15 Es Energia Solar Comunicaciones Presentacion v02
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Introduccin a la ESFIntroduccin a la ESF
para sistemas autnomos depara sistemas autnomos detelecomunicacionestelecomunicaciones
Alberto [email protected]+46 !ctubre "##$%cc& 'reati(e 'ommons S)are-Ali*e 'ontribution on-'ommercial
,nidad ,nidad
mailto:[email protected]:[email protected] -
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7ndice7ndice
8re(e introduccin a los sistemas de ESF
'omponentes Paneles solares 8ater9as e:uladores 'on(ertidores e in(ersores
/as car:as;edidas de los componentes
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El sistema aislado o autnomoEl sistema aislado o autnomo
Aislado < autnomo no esta conectado a la red el=ctrica
Foto(oltaico El uso de ener:9a solar para producir ener:9a
el=ctrica
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Sistema ESF aisladoSistema ESF aislado
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Panel SolarPanel Solar
'ompuesto por la celdas 5oto(oltaicas
eco:e la ener:9a solar > la con(ierte enelectricidad
/a asociacin de (arios paneles 5orman elsistema de captacin o campo de paneles
/a cantidad de corriente depende del n?mero
de celdas > de la radiacin solar en el momento/os paneles no pueden almacenar ener:9a
Se necesitan bater9as
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8ater9a %Acumulador&8ater9a %Acumulador&
Almacena la ener:9a ue no se consume en elmomentoSe almacena en 5orma de ener:9a u9mica %reaccin
u9mica re(ersible&/a ma>or9a de las instalaciones usan bater9as sinmantenimiento de plomo-cidoB tambien se las conocecomo
ecombinantes3/A %valve regulated lead acid)
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e:ulador - 'ontroladore:ulador - 'ontrolador
/a corriente de los paneles > las bater9as esC'/as car:as normalmente usan A' o un ni(el di5erentede C'
C'2A' %in(ersor&/a ener:9a se pierde durante la con(ersin
/os con(ersores de continua C'2C' se usanpara adaptar ni(eles de C'
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e:ulador - 'ontroladore:ulador - 'ontrolador
'on(ertidores C'2C' Perdidas de ener:iaD Cisea tu sistema para ue 5uncione al ni(el de C'
de tus car:as
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/as 'ar:as/as 'ar:as
/os euipos2disposit(os ue consumen laener:9a producida >2o almacenadaEuipos de telecomunicacionesB routersB estaciones
de trabaoB lamparasB 3SATsB s1itc)es etc.Es 5undamental calcular-estimar los consumosde tus car:asImpacto en el tamao del campo de paneles > las
bater9asB etcSiempre piensa en euipos debao consumo
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Empecemos a)ora de nue(o...Empecemos a)ora de nue(o...
(eamos los componentes(eamos los componentesal detalleal detalle
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Paneles solaresPaneles solares
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Paneles solaresPaneles solares
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Ciseo 59sicoCiseo 59sico
Generalmente entre H" > H6 celdas solares decristal de silicio
Cependiendo del tamao de las celdas el panel
tiene una super5icie entre # > # mJCos contactos el=ctricos %+ positi(o > ne:ati(o&
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Ciseo 59sicoCiseo 59sico
'ontactos para instalar diodos de paso%optional& prote:e el panel del e5ecto K)ot-spotL %punto
caliente& ocurre cuando parte del panel se ueda en sombra
> se comporta como una car:a %consume ener:9a& Incrementa la temperatura%- ##M'&
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Paneles solaresPaneles solares
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E5iciencia ener:=ticaE5iciencia ener:=tica
'ur(a caracter9stica I3 Todos los (alores posible de(oltae2corriente
/a cur(a dependeTemperaturaadiacin recibida
/a corriente es directamente proporcional a laradiacin solar %G&
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E5iciencia ener:=ticaE5iciencia ener:=tica
El (oltae se reduce li:eramente con elincremento de la temperatura
El punto de trabao del panel depende de la
Kcar:aL en sus eNtremos2contactos.,n buen re:ulador intenta ue el panel trabaeen el punto de mNima potencia.
