Modulo de Generalidades de la Energia Solar Fotovoltaica

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MODULO DE GENERALIDADES DE LA
ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA
AUTOR
ING ANTONIO FAVIO OSPINO MARTINEZ
FOXMANCOL@HOTMAIL.COM
CANAL YOUTUBE: ANTONIO OSPINO
PAG WEB: http://refrigeracionyclimatizaciondelasabana.mex.tl/intro.html

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TABLA DE CONTENIDO DEL MODULO
Contenido
1. HISTORIA ..................................................................................................................................... 5
2. PRINCIPIO DE FUNCIONAMENTO DEL EFECTO FOTOVOLTAICO APLICADO A SISTEMAS DE
GENERACION ELECTRICA CON LUZ SOLAR.......................................................................................... 5
3. TIPO DE VOLTAJE, CORRIENTE Y ENERGIA QUE SE GENERA EN UNA CELDA FOTOVOLTAICA... 7
3.1. VOLTAJE DIRECTO................................................................................................................ 7
3.2. CIRCUITO DE CORRIENTE DIRECTA ( DC )............................................................................ 7
3.3. POTENCIA ELECTRICA DC......................................................................................................... 8
3.3.1. CONCEPTO DE POTENCIA ENTREGADA........................................................................... 9
3.3.2. CONCEPTO DE POTENCIA CONSUMIDA.......................................................................... 9
3.4. CONCEPTO DE ENERGIA ELECTRICA.................................................................................... 9
4. GENERALIDADES DE LOS PANELES SOLARES............................................................................. 10
4.1. TIPOS DE PANELES SOLARES DE ACUERDO AL TIPO DE CELDA......................................... 10
4.2. TIPOS PANELES SEGÚN LA RIGIDEZ DE CELDA ................................................................. 10
4.3. RENDIMIENTO DE PANELES SOLARES ............................................................................... 11
4.4. DATOS TECNICOS DE LOS PANELES SOLARES.................................................................... 11
4.5. POTENCIAS COMERCIALES DE PANELES SOLARES RIGIDOS.............................................. 21
4.6. CONECTORES PARA PANELES SOLARES............................................................................. 21
4.7. FACTORES A TENER EN CUENTA EN EL MONTAJE DE PANELES SOLARES............................. 23
4.7.1.1. UBICACIÓN DE LA REGIÓN CON RESPECTO AL ECUADOR......................................... 23
4.7.2. ANALISIS DE ARREGLOS DE PANELES SERIE, PARALELOS Y MIXTOS ............................. 27
4.8. ARREGLOS DE PÁNELES RECOMENDADOS SEGÚN LA POTENCIA SISTEMAS
DOMICILIARIOS A COMERCIAL...................................................................................................... 33
4.8.1. SISTEMAS A 12 VOLTIOS................................................................................................ 33
4.8.2. SISTEMAS A 24 VOLTIOS................................................................................................ 35
5. GENERALIDADES DE LOS REGULADORES SOLARES................................................................... 36
5.1. INFORMACION QUE NOS ENTREGAN LOS REGULADORES DE CARGA SOLAR .................. 38
5.2. CAPACIDADES DE ACUERDO A LOS VOLTAJES DE OPERACIÓN DEL REGULADOR ............ 39
5.3. PROCESO DE CARGA DE UNA BATERIA POR MEDIO DE UN REGULADOR......................... 39
5.4. VARIABLES QUE SE PUEDEN PROGRAMAR EN UN REGULADOR DE CARGA SOLAR ......... 40
5.5. CORRIENTE QUE ENTREGA EL REGULADOR POR SU PUERTO DE CARGA......................... 40

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5.6. DIFERENCIAS ENTRE REGULADORES MPPT Y PWM.......................................................... 42
6. BATERIAS PARA USO EN SISTEMAS SOLARES............................................................................ 42
6.1 TIPOS DE BATERIAS EN CUANTO A CONSTRUCCION Y CAPACIDAD........................................ 43
6.1.1. BATERIAS DE ACUERDO AL TIPO DE CONSTRUCCIÓN............................................... 43
6.1.2. BATERIAS DE ACUERDO A LA CAPACIDAD EN VOLTAJE Y AH.................................... 45
6.1.3. BATERIAS DE VASO DE BAJO VOLTAJE Y GRAN AMPERAJE........................................... 46
6.2. VARIABLES A TENER EN CUENTA A LA HORA DE SELECCIONAR BATERIAS............................ 47
6.3. COMO AFECTAN LAS DECARGAS PROFUNDAS EL PERIODO DE VIDA DE UN BATERIA.......... 51
6.4. CURVAS DE DESCARGA DE UN BATERIA................................................................................. 52
7. GENERALIDADES DE LOS INVERSORES EN SISTEMAS ON GRID Y OFF GRID FOTOVOLTAICOS. 53
7.1. INVERSORES DE TIPO OFF GRID ........................................................................................ 54
7.1.1. TIPOS DE ONDAS DE VOLTAJE GENERADOS POR INVERSORES OFF GRID .................... 54
7.1.2. SELECCIÓN DE INVERSORES TIPO OFF GRID.................................................................. 55
7.2. MICROINVERSORES ON GRID DE USO EN EXTERIORES..................................................... 55
7.3. MICRO Y MINIVERSORES ON GRID DE USO EN INTERIORES............................................. 61
7.3.1. SELECCIÓN DE INVERSORES ON GRID DE USO EN INTERIORES .................................... 74
7.4. INVERSORES HIBRIDOS...................................................................................................... 74
7.4.1. INVERSORES HIBRIDOS ON GRID............................................................................... 74
7.4.2. INVERSORES HIBRIDOS OFF GRID O INVERSORES CARGADORES ............................. 80
8. TIPOS DE SISTEMAS DE GENERACION FOTOVOLTAICAS........................................................... 83
8.1. SISTEMAS OFF GRID, AISLADOS O FUERA DE RED. ........................................................... 83
8.2. SISTEMAS ON GRID O CONECTADOS A RED...................................................................... 84
8.3. SISTEMAS CON INVERSORES HIBRIDOS ( OFF GRID Y ON GRID )...................................... 86
9. HERRAMIENTAS PARA MONTAJES DE SISTEMAS FOTOVOLTAICOS. ........................................ 86
10. CALCULOS BASICOS DE PANELES, BATERIAS E INVERSORES EN SISTEMAS OFF GRID.......... 93
10.1. CALCULO BASICO DE BATERIAS..................................................................................... 93
METODO DE CALCULO DE LA ENERGIA REQUERIDA A PROPORCIONAR POR LAS BATERIAS... 94
10.2. CALCULO BASICO DE INVERSORES OFF GRID................................................................ 98
10.2.1. CALCULO DE LOS CABLES DE ALIMENTACIÓN PARA INVERSORES OFF GRID ......... 100
10.3. CALCULO DE BASICO DE INVERSORES ON GRID.......................................................... 103
10.4. CALCULO BASICO DE PANELES SOLARES..................................................................... 107
10.4.1. METODOS PARA CALCULO PANELES SISTEMAS DE GENERACION TIPO OFF GRID. 107
10.4.1.1. METODO DEL CALCULO DEL HSP......................................................................... 107

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10.4.1.2. METODO DEL INDICE DE RENDIMIENTO DEL PANEL EN SITIO............................ 113
10.4.2. METODOS PARA CALCULO DE PANELES EN SISTEMAS DE GENERACION ON GRID.... 115
10.4.2.1. METODO DEL CALCULO DEL HSP......................................................................... 116
10.4.2.2. METODO DEL INDICE DE RENDIMIENTO DEL PANEL EN SITIO O IRPS ................ 117
10.5. CALCULO BASICO DE REGULADORES, ARREGLOS DE PANELES SOLARES Y CABLEADO.
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11.6 CONFIGURACIONES GENERALES DE SISTEMAS DE CONTROL PARA GENERACION
FOTOVOLTAICA ON GRID Y OFF GRID......................................................................................... 124
11.6.1 SISTEMAS OFF GRID ..................................................................................................... 124
11.6.2. SISTEMAS ON GRID ..................................................................................................... 128

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1. HISTORIA
El efecto fototvoltaico o generación de voltaje por la acción de la luz, fue descubierto en el año de
1838 por el Frances Alexandre Becquerel, cuando estaba haciendo experimentos con una pila
electrolítica empleando electrodos de platino y descubrió que la corriente eléctrica subía en uno
de sus electrodos cuando exponía el mismo al sol.
Mas tarde en el año de 1873, el inglés Willoughby Smith descubre el mismo efecto con el material
llamado Selenio. A los pocos años, en 1877, los ingleses William Adams y su estudiante Richard
Day crean la primera celda operativa con Selenio.
La posibilidad de una aplicación práctica del fenómeno no llegó hasta 1953 cuando Gerald Pearson
de Bell Laboratories, mientras experimentaba con las aplicaciones en la electrónica del silicio,
fabricó casi accidentalmente una célula fotovoltaica basada en este material que resultaba mucho
más eficiente que cualquiera hecha de selenio. A partir de este descubrimiento, otros dos
científicos también de Bell, Daryl Chaplin y Calvin Fuller perfeccionaron este invento y produjeron
células solares de silicio capaces de proporcionar suficiente energía eléctrica como para que
pudiesen obtener aplicaciones prácticas de ellas. De esta manera empezaba la carrera de las
placas fotovoltaicas como fuentes proveedoras de energía eléctrica.
2. PRINCIPIO DE FUNCIONAMENTO DEL EFECTO
FOTOVOLTAICO APLICADO A SISTEMAS DE GENERACION
ELECTRICA CON LUZ SOLAR
El sol emite fotones de energía con diferentes longitudes de onda que llegan al planeta. La celda
está compuesta por un sanduche de placas de material semiconductor, la capa que esta expuesta
expuesta al sol esta “dopada” con más electrones y la capa inferior esta “dopada” con menos
electrones, al estilo de un capacitor. Mediante esta diferencia de cantidad de electrones se crea un
diferencial de potencial o voltaje que permite la circulación ordenada de corriente del lado con
mayor cantidad d electrones ( N ) al lado con menor cantidad de electrones ( P ).

