Sistema de energia y proteccion

SISTEMAS DE ENERGÍA Y PROTECCIÓN ELÉCTRICA

DIGETE 2014

NOMBRE:

SISTEMA FOTOVOLTAICO

Un sistema fotovoltaico es el conjunto de equipos eléctricos y electrónicos que

producen energía eléctrica a partir de la radiación solar. El principal

componente de este sistema es el módulo fotovoltaico, a su vez compuesto

por células capaces de transformar la energía luminosa incidente en energía

eléctrica.

VENTAJAS FUNDAMENTALES

La energía del sol es gratis y

para producirla no necesita

combustible.

Los costos de operación y

mantenimiento son mínimos.

Garantizan la electricidad

las 24 horas del día con el

apoyo de las baterías.

No contaminan el ambiente.

Acceso a la comunicación

mediante Internet y teléfono

VENTAJAS FUNDAMENTALES

No consume combustible

Es silencioso

Tiene una vida útil superior a 20 años (módulo fotovoltaico)

Es resistente a condiciones climáticas extremas: (granizo, viento, temperatura y

humedad)

Permite aumentar la potencia instalada mediante la incorporación de nuevos

módulos fotovoltaicos.

Produce energía eléctrica para satisfacer el consumo de cargas eléctricas no conectadas

a la red, empleando un sistema de acumulación energético para hacer frente a los

períodos en los que la generación es inferior al consumo.

Fig. Sistema fotovoltaico sin inversor, utilización a 12Vcc

SISTEMA FOTOVOLTAICO AUTÓNOMO (SFA)

Fig. Sistema fotovoltaico con inversor, utilización a 220 Vac

SISTEMA FOTOVOLTAICO AUTÓNOMO (SFA)

ELEMENTOS DE UN SISTEMA FOTOVOLTAICO

De manera general, una instalación solar fotovoltaica se ajusta a un esquema como el

mostrado. A lo largo de esta unidad detallaremos el funcionamiento de cada uno de

estos elementos.

ELEMENTOS DE UN SISTEMA FOTOVOLTAICO

1. EL PANEL SOLAR

Un panel solar o módulo fotovoltaico está formado por un conjunto de células,

conectadas eléctricamente, encapsuladas, y montadas sobre una estructura de

soporte o marco. Proporciona en su salida de conexión una tensión continua, y se

diseña para valores concretos de tensión (6V, 12V, 24V, 48V,…), que definirán la

tensión a la que va a trabajar el SFV.

Panel solar de 72 celdas (6x12), voltaje nominal:

24 VDC

Panel solar de 36 celdas (4x9), voltaje nominal de

12 VDC

Los tipos de paneles solares vienen dados por la tecnología de fabricación de las

células, y son fundamentalmente:

a. Silicio cristalino (monocristalino y policristalino)

b.Silicio amorfo

Podemos observar las diferencias entre ellos.

1.1. TIPOS DE PANELES SOLARES

Se encarga de ajustar y regular la carga de corriente directa que sale del panel solar

ya que esta en función de la radiación solar y puede sobrepasar la capacidad de las

baterías. Se instala entre los paneles solares y las baterías.

Tiene como misión evitar situaciones de sobrecarga y descargas excesivas de las

baterías, con el fin de alargar su vida útil.

2. EL REGULADOR (CONTROLADOR DE CARGA)

2.1 CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS PARA CONTROLADORES DE CARGA

Voltajes típicos de Operación: 12, 24 y 48 Vcd.

Voltajes especiales: hasta 220 Vcd

Corrientes típicas: de 10 a 60 Amp.

Corrientes especiales: hasta 200 Amp.

Existen con medidores y sin ellos.

Marcas conocidas:

Phocos

Morningstar

Steca

Trace

Xantrex

ELEMENTOS DE UN SISTEMA FOTOVOLTAICO

3. BATERÍAS

La baterías son dispositivos capaces de transformar la energía química en eléctrica.

Almacena la electricidad producida por los paneles solares y permite disponer de

corriente eléctrica fuera de las horas de luz o días nublados.

Batería de 2 VDC Batería de 12 VDC

3.1. TIPOS DE BATERIAS

Existen diferentes tipos de baterías que están potencialmente disponible para usar

en los sistemas fotovoltaicos, entre ellas se encuentran: Baterías de plomo acido

modificadas, Baterías tubulares, Baterías Gel –VRLA y baterías de níquel cadmio.

