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NORMA DGE: ESPECIFICACIONES TÉCNICAS Y PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN DE SISTEMAS PICO-FOTOVOLTAICOS
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MINISTERIO DE ENERGÍA Y MINAS DIRECCIÓN GENERAL DE ELECTRICIDAD
NORMA DGE ESPECIFICACIONES TÉCNICAS Y PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN
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INDICE
NORMA DGE: ESPECIFICACIONES TÉCNICAS Y PROCEDIMIENTO DE
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Pagina
I. Objetivo 2
II. Normas y documentos de referencia 2
III. Condiciones ambientales 2
IV. Componentes de los SPFV 2
V. Información General 3
VI. Configuración de los SPFV 3
VII. Nomenclatura y definiciones 6
VIII. Especificaciones Técnicas de los SPFV y sus componentes 7
IX. Procedimiento de evaluación del SPFV y sus componentes 11
ANEXO
Necesidades energéticas que pueden satisfacerse con el uso de un SPFV.
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NORMA DGE: ESPECIFICACIONES TÉCNICAS Y PROCEDIMIENTO DE
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I. OBJETIVO
Establecer una Norma DGE con las Especificaciones Técnicas y los Procedimientos de Evaluación que
debe cumplir un Sistema Pico-Fotovoltaico (SPFV) y sus componentes.
II. NORMAS Y DOCUMENTOS DE REFERENCIA
A continuación se indican las principales normas y documentos de referencia:
IEC-TS 62257-9-5, Recommendations for small renewable energy and hybrid systems for rural
electrification- Part 9-5: Integrated system – Selection of portable PV lanterns for rural
electrification projects. Este documento es la principal referencia para la presente propuesta
de reglamento técnico.
IEC-61215, Módulos fotovoltaicos (FV) de silicio cristalino para aplicación terrestre. Calificación
de diseño y aprobación de tipo.
NTP IEC 60529-2010. Grados de Protección proporcionados por las envolventes (Código IP).
Experiencias con Sistemas Fotovoltaicos de Tercera Generación en Argentina, Bolivia y Perú.
Documento técnico de trabajo. Miguel Fernández F.-ENERGETICA. Enero, 2015.
EnDEv /GIZ: Informe “Evaluación en campo de funcionamiento, aceptación e impactos de
sistemas pico fotovoltaicos en la región San Martín”, publicado en www.energypedia.info
(2014)
Horn, M. y Verastegui, A., Experiences with Pico – PV in Peru, 3rd Symposium Small PV-
Applications, Ulm, Germany, June17 -18, 2013
Goda, S., Análisis de desempeño de sistemas Pico FV posterior a uso bajo condiciones reales en
comunidades de áreas rurales del Perú; Tesis de Maestría, U. Oldenburg, 2014.
Lighting Global; plataforma del Banco Mundial para incrementar el acceso a energía de gente
que no estén conectada a una red eléctrica; www.lightingglobal.org.
III. CONDICIONES AMBIENTALES
Los SPFV se instalarán en zonas con las siguientes condiciones ambientales:
Altitud sobre nivel del mar : Hasta 4 500 m
Humedad relativa : 50 a 95%
Temperatura ambiente : - 15 °C a 40 °C
Precipitación pluvial : Mínima a intensa
IV. COMPONENTES DE LOS SPFV
Según la configuración, los SPFV pueden estar compuestos por los siguientes componentes:
Al menos un panel fotovoltaico.
Una batería que debe formar una sola pieza con su respectivo controlador que es el encargado
de un adecuado proceso de carga y descarga.
Una o más lámparas, dependiendo del tipo de SPFV.
Una salida USB para cargar celulares.
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Accesorios como una radio, adaptadores de USB a otro tipo de conector (para carga de
celular), extensiones de cables, etc.
V. INFORMACIÓN GENERAL
Los SPFV tienen como objetivo cubrir las necesidades básicas de energía eléctrica, principalmente
iluminación y comunicación básica, de personas que no pueden acceder a la red eléctrica
convencional, usando la luz solar como fuente de energía.
La configuración del SPFV es muy similar a un sistema fotovoltaico domiciliario convencional con la
diferencia que el controlador de carga-descarga forma una sola pieza con la batería y el panel
fotovoltaico usualmente no supera los 25 Wp.
Los componentes (panel fotovoltaico, controlador, batería y lámpara) que conforman el SPFV
usualmente son las más eficientes y eficaces que se ofrecen en el mercado.
VI. CONFIGURACIÓN DE LOS SPFV
La Configuración de los SPFV se basa en el documento IEC-TS 62257-9-5 y es de la siguiente forma:
A. Fijo interno con componentes separados.
La totalidad de los componentes del SPFV se encuentran bajo techo, con excepción del panel
fotovoltaico. La(s) lámpara(s) está unida al controlador por cables. El panel fotovoltaico debe estar
unido al controlador por un cable lo suficientemente largo para que el panel fotovoltaico pueda captar
la luz solar de manera adecuada. El esquema de esta configuración se muestra en la figura 1.
