capitulo ii fundamento teorico
Post on 25-Dec-2015
21 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
CAPITULO II
2.1.-INTRODUCCION
La energía eléctrica es indispensable en la mayoría de las actividades del ser humano,
tanto en labores domésticas, comerciales o industriales.
En nuestras viviendas, por ejemplo, utilizamos electrodomésticos como lámparas,
microondas, grabadoras, planchas, televisores, computadoras, etc., que funcionan con
energía eléctrica, sin embargo, es necesario entender algunos conceptos básicos que
resultan indispensables para evitar accidentes eléctricos que podrían poner en riesgo la
vida y la inversión.
2.1.1.- CONDUCTOR.-
Un conductor eléctrico es un material que ofrece poca resistencia al movimiento de
carga eléctrica.
Descripción
Los mejores conductores eléctricos son metales, como el cobre, el oro, el hierro y el
aluminio, y sus aleaciones, aunque existen otros materiales no metálicos que también
poseen la propiedad de conducir la electricidad, como el grafito o las disoluciones y
soluciones salinas (por ejemplo, el agua de mar) o cualquier material en estado de
plasma.
2.1.2.- EL AISLAMIENTO
El conductor está recubierto con un material aislante, el cual cumple funciones de
aislamiento eléctrico y de protección mecánica.
Como aislamiento eléctrico cumple funciones de seguridad evitando que el usuario esté
en riesgo de electrocución, imposibilitando la circulación de corriente eléctrica a través
del cuerpo humano. Como protección mecánica, el aislamiento evita que el conductor
quede expuesto ya sea por abrasión o presiones mecánicas durante la instalación o por
efectos térmicos en la operación continua del cable.
Las características del aislamiento, de vital importancia en el funcionamiento del cable
y que proporcionan la seguridad para los usuarios y confiabilidad en la operación, son:
Capacidad de soportar altas temperaturas.
Eficacia en la no propagación de la llama.
Resistencia mecánica.
Capacidad de aislamiento eléctrico.
2.1.3.- RIESGOS GENERALES
Aunque la energía eléctrica es de total trascendencia en las actividades cotidianas y en
el desarrollo industrial, se deben tener cuidados especiales para que su manejo y
utilización sea seguro y confiable. Los principales riesgos que conlleva el uso de energía
eléctrica se ven representados en la sobrecarga y el cortocircuito.
2.1.4.-SOBRECARGA
Una sobrecarga sucede cuando un equipo eléctrico o un conductor eléctrico entran en un
estado de funcionamiento en el cual se exceden los límites de operación para el cual
estaban diseñados. De esta manera se genera una corriente que excede la capacidad de
los equipos y, en consecuencia, los equipos se van deteriorando. Si la duración es
considerable o si la sobrecarga es frecuente existe alto riesgo de que la sobrecarga se
convierta en un cortocircuito.
2.1.5.-CORTOCIRCUITO
El cortocircuito es un fenómeno eléctrico que se presenta cuando ocurre una unión de
muy baja resistencia eléctrica entre dos puntos de diferente potencial o tensión eléctrica,
es decir, cuando el material de aislamiento falla y el conductor que lleva la corriente
eléctrica entra en contacto con otro material que no es aislante.
Normalmente se genera una corriente muy elevada de corta duración de tiempo que
puede llegar a fundir la conexión donde ocurre el cortocircuito.
2.2.-REQUISITOS MINIMOS PARA UN BUEN DISEÑO ELECTRICO
2.2.1.- SEGURIDAD
La norma tiene por objeto establecer las condiciones mínimas de seguridad que deberán
cumplir, el proyecto, la construcción y puesta en servicio de las instalaciones eléctricas
de interiores en baja tensión
2.2.2.-CONFIABILIDAD
Por la importancia de los servicios y gran afluencia de personas es necesario que el
sistema eléctrico sea confiable; de manera que el diseño se realizara tomando en cuenta
las normas y reglamentos establecidos.
2.2.3.- ACCESIBILIDAD
La ubicación de los equipos de control, protección, luminarias y otros diferentes
tableros de distribución hacen que el sistema eléctrico sea accesible, tanto para el
mantenimiento como para el servicio y operación en general.
2.2.4.- FLEXIBILIDAD
Se localizaran los tableros o centros de distribución en lugares de fácil accesibles para
comodidad y seguridad de funcionamiento.
2.3.-CONCEPTOS PARA EL DISEÑO DEL PROYECTO
PRINCIPIOS DE LOS SISTEMAS FOTOVOLTAICO.-
El efecto fotovoltaico fue descubierto por el francés Alexandre Edmond Bequerel en
1838 cuando tenía sólo 19 años. Bequerel estaba experimentando con una pila
electrolítica con electrodos de platino cuando comprobó que la corriente subía en uno de
los electrodos cuando este se exponía al sol.
