1. Estudio de los planos y esquemas de una instalación fotovoltaica conectada a red.

Transcripción

1 3. LECTURA E INTERPRETACIÓN DE LOS ESQUEMAS DE UNA INSTALACIÓN 1. Estudio de los planos y esquemas de una instalación fotovoltaica conectada a red GENERALIDADES El montaje de una instalación es cometido de un instalador eléctrico autorizado. Éste asume la responsabilidad de la instalación y la primera puesta en marcha. Para el montaje e instalación de equipos se deben: Seguir atentamente todas las instrucciones especificadas en el proyecto técnico. Complementar las especificaciones de montaje con la aplicación de la reglamentación vigente en cada caso. Seguir atentamente todas las recomendaciones del fabricante. Efectuar las tareas con el mayor cuidado posible. 2

2 4.1. GENERALIDADES Es responsabilidad del instalador: Usar materiales y procedimientos de ejecución que garanticen las exigencias de servicio, durabilidad, salubridad, seguridad y mantenimiento. Comprobar la calidad de los materiales. Vigilar los materiales durante el almacenaje, montaje e instalación, hasta la recepción por parte del cliente. Antes de comenzar los trabajos de montaje, la empresa instaladora deberá efectuar el replanteo de todos y cada uno de los elementos de la instalación GENERALIDADES Durante el montaje y al finalizar la instalación se debe: Tener cuidado con los materiales frágiles y delicados, durante el almacenamiento en obra y una vez instalados. Estos materiales deberán quedar debidamente protegidos. Ejemplos de materiales frágiles: luminarias, mecanismos, equipos de medida, etc. Evacuar de la obra todos los materiales sobrantes. Limpiar perfectamente todos los equipos (sobretodo las placas), cuadros eléctricos, instrumentos de medida, etc. de cualquier tipo de suciedad. Recubrir con dos capas de pintura antioxidante todos los elementos metálicos que no estén debidamente protegidos contra la oxidación por el fabricante. 4

3 4.1. GENERALIDADES Durante el montaje y al finalizar la instalación se debe: Los aparatos, equipos y cuadros eléctricos que no vengan reglamentariamente identificados con placa de fábrica, deben marcarse mediante chapa de identificación, sobre la cual se indicará el nombre y las características del elemento. Las placas de identificación se tienen que situar en lugares visibles y fijar mediante remaches, soldadura o material adhesivo resistente a las condiciones ambientales. Las uniones y cambios de dirección de las canalizaciones del cableado se realizarán con los correspondientes accesorios y/o cajas, centrando los ejes de las canalizaciones con los de las piezas especiales, sin tener que recurrir a forzar la canalización ORIENTACIÓN E INCLINACIÓN DE LOS MÓDULOS. Los módulos fotovoltaicos han de montarse de forma que aprovechen al máximo la radiación solar, por lo que en nuestra zona se orientarán hacia el sur. Hay que lograr que la radiación solar incida casi perpendicularmente sobre la superficie del módulo al mediodía solar. En nuestra zona, emplearemos una inclinación de 30º. 6

4 4.2. ORIENTACIÓN E INCLINACIÓN DE LOS MÓDULOS. Dispositivos de seguimiento solar Generalmente los módulos de las instalaciones fotovoltaicas tienen una orientación e inclinación fijas pero, sin embargo, existen instalaciones con sistemas de modificación de la orientación e inclinación del módulo (instalaciones con seguidores solares). Estos sistemas logran mantener la superficie del panel lo más perpendicular posible a la radiación solar durante más tiempo que las fijas, proporcionando mayor cantidad de energía en cualquier época del año ORIENTACIÓN E INCLINACIÓN DE LOS MÓDULOS. Dispositivos de seguimiento solar Dependiendo del mecanismo de rotación que se instale pueden realizarse los siguientes seguimientos: - Seguimiento del acimut del sol (eje de giro en dirección Norte-Sur). - Seguimiento de la altura solar (eje de giro en dirección Este-Oeste). - Seguimiento en dos ejes. En las instalaciones que incorporen sistemas de seguimiento solar se describirá su funcionamiento y solución constructiva en el proyecto técnico. 8

5 4.3. DETERMINACIÓN DE SOMBRAS. A la hora del montaje de los módulos solares fotovoltaicos influyen las sombras que puedan proporcionar los obstáculos próximos (edificios colindantes, árboles, otros módulos, chimeneas, etc.), por lo que hay que evitar que queden a su sombra DETERMINACIÓN DE SOMBRAS. Para que no se consideren pérdidas considerables, debe garantizarse que la placa solar fotovoltaica reciba un mínimo de 4 horas de sol en las horas centrales del día (10-14h del mediodía solar) en el día más desfavorable del año. Este día será en 21 de diciembre, cuando el sol va más bajo. 10

