Este curso es de alineación para los que quieran certificarse en el estándar de competencias EC0586.01 Instalación de sistemas fotovoltaicos en residencia, comercio e industria.

¿Qué es un estándar de competencia?

Es el documento oficial que sirve como referente para evaluar y certificar la competencia de las personas. El Estándar de Competencia describe el conjunto de conocimientos, habilidades, destrezas y actitudes, con las que debe contar una persona para ejecutar una actividad laboral, con un alto nivel de desempeño.

¿Quién desarrolla el Estándar de Competencia?
Cuando un Comité de Gestión por Competencias se interesa por desarrollar un Estándar de Competencia, integra un Grupo Técnico de Expertos en la función individual y ellos estandarizan la función utilizando la metodología del CONOCER.

¿Qué es el CONOCER?

El Consejo Nacional de Normalización y Certificación de Competencias Laborales (CONOCER) es una entidad paraestatal sectorizada en la Secretaría de Educación Pública, con un órgano de gobierno tripartita con representantes de los trabajadores, los empresarios y el gobierno.

 

1. Electricidad.Potencia

La potencia se puede definir como: Trabajo producido por la circulación de electrones en un tiempo determinado. La potencia va en relación de la corriente a mayor corriente mayor potencia. Su unidad de medida es el Watt (W).

Formula para calcular la potencia:

 Tensión

La tensión eléctrica o diferencia de potencial (también denominada voltaje) es una magnitud física que cuantifica la diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos. También se puede definir como el trabajo por unidad de carga ejercido por el campo eléctrico sobre una partícula cargada para moverla entre dos posiciones determinadas. Se puede medir con un voltímetro. Su unidad en el Sistema Internacional de Unidades (SI) es el voltio.

Corriente

Podríamos definir a la corriente eléctrica (I) como el flujo de electrones o carga eléctrica a través de un circuito eléctrico cerrado. Su unidad de medida es el Amper.

 

Formula para calcular la corriente:

Resistencia eléctrica

Todos los conductores eléctricos se oponen al paso de la corriente eléctrica en mayor o menor medida. Esto es debido a que los portadores de carga (electrones o iones) se encuentran con ciertas dificultades para desplazarse dentro del material del que forman parte. Esta oposición se denomina resistencia eléctrica de un conductor. Su unidad de medida es el Ohm (Ω).

La resistencia eléctrica de un conductor puede depender de:

• El material del que está compuesto.
• La temperatura a la que se encuentra. Cuanto mayor es la temperatura mayor es su resistencia eléctrica
• Su longitud. La resistencia aumenta proporcionalmente a la longitud del conductor.
• Su sección. La resistencia disminuye proporcionalmente a la sección transversal del conductor.

Conductancia eléctrica

Si la resistencia nos da idea de lo difícil que es para un conductor conducir la electricidad, la conductancia nos permite medir su facilidad de conducción. Su unidad de medida en el S.I es el siemens.

Resistividad eléctrica

La resistividad es una magnitud propia de cualquier material que depende directamente de su naturaleza y de su temperatura. La resistividad de un material no depende de si tienes un conductor con mayor o menor sección, o con mayor o menor longitud, al contrario de lo que sucedía con la resistencia.

Material	Resistividad	Unidades
Plata	0.01	Ω mm2/m
Cobre	0.0178	Ω mm2/m
Oro	0.024	Ω mm2/m
Aluminio	0.0283	Ω mm2/m
Hierro	0.1	Ω mm2/m
Estaño	0.139	Ω mm2/m
Mercurio	0.942	Ω mm2/m

Conductancia eléctrica

Se denomina conductancia eléctrica a la propiedad del material de permitir el flujo de cargas eléctricas (electrones). Es la inversa de la resistividad.

Potencia activa, reactiva y aparente

Potencia Real (P): Es la potencia en que en el proceso de transformación de la energía eléctrica se convierte en trabajo.

Potencia Reactiva (Q): Potencia disipada por las cargas reactivas (Bobinas o inductores y capacitores o condensadores) y no se aprovecha en un trabajo [VAR].

Potencia Aparente (S): Es la suma de la potencia activa y la potencia reactiva [VA].

Sistema de puesta a tierra

Un aspecto importante de los conductores se refiere a la instalación del conductor de puesta a tierra para conectar las terminales que tienen para tal propósito los contactos (receptáculos) y las bases metálicas de lámparas, luminarias, ventiladores de techo, lavadoras, bombas, etc. Hay que recordar que el sistema de tierra de cualquier instalación tiene el principal objetivo de proveer seguridad a las personas.

Corriente directa y corriente alterna

Existen dos tipos de corriente eléctrica: corriente continua y corriente alterna. La corriente continua es un flujo de electrones constante en el tiempo, mientras que la corriente alterna corresponde a un cambio del flujo de electrones en una dirección u otra, durante un periodo de tiempo.