FIG.1 Alexandre Edmond Bequerel
El siguiente paso se dio en 1873 cuando el ingeniero eléctrico inglés Willoughby Smith
descubre el efecto fotovoltaico en sólidos. En este caso sobre el Selenio.
Pocos años más tarde, en 1877, El inglés William Grylls Adams profesor de Filosofía
Natural en la King College de Londres, junto con su alumno Richard Evans Day,
crearon la primera célula fotovoltaica de selenio.
La posibilidad de una aplicación práctica del fenómeno no llegó hasta 1953 cuando
Gerald Pearson de Bell Laboratories, mientras experimentaba con las aplicaciones en la
electrónica del silicio, fabricó casi accidentalmente una célula fotovoltaica basada en
este material que resultaba mucho más eficiente que cualquiera hecha de selenio. A
partir de este descubrimiento, otros dos científicos también de Bell, Daryl Chaplin y
Calvin Fuller perfeccionaron este invento y produjeron células solares de silicio capaces
de proporcionar suficiente energía eléctrica como para que pudiesen obtener
aplicaciones prácticas de ellas. De esta manera empezaba la carrera de las placas
fotovoltaicas como proveedoras de energía
1. Energía solar fotovoltaica
La energía solar fotovoltaica es la energía procedente del Sol que se convierte en
energía eléctrica de forma directa, sin ninguna conversión intermedia. Se produce
mediante generadores fotovoltaicos compuestos por módulos fotovoltaicos conectados
entre sí que su vez están compuestos por unidades básicas denominadas células solares
o fotovoltaicas.
5. Radiación solar
El Sol genera energía mediante reacciones nucleares de fusión que se producen en su
núcleo. Esta energía recibe el nombre de radiación solar, se transmite en forma de
radiación electromagnética y alcanza la atmósfera terrestre en forma de conjunto de
radiaciones o espectro electromagnético con longitudes de onda que van de 0,15 μm a 4
μm aproximadamente (figura 1.16).
5.2. Tipos de radiación solar sobre una superficie
La radiación solar sobre la superficie terrestre tiene variaciones temporales, siendo unas
aleatorias, como la nubosidad, y otras previsibles, como son los cambios estacionales o
el día y la noche, provocadas por los movimientos de la Tierra.
Para facilitar su estudio, la radiación solar sobre un receptor se clasifica en tres
componentes: directa, difusa y reflejada o de albedo (figura 1.18).
– Radiación directa: la forman los rayos recibidos directamente del Sol.
– Radiación difusa: procedente de toda la bóveda del cielo, excluyendo el disco solar,
la forman los rayos dispersados por la atmósfera en dirección al receptor (por ejemplo,
en un día completamente nublado toda la radiación recibida es difusa).
– Radiación reflejada o de albedo: reflejada por la superficie terrestre hacia el
receptor. Depende directamente de la naturaleza de las montañas, lagos, edificios, etc.
que rodean al receptor.
La suma de todas las radiaciones descritas recibe el nombre de radiación global que es
la radiación solar total que recibe la superficie de un receptor y por lo tanto la que nos
interesa conocer y cuantificar.
La potencia de la radiación varía según el momento del día, las condiciones
atmosféricas que la amortiguan y la latitud. Se puede asumir que en buenas condiciones
de irradiación el valor es superior a los 1000 W/m² en la superficie terrestre. A esta
potencia se le conoce como irradiación.
La radiación es aprovechable en sus componentes directa y difusa, o en la suma de
ambas.
La radiación directa es la que llega directamente del foco solar, sin reflexiones o
refracciones intermedias.
La difusa es la emitida por la bóveda celeste diurna gracias a los múltiples fenómenos
de reflexión y refracción solar en la atmósfera, en las nubes, y el resto de elementos
atmosféricos y terrestres. La radiación directa puede reflejarse y concentrarse para su
utilización, mientras que no es posible concentrar la luz difusa que proviene de todas las
direcciones.
Radiación recibida
por la Tierra
Porcentaje
(%)
Radiación absorbida por
la Tierra
Porcentaje
(%)
directa a la Tierra 26% por la atmósfera 16%
indirecta a la Tierra. 11% por las nubes. 2%
difusa a la Tierra. 14% por ozono y otros gases. 1%
pérdida de radiación 4%
por reflexión.
Total de radiación 47% 19%
Tabla 1.- Radiación recibida y absorbida por la Tierra
Energía Solar reflejada Porcentaje
(%)
Radiación reflejada por los materiales terrestres
(Indirectamente) 10%
Radiación reflejada por las nubes (directamente) 24%
Total 34%
Tabla 2.- Energía Solar reflejada
En los cuadros (tabla 1 y 2) se observa cómo se distribuye el 100% de la energía
proveniente del sol.
