran en la

Figura 4-3 y Figura 4-4.

Se observa en la parte inferior izquierda que las temperaturas son mayores, esto puede ser

producto de suciedad en los paneles de color más rojo o alguna nube que esté encima de la parte

de color más verde de la Figura 4-3.

Figura 4-3: Imagen infrarroja obtenida de una cámara puesta en un dron [37].


60

Se observa en la Figura 4-3 la disposición de paneles en una instalación fotovoltaica, en donde se

presentan diversos paneles de color rojo, la imagen proviene de los datos entregados por una

cámara infrarroja, y esos paneles coloridos que muestra la imagen indican algún problema que si

no se trata a tiempo podrían llegar a sufrir algún fallo.

Figura 4-4: Imagen creada en base a datos obtenidos utilizando medición infrarroja, donde se observan paneles con posibilidad futura de falla [37].

4.1.2 Mantenimiento mediante mediciones de voltaje y corriente

Al menos una vez al año y cuando ya los paneles estén montados y conectados, es recomendable

realizar mediciones en el circuito verificando la tensión a circuito abierto y la corriente de corto

circuito. Es importante realizar la mantención durante las horas centrales del día para evitar

posibles sombras y para que la corriente que se produce en el circuito tenga el mayor amperaje

posible [38].

Medición de la corriente de cortocircuito (Isc)

Esta medición se realiza en la caja principal de conexiones del parque fotovoltaico. La corriente

que circula por los paneles puede diferir enormemente dependiendo de la irradiación que llega

en cada momento, por esto es necesario al momento de determinar la corriente de corto circuito

verificar que la intensidad de radiación sea tal, que la corriente circulante corresponda al nivel de

intensidad requerido para realizar la medición. La corriente de corto circuito total es:

Isc total = N° de filas de módulos en paralelo * Isc módulo (4-1)

Para la medición de corriente de corto circuito se pueden presentar dos situaciones:


61

1. Cuando la corriente de cortocircuito sea baja, del orden de los 10 A, la medición puede

hacerse con un multitester que sea capaz de medir el amperaje, colocando los cables

sobre los terminales de la caja principal de conexiones.

2. En caso de ser la corriente superior a la capacidad del mutitester, será necesario utilizar

una pinza amperimétrica.

Para el caso en que se presente una situación como el punto número dos, a la hora de utilizar la

pinza amperimétrica se pueden presentar casos como:

o En las instalaciones con un elevado valor de corrientes de cortocircuito y/o voltaje a

circuito abierto, se pondrá un interruptor entre los terminales de la caja de conexiones

que mientras el circuito esté en funcionamiento se mantendrá abierto. A la hora de hacer

la medición se cerrará el interruptor y se coloca la pinza amperimétrica en uno de los

cables que se conectan al interruptor.

o En caso de que las instalaciones trabajen a un nivel de tensión a circuito abierto dentro

del rango de seguridad, se conecta un cable adecuado para la medición entre los

terminales de la caja principal de conexiones y se coloca la pinza en dicho cable.

Medición de tensión a circuito abierto (Voc)

Esta medición se realiza en la caja principal de conexiones utilizando un voltímetro, la tensión a

circuito abierto es la tensión máxima disponible de una celda solar, y esto se produce cuando la

corriente se hace tender a cero. La tensión en circuito abierto corresponde a la cantidad de

polarización directa sobre el panel debido a la polarización de la unión de los paneles con la

corriente generada por los fotones provenientes del sol. La tensión a circuito abierto total es:

Voc total = N° de paneles en serie * Voc módulo (4-2)

4.2 Mantenimiento mecánico

El mantenimiento mecánico tiene que ver con los equipos que realizan un movimiento constante

dentro del parque y que a la larga se pueden estropear, o en el caso de los transformadores que

en su debido tiempo sea necesario cambiarles sus respectivos aislantes.

Principalmente se centra en los motores de las estructuras en el caso de que tengan seguimiento

solar, el procedimiento debe ser minucioso y programado. Es importante contar con los motores

en buenas condiciones para no tener pérdidas en la inversión.

Hoy en día se están construyendo nuevas tecnologías para el seguimiento solar, su principal

característica es que son más resistentes a los diversos climas que se exponen, presentan menos

equipos eléctricos permitiendo así que el mantenimiento sea menos costoso y de una manera

mucho más rápida.

En la Tabla 4-1 se observan las 10 plantas fotovoltaicas más grandes de Chile, sus respectivas

potencias nominales y cuáles usan seguimiento solar a la hora de generar energía.


