UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCOFACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA, ELECTRONICA, MECANICA Y MINASCARRERA PROFESIONAL DE INGENIERIA MECANICA

INSTALACIN FV PARA UNA VIVIENDA AISLADA EN EL DISTRITO DE URIPA PROVINCIA DE CHINCHEROS DEPARTAMENTO DE APURMAC

Curso : Energas renovablesEstudiante : Laupa Romn Alex EdisonCdigo : 070487-HCusco Per2013

INSTALACIN FV PARA UNA VIVIENDA AISLADA EN EL DISTRITO DE URIPA PROVINCIA DE CHINCHEROS DEPARTAMENTO DE APURMAC1. estimaciones de las condiciones climticas del lugarEl lugar de instalacin es en el DISTRITO DE URIPA, PROVINCIA CHINCHEROS, DEPARTAMENTO DE APURMAC pero no se encontraron datos del lugar exacto as que se tom el del lugar ms cercano y supondremos que el clima es similar: en este caso se tomaremos los datos de la CIUDAD DE HUAMANGA AYACUCHO por ser la ciudad ms cercana .Los datos de radiacin diaria media mensual (Wh/m2) para todo el ao correspondiente a una superficie plana orientada al norte sobre la horizontal y sobre la latitud y longitud de mayor incidencia de radiacin solar, y los datos obtenidos para la ciudad de HUAMANGA son:

Diagrama de los clculos realizar

2. caractersticas del consumo elctricoTendremos 5 focos de 11 W , televiso de 75 W y una radio de 16W para criterios de clculo supondremos que todos estn encendidos Anlisis de los equipos de consumo :Supondremos que tanto la luminaria como la televisin son equipos eficientes.

Perfiles de potencia:El factor de potencia de todos los equipos de consumo es superior a 0.9. De esta forma, calculamos la potencia, demanda y de arranque, respectivamente

Calculo de la potencia instalada

Pi= 5x11+75+16 =157 W

Potencia demandada Para el clculo de la potencia demandada suponemos que hay 3 luminarias encendidas ms la tv y radio. Pd= 3x11x+75+16 =124 W

Potencia de arranque Para el clculo de la potencia de arranque del equipo tomaremos un factor igual a 1 que es la potencia de arranque promedio de los equipos modernos.

Pa=124 W

Perfil de demanda de energa

Estimacin de demanda de energa

descripcinHoras de usopotenciaEnerga/da Wh/dacarga/da Ah/da

luminaria411 W444.4

luminaria2.511 W27.52.75

luminaria211 W222.2

luminaria211 W222.2

luminaria211 W222.2

radio 816 W12864

televisor875 W600300

Et (Wh/da) total865.5377.75

El consumo diario medio mensual es por tanto la suma e igual a 865.5 Wh/da Calculo de la energa diaria media mensual que debe aportar la batera Eb(Wh/da) y la energa diaria media que debe aportar el generador Eg(Wh/da):

Eb = Edcc(m)+Eb(m) /iEg = Eb(m)/bAplicamos estas ecuaciones, suponiendo i=0.9 b=0.9 y teniendo en cuenta que no existe demanda en corriente continua:

enerofebreromarzoabrilmayojuniojulioagostosetiembreoctubreNoviembre diciembre

Edcc(m)(Wh/dia)000000000000

Et (Wh/da) 865.5865.5865.5865.5865.5865.5865.5865.5865.5865.5865.5865.5

Eb (Wh/da) 961.6961.6961.6961.6961.6961.6961.6961.6961.6961.6961.6961.6

Eg (Wh/da) 1068.41068.41068.41068.41068.41068.41068.41068.41068.41068.41068.41068.4

3. elecciones de la configuracin de la instalacin Como es necesario el almacenamiento de energa por las noche, se debe incorporar bateras, como existen equipos en corriente alterna se debe incorporar un inversor y teniendo en cuenta que la potencia de los equipos de consumo es muy pequea, el control de la carga de la batera se realizar desde el regulador y la tencin nominal de la batera ser de 12v. Teniendo en cuenta estas consideraciones se decide la configuracin con inversor.

