CAPITULO II

2.1.-INTRODUCCION

La energía eléctrica es indispensable en la mayoría de las actividades del ser humano,

tanto en labores domésticas, comerciales o industriales.

En nuestras viviendas, por ejemplo, utilizamos electrodomésticos como lámparas,

microondas, grabadoras, planchas, televisores, computadoras, etc., que funcionan con

energía eléctrica, sin embargo, es necesario entender algunos conceptos básicos que

resultan indispensables para evitar accidentes eléctricos que podrían poner en riesgo la

vida y la inversión.

2.1.1.- CONDUCTOR.-

Un conductor eléctrico es un material que ofrece poca resistencia al movimiento de

carga eléctrica.

Descripción

Los mejores conductores eléctricos son metales, como el cobre, el oro, el hierro y el

aluminio, y sus aleaciones, aunque existen otros materiales no metálicos que también

poseen la propiedad de conducir la electricidad, como el grafito o las disoluciones y

soluciones salinas (por ejemplo, el agua de mar) o cualquier material en estado de

plasma.

2.1.2.- EL AISLAMIENTO

El conductor está recubierto con un material aislante, el cual cumple funciones de

aislamiento eléctrico y de protección mecánica.

Como aislamiento eléctrico cumple funciones de seguridad evitando que el usuario esté

en riesgo de electrocución, imposibilitando la circulación de corriente eléctrica a través

del cuerpo humano. Como protección mecánica, el aislamiento evita que el conductor

quede expuesto ya sea por abrasión o presiones mecánicas durante la instalación o por

efectos térmicos en la operación continua del cable.

Las características del aislamiento, de vital importancia en el funcionamiento del cable

y que proporcionan la seguridad para los usuarios y confiabilidad en la operación, son:

Capacidad de soportar altas temperaturas.

Eficacia en la no propagación de la llama.

Resistencia mecánica.

Capacidad de aislamiento eléctrico.

2.1.3.- RIESGOS GENERALES

Aunque la energía eléctrica es de total trascendencia en las actividades cotidianas y en

el desarrollo industrial, se deben tener cuidados especiales para que su manejo y

utilización sea seguro y confiable. Los principales riesgos que conlleva el uso de energía

eléctrica se ven representados en la sobrecarga y el cortocircuito.

2.1.4.-SOBRECARGA

Una sobrecarga sucede cuando un equipo eléctrico o un conductor eléctrico entran en un

estado de funcionamiento en el cual se exceden los límites de operación para el cual

estaban diseñados. De esta manera se genera una corriente que excede la capacidad de

los equipos y, en consecuencia, los equipos se van deteriorando. Si la duración es

considerable o si la sobrecarga es frecuente existe alto riesgo de que la sobrecarga se

convierta en un cortocircuito.

2.1.5.-CORTOCIRCUITO

El cortocircuito es un fenómeno eléctrico que se presenta cuando ocurre una unión de

muy baja resistencia eléctrica entre dos puntos de diferente potencial o tensión eléctrica,

es decir, cuando el material de aislamiento falla y el conductor que lleva la corriente

eléctrica entra en contacto con otro material que no es aislante.

Normalmente se genera una corriente muy elevada de corta duración de tiempo que

puede llegar a fundir la conexión donde ocurre el cortocircuito.

2.2.-REQUISITOS MINIMOS PARA UN BUEN DISEÑO ELECTRICO

2.2.1.- SEGURIDAD

La norma tiene por objeto establecer las condiciones mínimas de seguridad que deberán

cumplir, el proyecto, la construcción y puesta en servicio de las instalaciones eléctricas

de interiores en baja tensión

2.2.2.-CONFIABILIDAD

Por la importancia de los servicios y gran afluencia de personas es necesario que el

sistema eléctrico sea confiable; de manera que el diseño se realizara tomando en cuenta

las normas y reglamentos establecidos.

2.2.3.- ACCESIBILIDAD

La ubicación de los equipos de control, protección, luminarias y otros diferentes

tableros de distribución hacen que el sistema eléctrico sea accesible, tanto para el

mantenimiento como para el servicio y operación en general.

2.2.4.- FLEXIBILIDAD

Se localizaran los tableros o centros de distribución en lugares de fácil accesibles para

comodidad y seguridad de funcionamiento.

2.3.-CONCEPTOS PARA EL DISEÑO DEL PROYECTO

PRINCIPIOS DE LOS SISTEMAS FOTOVOLTAICO.-

El efecto fotovoltaico fue descubierto por el francés Alexandre Edmond Bequerel en

1838 cuando tenía sólo 19 años. Bequerel estaba experimentando con una pila

electrolítica con electrodos de platino cuando comprobó que la corriente subía en uno de

los electrodos cuando este se exponía al sol.

