universidad de guayaquil

INTRODUCCION DEL TEMALa energa solar fotovoltaica es una forma de obtencin de electricidad por medio de paneles solares fotovoltaicos. Los paneles o mdulos fotovoltaicos estn compuestos por dispositivos semiconductores tipo diodo (clulas fotovoltaicas) que, al recibir la radiacin solar, se estimulan y generan saltos electrnicos, generando diferencias de potencial en sus extremos. El acoplamiento en serie de estas clulas permite obtener voltajes en corriente continua, adecuados para alimentar dispositivos electrnicos sencillos o a mayor escala, esta corriente elctrica continua generada por los paneles se puede transformar en corriente alterna e inyectar en la red elctrica."PLANTEAMIENTO DEL OBJETIVO DEL TEMA

Este nuevo desarrollo tecnolgico permite a los gobiernos de la regin cumplir con su compromiso de llevar iluminacin a todos los sectores rurales, por ms distantes que estn de la red elctrica. Con el mismo presupuesto que actualmente se utiliza para dotar de sistemas solares fotovoltaicos autnomos con bateras de plomo cido, se puede atender a 5 veces ms familias. Es decir si se planifica instalar 1000 sistemas solares fotovoltaicos autnomo domsticos o SHS, de 100Wp en panel solares, 100Ah en batera, regulador de voltaje, inversores, la entidad del estado deber tener un presupuesto de por lo menos unos 1.000.000 USD. Con este mismo presupuesto se podra proveer e instalar por lo menos 5000 mini sistemas solares fotovoltaicos autnomo con bateras de tecnologaLitio Fosfato (LiFePO4)POWER BOX , es decir 4000 familias ms podran acceder a la los mismos servicios de iluminacin previstos.DESARRO DE LA INVESTIGACIONElvoltiamperio, de smboloVAy tambin llamadovoltamperio,1voltampere,volt-amperio, yvoltio-amperio, es la unidad de lapotencia aparentey de la potencia compleja de un aparato elctrico. Tambin se usa a menudo para la potencia reactiva, aunque la unidad recomendada para esta magnitud es elvoltiamperio reactivo. Dimensionalmente se corresponde con elvatio.

Si al aparato se le aplicacorriente continuaes equivalente a la potencia, pero si se utilizacorriente alternapuede diferir, dependiendo delfactor de potencia().

Su mltiplo el kVA (kilovoltiamperio) se deletrea a menudo comokabea, como si se tratara de una sigla, y designa la potencia aparente de un aparato elctrico de caractersticas principalmente inductivas cuando funciona con corriente alterna.

Los voltiamperios se obtienen de la multiplicacin de latensineficaz (RMS)por laintensidadeficaz.

S = UefIefDonde:

Ses la potencia aparente (expresada en voltiamperios).

Uefes la tensin eficaz (expresada envoltio), que se obtiene de dividir la tensin mxima entre raz de dos.

Iefes la intensidad eficaz de la corriente (expresada enamperio), que se obtiene de dividir la intensidad mxima entre raz de dos.

Esta unidad se utiliza principalmente para calcular fcilmente la corriente que necesitarn soportar los conductores cuando se someta el aparato a la tensin de funcionamientoLos watios, los VA y el Factor de Potencia

La potencia consumida por un equipo de computacin es expresada en watios (W) Voltios-Amperios (VA). La potencia en watios es la potencia real consumida por el equipo. Se denomina Voltios-Amperios a la "potencia aparente" del equipo, y es el producto de la tensin aplicada y la corriente que por l circula.Ambos valores tienen un uso y un propsito. Los watios determinan la potencia real consumida desde la compaa de energa elctrica y la carga trmica generada por el equipo. El valor en VA es utilizado para dimensionar correctamente los cables y los circuitos de proteccin.

Voltios

Los voltios pueden explicarse mejor mediante su comparacin con elagua. La presin de la electricidad determina cmo fluye, al igual que el agua. El agua fluye desde la presin positiva hasta la presin negativa; cuando abres el lavabo, ests reduciendo la presin y permitiendo que el agua fluya. Lo mismo ocurre con la electricidad, la cantidad de tensin se determina por la relacin de las cargas positivas hacia las cargas negativas. Si hay ms cargapositiva y menos carga negativa, entonces sta fluir lentamente y tendr una alta tensin (alta presin). Y tambin ocurrir en sentido contrario.

