Escuela en ecología y energías renovables

MODULO

PROYECTO DIMENSIONAMIENTO SISTEMA FV

INGENIERO JORGE ALEXANDER SILVA CASTAÑO

DIRECTOR ESCUELA CASA SOLAR

BOGOTA – COLOMBIA – SUDAMERICA

2015

MODULO PROYECTO DIMENSIONAMIENTO

SISTEMA FOTOVOLTAICO

TEMA

PROYECTO DIMENSIONAMIENTO SISTEMAS FV

OBJETIVOS

ESPECÍFICOS

- Realizar cada uno de los cálculos

Dimensionar cada uno de los componentes presentes en un sistema fotovoltaico.

Dimensionamiento Sistemas Fotovoltaico

Calculo estimación de cargas

Un proyecto fotovoltaico empieza por el análisis y estimación de

cargas presentes en el hogar y a las cuales les será distribuida la

energía generada por los módulos fotovoltaicos.

1. Paso en nuestra instalación FV: Realizar la estimación de

cargas

Vamos a establecer el siguiente proyecto y estimación de cargas

con electrodomésticos comunes en una casa. En el momento en

el que un cliente nos solicita realizar un proyecto FV debemos

entregar una hoja para que este diligencie la información

solicitada y poder tener un estimado de las cargas.

La información debe ser correcta para cada una de las cargas a

proveer energía: consumo de watts o potencia de cada uno de

los electrodomésticos, equipos y bombillos, cantidad, uso de

horas al día y uso días a la semana en que se utilizara. El

análisis relacionado al promedio de las cargas lo podemos

calcular nosotros.

Bombillos Led 7 5 35 3 7 7 105

Bombillos Led 15 4 60 3 7 7 180

Nevera con certificado eficiente 85 1 85 440

Carga fantasma 10 1 10 24 7 7 240

Computador portatil 140 1 140 3 7 7 420

Licuadora 350 1 350 0,08 7 7 28

Televisor Led 45 1 45 4 7 7 180

Impresora multifuncional 48 1 48 0,1 2 7 1,371428571

Cargador celular 4 1 4 0,5 4 7 1,142857143

DVD 10 1 10 2 1 7 2,857142857

Encendido electrico estufa 15 1 15 0,08 7 7 1,2

802 Total: 1599,571429

Potencia CA total conectada W: 802 2855

Potencia CC total conectada W:

DISEÑO E INSTALACION DE SISTEMAS FOTOVOLTAICOS RESIDENCIALES

Hoja de calculo estimacion de cargas Cargas Watts X Cantidad = Watts totales X Uso Hrs/dia X Uso dias sem / 7 dias semana = Promedio Wh/dia

Carga CA promedio diaria:

Carga CD promedio diaria:

Al realizar el ejercicio de estimación en cargas para nuestro sistema

FV, hemos calculado que se requiere 1599,57 Wh/día. Este consumo

totalizado será el valor que demandara nuestras cargas para trabajar

durante los días y horas estipuladas. Es importante denotar que si

nuestro cliente excede las horas de consumo que se indican en la hoja

de cálculo para cualquiera de nuestras cargas, esto reducirá el tiempo

de uso para las otras.

Luego de determinar el promedio de watts hora / día, vamos a sumas

la potencia en watts para cada una de las cargas, observen el cuadro

Potencia CA total conectada W, este valor nos indica la suma de cada

potencia el cual es 802, W.

Cuando utilizamos en nuestro sistema equipos que tengan un motor

como neveras, aire acondicionado, entre otros, debemos precisar el

cálculo de la potencia diaria de consumo con un medidor de watts,

esto con el fin de tener certeza del consumo diario total y poder

dimensionar bien el sistema. (Ver video eficiencia energética)

Observen en la tabla de estimación de cargas que conectamos a

nuestro sistema una nevera que tiene una potencia de 85 W, y según

la ficha técnica este equipo consume anualmente 273 Kwh/año.

¿Cómo calculamos la potencia diaria?

Si el proveedor nos dice que la nevera tiene un consumo de 273

Kwh/año, este valor lo dividimos por los 365 días del año, para tener

un consumo diario.