FIG.1 Alexandre Edmond Bequerel

El siguiente paso se dio en 1873 cuando el ingeniero eléctrico inglés Willoughby Smith

descubre el efecto fotovoltaico en sólidos. En este caso sobre el Selenio.

Pocos años más tarde, en 1877, El inglés William Grylls Adams profesor de Filosofía

Natural en la King College de Londres, junto con su alumno Richard Evans Day,

crearon la primera célula fotovoltaica de selenio.

La posibilidad de una aplicación práctica del fenómeno no llegó hasta 1953 cuando

Gerald Pearson de Bell Laboratories, mientras experimentaba con las aplicaciones en la

electrónica del silicio, fabricó casi accidentalmente una célula fotovoltaica basada en

este material que resultaba mucho más eficiente que cualquiera hecha de selenio. A

partir de este descubrimiento, otros dos científicos también de Bell, Daryl Chaplin y

Calvin Fuller perfeccionaron este invento y produjeron células solares de silicio capaces

de proporcionar suficiente energía eléctrica como para que pudiesen obtener

aplicaciones prácticas de ellas. De esta manera empezaba la carrera de las placas

fotovoltaicas como proveedoras de energía

1. Energía solar fotovoltaica

La energía solar fotovoltaica es la energía procedente del Sol que se convierte en

energía eléctrica de forma directa, sin ninguna conversión intermedia. Se produce

mediante generadores fotovoltaicos compuestos por módulos fotovoltaicos conectados

entre sí que su vez están compuestos por unidades básicas denominadas células solares

o fotovoltaicas.

5. Radiación solar

El Sol genera energía mediante reacciones nucleares de fusión que se producen en su

núcleo. Esta energía recibe el nombre de radiación solar, se transmite en forma de

radiación electromagnética y alcanza la atmósfera terrestre en forma de conjunto de

radiaciones o espectro electromagnético con longitudes de onda que van de 0,15 μm a 4

μm aproximadamente (figura 1.16).

5.2. Tipos de radiación solar sobre una superficie

La radiación solar sobre la superficie terrestre tiene variaciones temporales, siendo unas

aleatorias, como la nubosidad, y otras previsibles, como son los cambios estacionales o

el día y la noche, provocadas por los movimientos de la Tierra.

Para facilitar su estudio, la radiación solar sobre un receptor se clasifica en tres

componentes: directa, difusa y reflejada o de albedo (figura 1.18).

– Radiación directa: la forman los rayos recibidos directamente del Sol.

– Radiación difusa: procedente de toda la bóveda del cielo, excluyendo el disco solar,

la forman los rayos dispersados por la atmósfera en dirección al receptor (por ejemplo,

en un día completamente nublado toda la radiación recibida es difusa).

– Radiación reflejada o de albedo: reflejada por la superficie terrestre hacia el

receptor. Depende directamente de la naturaleza de las montañas, lagos, edificios, etc.

que rodean al receptor.

La suma de todas las radiaciones descritas recibe el nombre de radiación global que es

la radiación solar total que recibe la superficie de un receptor y por lo tanto la que nos

interesa conocer y cuantificar.

La potencia de la radiación varía según el momento del día, las condiciones

atmosféricas que la amortiguan y la latitud. Se puede asumir que en buenas condiciones

de irradiación el valor es superior a los 1000 W/m² en la superficie terrestre. A esta

potencia se le conoce como irradiación.

La radiación es aprovechable en sus componentes directa y difusa, o en la suma de

ambas.

La radiación directa es la que llega directamente del foco solar, sin reflexiones o

refracciones intermedias.

La difusa es la emitida por la bóveda celeste diurna gracias a los múltiples fenómenos

de reflexión y refracción solar en la atmósfera, en las nubes, y el resto de elementos

atmosféricos y terrestres. La radiación directa puede reflejarse y concentrarse para su

utilización, mientras que no es posible concentrar la luz difusa que proviene de todas las

direcciones.

Radiación recibida

por la Tierra

Porcentaje

(%)

Radiación absorbida por

la Tierra

Porcentaje

(%)

directa a la Tierra 26% por la atmósfera 16%

indirecta a la Tierra. 11% por las nubes. 2%

difusa a la Tierra. 14% por ozono y otros gases. 1%

pérdida de radiación 4%

por reflexión.

Total de radiación 47% 19%

Tabla 1.- Radiación recibida y absorbida por la Tierra

Energía Solar reflejada Porcentaje

(%)

Radiación reflejada por los materiales terrestres

(Indirectamente) 10%

Radiación reflejada por las nubes (directamente) 24%

Total 34%

Tabla 2.- Energía Solar reflejada

En los cuadros (tabla 1 y 2) se observa cómo se distribuye el 100% de la energía

proveniente del sol.

