El documento describe los componentes básicos de un sistema fotovoltaico, incluyendo paneles solares, reguladores de carga, baterías, inversores y sistemas de puesta a tierra. Explica que los paneles solares producen energía eléctrica a partir de la radiación solar y que los reguladores de carga controlan el flujo de corriente desde los paneles a las baterías. También detalla los diferentes tipos de baterías y su función de almacenar la energía producida para su uso cuando no haya luz solar.

1. SISTEMAS DE ENERGÍA Y
PROTECCIÓN ELÉCTRICA
DIGETE 2014
NOMBRE: DAIP JULIAN MAYTA CHURA

2. SISTEMA FOTOVOLTAICO
Un sistema fotovoltaico es el conjunto de equipos eléctricos y electrónicos que
producen energía eléctrica a partir de la radiación solar. El principal
componente de este sistema es el módulo fotovoltaico, a su vez compuesto
por células capaces de transformar la energía luminosa incidente en energía
eléctrica.

3. VENTAJAS FUNDAMENTALES
 La energía del sol es gratis y
para producirla no necesita
combustible.
 Los costos de operación y
mantenimiento son mínimos.
 Garantizan la electricidad
las 24 horas del día con el
apoyo de las baterías.
 No contaminan el ambiente.
 Acceso a la comunicación
mediante Internet y teléfono

4. VENTAJAS FUNDAMENTALES
 No consume combustible
 Es silencioso
 Tiene una vida útil superior a 20 años (módulo fotovoltaico)
 Es resistente a condiciones climáticas extremas: (granizo, viento, temperatura y
humedad)
 Permite aumentar la potencia instalada mediante la incorporación de nuevos
módulos fotovoltaicos.

5. Produce energía eléctrica para satisfacer el consumo de cargas eléctricas no conectadas
a la red, empleando un sistema de acumulación energético para hacer frente a los
períodos en los que la generación es inferior al consumo.
Fig. Sistema fotovoltaico sin inversor, utilización a 12Vcc
SISTEMA FOTOVOLTAICO AUTÓNOMO (SFA)

6. Fig. Sistema fotovoltaico con inversor, utilización a 220 Vac
SISTEMA FOTOVOLTAICO AUTÓNOMO (SFA)

7. ELEMENTOS DE UN SISTEMA FOTOVOLTAICO
De manera general, una instalación solar fotovoltaica se ajusta a un esquema como el
mostrado. A lo largo de esta unidad detallaremos el funcionamiento de cada uno de
estos elementos.

8. ELEMENTOS DE UN SISTEMA FOTOVOLTAICO
1. EL PANEL SOLAR
Un panel solar o módulo fotovoltaico está formado por un conjunto de células,
conectadas eléctricamente, encapsuladas, y montadas sobre una estructura de
soporte o marco. Proporciona en su salida de conexión una tensión continua, y se
diseña para valores concretos de tensión (6V, 12V, 24V, 48V,…), que definirán la
tensión a la que va a trabajar el SFV.
Panel solar de 72 celdas (6x12), voltaje nominal:
24 VDC
Panel solar de 36 celdas (4x9), voltaje nominal de
12 VDC

9. Los tipos de paneles solares vienen dados por la tecnología de fabricación de las
células, y son fundamentalmente:
a. Silicio cristalino (monocristalino y policristalino)
b.Silicio amorfo
Podemos observar las diferencias entre ellos.
1.1. TIPOS DE PANELES SOLARES

10.  Se encarga de ajustar y regular la carga de corriente directa que sale del panel solar
ya que esta en función de la radiación solar y puede sobrepasar la capacidad de las
baterías. Se instala entre los paneles solares y las baterías.
 Tiene como misión evitar situaciones de sobrecarga y descargas excesivas de las
baterías, con el fin de alargar su vida útil.
2. EL REGULADOR (CONTROLADOR DE CARGA)

11. 2.1 CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS PARA CONTROLADORES DE CARGA
 Voltajes típicos de Operación: 12, 24 y 48 Vcd.
 Voltajes especiales: hasta 220 Vcd
 Corrientes típicas: de 10 a 60 Amp.
 Corrientes especiales: hasta 200 Amp.
 Existen con medidores y sin ellos.
Marcas conocidas:
 Phocos
 Morningstar
 Steca
 Trace
 Xantrex

12. ELEMENTOS DE UN SISTEMA FOTOVOLTAICO
3. BATERÍAS
 La baterías son dispositivos capaces de transformar la energía química en eléctrica.
 Almacena la electricidad producida por los paneles solares y permite disponer de
corriente eléctrica fuera de las horas de luz o días nublados.
Batería de 2 VDC Batería de 12 VDC

13. 3.1. TIPOS DE BATERIAS
 Existen diferentes tipos de baterías que están potencialmente disponible para usar
en los sistemas fotovoltaicos, entre ellas se encuentran: Baterías de plomo acido
modificadas, Baterías tubulares, Baterías Gel –VRLA y baterías de níquel cadmio.
 Las baterías para uso solar es una baterías diseñada para soportar niveles de
descarga profunda durante muchos ciclos de carga y descarga, llamadas baterías de
ciclo profundo.

