guia de especificaciones de sistemas fotovoltaicos para la e

Upload: luis-noguera

Post on 03-Jun-2018

217 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

  • 8/12/2019 Guia de Especificaciones de Sistemas Fotovoltaicos Para La e

    1/66

    UNIDAD DE PLANEACIN MINERO ENERGTICA

    FORMULACION DE UN PROGRAMA BASICO DE

    NORMALIZACIN PARA APLICACIONES DEENERGIAS ALTERNATIVAS Y DIFUSION

    Documento ANC-0603-12-01

    GUA DE ESPECIFICACIONES DE SISTEMASFOTOVOLTAICOS PARA LA ENERGIZACIN

    RURAL DISPERSA EN COLOMBIA

    Versin 01

    Unin Temporal ICONTEC - AENE

    Bogot, D.C., Marzo de 2003

  • 8/12/2019 Guia de Especificaciones de Sistemas Fotovoltaicos Para La e

    2/66

    UNIDAD DE PLANEACIN MINERO ENERGTICA - UPME Document o No. ANC-603-12Gua de Especificaciones de Sistemas Fotovol taicos Rev. 01

    Fecha: 21/03/03

    2

    TABLA DE CONTENIDO

    PRIMERA PARTE

    ASPECTOS TECNICOSESTRUCTURA DE UNA GUA TCNICA (PRACTICA RECOMENDADA) PARA

    SISTEMA FOTOVOLTAICOS ..................................................................... 5PRIMERA PARTE: GUA DE ESPECIFICACIONES DE SISTEMAS

    FOTOVOLTAICOS PARA LA ENERGIZACIN RURAL DISPERSA ENCOLOMBIA. ................................................................................................ 7

    1. OBJETO:..................................................................................................... 72. REFERENCIAS NORMATIVAS: ................................................................. 73. DEFINICIONES:.......................................................................................... 84. ASPECTOS TCNICOS: .......................................................................... 144.2 CARACTERSTICAS Y CONDICIONES GENERALES............................. 144.2.1 Componentes del sistema (explicacin con diagrama).............................. 144.2.2 Condiciones de diseo .............................................................................. 154.2.3 Descripcin general de los componentes.................................................. 164.2.4 Requisitos de fabricacin .......................................................................... 194.3 CONDICIONES DE OPERACIN............................................................. 284.4 MARCADO................................................................................................ 304.4.1 Mdulo Fotovoltaico .................................................................................. 304.4.2 Bateras..................................................................................................... 314.4.3 Controlador de Carga................................................................................ 314.4.4 Balasto...................................................................................................... 324.4.5 Inversor ..................................................................................................... 325. SERVICIOS E INFORMACIN REQUERIDOS......................................... 335.2 INFORMACIN QUE DEBERA ENTREGAR EL PROVEEDOR O

    CONTRATISTA CON SU OFERTA PARA FACILITAR LA SELECCIN DEEQUIPOS.................................................................................................. 33

    5.2.1 Datos tcnicos........................................................................................... 335.3 DOCUMENTOS Y/O MANUALES QUE EL PROVEEDOR O

    CONTRATISTA DEBERA ENTREGAR CON LOS EQUIPOS.................. 385.4 SERVICIOS QUE DEBERA PRESTAR EL PROVEEDOR O

    DISTRIBUIDOR......................................................................................... 395.5 BASES BAJO LAS CUALES EL DISTRIBUIDOR O PROVEEDOR

    DEBERA CAPACITAR A PERSONAL TCNICO Y/O AL USUARIO FINAL.395.6 SEGUIMIENTO PERIODICO DE LOS SISTEMAS EN OPERACIN........ 396. MATERIALES DE CONSTRUCCIN........................................................ 406.1 Mdulo Fotovoltaico .................................................................................. 406.2 Bateras..................................................................................................... 416.3 Controlador de carga................................................................................. 42

  • 8/12/2019 Guia de Especificaciones de Sistemas Fotovoltaicos Para La e

    3/66

    UNIDAD DE PLANEACIN MINERO ENERGTICA - UPME Document o No. ANC-603-12Gua de Especificaciones de Sistemas Fotovol taicos Rev. 01

    Fecha: 21/03/03

    3

    6.4 Balasto...................................................................................................... 436.5 Lmparas.................................................................................................. 436.6 Cables....................................................................................................... 446.7 Accesorios................................................................................................. 44SEGUNDA PARTE: GUA PARA LA INSTALACIN DE SISTEMAS

    FOTOVOLTAICOS (12 V D.C.) PARA LA ENERGIZACION RURALDISPERSA................................................................................................ 45

    1. UBICACIN Y SOPORTE......................................................................... 452. MDULO Y/O CAMPO FOTOVOLTAICO................................................. 463. CONTROLADOR DE CARGA................................................................... 484. BATERA................................................................................................... 485. CAJA DE CONEXIONES .......................................................................... 506. LMPARAS............................................................................................... 507. INVERSOR ............................................................................................... 51TERCERA PARTE : RECOMENDACIONES PARA EL MANTENIMIENTO

    PREVENTIVO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICOS (12 V D.C.) PARA LAENERGIZACION RURAL DISPERSA....................................................... 52

    1. CONEXIN A TIERRA.............................................................................. 522. ESTRUCTURA DE SOPORTE.................................................................. 523. MDULOS FOTOVOLTAICOS................................................................. 544. CONTROLADOR DE CARGA................................................................... 545. BATERA................................................................................................... 556. CAJA DE CONEXIONES .......................................................................... 567. LMPARAS............................................................................................... 568. INVERSOR ............................................................................................... 56CUARTA PARTE : RECOMENDACIONES BASICAS PARA LOS USUARIOS DE

    LOS SFV PARA ENERGIZACION RURAL DISPERSA EN CASO DE

    FALLA DEL SISTEMA............................................................................... 58

    QUINTA PARTE EJEMPLOS DE SISTEMAS FOTOVOLTAICOS PARAENERGIZACION RURAL DISPERSA EN LAS DIFERENTES ZONAS DECOLOMBIA. .............................................................................................. 60

    1. EJEMPLOS DE SFV DE ENERGIZACION RURAL DISPERSA ENCOLOMBIA............................................................................................... 62

    2. TIPO DE ENERGIZACIN: ILUMINACIN BSICA (TUBOSFLUORESCENTES DE 20 W) Y RADIOGRABADORA. EL TV 12 V D.C.,OPCIONAL CONDICIONADO................................................................... 62

  • 8/12/2019 Guia de Especificaciones de Sistemas Fotovoltaicos Para La e

    4/66

    UNIDAD DE PLANEACIN MINERO ENERGTICA - UPME Document o No. ANC-603-12Gua de Especificaciones de Sistemas Fotovol taicos Rev. 01

    Fecha: 21/03/03

    4

    3. TIPO DE ENERGIZACIN: ILUMINACIN BSICA (TUBOSFLUORESCENTES DE 20 W, 12 V D.C) Y EQUIPO DE SONIDOCOMPACTO, INVERSOR: ENTRADA 12 V D.C, SALIDA 115 V A.C, 150W, TV COLOR (MX. 70 W), VDEO. ....................................................... 63

    LISTA DE TABLAS

    Tabla 1 Valores lmite para condiciones de operacin de bateras para.................. 41Tabla 2 Opciones de Uso Racional Recomendado ................................................. 62Tabla 3 Opciones de Uso Racional Recomendado 2 ............................................. 64

    LISTA DE FIGURAS

    Figura 1 Representacin esquemtica de los elementos de una celda solar de silicio10Figura 2 Conexin tipo bus ..................................................................................... 11Figura 3 conexin tipo margarita............................................................................. 11Figura 4 Esquema de un SFV de energizacin rural disperso para iluminacin y

    entretenimiento...................................................................................... 15Figura 5 Diferentes opciones de soporte de un sistema fotovoltaico...................... 27Figura 6 Mapa de Radiacin Solar de Colombia ..................................................... 61Figura 7 Diagrama Descriptivo Del Ejemplo 1......................................................... 63Figura 8 Diagrama Descriptivo Del Ejemplo 2......................................................... 65

  • 8/12/2019 Guia de Especificaciones de Sistemas Fotovoltaicos Para La e

    5/66

    UNIDAD DE PLANEACIN MINERO ENERGTICA - UPME Document o No. ANC-603-12Gua de Especificaciones de Sistemas Fotovol taicos Rev. 01

    Fecha: 21/03/03

    5

    ESTRUCTURA DE UNA GUA TCNICA (PRACTICA RECOMENDADA)PARA SISTEMA FOTOVOLTAICOS

    INTRODUCCIN

    Los sistemas fotovoltaicos de pequea y mediana escala que se venden e instalanen Colombia adolecen, en una gran proporcin, de algunas fallas inherentes enparte a insuficiente informacin tcnica entre los comercializadores (1), en parte a la

    desinformacin entre los usuarios y a la inexistencia de organismos de apoyo

    (1)

    que deberan estar colaborando, ejerciendo algn tipo de veedura sobre estasinstalaciones elctricas. Concretamente, los diferentes problemas se originan ensituaciones como las siguientes:

    a) Se ha estimulado la cultura facilista de que cualquier usuario va a la tienda,compra lo que le ofrece el vendedor, llega a su casa y realiza la instalacin deenerga solar fotovoltaica ignorando completamente elementales principios deinstalacin.

    b) Se ha generalizado la creencia de que al usar energa elctrica continua de bajovoltaje no se requieren cuidados ni precauciones tcnicas.

    c) El estado est completamente ausente en la verificacin de este tipo deinstalaciones elctricas.

    d) Hay una carencia completa de informacin, de anuncios y de divulgacin de laforma como se debe utilizar la energa solar.

    e) Gran parte de la informacin disponible en los centros de venta da a entender alusuario que la energa solar fotovoltaica es fcilmente instalable, modificable ymantenida por personal no experimentado.

    f) Muchos comercializadores comercializan dispositivos baratos sin ningn tipo dereconocimiento y/o de homologacin.

    Las tres partes implicadas en el buen desempeo de los sistemas fotovoltaicosdeberan estar unidos por lograr unos propsitos que a todos convengan. Estospropsitos son: sistemas fotovoltaicos confiables, seguros y duraderos .Confiables significa que prestarn el servicio para el cual han sido diseados ydimensionados; seguros, significa que no pondrn en ningn riesgo ni a usuarios nia viviendas; duraderos, que tendrn el desempeo esperado por los fabricantes ylos usuarios durante todo el perodo de vida para el cual fueron fabricados.

    Para lograr los propsitos de sistemas fotovoltaicos confiables, seguros y duraderosse requiere que:

  • 8/12/2019 Guia de Especificaciones de Sistemas Fotovoltaicos Para La e

    6/66

    UNIDAD DE PLANEACIN MINERO ENERGTICA - UPME Document o No. ANC-603-12Gua de Especificaciones de Sistemas Fotovol taicos Rev. 01

    Fecha: 21/03/03

    6

    a) Tanto distribuidores como instaladores se familiaricen con las normas yrecomendaciones tcnicas.

    b) Es imperativo que haya una autoridad (sea local, regional o nacional) queinspeccione las instalaciones fotovoltaicas.

    c) Que se comercialicen dispositivos homologados y/o reconocidos.

    d) Que se establezcan agremiaciones de fabricantes y comercializadores que sepropongan informar y educar a sus clientes, modificar la publicidad facilista yque anime a todos a realizar instalaciones tcnicamente adecuadas.