2.1.-INSOLACION.-

Este corresponde a la integración de la irradiación en un período determinado. En otras

palabras es la energía radiante que incide en una superficie de área conocida en un

intervalo de tiempo dado. Este término tiene unidades de energía por área, comúnmente

Watts-hora por metro cuadrado (W-h/m2). Generalmente se reporta este valor como una

acumulación de energía horaria, diaria, estacional o anual. La insolación también se

expresa en términos de horas solares pico. Una hora horas de energía es equivalente a

la energía recibida durante una hora, a una irradiación promedio de 1,000 W/m2. En la

figura (x) La energía útil que produce el arreglo fotovoltaico es directamente

proporcional a la insolación que recibe.

Figura x. Irradiación y horas solares pico

(insolación) durante un día soleado

2.3.- MODULOS SOLARES FOTOVOLTAICOS.-

se define como modulo solar fotovoltaico al conjunto de células conectadas

eléctricamente, montadas en un elemento de soporte que además les sirva para

protección de condiciones climatológicas adversas.

Para la fabricación de los módulos se tiene en cuenta la caracterización eléctrica de las

células solares teniendo en cuenta la corriente y la potencia máxima, formando una

unidad generalmente de 36 piezas, en serie que finalmente son encapsuladas por un

proceso llamado de laminación.

Los modulos solares tiene una vida útil de 20 años, las causas principales de las fallas

de los modulos son la rotura de las células, la delaminación del encapsulante que

permite la entrada de la humedad y la rotura de las interconexiones de las células.

La corriente y voltaje entregado por un modulo varia de acuerdo con la temperatura

ambiente y con la intensida de la luz indicente. Estas variaciones osn de suma

importancia para el diseño optimo del SFV. Además causan problemas para la

comparación entre modulos, por lo cual se ha definido el Watio – pico como aquel

Watio de potencia entregado por un modulo fotovoltaico cuando este recibe una

insolación de 1000 W/ m2 a una temperatura ambiente de 25°C.

Por lo anterio no es posible comparar directamente la potencia instalada de un SFV con

un generador convencional, siendo evidente la entrega de energía eléctrica un

determinado periodo de tiempo.

6. Efecto fotovoltaico

Figura……

Las células solares se fabrican con semiconductores. Los semiconductores son

elementos sólidos que tienen una conductividad eléctrica inferior a la de un conductor

metálico pero superior a la de un buen aislante. El semiconductor más utilizado es el

silicio puro ( uno de los elementos mas abundantes componente principal de la arena)

con adiciones de impurezas de ciertos elementos químicos ( boro y fosforo ),y son

capases de generar cada una, corrientes de 2 a 4 amperios y un voltaje de 0.46 a0.48

voltios utilizando como fuente la radiación luminosa. Las células se montan en serie

sobre paneles o módulos solares para conseguir un voltaje adecuado.

Parte de la radiación se pierde por reflexión y otra parte por transmisión, el resto es

capaz de hacer saltar electrones de una capa a la otra creando una corriente proporcional

a la radiación incidente. La capa anti reflexión aumenta la eficiencia de la célula.

2.3.-CIRCUITO EQUIVALENTE

Figura,,,,,,,circuito equivalente

la figura representa el circuito equivalente de una celula solar, siendo la ecuación 4.1 la

que la describe analíticamente este comportamiento

𝐼 = 𝐼𝐿 − 𝐼0 (𝑒𝑥𝑝𝑉+𝐼𝑅𝑆

𝑉𝑡− 1) −

𝑉+𝐼𝑅𝑆

𝑅𝑃…………………….4.1

Donde:

IL: corriente de generación.

I0: corriente de oscuridad.

RS: resistencia serie, que representa la resistencia de los contactos metálicos con el

semiconductor.

RP: resistencia paralelo, que representa las fugas de corriente por la superficie de los

bornes de la celula.

Vt: voltaje termico.

También Vt =mKT/e,teniendo en cuenta que:

m=1

Vt(300 K)≈25mV donde K es la constante de Boltzman (1.381*10-23 J/K)

T es la temperatura absoluta en kelvin.

2.1.-CARACTERISTICAS ELECTRICAS DE UNA CELULA

El funcionamiento de una celula esta dada por la superpocicon de dos efectos: la

generación de corriente debido a los fotones que inciden sobre el y el efecto del diodo.

2.12.-CARACTERISTICA I-V DE LAS CELULAS.-

La curva corriente tensión que define el comportamiento de una célula es presentada a

continuación:

En ella se puede observar algunos parámetros típicos que definen una célula y que son

explicados a continuación:

CORRIENTE DE CORTO CIRCUITO.-

Es aquella corriente que se produce cuando se tiene tensión cero y puede ser medido

con un amperímetro conectado a la salida de la celula FV, su valor esta en función de la

superficie de la celula y la radiación insidente sobre la misma.