14. CARACTERISTICAS DE BATERÍAS
Amperios – Hora ( Ah)
El máximo valor de corriente que puede entregar a una carga fija, en forma
continua, durante un determinado número de horas de descarga.
Ejemplo : Baterías de 60 Ah, 75 Ah, 130 Ah, 230 Ah, a 12 V y 600Ah, 1200 Ah a 2V
Régimen de descarga (Cn )
Es la capacidad para entregar energía en horas
Ejemplo baterías de 600 Ah a C100 (uso solar). La batería se descarga en 100 horas a
una corriente de 6 Amperios.
DOD (Depth of Discharg o Profundidad de descarga )
Son los Amperios-hora extraídos de una batería plenamente cargada expresados en %
de la capacidad nominal, que puede soportar, sin dañarse, en forma repetitiva.
Ejemplo: Una batería que se someta a una DOD de 20%, vivirá más que una que se
somete a una DOD de 80%.
La vida útil
Es el máximo número de ciclos de carga y descarga de la batería
Ejemplo baterías solares de 3000 ciclos con un DOD 20%

15. Baterías en serie:
Ejemplo: Banco de baterías 600 Ah, 48 VDC
CONFIGURACION DE BATERIAS

16. Baterías en serie- paralelo:
Ejemplo: Banco de baterías 520 Ah, 48 VDC

17. ELEMENTOS DE UN SISTEMA FOTOVOLTAICO
4. EL INVERSOR
El inversor se encarga de convertir la corriente continua (12V, 24V ó 48 V), entregada por los
paneles o por las baterías, a corriente alterna (220V) requeridas por los distintos tipos de cargas o
consumos.

18. Características del Inversor:
 Alta eficiencia: Debe funcionar bien para un amplio rango de potencias.
 Bajo consumo en vacío, es decir, cuando no hay cargas conectadas.
 Alta fiabilidad: resistencia a los picos de arranque.
 Protección contra cortocircuitos.
 Seguridad.
 Buena regulación de la tensión y frecuencia de salida (se recomienda adquirir
inversores de onda sinusoidal pura).
Marcas conocidas:
Trace, Isofoton, Xantrex, Studer, etc
Potencias:
300 W, 800W, 2000 W, 3000 W , etc.

19. APLICACIONES
IE TAQUILE - PUNO

20. APLICACIONES

21. CUIDADOS Y MANTENIMIENTOS
 Limpiar el polvo acumulado e insectos
de los paneles, con trapo suave y
húmedo. Es preciso hacerlo al
amanecer o atardecer cuando los
módulos no estén calientes.
 Verificar que no se produzcan
sombras sobre los módulos y que
estén limpios o libres de hojas.
 No golpee los paneles ni dejen que le
tiren piedras.
 Realizar la limpieza de las baterías
periódicamente, con un paño seco. El
recipiente plástico puede limpiarse
con agua pura.
 No sobrepasar la máxima potencia
permitida.

22. RECOMENDACIONES EN EL USO DE LOS SISTEMAS
FOTOVOLTAICOS
Queda terminante prohibido la conexión de equipos ajenos a los utilizados en las AIP y
CRT tales como:
• Cocina eléctrica
• Taladro
• Plancha eléctrica
• Hervidor
• Lámpara incandescentes
• Equipo de sonido de alta potencia, etc

23. RECOMENDACIONES EN EL USO DE LOS SISTEMAS
FOTOVOLTAICOS

24. SISTEMA DE PUESTA A TIERRA

25. SISTEMA DE PUESTA A TIERRA
 Es un conjunto de elementos formados por electrodos, cables, conexiones, platinas y
líneas de tierra física de una instalación eléctrica, que permiten conducir, drenar y
disipar a tierra una corriente no deseada.
 Un sistema de puesta a tierra consiste en la conexión de artefactos eléctricos y
electrónicos a tierra, para evitar que sufran daño, tanto las personas como nuestros
equipos, en caso de una corriente de falla o de descargas atmosféricas.