Estos re:uladores se conocen como ;PT
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E5iciencia el=ctrica %#-HO&E5iciencia el=ctrica %#-HO&
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Parmetros del panel solarParmetros del panel solar
. 'orriente de cortocircuito %IS'&
/a corriente mNima del panel
'uando ponemos los terminales en KcortoL
". 'orriente de circuito abierto %3!'&
El (oltae mNimo
'uando medimos sin car:aGeneralmente alrededor de -"" 3 para paneles ue (an atrabaar a " 3
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Parmetros del panel solarParmetros del panel solar
H. Punto de mNima potencia
PmaN < IpmaN . 3pmaNSe mide en Qatts %Q& or Qatts pico %Qp&
ecuerdaD El panel no suele trabaar a la potencia deQp debido a la in5luencia de las car:as
/os (alores de 3PmaN> IPmaNsuelen ser un poco
in5eriores a los de Isc> 3oc
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Parmetros del panel solarParmetros del panel solar
4. Factor de 5orma %FF&/a relacin entre la PmaN > el producto de IS'.3!'
os da una idea de la calidad del panel8uscamos (alores de FF cercanos a
3alores normales entre #$ > #.
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Parmetros del panel solarParmetros del panel solar
. E5iciencia %h)/a relacin entre la potencia el=ctrica mNima ueentre:a el panel > la radiacin solar incidente %P/&
3alores t9picos entre #-"O/a e5iciencia depende del tipo de materiales >construccin %silicio mono o polocristalinoB amor5o ot)in 5ilm&
h = PM/ PL = FF. ISC . VOC/ PL
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Parmetros del panel solarParmetros del panel solar
3alores ue nos da el 5abricante IS'B 3!'B
IPmaN> 3PmaN
En condiciones estandar de Irradiancia %G& < ### Q2m" Temperatura %T& de las celdas de "o' A ni(el del mar
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I3 'ur(eI3 'ur(e
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I3 'ur(e (s GI3 'ur(e (s G
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I3 cur(e (s temperaturaI3 cur(e (s temperatura
Parmetros ue necesitamos paraParmetros ue necesitamos para
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Parmetros ue necesitamos paraParmetros ue necesitamos parael dimensionadoel dimensionado
'lculo del n?mero de paneles 'orriente > 3oltae en el punto de mNima potencia
%IPmaN > 3pmaN&
'omo el panel no trabaa en este puntoBasumimos siempre unas perdidas del O
I t i d l
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InterconeNin de panelesInterconeNin de paneles
'ampo de paneles Paneles en serie o paralelo sobre una estructura de
soporte com?n
Es importante ue todos los paneles sean lo
ms parecidos posible %i:uales& ;isma marca > caracter9sticas ,na dispersin en los parmetros tiene un impacto en el
KcampoL total
I t i d l
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InterconeNin de panelesInterconeNin de paneles
Gracias al interconeNionado podemosconse:uir
,n ni(el de (oltae ue es cercano %pero superior& al delas bater9as
,n ni(el de corriente su5iciente para alimentar nuestroseuipos > car:ar las bater9as
I i d lI t i d l
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InterconeNin de panelesInterconeNin de paneles
I t i d lI t i d l
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InterconeNin de panelesInterconeNin de paneles
' l i b l' l i b l
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'omo ele:ir un buen panel...'omo ele:ir un buen panel...
En lu:ares con muc)o pol(o Paneles especialmente construidos para no ad)erir pol(o
e(isa la construccin del panel
El cristal tiene ue ser resistente > el marco de aluminiorobusto > bien construido /os paneles pueden durar )asta "# aos pero eso no
si:ni5ica ue no sean 5r:iles
' l i b l'omo ele:ir un buen panel
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'omo ele:ir un buen panel...'omo ele:ir un buen panel...