Normalmente y para células de 10 cm de diámetro, su valor es próximo a los 2 amperios

(bajo una radiación de 1000 W/m2

TENCION DE CIRCUITO ABIERTO Voc.-

Es la tencion que puede ser medida al no existir carga conectada y presenta la tensión

máxima que puede dar una celula. Su medición se realiza conectando el voltimetro entre

los bornes, para el tipo de celula indicada anteriormente su valor típico es de

aproximadamente de 0.5 V.

POTENCIA MAXIMA WP.-

Es la potencia que puede dar una celula y se define por el punto de la curva I-V donde el

producto de la corriente y la tensión es el máximo. Todos los puntos de la curva generan

valores inferiores a la potencia máxima. Los valores de tensión máxima (Vm) y

corriente máxima (Im) corresponde a estre valor de potencia.

FACTOR DE RELLENO (FF).-

Es el factor que expresa en que medida el producto de Im por Vm se aproxima al

producto de Isc por Voc y esta dada por:

𝐹𝐹 =𝐼𝑚 ∗ 𝑉𝑚

𝐼𝑠𝑐 ∗ 𝑉𝑜𝑐

RENDIMIENTO (ᶯ).-

Esta definido como:

ᶯ =𝑃

𝑃𝑖

Donde :

P: es la potencia máxima entregada por el modulo en condiciones estándar

Pi: es la potencia recibida sobre la superficie frontal del modulo en condiciones

estándar.

2.3.- TEMPERATURA DE OPERACIÓN DE LA CELUCAS (OCT).-

Un modulo expuesto al medio ambiente es calentado por la radiación solar y refrigerado

por la acion del viento. La temperatura de operación de la células (OCT) es superior a la

temperatura de las acciones de prueba estándar (CPS) y por lo tanto cambia las

características eléctricas del modulo.

La OCT esta en fucion de la temperatura ambiente,la radiación solar, la inclinación del

modulo y la velocidad del viento.

Sin embargo si se supone que:

𝑂𝐶𝑇 = 𝑇𝑎 + 𝑐𝑜𝑒𝑓 ∗ 𝑟𝑎𝑑𝑖𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛……..a

Es posible estimarla a partir de la NOCT

𝑁𝑂𝐶𝑇 = 20°𝐶 + 𝑐𝑜𝑒𝑓 ∗ 800𝑊/𝑚2….b

Hacienda operaciones en la ecuacion b se tiene

𝑐𝑜𝑒𝑓 =(𝑁𝑂𝐶𝑇 − 20°𝐶)

800 𝑊/𝑚2

Reemplazando en la ecuación a se tiene:

𝑂𝐶𝑇 = 𝑇𝑎 + [(𝑁𝑂𝐶𝑇−20°𝐶)

800𝑊

𝑚2

] ∗ 𝑟𝑎𝑑𝑖𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛……c

INFLUENCIA DE LA RADIACION Y LA TEMPERATURA EN LA CURVA I-V.-

Para poder conocer el funcionamiento de una célula fotovoltaica debemos tener

presentes dos conceptos fundamentales:

a) La tensión en los bornes de una celula varia en función de la temperatura, pero

a una determinada temperatura esta tensión permanece constante.

b) La corriente suministrada por una celula solar a un circuito externo es

proprcional a la intensidad de radiación (y también a la superficie de la celula).

EFECTO DE LA RADICION

Cuando la intensidad de radiación solar incide sobre la celula disminuye la cantidad de

fotones por segundo que penetran en la celula también disminuye, dando lugar a la

disminución del numero de electrones y huecos generados

Influencia de la radiación en la curva I-V

Un modulo trabajando en condiciones normales, experimentara una variación continua

de de nivel de radiación solar, durante el dia y de seatcion en estación y posiblemente de

hecho nunca tendrá como valor constante 1000 W/m2. Por tanto el valor pico puede ser

usado como padrón.

La tensión de circuito abierto de la celula esta en función de la radiación y

disminuye lentamente a medida que esta diminuye, reduciendoce a 0 V en la

oscuridad.

La corriente de corto circuito que proporciona la celula es proporcional al nivel

de radiación.

La potencia generada por una celula aumenta proporcionalmente con la

radiación.

EFECTO DE LA TEMPERATURA

Normalmente relacionamos el concepto de los sistemas de calentamiento de agua, de

que cuando mayor temperatura en el panel mejor, en el caso de los paneles fotovoltaicos

el desempeño de estos disminuye cuando la temperatura aumenta considerablemente.

Los modulos son diseñados para trabajar a sierta temperatura 25ºC por ejemplo cuando

la temperatura del modulo aumenta, ocurre dos procesos opuestos que afectan el

rendimiento del mismo.

