Electric Id Ad Solar

8/6/2019 Electric Id Ad Solar

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ELECTRICIDAD SOLAR

FUNDAMENTOS TCNICOS DEL FUNCIONAMIENTO DEMDULOS FOTOVOLTICOS

Ing. Flix Garca VisitacinIng. Oswaldo Morales Taquiri

IntroduccinEl sol es una fuente de energa prcticamente ilimitada que nos suministra millones de kilovatios, que loutiliza la naturaleza humana para vivir. Esta energa es limpia y no requiere de transporte.El aprovechamiento de la energa solar en nuestros das est dirigida bsicamente en la conversinfototrmica (calefaccin y enfriamiento de edificios, calentamiento de agua para consumo domstico y

piscinas), conversin fotovoltaica (electricidad para iluminacin, bombeo de agua, sealizacin), y elica.

Naturaleza de la Radiacin SolarEl examinar de manera sucinta la naturaleza de la radiacin solar que emana del sol, nos provee elconocimiento para poder aprovechar de la forma ms eficiente la energa solar que incide sobre la superficie

de la tierra, as como sus diferentes caractersticas.Pero cmo el sol puede proporcionar energa ininterrumpida desde los albores del sistema solar y continadespus de millones de aos?. Es que el sol es un enorme globo de gases incandescentes de 1,4 millones dekm de dimetro, lo que equivale a 1,3 millones de veces el volumen de la tierra, y el promedio se encuentra auna distancia media de 150 millones de kilmetros de la tierra.La distancia mnima (en el perihelio) se alcanza al rededor del 15 de Enero, en tanto que la mxima (en elafelio) se alcanza a fines de

Junio. Esta discrepancia de distancias que existe entre el sol y la tierra es del orden del 1/60 lo que indica quela tierra sigue prcticamente una rbita circular.La estructura del sol es enormemente compleja y se estima que su temperatura en el interior (ncleo central)vara entre 8 y 40 millones de grados Kelvin (12 a 21 millones de C), posee una densidad de 80 y 100 vecesla densidad del agua, y se genera en el interior cerca del 90% de la energa total, con una masa aproximada del

40% de la masa total del sol, comprendida entre 0 y 0,23 R, siendo R el radio solar. A una distancia radial apartir del centro, igual a 0,7 R la temperatura disminuye hasta unos 130 000 grados Kelvin.La regin comprendida entre 0,7 R y 1,0 R se denomina zona convectiva, esta zona convectiva es envuelta

por una capa bien definida de aproximadamente 300 km de espesor conocida como la Fotsfera, donde latemperatura desciende hasta 5000 grados Kelvin y es en donde se origina la mayor parte de la radiacin solarque recibimos en la tierra.

Ms all de la Fotsfera se encuentra una atmsfera solar ms o menos transparente que puede observarsedurante los eclipses del Sol. En esta regin hay una capa de gases ms fros que constituye la denominadacapa inversora, y luego la Cromsfera, de 10 000 km de espesor. La Cromsfera se encuentra a unatemperatura mayor y tiene una densidad menor que los de la Fotsfera.Envolviendo a todos est la corona, de bajsima densidad y alta temperatura aproximadamente 5800 a 5900C, su espesor es del orden de un milln de km.

A pesar de esta estructura tan compleja para aplicaciones en ingeniera podemos considerar que el Sol secomporta como un cuerpo negro con una temperatura efectiva de 5762 grados Kelvin.La energa irradiada en todas direcciones es de 3,7 x1033 ergios cada segundo o lo que es igual a un potenciade 3,7x1023 kW (que equivale a cerca de 8000 W/cm2). Esta extraordinaria energa proviene de las reaccionesde fusin nuclear, segn los cuales elhidrgeno se va transformando progresivamente en Helio, dando como resultado una aniquilacin de masa del0,7%, que se convierte en energa. Realizando una equivalencia entre masa y energa, se obtiene que el Sol

pierde masa a razn de 4,3 millones de toneladas cada segundo.


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Segn esto para que se consuma el 10% solamente de Hidrgeno contenido en el Sol han de transcurrir 6000millones de aos.La cantidad de energa por unidad de tiempo que recibe del Sol una superficie de rea unitaria perpendicular ala radiacin, en el espacio, y a la distancia media del Sol a la Tierra, se denomina Constante Solar ICS. Elvalor estndar propuesto por Thekaekara y Drummond es de 1353 W/m 2 ( o sea, 1,940 cal / min. cm2; 428Btu/h pie2, 1940 langley / min).

Esta energa de la constante solar ICS se encuentra distribuidas segn distintas longitudes de onda , sinembargo, la radiacin solar extraterrestre adquiere solamente valores significativos entre 0,2 y 4,0 mm.

Radiacin Sobre la Superficie de la Tierra

A pesar que tuviramos condiciones de cielo despejado, no toda la radiacin solar extraterrestre queintercepta la tierra, llega a la superficie de la misma.La atmsfera terrestre est constituida por una masa gaseosa estratificada, su altura es indeterminada; enfuncin a la variacin de la temperatura; podemos distinguir las siguientes regiones: La Tropsfera: Se encuentra hasta una altura de 10 a 15 km, la temperatura disminuye en funcin de laaltura hasta alcanzar entre -50 C a -90 C. La Estratsfera: Se encuentra encima de la tropsfera, a una altura entre los 20 y 40 km; posee una capase ozono, tiene muy baja humedad relativa y la temperatura permanece estable.

La Ionsfera: Con una altura superior a los 100 km posee capas de temperatura indeterminadas. La Exsfera: Es la ltima capa atmosfrica.La atmsfera tiene una composicin constante de: 78% N2, 21% O2, 0,9% Ar, 0,03% CO2, y otros gases ascomo Ozono (O3) y vapor de agua; todo esto comprendido hasta una altura de 80 km aproximadamente.El ozono que se encuentra en la atmsfera es producto de la accin de los rayos ultravioletas en el espectrolejano y medio (longitud de onda < 0,29 mm), de descargas elctricas y de radioactividad en el oxgeno que seencuentra en la atmsfera. Una propiedad importante del ozono es absorber casi por completo las radiacionesultravioletas de longitud de onda inferior a 0,35 mm.Ms all de 2,3 mm la transmisin en la atmsfera es muy baja debido fundamentalmente a la absorcin de laenerga por el vapor de

agua y el dixido de carbono.Concluyendo podemos decir que solamente la radiacin solar extraterrestre comprendida entre 0,29 mm y 2,3mm es transmitida con atenuaciones a la superficie de la tierra.Esta atenuacin es producto de los fenmenos de absorcin por el ozono (O3), el vapor de agua concentradoen la proximidad de la superficie (H2O) y el dixido de carbono (CO2), as como la dispersin de molculasde aire, polvo, etc.

MEDICIN Y ESTIMACIN DE LA RADIACIN SOLAR

IntroduccinEn el captulo anterior se plasm casi todos los aspectos importantes sobre la naturaleza de la radiacin solar,

as como algunos efectos que causa la atmsfera sobre sta. Conociendo ya la naturaleza de la radiacin solarse hace necesario conocer las magnitudes de: la radiacin solar total, directa y difusa que llega a un lugardado sobre la superficie de la tierra; esto con el objetivo de predecir y evaluar el funcionamiento de cualquiersistema de conversin de energa fototrmica o fotovoltaica.En pases desarrollados se cuenta con informacin histrica experimental horaria, diaria y mensual de lamagnitud de la radiacin solar; pero en pases subdesarrollados slo se tiene informacin dispersa y no conmuchos aos de antigedad. En esta parte del presente trabajo se

describirn instrumentos como el piranmetro, pirhelimetro y el solarmetro entre otros, usados para medirexperimentalmente la radiacin solar.


