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ORGANIZACIÓN Y CONTROL DEL MONTAJE Y MANTENIMIENTO DE INSTALACIONES SOLARES FOTOVOLTAICAS

Organización del mantenimiento de instalaciones solares fotovoltaicas

Módulo 6

Autor: Método Estudios Consultores, S.L.U. Edita: Método Estudios Consultores, S.L.U. “Queda rigurosamente prohibida, sin la autorización escrita del editor, la reproducción parcial o total de esta obra por cualquier medio o procedimiento, comprendidos la reprografía y el tratamiento informático, y la distribución de ejemplares mediante alquiler o préstamo públicos”. © 2013 Método Estudios Consultores, S.L.U.

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Módulo 6. Organización del mantenimiento de instalaciones solares fotovoltaicas

índice 1. Mantenimiento. Función, objetivos y tipos ..................................................................................... 3 2.1. Programa de mantenimiento preventivo ..................................................................................... 6 2.2. Programa de gestión energética ....................................................................................................7 2.3. Seguimiento de producción eléctrica ........................................................................................... 8 2.4. Seguimiento de consumos eléctricos ......................................................................................... 10 2.5. Evaluación de rendimientos ......................................................................................................... 12 2.6. Operaciones mecánicas en el mantenimiento de instalaciones ............................................ 13 2.7. Operaciones eléctricas de mantenimiento de circuitos .......................................................... 15 2.8. Equipos y herramientas usuales .................................................................................................. 20 2.9. Procedimientos de limpieza de captadores, acumuladores, y demás elementos de las instalaciones ........................................................................................................................................... 22 2.10. Medidas de parámetros eléctricos ............................................................................................ 23 3.1. Diagnóstico de averías ................................................................................................................... 25 3.2. Procedimientos para aislar eléctricamente los diferentes componentes ........................... 26 3.3. Métodos para la reparación de los distintos componentes de las instalaciones ................ 32 3.4. Desmontaje y reparación o reposición de paneles, inversores, acumuladores, elementos eléctricos y/o mecánicos ...................................................................................................................... 33 Resumen .................................................................................................................................................. 36 Glosario .................................................................................................................................................... 43 Bibliografía .............................................................................................................................................. 45 Webgrafía ................................................................................................................................................ 45

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MÓDULO 6. ORGANIZACIÓN DEL MANTENIMIENTO DE INSTALACIONES SOLARES FOTOVOLTAICAS 1. Mantenimiento. Función, objetivos y tipos Es importante tener en cuenta por qué es necesario realizar operaciones de mantenimiento en las instalaciones fotovoltaicas. Como se indica en el Pliego de Condiciones Técnicas del IDAE, deberá realizarse un plan de mantenimiento adecuado en la instalación solar fotovoltaica para asegurar el correcto funcionamiento y óptima explotación de la instalación. Además de estos objetivos, con dicho plan de mantenimiento conseguiremos aumentar la eficiencia y la duración de la instalación. Para asegurar el funcionamiento, aumentar la fiabilidad y prolongar la duración de la instalación, se definirán al menos dos escalones complementarios de actuación:

A. Plan de vigilancia. B. Plan de mantenimiento preventivo.

El plan de vigilancia se refiere básicamente a las operaciones que permiten asegurar que los valores operacionales de la instalación son correctos. Es un plan de observación simple de los parámetros funcionales principales (energía, tensión, etc.) para verificar el correcto funcionamiento de la instalación, incluyendo la limpieza de los módulos en el caso de que sea necesario. El plan de mantenimiento preventivo es el que vamos a estudiar en profundidad en este tema.

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Los tipos de mantenimiento que existen son los siguientes:

Tipos de mantenimiento A. Mantenimiento de conservación: es el destinado a compensar el deterioro sufrido por

el uso, los agentes meteorológicos u otras causas. En el mantenimiento de conservación pueden diferenciarse:

Mantenimiento correctivo: que corrige los defectos o averías observados.

Mantenimiento correctivo inmediato: es el que se realiza inmediatamente de percibir la avería y defecto, con los medios disponibles, destinados a ese fin.

Mantenimiento correctivo diferido: al producirse la avería o defecto, se produce un paro de la instalación o equipamiento de que se trate, para posteriormente afrontar la reparación, solicitándose los medios para ese fin. Este no es el deseable en instalaciones solares fotovoltaicas, debido a que es el que produce más pérdidas al parar la instalación.

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Mantenimiento preventivo: como el destinado a garantizar la fiabilidad de equipos

en funcionamiento antes de que pueda producirse un accidente o avería por deterioro. En el mantenimiento preventivo podemos ver:

Mantenimiento programado: como el que se realiza por programa de revisiones,

por tiempo de funcionamiento, etc. Mantenimiento predictivo: que realiza las intervenciones prediciendo el

momento que el equipo quedara fuera de servicio mediante un seguimiento de su funcionamiento determinando su evolución, y por tanto el momento en el que las reparaciones deben efectuarse.

Mantenimiento de oportunidad: que es el que aprovecha las paradas o periodos de no uso de los equipos para realizar las operaciones de mantenimiento, realizando las revisiones o reparaciones necesarias para garantizar el buen funcionamiento de los equipos en el nuevo periodo de utilización.

B. Mantenimiento de actualización: cuyo propósito es compensar la obsolescencia

tecnológica, o las nuevas exigencias, que en el momento de construcción no existían o no fueron tenidas en cuenta pero que en la actualidad si tienen que serlo.

Ambos tipos de mantenimiento deberá realizarse por personal cualificado para este tipo de instalaciones fotovoltaicas y todas las operaciones llevadas a cabo deberán ser registradas en un informe técnico.

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2. Mantenimiento preventivo. Tareas del mantenimiento preventivo

El mantenimiento preventivo constituye una acción, o serie de acciones necesarias, para alargar la vida útil del equipo e instalaciones y prevenir la suspensión de las actividades laborales por imprevistos. Tiene como propósito planificar periodos de paralización de trabajo en momentos específicos, para inspeccionar y realizar las acciones de mantenimiento del equipo, con lo que se evitan reparaciones de emergencia. Son operaciones de inspección visual, verificación de actuaciones y otros, que aplicados a la instalación deben permitir mantener dentro de límites aceptables las condiciones de funcionamiento, prestaciones, protección y durabilidad de la instalación. De un buen mantenimiento depende no sólo un funcionamiento eficiente de las instalaciones y las máquinas, sino que además, es preciso llevarlo a cabo con rigor para conseguir otros objetivos como el hacer que los equipos tengan periodos de vida útil duraderos, sin excederse en lo presupuestado para el mantenimiento. Debe realizarse por personal técnico competente que conozca la tecnología solar fotovoltaica y las instalaciones eléctricas en general. La instalación tendrá un libro de mantenimiento en el que se reflejen todas las operaciones realizadas así como el mantenimiento correctivo. El mantenimiento preventivo ha de incluir todas las operaciones de mantenimiento y sustitución de elementos fungibles o desgastados por el uso, necesarias para asegurar que el sistema funcione correctamente durante su vida útil. 2.1. Programa de mantenimiento preventivo Este tipo de mantenimiento consiste en llevar un archivo y planificación de los elementos de la instalación a fin de establecer su cambio, cuando la vida o duración prevista este próxima a concluir. El mantenimiento preventivo se hará también sobre elementos en los que se hayan detectado anomalías, así como para efectuar limpiezas y cambio de elementos deteriorados o que se prevea próxima su avería. Con un programa de mantenimiento preventivo se aseguran las inspecciones periódicas y las reparaciones rápidas. Además el mantenedor debe velar por la seguridad de su propio personal y proporcionar servicio a todas las instalaciones. Para cumplir con estas condiciones deben incorporarse al programa de mantenimiento preventivo recomendaciones y técnicas referentes a métodos para la prevención de accidentes. Asimismo se deben actualizar todos los métodos de mantenimiento siempre que se produzcan modificaciones en algún proceso o instalación peligrosa. Un mantenimiento planificado mejora la productividad hasta en 25%, reduce 30% los costos de mantenimiento y alarga la vida útil de la maquinaria y equipo hasta en un 50%.

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Según el PCT del IDAE para instalaciones solares fotovoltaicas conectadas a red, el mantenimiento preventivo de la instalación incluirá, al menos, una visita (anual para el caso de instalaciones de potencia de hasta 100 kWp y semestral para el resto) en la que se realizarán las siguientes actividades:

Comprobación de las protecciones eléctricas. Comprobación del estado de los módulos: comprobación de la situación respecto al

proyecto original y verificación del estado de las conexiones. Comprobación del estado del inversor: funcionamiento, lámparas de señalizaciones,

alarmas, etc. Comprobación del estado mecánico de cables y terminales (incluyendo cables de tomas

de tierra y reapriete de bornas), pletinas, transformadores, ventiladores/extractores, uniones, reaprietes, limpieza.