62

Tabla 4-1: Principales plantas solares de Chile y sus respectivas potencias nominales y estructuras de soporte.

Parque solar Región Potencia nominal [kW] Estructura

El Romero Atacama 196 Fija

Bolero Antofagasta 146.6 Seguimiento

Luz del norte Atacama 141 Seguimiento

Finnis terrae Antofagasta 138 Seguimiento

Conejo solar Antofagasta 104 Fija

Quilapilún Metropolitana 103.2 Seguimiento

Amanecer solar CAP Atacama 100 Seguimiento

El pelícano Coquimbo 100.3 Fija

Carrera Pinto Atacama 93 Fija

Pampa Solar Norte Antofagasta 69.3 Seguimiento

63

5 Diseño de un plan de mantenimiento y sus diferentes procedimientos En el presente capítulo se mostrará el diseño de un plan de mantenimiento teniendo en

consideración cada cuanto tiempo es recomendable realizarlo, los diferentes procesos asociados

para cada tipo de mantenimiento, teniendo en consideración los materiales a utilizar para cada

uno de ellos.

Al ser esta estrategia de mantenimiento una planificación se debe considerar que no siempre se

cumplirán las actividades dentro de los periodos establecidos por diversos factores que puedan

entorpecer estas labores, por lo tanto, a continuación, se explicarán los diferentes tipos de

programaciones y para qué actividades se aplican.

Programación diaria

La programación diaria solo se ejecuta cuando se habla de actividades urgentes o de trato

inmediato, por ejemplo, cuando se tiene que hacer un mantenimiento correctivo o la atención a

fallos graves sin una previa detección del problema.

Programación semanal

La programación semanal se realiza con la finalidad de programar de manera más exacta las

actividades que se realizarán durante el mes.

Programación mensual

La programación mensual se utiliza para poder distribuir las actividades de operación y

mantenimiento que se realizan mes a mes, con el fin de no acumular las tareas para algunos

meses específicos.

Programación anual

La programación anual se ejecuta para poder definir las actividades de operación y

mantenimiento que se deben realizar durante el año y los años siguientes, teniendo así un orden

claro y estructurado, para no dejar pasar por alto ningún detalle crucial.

Diseño de un plan de mantenimiento y sus diferentes procedimientos

64

Es recomendable elaborar un plan de mantenimiento que limite los trabajos a realizar de

operación y mantenimiento de manera anual o semestral, siempre que se detalle de manera clara

y ordenada cada etapa del proceso, sin pasar por alto las labores que se deben realizar.

Para la elaboración del plan de mantenimiento es importante tener presente una serie de

consideraciones que aseguren una correcta planificación, estas son:

Las condiciones ambientales que afectan a los aparatos utilizados y limitan la ejecución

de las operaciones de mantenimiento.

Las tareas de mantenimiento se deben planificar de una manera conveniente, de tal

forma que una actividad no afecte a la operación de la otra.

Los intervalos de mantenimiento se tienen que hacer regidos por las recomendaciones

impartidas en el presente informe, o las recomendadas por el fabricante de los equipos.

Como se mencionó en el capítulo 3, el mantenimiento correctivo no es un mantenimiento

programado, por ende, no es acertado mencionar en la planificación cuando se realizará tal

mantenimiento, pero es importante tener claro cuáles son los pasos por seguir a la hora de tener

que acudir a su uso y estos se especifican más detalladamente en el capítulo 3.

En el Anexo A se muestra la programación de un mantenimiento preventivo que se recomienda

realizar a los parques fotovoltaicos

A continuación, se desglosan las diferentes tareas que se deben realizar para el mantenimiento de

los principales equipos que componen el parque fotovoltaico, mencionando los principales

objetivos, los encargados de realizar las labores, los equipos utilizados para cada una de estas

tareas, la frecuencia recomendada para cada operación y los cuidados que se deben tomar.

5.1 Limpieza del terreno

Objetivos

Evitar que la vegetación que crece en el lugar afecte en el rendimiento de la producción de la

planta, dañando las conexiones de los equipos o provocando sombras que a la larga pueden

generar daños más relevantes.


65

Personal encargado, equipos y herramientas a utilizar

Equipo de protección para el personal.

Personal con experiencia en limpieza de exteriores.

Manual: Materiales como guantes, machete, tijeras especiales para cortar ese tipo de

materiales.

Química: Herbicidas.

