Calculos justificativos proyecto Panales solares

CONTRATO PARA LA REALIZACION DE ESTUDIOS PARA EL DESARROLLO DE PROYECTOS DE ELECTRIFICACION RURAL, FUERA DEL AREA DE

CONCESION DE LAS EMPRESAS DISTRIBUIDORAS DE ENERGIA ELECTRICA, A NIVEL NACIONAL - GRUPO IV

SISTEMA ELÉCTRICO RURAL PUERTO MALDONADO III ETAPAINFORME Nº3

VOLUMEN 02: ANTEPROYECTO PARA EJECUCION DE OBRASVOLUMEN 2A: INGENIERIA BÁSICA PARA INVERSION

SECCION IV: CÁLCULOS JUSTIFICATIVOS SISTEMAS FOTOVOLTAICOS

ÍNDICE

1. INTRODUCCIÓN1.1 OBJETIVO1.2 ALCANCES

1.2.1 Alcances del informe1.3 ANTECEDENTES DEL PROYECTO1.4 DESCRIPCION DEL AREA DEL PROYECTO

1.4.1 Ubicación Geográfica1.4.2 Condiciones Climatológicas1.4.3 Vías de Acceso Principales1.4.4 Localidades Beneficiadas

2. CONSIDERACIONES GENERALES2.1 NORMAS APLICABLES2.2 CARACTERISTICAS TÉCNICAS DE LOS SISTEMAS FOTOVOLTAICOS

2.2.1 Características del Equipamiento de Sistema Fotovoltaico.

3. SELECCIÓN TÉCNICA-ECONÓMICA DE EQUIPOS Y SUMINISTROS PRINCIPALES3.1 SELECCIÓN DE PANEL SOLAR

3.1.1 Celdas de Silicio Mono y Policristalino3.1.2 Película delgada3.1.3 Módulos Fotovoltaicos3.1.4 Selección del tipo de celda3.1.5 Selección de la potencia (Wp)3.1.6 Especificación Técnica del Panel Solar3.1.7 Estructura Soporte

3.2 SELECCION DE BATERÍA3.2.1 Tipo de batería:3.2.2 Temperatura.-3.2.3 Capacidad.-3.2.4 Profundidad de descarga.-3.2.5 Tipos de Baterías:

P036105REALIZACIÓN DE ESTUDIOS PARA EL DESARROLLO DE PROYECTOS DE ELECTRIFICACIÓN RURAL, FUERA DEL ÁREA DE CONCESIÓN DE LAS EMPRESAS DISTRIBUIDORAS DE ENERGÍA ELÉCTRICA, A NIVEL NACIONAL – GRUPO IV

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3.2.6 Liquido aireado3.2.7 Baterías con tecnología VRLA3.2.8 Evaluación económica de baterías3.2.9 Conclusiones y Recomendaciones

3.3 LÁMPARAS3.3.1 Introducción

3.4 CONTROLADOR DE CARGA3.5 GABINETE METÁLICO3.6 CABLES DE CONEXIÓN3.7 ACCESORIOS DE CONEXIÓN Y MONTAJE3.8 RELACIÓN DE COMPONENTES POR TIPO DE SISTEMA FOTOVOLTAICOS

3.8.1 Para Sistema Fotovoltaico Domiciliario (SFD)-Sistemas Fotovoltaicos 80Wp

4. ESTUDIO DE MERCADO ELÉCTRICO4.1 GENERALIDADES4.2 FUENTES DE INFORMACIÓN4.3 HORIZONTE DE EVALUACIÓN4.4 CALCULO DE LA DEMANDA DE ENERGIA

4.4.1 Calculo de la demanda de Energía por usuario (domestico)4.4.2 Calculo de la demanda de Energía por uso general (cargas de uso general)

4.5 CALCULO DE LA ENERGIA DISPONIBLE EN AL ZONA DEL PROYECTO

5. CALCULOS ELÉCTRICO5.1 CONSIDERACIONES DE DISEÑO ELÉCTRICO

5.1.1 Introducción5.1.2 Normas Aplicables5.1.3 Consideraciones y Parámetros Medio Ambientales para Los Cálculos

5.2 TEMPERATURA DE FUNCIONAMIENTO Y PEAK SOLAR HOURS (PSH):5.3 DÍAS DE AUTONOMIAS:

5.3.1 Tensión de trabajo:5.4 CALCULO DEL SISTEMA FOTOVOLTAICO DOMICILIARIO Y DE USO GENERAL

5.4.1 Calculo de la demanda de Energía por usuario (domestico)5.4.2 Calculo de la demanda de Energía por uso general (cargas de uso general)

5.5 DETERMINACIÓN DEL RENDIMIENTOS DE LOS COMPONENTES5.5.1 Calculo del rendimiento del panel fotovoltaico

5.6 CALCULO DE LAS DIMENSIONES DE LOS COMPONENTES DEL SISTEMA:5.6.1 Criterios de diseño específicos:5.6.2 Procedimiento para determinar, paneles, baterías, controlador.5.6.3 Calculo de cableado

5.7 FORMULAS UTILIZADAS EN CÁLCULO5.7.1 Intensidad en corriente alterna monofásica5.7.2 Caída de tensión5.7.3 Número de módulos5.7.4 Cálculo de la sección del conductor5.7.5 Puesta a tierra

6. CALCULOS MECANICOS6.1 INCLINACIÓN DE LOS MÓDULOS FOTOVOLTAICOS6.2 ACONDICIONAMIENTO DE LA ESTRUCTURA DE SOPORTE DEL PANEL SOLAR6.3 CIMENTACION DEL POSTE QUE SOPORTARA A LA ESTRUCTURA DEL PANEL SOLAR


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Lista de CuadrosCuadro Nº: 1 Funcionamiento del PanelCuadro Nº: 2 Cuadro Resumen de la Tecnología FotovoltaicaCuadro Nº: 3 Características Técnicas de baterías.Cuadro Nº: 4 Requerimiento técnico mínimo para LámparasCuadro Nº: 5 Comparación de Precios Controladores de CargaCuadro Nº: 6 Tabla de Datos Técnicos NPT (STO) - Servicio PesadoCuadro Nº: 7 Tabla de Datos Técnicos WP (CPI)Cuadro Nº: 8 Equipamiento del Sistema Fotovoltaico de 80 WpCuadro Nº: 9 Estimación de la energía requerida por familiasCuadro Nº: 10 Estimación de la energía requerida en la escuelaCuadro Nº: 11 Estimación de la energía requerida por familiasCuadro Nº: 12 Estimación de la energía requerida en la escuela


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ABREVIATURAS UTILIZADAS

ABREVIATURA DE INSTITUCIONES

MEM Ministerio de Energía y MinasMEF Ministerio de Economía y FinanzasDGER Dirección General de Electrificación RuralOSINERGMIN Organismo Supervisor de la Inversión en Energía y MineríaPROINVERSIÓN Agencia de Promoción de la Inversión PrivadaDEP Dirección Ejecutiva de ProyectosDGE Dirección General de ElectricidadFONER Unidad de Gerencia del Proyecto de Fondos Concursables para el Mejoramiento de la Electrificación Rural FONCODES Fondo Nacional de Cooperación para el Desarrollo SocialFONAFE Fondo Nacional del Financiamiento de la Actividad Empresarial del EstadoADINELSA Empresa de Administración de Infraestructura EléctricaDGAAE Dirección General de Asuntos Ambientales Energéticos DGPM Dirección General de Programación MultianualOPI Oficina de Proyectos de InversiónCONSUCODE Consejo Superior de Contrataciones y Adquisiciones del EstadoLER Ley de Electrificación RuralPNER Plan Nacional de Electrificación RuralGR Gobierno RegionalGL Gobierno LocalINEI Instituto Nacional de Estadística e InformáticaMEF Ministerio de Economía y FinanzasMEM Ministerio de Energía y MinasDESSAU Dessau Sering.SENAMHI Servicio Nacional de Meteorología e Hidrología

ABREVIATURAS DE INGENIERIA

SNIP Sistema Nacional de Inversión PúblicaFOSE Fondo de Compensación Social de Servicios de ElectricidadEIA Estudio de Impacto AmbientalCIRA Certificado de Inexistencia de Restos ArqueológicosAAAC Conductor de Aleación de AluminioAP Alumbrado PúblicoCUC Consumo Unitario ComercialCUD Consumo Unitario DomesticoSEAL SEALfc A.P. Factor de Carga de Alumbrado Públicofc C.C. Factor de Carga de Consumo Comercialfc C.D. Factor de Carga de Consumo Domesticofc E.B. Factor de Carga de Energía BásicaSER Sistema Eléctrico RuralCH Central HidroeléctricaMCH Mini Central HidroeléctricaLCE Ley de Concesiones EléctricasRLCE Reglamento de la Ley de Concesiones Eléctricas


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VOLUMEN 02: ANTEPROYECTO PARA EJECUCIÓN DE OBRAS

VOLUMEN 2A: INGENIERIA BÁSICA PARA INVERSION

SECCION IV: CÁLCULOS JUSTIFICATIVOS

1. INTRODUCCIÓN

1.1 OBJETIVOEl presente documento “Cálculos Justificativos”, tiene por objetivo desarrollar el análisis para la selección técnica–económica de equipos y suministros principales; el estudio del mercado eléctrico; Cálculos Eléctricos y Cálculos Mecánicos.

Sustentar la selección de los materiales de los Sistemas Fotovoltaicos Domiciliarios

1.2 ALCANCES

1.2.1 Alcances del informe

En el presente documento “Cálculos Justificativos” se evalúa la configuración eléctrica más conveniente para el sistema fotovoltaico del proyecto, permitiendo así desarrollar los siguientes puntos:

- Introducción

- Consideraciones Generales

- Análisis técnico Económico de equipos y Suministros principales

- Estudio de la Demanda Eléctrica

- Cálculos de Diseño Eléctrico

- Cálculos de Diseño Mecánico

1.3 ANTECEDENTES DEL PROYECTO

ELECTRO SUR ESTE S.A.A. es la empresa de distribución eléctrica que tendrá a su cargo la operación, mantenimiento y comercialización del “SER Puerto Maldonado III Etapa”, y asimismo se hará cargo de las etapas posteriores.