Según el PCT del IDAE para instalaciones solares fotovoltaicas aisladas de red, el mantenimiento preventivo de la instalación incluirá una visita anual en la que se realizarán, como mínimo, las siguientes actividades:

Verificación del funcionamiento de todos los componentes y equipos. Revisión del cableado, conexiones, pletinas, terminales, etc. Comprobación del estado de los módulos: situación respecto al proyecto original,

limpieza y presencia de daños que afecten a la seguridad y protecciones. Estructura soporte: revisión de daños en la estructura, deterioro por agentes

ambientales, oxidación, etc. Baterías: nivel del electrolito, limpieza y engrasado de terminales, etc. Regulador de carga: caídas de tensión entre terminales, funcionamiento de

indicadores, etc. Inversores: estado de indicadores y alarmas. Caídas de tensión en el cableado de continua. Verificación de los elementos de seguridad y protecciones: tomas de tierra, actuación

de interruptores de seguridad, fusibles, etc.

Además de todo lo anterior es importante:

Tener un plan detallado, especificando las labores a realizar, cuando y quien las realiza.

Guardar un registro de toda la labor de mantenimiento (libro de mantenimiento) que se realice en la instalación, ya sea revisión, reparación, inspección, etc.

2.2. Programa de gestión energética La implantación de un sistema de gestión energética, permite disminuir los costes energéticos y económicos. El sistema de gestión se basa en un ciclo de mejora continua PHVA (planificar-hacer-verificar-actuar).

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Es importante realizar un programa de gestión energética en las instalaciones fotovoltaicas aisladas de red, ya que cuanta menos energía se consuma, menor número de paneles fotovoltaicos necesitará la instalación, reduciendo los costes de la misma. Para dimensionar la instalación solar fotovoltaica aislada de red se debe realizar un estudio de la carga, que es la evaluación de la energía demandada por el consumo de los equipos. Para la estimación, de la mencionada energía, se ha de tener en cuenta el edificio que se pretende electrificar. El tipo de cargas que alimentará la instalación fotovoltaica deben ser eficientes energéticamente. Mediante la elección de aparatos eficientes, electrodomésticos de clase energética A o B, equipos ofimáticos con la etiqueta Energy Star o aparatos electrónicos con consumos bajos, se contribuiría a reducir el consumo energético. Se utilizarán lámparas fluorescentes, preferiblemente de alta eficiencia. No se permitirá el uso de lámparas incandescentes. Las lámparas fluorescentes de corriente alterna deberán cumplir la normativa al respecto. Se recomienda utilizar lámparas que tengan corregido el factor de potencia. Se recomienda que no se utilicen cargas para climatización. Los enchufes y tomas de corriente para corriente continua deben estar protegidos contra inversión de polaridad y ser distintos de los de uso habitual para corriente alterna. 2.3. Seguimiento de producción eléctrica El parámetro más importante de una instalación fotovoltaica conectada a red es la producción de energía eléctrica, por ello, es importante medir cuánta energía eléctrica estamos produciendo. Este es un parámetro que generalmente se controla mediante la monitorización. Para controlar la producción de una instalación fotovoltaica no es necesario tener sofisticados sistemas de monitorización, basta con hacer las lecturas del contador de la instalación a través de un módem, que es obligatorio para instalaciones de más de 15 kW. Otro modo de revisar la producción de un modo sencillo es mediante las facturas o también, con la monitorización del inversor a través de una tarjeta de comunicaciones incorporada en éste. Monitorizando el inversor podemos obtener casi todos los parámetros interesantes de la instalación. El control de la producción en los sistemas fotovoltaicos conectados a red nos ayuda a detectar si hubiera una disminución del rendimiento de la instalación, para intervenir. También es importante en el caso de que se pare la instalación para realizar un mantenimiento, midiendo la energía producida en cuanto se vuelve a poner en marcha la instalación para comprobar el correcto funcionamiento de la misma.

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Pero no sólo es importante medir la producción de energía eléctrica, ya que para el control de la producción es fundamental tener en cuenta otros parámetros como son la radiación, la temperatura, etc., de los cuales también deberíamos conocer sus valores. Por ello es importante realizar mediciones de los siguientes parámetros: Medición de la radiación En grandes parques de producción fotovoltaica es importante crear una base de datos con las medias diarias de la radiación recogida en el parque, para así poder elaborar unas predicciones de producción más acordes con la actual situación climática. Las tablas de radiación que se utilizan suelen estar anticuadas, por lo que obtener datos de primera mano favorecerá la actualización del plan de mantenimiento, para la planificación de ciertas operaciones sistemáticas y periódicas. Un sistema adecuado para medir la ración solar es emplear el piranómetro. Este instrumento es capaz de recoger valores de radiación directa y difusa. Otros instrumentos que miden la radiación solar son las células calibradas, que también proporcionan una importante información extra como es la temperatura de célula, necesaria para realizar algunos cálculos de rendimiento de la instalación cómo suele ser el PR (Performance Ratio). Medición de la temperatura ambiente La potencia del módulo se reduce cuando la temperatura se incrementa. Cuando se opera sobre un tejado, el módulo se calentará sustancialmente, alcanzando su temperatura interior valores que van de 50 - 75 ºC. De esta forma, para módulos cristalinos, un factor de reducción de temperatura típico recomendado por el CEC (California Energy Commission) es el 89 % o 0,89. De esta forma un módulo típico de 100 vatios operará a aproximadamente 85 w (95 w x 0,89 = 85 vatios) en el mediodía de un día de primavera u otoño, bajo buenas condiciones de luminosidad. Por ello es conveniente recoger en un registro histórico la temperatura ambiente de la zona, para poder prever valores de producción y actualizar las bases de datos. Medición de la temperatura de la célula Al igual que ocurre con la temperatura ambiente, como ya se ha comentado, es interesante conocer de manera instantánea la temperatura de la célula, para poder así comprobar la veracidad de los datos de pérdidas de potencia a consecuencia de este factor, y que vienen recogidas en las fichas técnicas de potencia a consecuencia de este factor, y que vienen recogidas en las fichas técnicas de los módulos fotovoltaicos. La utilización de células calibradas conectadas mediante una sonda de temperatura al sistema de monitorización facilitará la medición de este parámetro.

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Medición del viento La velocidad del viento es un factor que no suele ser determinante en cuanto al correcto funcionamiento del parque, sin embargo, tiene una mayor importancia de la que parece. Su medición hará que se puedan comparar los beneficios que aporta a la refrigeración de los módulos fotovoltaicos, y ayudará a elegir futuras ubicaciones de parques más idóneas, para mejorar su producción. Además, en sistemas dotados de seguidor solar, la velocidad del viento registrada cobra mayor importancia. Normalmente, los fabricantes de seguidores, en las fichas técnicas de los mismos, reflejan la velocidad máxima del viento que la vela o el mástil de éstos es capaz de soportar.

2.4. Seguimiento de consumos eléctricos Del mismo modo que es necesario medir la cantidad de energía que producimos, también es importante medir los consumos. Veamos cómo se realiza dicha medición en los dos tipos de instalaciones fotovoltaicas que conocemos. Instalaciones fotovoltaicas aisladas de red La medición de los consumos en los sistemas aislados parece que no tiene mucho sentido, ya que estas instalaciones están diseñadas para cubrir la demanda. Sin embargo, si tiene sentido si tenemos un sistema de gestión de cargas de consumo, ya que en ellos se realiza un seguimiento del consumo de energía y se controlan las potencias máximas demandadas en la instalación eléctrica. Dicho sistema tiene como fin realizar un máximo aprovechamiento de la energía global disponible sin sobrepasar el valor de la potencia permitida mediante un conocimiento exacto del consumo local en cada zona de la instalación. Así, en el caso de que se consuma más potencia de la permitida en un momento en el que las baterías tengan poca carga acumulada, se desconectarían diferentes cargas para asegurar que la energía almacenada en las mismas sea suficiente para abastecer aquellas instalaciones consideradas como básicas. Para realizar este control de cargas sería necesario dividir la instalación eléctrica de la edificación en varios circuitos independientes. Una vez se han definido todos los circuitos independientes de los que constará la instalación del interior de la edificación, se utilizaría un sistema de control y regulación que, a través de una autómata programable y en función del estado de carga de las baterías desconectará y conectará los diferentes circuitos según un orden de prioridades definido. Los sistemas con generadores fotovoltaicos de potencia nominal superior a 500 W tendrán, como mínimo, un contador para medir el consumo de energía (excepto sistemas de bombeo). En sistemas mixtos con consumos en continua y alterna, bastará un contador para medir el

REFLEXIONA Y OPINA ¿Qué instrumento sirve para medir la velocidad del viento?