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Definicin de Radiacin Instantnea Total, Directa y DifusaLa radiacin solar que recibimos en forma de ondas electromagnticas consta de dos componentes: radiacindirecta y radiacin difusa (indirecta).

Radiacin Directa: Se define como aquella que no experimenta cambios en su direccin.Radiacin Difusa: Es la que sufre dispersin en la atmsfera y no tiene una direccin nica o

preferente.

La componente difusa es muy sensible a cambios climticos, aumentando debido a la dispersin causada porel polvo atmosfrico, nubes, niebla, etc. En das de invierno este componente de la radiacin global puedellegar a la superficie de la tierra con una potencia de 50 W/m2 y en das claros y soleados dicho componentees de 2% de la radiacin total.Radiacin Total:Es la suma aritmtica de las componentes directa y difusa.La radiacin que nos llega del Sol cae principalmente dentro del campo de la radiacin visible.

Equipos Utilizados para la Medicin de Radiacin SolarSe han propuesto frmulas matemticas para la estimacin de la radiacin solar sobre la superficie terrestre a

partir de la constante de 2,0 cal cm2 mm-1 en el borde exterior de la atmsfera terrestre, con correccionesnecesarias segn el ngulo que formen los rayos del sol con la tierra y, dispersin atmosfrica que se

produzcan durante el recorrido de los rayos solares a travs de las masas de aire. Siendo una de las mejores lade Amgstron.Pero la medicin directa mediante instrumentacin es ms fiable, para ello los meteorlogos se han

preocupado en conseguir instrumentos perfeccionados y se han establecido organizaciones internacionalescomo elAo Geofsico Internacionaly la Organizacin Meteorolgica Internacional.Los equipos o instrumentos solares de medida y registro se pueden clasificar de varias maneras; algunas danmedidas instantneas y otras

dan medidas integradas por perodos de 1 hora o de 1 da. Algunos miden la radiacin total y otros slo ladirecta. Los principios involucrados en los distintos tipos de instrumentos incluyen medida termoelctrica delincremento de temperatura en una superficie ennegrecida, midiendo el calor mediante un par termoelctricograduado, medidas calorimtricas directas, evaporacin de un volumen dado de lquido, medidasfotovoltaicas, medidas fotoqumicas y actinmetros fotoqumicos.

Seguidamente describiremos los ms utilizados para medir la radiacin solar:Piranmetro: se emplea para registrar la radiacin total dentro de su campo de vista hemisfrico. Elaparato usualmente se coloca sobre una superficie horizontal y registra la radiacin total. La seal elctricagenerada puede servir para obtener grfica y digitalmente la radiacin solar como funcin de tiempo, puedeadems servir para obtener el total de la energa incidente en un perodo de tiempo dado. La tabla N 3.1muestra datos de radiacin total integrados a lo largo de un da.Algunos piranmetros, conocidos tambin como Pirangrafos Mecnicos, se basan en la dilatacin diferencialde elementos bimetlicos expuestos a la radiacin solar. Mediante un mecanismo apropiado, un trazadorregistra la radiacin solar sobre el papel que se monta en un tambor cilndrico.El piranmetro se puede modificar para que indique nicamente radiacin difusa, empleando una bandametlica que obstruya la radiacin directa al sensor.

TABLA NO 3.1:Datos tpicos de radiacin solar en un da


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Pirhelimetro:Un instrumento importante es el pirhelimetro Eppley (Epply Laboratories, Newport, R.Y.), muy utilizado, fundamentalmente en los Estados Unidos. Consiste en un par termoelctrico de cobre-constantan situado sobre una superficie receptora horizontal ennegrecida de 3 cm de dimetro, calentada porel sol. El extremo fro se conecta a un anillo exterior blanco o plateado que refleja la radiacin solar y

permanece a la temperatura ambiente, y el receptor y anillo estn encerrados hermticamente dentro de unhemisferio de vidrio. El par termoelctrico se mide con un potencimetro. Los primeros pirhelimetrosfueron construidos por Langley y Abbott de la Smithsonian Institution y Hand describe su construccin y

funcionamiento. El pirhelimetro Eppley de incidencia perpendicular est preparado para medir la radiacinrecibida en una superficie normal a los rayos del sol, en condiciones tales que excluyen la radiacin difusa. Elreceptor es una pila termoelctrica montada en un tubo ennegrecido con una ventanilla; la razn del ancho allargo es de 1:10, de manera que el ngulo de apertura es de 5O4330.

Solarmetro Moll Goczynski:Es otro instrumento excelente de tipo pila termoelctrica. Instrumento de Ventilacin Bellani:(Laboratorio Meteorolgico, Davos, Suiza) usado en algunasestaciones meteorolgicas para medir la radiacin solar en un perodo de varias horas. Un recipiente cerrado

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contiene alcohol puro que se vaporiza con la radiacin solar y se condensa en forma lquida, el volumen delquido condensado se mide fcilmente en un tubo graduado.

Heligrafo de Campbell-Stokes:El instrumento est constituido por una lente esfrica que produceuna imagen de sol sobre papel tratado qumicamente. El papel se quema cuando el valor de la radiacin est

por encima de 120 W/m2. La longitud del papel quemado es un ndice del nmero de horas de sol brillante.

Fotmetros de Fotografa: Estn compuestas por celdas fotoelctricas, dan lecturas precisas, pero

responden nicamente a la luz visible. Generalmente se emplean clulas solares de silicio conectadas a ungalvanmetro.

CARACTERISTICAS PRINCIPALES DE UN SISTEMA FOTOVOLTAICO

Mdulo fotovoltaicoEl mdulo fotovoltaico est conformado por un conjunto de clulas que constituyen el corazn del sistema. Laclula convierte directamente la energa de la luz en electricidad. Este proceso es limpio, confiable y norequiere ningn tipo de combustible excepto la luz.Las clulas fotovoltaicas estn constituidas de por lo menos dos capas de material semiconductor tal como elsilicio, una de estas capas tiene caractersticas elctricas positiva y la otra negativa.Para brindar a las clulas mxima proteccin an en las condiciones ambientales ms severas, se encuentran

encapsuladas en una base de acetato de vinilo etilnico con fluoruro de polivinilo, entre una cubierta de vidriotemplado y un respaldo de papel de aluminio. La totalidad del laminado se encuentra dentro de un armaznde aluminio anodizado que asegura su resistencia estructural y facilidad de instalacin.

Cuando las partculas de energa provenientes de la luz, conocidas como fotones, impactan en la clula,algunos de estos fotones son absorbidos por el material semiconductor, haciendo que la capa negativa libereelectrones los cuales fluyen hacia la capa positiva a travs de un circuito elctrico externo. Este flujo deelectrones es lo que comnmente se conoce como corriente elctrica.El voltaje producido en este proceso depende del tipo de material usado en la fabricacin del semiconductor.El voltaje es independiente del tamao de la clula, contrariamente a la corriente, que depende del rea de laclula y de la intensidad de la luz.La unin en serie de las clulas en una nica estructura se llama mdulo fotovoltaico. La unin de mdulos sellama panel y la junta de paneles es considerada como campo fotovoltaico.

El panel solar est conformado por un conjunto de mdulos fotovoltaicos y representa el "Generador" concaractersticas peculiares en cuanto a que genera corriente obviamente slo de da en razn proporcional a la

cantidad de insolacin presente.Tpicamente un campo fotovoltaico a medio da, en un da de buen sol, puede alcanzar una potencia pico delorden de 100 W/m2, y una energa elctrica del orden de 0,5 kWh/m2.La conexin apropiada en serie y en paralelo de los mdulos y de los paneles hacen posible que el campofotovoltaico sea de la potencia y energa deseada, lo mismo que la tensin (Volt) y la corriente (Amper)deseadas para alimentar apropiadamente las cargas elctricas especficas de las diferentes aplicaciones.Este silencioso y confiable sistema para producir electricidad a base de la energa solar es ideal en lugaresremotos donde no llega la costosa instalacin de una lnea de corriente elctrica, sin generadores de gasolina odiesel que producen tanto ruido, peligro e incertidumbre como energa.La red fotovoltaica carga al acumulador durante las horas de luz solar y el acumulador suministra la energaelctrica cuando se requiera.