El planeamiento y desarrollo de la electrificación rural está enmarcada en la Ley de Concesiones Eléctricas y su reglamento; en el Decreto Supremo Nº 026-2007-EM; Ley General de Electrificación Rural, Normas Técnicas Rurales, así como en la Ley Marco de Modernización de la Gestión del Estado, que crea la Dirección General de Electrificación Rural (DGER) mediante la fusión del Proyecto de Mejoramiento de la Electrificación Rural, La Ampliación de Fondos Concursables (FONER) y la Dirección ejecutiva de Proyectos (DEP) del Ministerio de Energía y Minas.

La Ley Nº 28749, “Ley General de Electrificación Rural” en su artículo 5to, determina que el Ministerio de Energía y Minas a través de su órgano pertinente Dirección General de Electrificación Rural – DGER, es competente en materia de electrificación rural y tiene entre sus

funciones el encargo de ampliar la frontera eléctrica en el ámbito nacional, para llegar con la energía eléctrica a los centros poblados del interior del país, aumentando el coeficiente eléctrico del país y poniendo a disposición de los pobladores el uso intensivo y masivo de la energía para el progreso y desarrollo de los centros poblados de esta parte del país.

También es competencia de La Dirección General de Electrificación Rural (DGER) elaborar y actualizar el Plan Nacional de Electrificación Rural – PNER, de acuerdo a lo dispuesto por la


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norma, así como su ejecución, el mismo que se consolida en Planes de Desarrollo concertado con la Región, las Municipalidades Provinciales y las Municipalidades Distritales como Gobierno Local.

Dentro de los Planes de Desarrollo concertado, se encuentran los programas de mejora y expansión de los sistemas eléctricos rurales de las empresas concesionarias de distribución eléctrica, las iniciativas privadas y los programas o proyectos de electrificación rural a ser desarrollados por el Gobierno Nacional.

El Plan de Electrificación Rural establece entre sus principales metas el incremento de la cobertura del servicio eléctrico a la población no atendida y la mejora técnica y económica de los sistemas eléctricos existentes que brindan deficiente servicio eléctrico, los cuales no permiten el desarrollo de actividades productivas.

1.4 DESCRIPCION DEL AREA DEL PROYECTO

1.4.1 Ubicación Geográfica

El SER Puerto Maldonado III Etapa se ubica en el departamento de Madre de Dios, en las provincias de Tahuamanu y Tambopata, entre las coordenadas UTM: 400589 E, 8699372 N; 500589 E, 8699372 N; 500589 E, 8589372 N; 400589 E, 8589372 N; encontrándose dentro del cuadrángulo: hoja 24-x, San Lorenzo hoja 23-y, Puerto Maldonado hoja 26-y, Laberinto hoja 26-x de la carta del Instituto Geográfico Nacional, el SER se desarrolla en la región selva.

1.4.2 Condiciones Climatológicas

Las características climatológicas de las zonas del proyecto registradas por el SENAMHI son las siguientes:

Temperatura máxima media (ºC) 38

Temperatura media (ºC) 26

Temperatura mínima media (ºC) 8

Máxima velocidad del viento (km/hr) 90

La altitud del área del proyecto varía entre 173 y 263 m.s.n.m

1.4.3 Vías de Acceso Principales

Los accesos al SER Puerto Maldonado III Etapa son:

Por vía aérea: se cuenta con vuelos desde Lima (1:30 horas) y Cusco (45 minutos).

Por vía terrestre: Lima-Arequipa-Cusco-Puerto Maldonado, (2024 km) con una duración de 42 horas aproximadamente y Lima-Nazca-Abancay-Cusco-Puerto Maldonado, (1619 km) con una duración de 43 horas aproximadamente.

Por vía fluvial: Desde Cusco hasta Paucartambo-Salvación (terrestre), en Boca Manu-Colorado por el río Madre de Dios a Puerto Maldonado (fluvial), el viaje tiene una duración aproximada de 4 días

Adicionalmente existen carreteras de penetración a la mayoría de los centros poblados y caseríos, mediante trochas carrozables, carreteras afirmadas, asfaltadas y camino de herradura.

Nota: Los caminos de acceso se presentan en el plano Nº GEN-02 del proyecto, las mismas que fueron tomadas con GPS navegadores


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1.4.4 Localidades Beneficiadas

ITEM PROVINCIA DISTRITOS LOCALIDADNUMERO DE VIVIENDAS

1TAMBOPATA LABERINTO

BOCA DEL INAMBARI 36

2TAMBOPATA LABERINTO

LAGARTO (BASE NAVAL) 21

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TAMBOPATA LAS PIEDRAS

CACHUELA MARGEN IZQUIERDA 17

4 TAMBOPATA LAS PIEDRAS PIÑAL 105

TAMBOPATA LAS PIEDRASCACHUELA OVIEDO 16

6 TAMBOPATA LAS PIEDRAS NUEVA VISTA 107 TAHUAMANU TAHUAMANU NUEVO PACARAN 198 TAMBOPATA TAMBOPATA SAN JACINTO 159 TAMBOPATA TAMBOPATA TRES ESTRELLAS 1310 TAMBOPATA TAMBOPATA FILADELFIA 26

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2. CONSIDERACIONES GENERALES

1.5 NORMAS APLICABLES

Las Normas principales que se han tomado en cuenta son las siguientes:

Ley de Promoción y Utilización de Recursos Energéticos Renovables no Convencionales en Zonas Rurales Aisladas y de Frontera del País (2005).

D.S. N° 025-2007-EM, reglamento de la Ley General de Electrificación Rural.

Dirección de Fondos Concursales: Criterios de presentación y evaluación de Proyectos de electrificación rural con fuentes de Energía Renovables (2008).

D. L. 1002, D.L.de la promoción de la inversión para la generación de electricidad con el uso de energías renovables (2008).

R.D. N° 0003-2007-EM/DGE, Reglamento Técnico Especificaciones Técnicas y Procedimientos de Evaluación del Sistema Fotovoltaico y sus componentes para Electrificación Rural

Norma Técnica Peruana - N.T.P. 399.403.2006, Sistemas Fotovoltaicos hasta 500 Wp. Especificaciones Técnicas y método para la calificación energética de un sistema fotovoltaico.

Así mismo se cuenta como norma internacional, la " Universal Technical Standard for Solar Home Systems" Thermie B SuP 995-96, EC-DGXVII, 1998, Norma Técnica Universal para sistemas fotovoltaicos, versión 2 revisado en 2001, traducido por representantes de la secretaria de Energía de Argentina y el Instituto de Energía Solar, universidad Politécnica de Madrid.

Adicionalmente se consulta las siguientes normas internacionales:

NESC (National Electrical Safety Code).

RUS (Rural Utilities Service).


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U.S. Bureau of Reclamation - Standard Design.

VDE 210 (Verband Deutscher Electrotechniker).

IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers).

CIGRE (Conference International des Grands Resseaux Electriques).

ANSI (American National Standard Institute).

IEC (International Electrotecnical Comission).

1.6 CARACTERISTICAS TÉCNICAS DE LOS SISTEMAS FOTOVOLTAICOS

Teniendo en cuenta que el Sistema fotovoltaico del SER Puerto Maldonado III Etapa será alimentada por energía solar, se considera las siguientes características eléctricas:

1.6.1 Características del Equipamiento de Sistema Fotovoltaico.

Los Sistemas Fotovoltaicos estarán compuestas por:

Sistemas fotovoltaicos domiciliarios (SFD).

Modulo fotovoltaico : 80 Wp

Regulador de tensión : 20A

Convertidor de CC/CA : 1A

Batería Sellada Electrolítico : 150 Ah

Luminarias compactas : 11W

Tablero de control

Estructura metálica Galvanizada para soporte de modulo

Cables y accesorios

3. SELECCIÓN TÉCNICA-ECONÓMICA DE EQUIPOS Y SUMINISTROS

PRINCIPALES

1.7 SELECCIÓN DE PANEL SOLAR

1.7.1 Celdas de Silicio Mono y Policristalino

Las celdas de Silicio monocristalino representan el estado de la tecnología fotovoltaica comercial. Para fabricarlas el silicio es purificado, fundido y cristalizado, ya sea en lingotes o en láminas delgadas; posteriormente el silicio es rebanado en obleas delgadas para formar las celdas

individuales, las obleas se pulen por ambas caras. Durante el proceso de corte y pulido se desperdicia casi la mitad del material original. Una vez pulidas, las obleas se introducen por difusión a alta temperatura un material dopante, típicamente boro y fósforo, con lo cual se convierte a la oblea en un semiconductor tipo p si se le añadió boro, o tipo n si se añadió fósforo. La mayoría de las celdas fotovoltaicas producen una tensión de aproximadamente


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0,5 V, independientemente del área superficial de la celda, sin embargo, mientras mayor sea la superficie de la celda mayor será la corriente que entregará.

El espesor requerido para que se lleve a cabo el efecto fotovoltaico y se evite al máximo la recombinación de portadores de carga es del orden de 3 a 4 μm, por este motivo, la celda se torna extremadamente frágil ocasionando que en el proceso de manufactura se generen más desperdicios.

Las celdas policristalinas son fabricadas y operan de una manera similar a las monocristalinas. La diferencia es que durante su manufactura se emplea un silicio de menor calidad y costo, esto da como resultado celdas de eficiencia ligeramente menor. Al estar compuesta la celda por una serie de granos de silicio, a nivel microscópico, quedan varios huecos entre las uniones de los granos y por lo tanto en esos microhuecos se interrumpe el fenómeno fotovoltaico. No obstante la diferencia de eficiencias entre el silicio monocristalino y el policristalino es relativamente pequeña y generalmente se absorbe en las evaluaciones de costos.