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consumo en continua de las cargas CC y del inversor. En sistemas con consumos de corriente alterna únicamente, se colocará el contador a la salida del inversor. Instalaciones solares fotovoltaicas conectadas a red En las instalaciones conectadas a red hay que medir el autoconsumo de la propia instalación, debido a que no podemos auto consumir la energía que generamos, sino que hay que verterla toda a la red. Sólo es posible el Autoconsumo debido a los aparatos y sistemas de mantenimiento y vigilancia, según el R.D. 1663/2000 sobre la Conexión en Baja Tensión. Por ello y sobre todo en instalaciones solares conectadas a la red de media tensión, para evitar fraudes las compañías eléctricas indican de qué manera debemos hacer estas mediciones con contadores eléctricos. Si el usuario tuviese otros puntos de consumo o producción diferentes a la instalación fotovoltaica en el mismo emplazamiento, éstos constituirán suministros independientes. En el siguiente esquema se representa el modo de conexión en baja tensión:

Esquema de conexión de las plantas solares fotovoltaicas a la red de baja tensión El equipo de medida de la instalación fotovoltaica deberá medir la energía en ambos sentidos (producción y consumo) bien sea con un único contador bidireccional o bien mediante dos contadores diferentes. En el esquema anterior se puede ver como hay dos contadores, uno a la entrada y otro a la salida. Estos últimos tienen la finalidad de medir el posible autoconsumo y combatir el fraude en caso de existir alguna derivación ilegal.

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Si la instalación se conecta a la red de alta tensión, se realizarán dos mediciones de energía una en baja tensión y otra en alta. La medida de la energía eléctrica está regulada por el real decreto 1110/2007, de 24 de agosto, por el que se aprueba el reglamento unificado de puntos de medida del sistema eléctrico. 2.5. Evaluación de rendimientos El coeficiente de rendimiento (en inglés performance ratio) constituye una de las magnitudes más importantes para la evaluación de la efectividad de una instalación fotovoltaica. El coeficiente de rendimiento se indica en porcentaje y expresa la relación entre el rendimiento real y el rendimiento nominal de la instalación fotovoltaica. Cuanto más cercano al 100% sea el valor del coeficiente de rendimiento calculado, de forma más efectiva trabajará esta instalación fotovoltaica. No obstante, no es posible alcanzar un valor real del 100% puesto que durante la operación de la instalación fotovoltaica se producen siempre pérdidas inevitables (p. ej. pérdidas térmicas por el calentamiento de los módulos fotovoltaicos, pérdidas por cableado, etc.). Sin embargo, las instalaciones fotovoltaicas eficientes alcanzan un coeficiente de rendimiento de hasta el 80%. Este coeficiente es prácticamente independiente de la orientación de una instalación fotovoltaica y de la irradiación solar que incide sobre ella. Por este motivo, con ayuda del coeficiente de rendimiento, es posible comparar instalaciones fotovoltaicas conectadas a red en diferentes lugares del mundo. Si se calcula el coeficiente de rendimiento en unos intervalos prefijados de tiempo, podemos evaluar el comportamiento de la instalación solar. Partiendo de un 100% de coeficiente después de la puesta en servicio la instalación, ya que se asume que la instalación funciona óptimamente en ese momento. Después se calcula paulatinamente el resto de valores del coeficiente de rendimiento y es posible detectar desviaciones, que indican un posible fallo en la instalación, y tomar medidas correctivas a tiempo. El período de estudio óptimo para el cálculo del coeficiente de rendimiento es de 1 año. No obstante, también se pueden seleccionar intervalos más breves. Una fórmula para calcular el coeficiente de rendimiento de forma manual es la siguiente:

El rendimiento real de la instalación en kW·h se lee al final del año en el contador de inyección.

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El rendimiento nominal calculado al año está formado por los siguientes factores:

Rendimiento nominal = (Irradiación del año sobre la superficie del generador de la instalación fotovoltaica) x (Rendimiento de los módulos de la instalación

fotovoltaica)

El valor de irradiación medido por la estación de medición se registra en el nivel de los módulos y, de forma ideal, a lo largo de un año completo. Para calcular este valor de irradiación, debe calcularse previamente el valor medio de la irradiación solar del período de estudio a partir de los valores de irradiación registrados por la estación de medición. El valor de irradiación por m2 calculado de esta forma debe extrapolarse a la superficie completa de los módulos de la instalación fotovoltaica (= superficie del generador). El rendimiento de los módulos está indicado en la hoja de datos del módulo fotovoltaico correspondiente. En el mercado existen sensores que toman los datos necesarios para el cálculo del coeficiente de rendimiento, e incluso lo calculan directamente mostrando gráficas temporales del valor del mismo.

2.6. Operaciones mecánicas en el mantenimiento de instalaciones Las operaciones de mantenimiento mecánico que se indican a continuación son similares para instalaciones aisladas de red y para las conectadas a red. Dichas operaciones son las que se indican a continuación: A. Sistema de ventilación y/o climatización: Se deberá revisar el sistema de ventilación para evitar que se alcancen altas temperaturas que pueden provocar disparos en los inversores y demás aparatos eléctricos, para ello se deberá comprobar que las rejillas están limpias y sin obstáculos, además de deberá comprobar que los intercambiadores están lo más limpios posibles.

REFLEXIONA Y OPINA Calcular el coeficiente de rendimiento de una instalación solar fotovoltaica de la que se tienen los siguientes datos:

Período de estudio: 1 año. Irradiación solar media medida en 1 año: 120 kW·h/m2. Superficie del generador de la instalación fotovoltaica: 10 m2. Rendimiento de los módulos fotovoltaicos: 15 % Rendimiento real inyectado de la instalación: 110 kW·h.

Valorar el coeficiente obtenido.

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B. Estructura soporte o seguidor: Las principales tareas a realizar en la estructura o seguidor será la revisión de daños en la estructura, como los causados por oxidación y su deterioro por agentes ambientales. Se comprobara que los paneles están bien fijados a l estructura soporte y que no existen holguras o aflojamientos en las fijaciones que puedan provocar vibraciones por efecto del viento. También se revisará el estado de los cojinetes y el nivel de aceite de los seguidores, según indicaciones del fabricante de los mismos. C. Monitorización: Se deberá revisar periódicamente la estación meteorológica para ver que funciona bien, calibrarla y limpiarla, además de realizar la descarga de los datos almacenados. D. Obra civil: Se deberá comprobar que los accesos y viales de la instalación están en perfecto estado para facilitar el movimiento dentro de la misma, además se deberá comprobar la valla perimetral, los taludes, la cimentación de las estructuras, los drenajes para evitar que se atasquen en épocas de lluvias. E. Medio ambiente: Se deberá limpiar de broza, toda la instalación para evitar que las hierbas crezcan hasta producir sombras o se enreden con cables y estructuras, lo que luego complicaría su desbroce. F. Sistema de seguridad: Se deberá revisar el buen funcionamiento y limpieza de todas las cámaras y sensores de movimiento que pueda tener la instalación y comprobar todas las alarmas que se den, aunque normalmente sean falsas.

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2.7. Operaciones eléctricas de mantenimiento de circuitos Igual que en el apartado anterior, se distinguen los elementos en los cuales hay que realizar labores de mantenimiento en una instalación conectada a red y en una aislada de red. 2.7.1. Instalaciones solares fotovoltaicas aisladas de red Las labores de mantenimiento a realizar en los elementos específicos de esta instalación, son las siguientes: A. Batería: Las acciones de mantenimiento por parte del usuario de la instalación son:

Verificar que el local de ubicación de las baterías de acumulación esté bien ventilado y que las baterías se encuentran protegidas de los rayos del sol. Se debe evitar el almacenamiento descontrolado de objetos en la sala de baterías.

Inspección visual del estado de los bornes de las baterías. Comprobación del nivel del electrolito y reposición en su caso.

Para las baterías de Pb-ácido o de Ni-Cd se debe comprobar que el nivel de electrolito se mantiene entre los límites adecuados. Hay baterías de cubierta transparente que poseen límites de nivel de electrolito, con lo que éste se situará entre el máximo y mínimo indicados por el fabricante. En cualquier otro caso, es recomendable que el electrolito cubra totalmente las palcas, entre 19 y 12 mm por encima del borde superior. Si es necesario reponer el nivel del electrolito usar únicamente agua destilada o desmineralizada, no sobrepasar el nivel máximo, evitar salpicaduras y derrame del electrolito, evitar la penetración de impurezas en el interior de las celdas, utilizar un embudo de plástico o cristal (nunca metálico) y llevar guantes y gafas protectoras.