Amperios

Mientras el voltaje es un rango, los amperios son una cantidad. Usando la comparacin del agua de nuevo, los voltios miden la presin del agua, mientras que los amperios miden la cantidad de agua.

Vatios

Es difcil hablar de voltios y amperios sin mencionar los vatios. La potenciaes la energatotal, es decir, es la cantidad de carga (amperios) multiplicada por la velocidad a la que fluye (voltios). De este modo, aunque los voltios y los amperios son diferentes, ambos juegan un papel clave en la determinacin de la potencia de un dispositivo elctrico.

Un voltio-amperio (VA) es la unidad utilizada para la potencia aparente en un circuito elctrico. Voltios-amperios son tiles slo en el contexto de los circuitos de corriente alterna.

Esta herramienta convierte voltios-amperios a vatios (va a w) y viceversa.1 voltio-amperio = 1 vatios.

CORRIENTE CONTINUA

La corriente continuala producenlas bateras, las pilas ylas dinamos. Entre los extremos de cualquiera de estos generadores se genera una tensin constante que no varia con el tiempo, por ejemplo si la pila es de 12 voltios, todo los receptores que se conecten a la pila estarn siempre a 12 voltios (a no ser que la pila este gastada y tenga menos tensin). Si no tienes claro las magnitudes de tensin e intensidad, te recomendamos que vayas primero al enlace de la parte de abajo sobre las magnitudes elctricas antes de seguir. Adems de estar todos los receptores a la tensin de la pila, al conectar el receptor (una lmpara por ejemplo) la corriente que circula por el circuito es siempre constante (mismo nmero de electrones) , y no varia de direccin de circulacin, siempre va en la misma direccin, es por eso que siempre el polo + y el negativo son siempre los mismos.

Conclusin, en c.c. (corriente continua o DC) la Tensin siempre es la misma y la Intensidad de corriente tambin.CORRIENTE ALTERNA

Este tipo de corriente es producida por los alternadores y es la que se genera en las centrales elctricas. La corriente que usamos en las viviendas es corriente alterna (enchufes).

En este tipo de corriente la intensidad varia con el tiempo (numero de electrones), adems cambia de sentido de circulacin a razn de 50 veces por segundo (frecuencia 50Hz). Segn esto tambin la tensin generada entre los dos bornes (polos) varia con el tiempo en forma de onda senoidal (ver grfica), no es constante. Veamos como es la grfica de la tensin en corriente alterna.tipos de Bateras

