Memoria de Calculo Panel Solar
Memoria de Calculo Panel Solar
Memoria de Calculo Panel Solar
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GASODUCTO ARJONA BRILLANTE LOMA LINDA P19002-GC-IPGN-ID-E-MM-
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INGENIERA DETALLADA REV.: A
FECHA: 23/11/2016
MEMORIA DE CALCULO PANEL SOLAR Pgina 1 de 23
1. OBJETIVO.........................................................................................................3
2. ALCANCE.........................................................................................................3
3. CDIGOS Y NORMAS.....................................................................................3
4. CONSIDERACIONES PREVIAS......................................................................5
4.1 CARGAS DEL SISTEMA DE INSTRUMENTACIN.....................................................5
4.2 CARGAS DE ILUMINACIN...................................................................................5
4.3 TOTALIZACIN DE CARGAS ELCTRICAS..............................................................5
5. CALCULOS DE MODULOS FOTOVOLTAICOS..............................................7
6. CALCULO DE BATERIAS..............................................................................14
7. CALCULO DEL REGULADOR.......................................................................17
8. CABLEADO Y PROTECCIONES..................................................................18
8.1 CONEXIN AL REGULADOR:..............................................................................19
8.2 CONEXIN AL GRUPO DE BATERAS...................................................................20
8.3 CONEXIN A LAS CARGAS................................................................................20
8.4 CONDUCTORES DE PUESTA A TIERRA...............................................................21
1. OBJETIVO
Este documento tiene como objetivo presentar los clculos bsicos para la
seleccin de los equipos elctricos del sistema autnomo fotovoltaico,
dimensionamiento de conductores, protecciones y accesorios elctricos a ser
utilizados en el rea del proyecto GASODUCTO ARJONA BRILLANTE
LOMA LINDA. Utilizando en todo momento las mejores prcticas de diseo,
estndares y normativas vigentes de ingeniera, seguridad y ambiente para ser
aplicadas durante la ejecucin de la obra.
El diseo tomar en cuenta los aspectos: seguridad para las personas e
instalaciones, confiabilidad para garantizar continuidad de servicios en caso de
contingencia o mantenimiento, simplicidad en la operacin, facilidad para el
mantenimiento y normalizacin de equipos.
2. ALCANCE
El presente documento Memoria de Clculo de Panel Solar comprende el
desarrollo de los requerimientos tcnicos para dimensionar y seleccionar los
equipos concernientes al sistema autnomo fotovoltaico; presenta las premisas y
clculos para la determinacin del arreglo (serie-paralelo) de paneles fotovoltaicos,
dimensionamiento del regulador y banco de bateras estacionarias, requerimientos
de protecciones y seguridad ; incluyendo todos los accesorios necesarios para su
correcta operacin en el sistema elctrico de la instalacin en el proyecto
GASODUCTO ARJONA BRILLANTE LOMA LINDA.
3. CDIGOS Y NORMAS
El sistema autnomo fotovoltaico y sus componentes debern ser diseados,
fabricados y probados, sin limitarse a ello, con todo lo establecido en la ms
reciente edicin de las siguientes normas, cdigos, guas y publicaciones
nacionales e internacionales, as como cualquier enmienda y draf a las mismas.
Los documentos regulatorios y referenciales se considerarn complementarios
entre s, pero si se produjeran discrepancias entre ellas, se tomar la ms
exigente:
4. CONSIDERACIONES PREVIAS
Para los efectos del anlisis de cargas general del presente proyecto, se tomaron
como premisas las siguientes consideraciones:
4.1 Cargas del Sistema de Instrumentacin
La carga correspondiente a la instrumentacin estar constituida bsicamente por
el consumo de los equipos: Unidad de Terminal Remota (RTU), radio
transmisor/receptor y a los transmisores electrnicos (presin y temperatura) que
funcionaran las 24 horas del da; adems de las cargas intermitentes constituidas
por las solenoides de control (apertura y cierre de vlvulas), los consumos
aportados por la seal provenientes de los contactos de los dispositivos limith
switch y los interruptores electrnicos de deteccin de paso de herramienta de
limpieza de tubera de proceso (marrano) para estas cargas intermitente se estima
un tiempo de uso o demanda como lo muestra la Tabla 2.
Notas (x):
(1) Consumo tpico en amperios de estos equipo; la especificacin final del
consumo del equipo ser suministrado por la disciplina instrumentacin.
(2) Los transmisores electrnicos trabajan en un lazo HART de 4 a 20
miliamperios; para efectos de diseo se ha tomado como consumo una carga de
50 miliamperios.
(3) Valor tpico de consumo para una vlvula solenoide de control.
(4) Tiempo estimado de trabajo del interruptor electrnico de paso de marrano.
(5) Tiempo de funcionamiento 2 minutos (0,03 h) de las vlvulas solenoides e
indicacin (limith swicht) de apertura-cierre de las vlvulas seccionadoras y
bypass.
(6) El Contratista o el Proveedor ofertante del sistema autnomo fotovoltaico
verificara y tomara como dato final el consumo correspondiente a las placas o
etiquetas de consumo de los equipos finales.
6. CALCULO DE BATERIAS
Los dos parmetros importantes para el dimensionado de la batera son la mxima
profundidad de descarga (estacional y diaria) y el nmero de das de autonoma.