    A continuacin se presenta una serie de especificaciones y recomendaciones quese deberan tener en cuenta al seleccionar y comprar sistemas fotovoltaicos.

  • 8/12/2019 Guia de Especificaciones de Sistemas Fotovoltaicos Para La e

    7/66

    UNIDAD DE PLANEACIN MINERO ENERGTICA - UPME Document o No. ANC-603-12Gua de Especificaciones de Sistemas Fotovol taicos Rev. 01

    Fecha: 21/03/03

    7

    PRIMERA PARTE: GUA DE ESPECIFICACIONES DE SISTEMASFOTOVOLTAICOS PARA LA ENERGIZACIN RURAL DISPERSA EN

    COLOMBIA.

    1. OBJETO:

    Establecer las especificaciones y caractersticas tcnicas que se deberan tener encuenta en el proceso de seleccin de sistemas fotovoltaicos (SFV) que se empleanen la energizacin rural dispersa en Colombia y los servicios que deberan

    proporcionar las empresas proveedoras para garantizar la confiabilidad, seguridad ylarga vida de los sistemas a instalar.

    Cubre los diseos bsicos para iluminacin, iluminacin y entretenimiento parasistemas familiares y para sistemas comunitarios con potencias menores de 250 W.No cubre redes, ni redes interconectadas.

    2. REFERENCIAS NORMATIVAS:

    Las siguientes publicaciones referenciadas son indispensables para la aplicacin deeste documento. Para referencias fechadas, se aplica nicamente la edicin citada.Para referencias no fechadas, se aplica la ltima edicin del documentoreferenciado

    NTC 318: 1979, Tubos fluorescentes para alumbrado general.

    NTC 2050: 1998, Cdigo elctrico Colombiano.

    NTC 2883: 1991, Energa fotovoltaica. Mdulos fotovoltaicos.

    NTC 4405: 1998, Eficiencia energtica. Evaluacin de la eficiencia de los sistemas

    solares fotovoltaicos y sus componentes.

    IEC 60081: 2002, Double-capped fluorescent lamps - performance specifications

    IEC 61427: 1999. Secondary cells and batteries for solar photovoltaic energysystems - General requirements and methods of test

    UL 1703: 2002, Flat-plate photovoltaic modules and panels

    UL 1741: 1999, Static inverters and charge controllers for use in photovoltaic powersystems

  • 8/12/2019 Guia de Especificaciones de Sistemas Fotovoltaicos Para La e

    8/66

    UNIDAD DE PLANEACIN MINERO ENERGTICA - UPME Document o No. ANC-603-12Gua de Especificaciones de Sistemas Fotovol taicos Rev. 01

    Fecha: 21/03/03

    8

    3. DEFINICIONES:

    3.1 Acumulador:ver batera.

    3.2 Ampacidad: capacidad de transporte de corriente elctrica por parte de algnelemento o conductor en un circuito elctrico.

    3.3 Amperio (A): unidad de medida de la corriente elctrica en el sistemainternacional. Equivale al paso de 6,3x1018 electrones por segundo en alguna regin,zona o punto de un sistema. Tambin se lo puede definir como la cantidad decorriente elctrica que atraviesa a un elemento cuya resistencia elctrica sea de 1 !(ohmio) y que est sometido a una diferencia de potencial de 1 V (voltio).

    3.4 Autodescarga: proceso mediante el cual la capacidad disponible de una baterase reduce a causa de reacciones qumicas parsitas internas. Dicho proceso seacelera al aumentar la temperatura por razones ambientales y/o de uso.

    3.5 Batera: dispositivo que convierte directamente la energa qumica de suscomponentes activos en energa elctrica, mediante reaccin electroqumica queinvolucra el traspaso de electrones desde un material a otro, a travs de un circuitoelctrico.

    3.6 Batera de plomo-cido: denominacin general que incluye las baterasconstruidas con placas de plomo puro, plomo-antimonio o plomo calcio y un

    electrolito cido.

    3.7 Batera abierta: aquella en la que el contenedor, o bien provee una tapasuperior removible, o bien tiene orificios de acceso a su interior con taponesremovibles, para verificar el nivel y la densidad del electrolito y/o para suministraragua en caso de disminucin del nivel del electrolito, que evidentemente es lquido.

    3.8 Batera sellada: batera cuyo electrolito queda confinado en un espacio concierre hermtico provisto de una tapa de ventilacin recerrable, denominada tambinbatera hermtica con regulacin de vlvula. Carece de orificios de acceso a suinterior. En las bateras selladas el electrolito puede ser lquido, absorbido ogelificado.

    3.9 Batera sellada lquida: cumple la condicin de batera sellada pero suelectrolito es lquido, como en las bateras abiertas.

    3.10 Batera absorbida: el electrolito se halla confinado e inmovilizado en laestructura microporosa de separadores slidos que adems, son altamenteabsorbentes.

    3.11 Batera gelif icada:se le inmoviliza el electrolito por adicin de sustancias quele dan apariencia gelatinosa.

  • 8/12/2019 Guia de Especificaciones de Sistemas Fotovoltaicos Para La e

    9/66

    UNIDAD DE PLANEACIN MINERO ENERGTICA - UPME Document o No. ANC-603-12Gua de Especificaciones de Sistemas Fotovol taicos Rev. 01

    Fecha: 21/03/03

    9

    3.12 Campo fotovoltaico: se indica con este trmino al mdulo o conjunto demdulos fotovoltaicos de una instalacin de generacin de electricidad con energasolar fotovoltaica.

    3.13 Candela:unidad de intensidad luminosa que equivale a 1/60 de la intensidadde la radiacin de un cuerpo negro emergiendo de 1 cm2a la temperatura del puntode solidificacin del platino (2042 K).

    3.14 Capacidad de batera: cantidad total de amperios-hora que se puede extraerde una batera con carga completa.

    3.15 Capacidad nominal de batera: cantidad mxima de energa que se puede

    extraer de una batera con una rapidez determinada. Se le denomina tambin comocapacidad de rgimen de la batera.

    3.16 Carga:cantidad de energa elctrica necesaria para poner en funcionamientode cualquier dispositivo o aparato elctrico. A veces se asume que la carga es elaparato mismo que recibe la energa.

    3.17 Celda fotovoltaica: dispositivo compuesto de varios elementossemiconductores que convierte directamente la irradiancia solar en energaelctrica. Se le denomina tambin celda solar. Vase Figura 1

  • 8/12/2019 Guia de Especificaciones de Sistemas Fotovoltaicos Para La e

    10/66

    UNIDAD DE PLANEACIN MINERO ENERGTICA - UPME Document o No. ANC-603-12Gua de Especificaciones de Sistemas Fotovol taicos Rev. 01

    Fecha: 21/03/03

    10

    Figura 1 Representacin esquemtica de los elementos de una celda solar de silicio

    3.18 Celda de silicio amorfo: celda fotovoltaica cuyo componente bsico defabricacin es el silicio sin estructura cristalina.

    3.19 Celda de silicio cristalino: celda fotovoltaica cuyo componente bsico defabricacin es el silicio cristalino.

    3.20 Celda de silicio monocristalino: celda fotovoltaica cuyo componente bsicode fabricacin es el silicio crecido en lingote de una sola estructura cristalna.

    3.21 Celda de silic io pol icristalino: celda fotovoltaica cuyo componente bsico defabricacin es el silicio crecido en lingote de muchos cristales.

    3.22 Choque elctrico: condicin en la que puede producirse una corrienteelctrica indeseable (o de fuga) y eventualmente peligrosa, cuando el potencialelctrico de algn dispositivo, parte de l o accesorio cercano, muestre un valormayor a 30 V d.c. con respecto a tierra; as, por ejemplo, en marcos, gabinetes yotros, pueden formarse corrientes de fuga de al menos 10 A y en partes decircuitos, de al menos 1 mA. Esto no excluye la consideracin de eventos en los que

  • 8/12/2019 Guia de Especificaciones de Sistemas Fotovoltaicos Para La e

    11/66

    UNIDAD DE PLANEACIN MINERO ENERGTICA - UPME Document o No. ANC-603-12Gua de Especificaciones de Sistemas Fotovol taicos Rev. 01

    Fecha: 21/03/03

    11

    a menores potenciales se generen grandes corrientes elctricas que pudierenoriginar situaciones riesgosas.

    3.23 Conexin en bus: se refiere a la interconexin de varios mdulos de uncampo fotovoltaico que pueden estar en serie y/o paralelo en cuyo caso se conectancomo se muestra en el diagrama:

    Figura 2 Conexin tipo bus

    3.24 Conexin en margarita:se refiere a la interconexin de varios mdulos de uncampo fotovoltaico que pueden estar en serie y/o paralelo en cuyo caso se conectancomo se muestra en el diagrama:

    Figura 3 conexin tipo margarita

  • 8/12/2019 Guia de Especificaciones de Sistemas Fotovoltaicos Para La e

    12/66

  • 8/12/2019 Guia de Especificaciones de Sistemas Fotovoltaicos Para La e

    13/66

    UNIDAD DE PLANEACIN MINERO ENERGTICA - UPME Document o No. ANC-603-12Gua de Especificaciones de Sistemas Fotovol taicos Rev. 01

    Fecha: 21/03/03

    13

    3.34 Lmen: es la unidad de flujo luminoso. Es igual al flujo luminoso a travs delngulo slido unitario (steradian) desde una fuente puntual de 1 candela. Elequivalente aproximado con el vatio en radiacin luminosa es 1 vatio = 680lmenes.

    3.35 Mdulo: es el dispositivo formado por un conjunto de celdas fotovoltaicasinterconectadas, enmarcadas y encapsuladas apropiadamente. Tambin se ledefine como la unidad reemplazable ms pequea de un campo fotovoltaico.

    3.36 Prensaestopas: accesorio que ubicado en caja o gabinete de entrada y salidade conductores garantiza estabilidad mecnica en el cableado y eventualmente,provee hermeticidad, aislamiento a prueba de agua y humedad.

    3.37 Profundidad de descarga: porcentaje de energa extrada de una batera enrelacin con su capacidad energtica total.

    3.38 Punto de potencia mxima: condicin en la que un controlador de potencialogra mediante regulacin de voltaje, que un conjunto fotovoltaico funcione en sumxima potencia.

    3.39 Radiacin difusa: Radiacin que llega a la superficie terrestre procedente delsol luego de sufrir dispersin por efecto de nubes, polvo, niebla u otras sustancia dela atmsfera.

    3.40 Radiacin directa: Radiacin que llega a la superficie terrestre procedente delsol sin sufrir desviacin, sin dispersarse ni reflejarse en la atmsfera.

    3.41 Recurso solar: cantidad de insolacin que recibe un lugar o regin. Seexpresa kWh/m2por da. Su expresin es ms completa cuando se hace referenciaa la calidad de esa insolacin, es decir, a sus componentes de radiacin difusa ydirecta.

    3.42 Rgimen de carga: rapidez con que se recarga una batera. Se expresa comola razn entre la capacidad de la batera y el flujo de corriente que ingresa a ella.

    3.43 Rgimen de descarga: rapidez de extraccin de corriente de una batera. Se

    expresa como una relacin entre la capacidad de la batera y el flujo de corrienteque sale de la batera.

    3.44 Rendimiento de conversin: relacin entre la energa elctrica que produceuna celda fotovoltaica y la energa solar que ella recibe.