Motorizada: Motosierra, tractores, desbrozadoras.

Frecuencia

La frecuencia en la realización de la limpieza del lugar depende del sitio en el que se ubiquen los

paneles, si se habla de terrenos como el norte de chile, donde la vegetación es muy escasa se

recomienda realizarla una vez al año. Pero si se habla de lugares donde la vegetación crece de

manera más acelerada es recomendable realizarlo semestralmente.

Procedimiento

Es importante mencionar que la gente encargada de hacer esta limpieza es gente capacitada para

la labor, que sabe los riesgos y cuidados que tiene que tener a la hora de maniobrar las

herramientas que disponga para cada tarea.

Los procedimientos por seguir son los siguientes:

Realizar una inspección visual del terreno y atender los puntos más críticos.

Ejecutar el corte de la maleza por cualquiera de las metodologías mencionadas en el

presente capítulo y el capítulo 3.

Realizar una recolección de la maleza y manejar los restos según las indicaciones que se

estipulan en los documentos ambientales que se realizan en la puesta en marcha de los

diferentes parques. Las soluciones que se deben tomar deben ser a largo plazo.

Documentar todas las actividades realizadas con un respectivo registro fotográfico del

terreno.

Realizar un informe detallado de cada procedimiento realizado.

Cuidados

Es importante que en los procedimientos de las tareas no se dañe ningún equipo, por eso, es muy

importante que sean personas capacitadas.

Cuando se hagan las tareas de limpieza es importante que el parque esté funcionando sin

problemas.

En la Figura 5-1 se observa un trabajador realizando una limpieza del terreno, utilizando una

maquina motorizada y con su respectivo equipo de protección.


66

Figura 5-1: Trabajador realizando una limpieza del terreno [39].

5.2 Reacomodación del terreno

Objetivos

Impedir que por malas condiciones del terreno se dificulten las tareas de mantenimiento

enfocadas a otros equipos, como por ejemplo impedir el ingreso de personal o de vehículos.


Equipo de protección para el personal.

Personal con experiencia en trabajos relacionados con reacomodación de terrenos.

Palas, carretillas, piquetes, etc.

Frecuencia

Una de las causas principales por las que se estropea el terreno es debido a las lluvias y al

constante pasar de vehículos pesados. Como en el norte de chile las lluvias no son muy

recurrentes se recomienda realizar la reacomodación del terreno de manera anual, pero si las

lluvias fueran más seguidas se recomienda realizarlo semestralmente.

Procedimiento

Es importante mencionar que la gente encargada de hacer la reacomodación es gente capacitada

para la labor, que sabe los riesgos y cuidados que tiene que tener a la hora de maniobrar las

herramientas que disponga para cada tarea.



67

Realizar un reconocimiento visual y examinar las partes del terreno que están más

críticos, priorizando la revisión de los cables subterráneos y los conduits no estén

descubiertos.

Revisar que pozos o canaletas que pasen por el terreno no estén descubiertos, para evitar

que autos o personas pasen sin darse cuenta sobre ellos.

Una vez reconocidos los problemas se rellena o retira la tierra en donde se necesite,

utilizando las herramientas mencionadas. Es importante tratar de buscar soluciones más

definitivas a la hora de corregir las complicaciones.


terreno.


Cuidados

Es importante que en los procedimientos de las tareas no se dañe ningún equipo, por eso es muy


Cuando se hagan las tareas de reacomodación del terreno es importante que el parque esté

funcionando sin problemas.

En la Figura 5-2 se puede observar el terreno en un muy mal estado, siendo visible los conduits o

tuberías por donde son llevados los cables.

Figura 5-2: Terreno en mal estado [40].


68

5.3 Limpieza en los paneles fotovoltaicos

Objetivos

Evitar que la planta fotovoltaica pierda producción debido a sombras que se producen por la

suciedad y aumentar en lo posible la vida útil de los paneles.


Equipos de protección

Personal capacitado con experiencia en limpieza de paneles.

Cepillos de fibra especial que no dañan los paneles.

Pértigas o vehículos diseñados especialmente para esta labor.

Agua desmineralizada para que a la hora de secarse no deje manchas o residuos que

puedan generar un sombreado al panel.

Frecuencia

En Chile la mayoría de los parques fotovoltaicos están ubicados en el norte del país,

específicamente en lugares con abundante polvo, por esto los paneles se ensucian rápidamente.