2.1.-INSOLACION.-
Este corresponde a la integración de la irradiación en un período determinado. En otras
palabras es la energía radiante que incide en una superficie de área conocida en un
intervalo de tiempo dado. Este término tiene unidades de energía por área, comúnmente
Watts-hora por metro cuadrado (W-h/m2). Generalmente se reporta este valor como una
acumulación de energía horaria, diaria, estacional o anual. La insolación también se
expresa en términos de horas solares pico. Una hora horas de energía es equivalente a
la energía recibida durante una hora, a una irradiación promedio de 1,000 W/m2. En la
figura (x) La energía útil que produce el arreglo fotovoltaico es directamente
proporcional a la insolación que recibe.
Figura x. Irradiación y horas solares pico
(insolación) durante un día soleado
2.3.- MODULOS SOLARES FOTOVOLTAICOS.-
se define como modulo solar fotovoltaico al conjunto de células conectadas
eléctricamente, montadas en un elemento de soporte que además les sirva para
protección de condiciones climatológicas adversas.
Para la fabricación de los módulos se tiene en cuenta la caracterización eléctrica de las
células solares teniendo en cuenta la corriente y la potencia máxima, formando una
unidad generalmente de 36 piezas, en serie que finalmente son encapsuladas por un
proceso llamado de laminación.
Los modulos solares tiene una vida útil de 20 años, las causas principales de las fallas
de los modulos son la rotura de las células, la delaminación del encapsulante que
permite la entrada de la humedad y la rotura de las interconexiones de las células.
La corriente y voltaje entregado por un modulo varia de acuerdo con la temperatura
ambiente y con la intensida de la luz indicente. Estas variaciones osn de suma
importancia para el diseño optimo del SFV. Además causan problemas para la
comparación entre modulos, por lo cual se ha definido el Watio – pico como aquel
Watio de potencia entregado por un modulo fotovoltaico cuando este recibe una
insolación de 1000 W/ m2 a una temperatura ambiente de 25°C.
Por lo anterio no es posible comparar directamente la potencia instalada de un SFV con
un generador convencional, siendo evidente la entrega de energía eléctrica un
determinado periodo de tiempo.
6. Efecto fotovoltaico
Figura……
Las células solares se fabrican con semiconductores. Los semiconductores son
elementos sólidos que tienen una conductividad eléctrica inferior a la de un conductor
metálico pero superior a la de un buen aislante. El semiconductor más utilizado es el
silicio puro ( uno de los elementos mas abundantes componente principal de la arena)
con adiciones de impurezas de ciertos elementos químicos ( boro y fosforo ),y son
capases de generar cada una, corrientes de 2 a 4 amperios y un voltaje de 0.46 a0.48
voltios utilizando como fuente la radiación luminosa. Las células se montan en serie
sobre paneles o módulos solares para conseguir un voltaje adecuado.
Parte de la radiación se pierde por reflexión y otra parte por transmisión, el resto es
capaz de hacer saltar electrones de una capa a la otra creando una corriente proporcional
a la radiación incidente. La capa anti reflexión aumenta la eficiencia de la célula.
2.3.-CIRCUITO EQUIVALENTE
Figura,,,,,,,circuito equivalente
la figura representa el circuito equivalente de una celula solar, siendo la ecuación 4.1 la
que la describe analíticamente este comportamiento
𝐼 = 𝐼𝐿 − 𝐼0 (𝑒𝑥𝑝𝑉+𝐼𝑅𝑆
𝑉𝑡− 1) −
𝑉+𝐼𝑅𝑆
𝑅𝑃…………………….4.1
Donde:
IL: corriente de generación.
I0: corriente de oscuridad.
RS: resistencia serie, que representa la resistencia de los contactos metálicos con el
semiconductor.
RP: resistencia paralelo, que representa las fugas de corriente por la superficie de los
bornes de la celula.
Vt: voltaje termico.
También Vt =mKT/e,teniendo en cuenta que:
m=1
Vt(300 K)≈25mV donde K es la constante de Boltzman (1.381*10-23 J/K)
T es la temperatura absoluta en kelvin.
2.1.-CARACTERISTICAS ELECTRICAS DE UNA CELULA
El funcionamiento de una celula esta dada por la superpocicon de dos efectos: la
generación de corriente debido a los fotones que inciden sobre el y el efecto del diodo.
2.12.-CARACTERISTICA I-V DE LAS CELULAS.-
La curva corriente tensión que define el comportamiento de una célula es presentada a
continuación:
En ella se puede observar algunos parámetros típicos que definen una célula y que son
explicados a continuación:
CORRIENTE DE CORTO CIRCUITO.-
Es aquella corriente que se produce cuando se tiene tensión cero y puede ser medido
con un amperímetro conectado a la salida de la celula FV, su valor esta en función de la
superficie de la celula y la radiación insidente sobre la misma.