El movimiento de electrones se produce desde un punto con mayor potencial eléctrico hasta un punto con menos potencial, pero, si estos dos puntos cambian constantemente su polaridad, es decir, que el punto más positivo o con mayor potencial pasa a ser el punto con menos potencial o más negativo, esto hará que los electrones alternen su movimiento. De allí que la corriente se conozca como alterna. La representación de la corriente alterna es la de una forma de onda senoidal, aunque esta puede tener diferentes representaciones.

Conductores, aislamientos y semiconductores

Desde el punto de vista de la electricidad, los materiales se pueden clasificar como los que conducen la electricidad fácilmente y que se les denomina conductores, los materiales que presentan una gran resistencia a la electricidad y que se conocen como aisladores o aislantes y los materiales que en ciertas condiciones conducen electricidad y en otras no lo hacen y que se conocen como semiconductores. Los conductores (por ejemplo cobre, aluminio, etc.) conducen corriente muy fácilmente, mientras los aisladores (por ejemplo vidrio, mica, papel) prácticamente no conducen corriente, en otras palabras los conductores tienen baja resistividad en tanto que los aisladores la tienen alta. La resistividad de los semiconductores (por ejemplo, germanio, silicio, etc.) está entre los conductores y los aisladores.

. 1. Conductores:

• Los conductores están formados por cadenas metálicas, estás cadenas están basadas sobre una estructura de metal de raíces positivas, rodeada por una nube de electrones.
• Los conductores tienen coeficiente de temperatura positivos, es decir su resistencia se incrementa con elevación de temperatura y viceversa.

2. Semiconductores:

• Los semiconductores están formados de cadenas covalentes.
• Los semiconductores tienen un coeficiente de temperatura negativo para la resistencia, es decir su resistencia disminuye con la elevación de temperatura y viceversa.
• Los semiconductores se usan en la fabricación de dispositivos electrónicos (por ejemplo, diodos de cristal, transistores, etc.)

3. Aislantes:

• Los aislantes son predominantemente compuestos covalentes. Los electrones de valencia están fuertemente ligados con los átomos de la vecindad, y, por lo tanto, no están disponibles para el flujo de corriente.
• Los semiconductores tienen coeficiente de temperatura negativo para la resistencia, es decir, la resistencia disminuye cuando aumenta la temperatura y viceversa.
• Los aislantes se usan para confinar la corriente a la trayectoria deseada.

 Watt-hora: Energía consumida por un dispositivo de 1 watt de potencia que opera de manera continua durante 1 hora. Es la unidad típica en que se mide la energía eléctrica consumida en nuestros servicios.

AWG: American Wire Gauge indica la nomenclatura norteamericana para designar el calibre de los conductores.

IEC: International Electrotechnical Commision, designa el calibre de los conductores en mm2.

Identificación de conductores fase, tierra y neutro.

En primer lugar, hay que dejar claro que cuando hablamos de cables fase y neutro estamos refiriéndonos a circuitos de corriente alterna. En corriente continua el equivalente a la fase sería el cable positivo y el equivalente al neutro el cable negativo. El código de colores de cables eléctricos es el mismo en ambos casos, es decir, si nos preguntamos de qué color es el cable positivo en un circuito CC la respuesta es la misma que si nos preguntamos de qué color es el cable de fase en un circuito CA.

De forma sencilla, fase y neutro son los dos cables que traen la corriente desde la central eléctrica hasta nuestra casa. Cuando conectamos nuestros aparatos eléctricos (por ejemplo, una bombilla), la corriente entra por la fase, pasa por el elemento que la transforma en luz, calor o cualquier tipo de energía y sale por el neutro.

El uso de esta terminología tiene mucho sentido ya que la palabra fase por definición es sinónimo de onda, que solo tiene sentido en corriente alterna. En concreto una onda cuya frecuencia en México es de 60 Hz. La fase es el cable por el que llega la señal alterna desde la central a nuestra casa.

El cable neutro es el encargado de cerrar el circuito en nuestro hogar, después de alimentar el cable de fase los elementos eléctricos que tengamos conectados, desde una bombilla a cualquier electrodoméstico. Si las diferentes fases llevan cargas iguales el cable neutro no llevará corriente, pero esto no ocurre siempre, es un cable para compensar los diferentes consumos que se pueden dar en cada fase.

CÓDIGO DE COLORES NOM-001-SEDE-2012
TIERRA	Verde o verde con franjas amarillas.
NEUTRO	Blanco o gris claro.
FASE O LINEA	Negro, rojo, azul.

Protecciones eléctricas

La protección del circuito se requiere en cualquier sistema para asegurar que se desconecte de manera segura en el evento de un corto circuito. La protección del circuito es igualmente válida en sistemas de baja tensión, como en los de alta tensión.

Un sistema de bajo voltaje puede producir problemas importantes, simplemente por la elevada corriente que las baterías pueden producir, por ejemplo: las baterías de 12V pueden generar del orden de 1000 A en un corto, y podría producir un shock severo; en algunos casos, lesiones y hasta la muerte.