Comprobar que el estado de carga de las baterías es el indicado en el manual del usuario, observando las señalizaciones e indicaciones del regulador de carga u otros aparatos de monitorización.

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Las acciones a realizar por la empresa instaladora son:

Comprobación y limpieza del estado de los bornes, de los acumuladores. Comprobación de la tensión sin carga de los elementos del acumulador mediante un

polímetro. Medida de la densidad del electrolito.

Para las baterías de Pb-ácido o de Ni-Cd se debe medir la densidad del electrolito con un densímetro o flotador. El densímetro se utiliza de la siguiente manera: con el densímetro en posición vertical, se presiona la perilla por completo, se sumerge (sin tocar las placas) el extremo del tubo en el electrolito y se succiona hasta que el indicador flote libremente. La densidad medida de este modo, debe coincidir con los valores dados por el fabricante.

Comprobación de la utilización de las baterías y, en particular, de la frecuencia de corte por baja tensión.

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B. Regulador de carga: Las acciones de mantenimiento por parte del usuario de la instalación son:

Comprobación periódica de las medidas instantáneas del voltímetro y del amperímetro, situados en el regulador.

Mantener el regulador colgado en la posición correcta, en un lugar limpio y seco y donde no esté expuesto a los rayos del sol.

Las acciones a realizar por la empresa instaladora son:

Observación visual del estado y funcionamiento del regulador, que no haya ruidos anormales o un comportamiento anormal en las luces. Verificar que las conexiones estén bien apretadas, así como las posibles corrosiones.

Verificar que el fusible de entrada este en buen estado. Comprobación del conexionado del cableado con el regulador. Comprobación de la tensión de ajuste del regulador, a temperatura ambiente.

C. Inversor: Las acciones de mantenimiento por parte del usuario de la instalación son:

Verificar que el área de ubicación del inversor se mantiene limpia y bien ventilada. Verificar que el inversor está protegido de los rayos solares. Observación visual del estado y funcionamiento del inversor, que no haya ruidos

extraños dentro de él ni tenga alarmas activadas.

Las acciones a realizar por la empresa instaladora son verificar el estado de los indicadores y las alarmas. 2.7.2. Instalaciones solares fotovoltaicas conectadas a red Las labores de mantenimiento a realizar en los diferentes subsistemas de esta instalación, son las siguientes: A. Instalación eléctrica de corriente continua (CC). Subsistema de generación: Se deberán revisar las conexiones, los cables, el perfecto estado de las cajas de los cuadros, su estanqueidad y además se deberán revisar los equipos de mando y protección para ver su estado.

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B. Instalación eléctrica de corriente alterna (CA) de Baja Tensión. Subsistema de generación: Se deberán revisar al igual que en corriente continua las conexiones, los cables, el perfecto estado de las cajas de los cuadros, su estanqueidad y además se deberán revisar los equipos de mando y protección para ver su estado. C. Inversores: Verificar que estén bien ventilados, que las conexiones estén bien hechas y que no tienen ninguna alarma activada. 2.7.3. Instalación eléctrica general y servicios auxiliares En la instalación eléctrica general y en los servicios auxiliares, que pueden ser comunes tanto en instalaciones aisladas de red como en instalaciones conectadas a red, se tendrán en cuenta las siguientes consideraciones en cuanto a las labores de mantenimiento. Se deberán revisar todas las canalizaciones de cables, para ver su estado y evitar roturas imprevistas que pudiesen ocasionar serias averías, así como las arquetas para ver que se encuentran perfectamente y que los cables no están a la intemperie. Verificar que los empalmes y conexiones estén fuertemente apretados para evitar falsos contactos y protegidos adecuadamente mediante cinta aislante. Verificar la estanqueidad de la caja de terminales tanto del cableado de los aparatos como la de los módulos fotovoltaicos. También se deberá revisar la iluminación, enchufes y cuadros de control. Veamos algunas consideraciones para los distintos elementos de la instalación eléctrica: A. Cables eléctricos: Una cuestión importante es verificar que los cables no estén deteriorados debido al ataque de roedores, ya que esta es una de las averías más comunes en este tipo de instalaciones. La comprobación de los cables comprende:

La comprobación de la continuidad de los conductores. La medida de la resistencia de aislamiento, que se realizará con un “Megger”.

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De acuerdo con la ITC-BT-19 del REBT, en el punto 2.9, indica que las instalaciones deberán presentar una resistencia de aislamiento al menos igual a los valores indicados en la tabla siguiente:

Tensión nominal de la instalación Tensión de ensayo en corriente continua (V)

Resistencia de aislamiento (MΩ)

Muy Baja Tensión de Seguridad (MBTS) Muy Baja Tensión de Protección (MBTP)

250 ≥ 0,25

Inferior o igual a 500 V, excepto caso anterior

500 ≥ 0,5

Superior a 500 V 1000 ≥ 1,0

Tabla 3 de la ITC-BT-19 del REBT Este aislamiento se entiende para una instalación en la cual la longitud del conjunto de canalizaciones y cualquiera que sea el número de conductores que las componen no exceda de 100 metros. Cuando esta longitud exceda del valor anteriormente citado y pueda fraccionarse la instalación en partes de aproximadamente 100 metros de longitud, bien por seccionamiento, desconexión, retirada de fusibles o apertura de interruptores, cada una de las partes en que la instalación ha sido fraccionada debe presentar la resistencia de aislamiento que corresponda. B. Caídas de tensión: Se deben comprobar también las caídas de tensión. La máxima caída de tensión en servicio será igual o inferior al 5% de la tensión nominal entre el origen de la instalación y cualquier punto de utilización. La caída de tensión se calculará considerando alimentados todos los aparatos susceptibles de funcionar simultáneamente. C. Cuadros eléctricos: Respecto a los cuadros eléctricos, hay que realizar las siguientes operaciones de mantenimiento:

Comprobar los interruptores diferenciales que ofrecen la protección contra corrientes de defecto a tierra.

Comprobar las variaciones máximas admitidas de tensión y frecuencia, que serán de ±5% sobre el valor nominal.

Comprobar que todos los cables se siguen ubicando dentro de las canaletas provistas de tapa desmontable. Los de fuerza irán en canaletas distintas en todo el recorrido de ésta para los cables de mando y control.

Comprobar los interruptores automáticos magnetotérmicos y contactores.

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2.8. Equipos y herramientas usuales Los equipos y herramientas usuales para efectuar las labores de mantenimiento son los siguientes: A. Equipos de medida:

Pinza amperimétrica. Polímetro. Termómetro. Anemómetro. Piranómetro. Brújula. Analizador de redes (potencia, tensión, intensidad, factor de potencia, de armónicos). Comprobador de baterías. Densímetro de ácido. Tacómetro. Termómetro. Telurómetro. Medidor de aislamiento. Medidor de corriente de fuga. Luxómetro.

B. Equipos de seguridad:

Casco. Guantes de seguridad. Guantes aislantes. Botas de seguridad. Arnés de seguridad.

C. Herramientas y utillaje:

Taladro de columna. Llave dinamométrica. Aspiradora. Linterna. Escalera. Esmeril. Taladros eléctricos portátiles. Soldadores eléctricos. Caja de herramientas con las herramientas básicas para electricidad. Dobladora de tubo acero. Remachadora. Candilejas. Niveles.

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Roscadora de tubo acero. Trócola. Polipastos.

Según el R.D. 842/2002, Reglamento Electrotécnico para Baja Tensión (REBT), el equipo que debe tener cualquier instalador de categoría básica consta de los siguientes materiales:

Telurómetro. Medidor de aislamiento, según ITC MIE-BT 19. Multímetro o tenaza, para las siguientes magnitudes:

Tensión alterna y continua hasta 500 V. Intensidad alterna y continua hasta 20 A. Resistencia.

Medidor de corrientes de fuga, con resolución mejor o igual que 1 mA. Detector de tensión. Analizador-registrador de potencia y energía para corriente alterna trifásica, con

capacidad de medida de las siguientes magnitudes: potencia activa, tensión alterna, intensidad alterna, factor de potencia.

Equipo verificador de la sensibilidad de disparo de los interruptores diferenciales, capaz de verificar la característica intensidad-tiempo.

Equipo verificador de la continuidad de conductores. Medidor de impedancia de bucle, con sistema de medición independiente o con

compensación del valor de la resistencia de los cables de prueba y con una resolución mejor o igual que 0,1 Ω.

Herramientas comunes y equipo auxiliar. Luxómetro con rango de medida adecuado para el alumbrado de emergencia.

Para los instaladores de categoría especialista además e todos los elementos anteriores, incluye los siguientes:

Analizador de redes, de armónicos y de perturbaciones de red. Electrodos para la medida del aislamiento de los suelos. Aparato comprobador del dispositivo de vigilancia del nivel de aislamiento de los

quirófanos.