Ase:?rate ue tienes acceso a todas las cur(asI3
e(isa las :arant9as > la potencia de salidadespu=s de KRL meses
'alcula el precio del panel por Qp
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8ater9as8ater9as
/a bater9a/a bater9a
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/a bater9a/a bater9a
/a bater9a/a bater9a
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/a bater9a/a bater9a
eaccin u9mica re(ersible Permite el almacenamiento de ener:9a el=ctrica
/as bater9as ms comunes son las de Plomo-cido ue consisten en 'ompuestas por un n?mero de (asos en serie Cos electrodos de plomo en una disolucin de a:ua
> cido sul5?rico
/a bater9as ms comunes de ESF son las de "-"43
Funcin de la bater9aFuncin de la bater9a
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Funcin de la bater9aFuncin de la bater9a
!5recer ener:9a a las car:as cuando no tenemosradiacin solar
Proceso c9clico de car:a > descar:a 'on sol el eNceso se car:a en la bater9a Sin sol Toda la ener:9a pro(iene de la bater9a
%descar:a&
Autonom9aAutonom9a
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'osto (s Cisponibilidad'osto (s Cisponibilidad
Autonom9a por cuanto tiempo ueremos uelos euipos 5uncione en ausencia absoluta desol
El ni(el de autonom9a depende de el tipo de instalacin in5raestructura (s 'PE
,n sistema sobredimensionado es 'aro Ine5iciente
Tipos de bater9asTipos de bater9as
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Tipos de bater9asTipos de bater9as
/as bater9as ms adecuadas para sistemas deESF son las diseadas con las si:uientescaracter9sticas una posicin 5ia %estacionarias&
escenarios con un consumo Kirre:ularL no necesitan suministrar corrientes altas en poco
tiempo descar:as pro5undas
Tipos de bater9asTipos de bater9as
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Tipos de bater9asTipos de bater9as
Electrolito alcalino %como iuel-'admium& 'aras pero de calidad
Electrolito cido %Plomo-cido& 8aratasB pero lo su5icientemente buenas
/as bater9as de coc)e2carro/as bater9as de coc)e2carro
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%bater9as de traccin&%bater9as de traccin&
Se pueden usar si no tenemos bater9asestacionariasB pero ! son recomendables
Ciseadas para suministrar muc)a corrienteinstantneaB no para suministrar corrientes baas
durante lar:os periodos de tiempoSu (ida se acorta en sistemas ESF
ecesitan muc)o mantenimiento
o se pueden descar:ar ms del $#O de sucapacidad total
Solo se puede usar el H#O
Estado de car:aEstado de car:a
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Estado de car:aEstado de car:a
Sobre-car:aSobre-descar:a
Sobrecar:aSobrecar:a
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Sobrecar:aSobrecar:a
El a:ua en el cido sul5?rico se rompe >produce oNi:eno > )idr:eno%:asi5icacin&
Ces(entaa El electrodo positi(o se oNida
3entaa /a presencia del :as pre(iene laestrati5icacin del cidoSe necesita un compromiso Se permite de manera periodica la sobre-car:a
controlada El re:ulador se car:a de este proceso conocido
como ecualiacin
Sobre-descar:aSobre-descar:a
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Sobre descar:aSobre descar:a
Ces(entaa /a bater9a se estropea Se crean cristales de sul5ato /as placas pierden material acti(o
El re:ulador pre(iene este estado 'uando la bater9a lle:a a un l9miteB se desconectan
las car:as
Parmetros de la bater9aParmetros de la bater9a
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Parmetros de la bater9aParmetros de la bater9a
. 3oltae ominal 38at %" 3&". 'apacidad ominal '8at
/a mNima cantidad de ener:9a ue se puedeeNtraer de la bater9a %A) o Q)&Cepende la (elocidad de descar:a
/a capacidad de bater9a se especi5ica a distintas(elocidades de descar:a %'##&
Parmetros de la bater9aParmetros de la bater9a
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Parmetros de la bater9aParmetros de la bater9a
H. ;Nima pro5undidad de descar:aPdmaNEs el O de ener:9a ue se eNtrae de la bater9a en unadescar:a
/o limitan los re:uladores2controladores > estncalibrados para un ni(el de descar:a t9pico de PC $#O
Parmetros de la bater9aParmetros de la bater9a
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Parmetros de la bater9aParmetros de la bater9a
/a (ida ?til de la bater9a depende de la pro5undidad dedescar:a en cada cicloEl (endedor debe suministrar el n?mero de ciclos en la(ida ?til de la bater9a
E(ita la descar:a pro5unda %ms de #O& > tan soloH#O se se trata de bater9as de traccin
Parmetros de la bater9aParmetros de la bater9a
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Parmetros de la bater9aParmetros de la bater9a
4. 'apacidad til ',8at
/a capacidad real %?til& de la bater9a
Es el resultado de multiplicar la capacidad
nominal %'8at& por la pro5undidad dedescar:a mNima PdmaNEemplo 8ater9a estacionar9a de "# A) >
PCmaNdel $#OB tiene una capacidad ?til de4 A).