Al quedar completamente cargado el acumulador, un dispositivo de regulacin pone fin a la accin de carga.El centro de carga cuenta con medidores para verificar el funcionamiento efectivo del sistema y con fusibles

para proteger el cableado en caso de ocurrir alguna falla o de presentarse un corto circuito.Bateras de acumuladores de cido-plomoLos sistemas fotovoltaicos independientes requieren una o varias bateras de acumuladores, utilizados con lafinalidad de compensar la no contemporaneidad entre la disponibilidad de radiacin solar y demanda deenerga de parte del usuario: se acumula energa cuando hay sol y se utiliza cuando se quiere!.


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El almacenaje est constituido usualmente por un grupo de bateras de acumuladores de cido-plomo, tantomayor cuanto mayor sea la discontemporaneidad entre insolacin y demanda energtica del usuario. Losacumuladores ms adecuados y econmicos para los sistemas fotovoltaicos son los de plomo, similares a losque se usan en automviles pero con ligeras diferencias de diseo. Estos acumuladores toman su nombre delhecho de que consisten en una serie de placas de plomo sumergidas en un electrolito (una solucin de cidosulfrico y agua).Existen dos tipos principales de bateras de acumuladores de cido-

plomo, segn sea el material con el que se alean las placas de plomo: calcio o antimonio.En los automviles se usan los acumuladores de plomo y calcio, ya que pueden suministrar grandescantidades de corriente (Amper) durante cortos perodos de tiempo, soportar sobrecargas ligeras sin perderelectrolito y retener la mayor parte de la carga que tienen almacenada an cuando no se usen durante semanaso meses. En cambio, tienen la desventaja de que no deben descargarse demasiado.Si constantemente se les descarga ms del 20% de su capacidad nominal, durarn muy poco.Los acumuladores de plomo y antimonio s pueden ser descargados en forma repetida, en el orden del 50 al 80

por ciento de su capacidad nominal, por lo que resultan idneos para los sistemas fotovoltaicos. Sin embargo,aunque su diseo les permite fuertes descargas, su vida puede prolongarse con un sistema adecuado, que lesevite descargas de ms del 50 por ciento de su capacidad.

Los acumuladores de plomo y antimonio varan en tamao. Estos acumuladores pueden conectarse en seriepara obtener mayor tensin o en paralelo para obtener mayor capacidad de Amper o en una combinacin delos dos tipos de conexin.Para la seleccin adecuada del grupo de bateras de acumuladores de cido plomo se debe de tener en cuentalas caractersticas de performance y las especificaciones tcnicas recomendadas por los fabricantes.En esta tesis se presenta un conjunto de curvas, con un comentario sobre lo que ellas reflejan, que ayudarn acomprender el comportamiento de las bateras de acumuladores de cido plomo.

ReguladoresCargar un acumulador demasiado aprisa (con demasiados Amper), resulta en la acumulacin de calorexcesivo dentro del acumulador, lo cual acorta su vida. Normalmente, un acumulador puede cargarse sindao con una corriente igual a una dcima parte de su capacidad de Amper-hora o menos. Entre mslentamente se cargue un acumulador, ms eficiente ser la carga. Esto se explica por el hecho de que el calor

provocado por una carga rpida, es energa que pierde el sistema.Si se descargan los acumuladores, un conmutador de transferencia automtica desconecta la carga hasta que lared fotovoltaica haya restablecido el nivel de carga de la batera de acumuladores.Este acoplamiento puede usarse con una red fotovoltaica de cualquier tamao. Se puede empezar con unsistema solar pequeo e incrementar su capacidad posteriormente.Los reguladores estn constituidos de un circuito electrotcnico-electrnico, ms o menos sofisticado enfuncin de la complejidad del

tipo de sistema fotovoltaico que se realiza, con el objetivo de tener un control totalmente automtico, de todaslas interacciones elctricas entre los cuatro subsistemas precedentes (carga y descarga de la batera), prioridadde la utilizacin de servicios en caso de escasez de energa, seguridad intrnseca y extrnseca de la instalacin,etc.Estos reguladores deben cumplir con las siguientes funciones:

Limitacin de la carga de la batera, para evitar su rpida destruccin por una carga que sobrepase losvalores lmites autorizados. Control de fin de descarga, para evitar la descarga completa de la batera y su destruccin. Puesta en "floating" controlada de la batera en el caso en que est cargada. El regulador debe mantener a la

batera en su tensin de equilibrio (aproximadamente 2,22 Volt por elemento de 2 Volt nominales a 20 oC ).

Diodos de bloqueo o regulador de cargaDependiendo de la potencia y uso, un sistema fotovoltaico puede requerir un diodo de bloqueo, el cual

previene la descarga de la batera durante la oscuridad, o un regulador de carga, el cual previene a las bateras


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de ser sobrecargadas con la posibilidad de ser daadas o destruidas, este regulador incluye un diodo debloqueo.Descripcin del diseo de reguladores estndarA continuacin se realiza la descripcin de dos reguladores estndar:Regulador No 1Las funciones primarias de este regulador son: controlar el flujo de energa de un arreglo fotovoltaico a un

banco de bateras, optimizar la vida de la batera ylograr una carga eficiente. Este regulador usa un transistorcomo elemento primario en un circuito de simple canal el cual controla el voltaje del arreglo fotovoltaico alnivel deseado.

Cuando el estado de carga de la batera se incrementa, el valor de la resistencia introducida en el circuito de lacarga es incrementada, forzando al arreglo a operar ms cerca y ms cerca a su punto de circuito abierto.Cuando el arreglo se aproxima a la condicin de circuito abierto, su corriente de salida es mnima, y el voltajeimprimido sobre la batera es limitado por la cada de voltaje a travs del transistor.Dado que los requerimientos de carga de la batera son dependientes de la temperatura, el regulador incluyeun sensor de temperatura y circuitera de compensacin, el cual vara la salida de voltaje apropiadamente.Esta tcnica provee un preciso control de carga y una excelente seguridad de funcionamiento.

Regulador No 2Este regulador tipo shunt controla el voltaje imprimido sobre la batera por medio de una resistencia variableshunt a travs de los terminales de salida del arreglo fotovoltaico en paralelo con la batera.Cuando se incrementa el voltaje de la batera, el "circuito de control shunt" disminuye la resistencia del shunt,

permitiendo pasar ms corriente a travs del shunt y limitando el voltaje de salida del arreglo fotovoltaico.Contrariamente, cuando cae el voltaje de la batera, el circuito de control shunt incrementa la resistencia delshunt, ocasionando ms paso de corriente del arreglo fotovoltaico a la batera.La potencia pasante a travs del shunt es disipada como calor por la resistencia del shunt y por los transistoresde poder. Estos componentes son montados sobre un disipador.