Normalmente y para células de 10 cm de diámetro, su valor es próximo a los 2 amperios
(bajo una radiación de 1000 W/m2
TENCION DE CIRCUITO ABIERTO Voc.-
Es la tencion que puede ser medida al no existir carga conectada y presenta la tensión
máxima que puede dar una celula. Su medición se realiza conectando el voltimetro entre
los bornes, para el tipo de celula indicada anteriormente su valor típico es de
aproximadamente de 0.5 V.
POTENCIA MAXIMA WP.-
Es la potencia que puede dar una celula y se define por el punto de la curva I-V donde el
producto de la corriente y la tensión es el máximo. Todos los puntos de la curva generan
valores inferiores a la potencia máxima. Los valores de tensión máxima (Vm) y
corriente máxima (Im) corresponde a estre valor de potencia.
FACTOR DE RELLENO (FF).-
Es el factor que expresa en que medida el producto de Im por Vm se aproxima al
producto de Isc por Voc y esta dada por:
𝐹𝐹 =𝐼𝑚 ∗ 𝑉𝑚
𝐼𝑠𝑐 ∗ 𝑉𝑜𝑐
RENDIMIENTO (ᶯ).-
Esta definido como:
ᶯ =𝑃
𝑃𝑖
Donde :
P: es la potencia máxima entregada por el modulo en condiciones estándar
Pi: es la potencia recibida sobre la superficie frontal del modulo en condiciones
estándar.
2.3.- TEMPERATURA DE OPERACIÓN DE LA CELUCAS (OCT).-
Un modulo expuesto al medio ambiente es calentado por la radiación solar y refrigerado
por la acion del viento. La temperatura de operación de la células (OCT) es superior a la
temperatura de las acciones de prueba estándar (CPS) y por lo tanto cambia las
características eléctricas del modulo.
La OCT esta en fucion de la temperatura ambiente,la radiación solar, la inclinación del
modulo y la velocidad del viento.
Sin embargo si se supone que:
𝑂𝐶𝑇 = 𝑇𝑎 + 𝑐𝑜𝑒𝑓 ∗ 𝑟𝑎𝑑𝑖𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛……..a
Es posible estimarla a partir de la NOCT
𝑁𝑂𝐶𝑇 = 20°𝐶 + 𝑐𝑜𝑒𝑓 ∗ 800𝑊/𝑚2….b
Hacienda operaciones en la ecuacion b se tiene
𝑐𝑜𝑒𝑓 =(𝑁𝑂𝐶𝑇 − 20°𝐶)
800 𝑊/𝑚2
Reemplazando en la ecuación a se tiene:
𝑂𝐶𝑇 = 𝑇𝑎 + [(𝑁𝑂𝐶𝑇−20°𝐶)
800𝑊
𝑚2
] ∗ 𝑟𝑎𝑑𝑖𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛……c
INFLUENCIA DE LA RADIACION Y LA TEMPERATURA EN LA CURVA I-V.-
Para poder conocer el funcionamiento de una célula fotovoltaica debemos tener
presentes dos conceptos fundamentales:
a) La tensión en los bornes de una celula varia en función de la temperatura, pero
a una determinada temperatura esta tensión permanece constante.
b) La corriente suministrada por una celula solar a un circuito externo es
proprcional a la intensidad de radiación (y también a la superficie de la celula).
EFECTO DE LA RADICION
Cuando la intensidad de radiación solar incide sobre la celula disminuye la cantidad de
fotones por segundo que penetran en la celula también disminuye, dando lugar a la
disminución del numero de electrones y huecos generados
Influencia de la radiación en la curva I-V
Un modulo trabajando en condiciones normales, experimentara una variación continua
de de nivel de radiación solar, durante el dia y de seatcion en estación y posiblemente de
hecho nunca tendrá como valor constante 1000 W/m2. Por tanto el valor pico puede ser
usado como padrón.
La tensión de circuito abierto de la celula esta en función de la radiación y
disminuye lentamente a medida que esta diminuye, reduciendoce a 0 V en la
oscuridad.
La corriente de corto circuito que proporciona la celula es proporcional al nivel
de radiación.
La potencia generada por una celula aumenta proporcionalmente con la
radiación.
EFECTO DE LA TEMPERATURA
Normalmente relacionamos el concepto de los sistemas de calentamiento de agua, de
que cuando mayor temperatura en el panel mejor, en el caso de los paneles fotovoltaicos
el desempeño de estos disminuye cuando la temperatura aumenta considerablemente.