REFLEXIONA Y OPINA Los instaladores de baja tensión se clasifican en dos categorías: básica y especialista. ¿Qué trabajos pueden realizar cada uno de ellos?

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2.9. Procedimientos de limpieza de captadores, acumuladores, y demás elementos de las instalaciones Los elementos que requieren limpieza en las instalaciones fotovoltaicas son los paneles, los acumuladores eléctricos, el regulador y el inversor. Para la realización de dichas tareas de limpieza se debe tener en cuenta las siguientes consideraciones: Limpieza de la superficie de los paneles La suciedad acumulada sobre la cubierta del panel reduce el rendimiento del mismo y puede producir efectos e inversión similares a las sombras. Las capas de polvo que reducen la intensidad del sol de forma uniforme no son peligrosas y la reducción de potencia no suele ser significativa. El problema radica en los depósitos que se deberían eliminar con rapidez. Para la limpieza se debe utilizar agua y productos no abrasivos (jabón, paño, etc.), para no rayar la superficie de los paneles ni degradar sus juntas. No es aceptable el uso de mangueras a presión. Esta operación conviene realizarla cuando el panel este frio. Normalmente, no se requiere una limpieza propiamente dicha, ya que con la inclinación correcta de los módulos se mantienen limpios de polvo o polen, si llueve lo suficiente. Como parte de la limpieza deben retirarse residuos que están tan adheridos que la lluvia no los arrastra, como puede ser la acumulación de suciedad en los cantos de las guías del marco del módulo y de sujeción, o los excrementos de pájaro. Normalmente la limpieza se hace una vez al año, a finales de invierno, con el comienzo de los meses de mayor insolación. Puede realizarla el usuario de la instalación o un técnico profesional, ya que generalmente forma parte del contrato de mantenimiento. Existen algunos lugares donde se presenta un problema importante, como puede ser si la instalaciones at ubicada próxima a una industria que elimine residuos por chimeneas con lo que el mantenimiento debe hacerse de modo más continuado. Otro inconveniente se plantea en las instalaciones ubicadas junto al mar, como boyas marinas, señalizaciones ópticas, etc. En estos casos, las gaviotas suelen posarse en la parte superior de la estructura soporte, defecando sobre los paneles produciendo suciedades persistentes que producen sombras parciales sobre las células. En estos casos existen unas antenas flexibles que se ubican en la parte superior de la estructura evitando que se posen las aves.

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Limpieza de los acumuladores Existen tres puntos a analizar en los acumuladores que son los que se indican a continuación:

A. En los acumuladores se debe comprobar que las bancadas, el interior de los contenedores, y sobre todo, la parte superior de los mismos no presentan restos de suciedad que pueden provocar autodescargas parásitas y derivaciones eléctricas. Se debe limpiar la suciedad y el polvo con un paño humedecido en agua limpia. En acumuladores de electrolito líquido, se debe eliminar los restos de ácido con un paño humedecido en una disolución neutralizante, enjuagar con un paño humedecido en agua limpia y secar con un paño limpio.

B. Comprobar que en los terminales de conexión no haya corrosión o sulfatación. Esto reduciría la zona de contacto entre el terminal y el borne del acumulador. En este caso se debe desconectar el terminal y limpiarlo al igual que el borne del acumulador. A continuación se cubrirán con una capa fina de una grasa especial de conductividad adecuada, para preservar la conexión. Si se aplica vaselina neutra o grasa de silicona, debe limitarse a proteger el exterior de la conexión y no la superficie de contacto.

C. Comprobar que los tapones cerámicos de los acumuladores de electrolito líquido no están obstruidos por salpicaduras. Si es así, se deben lavar con agua y secarlos agotándolos vigorosamente o aplicando una corriente de aire para eliminar toda el agua.

Limpieza de inversores, reguladores y demás elementos de la instalación Es importante que los locales donde estén ubicados estos elementos de la instalación, se mantengan limpios y libres de polvo. Un equipo en un entorno con mucho polvo deberá ser mantenido con una frecuencia mayor. Se debe comprobar que los terminales no presenten signos de corrosión y que las conexiones son eléctricamente eficaces. En ambientes adversos se deben proteger las conexiones con algún protector contra la corrosión como sprays, grasas, etc. Tampoco puede haber restos de suciedad en las pantallas indicadoras, ya que dificultan la visualización de sus indicadores, pudiendo afectar a su funcionamiento. Es importante realizar la limpieza de rejillas, máquinas de ventilación, máquinas de climatización y termostato en su caso. Sustituir los filtros. 2.10. Medidas de parámetros eléctricos Cada vez es más habitual en las instalaciones fotovoltaicas la utilización de elementos que aporten al usuario información completa sobre el comportamiento general del sistema. Esa información se muestra por medio de indicadores y visualizadores presentes en los propios aparatos de monitorización. Algunas de las medidas que se obtienen con estos dispositivos son las siguientes:

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Tensiones en los cuadros eléctricos. Se deben realizar mediciones en los cuadros eléctricos con la finalidad de comprobar las tensiones en los mismos. Midiendo las tensiones de entrada y salida de cada interruptor diferencial/ magnetotérmico mediante un polímetro o pinza amperimétrica. Si se observa que la tensión que llega al cuadro es demasiado baja o ha ido disminuyendo desde la medida anterior, deberá comprobarse la instalación ya que hay equipos bastante sensibles a las tensiones de entrada y se podría producir un fallo.

Tensión y corriente CC del generador. Tensión en la batería. Intensidad generada en el campo fotovoltaico. Intensidad de consumo. Estado de carga de las baterías. Etapa de regulación de carga. Tensión, intensidad y potencia de salida del inversor. Energía eléctrica generada por el campo fotovoltaico. Energía eléctrica consumida y/o vertida a la red. Irradiancia y temperatura en el campo fotovoltaico. Potencia CA consumida si la hubiere, salvo para instalaciones cuya aplicación es

exclusivamente el bombeo de agua.

REFLEXIONA Y OPINA ¿Cuáles son las tensiones adecuadas que deberíamos medir en el cuadro eléctrico?

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3. Mantenimiento correctivo. Tareas del mantenimiento correctivo

En este plan de mantenimiento entran todas las operaciones de sustitución necesarias para asegurar que el sistema funciona correctamente durante su vida útil. Aunque se trate de reparación de las averías que surjan, el mantenimiento correctivo también hay que gestionarlo, ya que el tiempo de respuesta es clave para este tipo de instalaciones. 3.1. Diagnóstico de averías En ocasiones, las averías no afectan de modo aparente al funcionamiento de la instalación fotovoltaica, sino que afectan al rendimiento, las prestaciones o durabilidad de la misma. Esto obliga al técnico a realizar un diagnóstico exhaustivo de todo el sistema, para poder localizar dichas averías y repararlas. Entre las dificultades que se puede encontrar un técnico a la hora de realizar el diagnóstico de una instalación, se pueden señalar las siguientes:

Baja calidad en la realización de la instalación, esto es, cableado desordenado y sin identificar, ausencia de elementos de desconexión, etc.

Ausencia de planos, esquemas y manuales. Ausencia de indicaciones y señalizaciones en los aparatos: escasa o nula

monitorización. Ausencia de un plan de mantenimiento que permita analizar el histórico de la

instalación y el seguimiento de las intervenciones correspondientes.

Los principales síntomas de una avería en una instalación son:

Disminuye el rendimiento. El uso del sistema de energía auxiliar funciona un mayor número de horas de las que

trabaja habitualmente en el caso de una instalación aislada. No funciona la instalación aislada y saltan los fusibles. El regulador esta con luces de alarma y con luces parpadeantes, en instalaciones

aisladas. En una instalación conectada a red, el seguidor no hace el seguimiento del sol de forma

correcta. El fallo total de la instalación, en la que no hay producción de energía.

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Las principales averías que se suelen dar en las instalaciones fotovoltaicas son las siguientes:

a. Puntos Calientes en módulos fotovoltaicos, provocados por rotura de los paneles o por sombras que provocan puntos calientes alrededor de la sombra, ya que la parte en sombra se convierte en resistencia.

b. Degradación del EVA de módulos fotovoltaicos. c. Corrosión de las estructuras. d. Problemas de estanqueidad tanto en el interior del módulo como en su caja de

conexiones. En instalaciones aisladas de red:

e. El regulador no corta a tensión nominal, sino por debajo de ésta. f. Defectos de fabricación de las reactancias en la instalación de iluminación. g. Funcionamiento frecuente a baja carga del acumulador, lo que provoca que el ciclo de

carga y descarga de las baterías se reduzca, llevando a que el acumulador deje de funcionar.

h. El acumulador recibe sobrecargas. i. Pérdidas de agua en el acumulador y sulfatación del mismo.