En el caso de un corto circuito, la instalación eléctrica podría estar extremadamente caliente, y quemarse en pocos segundos, a menos que se haya seleccionado una protección apropiada, lo que aseguraría que no se presenten daños como resultado de un corto circuito accidental.

  2.Principios fotovoltaicos

Radiación solar

La radiación solar que procede directamente del sol, se refleja al entrar a la atmósfera por la presencia de las nubes, el vapor de agua, etc., y es dispersada por las moléculas de agua, el polvo en suspensión, etc., por lo que la radiación solar que llega a una superficie terrestre procede de tres componentes:

Radiación directa: Es la formada por los rayos del sol directamente, es decir, que no llega a ser dispersada.

Radiación difusa: Es la procedente de toda la bóveda celeste, excepto la que llega del sol, originada por los efectos de dispersión indicados antes,

Radiación del albedo: Es la procedente del suelo debida a la reflexión de parte de la radiación incidente sobre montañas, lagos, edificios, etc., y depende directamente de la naturaleza de estos elementos. Esta radiación se obtiene del cociente entre la radiación reflejada y la incidente sobre una superficie.

La radiación global es la suma de las tres componentes, en adición a que tanta luz solar se pueda obtener directamente, la intensidad de la luz del sol es importante. Cuando el sol está en la parte de abajo en el cielo, la radiación solar debe pasar a través de más atmósfera y se reduce por lo tanto por dispersión y absorción.

Efecto fotoeléctrico

Cuando la luz brilla en un metal, los electrones pueden ser expulsados de la superficie del metal en un fenómeno conocido como el efecto fotoeléctrico. También, a este proceso suele llamársele fotoemisión, y a los electrones que son expulsados del metal, fotoelectrones. En términos de su comportamiento y sus propiedades, los fotoelectrones no son diferentes de otros electrones. El prefijo foto simplemente nos indica que los electrones han sido expulsados de la superficie de un metal por la luz incidente.

Partes de los módulos fotovoltaicos

Circulo indio

Otras de las aplicaciones de la geometría solar es la técnica conocida como el “círculo indio”, técnica reconocida en el estándar nacional 0586.01 Dicha técnica consiste en colocar una pértiga (vara) sobre una superficie  plana, en un día despejado y con un cordón sujeto a esta pértiga ir realizando marcas a lo largo de un periodo determinado, el análisis de estas marcas permite definir una referencia de orientación, para localizar los 4 puntos cardinales.

Orientación del módulo

Otorgar una buena orientación y un ángulo de inclinación adecuados a nuestras placas solares son dos factores fundamentales para optimizar el aprovechamiento de las horas de sol y, de este modo, obtener el máximo rendimiento de nuestra instalación solar. 

La orientación idónea para dirigir los módulos solares es hacia el sur (ángulo azimutal de 180 º). Si orientamos los módulos hacia esta dirección, la instalación de módulos fotovoltaicos recibirá la máxima irradiación solar posible durante el día y, por tanto, el rendimiento del sistema será óptimo. Asimismo, es importante verificar que no haya sombras sobre nuestro sistema fotovoltaico.

La célula fotovoltaica

Para aprovechar en forma de energía eléctrica, la energía que nos llega a la fie en forma de radiación solar, se emplean unos dispositivos llamados paneles solares. El material que se emplee para su fabricación debe ser especialmente sensible a la radiación de la luz solar, ya que el efecto de conversión resulta de s interacción entre los fotones y los átomos que constituyen el material con el que se fabrican.

Con dicho material (sensible a la radiación solar) se construyen las células sola res. Físicamente, una célula solar no es más que un diodo con una superficie muy amplia, que puede llegar a decenas de cm². La mayor parte de las células solares que se comercializan en la actualidad son de silicio. Es un elemento que se encuentra en todo el mundo, ya que forma la arena (dióxido de silicio, SiO.). En su forma más pura, el silicio semiconductor se emplea en la industria de la microelectrónica, donde es la base de los microchips.

Las celdas solares de silicio pueden constituirse de cristales monocristalinos, policristalinos o de silicio amorfo. La diferencia entre ellas radica en la forma como están dispuestos los átomos de silicio en la estructura cristalina: es la estructura cristalina la que hace que tengan características diferentes.Constante solar

Para medir la cantidad de energía solar que llega a la frontera exterior que deli mita la atmósfera, se establece la constante solar. Es la misma cantidad de energía que recibiría la superficie de la Tierra si no tuviera atmósfera.

La constante solar nos sirve para establecer el valor correspondiente a la energía que incide perpendicularmente en 1m² de la parte exterior de la atmósfera.

Horas solar pico

Es un parámetro fundamental para el dimensionado de los sistemas fotovoltaicos. Corresponde al número de horas en las que cada metro cuadrado de superficie captadora, obtiene de modo constante 1.000 W de energía. Los módulos fotovoltaicos se caracterizan bajo unas condiciones determinadas que son toma das como referencia y que se denominan Condiciones Estándar de Medida. Éstas son:

-1 kW/m² de radiación solar.