Figura 1. Esquema del sistema fijo interno con componentes separados
B. Portátil con componentes separados.
La batería, el controlador y la lámpara forman una sola pieza y está unido al panel fotovoltaico por un
cable lo suficientemente largo para que el panel fotovoltaico pueda captar adecuadamente la luz solar
(figura 2).
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Figura 2. Esquema del sistema portátil con componentes separados
C. Portátil con componentes integrados.
La batería, el controlador, la lámpara y el panel fotovoltaico forman una sola pieza y debe estar bajo
sol para poder cargarse (figura 3).
Figura 3. Esquema del sistema portátil con componentes integrados
D. Fijo externo con compontes integrados
Producto fijo en un lugar con acceso a la luz solar en el cual el controlador, la batería, la lámpara y el
panel fotovoltaico se encuentran unidos (cabe la posibilidad que exista un cable de poca longitud que
una al panel con el controlador). Adicionalmente el producto puedo contar con un punto de luz que
pueda estar bajo sombra, usualmente al interior a la vivienda, que está unido por cables al controlador
de la batería.
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Figura 4. Esquema del sistema fijo externo con componentes integrados
Algunos kits de iluminación basados en SPFV pueden contar con dos o más lámparas, donde cada
lámpara tiene su propia batería y controlador; y comparten uno o más paneles fotovoltaicos. En este
caso se debe considerar que cada uno de estos kits está compuesto por 2 o más SPFVs para su
respectiva evaluación.
Otros kits de iluminación pueden contener accesorios como una pequeña lámpara cuya función es
reemplazar una linterna y que posee su propio controlador y batería; esta pequeña linterna se puede
considerar como accesorio y no estaría obligada a pasar los requisitos mínimos.
VII. NOMENCLATURA Y DEFINICIONES
Antes de las especificaciones mínimas y los procedimientos de evaluación es necesario conocer
algunas definiciones y nomenclaturas.
- Flujo luminoso inicial: Flujo luminoso 20 minutos después de encendida la lámpara teniendo
como fuente de energía la batería del SPFV a través de su controlador.
- Proceso L70: El proceso L70 se inicia cuando la lámpara alcanza su flujo luminoso inicial y termina
cuando el flujo luminoso es menor o igual al 70 % del flujo luminoso inicial. Depende del nivel de
iluminación o de la configuración de la lámpara(s).
- FWHM: El FWHM (full width half maximum) es el ángulo en el cual el valor de la iluminancia es
igual al valor de la mitad de la iluminancia máxima de la lámpara.
- Día solar: Día en el cual la irradiancia es de 1 000 W/m2, por un periodo de 5 horas.
-
- L70 con la batería completamente cargada: Proceso L70 donde previamente se tiene la batería
completamente cargada.
- L70 para un día solar: Proceso L70 donde previamente se tiene la batería cargada debido a
solamente un día solar.
- Flujo luminoso promedio: Es el flujo luminoso promedio durante L70 con la batería
completamente cargada.
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VIII. ESPECIFICACIONES TÉCNICAS DE LOS SPFV Y SUS COMPONENTES
Las especificaciones referidas al SPFV y sus componentes se han agrupado, principalmente, en cuatro
grupos genéricos:
- Generales, especificaciones relacionadas con las informaciones técnicas que deben acompañar a
cada componente.
- Físicas, especificaciones destinadas a facilitar las actividades de instalación y mantenimiento, así
como para garantizar un mínimo de acabado y las características específicas de los materiales
usados en la fabricación de los componentes.
- Eléctricas, especificaciones eléctricas que procuran garantizar que los SPFV y sus componentes
funcionen adecuadamente por un tiempo determinado.
- Protecciones, especificaciones destinadas a proteger un componente, o más en casos fortuitos.
A. Requisitos del SPFV.
Se detallan los requisitos mínimos y recomendaciones del SPFV como conjunto.
1. Características generales.
SPFV-CG-1 : La caja del SPFV debe contener un manual impreso con ilustraciones que sirvan para una adecuada instalación o la caja del SPFV, en sí, debe reemplazar la función del manual. Es recomendable que el idioma del manual sea en español.
SPFV-CG-2 : El SPFV debe tener una garantía de por lo menos 1 año por defectos de fábrica en todos sus componentes y debe estar de manera escrita. Es recomendable que el idioma de los términos y condiciones de la garantía sea en español.
SPFV-CG-3 : En la información que contiene el manual o la caja del SPFV, en sí, se debe encontrar características como el flujo luminoso en la posición de mayor iluminación (para una lámpara), número de niveles de intensidad luminosa (si tuviera más de una) en forma directa o indirecta, tiempo que se mantiene encendida la lámpara, por lo menos el nivel de máxima iluminación o configuración de máximo consumo eléctrico y capacidad de la batería (capacidad de carga y/o capacidad energética).
2. Características físicas.
SPFV-CF-1 : Toda la instalación se debe basar en Plug & play, de modo que facilite la instalación y se pueda realizar sin el uso de herramientas complicadas.
SPFV-CF-2 : Los interruptores deben ser de una excelente durabilidad.