Las baterías para uso solar es una baterías diseñada para soportar niveles de

descarga profunda durante muchos ciclos de carga y descarga, llamadas baterías de

ciclo profundo.

CARACTERISTICAS DE BATERÍAS

Amperios – Hora ( Ah)El máximo valor de corriente que puede entregar a una carga fija, en formacontinua, durante un determinado número de horas de descarga.Ejemplo : Baterías de 60 Ah, 75 Ah, 130 Ah, 230 Ah, a 12 V y 600Ah, 1200 Ah a 2V

Régimen de descarga (Cn ) Es la capacidad para entregar energía en horas Ejemplo baterías de 600 Ah a C100 (uso solar). La batería se descarga en 100 horas a una corriente de 6 Amperios.

DOD (Depth of Discharg o Profundidad de descarga )Son los Amperios-hora extraídos de una batería plenamente cargada expresados en % de la capacidad nominal, que puede soportar, sin dañarse, en forma repetitiva.Ejemplo: Una batería que se someta a una DOD de 20%, vivirá más que una que se somete a una DOD de 80%.

La vida útil Es el máximo número de ciclos de carga y descarga de la bateríaEjemplo baterías solares de 3000 ciclos con un DOD 20%

Baterías en serie:

Ejemplo: Banco de baterías 600 Ah, 48 VDC

CONFIGURACION DE BATERIAS

Baterías en serie- paralelo:

Ejemplo: Banco de baterías 520 Ah, 48 VDC

ELEMENTOS DE UN SISTEMA FOTOVOLTAICO

4. EL INVERSOR

El inversor se encarga de convertir la corriente continua (12V, 24V ó 48 V), entregada por lospaneles o por las baterías, a corriente alterna (220V) requeridas por los distintos tipos de cargas oconsumos.

Características del Inversor:

Alta eficiencia: Debe funcionar bien para un amplio rango de potencias.

Bajo consumo en vacío, es decir, cuando no hay cargas conectadas.

Alta fiabilidad: resistencia a los picos de arranque.

Protección contra cortocircuitos.

Seguridad.

Buena regulación de la tensión y frecuencia de salida (se recomienda adquirir

inversores de onda sinusoidal pura).

Marcas conocidas:Trace, Isofoton, Xantrex, Studer, etc

Potencias:300 W, 800W, 2000 W, 3000 W , etc.

APLICACIONES

IE TAQUILE - PUNO

APLICACIONES

CUIDADOS Y MANTENIMIENTOS

Limpiar el polvo acumulado e insectos

de los paneles, con trapo suave y

húmedo. Es preciso hacerlo al

amanecer o atardecer cuando los

módulos no estén calientes.

Verificar que no se produzcan

sombras sobre los módulos y que

estén limpios o libres de hojas.

No golpee los paneles ni dejen que le

tiren piedras.

Realizar la limpieza de las baterías

periódicamente, con un paño seco. El

recipiente plástico puede limpiarse

con agua pura.

No sobrepasar la máxima potencia

permitida.

RECOMENDACIONES EN EL USO DE LOS SISTEMAS

FOTOVOLTAICOS

Queda terminante prohibido la conexión de equipos ajenos a los utilizados en las AIP y

CRT tales como:

• Cocina eléctrica

• Taladro

• Plancha eléctrica

• Hervidor

• Lámpara incandescentes

• Equipo de sonido de alta potencia, etc

RECOMENDACIONES EN EL USO DE LOS SISTEMAS

FOTOVOLTAICOS

SISTEMA DE PUESTA A TIERRA

SISTEMA DE PUESTA A TIERRA

Es un conjunto de elementos formados por electrodos, cables, conexiones, platinas ylíneas de tierra física de una instalación eléctrica, que permiten conducir, drenar ydisipar a tierra una corriente no deseada.

Un sistema de puesta a tierra consiste en la conexión de artefactos eléctricos yelectrónicos a tierra, para evitar que sufran daño, tanto las personas como nuestrosequipos, en caso de una corriente de falla o de descargas atmosféricas.

SISTEMA DE PUESTA A TIERRA

¿Porqué instalar un Sistema de Puesta a Tierra?Se debe instalar un sistema de puesta a tierra porque ante una descarga atmosférica o un

corto circuito, sin tierra física, las personas estarían expuestas a una descarga eléctrica, los

equipos tendrían errores en su funcionamiento. Si las corrientes de falla no tienen un

camino para disiparse, por medio de un sistema de conexión correctamente diseñado,

entonces éstas encontrarían caminos no intencionados que podrían incluir a las personas.