– 25 °C de temperatura de las células fotovoltaicas.

– Incidencia normal.

Características eléctricas de los módulos fotovoltaicos

El comportamiento eléctrico de los módulos fotovoltaicos está dado por las curvas de corriente contra voltaje (curva I-V), que especifican la corriente que produce el módulo en un rango de voltaje. En la siguiente figura, se muestra la curva I-V para un módulo fotovoltaico tipico a las llamadas condiciones estándar de prueba (CEP,) que corresponde a una irradiancia de 1 Kw/m² y una temperatura de celda de 25 °C. Es importante notar que la potencia que entrega el módulo se reduce cuando el módulo no opera a voltaje óptimo.

Si el módulo no opera al voltaje óptimo, la potencia que entrega se reduce, como se muestra en la curva de potencia contra voltaje que se muestra a continuación. Una forma más sencilla de especificar las caracteristicas de los módulos, es definiendo la potencia, voltaje y corriente nominal en condiciones estándar de prueba (CEP).

La potencia nominal corresponde a la potencia máxima (Pmp), la corriente y el voltaje que corresponden con Pmp se denominan la corriente y el voltaje nominal del módulo Imp y Vmp respectivamente. En la mayoría de los módulos, el voltaje nominal Vmp es del orden de 17 volts, aún cuando puede haber otros valores mayores.

En los sistemas fotovoltaicos independientes o aislados, los módulos operan al voltaje de la batería, que se encuentra en forma tipica entre 12 y 14 volts. Otros parámetros importantes a especificar son la corriente de cortocircuito (Isc) y el voltaje de circuito abierto (Voc).

Tensión de circuito abierto (voc)

Si se coloca una celda fotoeléctrica debajo de una fuente luminosa constante, sin ningún receptor o carga, se obtiene en sus terminales una tensión continua llamada “Tensión a circuito abierto” (Voc).

Si se hace medición con la ayuda de un voltmetro esta tensión es del orden de 0.7 V, para una celda elemental (varia de acuerdo con la tecnologia y la iluminación). Una celda fotoeléctrica es una asociación de células elementales y la tensión en vacio.

Voc es tal que:

Voc N x 0.7 (volts)

N= Número de celdas en serie.

Por ejemplo, para 6 celdas N=6, de modo que la tensión de vacio Voc es:

Voc=0.7 x 6=4.2 volts

Corriente de corto circuito

Al contrario del punto de circuito abierto, si se conecta una fotocelda en corto circuito, circula su comente máxima, pero no hay tensión, ésta es la corriente que se puede medir en la rama directamente con un ampermetro. A esta comente máxima a tensión cero se le denomina como “corriente de cortocircuito.

Punto de potencia máxima (p.)

La utilización óptima de una celda fotoeléctrica consiste en hacer funcionar una carga bajo la tensión máxima y una corriente máxima.

Simbología aplicable en el mercado fotovoltaico

3. Especificación de CFE G0100-04

Objetivos

• Definir los Requerimientos para el diseño e instalación de sistemas fotovoltaicos interconectados con la red eléctrica (SFVI).
• Garantizar la seguridad del personal
• Garantizar la calidad de la energía en la red.
• Garantizar la integridad física y operacional de la red eléctrica y de los SFVI.

Campo de aplicación

Aplica para la interconexión a la red eléctrica de baja tensión de SFV con capacidad hasta 30 kWp, los cuales pueden estar instalados en viviendas individuales, inmuebles comerciales, escuelas y edificios públicos. La especificación considera únicamente SFVI que utilizan inversores estáticos de estado sólido, para la conversión de corriente directa (c.d.) a corriente alterna (c.a.).

Normas que aplican

• NOM-001-SEDE-2012 Instalaciones Eléctricas (utilización).
• NOM-008-SCF1-2002 Sistema General de Unidades de Medida.
• IEC 61173-1992 Overvoltage Protection for Photovoltaic (PV) Power Generating Systems – Guide.

Características y condiciones generales

Las dos configuraciones típicas factibles para la instalación de SFV de hasta 30 kWp son:

• GFV aterrizado.
• GFV flotante.

El SFVI debe conectarse del lado de la carga, sin embargo, es posible conectar la salida del SFVI en otro punto del sistema eléctrico del inmueble cuando el SFV se encuentre a una distancia considerable del interruptor general de servicio, siempre y cuando se cumpla lo siguiente:

1. a) La suma de las capacidades de los dispositivos de sobrecorriente 120% la capacidad de transporte de corriente del bus o conductor.
2. b) Todos los interruptores alimentados con corriente en ambos sentidos deben estar especificados para operación bidireccional.
3. c) Las condiciones de mantenimiento y supervisión deben ser garantizadas los interruptores.
4. d) Las medidas de seguridad y protección que se indican se deben implementar y mantener.