Debido a que el cristal esta caliente, la vibración de los atomos es mayor y los choques

con los fotones llevan a producir un valor de corriente mas alto para un mismo valor de

radicion.

El otro efecto es que con un aumento de temperatura los electrones libres y los huecos

tendrán suficiente energía térmica como para empujarse a la unión P-N en sentido

contrario a la corriente generada por la luz incidente.

Fig.influencia de la temperatura en la curva I-V

Cuando aumenta la temperatura de la células la tencion de circuito abierto Voc

disminuye aproximadamente en 2mV/ºC.

Cuando aumenta la temperatura, la corriente de corto circuito de la celula

aumenta de forma casi insignificante en aproximadamente 0.06%/ºC

La potencia (producto de la tensión y la corriente), disminuye con el aumento de

la temperatura en aproximadamente 0.45%/ºC.

2.12.- DIFERENTES TIPOS DE CELULAS FOTOVOLTAICAS.-

A continuación se menciona las paneles fotovoltaicos de mayor rendimiento.

a) Células de silicio amorfo

El silicio durante su transformación, produce un gas que se proyecta sobre una lámina

de vidrio. La celda es gris muy oscuro. Es la célula de las calculadoras y relojes

llamados de «solares».

Estás células fueron las primeras en ser manufacturadas, ya que se podían emplear los

mismos métodos de fabricación de diodos.

Ventajas:

o Funciona con una luz difusa baja (incluso en días nublados),

o Un poco menos costosa que otras tecnologías,

o Integración sobre soporte flexible o rígido.

Inconvenientes:

o Rendimiento a pleno sol bajo, del 5% al 7%,6

o Rendimiento decreciente con el tiempo (~7%).

b) Célula de silicio monocristalino

Al enfriarse, el silicio fundido se solidifica formando solo un único cristal de grandes

dimensiones. Luego se corta el cristal en delgadas capas que dan lugar a las células.

Estas células generalmente son de un azul uniforme.

Ventajas:

o Buen rendimiento de 14% al 16%6

o Buena relación Wp m² (~150 WC/m², lo que ahorra espacio en caso

necesario

o Número de fabricantes elevado.

Inconvenientes:

o Coste más elevado

c) Células de silicio policristalino

Una célula fotovoltaica basada en silicio multicristalino.

Durante el enfriamiento del silicio en un molde, se forman varios cristales. La fotocélula

es de aspecto azulado, pero no es uniforme, se distinguen diferentes colores creados por

los diferentes cristales.

Ventajas:

o Células cuadradas (con bordes redondeados en el caso de Si

monocristalino) que permite un mejor funcionamiento en un módulo,

o Eficiencia de conversión óptima, alrededor de 100 Wp/m², pero un poco

menor que en el monocristalino

o Lingote más barato de producir que el monocristalino.

Inconveniente

o Bajo rendimiento en condiciones de iluminación baja.

2.3.- EFECTO DE LAS SOMBRAS.-

2.4.- DIODOS

2.5.- DIODOS BY-PASS.-

Los diodos bay – pass se emplean para proteger modulos individuales del daño que

pueda ocurrir por efecto de la sombra parcial.

Los diodos se colocan en la caja de conexión de los modulos. Para modulos de 36

celdas se utiliza un diodo por cada grupo de 18 celdas. Estos diodos by – pass deben

emplearce siempre en arreglos en los cuales los modulos se conecten en serie,

especialmente cuando se operan tensiones iguales o superiores a 24 voltios

2.5.- DIODOS DE BLOQUEO.-

Los diodos de bloqueo previenen la descarga de la batería atraves de los modulos

durante la noche y la inversión de corriente que puede ocurrir en un arreglo de varias

series en paralelo, cuando una de las series de modulos es parcial mente sombreada.

Estos se emplean en sistemas con baterías y en arreglos con modulos conectados en

serie. en sistemas con baterias conectadas a los modulos,durante la noche, la tensión en

los bornes genera una corriente inversa en el módulo que disipa potencia y descarga la

batería. El diodo bloquea este flujo de corriente.

Cuando en un arreglo, un grupo de celdas o un módulo está parcialmente sombreado, la

tensión de los restantes induce una corriente invertida a través de la serie de modulos

sombreados el diodo bloquea esta corriente como se puede observar en la figura.

2.3.4.- DESCRIPCIÓN GENERAL DEL SISTEMA

2.3.4.1.-EL GENERADOR FOTOVOLTAICO O CAMPO DE PANELES

Es el elemento captador de energía, que recoge la radiación solar y la transforma en

energía eléctrica. Está formado por un conjunto de paneles o módulos fotovoltaicos

conectados en serie y/o paralelo, que deben proporcionar la energía necesaria para el

consumo. La corriente que da un campo de paneles varía proporcionalmente a la

irradiación solar. Como la irradiación solar varía en el tiempo debido a las condiciones

climatológicas, la hora del día, etcétera, debemos contar con un acumulador de energía

para disponer de energía durante cualquier instante.