6 4.3. DETERMINACIÓN DE SOMBRAS. El sol este día tiene una elevación en nuestra zona de: 10h: Elevación del sol a esta hora es de 22º y su acimut con respecto al sur es de 30º 12h: Elevación del sol a esta hora es de 28º y su acimut con respecto al sur es de 0º 14h: Elevación del sol a esta hora es de 22º y su acimut con respecto al sur es de -30º DETERMINACIÓN DE SOMBRAS. Por tanto un estudio de sombras debe tener tres proyecciones de sombras correspondientes a las tres horas centrales del día del día más desfavorable del año. De esta manera podremos diseñar las distancias mínimas a reservar entre objetos. 12

7 4.3. DETERMINACIÓN DE SOMBRAS. IMPORTANTE TOMAR EL ÁNGULO DESDE LA CARA DE LAS AGUAS DETERMINACIÓN DE SOMBRAS. 14

8 4.3. EJEMPLOS CÁLCULO SOMBRAS EJEMPLOS CÁLCULO SOMBRAS. 16

9 4.3. EJEMPLOS CÁLCULO SOMBRAS EJEMPLOS CÁLCULO SOMBRAS. 18

10 4.3. EJEMPLOS CÁLCULO SOMBRAS EJEMPLOS CÁLCULO SOMBRAS. 20

11 4.3. EJEMPLOS CÁLCULO SOMBRAS EJEMPLOS CÁLCULO SOMBRAS. 22

12 4.3. EJEMPLOS CÁLCULO SOMBRAS EJEMPLOS CÁLCULO SOMBRAS. 24

13 4.3. EJEMPLOS CÁLCULO SOMBRAS EJEMPLOS CÁLCULO SOMBRAS. 26

14 4.3. EJEMPLOS CÁLCULO SOMBRAS DISTANCIAS MÍNIMAS. Es responsabilidad del instalador medir y colocar los captadores a la distancia mínima del obstáculo que pueda efectuar una sombra sobre ellos. El cálculo de distancia mínima se realizará cuando exista peligro de proyección de sombras en los siguientes casos: - Entre el campo fotovoltaico y algún obstáculo próximo. - Entre dos filas de módulos, cuando éstos tienen cierta inclinación con respecto a la horizontal o la vertical. 28

15 4.4. DISTANCIAS MÍNIMAS. La distancia entre la parte posterior de una fila de módulos y el comienzo de la siguiente debe ser igual o mayor que el valor obtenido mediante la expresión: 29 A continuación describiremos un método de cálculo de las pérdidas de radiación solar que experimenta una superficie debidas a sombras circundantes. Tales pérdidas se expresan como porcentaje de la radiación solar global que incidiría sobre la mencionada superficie, de no existir sombra alguna.

16 El procedimiento consiste en la comparación del perfil de obstáculos que afecta a la superficie de estudio con el diagrama de trayectorias aparentes del Sol. Los pasos a seguir son los siguientes: 1. Obtención del perfil de obstáculos (práctica) Localización de los principales obstáculos que afectan a la superficie, en términos de sus coordenadas de posición azimut (ángulo de desviación con respecto a la dirección Sur) y elevación (ángulo de inclinación con respecto al plano horizontal). Para ello puede utilizarse un teodolito. El procedimiento consiste en la comparación del perfil de obstáculos que afecta a la superficie de estudio con el diagrama de trayectorias aparentes del Sol. Los pasos a seguir son los siguientes: 1. Obtención del perfil de obstáculos (práctica) Si no podemos evitar las sombras como mostraremos en el apartado 5, realizaremos el siguiente método: Localización de los principales obstáculos que afectan a la superficie, en términos de sus coordenadas de posición azimut (ángulo de desviación con respecto a la dirección Sur) y elevación (ángulo de inclinación con respecto al plano horizontal). Lo haremos para sombras cercanas. LO VEREMOS CON UNA PRÁCTICA.

17 2. Representación del perfil de obstáculos Representación del perfil de obstáculos en el diagrama de la figura 8, en el que se muestra la banda de trayectorias del Sol a lo largo de todo el año, válido para localidades de la Península Ibérica y Baleares (para las Islas Canarias el diagrama debe desplazarse 12 en sentido vertical ascendente). Dicha banda se encuentra dividida en porciones, delimitadas por las horas solares (negativas antes del mediodía solar y positivas después de éste) e identificadas por una letra y un número (A1, A2,... D14) Fijaos que módulo orientado al Este Acimut negativo 2. Representación del perfil de obstáculos.