Circuito de seguridad.- Esta caracterstica protege al sistema contra fallas debido a corto circuito, cortocircuito parcial y otras potenciales fallas en el shunt. Ello consiste de un interruptor de estado slidonormalmente cerrado, controlado por sensores y una circuitera de manejo. Si el voltaje de la batera caedebajo de 12,5 V, el circuito de seguridad abre, inhabilitando el shunt y haciendo que todo el poder delarreglo fluya hacia la batera y la carga.Cuando el voltaje de la batera crece a 14,0 V el interruptor de seguridad cierra, permitiendo al shunt disiparenerga para prevenir la sobrecarga de la batera. De este modo, el circuito de seguridad provee una tcnica deregulacin el cual previene fallas al sistema debido a mal funciones en la circuitera de regulacin primaria.Los voltajes del mximo y mnimo del circuito de seguridad son ajustables va un panel de control Trimpot.La circuitera del regulador es compensado por temperatura ambiente para lo cual el circuito incluye untermistor. La compensacin es necesaria porque el voltaje requerido para plena carga de la batera vara con latemperatura.InversoresUn sistema fotovoltaico puede alimentar a las cargas tanto en AC, utilizando un inversor, como en DC devoltaje variable, haciendo uso de circuitos integrados como reguladores de voltaje. El inversor es undispositivo electrnico que convierte la corriente continua en alterna. El inversor permite el uso de aparatosdomsticos comunes, como herramientas elctricas, aspiradoras, refrigeradoras, lavadoras y aparatoselctricos de cocina. Se surten inversores CC-CA de alta calidad con potencias tiles desde 100 W hasta 12kW y con una eficiencia de conversin superior al 90%.A fin de asegurar un funcionamiento confiable, deber seleccionarse con cuidado un inversor que correspondaa las cargas que habrn de utilizarse.Un sistema de corriente alterna simplifica el cableado, ya que permite el uso de interruptores, tomas decorriente y portalmparas que se adquieren fcilmente a bajo costo.

Los ahorros resultan significativos al eliminar el uso del alambrado de gran espesor que normalmente serequiere para la transmisin eficiente de corriente continua a baja tensin sobre distancias largas.


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Seleccin del InversorLos inversores estticos convierten la corriente continua almacenada en acumuladores en corriente alterna que

puede utilizarse segn se necesite. La seleccin del inversor para un sistema fotovoltaico que funcione enforma independiente depender, de la carga mxima, la mxima sobrecarga momentnea que puedanecesitarse, la tensin de salida que se requiera y las caractersticas optativas que se deseen.El tamao de un inversor se mide por su mxima potencia de salida continua en Watt. Esta potencia nominal

tiene que ser superior al vataje total de todos los aparatos de corriente alterna que funcionarn al mismotiempo. El tamao del inversor puede ser menor si se reduce el nmero de aparatos que funcionensimultneamente.

Sobrecarga momentneaSi el inversor va a alimentar motores de induccin, deber tener la capacidad de suministrar corrienteadicional durante cortos perodos de tiempo al encenderse estos motores.Esta capacidad de sobrecarga transitoria, o sea el vataje que el inversor puede suministrar momentneamente,debe ser de 6 a 10 veces el vataje nominal del motor ms grande que vaya a usarse.Forma de ondasOtro factor que influye en la seleccin de un inversor es la forma de onda que requieren los aparatos. Lasondas de la energa elctrica suministrada sobre las redes pblicas de distribucin, son sinusoides puras.Los inversores suministran ondas elctricas en cualquiera de las tres formas; rectangular, sinusoidal

modificada o sinusoidal pura.

Los inversores de bajo costo suministran una onda rectangular, la cual tiene aproximadamente un 40% dedistorsin por armnicas.

No se puede usar motores de induccin o luces fluorescentes con este tipo de inversor. En cambio, s sirvepara otros dos tipos de aparatos: los dispositivos electrnicos y los motores universales (que funcionanindistintamente con corriente alterna o continua) que se emplean en pequeos aparatos caseros, herramientaselctricas pequeas y aspiradoras.La mayor parte de los inversores de buena calidad que se venden para usos domsticos, producen una ondasinusoidal modificada. Por lo general funcionan mejor que los de onda cuadrada. Sin embargo, su costo porvatio es bastante mayor que el de un inversor de onda rectangular.Seleccione un inversor que tenga:

Un vataje nominal superior a la suma de todas las cargas que vayan a funcionar al mismo tiempo.

Una capacidad de sobrecarga transitoria ms de 6 veces mayor al vataje de su motor de induccin ms grande.Un regulador de frecuencia, si es que cualquiera de sus aparatos tiene motor sincrnico (como es el caso enciertos tornamesas estereofnicos, grabadoras y relojes).Tensin alterna apropiada (120/240 Volt).Circuitos de proteccin de manipuleo y sobrecarga.

EJEMPLO DE DIMENSIONAMIENTO DE UN SISTEMA FOTOVOLTAICOPARA UNA POSTA MEDICA RURAL

Requerimiento energtico de la posta mdica ruralEn esta tesis se muestran dos planos de planta tpicos de postas mdicas rurales construidas en nuestro pas.

En el primer tipo de plano se observa la siguiente distribucin:Unidad recuperativa y atencin mdica: Con ambientes para sala de espera, botiqun, examen, tpico, reposoy servicios higinicos.Unidad de vivienda del personal de salud: Con ambientes para dormitorios, sala comedor y servicioshiginicos.Unidad de Promocin: Con ambientes para taller educativo y depsito.En el segundo tipo de plano se observa una unidad de salud integrada, con ambientes para sala de espera,consultorio, tpico, botiqun, dormitorio, sala comedor y servicios higinicos.Estas postas mdicas requieren energa elctrica para satisfacer bsicamente las necesidades de iluminacin(ubicadas en el centro geomtrico de cada habitacin), un refrigerador para la conservacin de vacunas como


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contra la polio y otras enfermedades contagiosas que deben ser guardadas entre 0 y 8 grados Celsius en todomomento, un televisor y videocassettera para programas educativos de salud.En los cuadros 5.1 y 5.2 se presentan los equipos involucrados, con su respectivo nmero, potencia y horas deutilizacin diaria, segn el tipo de plano de planta, para el dimensionamiento del sistema fotovoltaico.

CUADRO 5.1: Cuadro de carga de las postas mdicas rurales, para plano tipo 1.

Esta carga, por las condiciones comerciales en que se encuentra nuestro pas, ser alimentada en corrientealterna (C.A.). con entrada en 24 V continua (VDC) y salida en 220VAC y frecuencia 60Hz..Para el dimensionamiento del sistema se va a considerar, en forma conservadora, 04 (cuatro) horas de solnominal.Con esta informacin y utilizando criterios complementarios que se requiere para cada componente delsistema fotovoltaico se procede a realizar el proceso de dimensionamiento.Panel fotovoltaico

Necesidad de energa diaria para el caso ms desfavorable (plano 1): 868 Wh.Considerando la compensacin (10%) por las prdidas ocasionadas por el inversor:868 x 1,10 = 954,8 Wh/daEntrada al inversor 24V, por consiguiente total de Amper-hora/da:954,8/24 = 39,78 Ah/daEl total de Amper-hora/da considerando la compensacin de las prdidas al cargar y descargar la batera de

acumuladores:39,78 x 1,20 = 47,736 Ah/daConsiderando un eficiencia del regulador de 98%, se tiene:47,736 / 0,98 = 48,71 Ah/da

De acuerdo a lo considerado en el punto 5.1, se tiene 04 horas de Sol Nominal por da en el lugar.Por consiguiente el total de Amper que el panel fotovoltaico tendr que producir ser:48,71 / 4 = 12,18 AEl nmero de mdulos MSX-60 (Solarex) (de dos en serie), conectados en paralelo que se necesitan, deacuerdo a las caractersticas elctricas mostradas en la tabla 5.3, son:12,18 / 3,5 = 3,48 @ 4Por consiguiente el nmero total de mdulos que se necesitan sern:4 x 2 = 8 Mdulos MSX-60

TABLA No 5.3: Caractersticas elctricas del Mdulo MSX-60

*** Se define como potencia pico: a la mxima potencia disponible del mdulo bajo condiciones estndar de prueba (STC) que son:Irradiacin, 1000W/m2 (1 sol) a una distribucin espectral AM 1.5Temperatura de la clula, 25 0 C

Batera de acumuladores de cido-plomoExiste una necesidad energtica para satisfacer la demanda de 48,71 Ah/da.