1.7.2 Película delgada

Los tipos de celda mencionados anteriormente tienen estructura cristalina, el silicio amorfo no tiene tal estructura. Al silicio amorfo también se le denomina película delgada. Las unidades de silicio amorfo se fabrican depositando capas delgadas de silicio, evaporado al vacío, sputtering (erosión iónica), deposición de vapor u otro método sobre un sustrato que puede ser vidrio, plástico o metal. Las celdas de silicio amorfo se presentan prácticamente en cualquier tamaño, siendo la limitante la configuración del domo de evaporación donde se efectúa el proceso.

Debido a que las capas de silicio permiten el paso de parte de la luz solar, se requiere depositar varias capas, una sobre otra. Las capas añadidas incrementan la cantidad de electricidad que la celda puede producir. La producción de electricidad se ve disminuida hasta en un 15% a las 8 semanas de que inicia la operación de la celda. Esto se debe a que la película delgada presenta una acelerada degradación a partir de que es expuesta a los rayos solares. A partir del cuarto o quinto año de operación las celdas presentan una degradación del 35 al 50 %.

La eficiencia de las celdas de silicio amorfo es de aproximadamente el 50% de las celdas cristalinas. Esta tecnología tiende a ser mucho más barata que las cristalinas. Por esta razón el estado actual de la investigación se enfoca hacía el problema de la degradación.

Dentro de los materiales que mayor estabilidad ofrecen en película delgada está el CuInSe2, conocida como cobre-indio-selenio; este material fue considerado teóricamente posible en 1974 y no fue sino hasta 1990 que comenzó su producción en la empresa norteamericana Chronar. Sin embargo el CuInSe2 es un compuesto más costoso que el silicio y actualmente se estudian otras

alternativas tales como: AlInS2, Zn3P2 y el Cu2O. Otro material, el teluro de cadmio CdTe, análogamente al CuInSe2, es un material que ha mostrado viabilidad en celdas solares. El CdTe ha mostrado eficiencias iníciales del orden del 15%. El CdTe se encuentra disponible comercialmente. Sin embargo, para reducir el costo del Watt pico, los esfuerzos se enfocan a abatir el costo de producción.

1.7.3 Módulos Fotovoltaicos

Para la gran mayoría de aplicaciones resulta insuficiente la diferencia de potencial de 0,5 V generada por una celda fotovoltaica. De esta manera las celdas tienen que ser colocadas en serie para que, en conjunto, proporcionen el voltaje adecuado. De la misma manera varias de esas series pueden ser colocadas en paralelo para incrementar la corriente.


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Posteriormente las celdas interconectadas en serie y sus conexiones eléctricas se encapsulan y se colocan entre dos placas que pueden ser de vidrio, o bien una de vidrio superior y una posterior plástica o metálica. Para absorber esfuerzos mecánicos y con propósitos de montaje se añade un marco metálico. La unidad resultante recibe el nombre de módulo o panel fotovoltaico, el módulo es típicamente la unidad básica de los sistemas fotovoltaicos. Los módulos pueden interconectarse en serie y/o paralelo para formar un arreglo.

Cuadro Nº: 1 Funcionamiento del Panel

También se ha usado Etileno-Vinil-Acetato (EVA) para las capas laminadas, así como otros polímeros. Para la capa posterior se ha usado Mylar o Tedlar para proteger el módulo contra la humedad, sin embargo casi todos los polímeros son permeables en cierta medida a la humedad. Una solución para esto ha sido utilizar una capa posterior de aluminio recubierta con algún polímero adecuado; aunque la mejor opción, desde el punto de vista encapsulamiento, la representa el vidrio. Sin embargo éste último material representa la desventaja de la fragilidad aun cuando haya sido endurecido.


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Cuadro Nº: 2 Cuadro Resumen de la Tecnología Fotovoltaica

po de celdaEficiencia DESCRIPCION

Laborat. Prod. Ventajas Desventajas Fabricantes

SilicioMonocristalino 19,1 12 a 14

-Tecnología bien desarrollada y estable.-Mayor eficiencia.

-Se fabrican en celdas cuadradas

-Emplea mucho material caro.

-Mucho desperdicio (casi la mitad).

-Manufactura costosa.

-Siemens (Alemania) -Sharp (Japón)

-Solec (USA) -Helios (Italia)

-Solarex (USA) -Hitachi (Japón)

-Tidelands (USA) -Mitsubishi (Japón)

-CEL (india) -Kyocera (Japón)

-Hoxan (Japón) -Heliodynámica (Brasil)

-PB Solar (UK) -Bharat (India)

-Pragma (Italia) -Isofotón (España)

-Ansaldo (Italia) -Komatsu (Japón)-Nippon Elec. (Japón)

SilicioPolicristalino

18 11 a 13

-Tecnología bien desarrollada y estable.-Buena eficiencia.

-Se fabrican en celdas cuadradas.

-Menor costo que las monocristal.

-Material costoso.

-Mucho desperdicio.

-Manufactura costosa.-Menor eficiencia que el monocristal.

-Solarex (USA) -Kyocera (Japón)

-Pragma (Italia)

-Photowatt (Francia)-AEG (Alemania)

SilicioLaminado 15 11 a 13,2

-No requiere rebanado.

-Menos material desperdiciado.-Potencial para rapidez de buena eficiencia.

-Complejidad en el crecimiento del cristal.

-ASE (USA)-Westinghouse (Francia)

Silicio Amorfo o Película Delgada 11,5 4 a 8

-Utiliza muy poco material.-Alto potencial y producción muy-Costo bajo, 50% silicio.-Menos afectado por bajos niveles.

-Degradación pronunciada-Menor eficiencia.-Menor durabilidad.

-Chronar (USA) -Sharp (Japón)-Solarex (USA) -Kaneka (Japón)-Sovonics (USA) Taiyo Yuden (Japón)-Sanyo (Japón)

1.7.4 Selección del tipo de celda

Un panel fotovoltaico es una placa compuesta de células o celdas fotovoltaicas que tienen la propiedad de convertir la energía radiante del sol en energía eléctrica DC. Según el proceso de fabricación, las células y por lo tanto los paneles que las usan, pueden ser de tres tipos:

De silicio monocristalino.De silicio policristalino.De silicio amorfo.

Los más recientes y confiables son los de silicio monocristalino y de silicio policristalino. Los paneles se fabrican de una amplia variedad de potencias sin embargo se ha seleccionado sistemas con paneles solares de 50 Wp (paneles existentes) y 80 Wp (ver siguiente punto) debido a que son potencias representativas para los diferentes usos.

Se ha seleccionado el panel con células de silicio policristalino ya que cumple con los 20 años de vida útil, y resulta más económico que el panel con células de silicio monocristalino.

1.7.5 Selección de la potencia (Wp)


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En cuanto a la selección de los paneles, se ha evaluado la oferta de paneles existentes en el mercado tanto nacional como internacional, seleccionado un valor Wp que permita un intercambio

de paneles entre los diferentes módulos definidos, así como un condicionamiento a todas las marcas ofertadas en el mercado, teniendo en cuenta que no existe una estandarización de Wp para la fabricación de los mismos, motivo por el cual se ha recurrido a un panel compatible en potencia. Teniendo las restricciones mencionadas y ventajas de cambiabilidad se opto por el panel de 80 Wp, puesto que tiene mayor oferta como demanda en el mercado, y satisface los requerimientos del usuario frente a los paneles de 50 y 100 Wp.

Adicionalmente podemos mencionar que actualmente casi la totalidad de los SFV corresponde a módulos de 50 Wp, y que dicha capacidad resulta insuficiente para el caso de Selva según lo informado por Adinelsa, asimismo la potencia de 50 Wp tiende a desaparecer por parte de los fabricantes, pero en el estudio desarrollado se ha mantenido como módulo, debido a que es lo que actualmente tenemos a nivel nacional, y la potencia de 80 Wp deberá ser a la cual nos debemos proyectar para los nuevos usuarios, especialmente en Selva, pudiéndose mantener los módulos de 50 Wp para Costa y Sierra, debido a su mayor irradiación.

Con respecto a los tipos de módulos considerados, se espera a futuro que los módulos básicos de 50 y 80 Wp en 12 V DC, representen aproximadamente un 90% del total de los SFV instalados a nivel nacional, módulos orientados a usuarios domésticos rurales de bajos recursos económicos, motivo por el cual se les considera como inversión inicial única las instalaciones interiores en 12 V DC; mientras que el 10% restante corresponderá a los módulos de 160, 240 y 320 Wp, destinado a cargas de uso general (posta médica, colegios, escuelas, iglesia, etc.), cargas de uso comerciales o usuarios que deseen tener mayor disposición de energía. Entonces debido a la incidencia en cantidad, es conveniente utilizar el modulo básico de 80 Wp (existente en el mercado) para obtener las potencia de 160=2x80 Wp, 240=3x80Wp y 320=4x80Wp, de manera que si el panel falla o siniestra por causas externas, solo se reemplace la unidad de 80 Wp averiada, y se utilice el concepto de inter-cambiabilidad entre módulos y obtener un beneficio adicional, en lo referente a economía de escala en las compras masiva de un solo tipo de panel solar.

1.7.6 Especificación Técnica del Panel Solar

Características FísicasDimensiones LxAxE PesoNúmero de células en serieNúmero de células en paraleloTamaño de las células

1 224x545x39,59 Kg361125x25 mm

Características Eléctricas ModeloTensión nominal (Vn) Potencia máxima (Pmax) Corriente de corto circuito (Isc) Tensión circuito abierto (Vcc)Intensidad punto máx. potencia (Impo)Tensión punto máx. Potencia (Vmp)Tensión máxima del sistema

12 Vcc80 Wp (± 10%)5,00 A21,6 V4,62 A17,3 V760 V

En condiciones estándar (STC) Irradiancia 1000W/m2, Amp. 1,5, temperatura de una célula 25ºC


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Características constructivasCélulas Poli cristalinasContactos Redundantes, múltiples en cada célulaLaminado EVA ((Etilen-vinil AcetatoCara frontal Vidrio TempladoCara posterior Protegida con Tedlar de varias capasMarco Aluminio AnonizadoCajas de conexión 1xIP-65 con diodo de By-PAssToma de Tierra SiCertificados CE, ICE-61215, ICE-61730, clase IIGarantía de Potencia 10 y 25 años (90 y 80%)

1.7.7 Estructura Soporte

Actualmente se comercializan paneles solares sin el soporte; El soporte para panel solar es tan relevante como lo puede ser su batería, un módulo que no lo posea no podrá trabajar correctamente porque, la instalación del dispositivo no será posible.