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A la capa que se expone a la luz, se le adiciona elemento como fosforo cuyo átomo posee más
electrones que los átomos de silicio que componen la celda; en la capa inferior se le adiciona
elemento como el Boro, cuyos átomos poseen menos electrones que el átomo de silicio, con lo
que se obtiene una especia de pila de silicio.
Cuando los fotones del sol incide ser el panel, la mayoría son absorbidos por el material de la celda
y otros se reflejan, los fotones que son absorbidos por la celda, golpean a los electrones de lo

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átomos de silicio haciendo que salten de sus órbitas y, canalizados por el la rejilla de cobre que
está en la celda, se crea un flujo de electrones hacia el lado P de la celda, creando corriente.
3. TIPO DE VOLTAJE, CORRIENTE Y ENERGIA QUE SE
GENERA EN UNA CELDA FOTOVOLTAICA
El voltaje generado por este celda, partir de su principio de operación es de tipo DC al igual que la
corriente que se genera en el mismo.
3.1. VOLTAJE DIRECTO
La fuente de voltaje de directo posee dos polos: uno positivo ( ánodo ) por donde salen los electrones y uno
negativo ( cátodo ) por donde llegan los electrones después de hacer el recorrido por el circuito. Una fuente
de voltaje de corriente directa, como su nombre lo indica, genera corriente directa, por ejemplo en el caso
de las baterías y dispositivos electrónicos.
3.2. CIRCUITO DE CORRIENTE DIRECTA ( DC )
En el circuito de corriente directa, que se asocia a una fuente de voltaje de corriente directa ( DCV ) , los
electrones salen del lado positivo de la fuente ( ánodo ) y recorren el circuito para llegar al lado negativo de
la fuente ( cátodo ), dicho movimiento se mantiene inalterado en el tiempo, en el mismo sentido, se dice
entonces que el circuito es de corriente directa. Su grafica en le tiempo es:

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VER VIDEO
VOLTAJES Y FUENTES DE TIPO DC https://youtu.be/VQZTE1Ptcxg
3.3. POTENCIA ELECTRICA DC
Es la rapidez con que se genera o se consume energía, generalmente en forma de calor. La potencia es lo
que requieren las unidades o artefactos eléctricos en función de corriente y voltaje para poder funcionar y
no varia en el tiempo. También se puede definir como la capacidad que tiene la electricidad para producir
trabajo en un tiempo dado.
P ( Watt ) = ( Trabajo/tiempo ) = ( V Q / t ) = ( V I ) = ( I2
R ) = ( V2
/ R )
SENTIDO
CORRIENTE
VOLTAJE +
CORRIENTE
DIRECTA -
I
corriente
tiempo

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3.3.1. CONCEPTO DE POTENCIA ENTREGADA
Es la potencia en función de voltaje y corriente que suministra o aporta una fuente, como las baterías e
inclusive un transformador. Las fuentes de voltaje aportan un voltaje fijo y la corriente que requiere el
elemento eléctrico o carga en este caso; o sea que la potencia que entrega la fuente es variable y depende
del elemento que se conecta a la misma.
3.3.2. CONCEPTO DE POTENCIA CONSUMIDA
Es la potencia en función de voltaje y corriente que necesitan o consumen los artículos eléctricos en el
tiempo para funcionar u operar. La fuente de voltaje debe poder la potencia necesaria requerida por el
elemento eléctrico para poder funcionar correctamente, por tanto se deduce que para los sistemas
eléctricos:
POTENCIA SUMINISTRADA >= POTENCIA CONSUMIDA
3.4. CONCEPTO DE ENERGIA ELECTRICA
Recordando los principios de física se definía que:
Potencia = ( Trabajo o energía ) / tiempo
Despejando de la ecuación se tiene:
Energia ( Watt – hora ) = Potencia * tiempo
Energia ( Watt – hora ) = Voltaje * Corriente * tiempo
Lo que vende la compañía de electricidad a nuestras casas es la energía que consumen lo elementos
eléctricos en un mes. Esta energía se calcula sumando la potencia de cada uno de los aparatos por su tiempo
de funcionamiento en horas durante el mes:
Energía Consumida = Total Potencia eléctrica * Tiempo operación
en horas durante el mes

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Si desea saber el costo de esta energia se realiza el siguiente cálculo:
Costo Energia = Energía Consumida * Valor del Kwatt – Hr
Costo energía = Total Potencia eléctrica * Tiempo operación en horas durante el mes * Valor KwattHr
4. GENERALIDADES DE LOS PANELES SOLARES
4.1. TIPOS DE PANELES SOLARES DE ACUERDO AL TIPO DE
CELDA
4.2. TIPOS PANELES SEGÚN LA RIGIDEZ DE CELDA
PANELES RIGIDOS PANELES FLEXIBLES

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4.3. RENDIMIENTO DE PANELES SOLARES
Los datos anteriores son dados bajo condiciones de laboratorio.
4.4. DATOS TECNICOS DE LOS PANELES SOLARES.

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Entre los cuales se tiene:
• Voc: Voltaje máximo del panel en circuito abierto o sin carga bajo condiciones STC. Este
voltaje se usa para verificación de los rangos de voltaje en caso de usar inversores on grid.
• Isc : Corriente de panel en corto circuito bajo condiciones STC.

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• Ac: Area superficial solar, es él área que expone el panel al sol.
• STC: Condiciones estandar para medición: Temp de célula a 25 grados celsius, E de 1000
watt/Mts cuad y masa de aire espectral AM de 1.5; la masa de aire cuantifica la reducción
en la potencia de la luz a medida que pasa a través de la atmósfera y es absorbido por el
aire y el polvo.

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• Voltaje de potencia optima o pico o Vmp: Es el voltaje que dará el panel cuando trabaja a
la potencia pico o máxima bajo carga y condiciones STC. Se usa para calculo y para
verificación de rangos de voltajes en inversores de tipo on grid.
• Corriente de potencia pico o máxima o Imp: Es la corriente que dará el panel cuando
trabaja a la potencia pico o máxima bajo carga y condiciones STC. Se usa para cálculos de
reguladores, cableados, fusibles de protección.

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• Potencia Nominal Pico o de referencia Wp o Pmax: Es la potencia obtenida bajo
condiciones STC y por la cual se consigue el panel en el comercio. Se usa para cálculos de
paneles o bancos de paneles.
• Eficiencia de conversión de energía radiante a STC del módulo y de la célula: Es el valor de
eficiencia en conversión de energía radiante del sol y la potencia eléctrica de salida del
panel ( Pmax ), a una irradiancia ( E ) bajo condiciones STC. Su valor esta entre el 12 y el
22% y depende del tipo de módulo o célula. Se puede obtener con las siguientes fómulas:
ηSTC= [ P max / ( ESTC * Ac )] * 100%
ηSTC= [ P max / ( 1000 * Ac ) ]* 100%

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• Eficiencia de entrega de energía en condiciones reales: Es el valor de eficiencia en relación
a la potencia real entregada por el panel en condiciones reales, comparada con la potencia
nominal Pmax, obtenida bajo condiciones STC. Su valor varía desde el 100% hasta el 60% y
depende del sitio geográfico y condiciones ambientales principalmente la temperatura.
ηRC= P RC / P max
Donde:
PRC : Potencia de salida real del panel watts bajo las condiciones de reales ambientales a una
irradiancia en 1000 watt/mts cuad a la temperatura y condiciones de masa espectral del sitio.
• Energia captada diaria o de entrega del panel: Es el valor de energia en Watts-Hr, que es
transferida por el panel al sistema:
E = HSP * N * Wp * PR = HSP * N * Wp * ηRC = HSP * N * PRC
Donde:
N: Es el número de paneles del arreglo.
• Factor de llenado o forma: Es la relación entre la potencia máxima que puede entregar el
panel y el resultado del producto Voc * Isc.
FF = [ Pmax / ( Voc * Isc ) ]* 100%

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OBS: El factor de forma es adimensional y su valor es menor que 1, los paneles son mas eficientes
a medida que su FF se acerca a 100%
• Coeficiente de temperatura para Voc: Es la relación que me permite calcular la variación
de voltaje Voc o el porcentaje de variación de Voc por cada grado Celsius que se
incremente la temperatura del panel. Sus unidades son ( V/ºC ) o ( %Voc/ºC )
• Coeficiente de temperatura Isc: Es la relación que me permite calcular la variación de
corriente Isc o el porcentaje de variación de corriente Isc por cada grado Celsius que se
incremente la temperatura del panel. Sus unidades son ( mA/ºC ) o ( %Isc/ºC )
• Coeficiente de temperatura Pmax: Es la relación que me permite calcular la variación de
potencia Pmax o el porcentaje de variación de Pmax por cada grado Celsius que se
incremente la temperatura del panel. Sus unidades son ( %/ºK ) o ( %Pmax/ºC )
• Coeficiente de temperatura Vmp: Es la relación que me permite calcular la variación de
potencia Vmp o el porcentaje de variación de Vmp por cada grado Celsius que se
incremente la temperatura del panel. Sus unidades son ( mV/ºC ) o ( %Vmp/ºC ).
• Coeficiente de temperatura Imp: Es la relación que me permite calcular la variación de
potencia Imp o el porcentaje de variación de Imp por cada grado Celsius que se
incremente la temperatura del panel. Sus unidades son ( mA/ºC ) o ( %Imp/ºC ).

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Analicemos otros paneles con sus datos técnicos:

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Analicemos ahora los gráficos de rendimiento de los paneles y sus relación con los datos técnicos
del mismo:

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La temperatura de la célula determina mucho el rendimiento de los mismos, tal como se observa
en el siguiente gráfico:
Del gráfico se deduce:
• A medida que aumenta la temperatura del panel, se disminuye su voltaje de salida y por
consiguiente su Voc.
• A medida que aumenta la temperatura del panel, se aumenta su Isc y por consiguiente su
Imp.
• A medida que se aumenta la temperatura del panel, se disminuye su Pmax.
Ver videos:
ANALISIS DE DATOS DE PLACA DE UN PANEL
SOLAR
https://youtu.be/G3uZrubTYZ4
ANALISIS DE GRAFICOS DE UN PANEL SOLAR https://youtu.be/8QYcAhw9eac

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4.5. POTENCIAS COMERCIALES DE PANELES SOLARES RIGIDOS
VER VIDEO:
GENERALIDADES DE LOS PANELES SOLARES https://youtu.be/ilrfCOYkK5w
VERIFICACION DE PARAMETROS EN PANELES
SOLARES
https://youtu.be/yjT7bc60Swc
4.6. CONECTORES PARA PANELES SOLARES
Estos poseen conexiones MC4 para uso en intemperie, vienen para uso individual o grupal,
dependiendo del arreglo de los paneles.

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En el caso que se tengan paneles en paralelo y para ahorrar cables se puede emplear estos
conectores:

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También vienen con fusible como en el siguiente caso:
4.7. FACTORES A TENER EN CUENTA EN EL MONTAJE DE
PANELES SOLARES
4.7.1.1. UBICACIÓN DE LA REGIÓN CON RESPECTO AL ECUADOR
Veamos la situación de la latitud nuestra ya sea en un mapa o GPS, para la costa norte Colombiana
está entre latitud norte 7 grados a latitud norte 11 grados, es importante ubicar la latitud norte del
sito donde será instalado el panel, para el caso tomamos Sincelejo – Sucre ( Colombia ), que esta
en latitud norte 9 grados 18 minutos , tal como se muestra:

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Para nuestro caso el ángulo de inclinación del panel con respecto al suelo es de 9 a 10 grados.
Debe tener en cuenta la posición del sol en la mañana y en la tarde para ver la proyección de
sombras que puedan afectar el panel.

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Se sugiere hacer una estructura para soportar los paneles sobre todo en techo, con distancia que
permitan la circulación de aire para su enfriamiento.