Bateras de plomo - cido de electrolito liquido

Las bateras de plomo - cido se aplican ampliamente en los sistemas de generacin fotovoltaicos.Dentro de la categora plomo - cido, las de plomo - antimonio, plomo - selenio y plomo - calcio son las ms comunes.La unidad de construccin bsica de una batera es la celda de 2 Volts.Dentro de la celda, la tensin real de la batera depende de su estado de carga, si est cargando, descargando o en circuito abierto.En general, la tensin de una celda varia entre 1,75 Volts y 2,5 Volts, siendo el promedio alrededor de 2 Volts, tensin que se suele llamar nominal de la celda.Cuando las celdas de 2 Volts se conectan en serie (POSITIVO A NEGATIVO) las tensiones de las celdas se suman, obtenindose de esta manera, bateras de 4,6,12 Volts, etc...Si las bateras estn conectadas en paralelo (POSITIVO A POSITIVO Y NEGATIVO A NEGATIVO) las tensiones no cambian, pero se sumaran sus capacidades de corriente. Solo se deben conectar en paralelo bateras de igual tensin y capacidad.Se puede hacer una clasificacin de las bateras en base a su capacidad de almacenamiento de energa (medido en Ah a la tensin nominal) y a su ciclo de vida (numero de veces en que la batera puede ser descargada y cargada a fondo antes de que se agote su vida til).La capacidad de almacenaje de energa de una batera 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 energa que la batera entrega. Un tiempo de descarga tpico en sistemas fotovoltaicos es 100 hs. Por ejemplo, una batera que posee una capacidad de 80 Ah en 10 hs (capacidad nominal) tendr 100 Ah de capacidad en 100 hs.Dentro de las bateras de plomo - cido, las denominadas estacionarias de bajo contenido de antimonio son una buena opcin en sistemas fotovoltaicos. Ellas poseen unos 2500 ciclos de vida cuando la profundidad de descarga es de un 20 % (es decir que la batera estar con un 80 % de su carga) y unos 1200 ciclos cuando la profundidad de descarga es del 50 % (batera con 50 % de su carga).Las bateras estacionarias poseen adems, una baja auto-descarga (3 % mensual aproximadamente contra un 20 % de una batera de plomo - cido convencional) y un reducido mantenimiento.Dentro de estas caractersticas se encuadran tambin las bateras de plomo-calcio y plomo- selenio, que poseen una baja resistencia interna, valores despreciables de gasificacin y una baja autodescarga.Bateras selladasGelificadasEstas bateras incorporan un electrolito del tipo gel con consistencia que puede variar desde un estado muy denso al de consistencia similar a una jalea. No se derraman, pueden montarse en casi cualquier posicin y no admiten descargas profundas.Electrolito absorbidoEl electrolito se encuentra absorbido en una fibra de vidrio microporoso o en un entramado de fibra polimrica. Al igual que las anteriores no se derraman, admiten cualquier posicin y admiten descargas moderadas.Tanto estas bateras como las Gelificadas no requieren mantenimiento en forma de agregado de agua, no desarrollan gases evitando el riesgo de explosin, pero ambas requieren descargas poco profundas durante su vida de servicio.Nquel - CadmioLas principales caractersticas son :1) El electrolito es alcalino2) Admiten descargas profundas de hasta el 90% de la capacidad nominal3) Bajo coeficiente de autodescarga4) Alto rendimiento ante variaciones extremas de temperatura5) La tensin nominal por elemento es de 1,2 Volts6) Alto rendimiento de absorcin de carga (mayor al 80 %)7) Muy alto costo comparadas con las bateras cidasAl igual que las bateras de plomo - cido, estas se pueden conseguir en las dos versiones, standard y selladas, utilizando la mas conveniente segn la necesidad de mantenimiento admisible para la aplicacin prevista. Dado su alto costo, no se justifica su utilizacin en aplicaciones rurales.BATERIAS DE PLOMO - ACIDOLas bateras que se usan ensistemas FV son generalmente de tipo plomo - cido:placas positivas de dixido de plomo, placas negativas de plomo y cido sulfrico diluido como electrolito.Solamente en casos especiales se usa bateras de nquel-cadmio, que, en trminos generales, son tcnicamente superiores pero tambin tienen un costo varias veces ms que una batera de plomo-cido. Por este motivo se usa solamente bateras (acumuladores) de plomo-cido en pequeos sistemas FV para casas rurales.En el mercado existen diferentes tipos de bateras de plomo-cido optimizadas para ciertas condiciones de uso. Las principales bateras de plomo-cido a ser considerados en sistemas FV son

Bateras de arranquede automvil:son las bateras ms comunes y ms disponibles en todos los lugares. Tambin son las bateras ms baratas.En su uso comn en un automvil estn cargadas casi siempre por completo.Durante el arranque del motor se consume en poco tiempo una corriente muy alta, superior a 100 A. Sin embargo, normalmente esta carga extrada de la batera es restituida rpidamente por el alternador. Solo excepcionalmente se retira un porcentaje alto de la carga, p.ej. dejando las luces prendidas algunas horas con el motor apagado.Al descargarse completamente labatera se reduce irreversiblemente la capacidad de cargade la misma .Las bateras usuales son abiertas y tienen pocos por cientos de antimonio en la aleacin debido mayormente a razones de facilidad de fabricacin. Estas bateras de 6 celdas requieren un voltaje de 13.8 - 14.4 V ( a 25 C, - 30 mV/C) para ser cargadas completamente, lo que implica una gasificacin, con la correspondienteprdida de energa ynecesidad de mantenimiento, completando peridicamente el agua perdida. Por otro lado dicha gasificacin permite eliminar la estratificacin del electrolito, que aumenta la corrosin y reduce la vida til de la batera.Este tipo de bateras se autodescargan con un ritmo de 10 -20 % al mes.Dependiendo de la calidad de la batera, tpicamente despus de 30 - 60 descargas completas, la capacidad de la batera se reduce a 60% de su capacidad inicial. Se considera que las descargas mayores de 50% daan irreversiblemente estas bateras.Bateras de traccin:tienen mayor costo y son diseadas para operar con ciclos de descarga profunda tal como se requiere en un auto elctrico con ciclos tpicos de carga/descarga diarios.Estas bateras, que poseen placas con una aleacin de alto contenido de antimonio(4 -10%),tienen una autodescarga relativamente grande y una eficiencia de carga baja, ya que requieren peridicamente sobrecargas de 20% con gasificacin para evitar sulfatizacin; requieren asimismo regularmente mantenimiento, pero resisten muchos ciclos de descarga profunda: 1500 o ms ciclos con 80% de descarga.