    3.45 Semiconductor: dispositivo de material slido que posee una capacidadlimitada de conduccin de corriente elctrica.

  • 8/12/2019 Guia de Especificaciones de Sistemas Fotovoltaicos Para La e

    14/66

    UNIDAD DE PLANEACIN MINERO ENERGTICA - UPME Document o No. ANC-603-12Gua de Especificaciones de Sistemas Fotovol taicos Rev. 01

    Fecha: 21/03/03

    14

    3.46 Sistema fotovoltaico (SFV): instalacin de mdulos fotovoltaicos que tieneasociados otros componentes, proyectada para generar potencia elctrica a partirde la energa de la radiacin solar.

    3.47 Sistema fotovoltaico autnomo: es el que funciona sin estar conectado a unared de energa elctrica ni con sistema auxiliar de otra fuente energtica.

    3.48 Vida til: es el tiempo transcurrido entre el momento de iniciar el desempeocon la eficiencia nominal, hasta el momento en que la eficiencia ha descendido al80% del valor inicial, criterio que generalmente se aplica al panel fotovoltaico y/o a lalmpara.

    3.49 Voltaje de funcionamiento del sistema: potencial al cual entrega energaelctrica un sistema fotovoltaico.

    3.50 Voltaje de circuito abierto: voltaje mximo que produce una celda, mdulo ocampo fotovoltaico sin aplicacin de carga.

    3.51 Voltaje de corte: nivel de potencial (o voltaje) al cual un controladordesconecta de la batera al campo fotovoltaico o a la carga.

    4. ASPECTOS TCNICOS:

    4.2 CARACTERSTICAS Y CONDICIONES GENERALES

    4.2.1 Componentes del sistema (explicacin con diagrama)

    Un SFV para energizacin rural dispersa est conformado por los siguientescomponentes principales: un mdulo o un campo fotovoltaico, una batera, uncontrolador de carga, varias lmparas, un inversor, un televisor, cables y accesoriospara la instalacin. En la Figura 4 se muestra esquemticamente el sistema.

  • 8/12/2019 Guia de Especificaciones de Sistemas Fotovoltaicos Para La e

    15/66

    UNIDAD DE PLANEACIN MINERO ENERGTICA - UPME Document o No. ANC-603-12Gua de Especificaciones de Sistemas Fotovol taicos Rev. 01

    Fecha: 21/03/03

    15

    Figura 4 Esquema de un SFV de energizacin rural disperso para iluminacin yentretenimiento.

    Descriptivamente, el sistema funciona as: el campo de mdulos fotovoltaicosconvierte en corriente elctrica directa la energa solar que recibe durante el da.Dicha corriente transporta y almacena la energa elctrica en la batera para serutilizada en el momento que el usuario lo requiera para el televisor y/o lailuminacin. La energa elctrica que los mdulos fotovoltaicos envan a la batera y

    que sta suministra a la carga pasa por el controlador de carga, cuya funcin esproteger a los otros elementos del sistema contra sobrecargas o descargasexcesivas, altas corrientes y bajos voltajes. Generalmente, el controlador proveemonitora y sealizacin de las funciones en ejecucin, adems de que concentra elcableado del sistema.

    4.2.2 Condiciones de diseo

    Las condiciones de diseo de un SFV deberan involucrar aspectos tales como:

  • 8/12/2019 Guia de Especificaciones de Sistemas Fotovoltaicos Para La e

    16/66

    UNIDAD DE PLANEACIN MINERO ENERGTICA - UPME Document o No. ANC-603-12Gua de Especificaciones de Sistemas Fotovol taicos Rev. 01

    Fecha: 21/03/03

    16

    a) Ser compatible con las caractersticas e intermitencia del recurso solardisponible.

    b) Dimensionarse de acuerdo a la carga requerida.

    c) Dimensionar los lmites mnimos de suministro de potencia y los tiemposmximos de autonoma en el almacenamiento.

    d) Considerar que todos los elementos que componen el sistema, as como losdispositivos e interfases entre ellos, estn construidos para asegurar undesempeo eficiente, confiable y seguro durante toda su vida til.

    e) Se debera partir del supuesto que la integracin de sus partes no requiera deasistencia tcnica por largos periodos especialmente en lugares remotos o dedifcil acceso.

    f) Debera disearse para soportar la accin del ambiente local (como porejemplo, salinidad y contaminacin, entre otras.).

    g) Debera proyectarse el tipo de funciones automticas que debe desarrollar,incluyendo (de ser necesario) la condicin de prendido/apagado.

    4.2.3 Descr ipcin general de los componentes

    4.2.3.1 Mdulo fotovoltaico

    El mdulo fotovoltaico est constituido por un conjunto de celdas solaresinterconectadas adecuadamente entre s, con la funcin de generar energaelctrica en corriente directa transformando la energa electromagntica del sol, sinelementos de concentracin. Su geometra es plana y debera estar debidamenteprotegido contra la accin del ambiente en el que trabaja, as mismo proveerterminales de conexin por los cuales entrega su energa.

    Un conjunto de mdulos interconectados dentro de un sistema, constituye el campofotovoltaico del sistema.

    4.2.3.2 BateraLa batera o acumulador se encarga de almacenar en forma electroqumica laenerga elctrica fluctuante (no constante) que recibe del mdulo o campofotovoltaico y proporcionarla (de manera casi constante y/o sostenida) a loselementos de consumo como lmparas o televisor. Como acumulador de la energaelctrica generada en los mdulos fotovoltaicos, la batera cumple las funciones de:

    a) amortiguar las fluctuaciones de corta duracin en la energa que recibe delgenerador fotovoltaico.

  • 8/12/2019 Guia de Especificaciones de Sistemas Fotovoltaicos Para La e

    17/66

  • 8/12/2019 Guia de Especificaciones de Sistemas Fotovoltaicos Para La e

    18/66

    UNIDAD DE PLANEACIN MINERO ENERGTICA - UPME Document o No. ANC-603-12Gua de Especificaciones de Sistemas Fotovol taicos Rev. 01

    Fecha: 21/03/03

    18

    4.2.3.5 Balasto

    El balasto es el circuito electrnico que recibiendo energa elctrica de la batera,adeca las condiciones elctricas para que se genere y mantenga sostenidamentela ionizacin mediante la cual se emite la luz en la lmpara fluorescente.Esencialmente, debe producir el potencial elctrico mediante el cual se da origen ala descarga ionizante en el tubo, luego limita la corriente con la cual se mantiene ladescarga y fija el potencial en el nivel de trabajo.

    4.2.3.6 Lmparas

    Las lmparas (de tipo fluorescente), conectadas al balasto, convierten la energa

    elctrica proveniente de la batera en luz artificial a partir de la ionizacin de unmaterial de trabajo en su interior (generalmente mercurio o una mezcla apropiadapara producir ionizacin y emisin de luz).

    4.2.3.7 Inversor (opcional)

    Es el dispositivo electrnico que convierte la corriente directa proveniente de labatera (por ejemplo, 12 V d.c.) en energa elctrica alterna (por ejemplo, 120 Va.c.). Generalmente, la alternancia producida en el inversor es del tipo ondacuadrada de 60 Hz, con deformidades (indeseables) o picos de voltaje lo quesupone una utilizacin prudente de este dispositivo especialmente con cargasprovistas de tarjetas de memoria.

    4.2.3.8 Cables

    Son los conductores elctricos que transportan la energa elctrica directa eintercomunican los diferentes componentes del SFV. Puesto que existen cuatrocircuitos bsicos en un SFV de energizacin rural, el calibre de los diferentesconductores debera ceirse a los requerimientos elctricos de ampacidad en cadaparte del sistema. Los circuitos bsicos son:

    a) del campo fotovoltaico al controlador de carga;

    b) del controlador de carga a la batera;

    c) del controlador de carga a la caja de conexiones; y

    d) de la caja de conexiones a los diferentes elementos de consumo.

    4.2.3.9 Accesorios (soporte de mdu los, de batera, interruptores, accesoriospara la instalacin)

    El SFV especificado incluye los siguientes accesorios:

    a) soporte para el mdulo o para el campo fotovoltaico;

  • 8/12/2019 Guia de Especificaciones de Sistemas Fotovoltaicos Para La e

    19/66

    UNIDAD DE PLANEACIN MINERO ENERGTICA - UPME Document o No. ANC-603-12Gua de Especificaciones de Sistemas Fotovol taicos Rev. 01

    Fecha: 21/03/03

    19

    b) soporte o gabinete para la batera;

    c) interruptores

    d) accesorios para la instalacin (interruptores, conectores. contactos (plugs)grapas, tornillos, tubos, etc.).

    4.2.4 Requisitos de fabricacin

    4.2.4.1 Mdulo Fotovoltaico

    Para los propsitos de esta gua se recomienda que los mdulos fotovoltaicos sean

    fabricados de acuerdo con los establecido en las normas NTC 2883, NTC 4405, UL1703(2)u otras normas aplicables.

    Tanto para el usuario particular y/o minorista, como para cualquier entidad se lehacen las siguientes recomendaciones, como parte del conjunto de principioselementales de obligatoria observancia:

    a) Los mdulos deberan ser nuevos y de reciente fabricacin (en el momento dela compra no deberan tener ms de dos aos de fabricados y su ensamblajedebe estar completo). Sus especificaciones elctricas nominales deberanajustarse a lo que requiere la instalacin proyectada.

    b) Deben inspeccionarse para verificar que no se aprecian daos en supresencia fsica, como vidrios rotos o fisurados, empaques (y/o sellamientos)despegados o cristalizados, marcos abollados, celdas quebradas,encapsulamiento con burbujas (presumiblemente de aire), humedad interior(entre cubiertas), corrosin u oxidacin en sus contactos interceldas, contactosdesoldados y en general todo aquello que pueda conducir a la reduccin de lavida til. Las celdas solares pueden ser de silicio monocristalino o de siliciopolicristalino, de forma cuadrada o rectangular y su factor de ocupacinsuperficial debe ser el mximo posible.

    c) El enmarcamiento perimetral (marco o chasis) debera tener una estructura talque reduzca tensiones mecnicas y que amortige o resista posibles torsiones

    durante la manipulacin en el transporte e instalacin del mdulo.d) El marco o chasis debera proveer las facilidades que permitan su fcil

    instalacin mecnica al soporte (agujeros, orejas tornillos etc.), para que elusuario (o el instalador) no lo intervenga o altere mecnicamente.

    e) El marco o chasis debera proveer el sitio en el cual se realice adecuadamenteuna instalacin a tierra.

  • 8/12/2019 Guia de Especificaciones de Sistemas Fotovoltaicos Para La e

    20/66

    UNIDAD DE PLANEACIN MINERO ENERGTICA - UPME Document o No. ANC-603-12Gua de Especificaciones de Sistemas Fotovol taicos Rev. 01

    Fecha: 21/03/03

    20

    f) El diseo del mdulo debera ser tal que no facilite la generacin de altastemperaturas en su interior; ello implica que durante la instalacin y/uoperacin no se requiera remover cubierta, proteccin o aislamiento alguno.

    g) Las parte elctricas externas integrantes del mdulo deberan presentar unasujecin tal que no haya posibilidad a que se aflojen, se giren o se desprendano a que eventualmente faciliten un cortocircuito no intencional.

    h) La caja o compartimiento de conexiones debera garantizar sellamiento aprueba de agua y humedad y debe estar provista de prensaestopas.

    i) El diseo, estructura y materiales deberan ser tales que sus

    caractersticas pticas, fotoelctricas, mecnicas y termofsicas no se alterenapreciablemente durante un lapso de tiempo no inferior a 20 aos.