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Las anteriores recomendaciones se hacen porque la eficiencia de los paneles se ve muy afectada
por la temperatura que tienen los mismos; en nuestra situación geográfica, los paneles tienden a
calentarse mucho y por ello hay que mejorar su disipación de calor para mejorar su rendimiento:

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4.7.2. ANALISIS DE ARREGLOS DE PANELES SERIE, PARALELOS
Y MIXTOS
Debido a la necesidad de grandes potencias se hace necesario la conformación de uniones o
trabajo de varios paneles con el fin de incrementar el voltaje y corriente de los mismos con el fin
de dar solución a los requerimientos exigidos.
Debido a que estos generar voltajes y corriente de tipo DC, entonces también obedecen las
mismas reglas de las fuentes de voltajes configuradas en serie y paralelo.
Recodemos que para los sistemas en serie:
Voltaje total de la fuente = Sumatoria de los voltajes de cada una de las fuentes involucradas en el
arreglo.
Corriente total del arreglo = Al valor de la corriente de corriente de una de las fuentes.
Potencia total del arreglo = A la sumatoria de las potencias de las fuentes involucradas en el
arreglo .
Recordemos que para los sistemas en paralelo:
Voltaje total de la fuente = Al valor del voltajes de una de las fuentes involucradas en el arreglo.
Corriente total del arreglo = A la sumatoria de la corriente de corriente de cada una de las fuentes
involucradas en el arreglo.
Potencia total del arreglo = A la sumatoria de las potencias de las fuentes involucradas en el
arreglo .
Lo anterior aplica a que el arreglo se hace con fuentes de la misma potencia, voltaje y corriente;
para analizar la conformación de arreglos de paneles solares hay que partir de algunos datos
técnicos del mismo requeridos tales como:

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Ahora veremos el análisis de paneles conectados en serie:
Con respecto a la potencia del arreglo se tiene:

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Donde N, es el número de paneles que conforman el arreglo en serie. Con respecto a los voltajes
del arreglo en serie:
Con respecto a las corrientes del arreglo en serie:

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Con respecto a las conexiones en paralelo:
En lo relacionado a la potencia del arreglo de paneles en paralelo se tiene:

31
En lo relacionado con los voltajes de arreglos de paneles en paralelo se tiene:
En lo relacionado con las corrientes de arreglos de paneles en paralelo se tiene:
Para el análisis de arreglos mixtos, primeramente se estudia un ramal o subarreglo que tenga los
paneles en serie:

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En el caso anterior se tiene tres paneles de 150 Watts en serie, para lo cual se obtienen los datos
Wp, Voc, Vmp, Isc e Imp de este subarreglo. Ahora se analiza todo el arreglo:

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En el caso anterior, se tienen dos subarreglos ( de tres paneles cada uno ), para un arreglo total de
6 paneles. Estos subarreglos se pueden asumir como dos paneles grandes con las características
calculadas previamente; ahora se analizan el arreglo con dos paneles grandes en paralelo.
A la hora de conformar arreglos de paneles tenga en cuenta:
• Que los paneles que conforman el arreglo tengan la misma potencia WP.
• Que los paneles sean del mismo tipo ( monocristalinos, policristalinos, etc. )
• Que sean del mismo fabricante y modelo.
• Que ninguno esté averiado o con problemas técnicos.
Ver video:
ANALISIS DE PANLES EN SERIE, PARALELO Y
MIXTOS
https://youtu.be/Db-wAIHdrzI
4.8. ARREGLOS DE PÁNELES RECOMENDADOS SEGÚN LA
POTENCIA SISTEMAS DOMICILIARIOS A COMERCIAL
4.8.1. SISTEMAS A 12 VOLTIOS

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4.8.2. SISTEMAS A 24 VOLTIOS

36
5. GENERALIDADES DE LOS REGULADORES SOLARES
Entre sus funciones están:
• Regular la energía proveniente de los páneles solares de manera que se pueda realizar
una optima carga de las baterías y proporcionar una energía estable a las cargas.
• Proteger a las baterías de sobrecargas o descargas profundas que afectan su período de
vida.
• Proteger a los paneles de cortos circuitos.

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• Proporcionar energía a equipos DC por su puerto de carga.
Entre las características a tener en cuenta para su selección están:
• Corriente máxima de entrada del arreglo de paneles, la cual determina la capacidad en
amperios del regulador ( la capacidad del regulador debe ser un 20 % superior a la
corriente máxima dada por el arreglo de paneles ).
• Voltaje máximo de entrada del arreglo de paneles
• Amperaje de corto circuito de los paneles ( para los sistemas de protección como fusibles
o disyuntores )
• Máxima corriente para cargas DC que se conectaran al regulador ( la capacidad de
corriente del regulador debe ser un 20 % superior a la corriente máxima exigida por las
cargas DC conectadas )
• Voltaje de la bateria o arreglo de baterias a cargar ( 12, 24, 48 Vdc ).
• Capacidad en amperios hora de la bateria
• Indicadores de alarmas y estados de baterías que posea el regulador
• Protecciones eléctricas del regulador.
• Tipo de carga de baterías PWM o MPPT
• Tipos de baterias compatibles.
Los bornes de conexión estandar en estos equipos son:

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5.1. INFORMACION QUE NOS ENTREGAN LOS REGULADORES
DE CARGA SOLAR

39
5.2. CAPACIDADES DE ACUERDO A LOS VOLTAJES DE
OPERACIÓN DEL REGULADOR
5.3. PROCESO DE CARGA DE UNA BATERIA POR MEDIO DE UN
REGULADOR
PRIMERA ETAPA CARGA RAPIDA – QUICK CHARGE – DIRECT CHARGE (BULK) : En esta etapa, la
batería está descargada y el regulador inyecta carga en forma rápida y con altos amperajes
para incrementar rápidamente el voltaje de la batería hasta un 80 a 90% de la carga máxima
de la batería.
SEGUNDA ETAPA DE ABSORCIÓN – ABS: En esta etapa, cuando la batería llega a la tensión de
absorción, por lo general alrededor de los 14,4 vdc ( 14, 2 v para baterias gel; 14, 4 v para
baterias SLD ) el regulador comienza a reducir la corriente de carga y mantiene un valor de
voltaje ligeramente inferior de dicho valor de tensión de absorción hasta completar la carga
máxima de la batería. El tiempo estimado de esta etapa es de dos horas.
TERCERA ETAPA DE FLOTACION – FLOAT: En esta etapa, el regulador reduce la tensión
alrededor de 13.8 Vdc y la corriente de carga sigue disminuyendo hasta completar el proceso
de carga full de la batería y compensar la autodescarga de la misma de forma que esté al 100%
ETAPA DE ECUALIZACION – EQU: Esta etapa se activa siempre y cuando la batería haya sufrido
una descarga fuerte y seguirá con una carga adicional con un voltaje superior ( 14,6 v ) a la
tensión de absorción durante la etapa de absorción con el fin de obtener que las celdas tengan
igual voltaje. El tiempo estimado de ésta etapa es de dos horas

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5.4. VARIABLES QUE SE PUEDEN PROGRAMAR EN UN
REGULADOR DE CARGA SOLAR
• Selección del tipo de batería y capacidad de la misma en AH a cargar por el regulador:
Alguno poseen esta opción para tipos de baterías plomo-acido, gel, agm, litio, etc.
• Voltaje de desconexión de las cargas por mínimo voltaje de baterías: Es el voltaje mínimo
que tiene la batería para desconectar la salida LOAD del regulador
• Voltaje de conexión de las cargas: Es el voltaje mínimo que tiene la batería para volver a
conectar la salida LOAD del regulador
• Voltaje de desconexión de las cargas por máximo voltaje de baterías: Es el voltaje
máximo que tiene la batería para desconectar la salida LOAD del regulador
• Modos de operación de puerto de carga o LOAD: Se especifican tiempos de operación de
acuerdo al fabricante
• Horario y fecha: Se especifican fechas y horas en el reloj interno del regulador.
• Voltajes de operación de las baterías.
• Tipo de baterías a cargar.
5.5. CORRIENTE QUE ENTREGA EL REGULADOR POR SU
PUERTO DE CARGA

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5.6. DIFERENCIAS ENTRE REGULADORES MPPT Y PWM
VER VIDEOS:
GENERALIDADES DE LOS REGULADORES DE
CARGA SOLAR
https://youtu.be/yoxYwvADCFU
RECOMENDACIÓN EN LA INSTALACION DE
REGULADORES SOALRES
https://youtu.be/-uobfAGTkL0
6. BATERIAS PARA USO EN SISTEMAS SOLARES
Su función es la de almacenar energía proveniente de los panales para después ser usada en
sistemas de tipo DC a 12 o 24 voltios o en sistemas AC a través de un inversor.

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6.1 TIPOS DE BATERIAS EN CUANTO A CONSTRUCCION Y
CAPACIDAD
6.1.1. BATERIAS DE ACUERDO AL TIPO DE CONSTRUCCIÓN.
BATERIAS SLI O DE ARRANQUE: Baterías diseñadas para dar gran capacidad de corriente de
arranque sobre todo en motores y con rápidas recargas. Pero tienen la desventaja que de
descargan con facilidad y solo permiten bajos niveles de descarga entre el 15 y el 20%.
BATERIAS DE CICLO PROFUNDO O DEEP CYCLE: Diseñadas para descargas profundas mayores del
50% y se caracterizan porque suministran bajos niveles de corriente en largos periodos de trabajo.
BATERIAS DE ION LITIO: Son baterías muy eficiente, livianas y duraderas pero con valores aun muy
altos.
BATERIAS DE PLOMO – ACIDO O LEAD ACID: Son las más comunes constituidas por celda de plomo
sumergidas en un electrolito compuesto por ácido y agua desmineralizada. Estas baterías
requieren ventilación y no se pueden girar, ni voltear y mucho menos derramar su electrolito .
debes ser recargadas constantemente y vida útil baja de 1 a 3 años.
BATERIAS VRLA ( VALVE REGULATED LEAD ACID ): También se les llama baterías libres de
mantenimiento; estas baterías regulan la transferencia de gases a través de un sistemas de
válvulas de protección que los protege de explosiones y mantiene el sellamiento, recombinando
los gases generados en su interior, sin dejarlos escapar a la atmosfera . Pueden ser giradas, incluso
ponerse boca abajo.

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BATERIAS VRLA GEL: El electrolito es una mezcla de sustancia que le da una apariencia acuosa o
gelatinosa, mejorar su capacidad de absorción de calor, golpes y vibraciones. Su durabilidad puede
llegar hasta los 8 años.
BATERIAS VRLA AGM ( ABSORVED GLASS MAT ): En estas baterías el electrolito está suspendido
por una especia de tampón en fibra de vidrio, las fibras no absorben el ácido sino que permiten el
continuo contacto con las placas. Son baterías que soportan descargas profundas hasta del 80% y
periodos de vida de hasta 10 años.

45
6.1.2. BATERIAS DE ACUERDO A LA CAPACIDAD EN VOLTAJE Y AH

46
6.1.3. BATERIAS DE VASO DE BAJO VOLTAJE Y GRAN AMPERAJE
Son baterías formados por vasos, estaciones o unidades de 2, 3, 4 y 6 voltios pero con altos
amperajes por unidad que van de los 350 a los 2500 AH; pero hay modelos de hasta 4000 AH. Se
caracterizan porque son sistemas libres de mantenimiento, larga vida útil ( de 5 a 20 años
dependiendo del tipo de baterías ), alta capacidad para aguantar descargas profundas, traen sus
cables de conexión y se usan para montajes en serie, dependiendo del voltaje requerido.

47
Veamos un ejemplo de montaje de baterías:
6.2. VARIABLES A TENER EN CUENTA A LA HORA DE SELECCIONAR
BATERIAS
CAPACIDAD DE LA BATERIA: Se mide en amperios hora ( AH ), se refiere a la cantidad de energía
que puede descargar una batería antes de descargarse. Esta capacidad va variando dependiendo
del uso de la batería u otros factores.
Para que esta unidad sea una real de energía, se multiplica su valor por el voltaje de la batería:
Energía ( Watts – Hr ) = Voltaje * AH
Como recomendación trate de no exceder la descarga a más del 60% de su capacidad en
Amperios-Hora.

48
MAXIMA CORRIENTE DE CARGA DE LA BATERIA: Tiene que ver con la cantidad de amperaje o
corriente que se le suministra a la batería para cargarla. Por recomendación de alguno fabricantes,
esta corriente de carga no debe exceder en un 30% la capacidad en AH de la batería. Por ejemplo
la corriente máxima de carga de una batería de 100AH es de 30 A.
VOLTAJE DE BATERÍA: Tiene que ver con el voltaje de la batería. En sistemas solares se pueden
encontrar baterías de 6, 12, 24 y 48 voltios.
DIAS DE AUTONOMIA DE LA BATERÍA: Tiene que ver con el número de días en que la batería
puede suministrar energía sin requerir carga alguna.

49
ESTADO DE CARGA DE LA BATERIA: Tiene que ver con la cantidad de energía o carga que le queda
a una batería.
CORRIENTE DESCARGA: Es la corriente de descarga máxima en amperios recomendada por el
fabricante para un uso u operación optima de la batería.
RANGO DE TEMPERATURA DE OPERACION: Son los rangos de temperatura que el fabricante
establece ya sea para los procesos de operación como carga, descarga o almacenaje de la batería
en optimas condiciones.
CICLO: Tiene que ver con el periodo en que una batería se carga y posteriormente se descarga.