Respuesta: 273 kwh/año ÷ 365 días del año = 0,74 kwh

Ahora con la respuesta analicemos lo siguiente:

Con estudios y mediciones que la escuela casa solar ha realizado con

el equipos de medición de watt y la nevera de estudio, hemos

identificado que cuando la nevera se coloca en nivel de enfriamiento 2,

esta consume tan solo 0,44 Kwh, frente a 0,74 KWH que nos dice la

empresa en su máximo consumo, la diferencia es un ahorro

significativo del 47% en gasto energético, pasando en un consumo de

patencia diaria de 740 a 440 W.

Ahora, con este análisis tenemos la potencia total de corriente alterna

de nuestro sistema, el cual nos dio como resultado 802 W y el

promedio en Wh/día 1599,57.

No podemos calcular la potencia de la nevera al ser multiplicada por

24 horas, ya que esta no trabaja todo el tiempo. Para mayor precisión

debemos hacer la medición de energía con el equipo Kill a watt.

Este proyecto será el paso a paso de lo usted debería hacer,

continuemos con la estimación de las horas pico sol.

Estimación de las horas pico solar para

nuestro proyecto FV

Sitio: Sede escuela casa solar – Bogotá - Colombia

Nuestro sitio solar será igual al ejemplo realizado en el módulo análisis

del sitio para una instalación FV. El objeto de estudio presenta la

siguiente ubicación geográfica latitud 4.696872 y longitud -74.167501.

Para obtener la ubicación geográfica siga los pasos descritos en el

módulo Sitio Solar.

Luego de analizar el sitio en la página Google Maps, obtuvimos los

datos relacionados a la irradiación del sitio, posterior a esto

analizamos los datos condensados en la tabla de resultados.

Observemos que los meses de menor irradiación son Octubre y

Noviembre con 4.60 horas pico sol día con una medición estándar

equivalente a 1000 W/h² (Watt sobre metro cuadrado).

Tomamos este registro ya que nuestro sistema lo dimensionamos con

el menor promedio de irradiación mensual. Si elegimos trabajar con el

promedio más alto, nuestro sistema se verá afectado en los meses de

menor irradiación y no estará en la capacidad para satisfacer la

necesidad del usuario, con base en el dimensionamiento y las cargas

a encender.

Una vez calculado las cargas, haber obtenido el promedio de Wh/día y

tomar el registro de las horas pico solar del lugar donde se establecerá

nuestro proyecto FV podemos empezar a dimensionar nuestro sistema

en cuanto a las baterías, módulos, inversor, controlador, cableado y

medios de desconexión.

Diseñemos nuestro banco de batería para

nuestro sistema FV

Al momento de calcular nuestro banco de baterías es importante

conocer información elemental de nuestro sistema:

1 PASO: Debemos previamente haber calculado nuestro consumo

promedio en watts-hora/día de las cargas.

2 PASO: Debemos empezar a buscar en el mercado el inversor de

acuerdo a la potencia en CA conectada a nuestro sistema, incluyendo

el incremento de las cargas que tengan altos consumos, como lo

vimos en módulos anteriores.

Es importante solicitar la ficha técnica que provee el fabricante del

inversor, ya que esta ficha especifica la eficiencia del inversor, recurso

importante para poder realizar nuestros cálculos y dimensionamiento,

tomamos el estándar de eficiencia del inversor que se encuentra entre

el 80 y 90%, este parámetro varía según las marca fabricante.

3 PASO: Determinaremos que voltaje tendrá nuestro banco de

batería, si está proyectado a 12, 24, 36 +o 48 voltios. Podemos

organizar este voltaje dependiendo a las características y conexión en

serie o paralelo que elijamos. Es fundamental conocer el voltaje de las

baterías a comprar, un instalador puede armar sistemas en serie o

paralelo con baterías de 2, 6 ó 12 V, esto depende del precio que las

consigamos en el mercado.

4 PASO - Conocer los días de autonomía: Nuestro sistema deberá

proveer energía durante los días de autonomía que elijamos a nuestro

sistema, esto sin que sobrepase la profundidad de descarga.

Es evidente que a mayor número de días de autonomía mayor es el

número de batería a emplear, esto depende de la elección del cliente.

Para sistemas residenciales se considera realizar un sistema con dos

(2) o tres (3) días de autonomía.