Los modulos son diseñados para trabajar a sierta temperatura 25ºC por ejemplo cuando
la temperatura del modulo aumenta, ocurre dos procesos opuestos que afectan el
rendimiento del mismo.
Debido a que el cristal esta caliente, la vibración de los atomos es mayor y los choques
con los fotones llevan a producir un valor de corriente mas alto para un mismo valor de
radicion.
El otro efecto es que con un aumento de temperatura los electrones libres y los huecos
tendrán suficiente energía térmica como para empujarse a la unión P-N en sentido
contrario a la corriente generada por la luz incidente.
Fig.influencia de la temperatura en la curva I-V
Cuando aumenta la temperatura de la células la tencion de circuito abierto Voc
disminuye aproximadamente en 2mV/ºC.
Cuando aumenta la temperatura, la corriente de corto circuito de la celula
aumenta de forma casi insignificante en aproximadamente 0.06%/ºC
La potencia (producto de la tensión y la corriente), disminuye con el aumento de
la temperatura en aproximadamente 0.45%/ºC.
2.12.- DIFERENTES TIPOS DE CELULAS FOTOVOLTAICAS.-
A continuación se menciona las paneles fotovoltaicos de mayor rendimiento.
a) Células de silicio amorfo
El silicio durante su transformación, produce un gas que se proyecta sobre una lámina
de vidrio. La celda es gris muy oscuro. Es la célula de las calculadoras y relojes
llamados de «solares».
Estás células fueron las primeras en ser manufacturadas, ya que se podían emplear los
mismos métodos de fabricación de diodos.
Ventajas:
o Funciona con una luz difusa baja (incluso en días nublados),
o Un poco menos costosa que otras tecnologías,
o Integración sobre soporte flexible o rígido.
Inconvenientes:
o Rendimiento a pleno sol bajo, del 5% al 7%,6
o Rendimiento decreciente con el tiempo (~7%).
b) Célula de silicio monocristalino
Al enfriarse, el silicio fundido se solidifica formando solo un único cristal de grandes
dimensiones. Luego se corta el cristal en delgadas capas que dan lugar a las células.
Estas células generalmente son de un azul uniforme.
Ventajas:
o Buen rendimiento de 14% al 16%6
o Buena relación Wp m² (~150 WC/m², lo que ahorra espacio en caso
necesario
o Número de fabricantes elevado.
Inconvenientes:
o Coste más elevado
c) Células de silicio policristalino
Una célula fotovoltaica basada en silicio multicristalino.
Durante el enfriamiento del silicio en un molde, se forman varios cristales. La fotocélula
es de aspecto azulado, pero no es uniforme, se distinguen diferentes colores creados por
los diferentes cristales.
Ventajas:
o Células cuadradas (con bordes redondeados en el caso de Si
monocristalino) que permite un mejor funcionamiento en un módulo,
o Eficiencia de conversión óptima, alrededor de 100 Wp/m², pero un poco
menor que en el monocristalino
o Lingote más barato de producir que el monocristalino.
Inconveniente
o Bajo rendimiento en condiciones de iluminación baja.
2.3.- EFECTO DE LAS SOMBRAS.-
2.4.- DIODOS
2.5.- DIODOS BY-PASS.-
Los diodos bay – pass se emplean para proteger modulos individuales del daño que
pueda ocurrir por efecto de la sombra parcial.
Los diodos se colocan en la caja de conexión de los modulos. Para modulos de 36
celdas se utiliza un diodo por cada grupo de 18 celdas. Estos diodos by – pass deben
emplearce siempre en arreglos en los cuales los modulos se conecten en serie,
especialmente cuando se operan tensiones iguales o superiores a 24 voltios
2.5.- DIODOS DE BLOQUEO.-
Los diodos de bloqueo previenen la descarga de la batería atraves de los modulos
durante la noche y la inversión de corriente que puede ocurrir en un arreglo de varias
series en paralelo, cuando una de las series de modulos es parcial mente sombreada.
Estos se emplean en sistemas con baterías y en arreglos con modulos conectados en
serie. en sistemas con baterias conectadas a los modulos,durante la noche, la tensión en
los bornes genera una corriente inversa en el módulo que disipa potencia y descarga la
batería. El diodo bloquea este flujo de corriente.
Cuando en un arreglo, un grupo de celdas o un módulo está parcialmente sombreado, la
tensión de los restantes induce una corriente invertida a través de la serie de modulos
sombreados el diodo bloquea esta corriente como se puede observar en la figura.