Potencia

pico

tpica ***

Potencia

pico

mnima

garantizada

Voltaje a

potencia

pico

Corriente a

potencia

pico

Corriente a

voltaje de

operacin

Voltaje de

operacin

60W 58W 17,1V 3,5 3,74 15V

Potencia

pico

tpica ***

Potencia

pico

mnima

garantizada

Voltaje a

potencia

pico

Corriente a

potencia

pico

Corriente a

voltaje de

operacin

Voltaje de

operacin

60W 58W 17,1V 3,5 3,74 15V

Potencia

pico

tpica ***

Potencia

pico

tpica ***

Potencia

pico

mnima

garantizada

Potencia

pico

mnima

garantizada

Voltaje a

potencia

pico

Voltaje a

potencia

pico

Corriente a

potencia

pico

Corriente a

potencia

pico

Corriente a

voltaje de

operacin

Corriente a

voltaje de

operacin

Voltaje de

operacin

Voltaje de

operacin

60W60W 58W58W 17,1V17,1V 3,53,5 3,743,74 15V15V


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Considerando como 5 el nmero de das de autonoma; la energa necesaria que debe ser capaz de suministrarlas bateras de Acumuladores ser de:48,71 x 5 = 243,55 AhConsiderando una descarga mxima de las bateras del 50 % (bateras libre de mantenimiento, en electrolitogelificado, marca Sonnenschein):243,55 x 2 = 487,1 AhPor consiguiente, el tamao ptimo del acumulador ser de 487,1 Ah.El nmero de acumuladores (de dos en serie) conectados en paralelo que se requerirn, considerandoacumuladores tpicos de 100 Ah/12 Volt.487,1Ah/100Ah = 4,871 @ 5

Por consiguiente el nmero de acumuladores que se necesita sern:5 x 2 = 10 Bateras de acumuladores 100 Ah/12VReguladorAmperaje mximo que consumir la carga, de las bateras de acumuladores, conectada a la red durante lapsosde 10 minutos o ms:(168 + (50 x 6)* + 50 + 50)W / 24V = 23,7 A.*Consumo del refrigerador en el arranque (seis veces la potencia nominal).Amperaje mximo de salida del panel fotovoltaico:

3,74 * 4 = 14,96 A.De acuerdo a estos datos se selecciona dos reguladores, uno de carga y otro de descarga, que para nuestrocaso sern el C40 de la Compaa

Trace Engineering, quelleva un microprocesador de control, el cual incrementa la performance del sistema ymaximiza la vida de la batera y que tiene las siguientes caractersticas principales:Mxima corriente del panel fotovoltaico: 40 A a 35oCMxima corriente de la carga : 40 A a 35oCMxima carga parsita : 4mAProteccin electrnica para cortocircuito, sobrecarga, sobretemperatura y condiciones de polaridad inversa.Voltaje de batera de ajuste manual: 12V, 24V, 48VRango de operacin : -25oC a 50oCPunto de ajuste de campo con botones removibles, lo cual reduce el peligro de toque por personal no

calificado.

InversoresConsiderando en funcionamiento toda la carga instalada y el consumo del refrigerador, en el arranque, de seisveces su potencia nominal, se tiene:(168 + (50 x 6) + 50 +50) = 568 WCon este dato se recurre a tablas para la seleccin del inversor, y para nuestro caso haremos uso de la tabla delfabricante Heart Interface Corporation y seleccionaremos el modelo Freedom 10, el cual tiene las siguientescaractersticas:Potencia de salida continua @ 25oC : 1000 VAEficiencia a plena carga : 85%Eficiencia pico : 92%Voltaje de entrada DC nominal : 24 Volt

Rango del voltaje de entrada : 20,0-31,0 VDCVoltaje de mantenimiento de carga : 26,6 VDCForma de onda : Sinusoidal modificadaRegulacin de voltaje : 5%

Regulacin de frecuencia : 0.005% a 60 HzFactor de potencia permitido : -1 a 1Voltaje de salida : 230VAC

Peso : 16 kgDimensiones : 30,5x24,8x17,8 cm


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Montaje : Pared o repisa

RECOMENDACIONES PARA LA INSTALACION Y MANTENIMIENTO DELSISTEMA FOTOVOLTAICO

Dimensionamiento del Cableado ElctricoPara el dimensionamiento del cableado elctrico se tomarn en cuenta la siguiente ubicacin de equipos:

El panel solar conformado por ocho mdulos MSX-60 estar ubicado sobre el techo del taller educativo delplano tipo 1, a una altura de 3 metros del nivel del piso terminado.El banco de bateras de acumuladores de cido plomo de 100Ah/12V y el inversor Freedom 10 estarnubicados sobre una plataforma de madera a 0,60 m del NPT, y el regulador C40 estar ubicada a 1,50 m del

NPT, adosado a la pared, todos ellos en la habitacin ubicada a un costado del depsito del taller educativo.Las lmparas estarn ubicadas en los centros de cada habitacin y en el centro del pasadizo de la unidadrecuperativa.

Seccin (mm2) de conductor entre panel fotovoltaico y regulador:S = 0,0357 x L x A

DVDonde:S: Seccin del conductor (mm2)

L: Longitud del conductor (2,00 m)A: Amperaje mximo suministrado por el panel fotovoltaico (14,96 A)DV: Cada de tensin permitida (0,20V en DC y 5,0V en AC)S = 0,0357 x 2,00 x 14,96 = 5,34 mm2

0,20De catlogo de Ceper Pirelli se selecciona un conductor de 10 mm2 de uso automotriz o de 7 hilos.

Seccin (mm2) de conductor entre regulador y bateras de acumuladoresS = 0,0357 x 1,50 x 14,96 = 4 mm2

0,20De catlogo de Ceper Pirelli se selecciona un conductor de 10 mm2 de uso automotriz o de 7 hilos, estecalibre de conductor se usar para el interconexionado de los mdulos que conforman el panel fotovoltaico, el

banco de bateras y para la conexin de las bateras con el inversor.Seccin (mm2) de conductor entre inversor y la carga en funcionamiento total.La carga en funcionamiento total tiene un consumo de 318 W en rgimen estable y de 568 W en rgimentransitorio, cuando arranca el compresor.Asumiendo, por condicin de seguridad en el dimensionamiento del conductor, que toda la carga estlocalizada en el tpico de la unidad recuperativa (22 m de la ubicacin del inversor) y en rgimen de

funcionamiento transitorio, se tiene:S = 0,0357 x 22,00 x 2,58 = 0,40 mm2

5De catlogo de Ceper Pirelli le corresponde un conductor de 1,50 mm 2 , pero de acuerdo al Cdigo Nacionalde Electricidad se har uso de un conductor de 2,50 mm2.Orientacin y Montaje del Panel FotovoltaicoLa orientacin del panel solar debe ser tal que no debe recibir sombra en ninguna poca del ao al menosentre las 9:00 y las 16:00 horas. Se puede estimar la trayectoria Este-Oeste del sol (con el auxilio de una

brjula) trazando un arco imaginario con la mano para la poca de invierno y otro para la poca de verano,observando las obstrucciones existentes (rboles, edificaciones, etc).El panel solar debe estar orientado en la direccin Norte Sur e inclinado mirando hacia el Norte un nguloigual a la Latitud del lugar.