5 PASO: Profundidad de descarga: Esta profundidad expresa el

nivel límite de descarga de la batería, a menor profundidad mayor la

vida útil. Cuando se realizan descargas del 10% una batería puede

llegar a tener 7200 ciclos de carga, al 50% 3000 ciclos de carga y al

75% 1500 ciclos, por lo general la profundidad de descarga es del

50%.

6 PASO: Elección capacidad de batería en amperios: Debemos

determinar la capacidad de la batería, podemos encontrar baterías de

80, 100, 200, 400 o más amperios horas, estas capacidades son las

más utilizadas en sistemas autónomos residenciales.

Luego de analizado cada uno de los pasos anteriormente descritos sistematizamos cada uno de los parámetros obtenidos en una tabla.

SISTEMATIZACION DATOS

Carga diaria promedio en CA:

802,5

Eficiencia del inversor (Tomado de la ficha

técnica):

90% = 0,9

Voltaje del banco de baterías:

24 Voltios

Voltaje de cada una de las baterías:

12 Voltios

Profundidad de descarga:

50%

Días de autonomía: 2

Capacidad en amperios hora de la batería en C/20:

200 amperios

hora

FORMULA MATEMATICA CÁLCULO PARA EL

DIMENSIONAMIENTO DE UN BANCO DE BATERIA

Carga diaria

promedio en CA

÷

Eficiencia

del inversor

÷

Carga diaria

promedio en CD

÷

Voltaje CC del sistema

=

Amperios hora / día promedio

1599,57 0,9 0 24 74.05

En nuestro ejercicio contamos con una carga diaria promedio de

1599,57 Wh/día, luego de verificar la eficiencia del inversor en la ficha

técnica hemos identificado que esta tiene un 90%, dividimos este

resultado en 100 y obtenemos 0.9, dato con el cual realizaremos

nuestro cálculo.

Como nuestro sistema no tiene conectado cargas en corriente

continua o directa dejamos el espacio blanco, luego elegimos el voltaje

de nuestro sistema en CC, para nuestro ejemplo será a 24 V. Al

finalizar realizamos la operación con cada uno de los datos,

obteniendo como resultado 74.05 amperios hora día promedio.

Luego de conocer el promedio de los amperios día que nuestro

sistema demanda, multiplicamos este resultado por 2 (Días de

autonomía). Días en los que el sistema deberá operar y abastecer a

las cargas sin llegarle radiación, esto por condiciones climáticas

adversas.

En estos días no es necesario contar con el sol para recargar las

baterías, ya que la energía disponible en las baterías nos servirá para

encender cada una de las cargas en el tiempo especificado.

Ah

promedio día

x

Días de

autonomía

÷

DOD –

Limite de descarga

÷

Capacidad de la

batería en Ah

=

Baterías

en paralelo

74.05 2 0,5 200 1.48

Voltaje CD del sistema

÷

Voltaje de las

baterías

=

Baterías en serie

x

Baterías

en paralelo

=

Total

baterías

24 12 2 2 4

Como queremos que nuestra batería tenga una larga duración hemos

especificado que tenga un límite de descarga del 50%, dividimos este

por la capacidad de la batería en Ah. El resultado obtenido representa

el número total de baterías en paralelo que debemos conectar 1.44

este valor lo redondeamos a 2.

En la siguiente casilla dividimos el voltaje en corriente continua de

nuestro sistema (24 V) y el voltaje de cada batería que compramos

(12 V). Obteniendo un total de dos (2) baterías conectadas en serie.

El resultado obtenido lo multiplicamos por el total de batería en

paralelo (2) y obtenemos el total de baterías a conectar en nuestro

sistema, cuatro (4). Entonces tendremos que conectar dos baterías en

serie y dos baterías en paralelo en la misma conexión.

Dimensionemos el arreglo de nuestro

sistema FV

A continuación se describen como dimensionar nuestro arreglo

fotovoltaico.

PASO 1: Determinar los amperios promedio día: Esta unidad de

medida se obtuvo en el cálculo del dimensionamiento de la batería,

expresa el consumo en amperios de todas nuestras cargas en un

promedio de un día. Para nuestro ejemplo es 74.05 A.