2.3.4.- DESCRIPCIÓN GENERAL DEL SISTEMA
2.3.4.1.-EL GENERADOR FOTOVOLTAICO O CAMPO DE PANELES
Es el elemento captador de energía, que recoge la radiación solar y la transforma en
energía eléctrica. Está formado por un conjunto de paneles o módulos fotovoltaicos
conectados en serie y/o paralelo, que deben proporcionar la energía necesaria para el
consumo. La corriente que da un campo de paneles varía proporcionalmente a la
irradiación solar. Como la irradiación solar varía en el tiempo debido a las condiciones
climatológicas, la hora del día, etcétera, debemos contar con un acumulador de energía
para disponer de energía durante cualquier instante.
2) Sistema de Almacenamiento : El sistema de almacenamiento esta compuesto de un
banco de baterias las cuales almacenan energía y luego cuando la radiación solar
disminuye las baterías son las encargadas de alimentar el sistema. Al igual que los
paneles existen baterías de distintas calidades y precio, las más adecuadas son las que
permiten descargas profundas a continuación analizaremos algunas de ellas.
a) Plomo - Ácido : Estas baterías se componen de varias placas de plomo en una
solución de ácido sulfúrico. La placa consiste en una rejilla de aleación de Plomo con
una pasta de óxido de Plomo incrustada sobre la rejilla. La solución de ácido sulfúrico y
agua se denomina electrolito. Las baterías de este tipo se utilizan ampliamente en
sistemas fotovoltaícos, la unidad de construcción básica de una batería de cada celda de
2 Volt. La capacidad de almacenaje de energía de una batería depende de la velocidad
de descarga. La capacidad nominal que la caracteriza corresponde a un tiempo de
descarga de 10 horas. Cuanto mayor es el tiempo de descarga, mayor es la cantidad de
energía que la batería entrega. Un tiempo de descarga típico en sistemas fotovoltaicos es
100 hs. Por ejemplo, una batería que posee una capacidad de 80 Ah en 10 hs (capacidad
nominal) tendrá 100 Ah de capacidad en 100 hs.
b) Niquel - cadmio : Las baterías de Níquel-Cadmio tienen una estructura física similar
a las de Plomo-ácido, en lugar de Plomo, se utiliza hidróxido de Níquel para las placas
positivas y óxido de Cadmio para las negativas. El electrolito es hidróxido de Potasio.
Lla unidad básico de cada celda es de 1,2 volt, admiten descargas profundas de hasta un
90%, su vida útil es más larga, sin embargo su alto costo en comparación con las de
plomo acida las hacen menos utilizadas en sistemas fotovoltaico
3. Regulador de carga:
Este elemento permite proteger a la batería en caso de sobrecarga o descargas
profundas lo que minimiza la vida útil del sistema de almacenamiento, el regulador
monitorea constantemente la tensión del banco de baterias cuando la batería se
encuentra cargada interrumple el proceso de carga abriendo el cirucito entre los paneles
y las baterias, cuando el sistema comienza a ser utilizado y las baterías a descargarse el
regulador nuevamente conecta el sistema. El dimensionamiento del inversor debe ser lo
más cercano a la tensión nominal del banco de baterías, lo cual otorga mayor seguridad
al sistema de almacenamiento.
2.44.- INVERSORES DE CORRIENTE.-
Los inversores son componentes básicos de los sistemas de generación medianos y
grandes . Estos convierten la energía DC de bajo voltaje de las baterías en energía AC
de alto voltaje ( 120 a 220 v).
Para determinar el inverso a usar se debe de tener encuenta los siguientes aspectos:
a) Potencia nominal
Se mide en Watios y debe ser superior a la suma de todas las cargass que se pretendan
conectar simultáneamente al inversor.
b) Capacidad de Arranque
El diseño electrónico de los inversores permiten suministrar de 2 a 18 veces su
capacidad nominal en Wattios por un corto periodo de tiempo.
c) Voltaje de Entrada
debe ser igual al voltaje de su banco de baterías
d) Voltaje de Salida
puede ser de 110 voltios aunque en la mayoría de los países se requiere de 220/240
voltios en AC.
e) Tamaño y Peso
en la mayor parte de las aplicaciones para energía solar no se busca un tamaño reducido
,es siempre existe un lugar.
f) Proteccion
debe de tener una adecuada protección contra sobrecarga tanto en la entrada como en la
salida
g) Disipacion
Todos los inversores tiene perdidas por transformación de energía, lógicamente,
aquellos que son mas eficientes tienen menor perdida pero su precio es más elevado.
DESCRIPCION DE UN GRUPO GENERADOR
Un grupo electrógeno consta de las siguientes partes:
Motor.
El motor representa la fuente de energía mecánica para que el alternador gire y genere
electricidad. Existe dos tipos de motores: motores de gasolina y de gasoil (diésel).
Generalmente los motores diésel son los más utilizados en los grupos electrógenos por
sus prestaciones mecánicas, ecológicas y económicas.
Regulación del motor.