Punto de Interconexión

El SFVI debe conectarse del lado de la carga, preferentemente en el interruptor general de servicio del inmueble. El interruptor de servicio proporciona así un medio manual de desconexión accesible al personal de la CFE.

Es posible conectar la salida del SFVI en otro punto del sistema eléctrico del inmueble cuando el SFV se encuentre a una distancia considerable del interruptor general de servicio, siempre y cuando se cumpla lo siguiente:

• La suma de las capacidades de los dispositivos de sobrecorriente de los circuitos que alimenta un bus o conductor no debe exceder de 120 % la capacidad de transporte de corriente del bus o conductor.
• Todos los interruptores que van a ser alimentados con corriente en ambos sentidos dentro del sistema eléctrico deben estar especificados para operación bidireccional.
• Las condiciones de mantenimiento y supervisión deben ser garantizadas para que solamente personal calificado opere y proporcione mantenimiento a las instalaciones.
• Todas las medidas de seguridad y protección que se indican en esta especificación se deben implementar y mantener. Así mismo, se deben verificar periódicamente.

Protecciones contra operación en modo isla

El SFVI debe contar con protecciones que lo desconecten de la red en caso de pérdida de la red eléctrica, en un tiempo de 2 s, para evitar su operación en modo isla. Tales protecciones típicamente están autocontenidas en los inversores. Es necesario el empleo de un dispositivo de detección adicional como protección redundante. En lo que respecta al dispositivo de detección adicional, la mayoría de las protecciones contra operación en modo isla están basadas en el método de detección de la tensión o de la frecuencia fuera de los límites especificados (véase párrafo 6.7). Sin embargo, existen otros métodos para detectar la operación en modo isla cuando ésta no es detectable por las protecciones contra desviación de tensión y frecuencia. Si éste fuera el caso, el método elegido debe ser probado para certificar su efectividad en la detección de operación en modo isla cuando la potencia real y reactiva hacia la red tienden a cero (pérdida de la red), en cuyo caso el tiempo de respuesta debe ser menor o igual a 1 min. Para aspectos de seguridad véase capítulo 9. Aun cuando las protecciones son propiedad y responsabilidad del usuario la CFE podrá verificar su funcionamiento cuando así lo considere, con el objeto de garantizar que el SFV no energice redes que CFE haya librado para mantenimiento.

Medios de desconexión

Es indispensable contar con medios que permitan seccionar el sistema, para desenergizar los equipos que lo conforman y para evitar energizar la red de CFE en caso de licencias para mantenimiento. Aun cuando las protecciones son propiedad y responsabilidad del usuario la CFE puede verificar su funcionamiento cuando así lo considere, con el objeto de garantizar que el SFV no energice redes que CFE haya librado para mantenimiento. En sistemas aterrizados, los medios de desconexión manuales o automáticos se deben instalar solo en los conductores no aterrizados, ya que la desconexión de un conductor que se encuentra aterrizado puede llevar al sistema a operar en modo flotante. Una excepción a esta regla ocurre en el circuito de salida del GFV, cuando el sistema de protección contra fallas a tierra prevé la desconexión del conductor aterrizado del sistema para interrumpir la corriente de falla.

Medios de desconexión

Cada equipo en un SFVI debe contar con medios de desconexión para aislarlo de los demás equipos y de todas las fuentes de energía. Los medios de desconexión pueden ser interruptores o conectores, dependiendo de su función dentro del sistema para evitar energizar la red de CFE en caso de licencias para mantenimiento. Aun cuando las protecciones son propiedad y responsabilidad del usuario la CFE puede verificar su funcionamiento cuando así lo considere, con el objeto de garantizar que el SFV no energice redes que CFE haya librado para mantenimiento. Los interruptores localizados apropiadamente, con la calibración y capacidad de interrupción adecuadas, cumplen ampliamente con las funciones de desconexión y protección contra sobrecorriente y cortocircuito. En el diagrama de bloques de la figura 7 se ilustra la localización de medios de desconexión para los posibles equipos que conforman un SFVI. Un interruptor entre el inversor y el transformador no es necesario puesto que en caso de servicio el conjunto inversor-transformador puede ser aislado de ambas fuentes.

Orientación del Arreglo

Ésta es una de las características más importantes para el mejor aprovechamiento del recurso solar. Sin embargo, se debe tener presente que dicha orientación se puede ver afectada tanto por la ubicación y arquitectura del inmueble, como por las características constructivas del mismo. Se debe procurar siempre orientar el GFV hacia el sur con una inclinación equivalente a la latitud geográfica del sitio de la instalación, con ello se maximiza la captación del recurso solar a lo largo del año. Es necesario señalar que independientemente de la inclinación que se le dé al arreglo para maximizar la captación de energía en alguna estación del año en particular, la captación total anual en cada caso no guarda una diferencia significativa y lo único que se logra es incrementar la generación FV en la estación de interés. Se debe considerar que en ningún momento del día los módulos deben estar a la sombra, aunque sea sólo parcialmente.