;edicin del estado de car:a;edicin del estado de car:ad l b t 9d l b t 9
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de la bater9ade la bater9a
Asumimos 8ater9a sellada de plomo-cido "3 Cescar:a lineal durante operacin
'ar:a completa ". 3'on car:a %car:a completa& ".6 3
Cescar:ada .6 3
$#O se alcana cuando el (oltae es . 3
;edicin del estado de car:a;edicin del estado de car:ad l b t 9de la bater9a
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de la bater9ade la bater9a
Proteccin de la bater9aProteccin de la bater9a
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Se debe prote:er la bater9a de corto-circuitos Interruptores termoma:neticos Fusibles
/os 5usibles se deben dimensionar para el ni(elde corriente mNimo > el (oltae de uso
El ni(el de corriente del 5usible tiene ue serli:eramente superior %#O& al mNimo
esperado Por eemplo para un instalacin de 4A usaremos un
5usible de A
Proteccin de la bater9aProteccin de la bater9a
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unca se debe reemplaar un 5usible por unKcableL o un 5usible de amperae superior
Cos tipos de 5usible
/entos %aceptan sobrecar:as ms tiempo& pidos %reaccin casi instantnea&
Proteccin de la bater9aProteccin de la bater9a
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E5ectos de la temperatura enE5ectos de la temperatura enbater9asbater9as
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bater9asbater9as
/a capacidad de la bater9a (ar9a con latemperatura
Es importante incluir sensores de temperaturaen los car:adores
Es importante disear espacios para aloar lasbater9as Sin lu directa Secos
Temperaturas altasTemperaturas altas
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p
/a capacidad de la bater9a %normaliada a"U'& incrementa en un O2U'
En caso de temperaturas demasiado altastiene lu:ar el mismo e5ecto descrito en Ksobre-car:aL !Nidacin
En re:iones clidas unca sol directo ecesaria la re5ri:eracin natural
Temperaturas baasTemperaturas baas
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/a (ida ?til incrementa pero tambi=n el ries:o decon:elacin del electrolito
El punto de con:elacin depende de la densidadde la solucin /a densidad depende del estado de car:a de la
bater9a
A ma>or densidad menos posibilidad decon:elacinB es necesario no descar:ar tanto lasbater9as
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Sistema ESF aisladoSistema ESF aislado
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e:uladore:ulador
e:uladore:ulador
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Se le conoce como controlador de car:a controlador de (oltae
controlador de car:a-descar:a controlador de car:a
Se instala entre el campo de paneles > las bater9as las bater9as > las car:as2euipos
e:uladore:ulador
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e:uladore:ulador
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Se conecta en KserieL ,'A en paraleloCesconectan el campo de paneles para e(itarsobrecar:a
Cesconectan las car:as para e(itarsobredescar:a
El sistema de desconeNin es por interruptores Electromecnicos %rel=s& Estado slido %transistor bipolarB ;!SFET&
e:uladore:ulador
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/os re:uladores modernos Pueden desconectar las car:as durante la noc)e Sobrecar:a las bater9as para meorar su (ida ?til
%eualiacin& ,tiliar un mecanismo conocido comopulse width
modulatio %PQ;& para e(itar :asi5icacin
Parmetros del re:uladorParmetros del re:ulador
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'orriente mNima de operacin Cebe ser al menos el "#O ma>or ue la