3. Protecciones.
SPFV-P-1 : El SPFV debe tener resistencias a caídas dependiendo de su configuración.
SPFV-P-2 : Debe tener una protección contra el ingreso de polvo y agua. Como sigue: Configuración del SPFV es fijo interno con componentes separados, debe tener una protección mínima de IP 20.
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Configuración del SPFV es portátil con componentes separados, debe tener una protección mínima de IP 21. Configuración del SPFV es portátil con componentes integrados, debe tener una protección mínima de IP 23. Configuración del SPFV es fijo externo con componentes integrados, debe tener una protección mínima de IP 55
B. Requisitos del panel fotovoltaico.
Se detallan los requisitos mínimos y recomendaciones del panel fotovoltaico del SPFV.
1. Características generales.
PFV-CG-1 : El panel fotovoltaico debe estar debidamente etiquetado. La etiqueta debe estar pegada firmemente o impresa; dicha etiqueta deberá indicar los siguientes parámetros
Voltaje de circuito abierto (Voc) en volts.
Corriente de corto circuito (Isc) en amperes.
Voltaje de potencia máxima (Vmpp) en volts.
Corriente de máxima potencia (A) en amperes
Potencia pico (Pmpp) en watts. Que han sido evaluados en las Condiciones Estándar de Medida que equivalen a 1000 W/m2 de radiación, una masa de aire (AM) de 1,5 y una temperatura de la celda de 25 °C, siempre y cuando la configuración lo permita. En la etiqueta del panel fotovoltaico y/o en el manual del SPFV se debe ubicar la curva I-V en las Condiciones Estándar de Medida.
PFV-CG-2 : Es recomendable que el panel esté certificado por la norma internacional IEC-61215 “Módulos fotovoltaicos (FV) de silicio cristalino para aplicación terrestre. Calificación del diseño y aprobación de tipo”, IEEE-1262 “Recommended Practice for Qualification of Photovoltaic (PV) Modules” o equivalente.
2. Características físicas.
PFV-CF-1 : El panel fotovoltaico debe ser policristalino o monocristalino. PFV-CF-2 : El cable que une el panel fotovoltaico con el controlador debe
ser lo suficientemente largo para una adecuada instalación teniendo como mínimo 3 m. Este requisito es válido cuando la configuración del SPFV es fijo interno con componentes separados o portátiles con componentes separados.
PFV-CF-3 : El marco del panel fotovoltaico debe ser de aluminio anodizado y rígido, o de otro material que sea lo suficientemente resistente a caídas.
PFV-CF-4 : El panel fotovoltaico no debe tener defectos permanentes visibles como: - Células rotas o agrietadas. - Células desalineadas. - Restos notables de la metalización en la cara frontal de las
células. - Impurezas en el laminado. - Burbujas en el encapsulado.
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- Rotura del vidrio frontal. - Rotura de la cinta de conexión. - Ilegibilidad o borrado de la etiqueta. - Módulo sucio con manchas de silicona o encapsulante. - Encapsulado dañado o perforado. - Caja de conexiones rota o con desprendimiento total o
parcial. - Intersticios en la unión entre el marco de aluminio
anodizado y el módulo fotovoltaico, donde puedan ingresar agua o elementos extraños.
3. Características eléctricas.
PFV-CE-1 : La potencia pico de cada panel fotovoltaico debe ser menor o igual a 25 Wp.
4. Protecciones.
PFV-P-1 : La caja de conexión debe estar firmemente unida al módulo, a menos que la configuración no lo permita.
C. Requisitos de la batería.
Se detallan los requisitos mínimos y recomendaciones de la batería del SPFV.
1. Características generales.
B-CG-1 : La batería debe ser del tipo LFP (Litio Fosfato de Hierro) o de alguna otra tecnología basada en Litio. Es recomendable que sea del tipo LFP para asegurar un mayor número de ciclos.
B-CG-2 : Sobre el envoltorio de la batería o sobre la superficie de la batería debe estar una etiqueta pegada firmemente o impresa. En ella debe constar la información de la tensión nominal y de la capacidad de carga o capacidad energética.
2. Características físicas.
B-CF-1 : La batería debe ser de fácil reemplazo, es decir que se puede retirar y colocar sin mayores dificultades o con herramientas simples.
B-CF-2 : La batería debe formar una pieza con el controlador de carga y descarga.
3. Características eléctricas.
B-CE-1 : La capacidad de la batería no debe ser menor al 85% de la capacidad declarada por el fabricante.
B-CE-2 : La eficiencia energética de la batería no debe ser menor que 85%.
D. Requisitos del controlador de carga.
Se detallan los requisitos mínimos y recomendaciones del controlador del SPFV.
1. Características generales.
C-CG-1 : Si el SPFV es del tipo fijo interno con componentes separados debe contar con un indicador del nivel de carga de la batería, una salida tipo USB que otorgue un voltaje nominal de 5 Vcc ±
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0,5 Vcc y las salidas para las lámparas o luminarias deben ser de un voltaje nominal de 12 Vcc ± 0,5 Vcc.