PASÓ 2: Determinar la eficiencia de la batería: La batería

seleccionada para nuestro ejemplo tiene una eficiencia del 80%, esta

medida la expresamos como 0.8 en nuestra tabla. Para obtener este

dato nos referimos a la ficha técnica entregada por el proveedor de la

batería.

PASÓ 3: Determinar las horas sol pico día: Este dato lo obtenemos

al realizar la estimación de horas sol pico para la ubicación de nuestro

proyecto, ubicamos en la tabla de resultados el menor promedio

mensual de irradiación, dato entregado en la plataforma de la nasa,

ejercicio realizado en ejemplos anteriores.

Al realizar cada uno de los pasos anteriores obtenemos, la corriente pico del arreglo.

Obtenida la corriente pico del arreglo, dividimos este resultado por la

corriente pico el modulo (Representada por la corriente de máxima

potencia (Imp), este dato se encuentra en la ficha técnica que nos

entrega el proveedor. Al realizar la operación obtenemos el total de

modulo en paralelo que debemos conectar a nuestro sistema.

Ah promedio día

÷

Eficiencia de la batería

÷

Horas

sol pico día

=

Corriente pico

del arreglo

74.05 0,8 4,6 20.12

Ficha técnica y corriente de máxima

potencia (Imp)

Por último, determinamos el voltaje en CC con el cual trabajara

nuestro sistema FV y lo dividimos por el voltaje nominal del módulo

solar, para nuestro caso 12 Voltios. Tomamos el resultado obtenido

para el total de modulo en serie y lo multiplicamos por el resultado

obtenido en el total de módulos en paralelo, hallando así el total de

módulos que necesitara nuestro sistema.

Es necesario ajustar el valor obtenido de los módulos en paralelo, si el

resultado estuviera cercano a la unidad (2), ejemplo 2.08 o 2.1,

tomaríamos el valor dos (2) módulos, pero como el valor es 2.58, el

cálculo me está diciendo que necesito 2 módulos y un 58% de otro

modulo, por ende ajustamos el valor a 3.

Si dejáramos solo dos módulos la producción en corriente de mi

sistema se reduciría y la corriente que generan los dos (2) paneles no

alcancía alimentar las baterías adecuadamente.

Redondeamos el total de módulo 5.16 a 6

Corriente pico

del arreglo

÷

Corriente pico del modulo

=

Módulos

en paralelo

20.12 7.78 2.58

Voltaje CD del

sistema

÷

Voltaje nominal

del modulo

=

Módulos en serie

x

Módulos

en paralelo

=

Total

módulos

24 12 2 2.58 5.16

Dimensionemos el tamaño de nuestro

controlador de carga

El controlador de carga es uno de los componentes de nuestro

sistema fotovoltaico y dependerá de varios parámetros para

determinar su capacidad.

El primero de ellos es la corriente de corto circuito del módulo, para

nuestro proyecto es (8,79 A - Isc). Este valor debemos multiplicarlo por

el total de módulos en paralelo conectados a nuestro sistema (3

módulos).

El parámetro 125% o 1,25 es un valor fundamental en nuestro

dimensionamiento, ya que es el margen de seguridad cuando se

presentan niveles de irradiación superior a 1000 Watts por metro

cuadrado.

Para obtener la corriente de corto circuito del arreglo multiplicamos la

corriente de corto circuito del módulo X el total de módulos en paralelo

X el factor de seguridad, así obtenemos la corriente de corto circuito

del arreglo, 32,9 A

Corriente de corto circuito

x

Módulos

en paralelo

X

1.25

=

Corriente de corto

circuito del arreglo

Controlador necesario

8,79 3 1,25 32,9 40 A

Luego de obtener la corriente total de nuestro corto circuito (32.9 A)

debemos realizar la búsqueda de nuestro controlador de carga, es

posible encontrar controladores de 10, 20, 30, 40 A y otros.

El equipo que más acerca a nuestro dimensionamiento es 40 A. Nunca

debemos elegir nuestro controlador por debajo de la corriente total de

corto circuito de nuestro arreglo.

Observen la siguiente ficha de especificación técnica entregada por

nuestro proveedor, el cual contiene la corriente de carga máxima y el

voltaje requerido para el sistema.

En la ficha observamos que los requerimientos son los que

necesitamos para nuestro sistema, el tener la corriente de carga

máxima y el voltaje del sistema, 12 a 24 voltios. Este último se ajusta

al tipo de conexión que realicemos.