corriente mNima del campo de paneles
3oltae de operacin "B "4B or 4 3
Parmetros del re:uladorParmetros del re:ulador%A(anados&%A(anados&
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%A(anados&% &
3alores de /3CB /3 > V3C'ompensacin por temperatura ;uestrea la temperatura > calcula los distintos
puntos de corte %desconeNin > re-coneNin&Sensores e instrumentacin Estado de car:aB corrienteB (oltaeB etc Alarmas
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'on(ertidor'on(ertidor
'on(ertidor'on(ertidor
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Cos tipos en sistemas de ESF C'2C' C'2A' %in(ersores&
Pueden incorporar un car:ador
'on(ertidor'on(ertidor
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'on(ertidor'on(ertidor
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'on(ertidor C'2C''on(ertidor C'2C'
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'on(ierte C'%3a& a C'%3b&Se usa entre las bater9as > las car:as
Cos tipos de con(ersin
/inear %uema el resto de la ener:9a& 'on(ersin %ms compleo e e5icienteB W #O&
C'2A' In(ersorC'2A' In(ersor
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'ar:as A'
Trocea e in(ierte la corriente continua
Cos tipos !nda cuadrada %senoidal modi5icada& !nda senoidal pura
/os in(ersores de onda cuadrada son mse5icientes pero no todos los euipos lo aceptan
Problemas con impresoras Audio
Parmetros de un in(ersorParmetros de un in(ersor
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Gestin de sobrecar:asE5iciencia de con(ersin
Inclusin de Kcar:adorL
'ambio automtico en presencia de di5erentes5uentes de ener:9a red-solarB :eneradorB etc
A tener en cuenta en euipos deA tener en cuenta en euipos decomunicacionescomunicaciones
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E(itar el uso de A'In(esti:ar el (oltae de entrada de los euipos >la posibilidad de usar directamente alimentacinen C'
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/as car:as/as car:as
'onsumos de car:as'onsumos de car:as
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Equipment Consumption [W]
Portable computer H#-#
/o1 po1er lamp 6-#
Q.AP %one radio& 4-#
3SAT modem -H#
P' %1it)out /'C& "#-H#
P' %1it) /'C& "##-H##
S1itc) %6 ports& 6-
Euipos de radioEuipos de radio
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Equipment Consumption [W]/in*s>s QT4G %radio 8';"##& 6
/in*s>s QAP4 %radio 8';"##& H
!rinoco2Qa(ePoint II ! %radio H# mQ&
Soe*ris net4 %no radio2radio& .24.
QAP.E- %no radio& ".#42.#4
outerboard H" %no radio& ".H2.H
In)and E/FH %nonradio& .H24.H
Senao "# mQ adio H
,bi@uit> 4## mQ adio 6
Euipos de radioEuipos de radio
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El consumo tambien depende de el n?mero de inter5aces de red tipo de memoriasB VC > tr5ico de red
Al:unos n?meros para recordar Placas "-H Q ,na radio de "## mQ (a a consumir )asta H Q ,n radio de alta potencia como la ,biuit> de 4##
mQ consume )asta 6 Q ,na estacin repetidora (a a consumir como
m9nimo de entre > # Q.
Euipos de radioEuipos de radio
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Euipos de radioEuipos de radio
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X Yason P)ilbroo*)ttp22111.564.nu
Cimensionado en pasosCimensionado en pasos
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'ar:a " QB 3oltae " 3B 'orriente A
'onsumo d9a "4 A)
Autonom9a %4 d9as& "4 N 4 < 6 A)8ater9a %mN #O& < 4 A) %"## A) '##&
Panel # Qp %ImaN < A)&
)oras de sol-pico en el mes peor %" A)2dia&
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