C-CG-2 : Si el SPFV es del tipo portátil con componentes integrados, portátil con componentes separados o fijo externo con componentes integrados es recomendable que cuente con un indicador del nivel de carga de la batería, una salida tipo USB que otorgue un voltaje de 5 Vcc.
2. Características físicas.
3. Características eléctricas.
C-CE-1 : El controlador debe limitar la sobrecarga y la descarga profunda de tal manera que no dañe la batería según la tabla 1 a partir del número de celdas o según su fabricante.
C-CE-2 : El controlador debe indicar de alguna forma que el SPFV se encuentra en el proceso de carga durante el proceso de carga.
E. Requisitos de la lámpara.
Se detallan los requisitos mínimos y recomendaciones de cada una de las lámparas del SPFV.
1. Características generales.
L-CG-1
: Si el SPFV es del tipo en el cual la lámpara es un componente separado y se usa un socket convencional, como E27, GU10, entre otros, entonces cada luminaria o lámpara debe estar debidamente etiquetada. La etiqueta debe estar pegada firmemente o impresa sobre la superficie de la misma y no debe absorber la luz que emite la lámpara. En esta etiqueta debe constar la potencia y voltaje en la cual esta trabaja; es recomendable que también se encuentre información del flujo luminoso, eficacia y temperatura de color.
2. Características eléctricas
L-CL-1 : La lámpara o luminaria debe ser del tipo LED blanco con una eficacia no menor a 80 lm/W y con un IRC (Índice de Reproducción Cromática) no menor a 65 %.
L-CL-2 : El tiempo que toma el proceso L70 con la batería completamente cargada debe ser mayor o igual a 8 horas por lo menos para una posición o configuración iluminación y no debe ser menor al 85% del tiempo de funcionamiento para dicha posición o configuración indicada por el fabricante.
L-CL-3 : El tiempo que toma el proceso L70 para un día solar debe ser mayor o igual a 4 horas para la posición o configuración de máxima iluminación.
L-CL-4 : El flujo luminoso promedio de cada lámpara debe ser mayor o igual a 20 lm.
L-CL-5 : Si la lámpara está diseñada para iluminar un área definida donde se realizará una tarea (lámpara de tarea y lámpara de escritorio), esta debe iluminar un área mayor o igual a 0,1 m2
con una iluminancia mayor o igual a 25 lux, cuando la lámpara
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esta soportada por su propio soporte (SPFV que sirven de lámparas de escritorio) o cuando está suspendida a 0,75 m de distancia de la superficie.
L-CL-6 : El flujo luminoso no debe ser menor al 95 % del flujo luminoso inicial después de 500 horas de uso continuo. Es recomendable que en vez de 500 horas sea 1 000 horas.
3. Características físicas.
L-CF-1 : Si la lámpara está unida al controlador por un cable, este debe ser lo suficientemente largo para que el manejo e instalación de la lámpara no sea complicada. La longitud mínima del cable es de 3 m. Este cable debe contar con un interruptor para el encendido y apagado de la lámpara.
L-CF-2 : Si el SPFV está destinado a servir como lámpara de escritorio, el SPVF tiene que tener como componente un soporte adecuado.
L-CF-3 : Si el SPFV es del tipo de componentes separados, es recomendable que la lámpara o luminaria use un socket del tipo E27.
4. Características eléctricas.
L-CE-1 : Si el SPFV es del tipo de fijo interno con componentes separados, entonces cada luminaria o lámpara debe funcionar con un voltaje nominal de 12 Vcc.
L-CE-2 : Es recomendable que la lámpara mantenga su flujo luminoso constante en el proceso de descarga.
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IX. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN DEL SPFV Y SUS COMPONENTES
Antes del procedimiento de evaluación todas las muestras deben ser codificadas por el laboratorio que
está encargado de la evaluación.
Se requieren como mínimo 3 muestras para realizar el procedimiento.
La temperatura ambiente para las evaluaciones debe ser de 25 °C ± 5 °C.
Para completar la evaluación son necesarios ciertos equipos, como:
- Una fuente de corriente-voltaje en corriente continua (CC).
- Un multímetro con una resolución mínima de centésima de milivolts con conexión a un data
logger o a una computadora.
- Un Shunt cuyo valor sea menor o igual a 50 mΩ ± 0,1 %.
- Un multímetro con una resolución mínima de centésima de volts con conexión a un data logger o
a una computadora.
- Un luxómetro con una resolución mínima de centésima de lux con conexión a un data logger o a
una computadora.
- Una esfera integradora cuyo sensor sea un espectrómetro y use una lámpara auxiliar con una
incertidumbre máxima de 5 % correspondiente al flujo luminoso.
- Un goniofotómetro en un cuarto negro (opcional).
- Una caja cuyas paredes poseen una tendencia a no reflejar la luz (caja negra).
- Una cámara de polvo.
- Una cámara de humedad.
A. Inspección visual.
Todas las muestras pasan por esta evaluación.
La inspección visual se basa en obtener información del SPFV por simple inspección visual o usando las
herramientas más básicas.