El regulador del motor es un dispositivo mecánico diseñado para mantener una
velocidad constante del motor con relación a los requisitos de carga. La velocidad del
motor está directamente relacionada con la frecuencia de salida del alternador, por lo
que cualquier variación de la velocidad del motor afectará a la frecuencia de la potencia
de salida.
Sistema eléctrico del motor.
El sistema eléctrico del motor es de 12 V o 24 V, negativo a masa. El sistema incluye
un motor de arranque eléctrico, una/s batería/s, y los sensores y dispositivos de alarmas
de los que disponga el motor. Normalmente, un motor dispone de un manocontacto de
presión de aceite, un termocontacto de temperatura y de un contacto en el alternador de
carga del motor para detectar un fallo de carga en la batería.
Sistema de refrigeración.
El sistema de refrigeración del motor puede ser por medio de agua, aceite o aire. El
sistema de refrigeración por aire consiste en un ventilador de gran capacidad que hace
pasar aire frío a lo largo del motor para enfriarlo. El sistema de refrigeración por
agua/aceite consta de un radiador, un ventilador interior para enfriar sus propios
componentes.
Alternador.
La energía eléctrica de salida se produce por medio de una alternador apantallado,
protegido contra salpicaduras, autoexcitado, autorregulado y sin escobillas acoplado con
precisión al motor, aunque también se pueden acoplar alternadores con escobillas para
aquellos grupos cuyo funcionamiento vaya a ser limitado y, en ninguna circunstancia,
forzado a regímenes mayores.
Depósito de combustible y bancada.
El motor y el alternador están acoplados y montados sobre una bancada de acero de
gran resistencia La bancada incluye un depósito de combustible con una capacidad
mínima de 8 horas de funcionamiento a plena carga.
Aislamiento de la vibración.
El grupo electrógeno está dotado de tacos antivibrantes diseñados para reducir las
vibraciones transmitidas por el grupo motor-alternador. Estos aisladores están colocados
entre la base del motor, del alternador, del cuadro de mando y la bancada.
Silenciador y sistema de escape.
El silenciador va instalado al motor para reducir la emisión de ruido.
Sistema de control.
Se puede instalar uno de los diferentes tipos de paneles y sistemas de control para
controlar el funcionamiento y salida del grupo y para protegerlo contra posibles fallos
en el funcionamiento. El manual del sistema de control proporciona información
detallada del sistema que está instalado en el grupo electrógeno.
Interruptor automático de salida.
Para proteger al alternador, se suministra un interruptor automático de salida adecuado
para el modelo y régimen de salida del grupo electrógeno con control manual. Para
grupos electrógenos con control automático se protege el alternador mediante
contactores adecuados para el modelo adecuado y régimen de salida.
Otros accesorios instalables en un grupo electrógeno.
Además de lo mencionado anteriormente, existen otros dispositivos que nos ayudan a
controlar y mantener, de forma automática, el correcto funcionamiento del mismo. Para
la regulación automática de la velocidad del motor se emplean una tarjeta electrónica de
control para la señal de entrada "pick-up" y salida del "actuador". El pick-up es un
dispositivo magnético que se instala justo en el engranaje situado en el motor, y éste, a
su vez, está acoplado al engranaje del motor de arranque. El pick-up detecta la
velocidad del motor, produce una salida de voltaje debido al movimiento del engranaje
que se mueve a través del campo magnético de la punta del pick-up, por lo tanto, debe
haber una correcta distancia entre la punta del pick-up y el engranaje del motor. El
actuador sirve para controlar la velocidad del motor en condiciones de carga. Cuando la
carga es muy elevada la velocidad del motor aumenta para proporcionar la potencia
requerida y, cuando la carga es baja, la velocidad disminuye, es decir, el fundamento del
actuador es controlar de forma automática el régimen de velocidad del motor sin
aceleraciones bruscas, generando la potencia del motor de forma continua.
Normalmente el actuador se acopla al dispositivo de entrada del fuel-oil del motor.
Cuando el grupo se encuentra en un lugar muy apartado del operario y funciona las 24
horas del día es necesario instalar un mecanismo para restablecer el combustible
gastado. Consta de los siguientes elementos:
Bomba de trasiego.
Es un motor eléctrico de 220 VCA en el que va acoplado una bomba que es la
encargada de suministrar el combustible al depósito. Una boya indicadora de nivel
máximo y nivel mínimo detecta un nivel muy bajo de combustible en el depósito y
activa la bomba de trasiego.
Cuando las condiciones de frío en el ambiente son intensas se dispone de un dispositivo
calefactor denominado resistencia de precaldeo que ayuda al arranque del motor. Los
grupos electrógenos refrigerados por aire suelen emplear un radiador eléctrico, el cual
se pone debajo del motor, de tal manera que mantiene el aceite a una cierta temperatura.