El soporte para panel solar es el encargado no sólo de sostener sino el de proporcionar un mayor rendimiento. Existen distintos tipos de soportes para panel solar, están aquellos diseñados para una placa solar determinada, como también están aquellos modelos, más costosos, construidos con el fin de poder albergar cualquier tipo de módulo. Se estima que serán estos últimos los que terminen desarrollándose en mayor número en un futuro cercano.

El montaje del soporte para panel solar es muy simple El montaje se hace sobre la superficie en donde se desee instalar el módulo, es necesario aclarar que este sitio elegido debe contar con la mayor cantidad de “horas-sol” posibles para obtener un máximo rendimiento y que así la inversión resulte rentable, también considerar la elevación hacía el sur de 10º a 15º con la cual debe regularse al soporte.

Además se propone postes de madera tratada, que tienen una vida útil de 30 años, y que representa en costo el 72% de los postes de Fe galvanizado, en lugar de los postes de madera sin tratamiento, y tubos de Fe galvanizado, que resultan mucho más caros.

1.8 SELECCION DE BATERÍA

La batería es el elemento encargado de almacenar la energía eléctrica generada por los módulos durante los periodos de sol. Normalmente, las baterías se utilizan durante las noches o periodos nublados, el intervalo que incluye un periodo de carga y uno de descarga, recibe el nombre de ciclo. Idealmente las baterías se recargan al 100 por ciento de su capacidad, durante el periodo de carga de cada ciclo. Si existe un controlador, las baterías no se descargarán totalmente durante el ciclo, de igual manera no corren el peligro de sobrecargarse durante periodos de poco uso.

Una batería se dimensiona en función de los criterios siguientes:

a) La energía que debe abastecer diariamente;

b) La autonomía que debe proporcionar durante periodos nublados; y

c) La profundidad de descarga.

1.8.1 Tipo de batería:

Las baterías más empleadas en aplicaciones fotovoltaicas son las de plomo-ácido, éstas tienen la ventaja de ser más económicas que las formadas por otros compuestos. Adicionalmente, dada la gran familiaridad que el público en general tiene con las baterías automotrices, su potencial


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comercial es muy elevado. Estas baterías se fabrican mediante diversas aleaciones de plomo en una solución de ácido sulfúrico que actúa como electrolito. El material de las placas es una aleación de plomo con otro material, ya que el plomo puro es débil físicamente.

1.8.2 Temperatura.-

La temperatura es el factor de mayor incidencia que acorta la vida de una batería. Aplicando las- conclusiones de Arrhenius sobre las reacciones químicas se tiene que, por cada 18ºF (10ºC) de incremento en la temperatura de la batería diseñada para operar a 25ºC, la vida de la batería se divide a la mitad. El incremento de la temperatura provoca una corrosión en la rejilla positiva.

Vida de la Batería en función de la temperatura

1.8.3 Capacidad.-

La capacidad en Amperios-hora (A-h) es simplemente el número de amperios que la batería puede descargar, multiplicado por el número de horas en que se entrega dicha corriente. Este parámetro determina cuánto tiempo el sistema puede operar una carga determinada sin que haya necesidad de recarga.

1.8.4 Profundidad de descarga.-

Este parámetro describe la fracción de la capacidad total de la batería que puede ser usada sin necesidad de recarga y sin dañar a la batería. Como regla general, mientras menor sea la cantidad de energía que se extrae de la batería durante cada ciclo, mayor será la vida útil de la misma. Esta descripción da origen a la clasificación de las baterías en dos grandes grupos: ciclo ligero o automotriz y ciclo profundo. En el ciclo ligero o automotriz, como se mencionó anteriormente, las baterías se diseñan para altas descargas iníciales, como puede ser el arranque de un motor, pero continuamente se están cargando y descargando de manera alternativa. Estas baterías, también llamadas de arranque, se diseñan para profundidades de descarga no mayores del 20%. De manera opuesta las baterías de ciclo profundo se diseñan en función de largos periodos de utilización sin necesidad de recibir recarga, por lo tanto éstas son más robustas y generalmente tienen mayor densidad energética. Su profundidad de descarga puede ser hasta del 100%.

1.8.5 Tipos de Baterías:

Plomo-Acido.

Sumergidas (húmedas) o de liquido aereado.

Plomo-Acido reguladas por válvula, VRLA (selladas)


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Lámina de fibra de vidrio absorvente (AGM).

Gel.

Placa plana.

Placa tubular.

1.8.6 Liquido aireado

El electrolito se encuentra en estado líquido y es accesible al usuario para así realizar el mantenimiento pertinente. Los tapones del recipiente contenedor suelen ser de tipo recombinante para minimizar la pérdida de agua y evitar la emisión de H20

1.8.7 Baterías con tecnología VRLA

VRLA son las siglas de Valve Regulated Lead Acid, lo que significa que la batería es hermética. Habrá escape de gas en las válvulas de seguridad únicamente en caso de sobrecarga o de algún fallo de los componentes.

Para situaciones de emergencia, como un cortocircuito externo, estas baterías poseen una válvula de seguridad, y de allí que también se las conozcan por la abreviatura inglesa VRLA (Valve Regulated Lead Acid) o Pb-ácido regulada por válvula.

Las baterías VRLA son muy resistentes a los escapes excepcionales y se pueden utilizar en todas las posiciones. Las baterías VRLA no requieren ningún tipo de mantenimiento.

Baterías de electrolito inmovilizado (AGM): AGM son las siglas de Absorbent Glass Mat. (Lámina de fibra de vidrio absorvente) En estas baterías, el electrolito se absorbe por capilaridad en una estera en fibra de vidrio microporosa o fibra polimérica situada entre las placas., las Baterías AGM resultan más adecuadas para suministrar corrientes muy elevadas durante períodos cortos (arranque) que las baterías de Gel, no desprenden gases, no se derraman, pero no tienen buen funcionamiento ante descargas profundas.

Baterías de Electrolito inmovilizado gelificado (Gel - VRLA): En este tipo de baterías, el electrolito se inmoviliza en forma de gel de consistencia muy densa. Las baterías de Gel tienen por lo general una mayor duración de vida y una mejor capacidad de ciclos que las baterías AGM. No necesitan mantenimiento pero no son aptas para operar en sobre descarga ni altas temperaturas.La batería a utilizar debe poseer un espesor de placa mínimo de 2 mm para garantizar que el material activo dure el periodo de vida especificado, adicionalmente debe considerarse temperaturas de trabajo entre 25 y 35ºC,

El peso puede significar un factor a tener en cuenta si consideramos que en algunos casos ésta se tiene que trasladar a lugares distantes a 1 hora o más en caminos de herradura y de difícil acceso.

El dimensionamiento de sistemas fotovoltaico considera una batería por sistema o un banco de baterías con capacidades entre 100 y 200 Ah, en el mercado peruano existen diversos tipos de baterías, siendo estas automotrices, AGM y GEL estacionarias de tipo solar.

Para las baterías que se encuentran en zona de selva, se debe considerar temperatura de trabajo normal de 30 y 33ºC.

Mantenimiento.- En las baterías selladas no es necesario realizar el mantenimiento preventivo, salvo en casos de sulfatación o falso contacto.

El mantenimiento preventivo de las baterías estacionarias se debe realizar en periodos de entre 1 y 2 meses, según las condiciones de operación. El electrolito debe permanecer en el nivel máximo, por efecto de la condensación de gases, el orificio de los tapones se obstruye debiendo permanecer siempre libres, los bornes de las baterías deben permanecer libres de sulfatación para ello se tiene que cubrir con grasa mineral o limpiarlo con un cepillo de forma suave.


15

Cambio por fin de vida útil: El factor de reposición ésta condicionado a la cantidad de ciclos por porcentaje de descarga, así como el tiempo de vida útil de la batería según la temperatura de operación, el voltaje de carga y descarga.

Fallas: Cada batería tiene varios tipos de fallas, algunos de los cuales son más frecuentes que otros. En baterías Plomo-Acido sumergidas los tipos de falla comunes son:

Corrosión de la rejilla o terminal positivo

Formación de sedimento (desprendimiento)

Corrosión de cables de salida superior

Sulfatación de placas

Sedimentación (trozos de pasta)

La formación de sedimentos (desprendimiento) es una función del número de ciclos de operación que soporta una batería. Al desprenderse trozos del material activo de las placas, estos se convierten en sulfato de plomo de color blanco. La formación de sedimentos es la segunda razón por la cual los fabricantes de baterías dejan un espacio en el fondo de las cajas, para permitir la acumulación de

una cierta cantidad de sedimento antes de que estos puedan formar un corto a través de la base de las placas, haciendo por tanto inservible a la batería. Como consecuencia, la tensión flotante caerá y la magnitud de la caída de tensión dependerá de la magnitud del corto. El desprendimiento y formación de sedimentos en cantidades razonables, es un proceso normal de este tipo de baterías.

1.8.8 Evaluación económica de baterías

Se realizó una evaluación técnica para la selección de la batería a utilizar en los sistemas fotovoltaicos, considerándose los costos de materiales, los porcentajes de costos de pruebas y stock, costos de contratista, ingeniería del proyecto, gastos generales e interés intercalario, los costos de transporte e instalación, y costos de operación y mantenimiento. A continuación se presentan las características técnicas de las baterías consideradas para la evaluación, determinándose la vida útil de acuerdo a las condiciones de operación en zonas de costa-sierra y selva:

Cuadro Nº: 3 Características Técnicas de baterías.