B. Evaluación de la batería.
Todas las muestras, con excepción de 2, pasan por esta evaluación.
Esta prueba tiene como objetivo obtener la capacidad y la eficiencia de almacenamiento de la batería.
Con esta información podemos determinar si la batería está mal etiquetada o dañada.
1. Prueba de la capacidad y eficiencia de la batería.
1.1. Procedimiento.
Antes de la evaluación de la batería debemos tener el SPFV con la batería totalmente descargada. El
proceso de descarga se debe realizar usando sus propias lámparas y/o luminarias en la posición o
configuración donde su consumo eléctrico sea máximo. La lámpara(s) debe estar encendida hasta que
el controlador la apague o el voltaje de la batería llegue al valor de protección de descarga profunda
(tabla 1) o el controlador de señal de que la batería está totalmente descargada a través de un
indicador. Para poder medir el voltaje es necesario armar el circuito mostrado en la figura 5.
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Tabla 1
Voltajes recomendados para la protección de las baterías usadas en SPFV
Tipo de batería
Máximo voltaje en reposo (V/celda)
Máximo voltaje en el proceso de carga
(V/celda)
Protección (V/celda)
De descarga profunda
De sobrecarga
Ion-litio 4,05 4,10 3,00 ± 0,05 4,10 ± 0,05
LFP 3,55 3,60 2,00 ± 0,05 3,60 ± 0,05
Debemos iniciar el proceso de carga para lo cual debemos armar el siguiente circuito (figura 5)
donde se mide el voltaje en la batería y el voltaje en el Shunt, tomar lecturas durante todo el
proceso de carga en intervalos de 1 minuto o menos. La fuente de corriente-voltaje reemplaza al
panel fotovoltaico y debe estar limitada al voltaje de potencia máxima (Vmp) y corriente de potencia
máxima (Imp) del correspondiente panel fotovoltaico. Los cables utilizados deben ser menores a 1 m
para disminuir la perdida de potencial. Si el SPFV es del tipo “con componentes separados”, el cable
que conecta la fuente de corriente-voltaje con el circuito puede ser mayor a 1 m. El voltímetro que
mide el voltaje en el Shunt y el Shunt en sí pueden ser reemplazados por un amperímetro. En las
figuras 5 y 6 el “circuito” representa al controlador y otras partes electrónicas.
El proceso de carga finaliza cuando el controlador corta el ingreso de carga a la batería o cuando el
controlador del SPFV da señal de que el proceso de carga termino (esta señal debe estar indicada
en el manual del SPV) o cuando el voltaje de la batería es igual o supera el valor del voltaje de
protección de sobrecarga (tabla 1).
Figura 5: Esquema del proceso de carga de la batería.
Después de finalizado el proceso de carga, se espera entre 1 y 10 horas y luego se procede al
proceso de descarga como muestra la figura 6 donde se mide el voltaje en la batería, el voltaje en el
Shunt y la iluminancia durante todo el proceso de descarga en intervalos de 1 minutos o menos. La
lámpara(s) sirve de carga y debe ser usada en su posición de máxima intensidad. Los cables
utilizados deben ser menores a 1 m para evitar perdida de potencial. Si el SPFV es del tipo “con
componentes separados”, el cable que conecta la lámpara(s) con el circuito puede ser mayor a 1 m.
La lámpara(s) debe estar en una caja negra.
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Figura 6: Esquema del proceso de descarga de la batería.
El proceso de descarga termina cuando el controlador apague la lámpara(s) o el voltaje de la
batería llegue al valor de protección de descarga profunda (tabla 1) o el controlador de señal de
que la batería está totalmente descargada a través de un indicador.
1.2. Cálculos.
Del proceso de carga se obtiene la energía (Ec) que se pudo almacenar en la batería. Las ecuaciones
usadas son:
∑( )
Donde
Ic,i es la corriente en el proceso de carga en el instante i, en amperes (A).
Vc,i es la voltaje en el proceso de carga en el instante i, en volts (V).
Δt, es el intervalo entre dos subsecuentes datos obtenidos, en horas (h).
Del proceso de descarga se obtiene la capacidad de la batería (Cd) y energía extraída (Ed) que se pudo
almacenar en la batería. Las ecuaciones usadas son:
∑( )
∑
Dónde:
Id,i es la corriente en el proceso de descarga en el instante i, en amperes (A).
Vd,i es la voltaje en el proceso de descarga en el instante i, en volts (V).
Δt, es el intervalo entre dos subsecuentes datos obtenidos, en horas (h).
Por último se obtiene la eficiencia de la batería (ηb) usando la siguiente formula:
El voltaje promedio (Vd), la corriente promedio (Id) se obtienen por:
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Dónde:
Id,i es la corriente en el proceso de descarga en el instante i, en Amperes (A).
Vd,i es la voltaje en el proceso de descarga en el instante i, en volts (V).
n es el número de medidas tomadas.
C. Evaluación del controlador.
Todas las muestras, con excepción de 2, pasan por esta evaluación. Las muestras que no pasan esta
evaluación son las mismas que no pasaron la Evaluación de la batería.