18 3. Selección de la tabla de referencia para los cálculos Cada una de las porciones de la figura 8 representa el recorrido del Sol en un cierto período de tiempo (una hora a lo largo de varios días) y tiene, por tanto, una Determinada contribución a la irradiación solar global anual que incide sobre la superficie de estudio. Así, el hecho de que un obstáculo cubra una de las porciones supone una cierta pérdida de irradiación, en particular aquélla que resulte interceptada por el obstáculo. Deberá escogerse como referencia para el cálculo la tabla más adecuada de entre las que se incluyen más adelante. 4. Cálculo final La comparación del perfil de obstáculos con el diagrama de trayectorias del Sol permite calcular las pérdidas por sombreado de la irradiación solar global que incide sobre la superficie, a lo largo de todo el año. Para ello se han de sumar las contribuciones de aquellas porciones que resulten total o parcialmente ocultas por el perfil de obstáculos representado. En el caso de ocultación parcial se utilizará el factor de llenado (fracción oculta respecto del total de la porción) más próximo a los valores: 0,25; 0,50; 0,75 ó 1.

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22 Dependiendo de si se trata de una instalación integrada en un edificio o no, el montaje de la estructura soporte tendrá diferentes peculiaridades. Como hemos visto en el punto anterior, el anclaje de los módulos a la estructura del edificio dependerá de cómo esté construida la cubierta o los cerramientos y de las fuerzas que actúan sobre él como consecuencia de las sobrecargas de viento a que se encuentra sometido. Las instrucciones de montaje y ensamblado de la estructura se suelen indicar por los fabricantes de módulos fotovoltaicos en su documentación técnica. 44

23 Como normas a cumplir destacamos: - Las estructuras sobre suelo se anclan sobre cimentaciones de hormigón calculadas para evitar el vuelco de la estructura por la acción del viento trasero (proveniente del Norte). - La estructura se fija a las cimentaciones con tornillos introducidos previamente en el hormigón cuando se está realizando la cimentación. - En cubiertas planas se construirán muretes de hormigón armado con varilla metálica, que garanticen la total sujeción y eviten el vuelco del módulo. 45 Como normas a cumplir destacamos: - Para fijar la estructura en el tejado atravesando la cubierta es necesario colocar faldones y collarines estancos. - Es más conveniente utilizar estructuras de perfiles atornillados y partes roscadas para simplificar las labores de mantenimiento, que encarecerían la instalación. - Proteger contra la corrosión la estructura soporte, normalmente de hierro, aplicando tratamientos de galvanizado. - Realizar los taladros necesarios en la estructura soporte antes de aplicar la protección contra la corrosión. 46

24 Como normas a cumplir destacamos: - Algunas estructuras de instalaciones pequeñas son de aluminio anodinado, ya que para instalaciones grandes resultaría excesivamente caro su utilización. - Las estructuras de acero inoxidable también tienen un coste muy elevado por lo que son utilizadas en ambientes muy corrosivos, como son las zonas próximas al mar. - La tortillería empleada deberá ser de acero inoxidable, o en su defecto estar galvanizada o zincada. - El sistema de fijación permitirá, si fuera necesario, el movimiento del módulo de forma que no se transmitan esfuerzos de dilatación. 47 Como normas a cumplir destacamos: - Las estructuras de dos o más filas de la misma línea se montarán perfectamente alineadas y la distancia entre ellas será suficiente para poder realizar las conexiones de cableado entre los módulos y la colocación de los elementos necesarios. - En el caso de estructuras en las que los módulos poseen cierta inclinación, se debe dejar una separación mínima entre los módulos (3 cm aproximadamente) para permitir el paso del aire y disminuir las cargas de viento sobre los módulos. - Es muy importante realizar correctamente el aplomo de los elementos verticales de la estructura soporte, para la correcta transmisión de esfuerzos. - Se debería tener en cuenta la posibilidad de ampliación de la instalación para lo cual la estructura debería estar preparada. 48

25 En las siguientes figuras se muestran diferentes ejemplos y detalles de montaje de algunos tipos de estructuras básicas: Esquema de estructura para instalar en cubierta plana o en suelo. 49 Detalles de montaje de estructura para cubierta plana o en suelo. 50