Para el montajedel sistema fotovoltaico se debe de tener en cuenta lo siguiente:


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El panel solar, las bateras de acumuladores y el control de carga, deben estar lo ms cercano posible entre s.La longitud mxima del cable entre el mdulo y la batera (pasando por el control de carga ) no debe excederde los 10,00 m. Si la distancia es mayor, se tendr una disminucin de la corriente del panel fotovoltaicoentregada a la batera, originado por la cada de voltaje en el cable.De no utilizarse un cable a prueba de intemperie, se debe proteger la parte del cable que se encuentra a laexposicin de los rayos solares, por ejemplo, con un tubo de plstico.Las bateras de acumuladores no deben recibir los rayos del sol ni estar expuestas a la lluvia, y deben estar enun sitio bien ventilado, separado de las reas de actividades regulares de los usuarios.El control de carga no debe fijarse directamente arriba del lugar donde se han instalado las bateras deacumuladores, para evitar riesgos de

explosin y corrosin, y debe de quedar a la vista frecuente del usuario y protegido de la intemperie.Sistema de proteccin elctricaLos componentes del sistema fotovoltaico como el regulador y el inversor vienen incorporados con un sistemade proteccin elctrica contra cortocircuito e inversin de polaridad, faltando slo la proteccin contradescargas electrostticas de la atmsfera, para lo cual es necesario instalar una toma de tierra.La toma de tierra es la parte fundamental de los sistemas de proteccin elctrica, por lo que el conocimientode sus caractersticas y comportamiento es de fundamental importancia.Los elementos principales que determinan una toma de tierra son los electrodos, el terreno donde stos

se instalan y la calidad del contacto elctrico entre ambos.

Como factor secundario, puede tenerse en cuenta la conexin entre el electrodo y el elemento a proteger,adems de los elementos conductores utilizados para poder llevar a cabo esta conexin.La resistencia de una toma de tierra viene fundamentalmente definida por tres partes:La resistencia elctrica propia de los materiales conductores que constituyen la instalacin.La resistencia de contacto entre el sistema de electrodos de la toma de tierra y el terreno circundante.La resistencia propia del terreno que rodea al sistema de electrodos de la toma de tierra, sta componente es laque se conoce como resistencia de difusin de la toma de tierra.En la figura se muestra de una forma simplificada la forma de instalacin tpica de un electrodo. Enocasiones, los electrodos se instalan directamente sobre el terreno, prescindiendo de los lechosconductores.

Sabemos que es el propio terreno el factor esencial para el establecimiento deun sistema de toma de tierra, elcual queda cuantificado por su resistividad, por ello es fundamental la eleccin del lugar donde debe serubicado el sistema de tierra.Existen otros factores que influyen en la determinacin de la eficacia del sistema de proteccin, entre ellos seencuentra el tipo de electrodo utilizado as como la configuracin electrdica adoptada en la instalacin de losmismos. Hay que tener tambin en cuenta las variaciones aleatorias del potencial propio del terreno, las cualesadems de ser capaces de dar lugar a potenciales peligrosos podran provocar la destruccin del sistema de

proteccin o la degradacin de sus caractersticas de funcionamiento.A continuacin se presenta mediante esquemas los principales tipos de toma de tierra:

Frmulas para Calcular la Resistencia de Difusin de un Sistema de Puesta a TierraEn este sentido el C.C.I.T.T. ha publicado una serie de frmulas que permiten calcular la resistencia dedifusin de los diferentes tipos de toma de tierra, las cuales se muestran en el cuadro 1.

Asimismo, en las tablas 4,5 y 6 se tienen tabuladas la resistencia de difusin para diferentes tomas de tierra.

Cuando se efectan asociaciones de electrodos verticales el valor de la resistencia del conjunto vienedeterminado por la ecuacin:

Donde :

R1 :Resistencia de 1 varillan : Nmero de varillas asociadas en paraleloS : Separacin entre varillas; S > 2L


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r : Resistividad. del suelo ( W . m)

La resistencia total de difusin del sistema de toma de tierra est dado por:Donde:

Rpv : Resistencia en paralelo de las varillas

Rcd : Resistencia del conductor desnudoMateriales apropiados para la Construccin de las Tomas de TierraEn gran nmero desuelos, el zinc tiende a recubrirse de una pelcula que lo protege contra la corrosin. Encierto modo, este material puede asegurar tambin la proteccin catdica del cobre, el plomo, el estao y elacero. Por ello, el acero galvanizado puede servir perfectamente para la construccin de electrodos de puestaa tierra si la capa de zinc es suficientemente gruesa. Se recomienda generalmente la aplicacin de una capa de70mm como mnimo, pero si el suelo es corrosivo se recomienda aplicar una capa de por lo menos 100mm.El cobre enterrado en el suelo resiste muy bien a la corrosin, pero la posicin de este metal en la serie de

potenciales electroqumicos es tal que provoca con facilidad la corrosin galvnica del aluminio, del zinc, delacero, del estao y hasta del plomo si se establece una conexin metlica entre uno de los citados metales y unelectrodo de tierra de cobre y si les separa un electrolito (tierra hmeda). A este respecto, los

electrodos de acero revestidos de cobre se comportan exactamente igual que los electrodos de cobre puro.La conductividad del cobre, mucho mayor que la del acero, hace que su empleo sea especialmente indicado enel caso de conductores y de electrodos de gran longitud, a fin de que la parte de la resistencia de tierra quedepende de la resistencia del electrodo sea suficientemente baja.Teniendo presente el elevado riesgo de corrosin, no se recomienda el acero sin revestimiento protector ni elaluminio para los electrodos de tierra.Algunos pases utilizan electrodos cuya parte exterior, est formada por una mezcla comprimida de carbonoen polvo y resina sinttica; este material presenta la ventaja de evitar la corrosin.

Valor mnimo de la seccin de los electrodos de tierraDada la rigidez mecnica necesaria y la capacidad de descarga de corriente que ha de preverse, se

recomienda por lo general los siguientes valores, aproximados, para la seccin de los electrodos de tierra.

Conductores horizontales desnudosa) Electrodos de acero galvanizado1) Conductores de 95 mm22) Cintas de 100 mm2 y de 3 mm de grosor

b) Electrodos de acero recubiertos de cobre1) Conductores de 50 mm2

c) Electrodos de cobre1) Conductores de 16 mm22) Cintas de 50 mm2 con un grosor de 2 mm

Varillas enterradas verticalmentea) Electrodos de acero galvanizado

1) Varillas de 10 mm de dimetro;

2) Tubos de 20 mm de dimensin comercial ;3) Barras de acero en L, de 50 x 50 x 5 mm;4) Barras de acero en U, de 30 x 33 x 5 mm;5) Barras de acero en T, de 50 x 50 x 6 mm;6) Barras de acero en cruz, de 50 x3 mm.

b) Electrodos de acero recubiertos de cobre1) Varillas de acero de 10 mm de dimetro recubiertas de una capa de cobre de

0,35 mm.c) Electrodos de cobre

1) Varillas de 10 a 20 mm de dimetro


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Electrodos de placaa) Placas de acero galvanizado, de 3 mm de grosor;

b) Placas de cobre de 2 mm de grosor.ConexionesSi se quiere obtener una resistencia, de contacto reducida y estable, es esencial que la conexin entre el

electrodo y los conductores sea insensible a la corrosin y a las tensiones debidas, por ejemplo, a lasvariaciones de temperatura. Adems, siempre que sea posible se recomienda soldar el conductor al electrodo,

pero nicamente cuando sean del mismo material.Para evitar toda corrosin de las conexiones se recomienda aislarlas del suelo circundante mediante uncompuesto estanco apropiado y una cinta aislante.