Dimensionemos el tamaño de nuestro

inversor

Pasos por el dimensionamiento de nuestro inversor:

1 PASO: Conocer la potencia total conectada:

Es el parámetro más importante a la hora de dimensionar nuestro

inversor, para esto vamos a observar la hoja de cálculo para la

estimación de cargas.

Observemos que para cada una de las cargas se obtuvo su potencia y

al final de la tabla se sumaron estas, obteniendo así la potencia total

conectada en corriente alterna (802 Watts).

Bombillos Led 7 5 35 3 7 7 105

Bombillos Led 15 4 60 3 7 7 180

Nevera con certificado eficiente 85 1 85 440

Carga fantasma 10 1 10 24 7 7 240

Computador portatil 140 1 140 3 7 7 420

Licuadora 350 1 350 0,08 7 7 28

Televisor Led 45 1 45 4 7 7 180

Impresora multifuncional 48 1 48 0,1 2 7 1,371428571

Cargador celular 4 1 4 0,5 4 7 1,142857143

DVD 10 1 10 2 1 7 2,857142857

Encendido electrico estufa 15 1 15 0,08 7 7 1,2

802 Total: 1599,571429

Potencia CA total conectada W: 802 2855

Potencia CC total conectada W:

DISEÑO E INSTALACION DE SISTEMAS FOTOVOLTAICOS RESIDENCIALES

Hoja de calculo estimacion de cargas Cargas Watts X Cantidad = Watts totales X Uso Hrs/dia X Uso dias sem / 7 dias semana = Promedio Wh/dia

Carga CA promedio diaria:

Carga CD promedio diaria:

¿Estará correctamente dimensionado el inversor que necesitara mi sistema?

No… Hay algo que seguramente usted no tuvo encuentra.

Recuerden que en el módulo inversor FV, cuando hablábamos de

equipos o electrodomésticos como bombas de agua, congeladores,

refrigeradores, batidores, taladros, compresores, entre otros, estos

necesitan y demandan una potencia pico elevada durante un corto

tiempo, y es necesario para poder funcionar mientras el equipo

estabiliza su consumo de energía, observemos nuevamente la gráfica.

Observen el cuadro hoja de cálculo estimación de cargas, aquí

encontramos un electrodoméstico que necesita una sobretensión de

arranque (Nevera).

Generalmente la sobretensión de arranque de una nevera es de 4 - 5

veces la potencia de este y de equipos como el aire acondicionado es

mayor de cinco veces su potencia.

Teniendo encuentra este análisis vamos a realizar el siguiente

ejemplo: Realizamos un estudio con una nevera marca Challenger de

222 Litros y 133 Watts de consumo. Conectamos la nevera a un

medidor de potencia, esto con el fin de determinar su consumo de

arranque.

La primera medición fue 768 W en sobretensión de arranque, 2

segundos después de conectado se estabilizo y bajo a 133 W,

aproximadamente un minuto y medio después se apagó el motor.

Analicemos lo siguiente: Si nuestra ficha técnica especifica que la

nevera consume 122 W y lo conecto a un inversor de 300 W, el

inversor inmediatamente se apagaría, esto debido a que no se tuvo en

cuenta la sobretensión de arranque y sobrepasa los límites de la

capacidad del inversor.

Entonces que debemos hacer-.

1. Tomamos la hoja de cálculo de estimación de cargas.

2. Analizamos la potencia total conectada en CA y CD.

3. Determinamos si tenemos equipos que generen alguna potencia

de arranque.

4. Medimos el electrodoméstico o equipo con un medidor de

potencia, esto con el fin de determinar la potencia de arranque

(Podemos aplicar la regla 4X) multiplicamos este valor por la

potencia del aparato, para hallar la potencia de arranque. La

potencia de nuestra nevera es 85 W X 4: 340 Watts Potencia

Pico.

5. Recordemos que nuestra potencia total conectada es 802 W, sin

contar con la potencia de arranque.

6. Analizamos el tipo de inversor que usaremos en nuestro sistema

FV, este debe ser un inversor de onda pura, con una potencia

mayor a 802 W. El inversor más cercano a este valor es 1000 W.