    4.2.4.2 Bateras

    Se recomienda que las bateras asociadas a los SFV de energizacin rural seanfabricadas de acuerdo con lo establecido en la norma IEC 61427 u otras normasaplicables, adems se deberan tener en cuenta las siguientes recomendaciones:

    Las especificaciones aqu recomendadas se orientan a las bateras de plomo-cidoque pueden ser abiertas o selladas. Sin embargo, las bateras selladas presentanalgunas ventajas tcnicas y operativas mejores que las abiertas, como las

    siguientes:

    a) prcticamente, eliminan la evaporacin y/o fugas del electrolito,

    b) la emisin de gases es muy baja,

    c) evitan que el electrolito se contamine y

    d) los requerimientos del mantenimiento son muy simples. No obstante, tienenalgunas limitaciones como:

    cuando por sobrecargas se presenta hidrolizacin, se alcanza a perder agua

    que es imposible reponer, no es posible verificar confiablemente su estado de carga,

    se requiere mayor precisin en la operacin del controlador de carga.

    Tanto para las bateras abiertas como para las selladas deberan tenerse en cuentalos siguientes aspectos:

    a) Estar debidamente certificada por una entidad autorizada para tal fin.

  • 8/12/2019 Guia de Especificaciones de Sistemas Fotovoltaicos Para La e

    21/66

    UNIDAD DE PLANEACIN MINERO ENERGTICA - UPME Document o No. ANC-603-12Gua de Especificaciones de Sistemas Fotovol taicos Rev. 01

    Fecha: 21/03/03

    21

    b) Deberan ser nuevas y libres de daos fsicos al momento de instalarse lo cualimplica que la caja o contenedor no presente grietas o fisuras, abolladuras,golpes, sus terminales no deben presentar deformaciones ni desajustes.

    c) La batera debera tener una capacidad de almacenamiento (en A-h) acorde conlas caractersticas del dimensionamiento que requiera el lugar o zonadependiendo por ejemplo, del nmero de das consecutivos nublados. Parasatisfacer esa capacidad debera utilizarse el menor nmero posible debateras.

    d) Poder aceptar descargas diarias de profundidad equivalente al 12 % o mayor desu capacidad nominal sin reducir el valor especificado de su vida til.

    e) Su construccin debera ser tal que para su instalacin no se requieramodificacin alguna en su estructura.

    f) Tener un rgimen de autodescarga no mayor de 3 % por mes.

    g) Tener una densidad de energa no menor de 35 kWh/kg.

    h) Poder soportar al menos 8 eventos de descarga profunda (al 50 % de lacapacidad) por ao sin que se reduzca el tiempo especificado de su vida til.

    i) El material de construccin de la caja y de la tapa debera ser rgido y de

    materiales retardantes de llama.

    Las bateras abiertas deberan cumplir adems con los siguientes aspectos:

    a) No contener en su interior electrolito u otro lquido como agua o cido en elmomento de llegar al sitio de instalacin.

    b) Deberan disponer de tapones de seguridad con cavidad para condensacin ycapacidad de bloquear llamas.

    c) Se debera disponer de las dosis correspondientes de electrolito a base decido sulfrico cuya densidad debera estar en el rango de 1,2 a 1,3 g/cm 3, y las

    dosis de agua desmineralizada para reposicin, dependiendo de la temperaturamedia del sitio de operacin.

    d) Ofrecer una vida til superior a 1000 ciclos de carga-descarga a la profundidadde descarga diaria.

    e) Tener indicadores de nivel mximo de electrolito en cada celda de manera quese facilite el mantenimiento.

    Las bateras selladas deberan cumplir adems con los siguientes aspectos:

  • 8/12/2019 Guia de Especificaciones de Sistemas Fotovoltaicos Para La e

    22/66

    UNIDAD DE PLANEACIN MINERO ENERGTICA - UPME Document o No. ANC-603-12Gua de Especificaciones de Sistemas Fotovol taicos Rev. 01

    Fecha: 21/03/03

    22

    a) En el momento de la instalacin no deberan haber transcurrido ms de tresmeses desde el momento de su fabricacin. Si la batera ha sido almacenadapor ms de tres meses, de ninguna manera debera aceptarse si hantranscurrido ms de 10 meses almacenada; en este caso debera someterse auna carga previa antes de entrar en servicio.

    b) Deberan disponer de vlvula de seguridad o de alivio de accin automtica,para regular la presin interna que puede incrementarse durante la operacin.

    c) La batera no debera deformarse al adquirir la presin de diseo. Adems elsellado entre los postes y la tapa y entre sta y la caja debera ser tal que nopresente fugas durante lapsos de tiempo de 5 horas a presiones internas de

    hasta 5 veces la presin de operacin especificada por el fabricante.

    d) Ofrecer una vida til superior a 1200 ciclos de carga-descarga a la profundidadde descarga diaria.

    4.2.4.3 Contro lador de Carga

    Se recomienda que el controlador de carga sea fabricado de acuerdo con loestablecido en la norma UL 1741 u otras normas aplicables.

    Tanto para el usuario particular y/o minorista, como para cualquier entidad se lehacen las siguientes recomendaciones, como parte del conjunto de principios

    elementales de obligatoria observancia:

    a) Para las especificaciones de los SFV de instalaciones rurales aquconsiderados (hasta 250 W), el controlador de carga debera soportar corrientesde mdulo no menores de 15 A y corriente de carga no menor de 25 A.

    b) Debera tener fusible con ampacidad suficiente para proteger el sistema encaso de descargas excesivas.

    c) Debera estar protegido contra polaridad invertida.

    d) Debera contar con elementos de bloqueo contra corrientes de sentido inverso.

    e) El controlador de carga debera operar nicamente en modo automtico.

    f) El desempeo de las funciones de desconexin y reconexin de los mdulosfotovoltaicos y de la carga, deberan ubicarse dentro de los siguientes lmites:

    Desconexin del campo fotovoltaico: entre 13,90 V y 14,60 V

    Reconexin del campo fotovoltaico: entre 12,60 V y 13,50 V

    Desconexin de la carga: entre 11,45 V y 11,90 V

  • 8/12/2019 Guia de Especificaciones de Sistemas Fotovoltaicos Para La e

    23/66

    UNIDAD DE PLANEACIN MINERO ENERGTICA - UPME Document o No. ANC-603-12Gua de Especificaciones de Sistemas Fotovol taicos Rev. 01

    Fecha: 21/03/03

    23

    Reconexin de la carga: entre 13,20 y 13,60 V.

    g) Tener la facilidad de monitor (indicador o luz testigo) de corte de suministro deenerga, adems de advertencia de bajo voltaje.

    h) Debera poder operar en ambientes cuya humedad relativa supere 90% y contemperaturas desde 5 C hasta 60 C.

    i) Los circuitos electrnicos y los dispositivos elctricos como conexiones yfusibles deberan estar dispuestos en caja o gabinete hermtico a prueba depolvo y humedad y preferiblemente dotado de prensaestopas.

    j) Cada punto de conexin debera tener indicada la polaridad para los diversoscircuitos que interconecta. La caja debera proveer el diseo adecuado para queuna vez realizadas las conexiones apropiadamente, no sea fcil para el usuariointervenirlas.

    4.2.4.4 Caja para conexiones

    Para las cajas de conexiones se recomienda tener en cuenta los siguientesaspectos:

    a) La caja debera ser de material aislante como PVC, o metlica con lasprovisiones de aislamiento elctrico necesario, que garantice hermeticidad y

    aislamiento contra eventos de intemperie y provista de los agujeros para fijacina pared o columna, que igualmente, garanticen sellamiento en los puntos desujecin.

    b) Debera estar provista de prensaestopas de entrada, preferiblemente conabrazadera (por el que pasa el cable que transporta la corriente total que serdistribuida en los ramales de consumo) y prensaestopas de salida para cadacircuito ramal, tambin preferiblemente con abrazadera, para garantizarestabilidad mecnica contra jalones.

    c) Debera estar provista con riel (o puente) para soporte de la tira de conectoresque reciben y distribuyen la corriente.

    d) Los conectores deberan ser de presin y atornillables y cada uno llevarindicada la polaridad que recibe o entrega.

    4.2.4.5 Balasto

    Puesto que para los sistemas de energizacin rural se recomiendan tubosfluorescente y/o lmparas economizadoras de energa con potencia individual nomayor de 20 W, tambin se recomienda un balasto para cada tubo fluorescente ydebera cumplir con las siguientes especificaciones:

  • 8/12/2019 Guia de Especificaciones de Sistemas Fotovoltaicos Para La e

    24/66

    UNIDAD DE PLANEACIN MINERO ENERGTICA - UPME Document o No. ANC-603-12Gua de Especificaciones de Sistemas Fotovol taicos Rev. 01

    Fecha: 21/03/03

    24

    a) Garantizar suministro de potencia (20 W) de manera ptima y en los rangosadecuados de temperatura.

    b) Disponer de las facilidades adecuadas de conexin de corriente directa y desalida de alterna, con los puntos debidamente identificados.

    c) Debera ajustarse a los valores nominales de corriente y operar adecuadamentedentro de los lmites de los voltajes de alimentacin (entre 11,5 V y 15,0 V d.c.)

    d) Debera ser de encendido confiable.

    e) Disponer de dispositivo de corte automtico en caso de que no ocurra la

    ignicin en el tubo.

    f) Disponer de proteccin contra polaridad invertida.

    g) Disponer de proteccin contra sobre voltaje.

    h) No debera generar interferencias en receptores de radio y/o televisin.

    i) La corriente suministrada debera mostrar perfil simtrico, sin componentes decorriente directa y con factor de cresta inferior a 1,7.

    j) Debera ofrecer tiempo de precalentamiento de los electrodos de la lmpara.

    k) El circuito debera estar en caja, protegido contra los efectos ambientales,

    l) La caja debera proporcionar las facilidades para su instalacin y recambio sinnecesidad de que el usuario la intervenga.

    4.2.4.6 Lmparas

    Se recomienda que las lmparas fluorescentes sean fabricadas de acuerdo con loestablecido en las normas NTC 318, IEC 60081 u otras normas aplicables, ademsse deberan tener en cuenta las siguientes recomendaciones:

    a) Deberan ser de tubo fluorescente o equivalente en las de alta eficiencia conpotencia nominal no mayor de 20 W.

    b) Entregar un flujo luminoso igual o mayor a 600 lmenes (4)

    c) En asocio con su balasto el tubo fluorescente debera tener una vida til mayora 9000 horas.

    d) La lmpara debe estar montada en un chasis que cumpla los requisitos de loscdigos elctricos.

  • 8/12/2019 Guia de Especificaciones de Sistemas Fotovoltaicos Para La e

    25/66

    UNIDAD DE PLANEACIN MINERO ENERGTICA - UPME Document o No. ANC-603-12Gua de Especificaciones de Sistemas Fotovol taicos Rev. 01

    Fecha: 21/03/03

    25

    e) El chasis debera proporcionar facilidades para su instalacin fija y para elrecambio del tubo fluorescente.