2) Sistema de Almacenamiento : El sistema de almacenamiento esta compuesto de un

banco de baterias las cuales almacenan energía y luego cuando la radiación solar

disminuye las baterías son las encargadas de alimentar el sistema. Al igual que los

paneles existen baterías de distintas calidades y precio, las más adecuadas son las que

permiten descargas profundas a continuación analizaremos algunas de ellas.

a) Plomo - Ácido : Estas baterías se componen de varias placas de plomo en una

solución de ácido sulfúrico. La placa consiste en una rejilla de aleación de Plomo con

una pasta de óxido de Plomo incrustada sobre la rejilla. La solución de ácido sulfúrico y

agua se denomina electrolito. Las baterías de este tipo se utilizan ampliamente en

sistemas fotovoltaícos, la unidad de construcción básica de una batería de cada celda de

2 Volt. La capacidad de almacenaje de energía de una batería depende de la velocidad

de descarga. La capacidad nominal que la caracteriza corresponde a un tiempo de

descarga de 10 horas. Cuanto mayor es el tiempo de descarga, mayor es la cantidad de

energía que la batería entrega. Un tiempo de descarga típico en sistemas fotovoltaicos es

100 hs. Por ejemplo, una batería que posee una capacidad de 80 Ah en 10 hs (capacidad

nominal) tendrá 100 Ah de capacidad en 100 hs.

b) Niquel - cadmio : Las baterías de Níquel-Cadmio tienen una estructura física similar

a las de Plomo-ácido, en lugar de Plomo, se utiliza hidróxido de Níquel para las placas

positivas y óxido de Cadmio para las negativas. El electrolito es hidróxido de Potasio.

Lla unidad básico de cada celda es de 1,2 volt, admiten descargas profundas de hasta un

90%, su vida útil es más larga, sin embargo su alto costo en comparación con las de

plomo acida las hacen menos utilizadas en sistemas fotovoltaico

3. Regulador de carga:

Este elemento permite proteger a la batería en caso de sobrecarga o descargas

profundas lo que minimiza la vida útil del sistema de almacenamiento, el regulador

monitorea constantemente la tensión del banco de baterias cuando la batería se

encuentra cargada interrumple el proceso de carga abriendo el cirucito entre los paneles

y las baterias, cuando el sistema comienza a ser utilizado y las baterías a descargarse el

regulador nuevamente conecta el sistema. El dimensionamiento del inversor debe ser lo

más cercano a la tensión nominal del banco de baterías, lo cual otorga mayor seguridad

al sistema de almacenamiento.

2.44.- INVERSORES DE CORRIENTE.-

Los inversores son componentes básicos de los sistemas de generación medianos y

grandes . Estos convierten la energía DC de bajo voltaje de las baterías en energía AC

de alto voltaje ( 120 a 220 v).

Para determinar el inverso a usar se debe de tener encuenta los siguientes aspectos:

a) Potencia nominal

Se mide en Watios y debe ser superior a la suma de todas las cargass que se pretendan

conectar simultáneamente al inversor.

b) Capacidad de Arranque

El diseño electrónico de los inversores permiten suministrar de 2 a 18 veces su

capacidad nominal en Wattios por un corto periodo de tiempo.

c) Voltaje de Entrada

debe ser igual al voltaje de su banco de baterías

d) Voltaje de Salida

puede ser de 110 voltios aunque en la mayoría de los países se requiere de 220/240

voltios en AC.

e) Tamaño y Peso

en la mayor parte de las aplicaciones para energía solar no se busca un tamaño reducido

,es siempre existe un lugar.

f) Proteccion

debe de tener una adecuada protección contra sobrecarga tanto en la entrada como en la

salida

g) Disipacion

Todos los inversores tiene perdidas por transformación de energía, lógicamente,

aquellos que son mas eficientes tienen menor perdida pero su precio es más elevado.

DESCRIPCION DE UN GRUPO GENERADOR

Un grupo electrógeno consta de las siguientes partes:

Motor.

El motor representa la fuente de energía mecánica para que el alternador gire y genere

electricidad. Existe dos tipos de motores: motores de gasolina y de gasoil (diésel).

Generalmente los motores diésel son los más utilizados en los grupos electrógenos por

sus prestaciones mecánicas, ecológicas y económicas.

Regulación del motor.

El regulador del motor es un dispositivo mecánico diseñado para mantener una

velocidad constante del motor con relación a los requisitos de carga. La velocidad del

motor está directamente relacionada con la frecuencia de salida del alternador, por lo

que cualquier variación de la velocidad del motor afectará a la frecuencia de la potencia

de salida.