1. Seguridad Humana

2. Seguridad de los Equipos eléctricos ó electrónicos

3. Buen funcionamiento de los equipos

FINALIDAD DE LAS PUESTAS A TIERRA

Los objetivos principales de las puestas a tierra son:

2. Mantener los potenciales producidos por las corrientes de falla dentro de los límites

de seguridad de modo que las tensiones de paso o de toque no sean peligrosas para

los humanos y/o animales.

3. Hacer que el equipamiento de protección sea más sensible y permita una rápida

derivación de las corrientes defectuosas a tierra.

FINALIDAD DE LAS PUESTAS A TIERRA

Los objetivos principales de las puestas a tierra son:

4. Proporcionar un camino de derivación a tierra de descargas atmosféricas,

transitorios y de sobretensiones internas del sistema

5. Servir la continuidad de pantalla en los sistemas de distribución de líneas telefónicas,

antenas VSAT y cables coaxiales.

LA TIERRA Y LA RESISTIVIDAD

El suelo, al igual que cualquier material conductor eléctrico, se opone al paso de la

corriente eléctrica y ofrece una resistencia.

El factor mas importante de la resistencia de la tierra es la resistividad del suelo,

por lo que es un requisito conocerla para calcular y diseñar un sistema de puesta a

tierra.

La resistividad del suelo es la propiedad que tiene éste para conducir electricidad y

es conocida como la resistencia especifica del terreno.

La resistencia del suelos depende de:

a) Del tipo de suelo, compactación y composición propia del terreno.

b) El contenido en electrolitos susceptibles de conducir la corriente eléctrica

c) Humedad y temperatura

MEDICIÓN DE LA RESISTIVIDAD DEL SUELO

La medición de la resistividad esta sujeto al promedio de varias mediciones que

deben ser realizadas, ya que los suelos no son uniformes en las diferentes capas

que lo componen.

Se debe tener en cuenta que terrenos con baja resistividad tienden a incrementar la

corrosión.

Los factores que determinan la resistividad de los suelos son:

La naturaleza de los suelos

La humedad

La concentración de sales disueltas

La temperatura

DISTINTAS CONFIGURACIONES DE MALLAS DE PUESTA A TIERRA

ELECTRODOS DE PUESTA A TIERRA

ELECTRODOS DE PUESTA A TIERRA

1. BARRAS VERTICALES

ELECTRODOS DE PUESTA A TIERRA

1. BARRAS HORIZONTALES

AUMENTO DE LA DISTANCIA ENTRE EJES DE LOS ELECTRODOS

Normalmente la distancia entre ejes de los electrodos debe ser como mínimo el

cuádruplo de la longitud de los electrodos; pero en los casos donde se requiera obtener

resistencias eléctricas muy bajas y existe disponibilidad de área de terreno, las

distancias entre ejes de los electrodos, deberán crecer al máximo; pues a mayor

distancia entre ejes de electrodos, mayor será la reducción de la resistencia a obtener; y

ello ocurre por el fenómeno de la resistencia mutua entre electrodos.

MÉTODOS APLICADOS PARA LA ELABORACIÓN DE SISTEMA DE

PUESTA A TIERRA (SPAT)

Método Convencional (Thor Gel o similar)

Se emplea aditivos químicos del tipo GEL Ejemplos: THORGEL. Laborgel, Tierra

Gel.

Requieren mantenimiento cada 4 a 6 meses

Se recomienda repotenciarlo cada 2 a 3 años

Sufren pérdidas de su conductividad eléctrica al paso de los años.

30 cm

15 cm

30 cm

1 m

"camita" con tierra de cultivo

compactada

3 m

1/2 del pozo

Mezclar 20 lt de

agua + contenido

de bolsa azul

Después de absorver el

contenido de la bolsa azul

,mezcalr 20 lt de agua +

contenido de bolsa crema

Método aplicando Cemento Conductivo

Ofrece menor resistencia de puesta a tierra a diferencia de los métodos

tradicionales.

Libre de mantenimiento

No contamina el medio ambiente

Es adecuado en cualquier lugar y es particularmente eficaz en áreas en las que la

resistividad del terreno es muy alta.