7. El inversor elegido tiene una potencia nominal de 1000 W, este

valor satisface el total de la potencia conectada en CA (802 W).

8. El pico de potencia máxima del inversor es de 2000 W, valor que

alimenta a la potencia de arranque de la nevera (340 W). Es

fundamental que la sobretensión de arranque no sobrepase el

pico de potencia máxima, ya que el inversor entregara la

potencia durante un pequeño tiempo (2 segundos) y luego utiliza

la potencia nominal para alimentar a todas las cargas conectado.

ESPECIFICACION TECNICA DEL INVERSOR

A tener en cuenta: Recuenten que nuestro sistema es de 24

voltios, por ende el voltaje de entrada de nuestro inversor deberá ser de 24V. Ver ficha técnica

Conexión en serie y en paralelo de los

paneles y las baterías

Resultados de los cálculos realizados:

Módulos fotovoltaicos: 3 módulos conectados en paralelo, con la

característica de 12 Voltios - 140 Watts – 7.78 Amperios. Batería en

Gel: 2 baterías conectadas en paralelo y 2 en serie de 12 voltios y 200

Amperios – hora. Controlador: 40 Amperios a 24 voltios, Inversor:

1000 W.

Potencia total conectada en

CA

Voltaje del sistema en

CC

Potencia (W) de

sobretensión estimada

Características

del inversor

802

24

340

1000W Potencia

Nominal

2000W Potencia de arranque

Calculo del Cableado

Sección 1: Dimensionamiento conductores en el circuito fuente fotovoltaico, interconectando los módulos y direccionando estos hasta la caja de empalme o caja de combinación.

Dimensionamiento con guía para circuitos fuente FV En el esquema del circuito podemos observar que no existe unión de cableado en la caja de combinación, este cableado pasa directamente desde la conexión de los módulos hasta el controlador de carga, observen que a medida que se va conectando el cableado este va conduciendo mayor corriente, a diferencia de conexiones con circuitos fuente y circuito de salida. Tome nota, que en el momento que diseñamos un circuito fotovoltaico a 12 voltios este conducirá mayor corriente en el sistema, siendo necesario utilizar un conductor de mayor calibre, a diferencia de los sistemas de 24 y 48 voltios, donde el voltaje y la corriente se comparten. Para calcular el calibre del conductor debemos tener en cuenta la distancia desde los paneles hasta el controlador de carga ubicado en la caja metálica IP65.

Recordemos la ficha técnica del módulo utilizado en nuestra conexión:

Note que en esta configuración no podemos calcular el cableado de manera seccionada, o sea, calcular un cableado entre el circuito fuente y la caja de combinación, y entre la caja de combinación y el controlador, debido a que no hay empalmes o combinación y el circuito sale directamente conectado al controlado.

Observen el cable color negro que interconecta el cable negativo de un módulo con el cable positivo del otro, este cableado y su respectiva unión lo podemos calcular con la guía de dimensionamiento de conductores para circuito fuente. Como el Isc del módulo es 8.79 A, elegimos para esta unión el conductor 10 AGW. Este conductor satisfacera la necesidad de las tres conexión en serie realizadas en el circuito fuente, ya que nos permite sumar el voltaje y mantener la misma corriente entre los dos módulos.

Al realizar la conexión en paralelo (positivos y positivos) y (negativos y negativos) como observaron en la imagen, no podemos utilizar el mismo conductor que se utiliza para realizar la conexión en Serie, esto debido a que la conexión en paralelo incrementara la corriente en el circuito fuente. Por ende calcularemos el conductor que pueda transportar esta corriente sin problema.

Metodología 2: Programa para cálculo de caída de tensión (CT%)

Utilizaremos el software de Procables http://www.procables.com.co/programa-para-calculo-de-caida-de-tension.html para determinar el calibre del conductor, teniendo en cuenta los siguientes datos:

Conductor: Cobre

Corriente: Isc x (# cadenas en paralelo) = 8.79 x (3 módulos) = 23.34

Tensión: vmp x (# módulos en serie) =

18 x (2 módulos) = 36v

Distancia en metros: 4 metros hasta el controlador de carga

http://www.procables.com.co/programa-para-calculo-de-caida-de-tension.htmlhttp://www.procables.com.co/programa-para-calculo-de-caida-de-tension.html