Instalacin de Varillas enterradas verticalmenteGeneralmente los electrodos de hasta 3 m de longitud pueden introducirse en el suelo con gran facilidadutilizando simplemente un mazo. En el caso de electrodos redondos, se ha desarrollado un mtodo queutilizan un martillo de guas colocado sobre el electrodo, de forma que los trabajos puedan efectuarse a unnivel cmodo para el personal sin necesidad de escaleras, ni de plataformas auxiliares; adems, la barra recibelos golpes en un punto prximo al suelo. En los terrenos difciles, por ejemplo si hay que atravesar capas de arcilla dura o suelos rocosos puede ser

ventajoso perforar los agujeros para los electrodos; sin embargo, al rellenar esos agujeros una vez colocadoslos electrodos, conviene asegurar un contacto excelente entre el electrodo y los materiales. de relleno, porejemplo con agua.Si el suelo no es demasiado pedregoso, puede ser conveniente emplear electrodos huecos introducidos en elsuelo con agua a presin.

Si la parte superior del electrodo debe quedar a cierta profundidad, como para los electrodos de proteccincontra el rayo, generalmente se cava una fosa de 70 cm por 100 cm de profundidad, de forma que la partesuperior del electrodo sobresalga 30 cm del fondo de la fosa. En este caso se recomienda marcar la posicinexacta del electrodo.Por razones de transporte y de manipulacin, los electrodos tienen rara vez ms de 4 m de largo. Si sonindispensables electrodos ms largos, se utilizan generalmente varios elementos.La instalacin de barras ms largas es a menudo difcil y obliga a utilizar martillos mecnicos. La fuerza que

hay que aplicar aumenta rpidamente con la seccin del electrodo, en contraste con el efecto de esta seccinen la resistencia de tierra del electrodo. Por consiguiente, la seccin del electrodo ha de ser la estrictamentenecesaria para asegurar su rigidez durante su introduccin en el suelo; los electrodos constituidos por variassecciones deben en lo posible soldarse de manera que el dimetro de la soldadura no sea superior a la delelectrodo.

Sistemas de Puesta a Tierra con Dosis Qumica de GEL La creciente demanda de puestas a tierra para la proteccin de equipos elctricos y electrnicos cada vez mssensibles, han obligado al desarrollo de productos y tcnicas ms verstiles y eficaces.Tradicionalmente este tratamiento era hecho a base de sal comn (cloruro de sodio), y carbn, ejecutndolosen capas superpuestas, e intercalndolas con tierra cernida, pero ello en la prctica ha demostrado ser muyinestable y poco eficaz, por su alta corrosin y precipitacin qumica. Hoy, con la utilizacin de las dosiselectrolticas en el tratamiento de puestas a tierra, se pueden garantizar ptimos resultados en la reduccin dela resistencia elctrica del suelo, la transmisin de electricidad y una absoluta estabilidad.Las dosis electrolticas forman un material gelatinoso que se introduce en el terreno en ramificaciones,teniendo como eje el electrodo, lo que potencializa la superficie de contacto del mismo.Los resultados obtenidos con el uso de las dosis electrolticas GEL,

reducen ostensiblemente la cantidad de electrodos necesitados por otros mtodos de tratamiento, permitiendoun ahorro significativo de dinero. La aplicacin del GEL. en una dosis de 5 kg reemplaza a 270 kg de

productos convencionales, facilitando enormemente el transporte y el tratamiento qumico


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El GEL, es un producto qumico que reduce notablemente la resistencia hmica de tierra, ofreciendo unaestabilidad qumica, higroscpica y elctrica por 48 meses, adems de no ser corrosivos. Los electrodostratados con el producto GEL, tendrn una vida media de 2 a 2,5 dcadas, con un mantenimiento qumico

peridico cada 48 meses.La eficiencia en la reduccin de la resistencia elctrica de las puestas a tierra tratadas qumicamente con GEL,

permiten reducciones hasta en un 95%; siempre que en ellas se consideren factores especiales, como rea decontacto del electrodo, el zarandeo del terreno del pozo, y en los casos de terrenos de muy alta resistividadelctrica se ha de reemplazar el terreno del pozo por otro de resistividad elctrica baja. Esta tcnica hademostrado extraordinarios resultados en reas donde las

resistencias hmicas de tierra a obtenerse eran de 1 a 5 ohm, y que por factores de poco espacio era imposibleejecutarlas por los mtodos convencionales.En otros casos donde las puestas a tierra han sido ejecutadas con electrodos tradicionales de dimetros de 5/8" 3/4" y longitudes de 2 a 3 metros; los resultados tambin han sido muy satisfactorios, pues la reduccin dela resistencia elctrica ha sido de 66.66% para terrenos de mayor resistividad y de un 40% para los de menosresistividad elctrica; siendo este ltimo superior en 15% en la reduccin de la resistencia que presentar conel tratamiento convencional de sal y carbn, con un mximo de reduccin de 25% adems de no permitir unaestabilidad qumica e higroscpica y elctrica; causando adems una muy alta corrosin y precipitacin delcloruro de sodio.

RESULTADOS OBTENIDOS CON GEL SEGUN TECNICA APLICADAEjecucin Standard con un Electrodo de 5/8" x 2 m.

Ejecucin especial con cinco electrodos de plancha de 2000 x 250 x 2 mm, con distancia entre ejes de 5 m.Caractersticas : Resistividad del terreno 3800 Ohm. x m, rea disponible 36 m2, reemplazo de 12 m delterreno de 3800 por otro de 100 Ohm x m; dimensiones de los pozos 2,40 x 1 x 1 m.

Resultados obtenidos :

Resistencia inicial de los 5 electrodos conectado, en paralelo sin tratamiento qumico, 15 0hmResistencia delos 5 electrodos conectados en paralelo, aplicando el tratamiento qumico con GEL.

Resistencia Inicial

sin tratamiento

Ohm

Reduccin %

Resistencia

Obtenida con la

aplicacin de

GEL Ohm

600

300

100

50

20

10

95.00

85.00

70.00

60.00

50.00

40.00

30

45

30

20

10

6

Resistencia Inicial

sin tratamiento

Ohm

Resistencia Inicial

sin tratamiento

Ohm

Reduccin %Reduccin %

Resistencia

Obtenida con la

aplicacin de

GEL Ohm

Resistencia

Obtenida con la

aplicacin de

GEL Ohm

600

300

100

50

20

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100

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85.00

70.00

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70.00

60.00

50.00

40.00

30

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30

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10

6

30

45

30

20

10

6


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NOTA: En ambas ejecuciones se aplic el GEL en forma normal, sea 1 dosis de 5 kg por cada electrodo; nose aplic ningn tipo de concentracinde GEL.

Estabilidad Qumica y Elctrica del Producto Qumico GEL

Tiempo de

Aplicacin

% de

Reduccin

Resistencia

OHM Obtenida

1 da

5 das

24 das

45 das

90 das

47.30

73.33

63.33

89.00

95.00

7.9

4

2.5

1.65

0.75

Tiempo de

Aplicacin

% de

Reduccin

Resistencia

OHM Obtenida

1 da

5 das

24 das

45 das

90 das

47.30

73.33

63.33

89.00

95.00

7.9

4

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1.65

0.75

Tiempo de

Aplicacin

Tiempo de

Aplicacin

% de

Reduccin

% de

Reduccin

Resistencia

OHM Obtenida

Resistencia

OHM Obtenida

1 da

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1 da

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47.30

73.33

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4

2.5

1.65

0.75

7.9

4

2.5

1.65

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Excavar un hueco que sea el 50% del fondo total de la puesta a tierra existente previamente ejecutada, seahorizontal o vertical.Espolvorear los componentes de las dos bolsas de manera alternada con la tierra de la excavacin, tapando el

pozo mediante capas hasta completar la excavacin luego compacte y sature de agua sola el pozo.NOTAS IMPORTANTESCuando el terreno de la excavacin de un nuevo pozo sea arena, hormign o piedra, se desechar en su