La principal función del controlador de carga es cuidar la batería, por lo cual no debe permitir una
descarga o carga que pueda dañar la batería.
1. Prueba del controlador.
Repetir la prueba de la batería (Prueba de la capacidad y eficiencia de la batería) si el proceso de carga
y descarga no fue detenido por el controlador y se detuvo por el operario.
El proceso de carga debe ser detenido por el controlador y el voltaje no debe ser mayor que el
recomendado por la tabla 1. Si se observa que al final del proceso de carga el voltaje en la batería
es menor al recomendado en la tabla 1 se dice que el controlador tiene protección contra una
sobrecarga.
Si el controlador tiene una protección contra una descarga profunda una de dos observaciones
deben ocurrir en el proceso de descarga: (1) una caída abrupta del flujo luminoso de la lámpara y
la corriente llega a 0 Ampere rápidamente, o (2) una caída relativamente rápida del flujo luminoso
y finalmente la corriente llega a 0 Ampere. Si en el instante que la corriente llega a 0 Ampere, el
voltaje en la batería es mayor o igual al voltaje de protección de descarga profunda (tabla 1) se
dice que el controlador tiene protección contra descarga profunda.
D. Evaluación de la lámpara.
Esta evaluación tiene el objetivo de obtener las características de la lámpara como el flujo luminoso
promedio, eficacia, IRC, temperatura de color, comportamiento del flujo luminoso en el tiempo y la
distribución de la iluminancia en un plano de 1 m2.
Debido a que el flujo luminoso de la lámpara del SPFV puede cambiar en el proceso L70 o en un
periodo de 500 horas, se plantea un circuito donde la batería es reemplazada por una fuente de
corriente-voltaje (figura 7), de tal manera que el flujo luminoso solo depende de la calidad de los LEDs
y del controlador.
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Dónde:
1: Controlador del SPFV
2: Fuente de corriente-voltaje
3: Shunt
4: Voltímetro con una resolución mínima de centésima de volt.
5: Voltímetro con una resolución mínima de centésima de milivolt.
Los condensadores son opcionales y tienen la función de evitar algún
tipo de ruido electrónico.
Figura 7: Esquema del reemplazo de la batería del SPFV por una fuente de corriente-voltaje
1. Prueba del flujo luminoso en L70 con la batería completamente cargada.
Todas las muestras, con excepción de 2, pasan por esta prueba. Las muestras que no pasan esta
prueba son las mismas que no pasaron la Evaluación de la batería.
El objetivo de esta prueba es obtener el tiempo que demora el proceso L70 para la batería
completamente cargada, el flujo luminoso promedio, el IRC, la eficacia y la temperatura de color para
cada lámpara del SPFV.
1.1. Procedimiento.
- De la Prueba de la capacidad y eficiencia de la batería se obtiene el L70 con la batería
completamente cargada para el máximo consumo.
- Repetir el proceso de descarga de la prueba de la batería (Prueba de la capacidad y eficiencia de la
batería), partiendo de una batería completamente cargada. La carga será una lámpara del SPFV,
luego se obtiene el L70 con la batería completamente cargada para cada proceso de descarga.
- Si la lámpara del SPFV tiene 2 o más niveles de iluminación, se realizará el proceso de descarga 2
veces, uno para el nivel de mayor iluminación y para el segundo nivel de mayor iluminación con lo
cual se obtiene el voltaje promedio para cada nivel de iluminación.
- Si la lámpara del SPFV tiene varias lámparas y todas son iguales, según sus características físicas y
eléctricas, se realizará la descarga de solo una de ellas; se obtiene el voltaje promedio y se
considera el mismo para las demás lámparas.
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- Si la lámpara del SPFV tiene diferentes lámparas, según sus características físicas y eléctricas, se
realizará un proceso de descarga para cada tipo de ellas; se obtiene el voltaje promedio y se
considera el mismo para las demás lámparas del mismo tipo.
- Armar el esquema de la figura 7 de tal manera que la fuente de corriente-voltaje reemplace a la
batería del SPFV. La lectura del multímetro 4, de la figura 7, debe ser igual al voltaje promedio
hallado.
- Evaluar la lámpara usando una esfera integradora que posea una lámpara auxiliar y cuyo sensor sea
un espectrómetro o un goniofotómetro que posea como sensor un espectrómetro y seguir las
recomendaciones de la norma IESNA LM-79-08: Electrical and photometric measurement of solid
state lighting products. Se debe evaluar cada lámpara que tenga el SPFV. El tiempo de estabilización
del flujo luminoso debe ser de 20 minutos.
1.2. Cálculos.
- L70 con la batería completamente cargada para el máximo consumo eléctrico se halla calculando el
tiempo desde que la lámpara(s) alcanza su flujo luminoso inicial hasta que el flujo luminoso es
menor o igual al 70 % del flujo luminoso inicial.
- El IRC debe ser hallado según los documentos CIE 13.3 y CIE 177.