50
CICLO DE VIDA O CICLAJE: Se refiere al número de ciclos de duración estimados de la batería. Este
ciclo de vida esta estimado en miles de ciclos, dependiendo del fabricante y de las descargas
profundas que se le hagan a la batería.
CICLO DE VIDA PROMEDIO: Son los miles de ciclos que opera la batería antes que su capacidad se
reduzca al 80% de su capacidad nominal o de referencia. Es un dato muy importante ya que se
puede estimar la duración de operación de la batería. Los ciclajes normales están por encima de
los 2000.
CORRIENTE MAXIMA DE DESCARGA: Es la máxima corriente que puede entregar la batería en un
muy corto período de tempo , por lo general menor a 5 segundos.
CELDAS DE LA BATERIA: Se refiere al numero de celdas que conforman la batería y su voltaje.
AUTODESCARGA: Es un proceso que ocurre en las baterías, en los cuales pierden lentamente su
carga. Esta se ve afectada por temperaturas ambientales, tiempos entre cargas y descargas. Para
evitar altos porcentajes de autodescarga haga:
• Mantener los bornes de la baterías protegidos con grasa.

51
• Ubicar la batería sobre superficies de madera.
• Mantener limpia la batería.
• Evitar la exposición a altas temperaturas.
6.3. COMO AFECTAN LAS DECARGAS PROFUNDAS EL PERIODO DE
VIDA DE UN BATERIA

52
6.4. CURVAS DE DESCARGA DE UN BATERIA

53
VER VIDEOS:
GENERALIDADES DE BATERIAS PÁRA SISTEMAS
DE GENERACION FOTOVOLTAICOS
https://youtu.be/0XWhv4kI9Xk
7. GENERALIDADES DE LOS INVERSORES EN SISTEMAS ON
GRID Y OFF GRID FOTOVOLTAICOS.
Su función es la de convertir la energía eléctrica de tipo DC en un voltaje y corrientes alternos con
mayor voltaje ya sea para cargas de tipo AC o para suministrar energía a la red.
Entre las características a tener en cuenta para su selección o escogencia están:
• Potencia salida en watios.
• Potencia salida pico o máxima
• Voltaje salida
• Amperaje máximo salida
• Eficiencia del inversor
• Tipo de onda del inversor ( cuadrada, escalonada o seno pura ).
• Voltaje Dc entrada.
• Amperaje DC de entrada.
• Frecuencia de salida.
• Tipo de sistema donde operará ( On Grid u Off Grid ).
•

54
7.1. INVERSORES DE TIPO OFF GRID
Son accesorios que toman energía DC ya sea de una batería o bancos de baterías ( 12, 24 o 48 Vdc
) y la transforman en energía de tipo alterno AC, con salidas monofásicas 120 VAC ( Frecuencia de
60 Hertz ), Monofásicas 220 Vac ( Frecuencia de 50 Hertz )
Estos equipos vienen con tomas hembras a las que se les pueden conectar equipos eléctricos para
las condiciones de voltaje y corrientes requeridas.
7.1.1. TIPOS DE ONDAS DE VOLTAJE GENERADOS POR
INVERSORES OFF GRID

55
7.1.2. SELECCIÓN DE INVERSORES TIPO OFF GRID
De las cargas a conectar se requiere la siguiente información:
• El voltaje nominal de la carga.
• La frecuencia de la carga.
• La potencia nominal u operación de la carga.
• La potencia pico o de arranque de la carga.
Del inversor, se requiere la siguiente información:
• El voltaje de entrada ( 12, 24 y 24 Vdc )
• Voltaje de salida del inversor ( 120 o 220 Vac ).
• La frecuencia de salida del inversor ( 50 o 60 Hertz ).
• Potencia nominal de entrega del inversor ( 100, 150, 300, 500, 600, , 800, 1000, 1200,
1600, 2000, 2500, 3000, 5000, 10000 Watts.
• Potencia pico del inversor , que por lo general es el doble de la nominal del inversor.
• Tipo de onda de voltaje de salida del inversor ( cuadrada, escalonada o seno pura ).
VER VIDEO:
SELECCIÓN DE INVERSORES TIPO OFF GRID https://youtu.be/9UJEcLV0gWw
7.2. MICROINVERSORES ON GRID DE USO EN EXTERIORES
Es un inversor de tipo ON GRID, el cual puede trabajar solo o en red con otros de su mismo tipo,
con el fin de transformar la energía del panel e inyectar a la red.
Al contrario de otros, están hechos para trabajar en exteriores a la intemperie y pueden enviar
información a un modem para ser analizada en el pc.
Entre sus partes componentes:

56
Entre las capacidades comunes se tienen los siguientes:

57
Entre los datos que entrega el fabricante se tiene:
Para seleccionar el panel adecuado para conectar con el micro inversor, tenga en cuenta datos de
entrada como:
De la información anterior debe verificar que:
Voltaje o tensión máxima de entrada del microinversor > Voc del panel
El voltaje Vmp esté dentro del Rango de tensión de funcionamiento del microinversor

58
Corriente máxima de entrada del inversor > sumatoria de los Imp de los paneles conectados
Veamos a continuación algunos tipos de conexiones:

59
En lo relacionado a los datos de salida del microinversor, tenga en cuenta:
En relación al número de unidades máximas por circuito o rama, para el caso seleccionado a 120
VAC de 6, por tanto, para una slaida monofásica de 120 vac a 60 hertz, la configuración es:
Si se quiere una inyección a dos o más líneas vivas…la configuración queda de la siguiente forma:

61
Ver video:
GENERALIDADES DE LOS MICROINVERSORES https://youtu.be/L1qLevrxQK0
7.3. MICRO Y MINIVERSORES ON GRID DE USO EN INTERIORES
Son accesorios que toman energía DC ya sea de un arreglo de paneles, batería o bancos de
baterías ( 12, 24, 48, 120 Vdc ) o generador eólico la transforman en energía de tipo alterno AC,
con salidas monofásicas 120 VAC ( Frecuencia de 60 Hertz ), Monofásicas 220 Vac ( Frecuencia de
50 Hertz ) y trifásicas en modelos de alta capacidad.
Estos equipos, a diferencia de los OFF GRID, no están hecho para conectarles cargas o accesorios
eléctricos, vienen con tomas macho con un cable para conectarse a la red eléctrica de la casa o
lugar e inyectar corriente a la misma.
A continuación vamos a relaciones lo que trabajan con arreglos de varios paneles:
Estos equipos aceptan rango de voltajes debido a la variación de voltajes en paneles o
generadores eólicos, se encuentran con entradas de 10 – 28 vdc, 22 – 60 vdc, 45 – 90 vdc y 150 –
450 vdc, etc.

63
En lo relacionado a sus partes componentes on bien simples:
En lo relacionado a sus datos técnicos:

64
Los datos anteriores son importantes a la hora de selección el panel adecuado para el inversor que
hemos seleccionado.
Para seleccionar el panel adecuado para su microinversor, tenga en cuenta las siguientes
recomendaciones:
Wp del arreglo de paneles = < Potencia Máxima de Entrada Dc del Inversor
La corriente total del arreglo de paneles a potencia máxima < La corriente máxima de entrada del
inversor.
Vmp del arreglo de paneles entre dentro del rango de voltaje de operación del inversor
Voc del arreglo de paneles < Voltaje máximo de entrada del inversor.
Vemos los siguientes ejemplos:

65
Se analizan los datos de los siguientes paneles, para seleccionar los que se adecuen al inversor:

66
En la figura anterior, se observa que los paneles con WP de 200, 250 y 300, poseen un Voc mayor
al requerido que es de 32 VDC, y por esta razón se descartan para conformar el arreglo de paneles.
Por tanto se seleccionan los paneles de 100 y 200 Watios para conformar los arreglos como
siguen:
Si se usan paneles de 150 watts, se tiene el siguiente arreglo:
A continuación se va a usar el siguiente inversor:

67
Para este inversor hay variación en el rango del voltaje de entrada, el cual va a afectar la selección
de los paneles, tal como se ve a continuación:
En el ejemplo anterior, todos los paneles cumplen con la condición en la que el VOC sea menor de
60 = vdc, , pero al analizar la condición que el Vmp de los paneles deben estar en el rango de

68
operación del inversor, que para el caso es de 22 a 60 Vdc, entonces los paneles de 100 y 150
Watts salen por no cumplir esa condición.
El arreglo se conformará con paneles de 200 y 300 Watts los cuales, nos darán los 600 Wp
requeridos. No se usan los de 250, porque si los usamos, solo alcanzaríamos usar dos de ellos
llegando a una potencia de 500 watts.
Si usamos los paneles de 300 watts, tendremos el siguiente arreglo:

69
Pasaremos a analizar el uso de inversores con capacidad de 100 watts:
Se hace el mismo análisis para seleccionar los paneles a usar con este inversor:

70
De la imagen anterior se puede observar que los paneles con Wp de 200, 250 y 300 poseen un Voc
mayor que el requerido ( 30 Vdc ) y por esta razón se formarán los arreglos con paneles de 100 y
150 Wp.
Si el arreglo lo formamos con panales de 150 watts, queda de la siguiente forma:

71
A continuación vamos a trabajar con un inversor de la misma capacidad, pero con un mayor rango
de voltaje:
Realicemos el análisis para la selección de los paneles a trabajar con este inversor:

72
Para el caso, el panel con Wp de 300, no cumplen con la condición de tener un Voc menor de 45
Vdc, y cuando se analiza la condición que el Vmp del arreglo debe estar en el rango de 20 a 45 Vdc,
entonces los paneles con Wp de 100 y 150 no lo cumplen. Por tanto nos quedan para operar los
paneles con Wp de 200 y 250, pero seleccionaremos los d 200 por cumplir con la condición de
llegar a una potencia de 1200 watts, que no podemos hacer usando los de 250.
En caso que se desee inyectar energía a otras líneas vivas del sitio, porque este sistema entrega
energía monofásica, entonces se pueden hacer sistemas paralelos, teniendo en cuenta que cada
inversor inyecta energía a una línea viva diferente a la de los otros sistemas, tal como se observa:

73
Para finalizar analicemos las ventajas y desventajas del uso de este equipo:

74
Ver video:
SELECCIÓN DE PANELES PARA OPERAR CON
INVERSOR ON GRID DE USO INTERNO
https://youtu.be/_Mc3a_PVWnk
GENERALIDADES DE LOS INVERSORES ON GRID
PARA USO EN INTERIORES
https://youtu.be/85wVZkR2FI4
7.3.1. SELECCIÓN DE INVERSORES ON GRID DE USO EN
INTERIORES
Con base en el arreglo de paneles, se requiere la siguiente información:
• El voltaje a potencia máxima ( Vmp ) y de circuito abierto ( Voc ) del arreglo.
• La potencia del arreglo, que es la suma de las potencias de cada panel del arreglo.
• La corriente máxima del arreglo a potencia máxima.
• Las potencias de salidas de estos inversores son de 250, 300, 500, 600, 1000, 2000, 2500,
3000 watts
De su red eléctrica, se requiere la siguiente información:
• El voltaje de la red.
• La frecuencia de la red.
7.4. INVERSORES HIBRIDOS.
Son inversores que usan la energía de las baterías para convertirla en voltaje y corriente de tipo
AC, pero tienen la propiedad que pueden usar energía convencional de la red eléctrica en caso que
las cargas lo requieran.
7.4.1. INVERSORES HIBRIDOS ON GRID
Son inversores que usan la energía de panelas, baterías y fuentes externas de tipo AC, pero con la
particularidad, que en caso requerido, estos inversores pueden inyectar energía a la red externa.