En los motores refrigerados por agua la resistencia de precaldeo va acoplada al circuito
de refrigeración, esta resistencia se alimenta de 220 VCA y calienta el agua de
refrigeración para calentar el motor. Esta resistencia dispone de un termostato ajustable;
en él seleccionamos la temperatura adecuada para que el grupo arranque en breves
segundos.
2.3.2.-TABLERO DE DISTRIBUCION GENERAL (TDG)
El tablero eléctrico es la parte principal de la instalación eléctrica, en el mismo se
encuentran todos los dispositivos de seguridad y maniobra de los circuitos eléctricos de
la instalación. Consiste en una caja donde se montan los interruptores automáticos
respectivos, cortacircuitos y fusibles, y el medidor de consumo.
Los tableros son equipos eléctricos de una instalación, que concentran dispositivos de
protección y de maniobra o comando, desde los cuales se puede proteger y operar toda
la instalación o parte de ella.
TABLERO DC
Diseño, fabricación e instalación de tableros para la distribución de energía eléctrica en
centros de cómputo, datacenter, telefonía fija y celular.
Especificaciones
Destinados a recibir y distribuir energía eléctrica en DC hacia cargas finales, tales como
equipos de telecomunicaciones, equipos de cómputo, cargas críticas, etc, en centros de
datos, edificios, telefonía fija y celular.
Características
Montaje autosoportado o montaje de pared para optimización de espacio.
Opción de totalizador con breaker termo magnético configurado para DC o
fusible en capacidades de 100A a 1600A.
Tensión de operación: 12V, 24V,48V.
Opción de distribución con breaker termo magnético para DC o fusible.
Barraje negativo tipo peine en cobre electrolítico de alta conductividad,
configurado para instalación de breakers (montaje en riel) en caliente de forma
rápida y segura.
Barraje positivo y tierra en cobre electrolítico de alta conductividad, con salida a
borna tipo resorte o tipo tornillo para una conexión rápida y segura, manipulable
en caliente.
Entrada y salida de cables por la parte superior o inferior.
Voltímetro, amperímetro integrados para monitoreo de parámetros eléctricos en
dos fuentes: gestión local y remota de:
o Corriente y tensión.
o Temperatura en barrajes.
o Alarmas por:
o Sobre y sub corriente y tensión.
o Disparo de totalizadores principales.
o Elevación de temperatura en barrajes.
Disparo de breakers o fusibles de distribución.
Puerto de comunicación RS 485
Montaje autosoportado o montaje en pared.
Estructura disenada para soportar equipos y esfuerzos electrodinámicos.
Cumplimiento de RETIE.
Fabricación bajo estándares ISO 9001:2000.
Tableros Eléctricos AC
Diseño, fabricación e instalación de tableros para distribución eléctrica de
centros de computo, data center, oficinas, fábricas y unidades de cuidados
intensivos.
Especificaciones:
Destinados a recibir y distribuir energía eléctrica en baja tensión hacia
unidades de
distribución de energía (UDP) o cargas de alta capacidad, tales como aires
acondicionados, motores, transformadores etc, en centros de datos, edificios,
fabricas y hospitales, entre otros.
Características:
Capacidades disponibles desde 15 a 3000 KVA, diseñados para trabajar en
unión
con transformadores de ultra aislamiento, protectores de transitorios,
transferencias
estáticas y software de monitoreo remoto, proporcionando una solución
completa de
distribución.
• Tensión de operación: 480/277V, 208/120V 60Hz
•Corriente Nominal: 100A hasta 6300A
•Sistema de monitoreo de variables eléctricas con opción de supervisión
remota.
•Fabricación a la medida.
•Cumplimiento de RETIE.
• Fabricación bajo estándares ISO 9001:2000.
Componentes básicos:
•Entrada 480/208V, salida 208V, 60 HZ, trifásico.
•Transformador de ultra aislamiento tipo K-13, K-20.
• Protector de transitorios.
• Instrumentos de medida digitales y/o analizador de redes.
• Software de monitoreo de variables eléctricas.
• Indicadores de alarma en caso de falla en cada uno de los circuitos.
• Interruptor de apagado de equipos (Emergency Power Off).
• Monitoréo de carga por cada circuito.
• Estructura metálica montada sobre ruedas, páneles y puertas removibles.
• Refrigeración natural.
• Encerramietno tipo NEMA.
• Permiten manejar hasta 168 salidas de circuitos monofásicos o hasta 60
salidas
monofásicas con alarma de disparo.
• Sensores de temperatura, humedad e interface con computador mediante
software
para control de tablero.
• Tablero tipo Stand Alone, sirve también pata distribución eléctrica de red
regulada
o normal en pisos.
top related