- El CCT (Temperatura de color correlacionada) debe ser hallado según los documentos IEC 60081 y
CIE 15:2004 .
2. Prueba del tiempo de funcionamiento para un día solar.
Todas las muestras, con excepción de 2, pasan por esta prueba. Las muestras que no pasan esta
prueba son las mismas que no pasaron la Evaluación de la batería.
El objetivo de esta prueba es hallar el tiempo de L70 para un día solar.
2.1. Procedimiento.
Si el proceso de carga de la prueba de la capacidad y eficiencia de la batería se empleó 5 horas o
menos, entonces L70 con la batería completamente cargada es igual a L70 para un día solar.
Si no se cumple el ítem anterior se debe repetir la prueba de la capacidad y eficiencia de la batería.
Detener el proceso de carga después de 5 horas de iniciado y el proceso de descarga se detendrá
según indica la prueba.
2.2. Cálculos.
L70 para un día solar se halla calculando el tiempo desde que la lámpara(s) alcanza su flujo luminoso
inicial hasta que el flujo luminoso es menor o igual al 70% del flujo luminoso inicial.
3. Prueba de la distribución de la iluminancia.
Solo una muestra debe pasar por esta prueba. Previamente la muestra elegida debió pasar por las
pruebas anteriores y no debió mostrar grandes discrepancias en sus características con las demás.
El objetivo de esta prueba es hallar el FWHM y el área utilizable (área donde se puede medir una
iluminancia mayor o igual a 25 lux debido a la lámpara del SPFV).
Antes de realizar la evaluación de la distribución luminosa se debe reconocer el tipo de lámpara que se
va a evaluar.
• Luz ambiental: Es aquella lámpara que tiene un gran ángulo de apertura u omnidireccional. Se
evalúa usando el método del goniofotómetro o disco rotatorio.
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• Lámpara para tareas: Aquella lámpara cuya función es iluminar cierta zona en particular,
generalmente va suspendido sobre la zona que se desea iluminar. Se evalúa usando el método de
iluminancia sobre un 1 m2.
• Lámpara de escritorio: Aquella lámpara que se ubica sobre un escritorio o mesa para iluminarla. Se
evalúa usando el método de iluminancia sobre un 1 m2.
Se debe armar el esquema de la figura 7 de tal manera que la fuente de corriente-voltaje reemplace a
la batería del SPFV utilizando el voltaje promedio.
3.1. Método del goniofotómetro.
El uso del goniofotómetro se detalla en CIE084: The measurement of luminous flux, CIE 127:
Measurement of LEDs o IESNA-LM-79-08: Electrical and Photometric Measurement of Solid State
Lighting Products.
Con este método se debe hallar el FWHM.
3.2. Método del disco rotatorio.
Este método se debe realizar en un lugar completamente oscuro cuyas paredes no reflejen o reflejen
en lo mínimo cualquier luz incidente. La única luz que debe estar encendida es la lámpara que se
evalúa.
El uso del disco rotatorio (figura 8) se basa en el siguiente esquema donde la lámpara es colocada
sobre un disco rotatorio y el luxómetro es colocado a un 1 m de distancia. La lámpara gira cada 10°
hasta completar los 360°.
Con este método se halla el FWHM.
Figura 8: Esquema del funcionamiento del disco rotatorio
3.3. Método de la iluminancia sobre una superficie
Este método se debe realizar en un lugar completamente oscuro cuyas paredes no reflejen o reflejen
en lo mínimo cualquier luz incidente. La única luz que debe estar encendida es la lámpara que se
evalúa.
Para la caracterización de las lámparas de tareas se aplica el método iluminancia en un plano (Figura 9)
que se basa en suspender la lámpara 0,75 m del nivel del sensor del luxómetro y medir la iluminancia
en 1 m2. La iluminancia será medida en una red compuesta por 100 puntos equidistantes que
componen el área de 1 m2. Si la lámpara tiene diferentes niveles de iluminación se trabaja con el nivel
más alto.
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Figura 9: Esquema del funcionamiento del método de iluminancia sobre 1 m2
Si la lámpara es de escritorio, el procedimiento se basa en medir la iluminancia tal como muestra la
figura 10. Se debe medir la iluminancia en cada cuadrado, la red está compuesta por 100 puntos. De
este método se obtiene el FWHM, que es igual al ángulo que comprende el punto donde la iluminancia
es máxima y el punto donde la iluminancia es igual a la mitad del punto más iluminado, y el área
utilizable, área donde la iluminancia medida es mayor a 25 lux y cada punto equivale a 0,1 m2. La base
inferior de la lámpara debe estar al nivel del sensor del luxómetro.
Figura 10: Esquema del funcionamiento del método de iluminancia sobre 1 m
2 para lámparas de escritorio
4. Prueba del flujo luminoso en 500 horas.
Solo una muestra debe pasar por esta prueba. Previamente la muestra debió pasar, solamente, por la
codificación e inspección visual.
El objetivo de esta prueba es saber que tanto ha disminuido o aumentado el flujo luminoso en un
periodo de 500 horas.