Marca-ModeloCapacidad

(Ah) TecnologíaCiclosAprox. PD (%)

Vida útil- Costa-Sierra

(*)

Vida útil – Selva

(*)

Costo(US$)

Toyosolar N100S Toyosolar N150S Ritar RA-100D Ritar-100DG Dekasolar 8A27Sonneschein SB 12/130ª Hoppecke OSP.HC 105Hoppecke Solar BlocHoppecke OPZs Bloc 12-100

9414711010092

130125100101

Abierta Abierta AGM GEL AGM GEL

Tubular AGM

Tubular

1 2152 2111 1711 600600

3 550-

14002800

35%19%35%35%35%35%

-35%35%

3,336,063,214,381,649,7312

3,847,67

2,504,552,253,071,156,81

92,695,37

126,39189,94168,00195,00195,00405,001270,00590,00560,00

Nota: (*) La vida útil de la batería corresponde si se instalara a un módulo de 50 Wp.

1.8.9 Conclusiones y Recomendaciones

Se ha evaluado la capacidad de las baterías de 100 Ah, las cuales son utilizadas al límite de capacidad, lo que ocasiona un reducción de su vida útil, así como a una posible manipulación del usuario, con el fin de continuar con el servicio, lo que implica reemplazar la batería con una


16

mayor frecuencia, motivo por el cual se propone una batería de 150 Ah, con un incremento del 50% del amperaje, lo que representará, conjuntamente con el SFV de 80 Wp, una mayor disponibilidad de potencia y energía para el usuario, incrementando la vida útil de la batería, y la reducción de los reclamos de los usuarios por la desconexión de las baterías desconectadas por el controlador.

Resuelto el mayor tamaño del módulo del panel a 80 Wp y de la capacidad de la batería a 150 Ah, así como a la cubierta de la batería para evitar su manipulación, asociada a la capacitación de los usuarios por los técnicos locales, y la visita mensual de éstos para efectuar la entrega de los recibos y la cobranza, quedaría resuelta la adecuada vida útil de las baterías, motivo por el cual resulta económicamente más conveniente las baterías del tipo “placas plana abierta” respecto a las baterías “tubulares”, que se reemplazarían cada 3 años y 4 meses / 2 años y 6 meses en la costa-sierra /selva respectivamente (versus los 12 / 9 años de las tubulares), cuando el técnico calificado va a efectuar anualmente el mantenimiento preventivo mayor. La batería de 150 Ah pesa sólo 45 kg, respecto a los 80 kg de las baterías tubulares selladas, y los 125 kg de las tubulares con celdas de 2 V. Este aspecto implica que el técnico puede llevar dos baterías de 45 kg en acémila para las zonas sin acceso vehicular. Asimismo las baterías del tipo “placa plana abierta cuestan el 25% de las baterías tubulares, lo que representa una menor inversión inicial.

De la evaluación económica se concluye que la alternativa económica más favorable es la de la batería de tipo abierta, seguido de las baterías de GEL y AGM con costos mayores de 7% y 18% respectivamente en costa-sierra y en selva con costos mayores de 12% y 18% respectivamente.

1.9 LÁMPARAS

1.9.1 Introducción

Para la evaluación de la lámpara es necesario analizar la cantidad de conmutaciones y cantidad de lúmenes de la lámpara, puesto que de ello depende el tiempo de vida útil y la calidad de iluminación que el usuario recibirá. A continuación se muestran los requerimientos mínimos que deben cumplir las lámparas a utilizar:

Cuadro Nº: 4 Requerimiento técnico mínimo para LámparasN° Características Especificado


17

12

3

45678910111213141516

Potencia NominalFabricante

Tipo de Lámpara

Voltaje nominal (VDC)Rango de voltaje de operación (VDC) Corriente nominal a 12 V (mA) Intensidad luminosa (lm) mínimo Eficiencia luminosa mínimo Temperatura de la luz (K)Vida útil mínimoGarantía de funcionamiento Rango de Temperatura amb. (ºC) Tipo de socketProteccionesCertificación de garantía de fábricaInformación Técnica

EspecificadoIndicar

Fluorescente compacta tipo ahorrador de energía para ser utilizada con sistemas fotovoltaicos o baterías

12 V10 V a 15 Vmenor a 950 mA630 lm60 lm/W6 400 (Luz Fría)8 000 horasMínimo 2 años-10 a +50E27 - bayonetaProtegido contra polaridad invertidaPresentarCatálogo de la Lámpara

1.10 CONTROLADOR DE CARGALos controladores se incluyen en los sistemas fotovoltaicos para proteger a las baterías contra sobrecargas y descargas excesivas. La mayoría de los controladores detectan el voltaje de la batería y actúan de acuerdo con los niveles de la tensión. Los controladores no son aparatos muy simples, ya que el estado de recarga de la batería depende de muchos factores y es difícil de medir.

Capacidad del controlador: El controlador debe tener suficiente capacidad para controlar la máxima corriente producida por el conjunto fotovoltaico. Se recomienda que la sobrecorriente ocasional no sobrepase 1,25 veces la corriente de cortocircuito del controlador de carga.

Voltaje del controlador: El controlador se especifica de acuerdo al voltaje nominal del conjunto fotovoltaico, sin embargo, dado que su principal función consiste en proteger a la batería de sobrecargas y descargas profundas, los voltajes de corte y reconexión representan un papel muy importante en el diseño del sistema y la vida útil de la batería.

Voltaje de corte: Este puede ser superior para proteger a una batería que se encuentre en estado de carga plena. Cuando esto sucede, la corriente que proviene del conjunto fotovoltaico es interrumpida por medio de un relevador o un diodo en el controlador, así se evita que la batería se sobrecargue y dañe sus celdas. El voltaje o punto de corte superior depende del tipo de batería y los valores típicos para sistemas de 12 V oscilan de los 13,3 a los 13,8 V.

Las características de carga de las baterías cambian con la temperatura. Algunos controladores de carga tienen un dispositivo para determinar la temperatura de la batería y efectuar los ajustes correspondientes. Este proceso se conoce como corrección de temperatura y es utilizado para ajustar los puntos de corte y reconexión, así como para estimar la cantidad real de energía que contiene la batería.

Cuadro Nº: 5 Comparación de Precios Controladores de Carga

Proveedor Marca Modelo Características Vida Util Costo Unitario (US$)

Proviento Momingstan SHS-10 12 Vdc/10A., de estado solido 15 años, 2 años de garantía 59,00CIME Steca Solarix PRS 1515 12 Vdc/10A., cons. propio < 4mA 10 años 45,00PEISA - - 12 VDc/10A 5 años 37,92Solar Cell - TPS_1230 12 Vdc/10A - 70,00


18

1.11 GABINETE METÁLICOEn el tablero de control eléctrico, se encuentran instalados ordenadamente los equipos de control y distribución (controlador de carga y borneras de conexiones para salidas de cables) de la energía eléctrica producida por el panel fotovoltaico.

Los gabinetes están diseñados para ser utilizados en instalaciones eléctricas que requieran que el gabinete esté a la intemperie.

El cuerpo y la tapa del gabinete son construidos cada uno en una sola pieza con soldadura continua en las cuatro esquinas, logrando de esta forma características adecuadas la imprescindible estanqueidad necesaria para este tipo de uso.

Apertura puerta 180 grados.

Bisagras y cerraduras.

Los gabinetes tendrán los accesorios siguientes:

Cerraduras y bandejas de soporte de accesorios.

Grampas de fijación (aseguran estanquidad).

Separadores de altura.

Contratapas abisagradas fijadas al cuello.

Tapas de inspección, tapas acrílicas.

Triángulo de seguridad eléctrica.

1.12 CABLES DE CONEXIÓNPara asegurar una operación apropiada de las cargas deberá hacerse una adecuada selección de los cables de conexión. Tanto de aquellos que vinculan al generador solar con las baterías como de aquellos que interconectan éstas con las cargas.

Los cables cuyo recorrido se realiza prioritariamente a la intemperie deberán ser aptos para esta condición. Este cable no necesitará realizar su recorrido dentro de un ducto. Su nivel de aislamiento es próximo a 1000 voltios.

Para realizar el cableado en el interior de una vivienda se utiliza cable blindado. Este cable, que no es apto para instalaciones a la intemperie debe ir montado dentro de un tubo de PVC o de acero.

Cuadro Nº: 6 Tabla de Datos Técnicos NPT (STO) - Servicio Pesado

Calibre N° x AWG N° Hilos Diámetro

Hilo mm

Diámetro Conductor

mm

Espesores Diámetro exterior

mm

Peso kg/km

Amperaje (*)A

Asilamiento mm

Cubierta mm

2x18 2x0,82 24 0,204 0,6 0,8 6,8 61 102x16 2x1,31 24 0,255 0,7 0,8 7,8 83 152x14 3x2,08 39 0,255 0,8 0,9 9,2 120 203x18 2x0,82 24 0,204 0,6 0,8 7,2 73 73x16 2x1,31 24 0,255 0,7 0,8 8,5 104 103x14 3x2,08 39 0,255 0,8 0,9 10,,2 155 154x16 2x1,31 24 0,255 0,7 0,8 9,4 128 104x14 3x2,08 39 0,255 0,8 0,9 11,1 186 15

(*) Temperatura ambiente: 30ºC.

Con el propósito de asegurar un funcionamiento adecuado de las cargas (lámparas, televisión, radios, etc.) no deberá producirse más de un 5% de caída de tensión entre el


19

controlador y puntos de cargas. Además se han dimensionado los cables de modo de cumplir con las caídas de tensión máximas permitidas en el Reglamento Técnico Especificaciones Técnicas y Procedimientos de Evaluación del Sistema Fotovoltaico y sus Componentes para Electrificación Rural (2% entre el panel y el controlador y 1% entre la batería y el controlador).


Hilo mm

Diámetro Conductor

mm


mm

Peso kg/km

Amperaje (*)A

Asilamiento mm

Cubierta mm

2x12 2x0,82 61 0,255 0,8 1,1 10,5 164 252x10 2x1,31 98 0,255 0,8 1,2 12,0 226 302x12 3x2,08 61 0,255 0,8 1,1 11,2 204 203x10 2x0,82 98 0,255 0,8 1,2 12,7 285 254x10 2x1,31 61 0,255 0,8 1,2 12,4 251 204x12 3x2,08 98 0,255 0,8 1,2 14,3 358 25



Hilo mm

Diámetro Conductor

mm


mm

Peso kg/km

Amperaje (*)A

Asilamiento mm

Cubierta mm



Para simplificar el proceso de selección del cable, la siguiente tabla nos muestra la sección adecuada

de cable a utilizar para una caída de tensión del 5% en sistemas de 12 V.