EQUIPO DE MEDICIÓN

1. TELURÓMETRO

El Telurómetro o Telurímetro es un instrumento para la medición de resistencia de

puesta a tierra o resistividad del terreno.

SISTEMA DE PARARRAYO

DESCARGAS ELÉCTRICAS

El rayo es la unión violenta de las cargas positivas y negativas, constituyendo una

descarga eléctrica a través de gases de baja conductividad, las descargas pueden

ocurrir de nube a nube o de nube a tierra. Éstas últimas son a las que nos

referiremos por ser las que provocan daños en tierra.

Simultáneamente con el rayo se produce la luz (relámpago) y sonido (trueno).

TIPOS DE DESCARGAS ELÉCTRICAS

Según el origen y destino de estas descargas en la atmósfera terrestre, se pueden

clasificar en cuatro grupos:

a) Descargas entre nube y tierra

b) Descargas dentro de una misma nube (Intranubes)

c) Descargas entre una nube y otra nube (Internubes)

d) Descargas entre una nube y la ionósfera

EFECTOS DE LOS RAYOS

Mecánicos: destrucción de elementos afectados.

Térmicos: incendios, volatilización de metales por fusión.

Fisiológicos: quemaduras, parálisis y a menudo la muerte.

Eléctricos: generación de tensiones de paso y de contacto

SISTEMA DE PARARRAYOS

Son elementos, metálicos cuya función es ofrecer un punto de incidencia para atraer un

rayo y canalizar la descarga eléctrica hacia tierra, de modo tal que no cause daños a las

instalaciones de telecomunicaciones como por ejemplo en las estaciones repetidoras de

microondas, TVRO, VSAT, equipos de radio y equipos de cómputo en general. Además

lo más importante proteger a los seres humanos.

TIPOS DE PARARRAYOS

2. Pararrayo tipo Radiactivo1. Pararrayo tipo Franklin

COMPONENTES DE UN SISTEMA DE PARARRAYOS:

1. Captor.

Llamado Es un elemento conductor de una terminación aérea, capaz de atraer una

descarga atmosférica, para desviarla de alguna parte vulnerable de una estación de

telecomunicaciones, escuelas, viviendas, etc.

2. Torre

Es la estructura metálica donde el la parte superior se instala el captor, es el que da

altura y define el área de protección.

3. Cable de bajada.

Es aquel que conecta al captor (pararrayos) y el Sistema de Puesta a Tierra (SPAT).

A través de él circula la descarga eléctrica de un rayo hacia tierra.

4. Puesta a tierra (SPAT).

Es la encargada de dispersar con rapidez y confiabilidad cualquier corriente de

descarga.

CAMPO DE PROTECCIÓN DE UN PARARRAYOS

Tipo Franklin Tipo Radiactivo

IMPLEMENTACIÓN DE PARARRAYO TIPO FRANKLIN

1. RADIO DE PROTECCIÓN

RADIO DE PROTECCIÓN

IMPLEMENTACIÓN DE PARARRAYO TIPO FRANKLIN

RECOMENDACIONES A LA POBLACIÓN

Los pararrayos deben ser revisados periódicamente, ya que su mal estado deconversación puede causar el efecto contrario.

Evite las corrientes de aire y por el mismo motivo no corra durante la tormenta.

Apártese de las estructuras y entramados metálicos tales como vallas, alambradas,tendidos eléctricos, viales de ferrocarril, conducciones de agua, subestacioneseléctricas, farolas, mástiles, antenas de comunicaciones, etc.

Desconecte de la red todos los aparatos eléctricos salvo los estrictamentenecesarios (a riesgo de que sufran daños).

Infórmese de las predicciones meteorológicas a través de los medios decomunicación o de Internet.

Nunca se acueste sobre el suelo

Si no le queda otra alternativa adopte la postura de seguridad: pies juntos con lostalones levantados todo lo posible, en cuclillas, la cabeza entre las piernas ytapándose los oídos.

Apártese de los ríos, lagunas, embalses u otras masas de agua.

Si forma parte de un grupo de personas y en un lugar de riesgo, sepárense unos deotros.

Procure no buscar el amparo de los árboles y mucho menos de los altos y aislados;si no tiene otro remedio es preferible refugiarse en un bosque denso.

Aléjense de los lugares elevados y de los espacios abiertos, sobre todo el entornonatural.

GRACIAS………..