Bateras estacionarias:estas bateras con menos de 2% de antimonio y algo de selenio en la aleacin tienen una construccin con planchas blindadas ("tubulares") y cuestan 3-6 veces ms que las bateras de arranque comunes. Tienen una autodescarga menor de 3%, una eficiencia de 95-98% y una vida hasta 15-20 aos, permitiendo 1300-1500 ciclos de 80% de carga/descarga, o 4500 ciclos de 30%. Son usadas en instalaciones grandes.Pueden tener el electrolito gelificado, ser selladas y aptaspara ser colocadas en cualquier posicin, sea vertical u horizontal.

Bateras "solares":con este nombre se ofrece hoy en el mercado un conjunto de bateras, realmenteo supuestamente adaptadas a los requerimientos de un sistema FV.Generalmente se trata de bateras que por su geometra y materiales usados buscan hacer un compromiso entre costo, vida til(numero de ciclos de carga/descarga) y libre de mantenimiento. Pueden ser selladas o abiertas.Las bateras solares ms usadas son las detipo arranque mejoradoque tienenplacas ms gruesas, ms electrolito etc.No son selladas yrequieren un mantenimiento bajo de ms o menos1 - 2 veces por ao.Permiten un nmero de 1000 - 2000 ciclos de carga/descarga de 15 - 20 % cada uno (manteniendo permanentemente el 80-85% de la carga total) yson ms resistentes a las descargas de 50 % que las bateras normales de arranque.En relacin a las bateras solares selladas hay que notar que, por un lado, estas bateras son menos resistentes a las descargas profundas que las bateras similares abiertas (debido al calcio en las placas) y, por otro lado, no son recomendables para aplicaciones en SFD en climas calientes, por ejemplo, en la selva: siempre hay algo de perdida de electrolito, a pesar del sellado y esas perdidas son mayores a temperaturas ms altas, reduciendo as la vida de la batera, por no permitir una restitucin de electrolito perdido.Los tipos de bateras para paneles solares ms utilizados en el mercado estn en los siguientes formatos. Cada una tiene sus propias ventajas y desventajas:

De plomo cido abiertas o de mnimo mantenimiento:La ventaja de este tipo de bateras radica en que pueden ser rellenadas conagua destilada. Como desventaja, se encuentra que requerir de citas de servicio para un mnimo mantenimiento.

De plomo cido selladas o libres de mantenimiento:Que no requiera el mnimo mantenimiento es la principal ventaja de las bateras de este tipo; sin embargo, esta caracterstica provoca su desventaja pues al no necesitar mantenimiento acorta su vida funcional frente a las bateras que s necesitan mantenimiento.

De gel selladas o libre mantenimiento:Este tipo de bateras no requieren mantenimiento y cuentan con una proteccin contra la saluda de cido. Su desventaja principal es que no soportan una corriente mayor de lo que se especifica.

AGM selladas libre de mantenimiento:Sin duda este tipo de bateras es de las que cuentan con ms ventajas: no necesitan mantenimiento y estn construidas con material de fibra de vidrio absorbido. Tambin se protegen contra salidas de cido y catalizan hasta el 95% del hidrgeno y el oxgeno gasificado otra vez en agua, caractersticas por las tienen una vida ms larga. Su funcionalidad es su mayor desventaja, pues son bateras con precios elevados debido a su gran calidad.VENTAJAS Los acumuladores de Litio, son mucho mas livianos que baterias de otros materiales. Hay diferentes tipos de baterias de Litio, algunas pueden ser descargadas en un 95% en pocos minutos. pueden ser contruidos en diferentes formas y dimensiones.DESVENTAJAS Todavia son relativamente costosos, segun el material de construccion interna, se paga alrededor de 1 US $ por Wh.Para que la batera pueda darle autonoma al sistema con por lo menos cinco das sin recibir corriente de los paneles solares, necesitamos conocer la capacidad nominal del banco de bateras para diferentesgeneradores fotovoltaicosde 12 voltios: Para un panel solar de 10 y 12 watts (w) se recomienda una batera de 55 Amperes/hora (Ah) .