Distancia máxima en metros para unacaída de tensión de 5% en sistemas de 12 Voltios

Sección del conductor

Corriente que circula por el Conductor (A)

Mm. AWG 2 5 10 15 20 25 30 50 1002,0813,3

5,278,3513,3213453

14121088420

5485

130220360560900

1 500

22355690114225362600

1118294557112181300

81118304775120200

81322365690150

1117294575120

15253760100

15223660

111830

En la fila superior debe elegirse la columna que contiene corriente que se espera circulará por el cable. Sobre esta misma columna se ubica la distancia que recorrerá dicho tramo de cable y leyendo en la parte izquierda de esta fila se encuentra la sección y el código AWG de cable correspondiente. Selección: TTRF-70 (NLT / NMT): Conductores de cobre electrolítico recocido. flexible, cableado en haz, aislados con PVC, trenzados, relleno de PVC y cubierta exterior común de PVC.

Usos: En aparatos sujetos a desplazamientos, arrollamientos o vibraciones y para todo tipo de equipos móviles. Servicio liviano NLT (SVTO) y servicio medio pesado NMT (SJTO).


20

Características: Gran flexibilidad, terminación compacta, resistente a la abrasión, humedad y al aceite. Retardante a la llama

Cuadro Nº: 7 Tabla de Datos Técnicos WP (CPI)CALIBRE

CONDUCTORNº

HILOSDIAMETRO

HILOESPESORCUBIERTA

DIAMETROEXTERIOR PESO

RESIST.TRACCION

RESIST.ELECTRICA

CAPACIDADCORRIENTE

mm² mm mm mm Kg/ Km KN Ohm/ Km A (* )6 7 1.04 0.8 4.8 64 2.4 3.14 8210 7 1.35 0.8 5.7 104 4 1.87 11216 7 1.7 0.8 6.8 161 6.33 1.17 14825 7 2.13 1.2 8.9 259 9.93 0.741 19635 7 2.51 1.2 10 353 13.6 0.534 24050 19 1.77 1.6 12.3 483 18.8 0.395 28870 19 2.13 1.6 14.1 684 26.9 0.273 36295 19 2.51 1.6 15.9 934 36.9 0.197 443

1.13 ACCESORIOS DE CONEXIÓN Y MONTAJEITEM DESCRIPCION CANTIDAD FUNCION

1 Caja octogonal plástica 3 Sujeción de soquet y luminaria

2 Regleta de conexión de 3 bornes 4 Conexión de cables entre luminarias e interruptores3 Rondana rectangular de madera pequeña para interruptor

Rondana rectangular de madera pequeña para interruptor3 Fijación de interruptores adosables

4 1 Fijación de tomacorrientes adosables5 Cintillos plásticos blancos de 20 cm 10 Sujeción de cables6 Grapa para cables de calibre 10 AWG 100 Fijación de interruptores adosables7 Stove bolt de 5/32" x 3/4", cabeza estrella, con tuerca 2 Para sujeción de controlador a caja gabinete8 Stove bolt de 5/32" x 3/4", cabeza estrella, con tuerca 2 Sujeción de cada de conexiones y regleta9 Stove bolt de 1/8" x 1/2", cabeza estrella, con tuerca 2 Sujeción de conversor a gabinete

10 Stove bolt de 5/32" x 1 1/4", cabeza estrella, con tuerca 6 Sujeción de soket a caja octogonal11 Tornillos pax de 5/32" x 1 4 Sujeción de gabinete en panel de madera12 Clavo de cemento de 25 mm 1 Sujeción de rondanas en pared o poste13 Clavo de madera de 4" 1 Soporte de caja de baterias14 Clavo de madera de 3 1/2" 3 Soporte de caja de baterias15 Tornillo de 1/4" x 3 1/2" 2 Soporte de caja de baterias16 Armella de 1/4" x 1/2" 2 Asegurar caja de baterias

1.14 RELACIÓN DE COMPONENTES POR TIPO DE SISTEMA FOTOVOLTAICOS

1.14.1Para Sistema Fotovoltaico Domiciliario (SFD)-Sistemas Fotovoltaicos 80Wp

Con un equipamiento principal compuesto por un (1) panel solar de 80 Wp, un (1) controlador de carga de 20 A y una (1) baterías de 150 Ah, dentro de este modulo, también se considera el suministro de equipamiento complementario compuesto por un (1) soporte del módulo y un (1) tablero de distribución para albergar los accesorios.

Adicionalmente se considera tres (3) lámparas fluorescentes de 12 Vcc de 11 W, materiales y accesorios de instalación.

Cuadro Nº: 8 Equipamiento del Sistema Fotovoltaico de 80 Wp

Equipamiento Principal CantEquipamiento

ComplementarioCant

.Panel solar 80Wp 1 Soporte de modulo 1

Regulador de carga de 20A 1 Tablero de distribución 1

Batería Solar de 12 VDC, 150 Ah 1 Materiales y accesorios de instalaciones 1

Lámpara Fluorescente compacta DC, 12 V, 11 W 3

Cables, conectores, tomacorriente, enchufe, interruptor y accesorios 1

Salida de 12 V, para uso múltiple 1


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4. ESTUDIO DE MERCADO ELÉCTRICO

1.15 GENERALIDADES

La determinación de los indicadores para el estudio de la demanda tiene por objetivo establecer los criterios que permitan cuantificar la demanda de potencia y energía eléctrica de las localidades pertenecientes al SER Puerto Maldonado III Etapa, que permitirá definir la calificación eléctrica y el dimensionamiento de los sistemas fotovoltaicos para un horizonte de 20 años.

Teniendo en consideración las características propias de cada localidad respecto a la ubicación geográfica, forma de vida, densidad y crecimiento poblacional, actividades socioeconómicas, a su infraestructura existente y proyectado, sus recursos naturales, su demanda para fines productivos artesanales, proyectos de desarrollo, etc.; se realiza la evaluación específica de su potencial de desarrollo y su futura demanda de energía y potencia para su posterior electrificación.

La estimación de la máxima demanda de potencia y de energía eléctrica en el área de estudio, se realizará identificando en forma previa las localidades: sus nombres, categoría política, ubicación, población y número de viviendas; así como los diferentes tipos de cargas especiales.

El análisis se realiza definiendo el Consumo Unitario de energía para cada tipo de carga, por sectores: doméstico, comercial, industrial, uso general, etc.

Para el análisis se efectuó la clasificación de las localidades en dos tipos: I y II. La proyección de la máxima demanda se realiza año por año, en base a factores de carga adecuados y coeficientes de electrificación en concordancia con los planos de ubicaciones de las viviendas y los radios de acción de los transformadores de distribución con el grado de dispersión de las viviendas y las condiciones socioeconómicas de la zona del proyecto.

Para el estudio de la demanda se asume las siguientes premisas:

El suministro de energía será continuo y confiable, sin restricciones de orden técnico (calidad de servicio) y con óptimos niveles de tensión (calidad de producto), y a costo razonable, de tal manera que cubra la demanda de cada localidad.

En el análisis se consideran todas las localidades ubicadas en el área de influencia del proyecto, cuya determinación se efectuó previo reconocimiento y evaluación de la zona geográfica presentada en los Términos de Referencia.

Se realiza la proyección de la demanda de potencia y energía para las localidades del proyecto, para el resto de localidades tales como; localidades con servicio eléctrico, localidades en ejecución de obras, evaluación por el SNIP o futuras, solo se proyecta la demanda de potencia.

Para la proyección de las localidades futuras se consideran los indicadores de las localidades tipo I y II del proyecto.

El análisis y definición del sistema eléctrico considera las cargas existentes, en proyecto y de futuras etapas.

1.16 FUENTES DE INFORMACIÓN

Para esta parte del estudio se recopiló datos de campo, previa visita a todas las localidades en la cual se realizó encuestas, asimismo se recopilo información de fuentes confiables de carácter demográfico, económico y productivo, incluyendo las actividades económicas: agrícola, ganadera, comercial, industrial, forestal, minera, etc.; y de cualquier otra actividad que tenga impacto en el consumo de la energía eléctrica, ya sea por su utilización como insumo o como uso final.


22

Para la estimación de la demanda, se ha tomado en cuenta la siguiente información:

Términos de Referencia y Ficha técnica del SER Puerto Maldonado III Etapa.Información histórica del consumo de energía y potencia de las localidades similares a las del

proyecto, información proporcionada por ELECTRO SUR ESTE S.A.A.Información histórica del consumo de energía de localidades con servicio eléctrico de las Empresas

de Distribución ELECTRO SUR ESTE S.A.A.Instituto Nacional de Estadística e Informática (INEI), el cual proporciona información de los últimos

censos poblacionales a nivel nacional (Censo de 1993 y 2007).Guía para la Evaluación Económica de Proyectos de Electrificación de localidades Aisladas

Rurales.Almanaque departamental de Madre de Dios, del cual se obtuvo el crecimiento poblacional, se

cuenta con los datos de población total de las provincias de del área del proyecto, asimismo se obtuvo los indicadores de pobreza por distrito como el NBI.

Sistema de Información geográfica del MEF “Viajero”, que contiene ubicación y censos del 1993 y 2007.

1.17 HORIZONTE DE EVALUACIÓN

El horizonte de evaluación del proyecto es de 20 años, tal y como está definido en los términos de referencia de (Ítem 4.1) el cual a la letra menciona lo siguiente: “El Horizonte de evaluación de proyectos de electrificación rural estará definido por el tiempo transcurrido desde el inicio del estudio de perfil integrado hasta un horizonte temporal de veinte (20) años luego de concluida la puesta en marcha y operación experimental del proyecto" , y se toma como año 1 (2011) hasta el año 20 (2030).