4. Aspectos generales para la instalación

Tipos de estructuras y métodos de fijación a la superficie

La estructura soporte, asegura el anclaje del generador solar y proporciona la orientación y el ángulo de inclinación idóneo para el mejor aprovechamiento de la radiación, siendo los encargados de hacer a los módulos y paneles fotovoltaicos resistentes a la acción ejercida por los elementos atmosféricos.

La estructura debe:

• Garantizar que los módulos permanecerán ahí por el tiempo garantizado de generación del SFVI.
• Soportar cargas estáticas (peso de los módulos, su propio peso, granizo, y cargas dinámicas (incidencia del viento y sismos).
• Orientación e inclinación que garanticen la mayor generación de energía posible del SFVI.
• Libre de sombras.
• Estética, perfecta nivelación de los módulos.

En el mercado hay estructuras especializadas para aplicaciones fotovoltaicas compuestas de rieles de aluminio o aleaciones ferrosas fabricados con extrusiones de una sola pieza, estas estructuras deben de nivelarse de manera adecuada cuidando aspectos de anclaje, generación y estática. El estándar no define un tipo de estructura en específico ni limita el hecho de fabricar uno mismo la estructura, sólo considera el aspecto de calidad:

• La estructura debe soportar la misma vida útil de los módulos
• Minimizar el aspecto del par galvánico, contemplar la orientación e inclinación adecuada para obtener la mayor cantidad de energía del SFV.
• Integrarla al sistema de tierra física
• El anclaje a la superficie de soporte debe ser lo más sólido posible y se deben de evitar al máximo filtraciones (en el caso de la instalación sobre techos).

Fijar la estructura a la superficie

• Marcar puntos con el objetivo de perforar la loza con la broca adecuadamente y sacar el polvo del orificio.
• Aplicar sellador O algún elemento que contribuya a evitar filtraciones de agua
• Insertar el taquete de expansión y colocar una junta elástica, empaque O neopreno para sellar y poder colocar el elemento a fijar aparentado finalmente con la tuerca.

Elementos de fijación de los módulos a su base

En algunas estructuras se utilizan accesorios para la fijación de los módulos, éstos se sujetan con “middle-end Clamps”, estos son herrajes especializados para la sujeción de módulos fotovoltaicos de aluminio o aleaciones ferrosas. Es importante revisar que la longitud de los accesorios corresponde al peralte de los módulos FV, para garantizar la fijación segura de los módulos.

Se recomienda brindar una separación entre módulos, un espacio mínimo de 1/8″, esto es con la finalidad de disminuir los esfuerzos mecánicos por cargas dinámicas y que el viento brinde un porcentaje de ventilación entre los módulos.

Tipos de empalmes de conductores y ponchado de conexiones

Empalme con conector de resorte

Se debe tener cuidado de que no quede expuesto ninguno de los conductores sin aislamiento y de que se haya encontrado en sentido horario.

Conector tubular aislado

Se debe tener cuidado de que no quede expuesto ninguno de los conductores sin aislamiento y de haber sido instalados con la herramienta de compresión adecuada.

Conector para aplicación fotovoltaica

Se debe tener cuidado de que el conductor haya sido aprisionado con la herramienta adecuada, verificando que no se pueda zafar al tensionarlo, y que tenga el empaque correspondiente.

Conector tubular sin aislar

Se debe tener cuidado de que no quede expuesto ninguno de los conductores sin aislamiento, haber sido instalados con la herramienta de compresión adecuada y de ser aislados mediante funda termo-contráctil.

Par galvánico y elementos de prevención

El par galvánico es un fenómeno de corrosión que se presenta cuando dos metales diferentes están en contacto.

Para evitar la presencia de un par galvánico es necesario insertar una junta de material inerte como teflón o neopreno entre el marco de aluminio del modulo y la estructura

La presencia del par galvánico repercute:

• Debilitamiento de la estructura de soporte
• Disminución de la capacidad de conducción

Envolventes o grados de protección

Las envolventes de los equipos eléctricos constituyen preventiva y funcionalmente un elemento importante por cuanto deben garantizar una protección contra contactos eléctricos directos de las personas y, a su vez, una protección del propio equipo contra penetración de agentes ambientales sólidos y líquidos (Código IP)

Código IP

Sistema de codificación para indicar los grados de protección proporcionados por una envolvente contra el acceso a partes peligrosas, la penetración de cuerpos sólidos extraños, la penetración de agua y para suministrar una información adicional unida a la referida protección.

Canalización y cableado

El EC0586 se apega a lo establecido a la NOM-001-SEDE-2012, en el artículo 690. Donde se contempla lo siguiente:

• Cuando se instalan en lugares fácilmente accesibles, los circuitos de fuente y de salida fotovoltaicos, funcionando a tensiones máximas del sistema mayores a 30 volts, se deben instalar en una canalización.