Es recomendable realizar una limpieza cada tres meses, pero hay que considerar los costos

asociados a realizar esta labor, por ende, en caso de ser instalaciones demasiado grandes puede

hacerse una limpieza 3 veces al año.

Procedimiento

Es importante mencionar que la gente encargada de hacer la limpieza de los paneles es gente

capacitada para la labor, que sabe los riesgos y cuidados que tiene que tener a la hora de

maniobrar las herramientas que disponga para cada tarea.


Escoger la manera de realizar la limpieza en base a las diferentes alternativas que se

mencionan en el capítulo 3.

De forma ordenada y organizada aplicar el agua desmineralizada y realizar la limpieza.

Verificar que el estado de las conexiones y el funcionamiento no se haya visto afectado y

realizar una inspección visual en caso de haber quedado algún residuo en el panel.


estado de los paneles antes y después de realizar la limpieza.


Cuidados




69

Es recomendable que las labores de limpieza se hagan en horarios donde la producción sea baja,

ya que si se hace en horarios donde la producción es mayor, puede provocar baja de rendimiento

y daños en el panel debido a choques térmicos.

Cuando se hagan las tareas de limpieza es importante que el parque esté funcionando sin

problemas.

En la Figura 5-3 se puede observar al personal encargado realizando las labores de limpieza.

Figura 5-3: Limpieza de paneles [28].

5.4 Termografía en paneles fotovoltaicos

Objetivos

Evitar el daño de los paneles fotovoltaicos producidos por puntos calientes.


Equipos de protección

Personal con experiencia en mediciones e interpretación de resultados.

Cámara termográfica y sus diferentes componentes.

Dron en caso de hacerse una termografía desde la altura.

Frecuencia

Debido a las altas tasas de suciedad que presentan los paneles solares instalados en el norte de

Chile y las ventajas que presenta la termografía en las instalaciones, se recomienda realizar una

inspección semestral.


70

Procedimiento

Es importante mencionar que la gente encargada de hacer la inspección termográfica de los

paneles es gente capacitada para la labor, que sabe los riesgos y cuidados que tiene que tener a la

hora de maniobrar las herramientas que disponga para cada tarea.


Realizar las mediciones con la cámara, siendo esta manual o con drones.

Tomar fotografías termográficas de los paneles que presenten irregularidades en la

temperatura.

Analizar los resultados que se obtuvieron.

Documentar todas las actividades realizadas.


Cuidados

Debido a que las mediciones con cámaras manuales se toman a distancia, no hay problemas de

dañar los paneles a la hora de la medición, pero hay que tener precaución cuando se maneja la

medición con drones, dado que, si la persona a cargo no está lo suficientemente capacitada,

puede perder el control y dañar algún panel.

Como se mencionó en el capítulo 4 una medición optima se ejecuta con una radiación solar 700

[W/m2], pero con 500 [W/m2], también es posible realizar una medición aceptable, ya debajo de

ese valor los resultados no podrían ser considerados, las mediciones de la irradiación son posibles

realizarlas con un piranómetro.

Es muy importante evitar el efecto de sombreado, ya sea por el personal o nubes que se

encuentren en el ambiente, por esto es importante que el clima este despejado a la hora de

realizar la medición. Además, hay que evitar realizar la medición cuando haya demasiado viento

por el contraste de temperatura que se genera cuando la ráfaga tiene contacto con los paneles.

Por último, la cámara debe tener un ángulo entre 5 a 60° para realizar una medición correcta,

tomando como referencia de 0° cuando la cámara está perpendicular a los paneles.

5.5 Mantenimiento del equipo de conexión o string

Objetivos

Evitar que surjan problemas con la energía generada a la salida de los paneles y la llegada del

inversor.


71


Equipos de protección.

Personal entrenado y capacitado para

Cámara termográfica con sus diferentes accesorios.

Equipos de medición de voltaje y corriente AC y DC.

Desatornilladores, alicates, pinzas, etc.

Lubricante (wd40).

Frecuencia

Debido a que son mecanismos que no fallan en gran medida según lo visto en el capítulo 2, se

recomienda realizarles un mantenimiento anual.

Procedimiento

Es importante mencionar que la gente encargada de hacer el mantenimiento de lo string debe ser

gente capacitada para la labor, que sepa manejar los riesgos a los que está expuesto y tome los

cuidados necesarios a la hora de maniobrar las herramientas que disponga para cada tarea.


1. Desconexión del equipo de conexión

Apagar el equipo de conexión siguiendo los pasos que se indican en el manual

correspondiente.