1.18 CALCULO DE LA DEMANDA DE ENERGIA

1.18.1Calculo de la demanda de Energía por usuario (domestico)

La tabla siguiente muestra cada uno de los equipos y su potencia a los que podrán acceder las familias en el transcurso de la vida útil del proyecto, y las horas de uso por día. Para determinar estos datos también se ha tomado en cuenta los resultados del estudio preliminar socioeconómico donde su muestra bajo ingreso monetario mensual de las familias.

Cuadro Nº: 9 Estimación de la energía requerida por familias

Demanda en los 20

Unidades W Horas/dia Días/semana Horas/dia promedio

Wh/dia promedio

W max

Radio 0.0 15.0 3 5 2 - -

Celular 1.0 5.0 1 3 0 2 5

Lampara eficiente

4.0 11.0 2 7 2 98 44

DVD 1.0 20.0 2 4 1 25 20

TV 1.0 80.0 2 4 1 102 80

Radio garavadora

1.0 30.0 2 5 1 48 30

TOTALES 161.0 275 179

La Energía promedio necesaria calculada incluyendo perdidas de los equipos es de

275 Wh/día para cubrir la demanda de los usuarios, dato importante para determinar la potencia (Wp) requerida del panel considerando el potencial solar expuesto en la tabla.

1.18.2Calculo de la demanda de Energía por uso general (cargas de uso general)

Se ha estimado que la escuela requiere 781 wh/día de energía para cubrir su demanda. En esta caso se ha tomado en cuenta la iluminación para dormitorios de los profesores que por lo general


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se quedan a pernotar en la comunidad, para la escuela se ha estimado que a lo largo del vida del proyecto va a contar y usar dos computadoras, radiograbadora, TV, DVD, herramientas básicas de apoyado para dictado de clases.

Cuadro Nº: 10 Estimación de la energía requerida en la escuela

Artefacto Unid. Pot. (W)

Horas/ día

días/semana

Rend. horas/día prom.

Wh / día prom.

Wmaxi

I.E. Primaria Luminarias 6 11 3 5 90% 2.14 157.1 66

Cargador celular 3 5 2 3 90% 0.9 14.3 15

Radio Grabador 1 30 2 4 90% 1.1 38.1 30

TV+DVD 1 100 2 4 90% 1.1 127.0 100

Impresora 1 100 1 4 90% 0.6 63.5 100

Computador 2 200 2 3 90% 0.9 381.0 400

446 781.0 711

1.19 CALCULO DE LA ENERGIA DISPONIBLE EN AL ZONA DEL PROYECTO

Con la información de demanda ya estimada y disponibilidad energía solar también cuantificado en PSH, se ha determinado para cada vivienda un panel de 80 Wp y una batería de 150 Ah y, para la escuela se ha determinado dos paneles de 80 Wp, potencia total del arreglo 160 Wp y dos baterías de 150 Ah.

5. CALCULOS ELÉCTRICO

1.20 CONSIDERACIONES DE DISEÑO ELÉCTRICO

1.20.1Introducción

El presente muestra los cálculos eléctricos que incluye lo siguiente:

- Consideraciones de Diseño Eléctrico

- Calculo de las máximas demandas de energía por tipo de Sistema Fotovoltaico.

- Cálculo de la irradiación solar diaria en la zona del proyecto.

- Calculo del numero de paneles por Modulo fotovoltaico

- Calculo de las dimensiones de los componentes de los Sistemas Fotovoltaicos

- Cálculo, diseño y configuración del sistema de puesta a tierra

A continuación se muestran los Cálculos Mecánicos que incluye lo siguiente:

- Cálculo del Angulo de inclinación de los módulos fotovoltaicos

- Diseño de estructura que soportar el panel solar.

- Cálculo, diseño y configuración de Cimentaciones de los soportes de los Sistemas Fotovoltaicos


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Todos estos cálculos se detallarán más adelante en el presente capitulo, teniendo como base la alternativa seleccionada en el análisis del sistema eléctrico no convencional.

1.20.2Normas Aplicables

Los criterios a emplear en el diseño de los sistemas fotovoltaicos domiciliarios y de usos generales se regirán principalmente por las siguientes normas:

Ley de Promoción y Utilización de Recursos Energéticos Renovables no Convencionales en Zonas Rurales Aisladas y de Frontera del País (2005).

D.S. N° 025-2007-EM, reglamento de la Ley General de Electrificación Rural.

Dirección de Fondos Concursales: Criterios de presentación y evaluación de Proyectos de electrificación rural con fuentes de Energía Renovables (2008).

D. L. 1002, D.L.de la promoción de la inversión para la generación de electricidad con el uso de energías renovables (2008).

R.D. N° 0003-2007-EM/DGE, Reglamento Técnico Especificaciones Técnicas y Procedimientos de Evaluación del Sistema Fotovoltaico y sus componentes para Electrificación Rural

Norma Técnica Peruana - N.T.P. 399.403.2006, Sistemas Fotovoltaicos hasta 500 Wp. Especificaciones Técnicas y método para la calificación energética de un sistema fotovoltaico.

Adicionalmente se consulta las siguientes normas internacionales:

NESC (National Electrical Safety Code).

RUS (Rural Utilities Service).

U.S. Bureau of Reclamation - Standard Design.

VDE 210 (Verband Deutscher Electrotechniker).

IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers).

CIGRE (Conference International des Grands Resseaux Electriques).

ANSI (American National Standard Institute).

IEC (International Electrotecnical Comission).

1.20.3Consideraciones y Parámetros Medio Ambientales para Los Cálculos

La información base se ha recogido a través de visitas de campo, que consistió en obtener información de los pobladores, autoridades locales y de las municipalidades, también se durante la visita a campo el levantamiento de la posición de la viviendas ge referenciados, información que se emplea en el presente documento.

Para la cuantificación del recurso solar en PSH disponible en la zona, se toma como referencia los datos medidos y registrados durante un año por la estación meteorológica más cercano a la zona del proyecto, estos datos son válidos por ser de la misma zona geográfica y estar dentro del ámbito circundante donde se va ejecutar el proyecto.

A continuación se describe los criterios, parámetros y medio ambientales tomados en cuenta para el diseño de los sistemas fotovoltaicos a implementarse en el proyecto, las principales consideraciones son:

Radiación solar en PSH.

Temperatura

Demanda basada en parámetros de consumo en el área rural.


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1.21 TEMPERATURA DE FUNCIONAMIENTO Y PEAK SOLAR HOURS (PSH):

Todas las viviendas donde se instalan los sistemas fotovoltaicos se encuentran en la misma zona, con pequeñas variaciones de las curvas de nivel, por ello las dos variables principales:

Temperatura de funcionamiento y

Peak Solar Hours (PSH).

Que dependen del lugar geográfico, tienen el mismo valor y es igual para todas las instalaciones; las fuentes consultas para estas dos variables ha sido:

Registros continuos de radiación solar

y Mapa de radiación solar del Perú del Ministerio de Energía y Minas (MINEM).

1.22 DÍAS DE AUTONOMIAS:

Otro de los criterios importantes para el diseño, son los días de autonomía que deben tener cada uno de los sistemas. En este caso se ha decidido realizar los cálculos asegurando que los sistemas ofrecen 2 días de autonomía, con un consumo de las cargas supuestas para cada día en cada uno de los sistemas, esto quiere decir que tendrían que sobrevenir 48 horas de oscuridad o sin radiación para que el usuario se quedara sin energía. De los datos registrados día a día de los diecisiete meses esto no pasaría.

1.22.1Tensión de trabajo:

Estos sistema se caracterizan por ser de baja potencia, el Sistemas fotovoltaicos Domestico, el diseño técnico será a 12 VDC y para el arreglo fotovoltaico de los Sistemas fotovoltaicos Uso Generales (cargas de usos generales) el diseño técnico será de 24 VDC, este parámetro es considerado para la conexión de los paneles, así como de las baterías, y también para la selección de otros componentes como el regulador .

La entrega de energía hacia las cargas o para el consumo por los usuarios será de 220 VAC y (50 a 60) Hz, dicha aplicación ha sido definida teniendo en cuenta que ha esta tensión trabajan todos los equipos que se encuentran en el medio local, y el usuario puede conseguir con facilidad; en nuestro país todavía no hay proveedores o distribuidores de equipos que trabajen a 12 VDC lo que hace casi imposible trabajar a esta tensión, por las dificultades que tendría el usuario para encontrar en el mercado local lámparas, equipos a 12 VDC.

1.23 CALCULO DEL SISTEMA FOTOVOLTAICO DOMICILIARIO Y DE USO GENERAL

Para la estimación se ha revisado el registro acerca del consumo de poblaciones rurales con características socios económicos similares, a los de las localidades conformantes del proyecto; data histórica que ha ayudado a definir el consumo promedio mensual de energía en KWh/mes de las localidades beneficiadas en este proyecto.

1.23.1Calculo de la demanda de Energía por usuario (domestico)

La tabla siguiente muestra cada uno de los equipos y su potencia a los que podrán acceder las familias en el transcurso de la vida útil del proyecto, y las horas de uso por día. Para determinar estos datos también se ha tomado en cuenta los resultados del estudio preliminar socioeconómico donde su muestra bajo ingreso monetario mensual de las familias.

Cuadro Nº: 11 Estimación de la energía requerida por familias


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Demanda en los 20

Unidades W Horas/dia Días/semana Horas/dia promedio

Wh/dia promedio

W max

Radio 0.0 15.0 3 5 2 - -

Celular 1.0 5.0 1 3 0 2 5

Lámpara eficiente

4.0 11.0 2 7 2 98 44

DVD 1.0 20.0 2 4 1 25 20

TV 1.0 80.0 2 4 1 102 80

Radio grabadora

1.0 30.0 2 5 1 48 30

TOTALES 161.0 275 179

La Energía promedio necesaria calculada incluyendo perdidas de los equipos es de 275 Wh/día para cubrir la demanda de los usuarios, dato importante para determinar la potencia (Wp) requerida del panel considerando el potencial solar expuesto en la tabla 3.