    4.2.4.7 Inversor

    Se recomienda que el inversor sea fabricado de acuerdo con lo establecido en lanorma UL 1741 u otras normas aplicables, as mismo se deberan tener en cuentalos siguientes aspectos:

    a) ofrecer un suministro de potencia no superior a 250 W a.c.

    b) Debera operar ptimamente al recibir en su entrada un potencial de 12 V

    d.c..nominal y/o un mnimo de 11,5 V d.c, hasta un mximo de 13,5 V d.c.

    c) Ofrecer un voltaje a.c. de salida de 115 V con regulacin de 3%

    d) Una regulacin de frecuencia de 0,05.

    e) Un consumo interno no mayor de 2 W

    f) Debera poder operar en ambientes cuya humedad relativa supere 90 % y contemperaturas desde 5 C hasta 60 oC.

    g) Los circuitos electrnicos y los dispositivos elctricos como conexiones y

    fusibles deberan estar dispuestos en caja o gabinete hermtico a prueba depolvo y humedad.

    h) Disponer de proteccin contra polaridad invertida.

    i) Disponer de proteccin contra sobre voltaje.

    j) No debera generar interferencias en receptores de radio y/o televisin.

    k) Su operacin debera ser silenciosa y no presentar ruidos inducidos portransformadores y mucho menos por desajustes mecnicos.

    l) Se sugiere que disponga de circuito detector de falla en conexin a tierra y desu respectiva seal de aviso.

    4.2.4.8 Cables

    Para los SFV de energizacin rural, los cables deberan cumplir con lo establecidoen la NTC 2050 Cdigo Elctrico Colombiano, captulo 690, adems se de debentener en cuenta los siguientes requerimientos:

    a) Necesariamente, los conductores deben ser de cobre.

  • 8/12/2019 Guia de Especificaciones de Sistemas Fotovoltaicos Para La e

    26/66

  • 8/12/2019 Guia de Especificaciones de Sistemas Fotovoltaicos Para La e

    27/66

    UNIDAD DE PLANEACIN MINERO ENERGTICA - UPME Document o No. ANC-603-12Gua de Especificaciones de Sistemas Fotovol taicos Rev. 01

    Fecha: 21/03/03

    27

    Figura 5 Diferentes opciones de soporte de un sistema fotovoltaico

    b) El soporte o gabinete de la batera es conveniente para evitar corrientes de fugay descarga accidental rpida de la batera, golpes que puedan destruirla y

  • 8/12/2019 Guia de Especificaciones de Sistemas Fotovoltaicos Para La e

    28/66

    UNIDAD DE PLANEACIN MINERO ENERGTICA - UPME Document o No. ANC-603-12Gua de Especificaciones de Sistemas Fotovol taicos Rev. 01

    Fecha: 21/03/03

    28

    adems ayuda a garantizar la seguridad de los usuarios. Debera ubicarse en elsitio en el que haya una adecuada ventilacin y fcil acceso a la batera.

    c) Interruptores: deberan ser de paso, con funcin encendido-apagado (on-off) yse insiste en que deberan ser de diseo especial para corriente d.c., evitandoel uso de los interruptores que normalmente se distribuyen para energaelctrica a.c. Debe tenerse en cuenta la ampacidad para evitar calentamientoen su operacin.

    d) Conectores: deben los adecuados para corriente d.c. Eventualmente, se utilizanlos de diseo para circuitera automotriz, pero se insiste en el uso de los denorma especfica. Igualmente se requiere coherencia entre su ampacidad y la

    de la instalacin.

    e) Enchufes o clavijas: Se insiste en el uso de los de diseo para d.c. y de todosmodos deberan ser del tamao adecuado para garantizar ampacidad.

    f) Accesorios: son esencialmente elementos que complementan una instalacind.c. para que se cumplan los requisitos de seguridad, tales como tubos(conduit), grapas, clavos, sellantes, etc. Deberan adecuarse al tipo deconstruccin en los que se hace la instalacin y a sus materiales.

    4.3 CONDICIONES DE OPERACIN

    Sin perder de vista los propsitos de sta gua, que son lograr confiabilidad,seguridad y larga vida en los SFV para energizacin rural, stos deberanadecuarse tcnicamente a las variadas condiciones ambientales y geogrficas deColombia. La gran variedad climatolgica de Colombia dificulta la posibilidad de darguas sencillas y generales de diseo y dimensionamiento de SFV para todo suterritorio.

    Colombia est ubicada geogrficamente as: en latitud, su extremo sur (Leticia) esta 4,09 en latitud sur y su punto ms norte (la isla Santa Catalina, en el caribe) esta 13, 23 en latitud norte. Su extremo occidental est 81,43 con respecto almeridiano de Greenwitch, correspondiente a la Isla de San Andrs en el mar Caribe,mientras su extremo oriental se halla a 66,50 con respecto al mismo meridiano.

    a) Desde el punto de vista de la disponibilidad del recurso solar(5), Colombia poseelos extremos establecidos por regiones como la Guajira en la que se tiene losmximos valores promedio diario anual de aproximadamente 6 kWh/m2, conescasos eventos de ms de dos das seguidos de nubosidad (gran parte eszona desrtica), hasta los ms bajos promedios diarios al ao como los delChoc, con valores de aproximadamente 3 kWh/m2, con ms de cinco dascontinuos de alta nubosidad, pues es una de las regiones ms lluviosas delplaneta. Adems en los lmites bajos se hallan las zonas de muy alta montaa(ms de 3000 msnm) en las que usualmente se ubican SFV para alimentar

  • 8/12/2019 Guia de Especificaciones de Sistemas Fotovoltaicos Para La e

    29/66

    UNIDAD DE PLANEACIN MINERO ENERGTICA - UPME Document o No. ANC-603-12Gua de Especificaciones de Sistemas Fotovol taicos Rev. 01

    Fecha: 21/03/03

    29

    antenas de repetidoras y en las que no es raro encontrar viviendas decampesinos; en esas zonas se pueden presentar eventos de nubosidadsuperior a ocho das consecutivos. El resto del territorio colombiano muestrapromedios diarios anuales entre los lmites anteriores, centrndose hacia los 4,5kWh/m2, con nmero de das de nubosidad continua no mayor a tres.

    b) Desde el punto de vista de temperatura(6), el 83% del territorio colombiano sehalla en zona clida (entre 0 y 1000 msnm) con temperatura promedio anual de23 oC, con poca fluctuacin.

    El 9% del territorio colombiano se halla en zona templada (entre 1000 y2000 msnm) con temperaturas promedias entre 17,5 C y 23 oC.

    El 6% del pas se halla en la zona fra (entre 2000 y 3000 msnm) contemperaturas promedias entre 12 C y 17,5 oC.

    El 2% se halla en zona de pramo a ms de 3000 msnm con temperaturasinferiores a 12 oC.

    c) Desde el punto de vista de la humedad relativa tambin se presentan algunasdiferencias entre regiones:

    la zona pacfica (que involucra al Choc), la hoya del ro Orinoco, el Valledel Ro Magdalena y las riveras del Atrato, la humedad flucta entre el 75

    % y el 90 %.

    Otras regiones como la sabana de Bogot, el Valle del Cauca y el granTolima mantienen una humedad del 65 %.

    La Guajira, a pesar de su rgimen desrtico tiene una humedadrelativamente alta (70 %), por su cercana al mar.

    d) Desde el punto de vista de la precipitacin, tambin hay diferencias abruptascomo entre Uribia en la Guajira con 330 mm de lluvia al ao, mientras algunossitios del Choc superan los 10 000 mm al ao. El resto del pas presentavalores normales de precipitacin con rgimen bimodal, entre invierno y verano.

    e) Desde el punto de vista de los vientos, igualmente hay contrastes destacablespues en muchas regiones (la mayor parte del territorio colombiano) el recursoelico es ms bien pobre con velocidad media anual inferior a 2 m/s y conpotencia media anual menor de 10 W/m2 (7), mientras que en otras regionescomo la Guajira se presentan situaciones con velocidad media anual mayor de6 m/s, con potencia media anual mayor de 250 W/m2.

    En conclusin, los SFV en Colombia pueden estar sometidos a ambientes marinosde muy alta precipitacin y a ambientes marinos desrticos de viento hmedo de

  • 8/12/2019 Guia de Especificaciones de Sistemas Fotovoltaicos Para La e

    30/66

  • 8/12/2019 Guia de Especificaciones de Sistemas Fotovoltaicos Para La e

    31/66

    UNIDAD DE PLANEACIN MINERO ENERGTICA - UPME Document o No. ANC-603-12Gua de Especificaciones de Sistemas Fotovol taicos Rev. 01

    Fecha: 21/03/03

    31

    e) El marco o chasis del mdulo debe mostrar claramente el punto de conexin atierra con la palabra GROUND o TIERRA, adems del smbolointernacionalmente aceptado.

    4.4.2 Bateras

    El etiquetado de la batera debera indicar la siguiente informacin:

    a) Aspectos corporativos:

    nombre del fabricante, y/o del distribuidor o entidad responsable por eldesempeo del producto,

    el modelo,

    fecha de manufactura.

    b) Especificaciones elctricas de desempeo: Tipo de batera, Clasificacinelctrica y su capacidad en Ah, el potencial o voltaje de operacin.

    c) Facilidades operativas: en la cercana de los bornes de conexin de la bateradebera estar claramente identificada la polaridad (con + y o POS y NEGo simplemente POSITIVO y NEGATIVO).

    4.4.3 Contro lador de Carga

    El etiquetado del controlador debera indicar la siguiente informacin:

    a) Aspectos corporativos:

    nombre del fabricante, y/o del distribuidor o entidad responsable por eldesempeo del producto,

    el modelo.

    En la misma placa o autoadhesivo,

    b) Especificaciones elctricas de desempeo: Tipo control que efecta, los valoresextremos o lmite en sus parmetros de control as como la corriente ypotencial de operacin. Adems, los accesorios asociados para las proteccincontra cargas excesivas del sistema deben estar claramente identificados encuanto a clase o tipo y su corriente mxima.

    c) Facilidades operativas: en la cercana de los terminales o conectores deberaestar claramente identificada la polaridad (con + y o POS y NEG osimplemente POSITIVO y NEGATIVO). Adems, los terminales para conexin

  • 8/12/2019 Guia de Especificaciones de Sistemas Fotovoltaicos Para La e

    32/66

    UNIDAD DE PLANEACIN MINERO ENERGTICA - UPME Document o No. ANC-603-12Gua de Especificaciones de Sistemas Fotovol taicos Rev. 01

    Fecha: 21/03/03

    32

    con los otros elementos del SFV, deberan estar etiquetados segn el circuito alque interconectan, as:

    Mdulo Fotovoltaico o Mod. F.V. o Pnel solar

    Baterao Bat

    Carga o Consumo

    Todos los indicadores o testigos (leds) asociados deben estar claramenteidentificados en cuanto a la funcin que realizan.

    4.4.4 Balasto

    El balasto debera estar etiquetado con la siguiente informacin:

    a) el nombre del fabricante o responsable de su desempeo

    b) indicacin d.c. y potencia de suministro a la lmpara.

    c) Identificacin de las entradas d.c. + y y los terminales a la lmpara.

    4.4.5 Inversor

    El etiquetado del inversor debera indicar la siguiente informacin:

    a) Aspectos corporativos:

    nombre del fabricante, y/o del distribuidor o entidad responsable por eldesempeo del producto,

    el modelo.

    b) Especificaciones elctricas de desempeo: Tipo inversin que efecta(inversor d.c. a a.c.), los valores extremos o lmite en sus parmetros dedesempeo, como potencial d.c. de entrada (12 V d.c.) as como la corriente,

    potencial a.c., frecuencia, tipo de onda fundamental (por ejemplo, ondacuadrada) y potencia mxima que entrega (por ejemplo, 115 V a.c., 60 Hz, 200W). Adems, los accesorios asociados para la proteccin contra cargasexcesivas del sistema deberan estar claramente identificados en cuanto aclase o tipo y su corriente mxima.

    c) Facilidades operativas: en la cercana de los terminales o conectores para labatera debera estar claramente identificada la polaridad (con + y oPOS y NEG o simplemente POSITIVO y NEGATIVO).