4. elecciones del mes ms desfavorable En la tabla se presenta lo resultados de aplicar la siguiente diferencia Eg (m)-Radiacin solar media (m)enefebmarabrmay junjulagosetoctnovdicmedia anual

Radiacin solar diaria media(KW/da) 5.15.14.74.74.54.24.24.755.45.75.34.9

Eg (kWh/da) 1.06841.06841.06841.06841.06841.06841.06841.06841.06841.06841.06841.06841.0684

-4.0316-4.031-3.631-3.631-3.431-3.131-3.131-3.631-3.931-4.331-4.631-4.231-3.831

Se toma como mes ms desfavorable aquel que tiene la mayor diferencia (-3131)Que es este caso corresponde a junio y julio Calculo de la orientacin e inclinacin de campo fotovoltaico :Para el periodo ms desfavorable (junio, julio) la radiacin solar, segn la inclinacin del captador, es la siguiente Longitud (grados)=13.2Altitud (m) =2760Inclinacin (grados)=45

5. Calculo del tamao de los equipos Eleccin del tipo y numero de mdulos: En este caso seleccionaremos un mdulo cuyas caractersticas, en condiciones estndar son Potencia pico : 100wp; Intensidad de cortocircuito: 6.54 A Tensin de circuito abierto : 21.6V Intensidad de mxima potencia: 5.74 A Tensin de mxima potencia : 17.4 V Tonc =47

Numero de mdulos en serie Nms=Unb/(Ump-3) En este caso se tomaran Unb =12V y Ump=17v tencin mxima de modulo Por tener potencias de demanda pequeas = 1.0684 kWh/da

Nms=12/(17-3) =0.85 se toma el numero entero superiorNms=1 Entonces cada ramal tendr un solo modulo Numero de ramales en paralelo

Nrp=Eg/(h.s.p.xPnb)Siendo en este caso Eg(md)=Eg(julio) Pnb =Impx Unb Imp= 5.74 AUnb= 12 VPnb = 5.74x12 =69 WNo tenemos datos de las horas pico en el mes ms desfavorable, asumiremos uno aproximado h.s.p = 4.5Nrp=1068.4/(4.5x69) = 3.44 tomaremos el inmediato superior Nrp= 4 Luego el nmero tal de mdulos serNtm=1*4 = 4 Entonces el campo fotovoltaico tendr las siguientes caractersticas Potencia pico : 400wp; Intensidad de cortocircuito: 26.16 A Tensin de circuito abierto : 21.6V Intensidad de mxima potencia: 22.96 A Tensin de mxima potencia : 17.4 V Tonc =47

6. Calculo de las baterasPara el clculo de la batera es necesario estimar el nmero de das de autonoma requerido en la instalacin, d, que evidentemente depender del nmero de das seguidos sin sol que pueden darse en la ubicacin de la misma (nubosidad local).El sistema de acumulacin, en Ah, vendr determinado por la expresin:

Donde C : Capacidad de la batera (Ah). L : Carga real de consumo (Ah/da) d : Das de autonoma de la instalacin. Este parmetro viene fundamentalmente determinado por las caractersticas climatolgicas de la zona y el uso o finalidad de la aplicacin. La recomendacin mnima es de unos 3 das. Pd : Profundidad de descarga mxima de trabajo. Dependiendo de la tecnologa de la batera este parmetro vara entre 0,5 para bateras de automocin, 0,6 para bateras de placa plana espesas y 0,8 para bateras tubulares o de varilla.

Calcularemos el nmero de bateras necesarios para una autonoma de 5 das con una profundidad de descarga 50% y cada batera tiene una capacidad de 100AhPara este casoC=?L=1.0684 kWh/dad=5 dasP=50%Eficiencia de la batera = 80% para bateras tubulares

Numero de baterasNb=Cah/(Unb*Ah) =13.33/(100*12) = 11 bateras ( de 12V y 100Ah) Nb=11 bateras (de 12V y 100Ah) para una autonoma de 5 das

7. Calculo del regulador de carga En cuanto al regulador de carga, su eleccin se realizar en funcin de la aplicacin, la tensin nominal del sistema y la corriente mxima de generacin. La corriente en operacin continua que debe ser soportada por el controlador de carga, ser como mximo la intensidad de cortocircuito de los mdulos multiplicado por el nmero de mdulos en paralelo

Donde: Img : Intensidad mxima a soportar en rgimen nominal por el regulador. Npp : Nmero de mdulos en paralelo que constituyen el generador fotovoltaico. Icc : Intensidad de cortocircuito del mdulo fotovoltaico.Entonces:

Se seleccionar un regulador con una capacidad mxima de 30 amperios

8. Clculo del inversor DC/AC

En algunas instalaciones fotovoltaicas es necesario suministrar energa en corriente alterna (AC) por lo que se dispondrn de un equipo para invertir la corriente a partir de la corriente continua (DC) generada por el sistema. El inversor por lo general se conectar directamente a la batera, para evitar que los picos de corriente puedan daar al regulador de carga.