Como norma general, tomaremos estos:
Profundidad de Descarga Mxima Estacional (PDMAX,E) =70% =0,7 / da
Profundidad de Descarga Mxima Diaria (PDMAX,D) = 15% = 0,15 / da
Nmero de das de Autonoma (N) = 5
Calculamos entonces ahora la capacidad nominal necesaria de las bateras en
funcin de la profundidad de descarga estacional y diaria. La mayor de ellas ser
la que seleccionemos, pues de lo contrario podramos incurrir en una insuficiencia
estacional o diaria.
Capacidad nominal de la batera en funcin de la descarga mxima diaria (C ND):
CND (Wh) = Lmd / (PDMAX,D x FCT) = 3000 Wh/dia / (0,15 x 0,91) = 21978,02 Wh
CND (Ah) = CND (Wh) / VBAT = 21978,02 Wh / 24 V = 915,75 Ah.
Dnde:
CND (Wh): capacidad nominal de la batera en funcin de la descarga mxima
diaria
CND (Ah): capacidad nominal de la batera en funcin de la descarga mxima diaria
en amperios-horas.
Lmd : consumo medio de energa diario.
PDMAX,D : profundidad de descarga diaria
FCT: factor de correccin por temperatura (ver Tabla 3)
Necesitamos generar y almacenar una energa diaria L md en nuestras bateras
pero permitiendo solamente un 15% de descarga mxima diaria y aplicando un
Factor de correccin de Temperatura (F CT = 0,91). Una vez sabida la energa en
Wh de la batera, simplemente dividimos entre la tensin de la misma (24V en este
caso) y ya tenemos la capacidad mnima que necesitamos para nuestro sistema
de acumulacin en funcin de la descarga mxima diaria.
F C F C
77 25.0 1.00
8. CABLEADO Y PROTECCIONES
Todos los tramos en corriente continua se van a componer de dos conductores
activos (positivo y negativo) en cable de cobre con aislamiento 0,6/1 kV y cubierta
en PVC.
El procedimiento para el dimensionado del cableado y la proteccin contra
sobreintensidades de ese cableado, mostrado a continuacin, se basa en las
exigencias del NTC 2050 de las Secciones 690-9, 690-8, 210-22(c),220-3(a), 220-
10(b), 215-3 y 240-3(b).El procedimiento a seguir es el siguiente:
1. Corriente del Circuito. En los circuitos que llevan corrientes desde los mdulos
FV, multiplicar la corriente de cortocircuito por el 125% y usar este valor para todos
los clculos posteriores. Para los circuitos dc y ac del inversor, en sistemas FV,
usar la corriente continua especificada. Los circuitos de carga ac y dc deberan
seguir los requisitos de las Secciones 210,220 y 215.
2. Capacidad del Dispositivo Contra Sobreintensidades. El dispositivo contra
sobreintensidades debe tener una capacidad del 125% de la corriente
determinada en el Paso No. 1. Esto es para impedir que los dispositivos contra
sobreintensidades funcionen a ms del 80% de su capacidad.
3. Dimensionado del Cableado. Los cables tendrn una ampacidad del 125% de
la corriente determinada en el Paso No. 1 y para 30C, para asegurar el
funcionamiento correcto de los dispositivos contra sobreintensidades conectados.
En este clculo no se aplican ms factores de disminucin de ampacidad.
4. Disminucin de Ampacidad en los Cables. Basndose en la determinacin
del Paso No. 3 y en la localizacin del cable (bajo tubo o al aire), se seleccionan
en las Tablas de Ampacidad del NTC 2050, 310-16 o 310-17, un tamao de cable
y un aislamiento de temperatura (60, 75 o 90C). Usar las ampacidades del cable
de 75C para obtener el tamao y despus usar la ampacidad de la columna de
90C, si es necesario, para las disminuciones. La ampacidad corregida resultante
debe ser mayor que el valor encontrado en el Paso No. 1. Si no es mayor, debe
seleccionarse un cable de ms tamao o de aislamiento de temperatura ms alto.
5. Ampacidad vs. Dispositivo contra Sobreintensidades. La ampacidad
corregida del cable, seleccionada en el Paso No. 4, debe ser igual o superior a la
capacidad del dispositivo contra sobreintensidades determinada en el Paso No. 2.
Si la ampacidad corregida del cable es inferior a la capacidad del dispositivo
contra sobreintensidades, entonces debe seleccionarse un cable ms grande. Si la
ampacidad corregida del cable se haya entre los tamaos estndar de dispositivos
contra sobreintensidades, encontrados en la Seccin 240-6 del NEC, se puede
usar el tamao estndar de dispositivo contra sobreintensidades inmediatamente
superior.
6. Compatibilidad de los Terminales de los Dispositivos. Como la mayora de
los dispositivos contra sobreintensidades tienen terminales especificados para su
uso con cables de 75C (o 60C), debe verificarse la compatibilidad. Si en el
proceso anterior se ha seleccionado un cable aislado para 90C, la ampacidad a
30C del mismo tamao de cable, con un aislamiento de 75C (o 60C), debe ser
inferior o igual a la corriente encontrada en el Paso No. 1. Esto asegura que el
cable trabajar a temperaturas por debajo de la especificada para los terminales
del dispositivo contra sobreintensidades.
RADIO 1,5 12 15
SOLENOIDE 1 12 15
S
Nota: Los dispositivos de proteccin contra sobrecargas podrn ser, bien un
interruptor automtico de corte omnipolar con curva trmica de corte, o un fusible.
ESPECIFICACIONES DE LA BATERIA
ESPECIFICACIONES DEL REGULADOR