Verificar con los equipos de medida que la interrupción de la corriente fue correcta.

Si es posible, desconectar cables que unen los paneles con el equipo de conexión, si no es

posible hay que aislar los terminales que mantienen cierto voltaje.

Antes de realizar cualquier paso siguiente, hay que verificar que la caja de conexión se

encuentra totalmente desconectada.

2. Comprobaciones generales

Comprobar que el equipo es accesible en todo momento, que este bien afirmado a su

estructura de soporte, y que se encuentra protegido de la radiación solar.

Reemplazar la carcasa en caso de ser necesario, revisar que las uniones se encuentren en

buen estado, y que las puertas y los accesorios cierren de manera correcta.

Revisar internamente el armario verificando que esté seco, que las conexiones estén fijas

y no tenga posibilidades de desconectarse.

Comprobar que las etiquetas de seguridad estén en buen estado y que las cubiertas no

tengan grietas.

Comprobar que las conexiones eléctricas y de comunicación se encuentren en buen

estado.

Cuidados




72

Verificar alarmas e indicadores de los equipos antes de ejecutar las actividades, si hay alguna

activada no se puede realizar la tarea hasta que el problema se soluciones.

No se pueden realizar las tareas de mantenimiento cuando las condiciones ambientales están con

lluvia, vientos fuertes fuera de lo normal o humedad relativa alta.

Disponer de un stock de repuestos.

5.6 Mantenimiento en el inversor

Objetivos

Evitar pérdidas importantes de energía debido a fallas en el inversor.


Equipo de protección.

Cámara termográfica con sus diferentes accesorios.

Herramientas de limpieza: Brocha, aspiradora.

Herramienta mecánica: Desatornilladores alicates, pinzas.

Laca de revestimiento de zinc para proteger la pintura.

Personal con experiencia en mantenimientos de inversores.

Frecuencia

Debido a que son los equipos que presentan más cantidad de fallas y que en el norte de Chile se

ubican en condiciones ambientales extremas es recomendable realizarles mantenimientos

anualmente.

Procedimiento

Es importante mencionar que la gente encargada de hacer el mantenimiento del inversor debe

ser gente capacitada para la labor, que sepa manejar los riesgos a los que está expuesto y tome los

cuidados necesarios a la hora de maniobrar las herramientas que disponga para cada tarea.


73

1. Con el inversor energizado

Leer las alarmas, mensajes de error, advertencias e indicadores.

Comprobar que el interruptor de Potencia de corriente continua funcione.

Comprobar el funcionamiento del interruptor de Potencia en corriente alterna.

2. Con el inversor apagado y desenergizado

Proceder a apagar y desenergizar el inversor.

Desmontar la cobertura.

Limpiar el sistema de ventilación.

Limpiar los canales y rejillas de ventilación.

Mantenimiento del armario del inversor y sus diferentes equipos.

Montaje de la cobertura

3. Inversor con la tensión de alimentación

Conectar la tensión de alimentación.

Comprobar los ventiladores.

Comprobar la calefacción.

Comprobar el correcto funcionamiento del suministro de energía.

4. Encendido del inversor

Verificar que después de realizar las limpiezas y demás tareas, el inversor funciona sin

inconvenientes.

Cuidados



El parque no debe presentar fallas a la hora de realizar el mantenimiento.

Verificar las alarmas de los equipos, en caso de presentarse alguna alarma activa en algún equipo,

no se debe proceder con este mantenimiento.



5.7 Mantenimiento en el Transformador

Objetivos

Evitar interrupciones en el sistema debido a fallos en el transformador.


74


Equipos de protección.

Personal con experiencia en mantenimiento de subestaciones, específicamente en

transformadores de poder.

Equipos de medición de corriente y voltaje en corriente continua y alterna.

Equipo de limpieza: Brocha, aspiradora, pinza.

Lubricante que trabaje a temperaturas elevadas.

Lija, desengrasante, pintura y laca para corregir imperfecciones.

Frecuencia y procedimiento

Los transformadores de potencia se construyen de manera tal que su funcionamiento sea

autónomo. Se les hacen mantenimientos cada:

Tabla 5-1: Mantenimiento al transformador de poder

Anual 3 años 6 años

Realizar

pruebas

de aceite

dieléctric

o.

Realizar pruebas

eléctricas al

transformador

Realizar pruebas de resistencia de

aislamiento a los cables aislados.