26. SISTEMA DE PUESTA A TIERRA
¿Porqué instalar un Sistema de Puesta a Tierra?
Se debe instalar un sistema de puesta a tierra porque ante una descarga atmosférica o un
corto circuito, sin tierra física, las personas estarían expuestas a una descarga eléctrica, los
equipos tendrían errores en su funcionamiento. Si las corrientes de falla no tienen un
camino para disiparse, por medio de un sistema de conexión correctamente diseñado,
entonces éstas encontrarían caminos no intencionados que podrían incluir a las personas.
1. Seguridad Humana
2. Seguridad de los Equipos eléctricos ó electrónicos
3. Buen funcionamiento de los equipos

27. FINALIDAD DE LAS PUESTAS A TIERRA
Los objetivos principales de las puestas a tierra son:
2. Mantener los potenciales producidos por las corrientes de falla dentro de los límites
de seguridad de modo que las tensiones de paso o de toque no sean peligrosas para
los humanos y/o animales.
3. Hacer que el equipamiento de protección sea más sensible y permita una rápida
derivación de las corrientes defectuosas a tierra.

28. FINALIDAD DE LAS PUESTAS A TIERRA
Los objetivos principales de las puestas a tierra son:
4. Proporcionar un camino de derivación a tierra de descargas atmosféricas,
transitorios y de sobretensiones internas del sistema
5. Servir la continuidad de pantalla en los sistemas de distribución de líneas telefónicas,
antenas VSAT y cables coaxiales.

29. LA TIERRA Y LA RESISTIVIDAD
 El suelo, al igual que cualquier material conductor eléctrico, se opone al paso de la
corriente eléctrica y ofrece una resistencia.
 El factor mas importante de la resistencia de la tierra es la resistividad del suelo,
por lo que es un requisito conocerla para calcular y diseñar un sistema de puesta a
tierra.
 La resistividad del suelo es la propiedad que tiene éste para conducir electricidad y
es conocida como la resistencia especifica del terreno.
La resistencia del suelos depende de:
a) Del tipo de suelo, compactación y composición propia del terreno.
b) El contenido en electrolitos susceptibles de conducir la corriente eléctrica
c) Humedad y temperatura

30. MEDICIÓN DE LA RESISTIVIDAD DEL SUELO
 La medición de la resistividad esta sujeto al promedio de varias mediciones que
deben ser realizadas, ya que los suelos no son uniformes en las diferentes capas
que lo componen.
 Se debe tener en cuenta que terrenos con baja resistividad tienden a incrementar la
corrosión.

31. Los factores que determinan la resistividad de los suelos son:
 La naturaleza de los suelos
 La humedad
 La concentración de sales disueltas
 La temperatura

32. DISTINTAS CONFIGURACIONES DE MALLAS DE PUESTA A TIERRA

33. ELECTRODOS DE PUESTA A TIERRA

34. ELECTRODOS DE PUESTA A TIERRA
1. BARRAS VERTICALES

35. ELECTRODOS DE PUESTA A TIERRA
1. BARRAS HORIZONTALES

36. AUMENTO DE LA DISTANCIA ENTRE EJES DE LOS ELECTRODOS
Normalmente la distancia entre ejes de los electrodos debe ser como mínimo el
cuádruplo de la longitud de los electrodos; pero en los casos donde se requiera obtener
resistencias eléctricas muy bajas y existe disponibilidad de área de terreno, las
distancias entre ejes de los electrodos, deberán crecer al máximo; pues a mayor
distancia entre ejes de electrodos, mayor será la reducción de la resistencia a obtener; y
ello ocurre por el fenómeno de la resistencia mutua entre electrodos.

37. MÉTODOS APLICADOS PARA LA ELABORACIÓN DE SISTEMA DE
PUESTA A TIERRA (SPAT)
Método Convencional (Thor Gel o similar)
 Se emplea aditivos químicos del tipo GEL Ejemplos: THORGEL. Laborgel, Tierra
Gel.
 Requieren mantenimiento cada 4 a 6 meses
 Se recomienda repotenciarlo cada 2 a 3 años
 Sufren pérdidas de su conductividad eléctrica al paso de los años.
30 cm
15 cm
30 cm
1 m
"camita" con tierra de cultivo
compactada
3 m
1/2 del pozo
Mezclar 20 lt de
agua + contenido
de bolsa azul
Después de absorver el
contenido de la bolsa azul
,mezcalr 20 lt de agua +
contenido de bolsa crema

38. Método aplicando Cemento Conductivo
 Ofrece menor resistencia de puesta a tierra a diferencia de los métodos
tradicionales.
 Libre de mantenimiento
 No contamina el medio ambiente
 Es adecuado en cualquier lugar y es particularmente eficaz en áreas en las que la
resistividad del terreno es muy alta.