Resultado: El cálculo del cableado lo podemos realizar desde el circuito fuente hasta el banco de baterías, recuerde que no existirá en la conexión la caja de empalme, que permita realizar un cálculo seccionado. Calcularemos nuestra conexión con una caída de voltaje del 2%, esta corrección la realiza el software de pro cables. El resultado obtenido es el conductor AWG #10, este cumplirá con los requerimientos técnicos para para conducir perfectamente los 23.34 Amperios en 4 metros de distancia hasta el controlador de carga. Existe otra fórmula para determinar el conductor, revisemos la metodología 3. Metodología 3: Índice caída de voltaje

Pies: distancia del alambre – 13.12 PIES – Recuerde que 1M = 3.28 pies

Amperios: Amperios máximos del circuito – 23.34 A

Voltaje: Voltaje del sistema – 24 Voltios

% caída de voltaje: entre 2% y 5% - Caída de voltaje elegido 2%

ICV: 13.12 X 23.34 = 306.2 = 6.3

24 X 2 48

Alambre AWG

Cable de cobre ICV

Corriente

4/0 99 230

3/0 78 200

2/0 62 175

1/0 49 150

2 31 115

4 20 85

6 12 65

8 8 50

10 5 30

12 3 20

14 2 10

El resultado obtenido fue 6.3 y contrastado con la tabla ICV, podemos inferir que el conductor a utilizar se encuentra entre el calibre 8 y 10. Tomamos el mayor calibre para tener certeza que pueda conducir sin problemas los 23.34 amperios que pasaran por el circuito.

Analicen lo siguiente, la distancia entre el controlador y las baterías es de un metro, comparado con la distancia entre los módulos FV y el controlador de carga 4 metros. La distancia genera una resistencia en el paso de corriente por el conductor, a menor distancia menor resistencia, es por esto que 23.34 amperios puede ser transportado por un conductor de menor calibre.

Realicemos los cálculos con el programa de caída de tensión, para corroborar esto. Calcule con cualquier calibre y observe que la caída de voltaje no supere lo permitido 2%.

Análisis final: Utilizaremos el conductor calibre AWG 10 entre el circuito fuente y el banco de baterías. Este nos soportara el paso de corriente en un conductor de 4 metros, si la conexión entre algún componente supera este límite, debemos realizar los cálculos por separado.

- Circuito fuente – Controlador de carga

- Controlador - Banco de baterías

Sección 4: Cableado desde la batería hasta las cargas en corriente directa o continúa CC.

No aplica, el sistema no tiene diseñado conexiones de equipos o bombillos a 12 voltios (CC). Si se fuera a calcular el sistema con cargas en corriente continua o directa tendríamos que realizar las formular que se encuentran en el módulo cableado.

Sección 5: Cableado desde la batería al inversor

El total de cargas conectadas en nuestro sistemas será de 802 watts,

para lo cual conectaremos un inversor de 1000 Watts a 24 Voltios

(Potencia configurada de nuestro sistema). Nuestro cliente nos solicita

que conectemos un inversor con un rango más amplio para conectar a

futuro luminarias adicionales. Para realizar el cálculo del cableado que

se encuentra entre el inversor y el banco de baterías es necesario ver

las especificaciones técnicas del fabricante.

El fabricante nos expone en su ficha técnica lo siguiente:

Todo inversor cuenta con dos cables de conexión en CC, por lo

general de 1.5 metros de largo. Si el inversor se encuentra a una

distancia superior de 1.5 metros, debemos ajustar el calibre del

cableado al menos dos veces. La longitud máxima recomendada de

los cables es de 5 metros1.

Los inversores disponen de un fusible CC interno (ver ficha técnica). Si

la longitud del cable CC se incrementa en más de 1,5 m, se deberá

insertar un fusible o disyuntor CC adicional cerca de la batería.

1 Victron Energy

Tomamos la ficha técnica y observamos que el inversor cumple con

los requerimientos: 24 voltios y 1200 watts.

Debemos tener en cuenta que a 25° centígrados el inversor trabaja a

1200W mientras que entre 25° y 40° disminuye su capacidad de

funcionamiento. El inversor se puede operar con una tensión entre 120

y 230 voltios. Para nuestro caso el sistema interno es a 120 voltios.