  • 8/12/2019 Guia de Especificaciones de Sistemas Fotovoltaicos Para La e

    33/66

    UNIDAD DE PLANEACIN MINERO ENERGTICA - UPME Document o No. ANC-603-12Gua de Especificaciones de Sistemas Fotovol taicos Rev. 01

    Fecha: 21/03/03

    33

    Todos los indicadores o testigos (leds) asociados deberan estar claramenteidentificados en cuanto a la funcin que realizan.

    5. SERVICIOS E INFORMACIN REQUERIDOS

    5.2 INFORMACIN QUE DEBERA ENTREGAR EL PROVEEDOR OCONTRATISTA CON SU OFERTA PARA FACILITAR LA SELECCIN DEEQUIPOS.

    El distribuidor o contratista debera ofrecer SFV completos y tener disponibilidad departes de repuesto y servicio de postventa. Debera ofrecerle al usuario laposibilidad de capacitacin para el buen uso, manejo y mantenimiento del sistema.Sera deseable que en comunidades, caseros o zonas en las que hay programasde energizacin rural con SFV, hubiese una persona bien entrenada para prestarservicios tcnicos y asesora o un representante del distribuidor con el propsito defacilitar tanto asesora como suministro de partes de repuesto.

    5.2.1 Datos tcnicos

    El distribuidor, proveedor o contratista debera suministrar la informacin tcnica decada uno de los componentes del SFV como se indica a continuacin:

    5.2.1.1 Mdulo Fotovoltaico

    a) Marca y/o nombre del fabricante

    b) Denominacin del modelo

    c) Potencia en condiciones standard

    d) Material de fabricacin de las celdas fotovoltaicas

    e) Eficiencia nominal de operacin del mdulo en condiciones especificadas

    f) La corriente de cortocircuito y la de rgimen

    g) La curva I-V, determinada en condiciones estndar

    h) Especificaciones constructivas del mdulo, que incluyan tipo y caractersticade los materiales empleados y la forma como se previenen los efectos delambiente.

    i) Requerimientos de una adecuada instalacin

    j) Requerimientos de mantenimiento

  • 8/12/2019 Guia de Especificaciones de Sistemas Fotovoltaicos Para La e

    34/66

    UNIDAD DE PLANEACIN MINERO ENERGTICA - UPME Document o No. ANC-603-12Gua de Especificaciones de Sistemas Fotovol taicos Rev. 01

    Fecha: 21/03/03

    34

    k) Tiempo de vida til esperado

    l) Copia del certificado de ensayos emitido por una entidad acreditada para talfin.

    5.2.1.2 Bateras

    a) Marca y/o nombre del fabricante

    b) Tipo de batera

    c) Tipo de placas

    d) Tipo de electrolito

    e) Especificar si es sellada. Si no es sellada, informar los requerimientos demantenimiento

    f) Capacidad nominal

    g) Regmenes de carga y descarga

    h) Profundidad de descarga permisible

    i) Razn de carga descarga diariaj) Nmero de ciclos esperados a la profundidad nominal de descarga

    k) Rango de temperatura permisible de operacin y efectos trmicos sobre elvoltaje en los terminales

    l) Rgimen de reduccin de temperatura

    m) Capacidad (Ah)

    n) Duracin probable y factores de envejecimiento

    o) Peso en kilogramos

    p) Densidades de energa y de potencia

    q) Requerimientos de instalacin

    r) Copia del certificado de ensayos emitido por una entidad acreditada para talfin.

  • 8/12/2019 Guia de Especificaciones de Sistemas Fotovoltaicos Para La e

    35/66

    UNIDAD DE PLANEACIN MINERO ENERGTICA - UPME Document o No. ANC-603-12Gua de Especificaciones de Sistemas Fotovol taicos Rev. 01

    Fecha: 21/03/03

    35

    5.2.1.3 Contro lador de Carga

    a) Marca y/o nombre del fabricante

    b) Denominacin del modelo

    c) Voltaje nominal

    d) Corriente mxima en el circuito fotovoltaico

    e) Corriente mxima en el circuito de consumo

    f) Si dispone de punto de control ajustables dar las indicaciones pertinentes

    g) Valores de voltaje en corte y en reconexin

    h) Cmo destaca el bajo voltaje (alarma, bombillo etc)

    i) Tipo de proteccin contra corriente en sentido inverso

    j) Caracterstica de funcionamiento en el punto de mxima potencia

    k) Si posee medidores de voltaje y/o de corriente especificar el tipo ycaractersticas

    l) Especificaciones del tipo de proteccin contra sobrecorriente

    m) Caractersticas y especificaciones del gabinete

    n) Requerimientos de instalacin

    o) Requerimientos de mantenimiento

    p) Tiempo de vida til esperado

    q) Copia del certificado de ensayos emitido por una entidad acreditada para talfin.

    5.2.1.4 Balasto

    a) Marca y/o nombre del fabricante

    b) Denominacin del modelo

    c) Voltaje nominal de operacin

    d) Potencia mxima que puede suministrar

  • 8/12/2019 Guia de Especificaciones de Sistemas Fotovoltaicos Para La e

    36/66

    UNIDAD DE PLANEACIN MINERO ENERGTICA - UPME Document o No. ANC-603-12Gua de Especificaciones de Sistemas Fotovol taicos Rev. 01

    Fecha: 21/03/03

    36

    e) Caracterstica de funcionamiento en el punto de mxima potencia

    f) Especificaciones del tipo de proteccin contra polaridad invertida

    g) Tipo de proteccin para evitar generar interferencias electromagnticas enequipos de radio y/o TV.

    h) Tipo de precalentamiento de electrodos al arranque.

    i) Tipo de dispositivo para apagado en caso de no encendido en el tubo.

    j) Caractersticas y especificaciones del gabinete

    k) Requerimientos de instalacin

    l) Requerimientos de mantenimiento

    m) Tiempo de vida til esperado

    n) Copia del certificado de ensayos emitido por una entidad acreditada para talfin.

    5.2.1.5 Lmparas

    a) Marca y/o nombre del fabricanteb) Denominacin del modelo

    c) Voltaje nominal de operacin

    d) Consumo de corriente en operacin (12 V)

    e) Flujo luminoso en el punto de mxima potencia

    f) Caractersticas y especificaciones del chasis

    g) Requerimientos de instalacin

    h) Requerimientos de mantenimiento

    i) Tiempo de vida til esperado.

    5.2.1.6 Inversor

    a) Marca y/o nombre del fabricante

    b) Denominacin del modelo

  • 8/12/2019 Guia de Especificaciones de Sistemas Fotovoltaicos Para La e

    37/66

    UNIDAD DE PLANEACIN MINERO ENERGTICA - UPME Document o No. ANC-603-12Gua de Especificaciones de Sistemas Fotovol taicos Rev. 01

    Fecha: 21/03/03

    37

    c) Voltaje nominal de operacin y rango de voltaje d.c. de entrada

    d) Potencia mxima que puede suministrar

    e) Eficiencia de operacin

    f) Caracterstica de funcionamiento en el punto de mxima potencia

    g) Especificaciones del tipo de proteccin contra polaridad invertida

    h) Tipo de proteccin para evitar generar interferencias electromagnticas enequipos de radio y/o TV.

    i) Especificar exigencias en el tipo de consumo que puede soportar (de tiporesistivo, inductivo etc.)

    j) Especificar si el inversor puede suministrar energa a equipo informtico sinriesgo de dao para dicho equipo.

    k) Caractersticas y especificaciones del gabinete

    l) Requerimientos de instalacin

    m) Requerimientos de mantenimiento

    n) Tiempo de vida til esperado

    o) Copia del certificado de ensayos emitido por una entidad acreditada para talfin.

    5.2.1.7 Cables

    El proveedor debe entregar al usuario las especificaciones del cable que emplearen cada circuito del SFV, indicando,

    a) Calibre

    b) Mxima longitud del cable en la instalacin.

    c) Requisitos de instalacin.

    5.2.1.8 Soporte del Mdulo Fotovo ltaico

    a) Material de fabricacin, calibre, dimensiones y acabados

    b) Tipo y geometra

    c) ngulos de inclinacin que puede proporcionar

  • 8/12/2019 Guia de Especificaciones de Sistemas Fotovoltaicos Para La e

    38/66

    UNIDAD DE PLANEACIN MINERO ENERGTICA - UPME Document o No. ANC-603-12Gua de Especificaciones de Sistemas Fotovol taicos Rev. 01

    Fecha: 21/03/03

    38

    d) Requisitos de instalacin

    e) Proteccin y/o prevencin contra corrosin

    5.2.1.9 Interruptores

    a) Marca o nombre del fabricante

    b) Tipo

    c) Materiales de fabricacin, caractersticas y acabados

    5.2.1.10 Cajas y Gabinetes

    a) Marca o nombre del fabricante

    b) Tipo

    c) Materiales de construccin, acabados y recubrimientos

    d) Geometra y dimensiones

    e) Requisitos de instalacin.

    5.2.1.11 Certifi cado de Prueba del SFV CompletoEl proveedor debera mostrar al posible usuario la certificacin de calidad y buendesempeo del sistema total, emitida por la entidad autorizada paratal fin.

    5.2.1.12 Garantas

    Igualmente, el distribuidor o proveedor debera mostrar claramente sus garantas yalcance, as:

    a) Certificados que respaldan al sistema y a cada una de sus partes en el sentidode que cumplen especificaciones y normas; debe ser emitido por una entidadautorizada para tal fin.

    b) Informacin sobre el tiempo de vida til de cada uno de los elementos delSFV.

    5.3 DOCUMENTOS Y/O MANUALES QUE EL PROVEEDOR O CONTRATISTADEBERA ENTREGAR CON LOS EQUIPOS.

    a) Manual de instrucciones ajustado a las normas vigentes para instalacin,conexin, pruebas y operacin del sistema, dirigido a personal tcnico.

  • 8/12/2019 Guia de Especificaciones de Sistemas Fotovoltaicos Para La e

    39/66

    UNIDAD DE PLANEACIN MINERO ENERGTICA - UPME Document o No. ANC-603-12Gua de Especificaciones de Sistemas Fotovol taicos Rev. 01

    Fecha: 21/03/03

    39

    Debera incluir tambin, aspectos relacionados con el mantenimiento,diagnstico en casos de falla y sus soluciones.

    b) Manual sencillo para el usuario final en el que se le informa acerca del servicioque puede prestar el SFV y los lmites que se deberan tener en cuenta. Debeincluir tambin, instrucciones de la adecuada operacin del sistema, dediagnstico bsico en caso de fallas, del reemplazo de partes como bateras ylmparas y balastos.

    c) Listado de distribuidores autorizados, representantes en otras localidades condireccin y telfono a los que se puede acudir en caso de requerir serviciostcnicos.

    5.4 SERVICIOS QUE DEBERA PRESTAR EL PROVEEDOR O DISTRIBUIDOR

    Para la entrega de los SFV el proveedor o contratista debera realizar la instalaciny prueba en el sitio, fecha y trmino que el usuario indique. Deberan quedar enptimo estado de operacin a juicio de la interventora o del personal encargado deaprobar las instalaciones elctricas en las viviendas.

    El proveedor debera efectuar los servicios de mantenimiento que sean necesarios ytener la disponibilidad de repuestos de tal forma que si se reporta un dao, elproblema se solucione a la mayor brevedad.