Sistema eléctrico del motor.

El sistema eléctrico del motor es de 12 V o 24 V, negativo a masa. El sistema incluye

un motor de arranque eléctrico, una/s batería/s, y los sensores y dispositivos de alarmas

de los que disponga el motor. Normalmente, un motor dispone de un manocontacto de

presión de aceite, un termocontacto de temperatura y de un contacto en el alternador de

carga del motor para detectar un fallo de carga en la batería.

Sistema de refrigeración.

El sistema de refrigeración del motor puede ser por medio de agua, aceite o aire. El

sistema de refrigeración por aire consiste en un ventilador de gran capacidad que hace

pasar aire frío a lo largo del motor para enfriarlo. El sistema de refrigeración por

agua/aceite consta de un radiador, un ventilador interior para enfriar sus propios

componentes.

Alternador.

La energía eléctrica de salida se produce por medio de una alternador apantallado,

protegido contra salpicaduras, autoexcitado, autorregulado y sin escobillas acoplado con

precisión al motor, aunque también se pueden acoplar alternadores con escobillas para

aquellos grupos cuyo funcionamiento vaya a ser limitado y, en ninguna circunstancia,

forzado a regímenes mayores.

Depósito de combustible y bancada.

El motor y el alternador están acoplados y montados sobre una bancada de acero de

gran resistencia La bancada incluye un depósito de combustible con una capacidad

mínima de 8 horas de funcionamiento a plena carga.

Aislamiento de la vibración.

El grupo electrógeno está dotado de tacos antivibrantes diseñados para reducir las

vibraciones transmitidas por el grupo motor-alternador. Estos aisladores están colocados

entre la base del motor, del alternador, del cuadro de mando y la bancada.

Silenciador y sistema de escape.

El silenciador va instalado al motor para reducir la emisión de ruido.

Sistema de control.

Se puede instalar uno de los diferentes tipos de paneles y sistemas de control para

controlar el funcionamiento y salida del grupo y para protegerlo contra posibles fallos

en el funcionamiento. El manual del sistema de control proporciona información

detallada del sistema que está instalado en el grupo electrógeno.

Interruptor automático de salida.

Para proteger al alternador, se suministra un interruptor automático de salida adecuado

para el modelo y régimen de salida del grupo electrógeno con control manual. Para

grupos electrógenos con control automático se protege el alternador mediante

contactores adecuados para el modelo adecuado y régimen de salida.

Otros accesorios instalables en un grupo electrógeno.

Además de lo mencionado anteriormente, existen otros dispositivos que nos ayudan a

controlar y mantener, de forma automática, el correcto funcionamiento del mismo. Para

la regulación automática de la velocidad del motor se emplean una tarjeta electrónica de

control para la señal de entrada "pick-up" y salida del "actuador". El pick-up es un

dispositivo magnético que se instala justo en el engranaje situado en el motor, y éste, a

su vez, está acoplado al engranaje del motor de arranque. El pick-up detecta la

velocidad del motor, produce una salida de voltaje debido al movimiento del engranaje

que se mueve a través del campo magnético de la punta del pick-up, por lo tanto, debe

haber una correcta distancia entre la punta del pick-up y el engranaje del motor. El

actuador sirve para controlar la velocidad del motor en condiciones de carga. Cuando la

carga es muy elevada la velocidad del motor aumenta para proporcionar la potencia

requerida y, cuando la carga es baja, la velocidad disminuye, es decir, el fundamento del

actuador es controlar de forma automática el régimen de velocidad del motor sin

aceleraciones bruscas, generando la potencia del motor de forma continua.

Normalmente el actuador se acopla al dispositivo de entrada del fuel-oil del motor.

Cuando el grupo se encuentra en un lugar muy apartado del operario y funciona las 24

horas del día es necesario instalar un mecanismo para restablecer el combustible

gastado. Consta de los siguientes elementos:

Bomba de trasiego.

Es un motor eléctrico de 220 VCA en el que va acoplado una bomba que es la

encargada de suministrar el combustible al depósito. Una boya indicadora de nivel

máximo y nivel mínimo detecta un nivel muy bajo de combustible en el depósito y

activa la bomba de trasiego.

Cuando las condiciones de frío en el ambiente son intensas se dispone de un dispositivo

calefactor denominado resistencia de precaldeo que ayuda al arranque del motor. Los

grupos electrógenos refrigerados por aire suelen emplear un radiador eléctrico, el cual

se pone debajo del motor, de tal manera que mantiene el aceite a una cierta temperatura.