4.1. Procedimiento.
Se debe armar el esquema mostrado en la figura 7. La fuente de corriente-voltaje reemplaza la
batería del SPFV. La lectura del multímetro 4, de la figura 7, debe ser igual al voltaje nominal de la
batería del SPFV.
La lámpara y un luxómetro deben estar en lugares fijos y deben mantenerse en esas posiciones
hasta que la prueba acabe. Ambos deben estar en un cuarto oscuro cuyas paredes no reflejen o
reflejen mínimamente la luz. En caso la lámpara tenga diferentes niveles de iluminación, esta debe
estar en el nivel de máxima iluminación. En el caso que el SPFV tenga diferentes arreglos de
iluminación, se debe evaluar en la configuración de máxima iluminación.
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Encender la lámpara, esperar 20 minutos. Tomar la medida de la iluminancia (Flujo luminoso inicial
en luxes).
Tomar medidas de la iluminancia cada hora hasta llegar a las 500 horas (flujo luminoso después de
500 horas en luxes).
4.2. Cálculos.
La relación del flujo luminoso después de 500 horas de uso continuo y el flujo luminoso inicial, ambos
en unidades arbitrarias, determina que tanto ha disminuido o aumentado el flujo luminoso después de
500 horas de uso continúo.
E. Evaluación de protección contra polvo y agua.
Solo una muestra debe pasar por esta prueba. Previamente la muestra debió pasar, solamente, por la
codificación e inspección visual.
Las pruebas para verificar la protección del SPFV contra el polvo y agua siguen la norma IEC 60529.
F. Evaluación mecánica.
La evaluación mecánica es la última evaluación y se compone de dos pruebas: Resistencia a impactos y
la durabilidad del interruptor.
Las pruebas mecánicas se centran a la resistencia a las caídas y a la durabilidad del interruptor del SPFV
y antes de realizarlas se debe verificar que el SPFV funcione correctamente y que tenga la suficiente
carga para verificar el funcionamiento después de la prueba.
1. Resistencia a impactos
Este procedimiento sirve para verificar la resistencia a las caídas y solo las muestras que funcionan
correctamente deben pasar por esta evaluación.
1.1. Procedimiento
Soltar el SPFV o cada parte del SPVF de una altura de 1 m contra concreto sólido.
Verificar los daños ocasionados al SPFV, el funcionamiento del SPFV y la presencia de los posible
peligros hacia el usuario
Repetir este procedimiento 6 veces variando la cara que apunta al concreto.
Para que el SPFV fijo interno con componentes separados o fijo externo con componentes
integrados pase la prueba no debe mostrar posibles peligros para el usuario después de las 6
caídas. No se requiere que el SPFV siga funcionando después de las caídas.
Para que el SPFV portátil con componentes integrados o portátiles con componentes separados
pase la prueba no deben mostrar posibles peligros para el usuario después de las 6 caídas y por lo
menos 5 de cada 6 SPFV evaluados deben funcionar después de esta prueba por lo cual es
recomendable evaluar 6 SPFV.
2. Durabilidad del interruptor.
Solo una muestra debe pasar por esta prueba. La muestra debe funcionar correctamente antes de
evaluar la durabilidad del interruptor.
Este procedimiento sirve para verificar la calidad del interruptor.
2.1. Procedimiento.
Ciclar (prender y apagar) el interruptor 1 000 veces.
Verificar que el interruptor sigue funcionando completamente, caso contrario el interruptor no es
durable.
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ANEXO
NECESIDADES ENERGÉTICAS QUE PUEDEN SATISFACERSE CON EL USO DE UN SPFV
SPFV
Necesidades Energéticas a
satisfacer Configuración
Potencia pico del panel
Fotovoltaico Comentario
Vela o mechero
Portátil con componentes separados. De 1 Wp a
5 Wp.
Que tenga la capacidad de ser una lámpara de
escritorio. Portátil con componentes
integrados.
Linterna
Portátil con componentes separados. De 1 Wp a
5 Wp. Que sea ergonómica para su
fácil transporte. Portátil con componentes integrados.
Iluminación para una actividad
productiva básica
Portátil con componentes separados.
De 5Wp a 10 Wp
Se necesita que la lámpara este fija durante la
actividad, en un ambiente determinado. Una actividad productiva básica sería una
pequeña tienda.
Fijo interno con componentes separados.
Iluminación y Comunicación
básica
Fijo interno con componentes separados.
De 5 Wp a 10 Wp
Se puede contar una pequeña radio, una entrada USB para cargar celulares y
una iluminación básica e integral.
Iluminación, comunicación y
accesorios
Fijo interno con componentes separados.
De 10 Wp a más
Se puede contar una radio, una entrada USB para cargar celulares, una
iluminación integral y algún tipo de accesorio como un
ventilador. Puede reemplazar un Sistema
Fotovoltaico convencional.
Iluminación de un área común en la población
Fijo externo con componentes integrados.
De 5 Wp a más
Ilumina una zona, externa a la vivienda, donde los niños pueden jugar o donde los
pobladores pueden realizar actividades comunales