39. EQUIPO DE MEDICIÓN
1. TELURÓMETRO
El Telurómetro o Telurímetro es un instrumento para la medición de resistencia de
puesta a tierra o resistividad del terreno.

40. SISTEMA DE PARARRAYO

41. DESCARGAS ELÉCTRICAS
 El rayo es la unión violenta de las cargas positivas y negativas, constituyendo una
descarga eléctrica a través de gases de baja conductividad, las descargas pueden
ocurrir de nube a nube o de nube a tierra. Éstas últimas son a las que nos
referiremos por ser las que provocan daños en tierra.
 Simultáneamente con el rayo se produce la luz (relámpago) y sonido (trueno).

42. TIPOS DE DESCARGAS ELÉCTRICAS
Según el origen y destino de estas descargas en la atmósfera terrestre, se pueden
clasificar en cuatro grupos:
a) Descargas entre nube y tierra
b) Descargas dentro de una misma nube (Intranubes)
c) Descargas entre una nube y otra nube (Internubes)
d) Descargas entre una nube y la ionósfera

43. EFECTOS DE LOS RAYOS
 Mecánicos: destrucción de elementos afectados.
 Térmicos: incendios, volatilización de metales por fusión.
 Fisiológicos: quemaduras, parálisis y a menudo la muerte.
 Eléctricos: generación de tensiones de paso y de contacto

44. SISTEMA DE PARARRAYOS
Son elementos, metálicos cuya función es ofrecer un punto de incidencia para atraer un
rayo y canalizar la descarga eléctrica hacia tierra, de modo tal que no cause daños a las
instalaciones de telecomunicaciones como por ejemplo en las estaciones repetidoras de
microondas, TVRO, VSAT, equipos de radio y equipos de cómputo en general. Además
lo más importante proteger a los seres humanos.

45. TIPOS DE PARARRAYOS
2. Pararrayo tipo Radiactivo1. Pararrayo tipo Franklin

46. COMPONENTES DE UN SISTEMA DE PARARRAYOS:
1. Captor.
Llamado Es un elemento conductor de una terminación aérea, capaz de atraer una
descarga atmosférica, para desviarla de alguna parte vulnerable de una estación de
telecomunicaciones, escuelas, viviendas, etc.
2. Torre
Es la estructura metálica donde el la parte superior se instala el captor, es el que da
altura y define el área de protección.
3. Cable de bajada.
Es aquel que conecta al captor (pararrayos) y el Sistema de Puesta a Tierra (SPAT).
A través de él circula la descarga eléctrica de un rayo hacia tierra.
4. Puesta a tierra (SPAT).
Es la encargada de dispersar con rapidez y confiabilidad cualquier corriente de
descarga.

47. CAMPO DE PROTECCIÓN DE UN PARARRAYOS
Tipo Franklin Tipo Radiactivo

48. IMPLEMENTACIÓN DE PARARRAYO TIPO FRANKLIN
1. RADIO DE PROTECCIÓN
RADIO DE PROTECCIÓN

49. IMPLEMENTACIÓN DE PARARRAYO TIPO FRANKLIN

50. RECOMENDACIONES A LA POBLACIÓN
 Los pararrayos deben ser revisados periódicamente, ya que su mal estado de
conversación puede causar el efecto contrario.
 Evite las corrientes de aire y por el mismo motivo no corra durante la tormenta.
 Apártese de las estructuras y entramados metálicos tales como vallas, alambradas,
tendidos eléctricos, viales de ferrocarril, conducciones de agua, subestaciones
eléctricas, farolas, mástiles, antenas de comunicaciones, etc.
 Desconecte de la red todos los aparatos eléctricos salvo los estrictamente
necesarios (a riesgo de que sufran daños).
 Infórmese de las predicciones meteorológicas a través de los medios de
comunicación o de Internet.
 Nunca se acueste sobre el suelo
 Si no le queda otra alternativa adopte la postura de seguridad: pies juntos con los
talones levantados todo lo posible, en cuclillas, la cabeza entre las piernas y
tapándose los oídos.
 Apártese de los ríos, lagunas, embalses u otras masas de agua.
 Si forma parte de un grupo de personas y en un lugar de riesgo, sepárense unos de
otros.
 Procure no buscar el amparo de los árboles y mucho menos de los altos y aislados;
si no tiene otro remedio es preferible refugiarse en un bosque denso.
 Aléjense de los lugares elevados y de los espacios abiertos, sobre todo el entorno
natural.

51. GRACIAS………..