75
A continuación se observa un esquema de su conexión:
Los hay de varias capacidades que se observan en el siguiente cuadro:

76
Para estos equipos se tienen las siguientes situaciones en operación:
MODO CONEXIÓN A RED
Se poseen las siguientes características:
A) Hay suficiente producción por parte de los paneles para carga de baterías, para las cargas y
para inyección a red.

77
B) Hay suficiente producción por parte de los paneles para carga de baterías, pero no para
sustentar la totalidad de las cargas, por tanto, se toma parte de energía de la red externa
C) No hay suficiente producción por parte de los paneles para carga de baterías, por tanto, se
usa toma de la red externa para ayudar a cargar baterías y soportar las cargas

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MODO DESCONEXION A RED
Se tienen las siguientes características:
• La producción de los paneles esta para carga de baterías y para las cargas.
• En caso de baja producción de los paneles, el equipo toma parte de energia de las baterías
para abastecer a las cargas.
• Si no hay producción de paneles, el equipo abastece a las cargas con al energia de las
baterías.
MODO BYPAS
• La red externa provee energía para las cargas y para la carga de las baterías.
• En caso que la batería este cargada por completo, la energía de la red externa se canaliza
para alimentar a las cargas conectadas

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MODO STANDBY
• La prioridad es la carga de las baterías.
• La producción de los paneles es exclusiva para la carga de las baterías y no hay entrega de
energía a cargas.
• Si no hay producción de paneles, la energía de la red externa se encarga de la carga de las
baterías sin alimentación de las cargas.

80
VER VIDEO:
7.4.2. INVERSORES HIBRIDOS OFF GRID O INVERSORES CARGADORES
Son inversores que usan la energía de panelas, baterías y fuentes externas de tipo AC, pero con la
particularidad, que estos inversores no pueden inyectar energía a la red externa.

81
Para estos equipos se tienen las siguientes situaciones:
MODO AHORRO
No hay alimentación de cargas pero se cargan las baterías ya sea por paneles, red externa o
combinación de ambas fuentes
MODO RED
• El equipo alimenta a las cargas por medio de la red externa

82
• El equipo provee carga a baterías y alimenta a cargas con la energía de la red externa y
paneles solares.
• El equipo provee energía a las cargas y carga baterías con la energía de la red externa.
MODO BATERIAS
El equipo alimenta cargas por medio de paneles y baterías o con sólo baterías en caso de
problemas con los paneles. Los paneles también cargan a las baterías.

83
VER VIDEOS:
GENERALIDADES DE INVERSORES EN SISTEMAS
DE GENERACION SOLAR
https://youtu.be/sOua07RivZI
VERIFICACION DE LAS ONDAS DE SALIDAS EN
INVERSORES
https://youtu.be/DtoorolGRUQ
INVERSORES CARGADORES
8. TIPOS DE SISTEMAS DE GENERACION FOTOVOLTAICAS
8.1. SISTEMAS OFF GRID, AISLADOS O FUERA DE RED.
Los sistemas off grid, aislados o fuera de red, se usan en sitios donde no se tenga cerca ningún tipo
de energía eléctrica o en lugares donde se desee ser independiente del sistema de red eléctrica
local. Se compone de un arreglo de paneles, regulador o reguladores, de un banco de baterías e
inversores para convertir la energía de tipo DC a AC.
Entre las ventajas de este sistema están:
• Aplicable a sistemas de baja potencia de generación.
• Sistemas de bajo precio.

84
• Sencillos de instalar.
• No se necesita de tener cerca red eléctrica.
• Compatible sus sistemas con otros sistemas de generación como la eólica.
Entre sus desventajas están:
• Necesitan bancos de baterías que son costosos.
• La mitad de la producción de los paneles es para carga de baterías por tanto se necesitan
paneles adicionales para los requeridos para las cargas.
• Sistemas aislados de la red externa.
• Por lo general requieren instalaciones eléctricas adicionales.
Los arreglos de lo paneles en estos sistemas se pueden configurar a 12, 24, 36 y 48 voltios,
dependiendo de las características el regulador.
8.2. SISTEMAS ON GRID O CONECTADOS A RED
Los sistemas on grid o en red, se usan en sitios donde se tiene disponible energía eléctrica. Se
compone de un arreglo de paneles, inversor de inyección a red y de un contador bidireccional o de
doble conteo. Este sistema toma la energía DC del banco de paneles y el inversor la convierte en
AC y la inyecta a la red de su casa sincronizada con la red.

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Entre sus ventajas están:
• Aplicable a sistemas de baja, media y alta potencia de generación.
• No requieren bancos de baterÍa.
• No requieren hacer muchas modificaciones electrícas internas.
• Mientras más grande el sistema, menor es el tiempo de recuperación de la inversión.
• Sistema sencillo en comparación con el Off grid.
• Posibilidad de conversión en un negocio de generación eléctrica.
• Posibilidad de adaptar sistemas alternos como los eólicos.
Entre sus desventajas están:
• Sistemas de medio a alto costo de inversión inicial.
• Si la energía de la red falla, el sistema también de detiene.
• Problemas con la legislación eléctrica del país que permitan la generación de energía y su
entrega a la red.
Los paneles se pueden configurar para voltajes de 12, 24, 36, 48, 120 y hasta 240 voltios
dependiendo del tipo de inversor a usar en el sistema con salidas monofásicas de 120, bifásicas de
220 vac y trifásicas de 220 vac

86
8.3. SISTEMAS CON INVERSORES HIBRIDOS ( OFF GRID Y ON
GRID )
Son sistemas que combinan las propiedades de ambos sistemas ( Off Grid y On Grid ), usan
inversores especiales que además de inyectar a la red, cargan un banco de baterías que las
mantiene cargadas en caso que haya falla en el suministro de la red eléctrica; si esto sucede, el
sistema automáticamente toma la energía de las baterías y la envía por transferencia a la casa o
domicilio donde se encuentre instalado, de modo que el sitio no de quede sin energía.
9. HERRAMIENTAS PARA MONTAJES DE SISTEMAS
FOTOVOLTAICOS.
Entre las herramientas manuales se tienen:

91
Entre las herramientas eléctricas se tienen:

92
Entre la instrumentación requerida están:
VER VIDEO:

93
HERRAMIENTAS, EQUIPOS E
INSTRUMENTACION REQUERIDOS PARA
MONTAJES DE SISTEMAS DE GENERACION
SOLAR
https://youtu.be/hQnaNb0JkyM
10. CALCULOS BASICOS DE PANELES, BATERIAS E
INVERSORES EN SISTEMAS OFF GRID
10.1. CALCULO BASICO DE BATERIAS.
Para hallar la capacidad y cantidad de baterías requeridas para un sistema solar de tipo off grid, lo
primero que debe hacer se es un cálculo de las potencias de las cargas y el tiempo que serán
activadas para de esta forma hallar la energía requerida que las baterías deben proporcionar;
apóyese en la siguiente tabla:
EQUIPO VOLTAJE
OPERACIÓN
DE EQUIPO
CORRIENTE
DE
CONSUMO
EQUIPO
POTENCIA
DE EQUIPO
EN WATTS
CANTIDAD
EQUIPOS
USO DEL
EQUIPO EN
HORAS
ENERGIA
CONSUMIDA
POR EL
EQUIPO EN
WATTS - HR
CONSUMO TOTAL EN (WATTS – HR)/Dia
OBSERVACIONES
Si no conoce la potencia del equipo, la obtiene de multiplicar su voltaje de operación por la
corriente consumida por el equipo:
POTENCIA EQUIPO = VOLTAJE OPERACIÓN EQUIPO * CORRIENTE CONSUMO EQUIPO
La energía consumida por el equipo se obtiene de multiplicar la Potencia del equipo por la
cantidad de quipos que operan al mismo tiempo por las horas de uso del mismo:
ENERGIA CONSUMIDA = POTENCIA DE EQUIPO * CANTIDAD EQUIPOS * HORAS USO
Hagamos el siguiente ejemplo:
Se desea calcular las baterías requeridas para mover las siguientes cargas:
6 bombillos de 20 watts cada uno que operan desde las 19:00 hasta las 23:00 horas.

94
Un Tv de 80 watts plasma que opera desde las 18:00 hasta las 22:00 horas.
Dos ventiladores de 80 watts cada uno que operan desde las 20:00 hasta las 06:00 horas
Se llena la tabla con los datos:
Como se pude observar del análisis, las baterías comienzan a trabajar desde las 18:00 hasta las
06:00, lo que dan 12 horas de trabajo.
Para efectos prácticos, convertimos los 3520 Watts –Hr a 3,52 Kwatts – Hr, si lo desea
METODO DE CALCULO DE LA ENERGIA REQUERIDA A PROPORCIONAR POR LAS
BATERIAS
Se halla la cantidad de energía que las baterías deben proporcionar teniendo en cuenta los
siguientes factores que puedan afectar su operación.
ENERGIA A ENTREGAR POR BATERIAS = CONSUMO ENERGÍA CARGAS * FACTORES DE
CORRECCION
A continuación veremos los diferentes factores de corrección:
FACTOR DE VARIABILIDAD DE CARGAS ( FVC ): Se relaciona con un factor de seguridad que se
adiciona para compensar cargas extras o tiempos prolongado a los dados por el cliente, como
recomendación se da a este factor una adición de un 10 a 20%, por tanto el FVC varia de 1,1 a 1,2;
para nuestro caso tomaremos una variación de carga del 20% y por tanto el FVC = 1,2 y la ecuación
queda:
ENERGIA A ENTREGAR POR BATERIAS = CONSUMO DE ENERGIA CARGAS * FVC
ENERGIA A ENTREGAR POR BATERIAS = 3520 Watt-Hr * 1,1
FACTOR DE PERDIDAS ELECTRICAS POR EMPALMES, RECALENTAMIENTOS ETC ( FPE ): Se
relaciona con un factor de seguridad que se adiciona para compensar las pérdidas en empalmes,
conexiones, longitudes de cable, como recomendación se da a este factor una adición de un 3% a

95
5%, por tanto el FPE varia de 1,03 a 1,05; para nuestro caso tomaremos unas pérdidas estimadas
en un 5%, por tanto el FPE = 1,05 y la ecuación queda:
ENERGIA A ENTREGAR POR BATERIAS = CONSUMO DE ENERGIA CARGAS * FVC *FPE
ENERGIA A ENTREGAR POR BATERIAS = 3520 Watt-Hr * 1,2 * 1,05
FACTOR DE EFECTO EFICIENCIA DE INVERSOR PARA CONVERSION A SISTEMAS AC ( FEI ) : En el
proceso de conversión en el inversor hay una pérdida del 10% al 15%, dependiendo del tipo de
inversor. Si la carga es de tipo DC, este factor es igual a 1. Para el caso se trabajará con pérdida en
el inversor del 10% que habrá que compensar; por tanto el FEI = 1,1, ahora la fórmula queda:
ENERGIA A ENTREGAR POR BATERIAS = CONSUMO DE CARGAS * FVC * FRE* FEI
ENERGIA A ENTREGAR POR BATERIAS = 3520 Watt-Hr * 1,2*1,05*1,1
FACTOR DIAS DE AUTONOMIA DE LA BATERIA ( FDA ): Las baterías las puede diseñar para uno,
dos o tres días de autonomía, estos días van a afectar nuestra fórmula con el factor DA, cuyo valor
es 1 para un día de autonomía, 2 para dos días de autonomía y 3 para tres días de autonomía. Para
el caso tomaremos un día de autonomía, por tanto FDA = 1; La fórmula general queda:
ENERGIA A ENTREGAR POR BATERIAS = CONSUMO DE CARGAS WATTS-HR * FVC * FRE * FEI *
FDA
ENERGIA A ENTREGAR POR BATERIAS = 3520 Watt-Hr * 1,2 * 1,05 * 1,1 * 1 = 4878.72 Watts-Hr
De acuerdo a lo anterior, éste sería la energía requerida a entregar por el banco de baterías, y es el
valor de la energía que deben recargar los paneles en el día; en otras palabras, este valor debe
adicionarse a las cargas que mueven los paneles en el día para su cálculo o dimensionamiento.
Ahora, recordemos que vamos a calcular la capacidad total del banco de baterías con base en una
descarga profunda; esta energía calculada anteriormente representa es porcentaje de descarga
que se la aplicará al banco de baterías, por tanto hay que hallar ese 100% de capacidad del banco
teniendo en cuenta ese porcentaje de descarga.
FACTOR DE DESCARGAR PROFUNDAS DE LA BATERIA ( FDP ): Es el porcentaje de la descarga que
se pretende dar a la batería o banco de baterías para su buen funcionamiento y durabilidad. Se
recomiendan descargas profundas de máximo un 60%. Lo recomendado es del 30%, según el tipo
de batería a escoger. Para el ejemplo se usará un porcentaje de descarga del 40%. Con este valor
hallamos la capacidad energética máxima del banco de baterías.
CAPACIDAD TOTAL DE ENERGIA BANCO BATERIAS = ENERGIA A ENTREGAR POR BATERIAS * (
100%/FDP )
CAPACIDAD TOTAL DE ENERGIA BANCO BATERIAS = 4878,72 Watt-Hr * ( 100% / 40%)
CAPACIDAD TOTAL DE ENERGIA BANCO BATERIAS = 12196.8 Watts-Hr