totalidad y se reemplazar por tierra de cultivo o tierra cernida.El producto es an efectivo en terrenos rocosos, donde la tierra es escasa (10 a 20 cm), para estos terreno serecomienda el uso de cable desnudo colocado en forma radial o en malla que superen un rea de contacto enel terreno de 20 m2 empleando una dosis por cada 4 a 5 m de cable o una dosis por cada 4 m2 cuando esta seamalla.Mantenimiento del Sistema fotovoltaicoA continuacin se describe el proceso de mantenimiento de los componentes fundamentales del sistemafotovoltaico.El equipo mnimo para el diagnstico de funcionamiento de un sistema fotovoltaico debe ser:01 Multmetro digital con medicin de corriente hasta 10 Amper.01 Solarmetro porttil.01 Brjula.01 Densmetro (hidrmetro) para verificar el estado del electrolito de cada celda de las bateras, si stas son

del tipo inundado y abiertas.01 Juego de desarmadores de tipo plano y estrella.01 Juego de llaves de bocaVerificacin de funcionamiento del sistemaVerifique el estado de su sistema, de acuerdo a los puntos de

sealizacin que tenga ste. Normalmente estas indicaciones estn dadas con LED's.Corriente del panel solarDesconecte la terminal MOD (+) del controlador de carga y coloque en serie el multmetro digital en la

posicin de medir corriente. Simultneamente, mida la insolacion empleando el solarmetro porttil. En un dasoleado, despejado a 30C de temperatura, con la batera en 27 Volt la corriente debe ser aproximadamente3,74 Amper por cada par de mdulos enseriados.Voltaje y Densidad en la batera de acumuladores

El voltaje de las bateras enseriadas con el panel solar y la carga desconectadas, debe ser mayor a 27 Volt enel da y mayor de 24,8 Volt en la noche. En todo caso, si no ha bajado de 23,6 Volt, deber considerarse queest operando normal y el indicador visual de densidad, localizado en la tapa de la batera debe estar en verde,si la batera usada es libre de mantenimiento, de lo contrario medir la densidad y temperatura del electrolito .Los datos anteriores indican una batera con ms del 75% de carga.Si la batera ha estado almacenada por varios meses es posible que el voltaje sea menor y que el indicador dedensidad est en negro. En este caso se debe recomendar al usuario que deje varios das (por ejemplo unasemana) sin usar el sistema para que se recupere la batera.Cadas de voltajeDesconecte el panel fotovoltaico y encienda las luces, el refrigerador, la TV y el VHS.Mida el voltaje en las bateras y en los bornes de entrada del inversor. La diferencia de voltaje no debe sermayor a 0,2 Volt.Si la diferencia es mayor pudiera llegar a ocurrir que cuando la batera est baja, el motocompresor del

refrigerador no reciba el voltaje suficiente para encender.Revise las conexiones en el cableado.Los sistemas fotovoltaicos requieren un mnimo de mantenimiento. Principalmente la limpieza de loscomponentes es el tipo de mantenimiento recomendado por lo menos cada 02 meses.Quite el exceso de tierra o polvo notable de los mdulos con un pao hmedo. Recuerde que mientras mslimpio se encuentre el vidrio, mejor captacin solar obtendremos.En la mayora de los casos no es necesario esta limpieza ya que la lluvia lo hace. En caso de suciedadadherida, puede quitarse raspando con una pieza de madera o plstico (el vidrio del mdulo es templado).


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Debido a que la batera utilizada es de mnimo mantenimiento; slo revise los bornes positivo y negativo,lmpielos y agregue un poco de grasa para evitar la sulfatacin. Apriete los terminales elctricos en los bornes

para una mejor conduccin elctrica y revise de vez en cuando el nivel del lquido de la batera.La batera debe reemplazarse cada 5 aos aproximadamente, dependiendo de su uso y cuidados anteriores. La

batera requiere reemplazarse cuando su capacidad es tan baja que no respalda un perodo de nublado devarios das.

COSTOSPara que tanto los responsables de las postas mdicas rurales, como los responsables de definir las polticaseconmicas, se puedan decidir por la adquisicin de un sistema fotovoltaico para dotar de energa elctrica alas postas mdicas rurales, es necesario que conozcan la confiabilidad y la disponibilidad de energa en el

tiempo de vida de cada uno de sus componentes as como su costo de instalacin y de operacin ymantenimiento.Esto es especialmente importante en las posta mdicas ubicadas en zonas de difcil acceso, donde a menudose sufren grandes prdidas de dosis de vacunas debido mayormente a problemas logsticos, como el costo deadquisicin de combustible, el tiempo que el sistema no funciona al no contar con repuestos o falta detcnicos capacitados, etc.En el cuadro 7.1 se presenta un listado de precios y expectativa de vida de cada uno de los componentes delsistema fotovoltaico ascomo de los conductores elctricos, lmparas, interruptores y refrigerador a instalarse en la posta mdicarural.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONESDe acuerdo a los mapas solares mostrados, de la rbita terrestre y del Per en particular, se observa que somosun pas beneficiado con esta fuente de energa inagotable y limpia.Para satisfacer demandas pequeas y aisladas el sistema fotovoltaico es considerada actualmente a nivelterrestre como la mejor alternativa.El sistema fotovoltaico utilizado como fuente generadora de electricidad actualmente tiene una probadaconfiabilidad tcnica y se est utilizando en el Per para aumentar el coeficiente de electrificacin.A pesar que el costo de inversin inicial es considerada alto, los beneficios que se pueden conseguir con eluso de este sistema, sobre todo en lo que respecta a Salud, justifica su inversin en los lugares donde noexisten la posibilidad de contar con energa elctrica convencional.

Los aspectos tcnicos expuestos en esta Tesis para cada uno de los componentes del sistema fotovoltaico,deben de ser tomados en cuenta para una correcta seleccin del sistema.Para un dimensionamiento tcnico y econmico ptimo se debe considerar el uso de equipos de bajo consumo

de potencia que satisfagan la necesidad.En el equipamiento del sistema se debe considerar que stos se van ha instalar en lugares de difcil acceso yque en caso de falla de cualquiera de los componentes pueda existir la posibilidad de fcil y rpido reemplazo.

BIBLIOGRAFIAJos A. ManriqueENERGA SOLARCentro de Conservacin de Energa y del Ambiente (CENERGIA) y la Sociedad de Ingenieros del Per

Seminario APROVECHAMIENTO DE LA ENERGA SOLAR : FORMULACIN DE PROYECTOS DEINVERSIN Y FUENTES DE FINANCIAMIENTO.


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Marzo 1996 / Lima.U.S. Export Council for Renewable Energy, CENERGIA y el Ministerio de Energa y Minas.Seminario ENERGAS RENOVABLES COMO ELEMENTO ESTRATGICO DE DESARROLLO.Abril 1995 / LimaTECHNICAL TRAINING PROGRAM GIVEN BY SOLAREX CORPORATION Enero 1994 / LimaInstituto de Tecnologas Apropiadas para Sectores Marginales del Convenio Andrs BelloII Seminario Nacional LAS TECNOLOGAS APROPIADAS Y SU APORTE AL DESARROLLO DE LOSSECTORES MARGINALES.Octubre 1995 / Lima.Sonnenschein Batteries

CATLOGO DE BATERAS SELLADAS LIBRES DE MANTENIMIENTO PARA APLICACIONESESTACIONARIASEnero 1997Heart Interface CorporationCATLOGO DE INVERSORES DE ONDA SINUSOIDAL MODIFICADAEnero de 1997Solarex CorporationCATLOGO DE MDULOS DE SILICIO MONOCRITALINOEnero 1998

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