Para uno de 20w se recomienda una batera de 70 Ah.

Para uno de 35 (autorregulado) y 40w con regulador se recomienda una batera de 110 Ah.

Para un panel solar de 50 (autorregulado) y 65w con regulador se recomienda una batera de 150 Ah.

Para un sistema fotovoltaico de 70 (2 paneles de 35w autorregulados) y 80w (2 paneles de 40w) con regulador se recomienda una Batera de 220 Ah.

Para uno de 100 (2 paneles de 50w autorregulados) y 130w (2 paneles de 65w) con regulador se requiere una batera de 300 Ah.

Finalmente para un panel solar de 260w (4 paneles de 65w) con regulador se necesitar una batera de 450 Ah.Cmo est hecha la clula fotovoltaica

La clula fotovoltaica es un dispositivo formado por una delgada lmina de un material semi-conductor, muy a menudo de silicio. Se trata del mismo silicio utilizado en la industria electrnica, cuyo coste es todava ms alto.

Actualmente el material ms utilizado es elsilicio mono-cristalino,que presenta prestaciones y duracin en el tiempo superiores a cualquier otro tipo de silicio:

Silicio Mono-cristalino:Rendimiento energtico hasta 15 17 %.

Silicio Poli-cristalino:Rendimiento energtico hasta 12 14 %.

Silicio Amorfo:Rendimiento energtico menos del 10 %.RESUMEN DE LA INVESTIGACION Pretende ayudar en la seleccin de una batera apropiada para un sistema fotovoltaico domiciliario (SFD) en un pas de desarrollo, donde el factor econmico es decisivo en la seleccin. Se evala las diferentes alternativas y se concluye en que las bateras de arranque normales y mejoradas tipo solar son las ms convenientes, siempre y cuando se use un controlador bueno de carga y que el sistema sea correctamente dimensionado.CONCLUSIONES

Para aplicaciones en SFD no se requiere de bateras caras que resistan muchos ciclos de carga-descarga profundos. Desde el punto de vista econmico es ms baratousar una buena batera "solar" tipo arranque mejorado.Con estas bateras se puede obtener menores costos, expresadosen $/ao o $/kWh de energa almacenada. De hecho, la mayora de los SFD en pases en desarrollo usan estas bateras.Para una larga vida de la batera tipo arranque normal o mejorado es importante que el regulador sea de buena calidad para evitar sobrecargas y descargas profundas.Esto es particularmente verdad en aplicaciones en climas calientes donde, en general, la vida til de una batera es menor que en un clima fro y donde se requiere un control de gasificacin dependiente de la temperatura ambiente. Por otro lado, debe ser garantizado que se realice el mantenimiento eventual requerido, inspeccionando peridicamente a la bteraAsimismo, el dimensionamiento del sistema, que debe considerar la carga diaria, la potencia del panel FV, la radiacin solar y la capacidad de la batera, debe permitir que la batera sea de vez en vez completamente cargada para evitar sulfuracinREFERENCIAS BIBLIOGRAFICASDerrick, A. et al., 1991,Solar Photovoltaic Products, a guide to developmentworkers,Intermediate Technology Publications, London

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-Preiser, K., 1995,Quality Issues for Solar Home Systems,IERE Workshop,Cocoyoc, Mxico, 1995

universidad de guayaquil

FACULTAD DE ARQUITECTURA Y URBANISMO

ALUMNA: LANDY ALCIVAR INTRIAGO

GRUPO: 2

TEMA: DIFERENCIA ENTRE VATIOS Y VATIOS AMPERIO CORRIENTE CONTINU Y ALTERNA- TIPOS DE BATERIAS PARA PANELES FOTOVOLTAICOS

MATERIA: INSTALACIONES III

DOCENTE: ING. BISMARK TORRES

FECHA: 03-06.2015

FECHA: 09-06-2015

MATERIA: INSTALACIONES III