26 Detalles de montaje de estructura para cubierta plana o en suelo. 51 Detalles de montaje de estructura para cubierta plana o en suelo. 52

27 Detalles de montaje de estructura para suelo. 53 Detalles de montaje de estructura para suelo. 54

28 Detalles de montaje de estructura para suelo. 55 Detalles de montaje de estructura para suelo. 56

29 Detalles de montaje de estructura para suelo. 57 Detalles de montaje de estructura para suelo. 58

30 Detalles de montaje de estructura para suelo. 59 Detalles de montaje de estructura para suelo. 60

31 Detalles de montaje de estructura para suelo. 61 Detalles de montaje de estructura para suelo. 62

32 Detalle de una pieza para instalar módulos superpuestos. 63 Montaje de estructuras superpuestas en tejados. 64

33 Montaje de estructuras superpuestas en tejados. 65 Montaje de estructuras superpuestas en tejados. 66

34 Montaje de estructuras superpuestas en tejados. 67 Montaje de estructuras superpuestas en tejados. 68

35 Montaje de estructuras superpuestas en tejados (SISTEMA HILTI): SOBRE TEJA. 69 Montaje de estructuras superpuestas en tejados (SISTEMA HILTI): SOBRE TEJA. 70

36 Montaje de estructuras superpuestas en tejados (SISTEMA HILTI): SOBRE TEJA. 71 Montaje de estructuras superpuestas en tejados (SISTEMA HILTI): SOBRE TEJA. 72

37 Montaje de estructuras superpuestas en tejados (SISTEMA HILTI): SOBRE TEJA. 73 Montaje de estructuras superpuestas en tejados (SISTEMA HILTI): SOBRE TEJA. 74

38 Montaje de estructuras superpuestas en tejados (SISTEMA HILTI): SOBRE TEJA. 75 Montaje de estructuras superpuestas en tejados (SISTEMA HILTI): SOBRE TEJA. 76

39 Montaje de estructuras superpuestas en tejados (SISTEMA HILTI): SOBRE TEJA. 77 Montaje de estructuras superpuestas en tejados (SISTEMA SCHUCO): SOBRE TEJA. 78

40 Montaje de estructuras con inclinación: SOBRE CHAPA. 79 Montaje de estructuras con inclinación (sistema Schuco): SOBRE CHAPA. 80

41 Montaje de estructuras con inclinación (sistema HILTI): SOBRE CHAPA. 81 Montaje de estructuras con inclinación (sistema HILTI): SOBRE CHAPA. 82

42 Montaje de estructuras con inclinación (sistema HILTI): SOBRE CHAPA. 83 Montaje de estructuras con inclinación (sistema HILTI): SOBRE CHAPA. 84

43 Montaje de estructuras con inclinación (sistema HILTI): SOBRE CHAPA. 85 Montaje de estructuras con inclinación (sistema HILTI): SOBRE CHAPA. 86

44 Montaje de estructuras con inclinación (sistema HILTI): SOBRE SANDWICH. 87 Montaje de estructuras con inclinación (sistema HILTI): SOBRE SANDWICH. 88

45 Montaje de estructuras con inclinación (sistema HILTI): SOBRE SANDWICH. 89 Montaje de estructuras con inclinación (sistema HILTI): SOBRE SANDWICH. 90

46 4.6 MONTAJE DE LOS MÓDULOS FOTOVOLTAICOS. Pasos a seguir en la instalación de los módulos: La sujeción de los módulos a la estructura se realizará solamente a través de los taladros que tenga el marco de fábrica, evitando hacer nuevos taladros. El conexionado de los módulos se realizará según los planos o esquemas de la instalación, empleando las cajas de conexiones que incorporan los módulos. Los materiales tendrán un grado de protección IP35. La conexión se hará siempre a través de terminales, nunca arrollando el cable en el tornillo. Para lograr una buena alineación de los módulos intentar usar hilos guía MONTAJE DE LOS MÓDULOS FOTOVOLTAICOS. Pasos a seguir en la instalación de los módulos: En instalaciones muy grandes, las conexiones en paralelo de diferentes ramas de módulos se realizan en una caja de conexiones externa a los módulos. En esta caja se incluyen los sistemas de protección y demás elementos de la instalación. La sujeción del módulo al marco se realizará mediante grapas o pegamentos especiales que no anulen la garantía del fabricante. Evitar todo tipo de perforaciones en los módulos. Esto implicaría la pérdida de la garantía del fabricante. Para la colocación de los módulos se separarán por voltajes e intensidades parecidas, de manera que todos los módulos en serie tengan intensidades parecidas, y las series puestas en paralelo tengan voltajes parecidos. La ganancia que se obtiene puede ser sorprendente en algunos casos. 92