Limpieza

de los

pasatapas

/

aisladores

Realizar pruebas

eléctricas al

cambiador de taps

bajo carga

Efectuar inspección interna al

transformador, especialmente los

contactos del cambiador de taps.

Prueba de

termograf

ía

infrarroja

Limpieza completa

de los equipos de

desconexión y

lubricarlos.

-

Revisar

circuitos

de control

Realizar una

inspección a la

válvula de

sobrepresión

-

Realizar

calibració

n de los

relés

- -


75

Cuidados



Verificar los indicadores de alarmas de los equipos antes de ejecutar las actividades, en caso de

existir alguna alarma activada, no es recomendable realizar el mantenimiento.

Es obligatorio desenergizar el transformador de poder antes de realizar cualquier tipo de tarea.



76

Discusión y conclusiones Una de las preocupaciones a nivel país, es hacer un cambio en la matriz energética chilena, lo que

se quiere lograr es que la producción de energía eléctrica sea mayoritariamente de fuentes

renovables como lo son el viento, el agua y el sol. Lo anteriormente mencionado se plantea debido

a la preocupación que existe a nivel global de los altos índices de contaminación que producen

las principales fuentes de generación de energía (termoeléctricas), además de aprovechar el

indudable privilegio geográfico que tiene el país para explotar estas soluciones limpias. Para

lograrlo se requiere implementar distintos sistemas diseñados para aprovechar de la manera más

conveniente las fuentes inagotables de energía.

Los parques fotovoltaicos son (debido a la alta radiación solar que tiene el norte del país), la mejor

opción a la hora de generar energías más empáticas con el medio ambiente, habiendo aumentado

significativamente la instalación de estos parques en los últimos años. Pero el aumento de este

tipo de sistemas trae consigo nuevos problemas, que son principalmente, lograr que la planta

funcione en perfectas condiciones, esto se dificulta debido a diferentes factores tanto internos

como externos. Teniendo el control de la mantención, se puede evitar alguno de estos

inconvenientes implementando un correcto plan de mantención a los elementos del sistema,

teniendo en consideración los tiempos y herramientas que éstos requieran.

Nuevos problemas surgen cuando las mantenciones que se le hacen al parque no están acorde a

las tecnologías que se usan actualmente, el incremento en la optimización de diferentes

herramientas, investigaciones y nuevas formas de realizar las operaciones de mantenimiento,

ayudan a detectar con mayor rapidez y exactitud el lugar de donde proviene el problema o ayudan

a prevenir que un determinado problema aparezca. Por lo tanto, se hace indispensable conocer

cuáles son las últimas tecnologías y metodologías para optimizar y realizar de mejor manera las

mantenciones.

Debido a la complejidad que tienen los sistemas fotovoltaicos, es indispensable tener claro un

plan de mantenimiento, saber a quién recurrir cuando se produce algún fallo. Es indispensable

que el tiempo que esté parada la planta producto de algún problema sea el menor posible, con

cada minuto que pasa sin funcionar el sistema se pierde producción valiosa.

Son muchos los componentes que tiene el sistema fotovoltaico, por lo tanto, es vital para el buen

funcionamiento conocer la función y la ubicación de cada uno de sus elementos, tener a mano y

Discusión y conclusiones

77

conocer los manuales de las partes y piezas que lo conforman, la información y contacto del

fabricante y de los encargados de los distintos tipos de mantención, a la hora de tener que llevar

a cabo alguno de estos planes. La mantención no la puede realizar cualquier persona, tiene que

ser un especialista en la materia y estar autorizado por el fabricante del producto para así no

perder la garantía acordada al momento de la compra y asegurar un buen trabajo.

La termografía es muy útil a la hora de prevenir posibles elevaciones de temperatura que puedan

dañar los paneles o algún otro elemento que cuando esté en funcionamiento tenga un aumento

de temperatura significativo. Utilizándola de la manera correcta, oportuna y aprovechando las

tecnologías que con el tiempo van surgiendo se pueden minimizar costos y aumentar la vida útil

de los equipos.

Las tecnologías se van actualizando constantemente y van surgiendo nuevos métodos para los

diferentes procesos que presenta un plan de mantenimiento, por lo tanto, hay que seguir

estudiando a medida que salen estas nuevas alternativas.

78

Bibliografía

[1] M. d. Energia, «Energia 2050 Politica Energetica de Chile,» 2016.

[2] «Mundo solar,» 2011. [En línea]. Available: http://www.dforcesolar.com/energia-solar/los-paneles-

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