En instalaciones conectadas a red:

j. Fallos mecánicos diversos en seguidores. k. Desorientaron de seguidores, por fallos en el sistema de seguimiento. l. Pérdidas de aceites en accionamientos hidráulicos. m. Rotura de fusibles por sobre intensidades. n. Degradación de la cobertura aislante de cableado. o. Disparos intempestivos de las líneas de evacuación. p. Averías en estaciones meteorológicas. q. Problemas en etapas de potencia de inversores. r. Problemas de arranque a primera hora de inversores. s. Defectos en fuentes de alimentación de inversores. t. Desconexión del inversor por sobrecalentamiento debido a una mala ventilación. u. Desconexión del inversor por tensión de red fuera de tolerancia. v. Impacto directo de rayos o indirecto en las estructuras metálicas, provocando el

cortocircuito de dispositivos electrónicos. w. Rotura de cables debido a roedores.

3.2. Procedimientos para aislar eléctricamente los diferentes componentes Las propias protecciones eléctricas de las instalaciones fotovoltaicas tienen como finalidad la de aislar eléctricamente los diferentes componentes de la instalación. Por ello se estudian en este apartado las protecciones de las instalaciones conectadas a red y de las aisladas, ya que son diferentes.

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3.2.1. Protecciones en instalaciones conectadas a red A. Protecciones en el lado de CC:

Caja de conexión del grupo fotovoltaico o del generador fotovoltaico: consta de los siguientes elementos:

Fusibles de CC de protección contra cortocircuitos, para cada una de las ramas del

generador fotovoltaico positiva y negativa. Descargadores para la protección contra sobretensiones transitorias. Diodos de protección contra sombras parciales. Interruptores en carga que sirve para el seccionamiento de cada rama del generador

fotovoltaico para labores de mantenimiento.

Protecciones integradas en el inversor: Seccionador de CC. Transformador de alta frecuencia que realiza la separación galvánica entre la red de

distribución de baja tensión y la instalación fotovoltaica. Vigilador de aislamiento para cumplir el régimen de neutro aislado. Protección contra sobrecargas mediante limitadores de potencia. Controlador permanente de aislamiento: Los controladores permanentes de

aislamiento son protecciones que se utilizan en circuitos de CC para detectar posibles faltas de aislamiento de los dos conductores (positivo y negativo) contra tierra.

Esquema del controlador permanente de aislamiento

El controlador permanente de aislamiento está formado por dos dispositivos: un vigilante de aislamiento y un interruptor de continua. El vigilante de aislamiento realiza una medición continua del aislamiento existente entre el conductor de polaridad positiva y el conductor de polaridad negativa, es decir, mide la resistencia existente entre ambos conductores y cuando ésta es inferior a un valor determinado, manda una señal al interruptor de CC.

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El interruptor de CC abre el circuito cuando recibe la orden del vigilante de aislamiento desconectando el inversor y drena la sobrecarga hacia la tierra de la instalación, de esta manera pueden prevenirse riesgos de electrocución del personal encargado de la instalación.

B. Protecciones en el lado de CA:

Interruptor general manual: interruptor magnetotérmico con intensidad de cortocircuito superior a la indicada por la empresa distribuidora en el punto de conexión. Será accesible a la empresa distribuidora en todo momento, con objeto de poder realizar la desconexión manual.

Interruptor Automático Diferencial trifásico: para proteger a las personas contra contactos indirectos. Puede tener rearme automático o manual.

Interruptor automático de la interconexión: desconexión-conexión automática de la instalación fotovoltaica en caso de pérdida de tensión o frecuencia de la red, junto a un relé de enclavamiento.

Interruptor Automático Magnetotérmico trifásico: protege contra sobreintensidades (sobrecargas y cortocircuitos).

Dispositivo de protección contra sobretensiones (DPS): la solución habitual para proteger el lado de alterna (entre la salida del ondulador y el suministro de la red) mediante un DPS de tipo 2. En el caso de una instalación en un edificio con protección pararrayos externa en los principales puntos de alimentación, un protector de sobretensión DPS de tipo 1.

Podrán integrarse en el equipo inversor las funciones de protección de máxima y mínima tensión y de máxima y mínima frecuencia y en tal caso las maniobras automáticas de desconexión-conexión serán realizadas por éste. En este caso sólo se precisará disponer adicionalmente de las protecciones de interruptor general manual y de interruptor automático diferencial, si se cumplen una serie de condiciones como son:

Las funciones serán realizadas mediante un contactor cuyo rearme será automático, una vez se restablezcan las condiciones normales de suministro de la red.

El contactor, gobernado normalmente por el inver sor, podrá ser activado manualmente.

El estado del contactor ("on/off"), deberá señalizarse con claridad en el frontal del equipo, en un lugar destacado.

Otra protección a tener en cuenta para la totalidad de la instalación es el sistema de puesta a tierra, que debe tener las siguientes características:

Puede tener los esquemas siguientes: IT, TN o TT. Se deben conectar a tierra las masas metálicas de la instalación: carcasa del inversor,

marcos, etc. Debe estar conectado al sistema de la instalación de CC, pero independiente del neutro

de la red de distribución.

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En el siguiente enlace se muestra un esquema de una instalación fotovoltaica conectada a red donde se puede observar la ubicación de los distintos elementos de protección citados anteriormente. http://dev2.metodoconsultores.com/conteni2/OCMMISF/media/pdf/Esquema_de_protecciones_de_una_instalacion_solar_conectada_a_red.pdf

Esquema de protecciones de una instalación solar conectada a red. 3.2.2. Protecciones en instalaciones aisladas de red A. Protección contra contactos directos: Esta protección consiste en tomar las medidas destinadas a proteger las personas contra los peligros que pueden derivarse de un contacto con las partes activas de los materiales eléctricos. Salvo indicación contraria, los medios a utilizar vienen expuestos y definidos en la Norma UNE 20.460-4-41, que son habitualmente:

Protección por aislamiento de las partes activas. Protección por medio de barreras o envolventes. Protección por medio de obstáculos. Protección por puesta fuera de alcance por alejamiento. Protección complementaria por dispositivos de corriente diferencial residual

diferenciales. Esta medida de protección está destinada solamente a complementar otras medidas de protección contra los contactos directos. El empleo de dispositivos de corriente diferencial-residual, cuyo valor de corriente diferencial asignada de funcionamiento sea inferior o igual a 30 mA, se reconoce como medida de protección complementaria en caso de fallo de otra medida de protección contra los contactos directos o en caso de imprudencia de los usuarios. B. Protección contra contactos indirectos:

Protección por corte automático de la alimentación. El corte automático de la alimentación después de la aparición de un fallo está destinado a impedir que una tensión de contacto de valor suficiente, se mantenga durante un tiempo tal que puede dar como resultado un riesgo. Debe existir una adecuada coordinación entre el esquema de conexiones a tierra de la instalación utilizado de entre los descritos en la ITC-BT-08 y las características de los dispositivos de protección. El corte automático de la alimentación está prescrito cuando puede producirse un efecto peligroso en las personas o animales domésticos en caso de defecto, debido al

http://dev2.metodoconsultores.com/conteni2/OCMMISF/media/pdf/Esquema_de_protecciones_de_una_instalacion_solar_conectada_a_red.pdf

http://dev2.metodoconsultores.com/conteni2/OCMMISF/media/pdf/Esquema_de_protecciones_de_una_instalacion_solar_conectada_a_red.pdf

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valor y duración de la tensión de contacto. Se utilizará como referencia lo indicado en la norma UNE 20.572 -1. La tensión límite convencional es igual a 50 V, valor eficaz en CA, en condiciones normales. En ciertas condiciones pueden especificarse valores menos elevados, como por ejemplo, 24 V para las instalaciones de alumbrado público contempladas en la ITC-BT-09, apartado 10. Se describen a continuación aquellos aspectos más significativos que deben reunir los sistemas de protección en función de los distintos esquemas de conexión de la instalación, según la ITC-BT-08 y que la norma UNE 20.460 -4-41 define cada caso. Se emplean dispositivos del tipo: Dispositivos de protección de máxima corriente, tales como fusibles, interruptores

automáticos. Diferenciales, están compuestos por:

- Transformador toroidal. - Relé electromecánico. - Mecanismo de conexión y desconexión. - Circuito auxiliar de prueba.

Cuando la suma vectorial de las intensidades que pasan por el transformador es distinta de cero, en el secundario del mismo se induce una tensión que provoca la excitación del relé dando lugar a la desconexión del interruptor. Para que se produzca la apertura, la corriente de fuga debe de ser superior a la corriente de sensibilidad del diferencial.

Protección contra sobrecargas, cortocircuitos.

Se asegura esta protección por: Fusibles. Interruptores automáticos. Relés de protección.