 

• Cuando los circuitos de una fuente fotovoltaica de corriente continua o de salida de un sistema fotovoltaico integrado al edificio u otro sistema fotovoltaico tienen trayectorias dentro de un edificio o estructura, deberán estar contenidos en una canalización metálica, o ser de cable con armadura metálica Tipo MC que cumpla con 250-118(10) o envolventes metálicas desde el punto de penetración de la superficie del edificio o estructura, hasta el primer medio de desconexión fácilmente accesible

El EC0586 establece el uso de tubería roscable en exteriores, este tipo de requisito se cumple con tubería conduit metálica de pared gruesa. Por lo que se le solicita al instalador tomar en cuenta siguiente:

• Realizar unión de conduit haciendo uso de tarraja
• Realizar empalmesadecuados
• Utilizar guantes en todo momento
• Colocar tuberías acordes a las condiciones de intemperie
• Realizar la canalización correspondiente al plano o diagrama.  

5. Mantenimiento

Mantenimiento básico del SFVI

El mantenimiento de los sistemas fotovoltaicos conectados a la red es mínimo y de carácter preventivo: no tiene partes móviles sometidas a desgaste, ni requiere cambio de piezas ni lubricación. Entre otras cuestiones, se considera recomendable realizar revisiones periódicas de las instalaciones, para asegurar que todos los componentes funcionan correctamente. Dos aspectos a tener en cuenta son, por un lado, asegurar que ningún obstáculo haga sombra sobre los módulos; y por el otro, mantener limpios los módulos fotovoltaicos, concretamente las caras ex puestas al sol. Normalmente la lluvia ya se encarga de hacerlo, pero es importan te asegurarse de su limpieza. Las “pérdidas” (lo que se deja de generar) producidas por la suciedad pueden llegar a ser de un 5%, y se pueden evitar si se realiza una limpieza con agua (sin agentes abrasivos ni instrumentos metálicos) después de muchos días sin llover, después de una lluvia de fango o de una nevada. Es difícil pensar en una fuente de energía con un mantenimiento tan sencillo.

Prevenciones al realizar mantenimiento

Se debe contar con medios para sacar de operación el GFV, ya sea para realizar labores de mantenimiento o como protección contra fallas.

Deshabilitar el arreglo FV puede ser alguna de 3 condiciones diferentes.

• Evitar que el arreglo produzca salida alguna.
• Reducir la tensión de salida a cero.
• Reducir la corriente de salida a cero

La primera opción es la más segura, pero requiere cubrir el arreglo de la luz solar.

De las opciones restantes se debe identificar que resulta menos riesgoso y más fácil de manejar en cada caso, la corriente de cortocircuito o la tensión de circuito abierto del arreglo.

En arreglos de pequeña capacidad (≤ 2 kWp) y cuya tensión de circuito abierto no exceda 200 V c.d. resulta suficiente abrir las terminales del circuito de salida de c.d. para deshabilitar el arreglo. Para este propósito se debe utilizar un interruptor para c.d. que cumpla con las especificaciones para operar a tensión y corriente de dicho circuito.

En arreglos FV con potencias superiores a 2 kWp, es recomendable seccionar el arreglo en segmentos cuya tensión de circuito abierto sea menor que 200 V c.d. y su corriente de cortocircuito no exceda 20 A.

 6. Seguridad

Equipo de protección personal

Es muy importante portar el equipo de protección personal (EPP) para evitar cualquier tipo de accidente, el cual se conforma por las siguientes partes:

• Casco dieléctrico
• Gafas de protección
• Guantes dieléctricos y de carnaza
• Calzado dieléctrico

Casco de protección

Equipo de protección que se ajusta a la cabeza para protegerla, de acuerdo con su clasificación, contra impactos, tensión eléctrica o una combinación de éstos.

Los cascos de protección se clasifican, de acuerdo con su nivel de desempeño, de la manera siguiente.

• Clase G (General): Los cascos Clase G deberán reducir la fuerza de impacto de objetos en caída y el peligro de contacto con conductores energizados a baja tensión eléctrica de hasta 2 200 V (fase a tierra).
• Clase E (Dieléctrico): Los cascos Clase E deberán reducir la fuerza de impacto de objetos en caída y el peligro de contacto con conductores energizados a alta tensión eléctrica de hasta 20 000 V (fase a tierra).
• Clase C (Conductor): Los cascos Clase C deberán reducir la fuerza de impacto de objetos en caída. Esta clase no provee protección contra el contacto con conductores eléctricos.

La principal función y propósito para usar un casco de protección es:

• Ayudar a proteger a los trabajadores de un traumatismo en la cabeza debido a pequeños objetos que pueden caer desde una altura.
• Ayudar a prevenir que la fuerza se transmita hacia la columna vertebral si un impacto ocurre desde arriba.
• Ayuda a proteger shock de bajo nivel eléctrico.

Calzado de protección

Para el uso del calzado de protección objeto de esta Norma, deberá efectuarse previamente un análisis de los riesgos a los que estarán expuestos los usuarios, con el fin de determinar el tipo y grado de protección que se requiere.

Clasificación.