    Adems, el proveedor debera asegurar servicios de mantenimiento y suministro departes de repuesto por fuera de la garanta, de manera directa o por representantesautorizados en la mayor cercana posible a los sitios de instalacin.

    5.5 BASES BAJO LAS CUALES EL DISTRIBUIDOR O PROVEEDOR DEBERACAPACITAR A PERSONAL TCNICO Y/O AL USUARIO FINAL.

    El proveedor, distribuidor o contratista debera suministrar capacitacin y/oadiestramiento a un equipo de ingenieros y personal tcnico que realiza la comprasobre todos los aspectos relacionados con, funcionamiento, instalacin, operacin ymantenimiento de los SFV, dentro del mes siguiente a su instalacin.

    Igualmente, al momento de la instalacin, el proveedor o contratista deberasuministrar capacitacin al usuario final sobre los aspectos relacionados con,servicios que presta el sistema, forma normal de operacin, limitaciones del sistema,diagnstico de problemas, reemplazo de bateras, lmparas, balastos y cmoresolver otros problemas que por experiencia, el distribuidor conoce.

    5.6 SEGUIMIENTO PERIODICO DE LOS SISTEMAS EN OPERACIN

    El personal tcnico encargado de velar por la calidad y buen desempeo de los SFVdebera realizar inspecciones de los sistemas instalados para observar:

  • 8/12/2019 Guia de Especificaciones de Sistemas Fotovoltaicos Para La e

    40/66

    UNIDAD DE PLANEACIN MINERO ENERGTICA - UPME Document o No. ANC-603-12Gua de Especificaciones de Sistemas Fotovol taicos Rev. 01

    Fecha: 21/03/03

    40

    a) Calidad de la iluminacin y nmero de horas de servicio

    b) Ausencia de interferencias electromagnticas en equipos de radio y/o TV

    c) Desempeo en la recarga de la batera y el estado de la misma

    d) Desempeo del controlador de carga

    e) Desempeo del inversor

    f) Estado general de la instalacin

    g) Operacin correcta de los sistemas por los usuarios

    h) Cumplimiento de las garantas ofrecidas por el proveedor.

    i) Grado de satisfaccin del usuario con el SFV.

    6. MATERIALES DE CONSTRUCCIN

    6.1 Mdulo Fotovo ltaico

    El mdulo fotovoltaico est constituido por: a) las celdas o unidades fotovoltaicas, b)

    la cubierta transparente y c) la estructura que garantiza aislamiento contra laintemperie y facilita la manipulacin y transporte.

    a) Celdas fotovoltaicas: Las celdas de los mdulos fotovoltaicos ms comercialesy sobre los que hay mayor experiencia, estn fabricadas en silicio, el cualpuede manufacturarse en forma monocristalina, en forma policristalina o enforma amorfa. Esta ltima, an no se recomienda para los sistemas deenergizacin rural, as como celdas de otros materiales, pues no hay suficienteexperiencia en cuanto a estabilidad y durabilidad. En general, las celdasfotovoltaicas son elementos muy frgiles.

    b) Cubierta transparente: est constituida por la cubierta externa superior y por elmaterial encapsulante en el que la celda est sumergida.

    La cubierta transparente puede ser de vidrio o de plstico o una combinacinde ellos y preferiblemente rgidos. Deben satisfacer requerimientos pticos(alta transmitancia y baja reflectividad angular), trmicos, mecnicos,antiintemperie y de vida media larga. En principio es deseable que se integre ala estructura y que soporte carga. En general, el vidrio resiste mejor aspectoscomo la radiacin UV (es altamente estable), y soporta ms eficazmente elefecto del polvo en vientos veloces (se raya menos).

  • 8/12/2019 Guia de Especificaciones de Sistemas Fotovoltaicos Para La e

    41/66

    UNIDAD DE PLANEACIN MINERO ENERGTICA - UPME Document o No. ANC-603-12Gua de Especificaciones de Sistemas Fotovol taicos Rev. 01

    Fecha: 21/03/03

    41

    El material encapsulante es un polmero transparente que favorece la celdacontra los efectos climticos y ambientales adversos como la humedad, lacorrosin, el polvo y otros que contribuyen a deteriorar superficies.

    c) Estructura: est constituida por el substrato y por el marco o chasis delmdulo. El substrato es la parte inferior del mdulo sobre el cual se soporta elmaterial encapsulante con la celda. El substrato puede o no soportar carga,pero es preferible que lo haga. El substrato puede ser vidrio, plstico, omaterial polimrico que garantice aislamiento contra intemperie y en cuanto sepueda, evitar el calentamiento del mdulo por absorcin de radiacin.

    El marco o chasis, usualmente de metal (puede ser alguna aleacin de

    aluminio o acero inoxidable), resguarda el resto del mdulo contra accionesmecnicas externas (choques, golpes) y facilita el hermetismo al generar unapresin adecuada entre el vidrio y el elemento sellante o empaque y entre elsubstrato y el mismo empaque que es de material polmero.

    6.2 Bateras

    En los SFV de energizacin rural se utilizan bateras generalmente de plomo-cido(son las ms comerciales y sobre las que se tiene mayor experiencia), cuyoscomponentes constitutivos son, en lo esencial:

    a) placas de plomo o de alguna aleacin del mismo,

    b) el electrolito,

    c) el contenedor o caja. Aunque las hay de tipo automotriz, tambin las hay parauso especfico con SFV que por supuesto son las que se recomiendan.

    Las placas son un par de ellas, denominadas, ctodo y nodo inmersas en elelectrolito para formar una celda electroqumica. Estn hechas de plomo enaleacin con pequeas cantidades de otros materiales como el calcio y elantimonio, dependiendo del tipo de batera.

    El electrolito es una solucin de cido sulfrico en agua con una densidadentre 1,2 y 1,3 g/cm3. Debe tenerse en cuenta los rangos de temperatura y

    humedad dentro de los cuales debe trabajar la batera. Vase la Tabla 1.Tabla 1 Valores lmite para condiciones de operacin de bateras para

    Tipo de batera Intervalo de temperatura Humedad

    Plomo-cido -20 C a +40 C

  • 8/12/2019 Guia de Especificaciones de Sistemas Fotovoltaicos Para La e

    42/66

    UNIDAD DE PLANEACIN MINERO ENERGTICA - UPME Document o No. ANC-603-12Gua de Especificaciones de Sistemas Fotovol taicos Rev. 01

    Fecha: 21/03/03

    42

    El contenedor o caja, fabricado generalmente con material plstico rgido,resistente a los cidos. En la presentacin ms usual, tienen en su partesuperior tapas o tapones de acceso al interior de la batera de cada celda,facilitando la inspeccin y mantenimiento del electrolito. Dichos tapones sonde plstico rgido que permiten la salida de los gases que se generan cuandola batera trabaja. Se fabrican tambin las bateras selladas, que como sunombre lo indica, no disponen de tapas por lo cual no tienen acceso alelectrolito.

    6.3 Controlador de carga

    Las componentes principales de este dispositivo son:

    a) circuitos y accesorios electrnicos,

    b) circuitos y accesorios elctricos,

    c) relevos (relevadores o relais),

    d) indicadores o testigos,

    e) conectores,

    f) soportera interna,

    g) gabinete.

    circuitos y accesorios electrnicos: son los circuitos de seguimiento y controlcon bajo consumo de energa, que se encargan de actuar sobre los circuitoselctricos que manejan y transportan toda la energa del SFV. Son loscircuitos que verifican que el sistema se mantenga dentro de ciertos nivelesde voltaje y de corriente; conectan o desconectan otras partes del SFV, y engeneral todas las funciones de diseo inteligente que el fabricante ofrece.Los accesorios de los circuitos electrnicos son esencialmente, diodos,transistores, resistencias, condensadores, circuitos integrados yeventualmente chips de memoria.

    Circuitos y accesorios elctricos: son los circuitos directamente en contactocon toda la energa elctrica que llega del campo fotovoltaico y que se llevaal consumo. Los accesorios son cables conductores principalmente de cobrey sus aleaciones, aislamientos elctricos, eventualmente diodos de potenciautilizados como proteccin contra corrientes inversas, contactos y terminales.

    Los relevadores pueden ser electromecnicos o de estado slido. Loselectromecnicos son de metales slidos (cobre y sus aleaciones, contactosde platino o tungsteno) o lquidos ( ya de poco uso, como el mercurio); los deestado slido son materiales semiconductores como germanio y silicio.

  • 8/12/2019 Guia de Especificaciones de Sistemas Fotovoltaicos Para La e

    43/66

    UNIDAD DE PLANEACIN MINERO ENERGTICA - UPME Document o No. ANC-603-12Gua de Especificaciones de Sistemas Fotovol taicos Rev. 01

    Fecha: 21/03/03

    43

    Los indicadores y/o testigos. Los primeros pueden ser indicadoresanalgicos de voltaje o de corriente o indicadores digitales. En cualquiercaso deben ser de materiales plsticos que cumplan las normas establecidaspara estos instrumentos y deben ser de fcil lectura para el usuario. Si elcontrolador dispone de testigos es preferible que sean leds que son de bajoconsumo de energa y no de bombillos cuyo consumo puede llegar a serapreciable, adems de que disipan calor.

    Los conectores deben estar hechos de cobre y de aleaciones adecuadas acada necesidad.

    Los soportes internos que deben ser rgidos, pudiendo ser de metal o deplstico.

    El gabinete o caja debe ser rgida, pudiendo ser de metal o de plstico.

    6.4 Balasto

    El balasto est constituido esencialmente por dispositivos electrnicos de estadoslido, para regular voltajes y corrientes a fin de que la lmpara opereadecuadamente. Usualmente estos dispositivos se ubican dentro de una pequeacaja, embebidos en un material que los asla del ambiente externo, pero queeventualmente pueden dificultar una adecuada ventilacin y/o disipacin de calor.En el caso de que no estn embebidos en material aislante, la caja en la que se

    monta el circuito debera estar completamente sellada, pero dotada de un buendisipador de calor, generalmente de aluminio.

    6.5 Lmparas

    La lmpara consta del tubo fluorescente y del chasis o portalmpara.

    Para los SFV de energizacin rural se recomiendan las fluorescentes y/o laseconomizadoras de energa. El tubo fluorescente est hecho de vidrio en cuyointerior se ha depositado un material que absorbe las radiaciones UV , permitiendosalir solo las visibles. El tubo debe ser hermtico y sellado en sus extremos en losque estn los contactos para los electrodos.

    El chasis o portalmpara puede ser fabricado en metal o plstico rgido y debecontar con los conectores especiales y de norma para alojar los contactos del tubofluorescente. No se descartan los que utilizan casquillo de bombillo incandescentenormal. El chasis debera contar con el espacio para albergar el balasto de manerafija y segura. Es recomendable que el chasis disponga de elemento reflectante parael tubo y que eventualmente disponga de cubierta plstica transparente para elmismo, con el propsito de que no se ensucie por partculas de polvo o por lapresencia de insectos.

  • 8/12/2019 Guia de Especificaciones de Sistemas Fotovoltaicos Para La e

    44/66

    UNIDAD DE PLANEACIN MINERO ENERGTICA - UPME Document o No. ANC-603-12Gua de Especificaciones de Sistemas Fotovol taicos Rev. 01

    Fecha: 21/03/03

    44

    6.6 Cables

    Los cables o alambres conductores deberan estar de acuerdo con lo establecido enla NTC 2050 capitulo 690. Su calibre y longitud dependen del circuito en el que seencuentren instalados y de las prdidas mximas de tensin permitidas.