Protección contra sobretensiones.

Los elementos de protección contra sobretensiones de red (producidas por tormentas, etc.) son varistores (en los paneles). Los varistores proporcionan una protección fiable y económica contra transitorios de alto voltaje que pueden ser producidos, por ejemplo, por relámpagos, conmutaciones o ruido eléctrico en líneas de potencia de CC o CA.

Toma de tierra:

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Del generador FV: estructura soporte y marco metálico. De la instalación correspondiente a los consumos de alterna.

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Se aconseja buscar más información en las instrucciones técnicas complementarias del Reglamento electrotécnico de Baja Tensión siguientes, que son las que hacen referencia al aislamiento eléctrico de una instalación:

ITC-BT-18 de instalaciones de puesta a tierra. ITC-BT-22 de protección contra sobreintensidades. ITC-BT-23 de protección contra sobreintensidades. ITC-BT-24 de protección contra los contactos directos e indirectos.

3.3. Métodos para la reparación de los distintos componentes de las instalaciones El proceso de reparación de una avería puede empezar antes de producirse, formando e informando al personal de producción y mantenimiento, para la realización del mantenimiento preventivo. En este mantenimiento se programa las intervenciones o sustitución de algunos componentes de la instalación o piezas, según intervalos predeterminados de tiempo o espacios regulares (horas de servicio, producción, etc.). Se tienen que prever los cambios para las reparaciones más habituales e incluso tener utillajes especiales. Por ello, parece importante tener como repuestos los elementos siguientes:

1% de módulos instalados. 1 tarjeta de comunicaciones del inversor. 1 tarjeta de potencia del inversor. En una instalación con varios inversores pequeños es interesante la posibilidad de

contar con uno de reserva. Tornillería. Spray de galvanizado. Espuma de poliuretano. 3% de fusibles y portafusibles. Una caja de protección de continua. 2% de descargadores de sobretensiones.

En las averías, podemos tener que usar métodos de reparación distintos. Los más habituales son los siguientes:

Desmontar cables. Desmontar para reparar o sustituir elementos como módulos, reguladores, inversores,

etc. Empalmes de cableado.

REFLEXIONA Y OPINA Haz un esquema de las partes de una instalación de puesta a tierra y explica los elementos que la componen.

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Una vez detectadas las anomalías funcionales se procede a su sustitución o reparación con la mayor brevedad posible, una vez se ha aceptado el presupuesto. Una vez reparada la instalación se debe poner en marcha de nuevo, mediante un proceso que no difiere de la puesta en marcha inicial de la instalación. Por supuesto algunas operaciones pueden ser obviadas, al no tratarse de la puesta en marcha inicial, aunque no está de más comprobar todos los parámetros. 3.4. Desmontaje y reparación o reposición de paneles, inversores, acumuladores, elementos eléctricos y/o mecánicos En las tareas de desmontaje y reparación de los distintos elementos que componen una instalación fotovoltaica, siempre se tendrán en cuenta las consideraciones indicadas en los manuales de instalación y mantenimiento de los distintos fabricantes de equipos. Generalmente para desmontarlos se deben realizar las operaciones de montaje pero en orden inverso, aunque muchos manuales de fabricantes hacen mención a cómo realizarlo en un apartado especial. A continuación se indican las operaciones para desmontar algunos de los equipos de la instalación. Regulador en instalaciones aisladas de red Para desmontar un regulador solar programable, en primer lugar se desconectan manualmente todos las cargas alimentadas, y a continuación, se desembornan del regulador. Para evitar chispas, estas operaciones deberán realizarse durante la noche o con los módulos tapados. En estas condiciones puede procederse a la retirada de los fusibles del regulador de carga. Antes de desembornar los cables de batería del regulador deberán soltarse todas las conexiones de los terminales de la batería, a fin de evitar posibles cortocircuitos. Antes de instalar el regulador es necesario realizar la reposición de los ajustes originales de fábrica. Baterías en instalaciones aisladas de red La norma IEEE Standard 450-1980 describe los procedimientos de ensayo y criterios de sustitución de una batería. El procedimiento de desmontaje, retirada y depósito de baterías de plomo abierto es el siguiente:

Es responsabilidad del Jefe de Equipo o equivalente en su caso, cumplir y hacer cumplir todas las normas de seguridad y de protección medioambiental legalmente requeridas.

El personal que accede a la sala de baterías deberá descargarse de electricidad estática antes de entrar. Un método sencillo consiste en sujetar un destornillador de prueba con la mano y apoyarlo en una superficie metálica.

Retirar los tapones de todos los elementos de la batería a desmontar.

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Examen visual de los elementos: Si se detectan escamas o desprendimiento de material de los puentes, subir el nivel

hasta el punto MAX con cualquier tipo de agua. Si no detectan anomalías, ventilar el interior de los elementos (aire a presión, pera,

etc.) Si es posible, descargar la batería durante 1 minuto utilizando el sistema de

consumo al que estaba conectada.

Ventilar nuevamente los elementos. El propietario del equipo o el personal técnico responsable del mismo, procederá a

aislar la batería del equipo cargador/rectificador. Comprobar que la tensión de la batería es inferior a la tensión de flotación. Desconectar las ramas entre sí o las filas si se trata de una sola rama. Desconectar los bornes positivos y negativos de la batería. Aislar adecuadamente los extremos de los cables. Desconectar todos los elementos con herramienta debidamente aislada. No depositar la tornillería ni las conexiones retiradas sobre los elementos. Mover ligeramente los elementos sobre la bancada para facilitar su extracción. Desplazar por la bancada todos los elementos, de uno en uno, comprobando el estado

de los vasos. Todo vaso fisurado o excesivamente hinchado será colocado sobre un depósito de

contención, nunca sobre un palet. Los elementos colocados en un depósito de contención, deberán calzarse

adecuadamente entre sí impidiendo cualquier movimiento que pueda provocar el volcado de los mismos.

Los elementos paletizados, estarán separados entre ellos por cartón, cubierta la parte superior con cartón para evitar cortocircuitos y flejados horizontalmente en dos alturas y verticalmente en los dos sentidos cuidando que el fleje sujete cada conjunto de elementos.

Colocar los tapones en todos los elementos. Los palets así preparados estarán listos para su transporte por camión. En el caso de utilizar una grúa o pluma para mover los palets, únicamente permanecerá

en la zona de trabajo el personal estrictamente necesario y protegido por un casco. Paneles solares Cubrir los paneles en el momento de desconexión y desinstalación, para evitar posibles contactos y descargas que pongan en riesgo a personas o aparatos del sistema fotovoltaico. Se desconectarán los terminales y una vez desconectados eléctricamente se procederá al desmontaje de la estructura soporte.

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Inversor

Paso Instrucciones 1 Abra el inversor según las indicaciones de seguridad. 2 Desconecte el cable de CA. 3 Cierre el inversor con los seis tornillos y sus arandelas correspondientes. 4 Suelte los dos tornillos en los lados del inversor

que lo conectan con el soporte mural.

5 En caso necesario retire la protección contra robo. 6 Tire del inversor hacia arriba verticalmente.

¡ Tenga en cuenta siempre el peso del inversor de 65 kg!

7 Para el transporte del inversor use las asas ergonómicas abajo y arriba, a los lados del inversor (A) o las aperturas de la carcasa pasando , por ejemplo, una vara de a cero (B) (diámetro máx. de 30 mm).

Indicaciones del desmontaje del inversor SPR-7000M-ES.

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Resumen Función y objetivos del mantenimiento Deberá realizarse un plan de mantenimiento adecuado en la instalación solar fotovoltaica para asegurar:

El correcto funcionamiento y óptima explotación de la instalación. Aumentar la eficiencia y la duración de la misma.

Para llevar a cabo dichos objetivos, deberán realizarse dos escalones complementarios de actuación:

A. Plan de vigilancia. B. Plan de mantenimiento preventivo.

Tipos de mantenimiento

Los más usuales en las instalaciones fotovoltaicas:

Preventivo: el destinado a garantizar la fiabilidad de equipos en funcionamiento antes de que pueda producirse un accidente o avería por deterioro. Tiene como propósito planificar periodos de paralización de trabajo en momentos específicos, para inspeccionar y realizar las acciones de mantenimiento del equipo, con lo que se evitan reparaciones de emergencia.

Correctivo: corrige los defectos o averías observados.