1.23.2Calculo de la demanda de Energía por uso general (cargas de uso general)

Se ha estimado que la escuela requiere 781 wh/día de energía para cubrir su demanda. En esta caso se ha tomado en cuenta la iluminación para dormitorios de los profesores que por lo general se quedan a pernotar en la comunidad, para la escuela se ha estimado que a lo largo del vida del proyecto va a contar y usar dos computadoras, radiograbadora, TV, DVD, herramientas básicas de apoyado para dictado de clases.

Cuadro Nº: 12 Estimación de la energía requerida en la escuela

Artefacto Unid. Pot. (W)

Horas/ día

días/semana

Rend. horas/día prom.

Wh /día prom.

Wmaxi

I.E. Primaria Luminarias 6 11 3 5 90% 2.14 157.1 66

Cargador celular 3 52 3 90% 0.9 14.3 15

Radio Grabador 1 302 4 90% 1.1 38.1 30

TV+DVD 1 1002 4 90% 1.1 127.0 100

Impresora 1 1001 4 90% 0.6 63.5 100

Computador 2 2002 3 90% 0.9 381.0 400

446 781.0 711

1.24 DETERMINACIÓN DEL RENDIMIENTOS DE LOS COMPONENTES

En base a la revisión de especificaciones técnicas y experiencia en diseño de este tipo de sistemas, se toman los siguientes rendimientos con el fin de poder hacer los cálculos:

Baterías 85%

Cableado 97%

regulador 100%


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En base a la temperatura de funcionamiento que se ha establecido en los criterios de diseño, podemos calcular el rendimiento del panel fotovoltaico en base a la temperatura, lo cual sería:

1.24.1Calculo del rendimiento del panel fotovoltaico

Fotovoltaico (temperatura)= 100% - [Ambiente (°C) +15°C-25°C] x 0,5%

Por lo tanto:

Teniendo estos datos ya podemos saber cuál es el rendimiento total del sistema, incluyendo el panel, es decir el rendimiento combinado es de 84 %.

Variables para el diseñoSitio: CasitasTemperatura de promedio de operación ° C 7.34Min PSH: 4.76

Rendimientos Combinados del SistemaBaterías 85%Cableado 97%Controlador de carga 100%Panel FV (temperatura) 100%Rendimiento del sistema sin FV (DC) 82%Rendimiento del sistema incluyendo FV 84%

1.25 CALCULO DE LAS DIMENSIONES DE LOS COMPONENTES DEL SISTEMA:

1.25.1Criterios de diseño específicos:

En este caso, después de ver los componentes existentes en el mercado y sus características, se ha decido trabajar con los siguientes componentes y características.

Así como, por medidas de seguridad, para el cálculo eléctrico se ha considerado siempre un coeficiente de seguridad como el que se detalla a continuación:

Descarga máxima Batería 65%Batería Voltaje de la Batería 12 VDC

Capacidad 150 Ah

PANELES Voltaje de los paneles 12 VWp de los paneles 80 Wp

Coeficiente de seguridad 2

1.25.2Procedimiento para determinar, paneles, baterías, controlador.

Para el cálculo del número de paneles y baterías del sistema se utilizaran las siguientes formulas basadas en los cálculos anteriores, así como en los criterios generales establecidos:

Potencia del arreglo fotovoltaico (Wp) = Carga (Wh) / PSH x Rendimiento combinado

Hoja de cálculo de las baterías

Carga VoltajeCarga diaria

Eficienciadiaria del Ah

promedia CA/ del +

promedia/

sistema=

promedia/díainversor

CD CD


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[( / ) + / ] =

CapacidadAh Días de Límite de de la Baterías en

promedio/díaX

autonomía/

descarga/

batería en=

paraleloAh

X / / =

Voltaje del Voltaje de BateríaBaterías

Total de sistema CD

/ la batería

=en serie

X en =baterías

paralelo

/ = X =

Especificación deBaterías:

Marca: Modelo:

Para el caso de controlador electrónico se ha considerado un factor de seguridad de 1.25, determinado que se requiere un controlador para cada sistema individual de 20A y de 30A para los locales de usos generales.

Hoja de cálculo del controlador

Corriente de Módulos Corriente de cortocircuito X en X 1.25 = cortocircuito del módulo paralelo del arreglo

CorrienteLista dedel arreglo

características en eldeseadas

controlador

X X 1.25

Potenciatotal

VoltajeCorriente máxima en

conectada/ CD del =

cargas CDCD

sistema

Corriente de carga en el controlador

/ =

Especificacióndel controlador:

Marca: Modelo:

Resultado: Panel de 80 Wp, Batería de 150 Ah.

PANALES 80 Wp

Tamaño Arreglo (diseño) Wp

Cantidad paneles serie

Cantidad paneles paralelo

Cantidad paneles total

80 1 1 1

Baterias 150 Ah.

Tamaño Arreglo (diseño) Wp

Cantidad paneles serie

Cantidad paneles paralelo

Cantidad paneles total


29

80 1 1 1

Calculo del Regulador:

Para el cálculo de regulador, como ya ha sido calculado anteriormente la cantidad de paneles y definida la tensión a la que van a trabajar, así como los W que podría llegar a tener que soportar, se puede definir que el regulador debe tener las siguientes características:

Regulador

Corriente maxi FV Amp

Corriente maxi CargaAmp

12 20

1.25.3Calculo de cableado

Poniendo como premisa que la caída de tensión en los cables que van desde los módulos fotovoltaicos al regulador, del regulador a la batería, siendo esta no mayor del 5%, se intentará en el mayor de los casos que nos sea mayor del 2%; y en base a la tabla que se expone a continuación, podemos definir un tipo de cable de 10 AWG. Así mismo el punto de instalación del panel será el más cercano posible a la vivienda.


Hilo mm

Diámetro Conductor

mm


mm

Peso kg/km

Amperaje (*)A

Asilamiento mm

Cubierta mm

2x12 2x0,82 61 0,255 0,8 1,1 10,5 164 252x10 2x1,31 98 0,255 0,8 1,2 12,0 226 302x12 3x2,08 61 0,255 0,8 1,1 11,2 204 203x10 2x0,82 98 0,255 0,8 1,2 12,7 285 254x10 2x1,31 61 0,255 0,8 1,2 12,4 251 204x12 3x2,08 98 0,255 0,8 1,2 14,3 358 25


Hilo mm

Diámetro Conductor

mm


mm

Peso kg/km

Amperaje (*)A

Asilamiento mm

Cubierta mm


Para el caso de cableado de las cargas, viendo los consumos, distancias y que se trabaja en 220 AC, podemos utilizar un cable de 14 AWG, como se suele hacer típicamente en las instalaciones domiciliarias.

1.26 FORMULAS UTILIZADAS EN CÁLCULO

1.26.1Intensidad en corriente alterna monofásica


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Donde: I: Intensidad en amperios [A]P: Potencia a transportar [W]V: Tensión en voltios [V]Cosφ: Factor de potencia. [Cosφ=1 para corriente continua]

1.26.2Caída de tensión

Donde:e: Caída de tensión (c.d.t), en voltios [V]L: Longitud de la línea en metros [m]I: Intensidad de la línea en amperios [A]Cosφ: Factor de potencia. [Cosφ=1 para corriente continua]K: Conductividad (56 para el Cu) S: Sección del conductor [mm2]

1.26.3Número de módulos

Donde:N°max: Número máximo de módulosPc: Potencia de cálculoPu: Potencia unitaria

1.26.4Cálculo de la sección del conductor

Donde:

S: Sección de los conductores, en [mm2] L: Longitud de la línea en metros [m]I: Intensidad de la línea en amperios [A]

Cosφ: Factor de potenciaK: Conductividad (56 para el Cu)e: Caída de tensión en la línea, en voltios [V]. Como máximo 2.0%

1.26.5Puesta a tierra

El sistema de puestas a tierra estará conformado por una varilla de acero recubierta en cobre blando de 16 mm de diámetro y 2,4 m de longitud, conductor de acero recubierta con cobre de 16mm2 y conectores. Este sistema irá instalado en un pozo de 0,8mø x 2,9m de profundidad, a 1,5m de distancia horizontal del soporte del panel solar a la varilla.

Esta configuración tiene una resistencia de aterramiento de acuerdo a la siguiente fórmula:

Donde:a = Resistividad eléctrica aparente del terreno (ohm-m)l = Longitud de la (2,4 m)d = Diámetro de la varilla (16 mm)H = Profundidad de enterramiento (0,3 m)


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El resultado es:

6. CALCULOS MECANICOS

1.27 INCLINACIÓN DE LOS MÓDULOS FOTOVOLTAICOS

Donde:β: Inclinación del módulo fotovoltaico con respecto al plano horizontal de montajeLa: Latitud de la ciudad o zona α: Acimut. Ángulo entre la proyección sobre el plano horizontal de la normal a lasuperficie del módulo fotovoltaico y el meridiano del lugar. Latitud de ambo: 17°

1.28 ACONDICIONAMIENTO DE LA ESTRUCTURA DE SOPORTE DEL PANEL SOLAR

La instalación del panel fotovoltaico será sobre un soporte de acero galvanizado (tubo galvanizado) de 2’’ de diámetro y de 3 mm de espesor, a una altura total de 4.13 m, de los cuales 0.80 m deberá ir enterrado, como se indica en el plano.

La estructura para fijar el panel será fabricada de acero, con un ángulo de inclinación fijo de 17º orientado hacia el Ecuador (ver esquema), el panel será fijado por medio de pernos y tuercas convencionales.


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Dimensionamiento del soporte del panel solar

Esquema representativo del panel


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Forma de instalación del panel fotovoltaico

1.29 CIMENTACION DEL POSTE QUE SOPORTARA A LA ESTRUCTURA DEL PANEL SOLAR

La cimentación del poste, será con concreto armado de 0.6 x0.6x0.5 m, con una resistencia de f'c de 175 kg/cm2, la cimentación del poste se muestra en al siguiente figura:

Forma de cimentación del soporte


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Calculos justificativos proyecto Panales solares

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