    6.7 Accesorios.

    El soporte del mdulo o del campo fotovoltaico fabricado en metal (generalmente,de aluminio o de alguna aleacin de este, o de hierro) debera estar provisto de unrecubrimiento anticorrosivo.

    El soporte de la batera o del banco de bateras puede ser metlico (generalmente,de hierro tratado anticorrosivamente y su base forrada en neopreno), de plstico ode otro material, pero en todo caso, provisto de las medidas adecuadas para evitarcorrosin y eventuales riesgos de incendio.

    El chasis de los interruptores debera ser de plstico rgido y sus elementosconductores de cobre o de aleaciones de ste.

    REFERENCIAS

    1) INEA., Censo y Evaluacin de Sistemas Solares Fotovoltaicos Instalados enColombia. Bogot, 1996.

    2) Norma UL 1703

    3) Criterios recomendados ANSI/IEEE Std. 928- 1986

    4) Ramrez Vsquez Jos. Lmparas Elctricas. Ediciones Ceac. 1974.

    5) INEA., Atlas de Radiacin Solar de Colombia. Bogot, 1993.

    6) Victor Olgyay, Clima y Arquitectura en Colombia. Cali 1968.

    7) Rodrguez J. M., coautor de Energa, sus Perspectivas y Utilizaciones enColombia, Universidad Nacional de Colombia, EEEB, 1996.

    8) Informe Sandia; SAN96-2797-UC120; impreso Diciembre del 96; Sistemas deenerga fotovoltaica y Cdigo Elctrico Nacional

  • 8/12/2019 Guia de Especificaciones de Sistemas Fotovoltaicos Para La e

    45/66

    UNIDAD DE PLANEACIN MINERO ENERGTICA - UPME Document o No. ANC-603-12Gua de Especificaciones de Sistemas Fotovol taicos Rev. 01

    Fecha: 21/03/03

    45

    SEGUNDA PARTE: GUA PARA LA INSTALACIN DE SISTEMASFOTOVOLTAICOS (12 V D.C.) PARA LA ENERGIZACION RURAL DISPERSA

    1. UBICACIN Y SOPORTE

    Es indispensable que el sitio en el que se ubicar el campo fotovoltaico no recibasombras durante el da, en ninguna poca del ao.

    Dadas las condiciones de operacin y la ubicacin geogrfica de Colombia, elmdulo o el campo fotovoltaico debera orientarse de tal manera que las regiones deColombia que estn en el hemisferio norte tengan una inclinacin no mayor de 15

    con respecto a la horizontal y orientados hacia el sur. Para las regiones ubicadas enel hemisferio sur la inclinacin no debera ser mayor de 12 con respecto a lahorizontal y orientados hacia el norte. En todo caso, se recomienda que lainclinacin no sea menor de 10.

    Si el campo fotovoltaico se pretende ubicar sobre el techo de la vivienda, se debenobservar los siguientes aspectos:

    a. Verificar que se Facilita el cumplimiento de orientacin e inclinacin descritasanteriormente

    b. Que su estructura sea adecuada para soportar los mdulos y el peso de lapersona o personas que los instalarn. No se recomienda colocarlos sobre lacubierta de la casa cuando sta es de paja, de teja de asbesto-cemento conescaso soporte, y menos an en el caso de cartn asfaltado.

    c. Si los anteriores aspectos son favorables, debera tenerse en cuenta que alinstalarlos, tengan una adecuada ventilacin, que facilite la disipacin de calorgenerado por la accin de la radiacin solar o de la vivienda misma. En estecaso, es ampliamente recomendable que haya alarma contra incendio en elSFV.

    Si definitivamente se desecha la cubierta de la vivienda como soporte de losmdulos, es necesario montarlos en otro soporte que al menos cumpla con lossiguientes aspectos:

    a. Sea una estructura de madera (postes) o metlica, pero liviana y de geometraadecuada para dar al mdulo o campo fotovoltaico la orientacin e inclinacinpropicios a la mxima captacin de radiacin solar durante el ao.

    b. Anclaje y rigidez suficientemente fuertes como para soportar cargas elicasgeneradas con vientos de hasta 80 km/h.

    c. Si se usa poste de madera debera haber sido curado contra deteriorobiolgico. Si la estructura es metlica, debera estar provista de elementos y/otratamientos que prevengan la corrosin.

  • 8/12/2019 Guia de Especificaciones de Sistemas Fotovoltaicos Para La e

    46/66

    UNIDAD DE PLANEACIN MINERO ENERGTICA - UPME Document o No. ANC-603-12Gua de Especificaciones de Sistemas Fotovol taicos Rev. 01

    Fecha: 21/03/03

    46

    d. Proporcionar todas la facilidades de montaje de los mdulos de tal forma queno sea necesario intervenirlos mecnicamente.

    2. MDULO Y/O CAMPO FOTOVOLTAICO

    a) El mdulo o campo fotovoltaico no debera fijarse de forma permanente, esdecir, no debe soldarse.

    b) Aunque los mtodos de conexin varan de un fabricante a otro, no se exigecablear en tubo en la inmediata vecindad de los mdulos, pero se deberadisponer de prensaestopas y abrazaderas a prueba de humedad, al pasar los

    cables por los huecos de la caja de conexiones.

    c) Para el cable de salida de los mdulos fotovoltaicos debera tenerse en cuentalos siguientes aspectos:

    que sea de cobre multifilar flexible. No usar cable rgido.

    Se recomienda utilizar conductores calibre 12 AWG u otro que se ajuste auna ampacidad del 125% de la corriente de cortocircuito del campoFV.

    su aislamiento debera ser resistente a la radiacin solar (en particular al

    UV) y soportar sin deteriorarse, temperaturas de hasta 90o

    C, serecomienda entonces el RHW-2, que adems soporta la humedad. En casode no disponer de esta referencia, podra utilizarse el USE-2 bajo tubo.Debe seguirse el cdigo de colores. As, los cables positivos deberanser rojos pero se permite cualquier otro color excepto verde y blanco. Loscables negativos son negros, pero si hay conexin a tierra el negativodebera ser blanco, puesto que se asume que ste est conectado a tierra.Por lo general cuando se tiene un arreglo con tres colores el rojo espositivo, el negro es negativo y el blanco es tierra.

    se recomienda que los cables estn grimpados (conexin a presin) conterminales coherentes con la ampacidad del cable. Si no se grimpan,

    deberan estaarse antes de hacer las conexiones en las cajas deconexiones. En caso de estaar, deberan retorcerse firmemente antes deestaar.

    d) Aunque para SFV de bajo voltaje (menores de 30 V d.c.) no es obligatoria laconexin a tierra, si se considera necesaria y/o recomendable, al iniciarconexiones, lo primero que se debe conectar es la puesta a tierra.

    Alternativamente, es lo ltimo que debera desconectarse, cuando seanecesario hacer mantenimiento o reparaciones. El cable de puesta a tierradebera ser de calibre mayor a 6 AWG (dependiendo del tamao del SFV) y suaislamiento de color blanco o gris. La puesta a tierra de la estructura soporte

  • 8/12/2019 Guia de Especificaciones de Sistemas Fotovoltaicos Para La e

    47/66

    UNIDAD DE PLANEACIN MINERO ENERGTICA - UPME Document o No. ANC-603-12Gua de Especificaciones de Sistemas Fotovol taicos Rev. 01

    Fecha: 21/03/03

    47

    puede hacerse en cable desnudo o forrado de aislante verde con rayasamarillas.

    Entre las situaciones que implican la puesta a tierra en SFV se cuenta la de que sise monta en poste o bases no metlicas y la altura de stos supera en 2 m o ms laaltura de la vivienda, debera realizarse la puesta a tierra.

    Como al parecer no es extraa (pero s indeseable) la situacin de que alguieninstale mdulos FV en la copa de rboles, con mayor razn en estos casos serequiere la puesta a tierra por el gran riesgo de descarga elctrica atmosfrica. Enestos casos, es recomendable que la conexin a tierra arranque desde el marco ochasis del mdulo o mdulos y vaya directamente a tierra.

    El electrodo de tierra debera ser una varilla metlica (preferiblemente de cobre) deal menos 1,8 cm de dimetro y una longitud que le permita entrar al menos 2,5 mpor debajo de la superficie del piso. La inclinacin de la varilla no debera ser dems de 45 con respecto a la vertical.

    e) La interconexin de mdulos para bajos potenciales, segn lo especificadoanteriormente, puede realizarse en cadena margarita; sin embargo, puede noser lo ms recomendable cuando se hace puesta a tierra, en cuyo caso se exigela conexin en bus. Esta garantiza que al desconectar un mdulo, no sedesconectan de tierra otros o una parte del campo FV. Esta condicin es muyexigente en grandes SFV.

    f) Para uniones, se aceptan uniones mecnicas con conectores de tornillo oregletas de conexiones de presin o de conectores para grimpar (conexin apresin). Estas uniones deberan estar debidamente protegidas de la intemperieo sus cajas deberan tener aprobacin de entidades competentes. No se aceptanlas de cable retorcido en receptculo cnico, porque han ocasionado fallas enSFV de bajo voltaje al no operar adecuadamente bajo tensin trmica yoxidacin.

    g) El cableado desde el campo fotovoltaico hacia el interior de la vivienda, en elcaso de bajas tensiones (12 V d.c.) puede o no hacerse con tubo. De hacersecon tubo, debera tenerse en cuenta que no puede darse la posibilidad de

    apozamiento o almacenamiento de agua en su interior. El tubo puede ser conduitmetlico o de PVC. No utilizar tuberia de fontanera.

    h) Varios cdigos elctricos de SFV recomiendan usar una caja desconectadora delcampo fotovoltaico antes de llegar al controlador de carga. Todos los dispositivoselctricos y los desconectadores de esta parte del circuito deberan cumplir lacondicin de ampacidad mencionada anteriormente para los cables.

    i) Cuando existe conexin de puesta a tierra, sta no debera pasar por la cajadesconectadora. Debe ir desde el punto elegido, directo a tierra. El punto a elegirpuede ser la salida del campo fotovoltaico, aunque se acepta que est a la salida

  • 8/12/2019 Guia de Especificaciones de Sistemas Fotovoltaicos Para La e

    48/66

    UNIDAD DE PLANEACIN MINERO ENERGTICA - UPME Document o No. ANC-603-12Gua de Especificaciones de Sistemas Fotovol taicos Rev. 01

    Fecha: 21/03/03

    48

    del controlador de carga, es decir entre la batera y el controlador de carga,cuando el soporte del SFV es metlico.

    3. CONTROLADOR DE CARGA

    a) Debera ubicarse en un lugar seguro, preferiblemente protegido contra laintemperie, y fijarse a un muro o columna de tal forma que los tornillos de fijacinno permitan la entrada de agua.

    b) Los cables que traen la energa del campo fotovoltaico (descritos en la seccinanterior), deberan conectarse en los sitios identificados cumpliendo el cdigo de

    colores, los requisitos de conectividad y de ampacidad y preferiblementeprovistos de abrazaderas o prensaestopa.

    c) Si el SFV involucra conexin a tierra, es conveniente que en el controlador elcable que porta la conexin a tierra no sufra ninguna interrupcin y que el cablenegativo se conecte a tierra para que todos los potenciales queden referenciadoscon tierra. En caso de que la puesta a tierra no se haya realizado directamentedesde los mdulos FV, puede realizarse inmediatamente despus del controlador(es decir, entre el contro