Nota:

- Los inversores disponen de dos cables de 1,5 metros de longitud, si la conexión necesita ser alargada, debe realizarse como máximo a 3 metros de longitud desde las baterías al inversor. Al ser incrementado la longitud es necesario colocar un fusible en CC adicional cerca a la batería.

- Observe detenidamente la ficha técnica del inversor, el fabricante específica el tamaño o calibre del conductor.

- Hemos conocido muchas personas que intentan realizar instalaciones FV y dañan el inversor. Esto debido a que no dimensionan correctamente el conductor, el amperaje, voltaje y la potencia permitida.

Calculo de los medios de desconexión

Tomamos la corriente de cortocircuito del módulo, el número de

circuitos en paralelo y multiplicamos por el factor de seguridad y

ambiente 1.25.

El medio de desconexión que utilizaremos entre el circuito fuente y el banco de baterías será de 40 A.

Observemos en el siguiente grafico la posición del medio de

desconexión.

Corriente de corto circuito del módulo

FV Isc

X

Circuitos en

paralelo

Factor de seguridad

y ambiente

1.25

=

Capacidad

del interruptor

Capacidad

del interruptor

más cercano

8.79 A X 3 1.25 = 32.9 A 40 A

Polo a tierra

El sistema contara con una conexión de polo a tierra a la altura del

circuito fuente y en la puesta a tierra en el lado CA.

Unimos la estructura del soporte de los módulos y el marco en

aluminio, conducimos a la puesta a tierra, este sistema se puede

emplear cuando se encuentra en un poste. De lo contrario podemos

aterrizar el sistema el sistema bajo la figura Negativo puesto a tierra,

que significa esto, conectamos en algún punto del sistema después

del circuito de salida el polo a tierra en el cable negativo.

Es importante aterrizar los componentes metálicos del sistema. Al

observar la anterior figura pueden darse cuenta que la tierra está

conectada a la caja IP65, donde se encuentran los equipos con chasis

metálico.

La NEC dice que un sistema debe ser aterrizado a tierra cuando está

por encima de los 50 voltios. Si usted tiene un circuito por debajo de

50 voltios y no desea aterrizarlo a tierra, deberá colocar en el

conductor positivo y negativo un medio de desconexión.

Orientación de los paneles y declinación

magnética

Ubicamos geográficamente el sitio solar en la página web

http://www.magnetic-declination.com/#, este proyecto se ubicara en la

ciudad de Bogotá, sede escuela casa solar.

¿Cómo interpretamos los resultados? La latitud (Latitude) del sitio

solar es 4° 41” 45.1 N este será el parámetro que tomaremos para

determinar el ángulo de inclinación de nuestro arreglo fotovoltaico.

La declinación magnética (Magnetic declination) es negativa hacia el

Oeste (-7° 1”), será el valor que desviaremos para hallar el Norte

Verdadero o Norte Geográfico, esto nos permitirá orientar nuestro

arreglo fotovoltaico.

http://www.magnetic-declination.com/

Orientación de los paneles y declinación magnética

para el lugar donde se instalara el proyecto (Bogotá)

Los módulos deben estar orientados hacia el sur verdadero,

Buscando siempre dirección a la línea de ecuatorial

Seguridad y puesta en marcha de un

sistema fotovoltaico

Advertencia: La electricidad debe realizarla personas calificadas y competentes. La escuela casa solar realiza fundamentos teóricos aplicados en la práctica, en el diseño e instalaciones de sistemas fotovoltaicos. Recuerde que nuestro interés es que tu comprendas los fundamentos de la planeación, el diseño e instalación de un sistema fotovoltaico y te conviertas en empresario. Ser empresario no significa saberlo todo, en el mercado hay mucho conomiento disponibles “Técnicos eléctricos” que necesitan ser contratados. Que significa esto, que tú como empresario debes saber planear, diseñar e implementar un sistema fotovoltaico y la personas que contrates será quien conecte lo sistemas, las habilidades de conexión las iras aprendiendo en el largo camino de la vida. Tienes todo para llegar al éxito, eso es lo buscamos en nuestro empresa, generar ideas de negocio en el campo de las energías renovables en especial de la energía solar fotovoltaica.