96
El objetivo es el de hallar los AH ( amperios hora ) requeridos por el banco de baterías para hallar
la unitaria. Recordemos que:
ENERGIA BATERIAS = POTENCIA BATERIAS * TIEMPO USO BATERIAS
ENERGIA BATERIAS = VOLTAJE BANCO BATERIAS * CORRIENTE BATERIAS * TIEMPO USO BATERIAS
ENERGIA BATERIAS = VOLTAJE BANCO BATERIAS * CAPACIDAD BATERIAS EN AH
Despejando la capacidad en AH se tiene que:
CAPACIDAD TOTAL BANCO BATERIAS EN AH = CAPACIDAD TOTAL ENERGIA BANCO BATERIA /
VOLTAJE BANCO BATERIA
Ahora hay que seleccionar el voltaje de operación que tendrá el banco de baterías, ya sea de 12,
24, 36 o 48 Vdc; para efectos del ejercicio seleccionaremos el banco trabajará a 12 vdc.
Reemplazando entonces:
CAPACIDAD BANCO BATERIAS EN AH = 12196.8 WATT – HR / 12 V = 1016,4 AH
CAPACIDAD BANCO BATERIAS EN AH = 1016,4 AH
Si deseamos saber la cantidad de baterías , dependiendo del voltaje y AH unitario de cada una de
ellas, se tienen dos opciones:
1) Para sistemas que requieren AH menores de 600, les recomiendo que el voltaje del banco
sea de 12 o 24 DC. Para el caso el montaje se hará con baterías en paralelo o mixtos si son
requeridos a voltajes de 12 y 24 VDC.
CANTIDAD BATERIAS = CAPACIDAD TOTAL BANCO BATERIAS EN AH / CAPACIDAD UNITARIA
BATERIA EN AH
2) Para sistemas que requieran AH mayores de 600, se recomienda el uso de baterías de vaso del
orden de 2 o de 6 VDC, con gran capacidad e amperaje. Para el caso se harán montajes de baterías
en serie o mixtos si son requeridos a voltajes de 12 VDC o 24 VDC.
CANTIDAD BATERIAS =VOLTAJE TOTAL BANCO BATERIAS / VOLTAJE UNITARIO BATERIA
( PARA ESTOS CASOS LA CAPACIDAD UNITARIA EN AH DE UNA BATERIA DE VASO DEBE SER
IGUAL O MAYOR A LA CAPACIDAD TOTAL AH DEL BANCO DE BATERIAS CALCULADA)
Podemos comenzar el análisis con baterías de 12 vdc y desde los 100, 150, 200 y 250 AH, para
calcular la cantidad:
CANTIDAD BATERIAS = CAPACIDAD TOTAL BANCO BATERIAS EN AH / CAPACIDAD UNITARIA
BATERIA EN AH
Vamos a tomar la selección de la batería de 250 AH y 12 VDC, entonces:

97
CANTIDAD BATERIAS = (1016,4 AH / 250 AH ) = 4
Si se desea trabajar con baterías tipo vaso, se debe comenzar el análisis con baterías de 2 o 6 vdc
y desde los 1100 AH, para calcular la cantidad:
CANTIDAD BATERIAS =VOLTAJE TOTAL BANCO BATERIAS / VOLTAJE UNITARIO BATERIA
Vamos a tomar la selección de la batería de 1100 AH a 6 VDC, entonces:
CANTIDAD BATERIAS = (12 V / 6 V ) = 2

98
VER VIDEO:
CALCULO DE BATERIAS PARA SISTEMAS DE
GENERACION SOLAR FOTOVOLTAICA
https://youtu.be/10rJc1Oc7c4
10.2. CALCULO BASICO DE INVERSORES OFF GRID
El primer paso es identificar las cargas de tipo resistivo e inductivas de baja potencia o aquellas
que no posean potencias de arranque mayores a la potencia nominal de operación y se les calcula
sus potencias de operación, ya sea por el dato de potencia del equipo u obtenido ese valor por
medio de su voltaje y corriente de operación. Consignar datos en la siguiente tabla:
Veamos el siguiente ejemplo:
Un Tv de 80 watts plasma que opera desde las 18:00 hasta las 22:00 horas.
Dos ventiladores de 80 watts cada uno que operan desde las 20:00 hasta las 06:00 horas

99
Ahora hagamos el cálculo de las cargas inductivas cuyas potencias de arranque sean mayores que
la potencia nominal o de operación del equipo, tales como neveras, aires acondicionados,
electrobombas, lavadoras, etc. Por ejemplo:
1 neveras de 120 watts que opera desde las 19:00 hasta las 23:00 horas.
La nevera posee un potencia de arranque de 10 veces su potencia nominal, por tanto su potencia
de arranque es de 1200 watts.
Se relaciona en la tabla
De las tablas anteriores se deduce que si las cargas encienden al mismo tiempo, la potencia pico
que tendría que asumir el inversor es:
POTENCIA PICO INVERSOR > POTENCIAS ARRANQUE TOTAL SISTEMA
En nuestro caso se tiene:
POTENCIA PICO INVERSOR > 1720 watts
Recordemos que la potencia nominal de un inversor o de referencia es la mitad de la potencia pico
del mismo, por tanto
POTENCIA NOMINAL INVERSOR CALCULADA = POTENCIA PICO INVERSOR / 2
En nuestro caso se tiene:
POTENCIA NOMINAL INVERSOR CALCULADA = 1720 Watts / 2
POTENCIA NOMINAL INVERSOR CALCULADA = 860 Watts
Por recomendaciones de fabricantes, el inversor debe trabajar como máximo al 80% de su
capacidad, por tanto hay que ajustar esta capacidad con la fórmula:
POTENCIA NOMINAL INVERSOR AJUSTADA = 1,25 * POTENCIA NOMINAL CALCULADA

100
POTENCIA NOMINAL INVERSOR AJUSTADA = 1,25 * 860 Watts
POTENCIA NOMINAL INVERSOR AJUSTADA = 1075 Watts
Se selecciona el inversor de 1200 watts
Para comprobar, Para nuestro caso, sabemos que el inversor de 1200 watts posee una potencia
pico de 2400 watts; ahora si las cargas las encendemos al mismo tiempo, se tendrá una potencia
de arranque del sistema de 1720 Watts, muy por debajo de la pico del inversor que es de 2400
watts, garantizando el encendido normal de las cargas.
Después que las cargas arrancan, la nevera llega a su potencia nominal de 120 watts y se suma al
resto de las cargas cuyas potencias de arranque y nominales son las mismas, el sistema quedaría
con una potencia de consumo de 120 watts + 520 Watts = 640 watts; valor muy por debajo de la
potencia nominal del inversor.
VER VIDEO:
CALCULO Y SELECCIÓN DE INVERSORES OFF
GRID
https://youtu.be/9UJEcLV0gWw
10.2.1. CALCULO DE LOS CABLES DE ALIMENTACIÓN PARA INVERSORES OFF GRID
Por lo general los inversores traen sus cables de conexión a batería o banco de baterías; pero sino
lo traen, es fácil calcular los mismos. Le recomiendo usar la siguiente formula que ya viene con su
factor de seguridad:
Potencia Entrada DC = 1,25 * Potencia Salida AC

101
Voltaje entrada DC * Corriente entrada DC = 1,25 * Potencia Salida
AC
La potencia de salida se conoce que es la potencia nominales de las cargas AC a conectar, se
conoce el voltaje DC de entrada del inversor que puede ser de 12, 24 o 48 VDc de acuerdo al
montaje del banco de baterías. De la formula anterior se despeja la corriente de entrada del
inversor:
Corriente entrada DC = ( 1,25* Potencia Salida AC )/Voltaje entrada
DC
Lo que falta ahora es conocer la longitud del cable, para de esta forma determinar el calibre del
cable AWG, teniendo como máximo una caída de voltaje del 0.5% en ese cable.
También puede usar las siguientes tablas donde se relaciones las máximas corrientes a una caída
de tensión menores del 3%.
Para voltajes de paneles a 12 vdc se tiene:

102
Para voltajes de paneles a 24 Vdc se tiene:

103
10.3. CALCULO DE BASICO DE INVERSORES ON GRID
Para comenzar el procedimiento nos interesa los datos del panel que va a constituir el arreglo y la
cantidad de los mismo. Del panel en particular nos interesa la siguiente información:
• La potencia nominal del panel o Wp.
• El voltaje de circuito abierto Voc.
• El voltaje del panel a máxima potencia o Vmp.
• La corriente del panel a máxima potencia o Imp.
Ahora vamos a ver la distribución o construcción del arreglo de paneles. Recordemos que las
distancias de las cajas del arreglo al panel principal es muy importante y por tanto influye mucho

104
en la selección del inversor on grid. Como recomendación, si va a diseñar un sistema 100% on grid,
trabaje los arreglos de 24 vdc en adelante
En este sistema tenemos “subarreglos” compuesto por dos paneles en series ( con voltaje de 24
Vdc y corriente de 5.7 Amp ) y estos se unen en paralelo para conformar un arreglo que tiene un
voltaje de 24 Vdc y corriente de 5,7 x 3 = 17,1 amp.
Lo que toca ahora es analizar al información técnica de inversores para ver cual es el que se
adecúa a las necesidades de nuestro sistema:

105
Verificar la entrada máxima de potencia en paneles Wp, la corriente máxima que enviará los
paneles ( Imp ), el voltaje a máxima potencia del arreglo ( Vmp ) y el voltaje de circuito abierto del
arreglo ( Voc ) los cuales los debe soportar el inversor. Para el caso:

106
Wp del arreglo = 12 * 100 = 1200 Watts
Imp del arreglo = 34,2 Amp
Vmp del arreglo = 2 * 17,5 = 35 Vdc
Voc del arreglo = 2 * 21,6 = 43,2 Vdc
Se debe cumplir que:
Potencia máxima entrada DC del inversor > Wp del arreglo de paneles
Corriente máxima entrada DC del inversor > Imp del arreglo de paneles
El Vmp y Voc del arreglo de paneles debe estar en el rango de voltaje de entrada del inversor
Verificar el voltaje y frecuencia de salida del inversor; algunos dan rangos de voltaje de salidas AC.
Este rango de salida debe estar acorde con la el tipo de voltaje y frecuencia donde será instalado.
Para nuestro caso la frecuencia es de 60 Hertz y el voltaje de red de 120 Vac.
Ahora verificamos y comparamos los requerimientos del panel con los ofrecidos por los inversores
Para el caso, el rango del voltaje del inversor A NO se adecua a los voltajes Voc y Vmp del arreglo,
por esa razón no se selecciona.
VER VIDEO