47 4.6 MONTAJE DE LOS MÓDULOS FOTOVOLTAICOS. Pasos a seguir en la instalación de los módulos: Normalmente todos los módulos traen en el palé las hojas de datos para cada módulo con las características de cada uno. Esto nos servirá para diseñar previamente donde va cada módulo MONTAJE DE LOS MÓDULOS FOTOVOLTAICOS. Tipos de conexiones entre módulos: SERIE: 94

48 4.6 MONTAJE DE LOS MÓDULOS FOTOVOLTAICOS. Tipos de conexiones entre módulos: PARALELO: MONTAJE DE LOS MÓDULOS FOTOVOLTAICOS. Tipos de conexiones entre módulos: MIXTO: 96

49 4.6 MONTAJE DE LOS MÓDULOS FOTOVOLTAICOS. Reglas a tener en cuenta en el manejo de los módulos: No desembalar los módulos hasta llegar al lugar de montaje. No colocarlos sobre lugares inestables No tumbarlos con el lado del cristal hacia abajo Guardarlos en lugar limpio y seco hasta su utilización Si hay que dejarlos temporalmente a la intemperie ya desembalados, colocarlos con un ángulo de entre 20º y 80º con cartones o plástico de burbujas entre los módulos. No apilarlos. Y no juntar más de 10 módulos MONTAJE DE LOS MÓDULOS FOTOVOLTAICOS. 98

50 4.6 MONTAJE DE LOS MÓDULOS FOTOVOLTAICOS MONTAJE DE LOS MÓDULOS FOTOVOLTAICOS. 100

51 4.7 MONTAJE DE LOS INVERSORES. El inversor debe instalarse lo más cerca posible de los módulos fotovoltaicos para evitar caidas excesivas de tensión. Los inversores pueden estar diseñados para instalarse en el interror de armarios o a la intemperie. Hay que poner atención en el grado de protección IP del mismo. Los inversores tendrán claramente indicados los terminales de entrada desde el campo de módulos fotovoltaicos y los terminales de salida en corriente alterna, ya sean inversores monofásicos o trifásicos. Si el inversor es monofásico, tendrá como salida El neutro, una fase y la toma de tierra. Si el inversor es trifásico, tendrá como salida el El neutro, 3 fases y la toma de tierra. Las conexiones se harán según especificaciones del fabricante MONTAJE DE LOS INVERSORES. Es requisito fundamental antes de hacer las conexiones al inversor: 1. Comprobar la configuración placas-inversor del ingeniero. 2. Comprobar que se han realizado las series y los paralelos conforme al proyecto o al diseño previo. 3. Antes de realizar todas las conexiones, comprobar que el borne negativo de cada serie de placas se conecta con la entrada negativa del inversor y viceversa. 5. Comprobar funcionamiento anti-isla. Una vez esté terminada la instalación, se hará una prueba de la conexión a red con la supervisión oportuna. Una vez comience a funcionar el inversor se desconectará el magnetotérmico de CA y se comprobará que el inversor deja de funcionar. 4. Comprobar el tiempo de reconexión del inversor: Una vez desconectado el magnetotérmico, se volverá a armar y se comprobará el tiempo que tarda en volver a funcionar. 102

52 4.7 MONTAJE DE LOS INVERSORES MONTAJE DE LOS INVERSORES. 104

53 4.8 MONTAJE DEL CABLEADO Y PUESTA A TIERRA. El montaje del cableado de la instalación, al igual que en el resto de los componentes deben cumplir las especificaciones del Reglamento Electrotécnico para Baja Tensión en vigencia. Los cables a la intemperie deberán estar protegidos en canales o tubos; siempre que no se trate de cable solar. Las conexiones de los equipos se realizarán con terminales adecuados y nunca arrollando los hilos directamente. La instalación fotovoltaica deberá disponer de una conexión a tierra. Los módulos y la estructura deberán estar conectados a tierra. Si la conexión a tierra no es lo suficientemente buena o se desea crear una tierra independiente para la instalación, habrá que hacerlo en base al proyecto de ingeniería; normalmente con piquetas y cobre desnudo MONTAJE DEL CABLEADO Y PUESTA A TIERRA. Las protecciones se harán para proteger el circuito conforme al REBT. Habrá que dimensionarlo en función de los valores comerciales del mercado. 106