• Tipo I Calzado ocupacional: Es aquél destinado a usarse en actividades de trabajo donde el usuario está expuesto únicamente a riesgos menores, tales como cortaduras, laceraciones, golpes contra objetos, entre otros, que no requiere contar con alguna característica especial de protección.
• Tipo II Calzado con puntera de protección: Es aquél destinado a la protección integral de los dedos de los pies, donde existen riesgos de impacto.
• Tipo III Calzado de protección dieléctrico: Es aquél destinado a proteger al usuario contra riesgo s de choque eléctrico
• Tipo IV Calzado de protección metatarsal: Es aquél destinado a proteger el empeine del pie contra riesgos de impacto directo al metatarso, además de cubrir los riesgos del calzado Tipo II.
• Tipo V Calzado de protección conductivo: Es aquél destinado a disipar la electricidad estática del cuerpo al piso, para reducir la posibilidad de ignición de mezclas explosivas o sustancias inflamables.
• Tipo VI Calzado de protección resistente a la penetración: Es aquél destinado a proteger la planta del pie del usuario contra objetos punzo-cortantes que puedan traspasar la suela del calzado.
• Tipo VII Calzado de protección antiestático: Es aquél destinado a reducir la acumulación de electricidad estática, disipándola del cuerpo al piso manteniendo una resistencia lo suficientemente alta para ofrecer al usuario una protección limitada contra un posible riesgo de choque eléctrico.

 

 

Riesgos y precauciones en la instalación del SFVI

Trabajos en altura: Las actividades de mantenimiento, instalación, demolición, operación, reparación, limpieza, entre otras, que se realizan a alturas mayores de 1.80 m sobre el nivel de referencia.
Sistemas de restricción: Los sistemas de restricción deberán emplearse únicamente para limitar la distancia de desplazamiento del trabajador hacia cualquier borde peligroso donde pueda ocurrir una caída. Este tipo de sistemas no deberán emplearse para detención de caídas.

En el uso de los sistemas de restricción, se deberá limitar la distancia de acercamiento a la zona de riesgo de caída (bordes) a no menos de 1.20 m.

(NOM-009-STPS-2011, 2011)

Definiciones

Celda Fotovoltaica: El elemento semiconductor más pequeño capaz de convertir la luz solar en energía eléctrica vía corriente directa.

Módulo Fotovoltaico (MFV): Grupo de celdas fotovoltaicas interconectadas eléctricamente entre sí, mecánicamente agrupadas y encapsuladas en una unidad para protegerlas del medio ambiente. Un MFV es la unidad de generación más pequeña lista para utilizarse (figura 1).

Sistema Fotovoltaico (SFV): Sistema de generación que convierte la luz solar directamente en energía eléctrica, con las características apropiadas para ser utilizada por la carga destinada.

Sistema Fotovoltaico Interconectado a la Red (SFVI): Sistema fotovoltaico de generación eléctrica en el que la energía en corriente directa del GFV es convertida en energía en corriente alterna (c.a.), a la tensión y frecuencia de la red eléctrica y sincronizada con ella. Al conectarse en paralelo con la red, el SFV contribuye al suministro de la energia demandada a la red.

Arreglo Fotovoltaico: Circuito conformado por varias ramas de módulos fotovoltaicos conectadas en paralelo

Caja de Conexión: Caja en la que se conectan eléctricamente ramas o arreglos FV entre sí.

Generador Fotovoltaico (GFV): Unidad generadora capaz de convertir la radiación solar incidente directamente en energía eléctrica en forma de corriente directa, Constituido por:

• Módulos fotovoltaicos.
• Subarreglos (grupos de módulos fotovoltaicos).
• Arreglo fotovoltaico (grupo de subarreglos).
• Cajas de conexión.
• Cables y conexiones eléctricas.
• Dispositivos de protección.
• Sistema de tierras.
• Estructuras de montaje.

Inversor: Dispositivo electrónico de potencia cuya función principal es convertir la señal de c.d. del GFV en una señal de c.a. sincronizada con la red. Constituye el elemento central de la interfaz entre el GFV y la red eléctrica.

 Operación en Modo Isla: Operación continua de una instalación de generación FV con cargas locales después que el suministro de energia de la red eléctrica ha sido interrumpido. Ésta es una condición indeseable que potencialmente puede ocurrir en el instante que coincida la demanda de energía de la carga con la generación FV en la isla.

Punto de Acoplamiento Común (PAC): Punto en el que se conectan eléctricamente dos o más usuarios.

Rama Fotovoltaica: Circuito conformado por varios módulos fotovoltaicos conectados en serie.

Sección de Corriente Alterna: Segmento de la instalación fotovoltaica que va de las terminales de salida de corriente alterna del inversor hasta el punto de conexión con la red eléctrica.

Sección de Corriente Directa:  Conjunto de equipos y elementos del sistema eléctrico que producen o manejan potencia eléctrica en corriente directa y que van desde las celdas FV hasta las terminales de entrada de corriente directa del inversor.