107
CALCULO Y SELECCIÓN DE INVERSORES ON
GRID
https://youtu.be/EHF5KLBwTIk
10.4. CALCULO BASICO DE PANELES SOLARES
10.4.1. METODOS PARA CALCULO PANELES SISTEMAS DE GENERACION TIPO OFF
GRID
10.4.1.1. METODO DEL CALCULO DEL HSP
Recordemos los parámetros del panel y otros para poder hacer el proceso:
• Voc: Voltaje máximo del panel en circuito abierto o sin carga bajo condiciones STC.
• Isc: Corriente de panel en corto circuito bajo condiciones STC.
• E: Irradiancia, es la cantidad de potencia solar por unidad de área.
• Ac: Area superficial solar.
• STC: Condiciones estandar para medición: Temp de célula a 25 grados celsius, E de 1000
watt/Mts cuad y masa de aire espectral AM de 1.5
• Eficiencia de conversión de energía radiante a STC: Es el valor de eficiencia en conversión
de energía radiante del sol y la potencia eléctrica de salida del panel ( Pmax ), a una
irradiancia bajo condiciones STC. Su valor esta entre el 12 y el 22% y depende del tipo de
panel.
ηSTC= P max / ( ESTC * Ac )
ηSTC= P max / ( 1000 * Ac )
• Eficiencia de entrega de energía en condiciones reales: Es el valor de eficiencia en relación
a la potencia real entregada por el panel en condiciones reales, comparada con la potencia
nominal Pmax, obtenida bajo condiciones STC. Su valor varía desde el 100% hasta el 60% y
depende del sitio geográfico y condiciones ambientales
ηRC= P RC / P max
Donde:
PRC : Potencia de salida real del panel watts bajo las condiciones de reales ambientales a una
irradiancia en 1000 watt/mts cuad a la temperatura del sitio.

108
• Voltaje de potencia optima o pico o Vmp: Es el voltaje que dará el panel cuando trabaja a
la potencia pico o máxima bajo carga en condiciones STC.
• Corriente de potencia pico o máxima o Imp: Es la corriente que dará el panel cuando
trabaja a la potencia pico o máxima bajo carga y condiciones STC.
• Irradiación ( I ) : Cantidad de irradiancia E, recibida en el tiempo. Sus unidades comunes
son Watt Hr / Mts2
o también ( Watt Hr / Mts2
)/Día.
I = E * Tiempo ( Hrs )
• Potencia Nominal Pico o de referencia Wp o Pmax: Es la potencia obtenida bajo
condiciones STC y por la cual se consigue el panel en el comercio.
Wp = Pmax = Imp * Vmp
• Horas de Sol Pico o HSP: Es el número de horas en el que se tiene una irradiancia solar
constante de 1000 Watt / Mts cuad. Su valor depende del valor de irradiación por mes y
por lugar.
HSP = I / E
• Energia entregada del panel: Es el valor de energia en Watts-Hr, que es transferida por el
panel al sistema:
E = HSP * N * Wp * PR = HSP * N * Wp * ηRC = HSP * N * PRC
Donde:
N: Es el número de paneles del arreglo.
PR: Factor global de funcionamiento cuyo valor oscila entre 0,65 y 0,90; algunos lo definen como
el ηRC
• Factor de llenado o forma: Es la relación entre la potencia máxima que puede entregar el
panel y el resultado del producto Voc * Isc.
FF = Pmax / ( Voc * Isc )
El factor de forma es adimensional y su valor es menor que 1, los paneles son mas eficientes a
medida que su FF se acerca a 1.
• Coeficiente de temperatura Voc: Es la relación que me permite calcular la perdida de
voltaje Voc por cada grado Celsius que se incremente la temperatura del panel. Sus
unidades son ( V/ºC ) o ( %/ºC )
• Coeficiente de temperatura Ioc: Es la relación que me permite calcular la perdida de
corriente Ioc por cada grado Celsius que se incremente la temperatura del panel. Sus
unidades son ( mA/ºC ) o ( %/ºC )

109
• Coeficiente de temperatura Pmax: Es la relación que me permite calcular la perdida de
potencia Pmax por cada grado Celsius que se incremente la temperatura del panel. Sus
unidades son ( %/ºK
Para comenzar, se necesita saber el número de horas de operación del articulo y la cantidad de
los mismos. Para el caso analizaremos cargas de tipo AC conectadas en el horario diurno de las
07:00 hasta las 17:00, lo cual nos da un tiempo de operación de los paneles de 10 horas por día.
Ejecuta una matriz como la mostrada para ello. El consumo de energía se obtiene con la formula:
Energía consumida = Potencia * Tiempo operación
Veamos el siguiente ejemplo:
Se poseen las siguientes cargas a mover en el día:
1 cerca eléctrica de 10 watts que operan desde las 07:00 hasta las 17:00 horas.
1 nevera de 80 watts que opera 7 horas.
Un Tv de 80 watts plasma que opera 8 horas.
Dos ventiladores de 80 watts cada uno que operan 8 horas.
Se llenan esos valores en la siguiente tabla:

110
Si se tiene que cargar baterías o bancos de baterías que funcionaron en horas nocturnas, es
necesario sumar esta energía al cálculo previo, por tanto:
ENERGIA A PROVEER POR PANELES = ( CONSUMO TOTAL DE ENERGIA DE LAS CARGAS DIA +
ENERGIA CARGAR DE BATERIAS ) * FACTORES DE CORRECCION
En un ejercicio anterior habíamos calculado esta energía ( ENERGIA PARA CARGAR BATERIAS ) y
sale del proceso de calculo de la ENERGIA A ENTREGAR POR BATERIAS , para el caso, el valor de
esa energía, con todos los factores de corrección fue de:
ENERGIA A ENTREGAR POR BATERIAS = 4878,72 Watt – Hr
Por tanto:
ENERGIA A PROVEER POR PANELES = (1880 Watts–Hr + 4878,72 Watts–Hr)*FACTORES DE
CORRECCION
ENERGIA A PROVEER POR PANELES = (6758,72 Watts – Hr)*FACTORES DE CORRECCION
Se aplican los siguientes factores de corrección:
FACTOR DE VARIACION DE CARGAS ( FVC ): Es un porcentaje que varía de acuerdo al calculador
que tiene que ver con la variación de horas de las cargas o cargas adicionales que se pueden
conectar al sistema. Este factor varia de un 10% a un 30%. Para el caso tomaremos un 20%, por
tanto el FVC = 1,2
ENERGIA A PROVEER POR PANELES = (6758,72 Watts – Hr)* FVC
ENERGIA A PROVEER POR PANELES = 6758,72 Watts-Hr * 1.2
FACTOR DE PERDIDAS ELECTRICAS ( FPE ): Es un porcentaje que tiene que ver con las pérdidas por
recalentamientos en empalmes, caídas de voltaje etc del panel al regulador. Este factor varia de
un 3% a un 5%. Para el caso tomaremos un 5%, por tanto el FRE = 1,05.
ENERGIA A PROVEER POR PANELES = (6758,72 Watts – Hr)* FVC*FPE

111
ENERGIA A PROVEER POR PANELES = 6758,72 Watts-Hr * 1.2*1,05
FACTOR DE PERDIDAS EN REGULADORES ( FPR ): Es un porcentaje que se toma para compensar la
energía que se consume el regulador para su funcionamiento, conexiones, etc. Este factor varia de
un 3% a un 5%; para el caso tomaremos un 5%, por tanto el FPR = 1,05
ENERGIA A PROVEER POR PANELES = (6758,72 Watts – Hr)* FVC * FRE * FPR
ENERGIA A PROVEER POR PANELES = 6758,72 Watts-Hr * 1.2 * 1,05 * 1,05
ENERGIA A PROVEER POR PANELES = 8941,78 Watts - Hr
Se buscan los valores de irradiación solar por mes en el sitio del proyecto; en este caso para Costa
Atlántica Colombiana:
Para efectos de cálculo tomaremos el menor valor de la tabla, que para el caso corresponde al mes
de noviembre con aproximadamente I = 3700 Watt-Hr/Mts Cuad, pero también tendremos en
cuenta el mes de mayor producción ( Febrero con I = 5000 Watt-Hr/Mts Cuad ) para verificación
de nuestro proceso mas adelante.
Ahora se calcula el valor del HSP:
Hsp = Valor de irradiación minima anual ( I ) / E en stc
Hsp = ( 3700 Watt-Hr/Mts Cuad ) / 1000 Watt/Mts cuad
HSP = 3,7 Hrs
Recordemos que:
ENERGIA A PROVEER POR PANELES = HSP * N * Wp * ηRC
Despejando N, que es el número de paneles del sistema:
N = ( ENERGIA A PROVEER POR PANELES ) / HSP * Wp * PR)

112
Si se emplean paneles de 150 watts, con un ηRC del 70%, la cantidad de los mismos a usar es:
N = [ 8941,78 Watt-Hr/Dia ] / ( 3,7 Hrs * 150 Watt * 0,7 )
N = 23,01
Por redondeo se escogen 24 paneles de 150 watts, le recomiendo trabajar con números pares.
Ahora hagamos una verificación de los cálculos realizados:
Ahora veremos cuanta energía por dia nos darían los paneles seleccionados en los meses de
menor irradiación solar y en el de mayor irradiación solar, comparado con los requerimientos
energéticos calculado, con las formulas:
Hsp = Valor de irradiación mínima anual ( I ) / E en stc
Energía paneles = HSP * N * Wp * ηRC
Para el mes de noviembre con menor irradiación solar:
I = 3700 Watt-Hr/Mts Cuad
Por tanto:
HSP = 3,7 Hrs
Por reemplazo en la fórmula de energía:
Energía proveer por paneles = HSP * N * Wp * ηRC
Energía proveer por paneles = 3,7* 23*150*0,7 = 8935,5 Watts-HR

113
Para el mes de febrero con mayor irradiacion solar:
I = 5000 Watt-Hr/Mts Cuad
Por tanto:
HSP = 5 Hrs
Por reemplazo en la formula de energía:
Energía proveer por paneles = HSP * N * Wp * ηRC
Energía proveer por paneles = 5*23*150*0,7 = 12075 Watts-HR
10.4.1.2. METODO DEL INDICE DE RENDIMIENTO DEL PANEL EN SITIO
Este método que me he ideado, lo propongo con el fin de hacer los cálculos más sencillo y
consiste en hacer una prueba de rendimiento de cuanta energía nos entrega el panel
seleccionado a la red en un día de trabajo ( de 6 a 10 horas ) dependiendo del sitio y obtener
por medio de instrumentos la entrega a red de energía en ese día en Watts-Hr.
Por ejemplo en un montaje de dos paneles de 150 watts cada uno, se trabajo desde las 7:00 y
finalizo la prueba a las 17:00, lo que nos da 10 horas de trabajo diario, en esta caso se obtuvo
una producción de 900 Watt-Hr en ese día. Se recomienda hace esta prueba en los meses de
menor radiación.
De aquí calculamos el índice de rendimiento del panel en sitio ( IRPS ), cabe aclarar que este
índice es muy particular del sitio, del tipo de panel, horas de trabajo etc.
IRPS = ENERGIA PRODUCIDA EN DIA EN WATTS-HR / POTENCIA NOMINAL ARREGLO PANELES
EN WATTS
Para el caso:
IRPS = ENERGIA PRODUCIDA EN DIA / POTENCIA NOMINAL ARREGLO PAN
IRPS = 9000 Watts – Hr / 300 Watts = 3 ( Watts-Hr / Watts )
El numero de paneles ( N ) a seleccionar vendrá con la fórmula:
N = FS (ENERGIA A PROVEER POR PANELES en Watt-Hr ) / ( Indice de Rendimiento del panel o IRPS
* Wp )
Donde:

114
Wp: Es la potencia comercial del panel, para el caso se seleccionaron paneles de 150 watt.
FS: Es un factor de seguridad que oscila entre el 5 y el 10%, por tanto su valor es de 1,05 a 1.1. Por
lo general se trabaja en un factor del 10%, por tanto FS = 1.1
Reemplazando en la formula:
N = 1.1[( 8941,78 Watt-Hr )* ]/ [ (3Watts-Hr / Watts) * 150 Watts]
N = 21.86
Se seleccionarían 22 paneles de 150 Watts cada uno.
VER VIDEO
CALCULO DE PANELES SOLARES PARA
SISTEMAS OFF GRID
https://youtu.be/Oj9E5Dph7-M
Otra forma de calcular el IRPS, nos basamos en las lecturas de radiación por horas de acuerdo a los
meses del año, para ello, se toma la tabla de análisis que se baja del link:
http://atlas.ideam.gov.co/visorAtlasRadiacion.html
Específicamente en:
Analicemos ahora la radiación horaria para el mes de más baja radiación, que, para nuestro caso
es el mes de noviembre:

115
10.4.2. METODOS PARA CALCULO DE PANELES EN SISTEMAS
DE GENERACION ON GRID
Se determina el consumo mensual máximo en el recibo de energía y divídalo entre el numero de
días de consumo ( por lo general 30 días ) para obtener el consumo de energía por día:
Del gráfico anterior se deduce:
Consumo diario = Consumo Mensual máximo/ Días facturados
Consumo diario = 100 Kw-hr/ 30 Días = 3,33 Kw-Hr/Dia = 3333 W-Hr/Día
Al anterior valor hay que hacerle unos ajustes:
FACTOR DE VARIACION DE CARGAS ( FVC ): Es un porcentaje que varía de acuerdo al calculador
que tiene que ver con la variación de horas de las cargas o cargas adicionales que se pueden
conectar al sistema. Este factor varia de un 10% a un 30%. Para el caso tomaremos un 20%, por
tanto el FVC = 1,2
Energía Proveer Paneles = Consumo diario energia* FVC
Energía Proveer Paneles = 3333,3 Watts-Hr * 1.2
FACTOR DE PERDIDAS ELECTRICAS ( FPE ): Es un porcentaje que tiene que ver con las pérdidas por
recalentamientos en empalmes, caídas de voltaje etc del panel al inversor. Este factor varia de un
3% a un 5%. Para el caso tomaremos un 5%, por tanto el FPE = 1,05.
Energía Proveer Paneles = Consumo diario energía * FVC * FPE
Energía Proveer Paneles = 6758,72 Watts-Hr * 1.2*1,05

116
FACTOR DE PERDIDAS EN INVERSOR ( FPI ): Es un porcentaje que se toma para compensar la
energía que se consume el inversor on grid para su funcionamiento, conexiones, etc. Este factor
varia de un 5% a un 10%; para el caso tomaremos un 10%, por tanto el FPI = 1,1
Energía Proveer Paneles = Consumo diario energía * FVC * FPE * FPI
Energía Proveer Paneles = 3333,3 Watts-Hr * 1.2 * 1,05 * 1,1
PORCENTAJE DEL AHORRO ENERGETICO ( PAE ): Es el porcentaje del total de la energía que se
desea ahorrar y que debe ser suministrado por los paneles. Este factor depende del usuario o
cliente su valor oscila desde el 1% al 100%.
OBS. Si el cliente desea se generador entonces este factor tendrá valore del 101% en adelante
dependiendo de lo que se desee generar. Para el caso, se desea ahorrar el 70% de la energía
consumida, por tanto PAE = 70%
Energía Proveer Paneles = Consumo diario energía * FVC * FPE * FPI * ( PAE/100 )
Energía Proveer Paneles = 3333,3 Watts-Hr * 1.2 * 1,05 * 1,1 * ( 70%/100)
Energía Proveer Paneles = 3234 Watts-Hr
10.4.2.1. METODO DEL CALCULO DEL HSP
Se buscan los valores de irradiación solar por mes en el sitio del proyecto; en este caso para Costa
Atlántica Colombiana:
Para efectos de cálculo tomaremos el menor valor de la tabla, que para el caso corresponde al mes
de noviembre con aproximadamente 3700 Watt-Hr/Mts Cuad
Ahora se calcula el valor del HSP:

117
Hsp = Valor de irradiación minima anual ( I ) / E en stc
HSP = 3,7 Hrs
Recordemos que:
Energía Proveer paneles = HSP * N * Wp * ηRC
Despejando N, que es el número de paneles del sistema:
N = ( Energia Proveer paneles / HSP * Wp * ηRC)
Si se emplean paneles de 150 watts, con un ηRC del 70%, la cantidad de los mismos a usar es:
N = ( Energia Proveer paneles / HSP * Wp * ηRC )
Por tanto:
N = [ 3234 Watt-Hr/Dia ] / ( 3,7 Hrs * 150 Watt * 0,7 )
N = 8,3
Por redondeo se escogen 8 paneles de 150 watts cada uno.
10.4.2.2. METODO DEL INDICE DE RENDIMIENTO DEL PANEL EN SITIO O IRPS
El método consiste en hacer una prueba de rendimiento de cuanto nos entrega el panel
seleccionado en un día de trabajo ( de 6 a 10 horas ) dependiendo del sitio y obtener por medio
de instrumentos la entrega a red de energía en ese día en Watts-Hr.
Por ejemplo en un montaje de dos paneles de 150 watts cada uno, se trabajo desde las 7:00 y
finalizo la prueba a las 17:00, lo que nos da 10 horas de trabajo diario, en esta caso se obtuvo una
producción de 900 Watt-Hr en ese día. Se recomienda hace esta prueba en los meses de menor
radiación solar.
De aquí calculamos el índice de rendimiento del panel en sitio ( IRPS ), cabe aclarar que este índice
es muy particular del sitio, del tipo de panel, horas de trabajo etc.
IRPS = ENERGIA PRODUCIDA EN DIA EN WATTS-HR/ POTENCIA NOMINAL ARREGLO PANELES EN
WATTS
Para el caso:
IRPS = ENERGIA PRODUCIDA EN DIA / POTENCIA NOMINAL ARREGLO PAN
IRPS = ( 9000 Watts – Hr/dia )/ 300 Watts = 3 ( Watts-Hr / Dia-Watts )

118
El numero de paneles a seleccionar para obtener el ahorro deseado vendrá con la fórmula:
N = FS[ Energia a proveer por paneles ]/[( Indice de Rendimiento del panel o IRPS * Wp )]
Donde:
Wp: Es la potencia comercial del panel, para el caso se seleccionaron paneles de 150 watt.
FS: Es un factor de seguridad que oscila entre el 5 y el 10%, por tanto su valor es de 1,05 a 1.1. Por
lo general se trabaja en un factor del 5% al 10%, por tanto FS = 1.05 o 1.1.
N = 1.05 [ 3234 Watt-Hr/Dia ]/ [ (3Watts-Hr / Dia - Watts) * 150 Watts]
N = 7,54
Se seleccionarían 8 paneles de 150 Watts cada uno.
VER VIDEO:
CALCULO DE PANELES SOLARES PARA
SISTEMAS ON GRID
https://youtu.be/uezJgnQtBcM
10.5. CALCULO BASICO DE REGULADORES, ARREGLOS DE
PANELES SOLARES Y CABLEADO.
Hay ciertas distancias que limitan la cantidad de paneles en el arreglo y distribución del mismo.
Tomemos el caso en donde se van a instalar 8 paneles de 130 Watt cada uno. Verifiquemos la
ficha técnica del panel y observemos el dato de su corriente máxima de operación o a potencia
máxima:

119
Para el caso redondeando la corriente de este panel es de 7,5 amperios
Analicemos la siguiente tabla donde vemos las distancias máximas en función del tipo de cable y
caídas de voltaje si el arreglo está a 12 vdc

120
Si el arreglo esta a 24 vdc, entonces las atablas anteriores quedan:

121
Si tomamos el arreglo a 12 VDC y usamos cables AWG No 6, la máxima corriente a transportar
para esa distancia es de 15 amperios; como cada panel redondeando genera 7.5 amperios,
tendríamos que formarlos en paralelo, tenemos en total 8 paneles y resultaría 1 arreglo con una
sola caja de bornera y de ahí a la conexión de la caja principal que está a 8 metros de distancia
Como se puede analizar, habrían muchos accesorios y cables por conectar lo cual, no es una buena
idea en términos de costos, además que el cable de potencia es muy grade y costoso. Hay que
buscar un nuevo arreglo que sea menos complicado y costoso.

122
Si trabajamos el arreglo a 24 y usamos cables AWG No 6, se forman “miniarreglos” de dos paneles
en serie, cada uno transmitiendo 7,5 amperios, si los formamos de un arreglo de a 2 pares cada
uno se tiene que el arreglo es capaz de transmitir 7,5 a * 4 = 30 amp
Use la siguiente fórmula para hallar la corriente nominal o de selección del regulador.
Corriente Selección Regulador = 1.25 x Corriente Máxima de arreglo paneles.
Reemplazando valores se tiene que:
Corriente Selección Regulador = 1.25 x 30 Amp = 37,5 Amp
Los reguladores vienen de 5, 10, 15, 20, 30, 40, 60 y 80 amperios, pero hay que verificar en ellos la
máxima corriente que es a 24 Vdc, porque su corriente nominal esta a 12 Vdc, por eso se
selecciona el de capacidad de 80 amperios, que opera a 12 voltios y analizamos sus características
de operación a 24 VDC..

123
Si tomamos el arreglo a 12 VDC y usamos cables AWG No 6, la máxima corriente a transportar
para esa distancia es de 30 amperios; como cada panel redondeando genera 7.5 amperios,
tendríamos que formarlos en paralelo, tenemos en total 4 paneles y resultaría 1 arreglo con una
sola caja de bornera y de ahí a la conexión de la caja principal que está a 8 metros de distancia
Use la siguiente fórmula para hallar la corriente nominal o de selección del regulador.
Corriente Selección Regulador = 1.25 x Corriente Máxima de arreglo paneles.
Reemplazando valores se tiene que:
Corriente Selección Regulador = 1.25 x 30 Amp = 37,5 Amp

124
Los reguladores vienen de 5, 10, 15, 20, 30, 40, 60 y 80 amperios, porque su corriente nominal
esta a 12 Vdc, por eso se selecciona el de capacidad de 40 amperios, que opera a 12 voltios y
analizamos sus características de operación:
VER VIDEO:
CALCULO BASICO DE REGULADORES DE CARGA
SOLAR Y ARREGLO DE PANELES
https://youtu.be/xRzf32mgiqg
11.6 CONFIGURACIONES GENERALES DE SISTEMAS DE CONTROL
PARA GENERACION FOTOVOLTAICA ON GRID Y OFF GRID
11.6.1 SISTEMAS OFF GRID

126
En lo relacionado con los sistemas de control le sugiero los siguientes esquemas para sistemas de
baja a media potencia:

127
Para sistemas de media a alta potencia:

129
VER VIDEO
CONFIGURACION DE SISTEMAS ON GRIS Y OOF
GRIS DE GENERACION FOTOVOLTAICA
https://youtu.be/2NN9SePZBn8

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