El clculo del inversor se determina de la suma de las potencia de los equipos de corriente alterna (AC), por ejemplo, TV de 75W, 5 iluminarias de 11W, radio de 16, da como total una potencia de 150W. En base a este valor se determina su capacidad, teniendo en cuenta que debe ser de mayor capacidad que el total.Por otro lado es necesario conocer el tipo de carga que se desea conectar al inversor, pues existen diferentes tecnologas en cuanto a la forma de onda (onda cuadrada, senoidal modificada, senoidal pura) algunas de las cuales pueden no ser adecuadas para determinados equipos.

9. Correcta disposicin del cableado

Para realizar un correcto cableado, se debe elaborar un diagrama elctrico unifilar, en donde se representan todas las partes que componen un sistema elctrico de modo grfico, completo, tomando en cuenta las conexiones que hay entre ellos, para lograr as una mejor visualizacin del sistema de la forma ms sencilla. Un ejemplo de diagrama unifilar para un sistema FV se presenta en la siguiente figura.

10. Cables elctricosLos cables utilizados en un sistema FV estn cuidadosamente diseados. Como el voltaje en un sistema FV es voltaje bajo: 12V 24V CC, las corrientes que fluirn a travs de los cables son mucho ms altas que las de los sistemas con voltaje de 110 220V CA. La cantidad de potencia en watts producida por la batera o mdulo FV est dada por la siguiente frmula:P = U * I (watts)Donde U es la tensin en Voltios (V) e I es la corriente en Amperios (A). Para suministrar una potencia a 12V, significa que la corriente ser casi 20 veces ms alta que en un sistema de 220 V. Esto quiere decir que deben usarse cables mucho ms gruesos para impedir el recalentamiento e incluso la quema de los cables.El tamao de los cables lo mostramos en el siguiente cuadro, la corriente mxima que puede fluir sin recalentar el cable y la cantidad de potencia que puede producirse a diferentes voltajes.

De este cuadro se deduce claramente que, a voltajes bajos, slo pueden abastecerse bajas demandas de potencia o deben utilizarse cables muy gruesos. Para alcanzar una potencia de 1 kW a 12V, debe utilizarse un cable de 25.0 mm2 para suministrar tanto como 20 kW a 220V. Esto aumenta el precio del sistema drsticamente, debido a que los cables ms gruesos son ms costosos.Cuando se utilizan fusibles para proteger la unidad de control o dispositivos contra corrientes altas, el tamao de los fusibles no debera ser mayor a la proporcin de corriente mxima del cable. Los fusibles son tiles slo en el extremo de uso de la batera pues en el lado FV de la batera, la corriente de cortocircuito es slo 10% mayor que la corriente mxima durante brillo solar completo.Cuando se disean sistemas ms grandes, uno debe realizar un anlisis costo/eficiencia para elegir el voltaje operativo ms adecuado. Ms an, sera mejor reunir pequeos grupos de mdulos y, de ser posible, no hacer el voltaje de operacin ms alto que 12V 24V.11. Conexiones con el mdulo

Revisar y preparar el modulo fotovoltaico Revisar y preparar los cables elctricos para la conexin. La distancia y el cable que se va a utilizar para la conexin en el mdulo como tambin entre el modulo al regulador de carga es de 10 metros de conductor bipolar vulcanizado 12 AWG, flexible apropiado para exteriores Pelar el cable e introduzca el cable desnudo por el orificio de la caja de terminales que se encuentra en la partes posterior del mdulo. Luego hacer las conexiones en las cajas de terminales (borne positivo y borne negativo). Cable rojo para el positivo y cable negro para el negativo Apriete el tornillo fuertemente con un destornillador del tamao de adecuado Despus de haber hecho las conexiones en el mdulo, se procede a hacer el montaje en el soporte (estructura que puede ser de metal o poste de madera empotrado en el suelo

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