En los motores refrigerados por agua la resistencia de precaldeo va acoplada al circuito

de refrigeración, esta resistencia se alimenta de 220 VCA y calienta el agua de

refrigeración para calentar el motor. Esta resistencia dispone de un termostato ajustable;

en él seleccionamos la temperatura adecuada para que el grupo arranque en breves

segundos.

2.3.2.-TABLERO DE DISTRIBUCION GENERAL (TDG)

El tablero eléctrico es la parte principal de la instalación eléctrica, en el mismo se

encuentran todos los dispositivos de seguridad y maniobra de los circuitos eléctricos de

la instalación. Consiste en una caja donde se montan los interruptores automáticos

respectivos, cortacircuitos y fusibles, y el medidor de consumo.

Los tableros son equipos eléctricos de una instalación, que concentran dispositivos de

protección y de maniobra o comando, desde los cuales se puede proteger y operar toda

la instalación o parte de ella.

TABLERO DC

Diseño, fabricación e instalación de tableros para la distribución de energía eléctrica en

centros de cómputo, datacenter, telefonía fija y celular.

Especificaciones

Destinados a recibir y distribuir energía eléctrica en DC hacia cargas finales, tales como

equipos de telecomunicaciones, equipos de cómputo, cargas críticas, etc, en centros de

datos, edificios, telefonía fija y celular.

Características

Montaje autosoportado o montaje de pared para optimización de espacio.

Opción de totalizador con breaker termo magnético configurado para DC o

fusible en capacidades de 100A a 1600A.

Tensión de operación: 12V, 24V,48V.

Opción de distribución con breaker termo magnético para DC o fusible.

Barraje negativo tipo peine en cobre electrolítico de alta conductividad,

configurado para instalación de breakers (montaje en riel) en caliente de forma

rápida y segura.

Barraje positivo y tierra en cobre electrolítico de alta conductividad, con salida a

borna tipo resorte o tipo tornillo para una conexión rápida y segura, manipulable

en caliente.

Entrada y salida de cables por la parte superior o inferior.

Voltímetro, amperímetro integrados para monitoreo de parámetros eléctricos en

dos fuentes: gestión local y remota de:

o Corriente y tensión.

o Temperatura en barrajes.

o Alarmas por:

o Sobre y sub corriente y tensión.

o Disparo de totalizadores principales.

o Elevación de temperatura en barrajes.

Disparo de breakers o fusibles de distribución.

Puerto de comunicación RS 485

Montaje autosoportado o montaje en pared.

Estructura disenada para soportar equipos y esfuerzos electrodinámicos.

Cumplimiento de RETIE.

Fabricación bajo estándares ISO 9001:2000.

Tableros Eléctricos AC

Diseño, fabricación e instalación de tableros para distribución eléctrica de

centros de computo, data center, oficinas, fábricas y unidades de cuidados

intensivos.

Especificaciones:

Destinados a recibir y distribuir energía eléctrica en baja tensión hacia

unidades de

distribución de energía (UDP) o cargas de alta capacidad, tales como aires

acondicionados, motores, transformadores etc, en centros de datos, edificios,

fabricas y hospitales, entre otros.

Características:

Capacidades disponibles desde 15 a 3000 KVA, diseñados para trabajar en

unión

con transformadores de ultra aislamiento, protectores de transitorios,

transferencias

estáticas y software de monitoreo remoto, proporcionando una solución

completa de

distribución.

• Tensión de operación: 480/277V, 208/120V 60Hz

•Corriente Nominal: 100A hasta 6300A

•Sistema de monitoreo de variables eléctricas con opción de supervisión

remota.

•Fabricación a la medida.

•Cumplimiento de RETIE.

• Fabricación bajo estándares ISO 9001:2000.

Componentes básicos:

•Entrada 480/208V, salida 208V, 60 HZ, trifásico.

•Transformador de ultra aislamiento tipo K-13, K-20.

• Protector de transitorios.

• Instrumentos de medida digitales y/o analizador de redes.

• Software de monitoreo de variables eléctricas.

• Indicadores de alarma en caso de falla en cada uno de los circuitos.

• Interruptor de apagado de equipos (Emergency Power Off).

• Monitoréo de carga por cada circuito.

• Estructura metálica montada sobre ruedas, páneles y puertas removibles.

• Refrigeración natural.

• Encerramietno tipo NEMA.

• Permiten manejar hasta 168 salidas de circuitos monofásicos o hasta 60

salidas

monofásicas con alarma de disparo.

• Sensores de temperatura, humedad e interface con computador mediante

software

para control de tablero.

• Tablero tipo Stand Alone, sirve también pata distribución eléctrica de red

regulada

o normal en pisos.

• Posee administración de circuitos (cambios, nuevos, equipos conectados,

etc) para

un mejor control de cada instalación, mediante un software especializado.

• Su atractivo diseño forma parte del ambiente de centro de cómputo o del

ambiente

de oficinas.