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Tareas de mantenimiento preventivo Para instalaciones solares fotovoltaicas conectadas a red, el mantenimiento preventivo de la instalación incluirá, al menos, una visita (anual para el caso de instalaciones de potencia de hasta 100 kWp y semestral para el resto) en la que se realizarán las siguientes actividades:

Comprobación de las protecciones eléctricas. Comprobación del estado de los módulos: comprobación de la situación respecto al

proyecto original y verificación del estado de las conexiones. Comprobación del estado del inversor: funcionamiento, lámparas de señalizaciones,

alarmas, etc. Comprobación del estado mecánico de cables y terminales (incluyendo cables de tomas

de tierra y reapriete de bornas), pletinas, transformadores, ventiladores/extractores, uniones, reaprietes, limpieza.

Según el PCT del IDAE para instalaciones solares fotovoltaicas aisladas de red, el mantenimiento preventivo de la instalación incluirá una visita anual en la que se realizarán, como mínimo, las siguientes actividades:

Verificación del funcionamiento de todos los componentes y equipos. Revisión del cableado, conexiones, pletinas, terminales, etc. Comprobación del estado de los módulos: situación respecto al proyecto original,

limpieza y presencia de daños que afecten a la seguridad y protecciones. Estructura soporte: revisión de daños en la estructura, deterioro por agentes

ambientales, oxidación, etc. Baterías: nivel del electrolito, limpieza y engrasado de terminales, etc. Regulador de carga: caídas de tensión entre terminales, funcionamiento de

indicadores, etc. Inversores: estado de indicadores y alarmas. Caídas de tensión en el cableado de continua. Verificación de los elementos de seguridad y protecciones: tomas de tierra, actuación

de interruptores de seguridad, fusibles, etc.

Además es importante:

Tener un plan detallado, especificando las albores a realizar, cuando y quien las realiza.

Guardar un registro de toda labor de mantenimiento libro de mantenimiento.

Programa de gestión energética Es Importante en sistemas fotovoltaicos aislados de red el realizar un estudio de las cargas de consumo para reducir al máximo el consumo energético.

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Se utilizarán:

Aparatos eficientes. Electrodomésticos de clase energética A o B. Equipos ofimáticos con la etiqueta Energy Star. Aparatos electrónicos con consumos bajos. Lámparas fluorescentes. No se utilizarán cargas para climatización.

Seguimiento de la producción Un modo de revisar la producción de un modo sencillo es mediante las facturas o también, con la monitorización del inversor a través de una tarjeta de comunicaciones incorporada en éste. El control de la producción en los sistemas fotovoltaicos conectados a red nos ayuda a detectar si hubiera una disminución del rendimiento de la instalación, para intervenir. Otros factores de los cuales depende la producción de energía fotovoltaica y que también se debería medir son:

Radiación. Temperatura ambiente. Temperatura de la célula. Velocidad del viento.

Evaluación de rendimientos El coeficiente de rendimiento (en inglés performance ratio) constituye una de las magnitudes más importantes para la evaluación de la efectividad de una instalación fotovoltaica. El coeficiente de rendimiento se indica en porcentaje y expresa la relación entre el rendimiento real y el rendimiento nominal de la instalación fotovoltaica. El período de estudio óptimo para el cálculo del coeficiente de rendimiento es de 1 año. No obstante, también se pueden seleccionar intervalos más breves. Diagnóstico de averías En ocasiones, las averías no afectan de modo aparente al funcionamiento de la instalación fotovoltaica, sino que afectan al rendimiento, las prestaciones o durabilidad de la misma. Las principales averías que se suelen dar en las instalaciones fotovoltaicas son las siguientes:

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A. Puntos Calientes en módulos fotovoltaicos, provocados por rotura de los paneles o por sombras que provocan puntos calientes alrededor de la sombra, ya que la parte en sombra se convierte en resistencia.

B. Degradación del EVA de módulos fotovoltaicos. C. Corrosión de las estructuras. D. Problemas de estanqueidad tanto en el interior del módulo como en su caja de

conexiones. E. El regulador no corta a tensión nominal, sino por debajo de ésta. F. Defectos de fabricación de las reactancias en la instalación de iluminación. G. Funcionamiento frecuente a baja carga del acumulador, lo que provoca que el ciclo de

carga y descarga de las baterías se reduzca, llevando a que el acumulador deje de funcionar.

H. El acumulador recibe sobrecargas. I. Pérdidas de agua en el acumulador y sulfatación del mismo. J. Fallos mecánicos diversos en seguidores. K. Desorientaron de seguidores, por fallos en el sistema de seguimiento. L. Pérdidas de aceites en accionamientos hidráulicos. M. Rotura de fusibles por sobre intensidades. N. Degradación de la cobertura aislante de cableado. O. Disparos intempestivos de las líneas de evacuación. P. Averías en estaciones meteorológicas. Q. Problemas en etapas de potencia de inversores. R. Problemas de arranque a primera hora de inversores. S. Defectos en fuentes de alimentación de inversores. T. Desconexión del inversor por sobrecalentamiento debido a una mala ventilación. U. Desconexión del inversor por tensión de red fuera de tolerancia. V. Impacto directo de rayos o indirecto en las estructuras metálicas, provocando el

cortocircuito de dispositivos electrónicos. W. Rotura de cables debido a roedores.

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Protecciones en instalaciones conectadas a red

A. Protecciones en el lado de CC:

B. Protecciones en el lado de CA: Interruptor general manual. Interruptor automático diferencial. Interruptor automático de la interconexión. Interruptor automático magnetotérmico. DPS.

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C. Sistemas de puesta a tierra.

Protecciones en instalaciones aisladas de red

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Métodos de reparación Los más habituales son los siguientes:

Desmontar cables. Desmontar para reparar o sustituir elementos como módulos, reguladores, inversores,

etc. Empalmes de cableado.

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Glosario Acumulador: asociación eléctrica de baterías. Autodescarga: pérdida de carga de la batería cuando ésta permanece en circuito abierto. Habitualmente se expresa como porcentaje de la capacidad nominal, medida durante un mes, y a una temperatura de 20 °C. Batería: fuente de tensión continua formada por un conjunto de vasos electroquímicos interconectados. Célula solar o fotovoltaica: dispositivo que transforma la energía solar en energía eléctrica. Estado de carga: cociente entre la capacidad residual de una batería, en general parcialmente descargada, y su capacidad nominal. Generador fotovoltaico: asociación en paralelo de ramas fotovoltaicas. Interruptor automático de la interconexión: dispositivo de corte automático sobre el cual actúan las protecciones de interconexión. Interruptor general: dispositivo de seguridad y maniobra que permite separar la instalación fotovoltaica de la red de la empresa distribuidora. Inversor: convertidor de corriente continua en corriente alterna. Irradiancia: densidad de potencia incidente en una superficie o la energía incidente en una

superficie por unidad de tiempo y unidad de superficie. Se mide en kW/m2

. Irradiación: energía incidente en una superficie por unidad de superficie y a lo largo de un

cierto período de tiempo. Se mide en MJ/m2

o kWh/m2

. Módulo fotovoltaico: conjunto de células solares interconectadas entre sí y encapsuladas entre materiales que las protegen de los efectos de la intemperie. Rama fotovoltaica: subconjunto de módulos fotovoltaicos interconectados, en serie o en asociaciones serie-paralelo, con voltaje igual a la tensión nominal del generador. Régimen de carga (o descarga): parámetro que relaciona la capacidad nominal de la batería y el valor de la corriente a la cual se realiza la carga (o la descarga). Se expresa normalmente en horas, y se representa como un subíndice en el símbolo de la capacidad y de la corriente a la cual se realiza la carga (o la descarga). Por ejemplo, si una batería de 100 Ah se descarga en 20 horas a una corriente de 5 A, se dice que el régimen de descarga es 20 horas (C20 = 100 Ah) y la corriente se expresa como I20 =5 A.

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Regulador de carga: dispositivo encargado de proteger a la batería frente a sobrecargas y sobredescargas. El regulador podrá no incluir alguna de estas funciones si existe otro componente del sistema encargado de realizarlas. Temperatura ambiente: temperatura del aire u otro medio donde el material vaya a ser utilizado. Tensión de puesta a tierra (tensión a tierra): tensión entre una instalación de puesta a tierra y un punto a potencial cero, cuando pasa por dicha instalación una corriente de defecto. Tierra: masa conductora de la tierra en la que el potencial eléctrico en cada punto se toma, convencionalmente, igual a cero. Toma de tierra: electrodo, o conjunto de electrodos, en contacto con el suelo y que asegura la conexión eléctrica con el mismo. Vaso: elemento o celda electroquímica básica que forma parte de la batería, y cuya tensión nominal es aproximadamente 2 V. Voltaje de desconexión de las cargas de consumo: voltaje de la batería por debajo del cual se interrumpe el suministro de electricidad a las cargas de consumo. Voltaje final de carga: voltaje de la batería por encima del cual se interrumpe la conexión entre el generador fotovoltaico y la batería, o reduce gradualmente la corriente media entregada por el generador fotovoltaico.

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