PG 2400

UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRÉS
FACULTAD DE TECNOLOGÍA
CARRERA DE ELECTROMECÁNICA
DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA

FOTOVOLTAICO PARA EL HOSPITAL DE LA LOCALIDAD
DE CORIPATA PROVINCIA NOR YUNGAS
Proyecto de Grado presentado para la obtención del Título de licenciatura
POR: ALBINO RIMY TICONA HUANCA
TUTOR: M.Sc. Lic. CESAR MENDOZA CARVAJAL
LA PAZ – BOLIVIA
2019
i
UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRÉS
FACULTAD DE TECNOLOGÍA
CARRERA DE ELECTROMECÁNICA
Proyecto de grado:

Presentado por: Albino Rimy Ticona Huanca
Para optar el grado académico de Licenciado en Electromecánica
Nota numeral…………………………………………..
Nota Literal…………………………………………….
Ha sido…………………………………………………
Director de la carrera de Electromecánica Ing. Marco Antonio Romay Ossio
Tutor: M.Sc. Lic. Cesar Mendoza Carvajal
Tribunal: Ing. Máximo Torrez Huanacu
Tribunal: Ing. Néstor S. Mamani Villca
Tribunal: Lic. Richard Villalba Caro
ii
DEDICATORIA
De manera muy especial con todo cariño y

respeto a mis padres: Nestor y Faustina, por
el apoyo incondicional que me brindaron en
mi vida.
A mis hermanos: quienes siempre me dieron

su apoyo y confiaron en mí durante mi
formación.
Albino Rimy Ticona Huanca

iii
AGRADECIMIENTO
Mi agradecimiento:
A la carrera de ELECTROMECÁNICA por

haberme acogido en sus aulas durante mis
años de estudio en ella.
A los señores docentes por haberme

inculcado los conocimientos necesarios
para mi formación profesional.
.
iv
ÍNDICE GENERAL
CAPITULO I GENERALIDADES
1.1 INTRODUCCIÓN ................................................................................................... 1

1.2 ANTECEDENTES .................................................................................................. 2
1.3 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA .............................................................. 2
Identificación del problema................................................................... 2
Formulación del problema .................................................................... 4
1.4 OBJETIVO .............................................................................................................. 5
Objetivo general ..................................................................................... 5
Objetivo específico................................................................................. 5
1.5 JUSTIFICACIÓN .................................................................................................... 5
1.6 LIMITES Y ALCANCES ...................................................................................... 6
Alcances del proyecto. .......................................................................... 6
Limites..................................................................................................... 6
CAPITULO II MARCO TEÓRICO
2.1 CONCEPTOS GENERALES ................................................................................. 7

2.2 Tipos de sistemas fotovoltaicos y sus aplicaciones ................................................. 8
Sistemas de energía solar directos o de uso diurno DC-DC ................... 8
Sistemas de energía solar con almacenamiento de energía ..................... 9
Sistemas de energía solar híbridos ........................................................ 11
Sistemas de energía solar interactivos con la red eléctrica o conectada a
la red eléctrica (on-grid) ......................................................................................... 12
2.3 Principio de funcionamiento ................................................................................ 12
2.4 La radiación solar................................................................................................. 13
2.5 Tipos de Paneles Fotovoltaicas .............................................................................. 15
Paneles monocristalinos de celdas de silicio ......................................... 15
Paneles policristalinos de silicio ........................................................... 16
Paneles solares fotovoltaicos de capa fina ............................................ 17
Celdas flexibles ..................................................................................... 19
Paneles con capas transparentes ............................................................ 19
Celdas orgánicas.................................................................................... 20
Celdas de concentración ........................................................................ 20
v
2.6 ACUMULADORES .............................................................................................. 20
Significado de capacidad de batería ...................................................... 22
2.7 El regulador de carga ............................................................................................. 24
Regulador tipo paralelo ......................................................................... 24
Regulador tipo serie .............................................................................. 25
2.8 El Inversor .............................................................................................................. 30
Cableado................................................................................................ 31
2.9 DIMENSIONAMIENTO y CÁLCULO de los Paneles Solares ........................... 32
Energía generada por un panel solar: .................................................... 39
Conexión en serie y paralelo: ................................................................ 40
2.10 Normativa Fotovoltaica ......................................................................................... 43
2.11 tierra de sistemas fotovoltaicos .............................................................................. 44
CAPITULO III INGENIERÍA DEL PROYECTO
3.1 PARÁMETRO DE DISEÑO ................................................................................. 47

3.2 SISTEMA SOLAR FOTOVOLTAICO A APLICAR .......................................... 50
Selección de la tensión del sistema ....................................................... 50
3.3 PLANO DE LOS AMBIENTES QUE SE PRETENDEN ENERGIZAR............. 50
3.4 ANÁLISIS DE LAS CARGA ELÉCTRICAS .................................................. 52
Estudio de la demanda ....................................................................... 52
3.5 Calculo de cargas ELÉCTRICAS para el sistema fotovoltaico ............................. 53
Calculo del coeficiente del rendimiento global (R) .............................. 53
Calculo de la energía necesaria (E) ....................................................... 54
Calculo de la capacidad de la Batería (Cbat) ........................................ 55
Calculo del número de Horas Solares Pico (HSP) ................................ 57
Calculo de la energía que deben suministrar los paneles teniendo en
cuenta el regulador de carga ................................................................................... 60
Calculo del número de paneles (Np) .................................................... 61
Calculo de regulador de carga ............................................................... 63
Calculo del inversor .............................................................................. 64
Calculo de la sección de los conductores .............................................. 65
Calculo de la sección entre panel y regulador ....................................... 66
Calculo de la sección entre regulador y batería .................................... 67
Calculo de la sección entre batería e inversor ....................................... 67
vi
Calculo de la sección alimentador, inversor a cargas ........................... 68
3.6 CONEXIÓN A TIERRA ....................................................................................... 70
Puesta a tierra del sistema ..................................................................... 70
3.7 PROTECCIÓN DEL SISTEMA............................................................................ 72
Esquema de conexión del regulador - controlador de carga ................. 72
Esquema de conexión del inversor ........................................................ 73
Calculo de protección paneles reguladores ........................................... 74
Calculo de protección regulador baterías .............................................. 74
Calculo de protección inversor a la carga eléctrica ............................... 74
Protección a equipos de emergencia ..................................................... 74
3.8 DISEÑO Y PRESENTACIÓN DE LOS CIRCUITOS ......................................... 75
Diagrama general del sistema solar fotovoltaico .................................. 75
3.9 MONTAJE DE LOS PANELES FOTOVOLTAICOS ......................................... 77
El soporte .............................................................................................. 77
Orientación de los paneles solares ........................................................ 77
ELECCIÓN DEL MATERIAL PARA LA CONSTRUCCIÓN DEL LA
ESTRUCTURA y SOPORTE ................................................................................ 80
3.10 Comparación del sistema fotovoltaico con la red .................................................. 80
3.11 Comparaciones de proyectos y evaluación económica .......................................... 82
CAPITULO IV COSTO DEL PROYECTO
4.1 costos de los componentes del sistema .................................................................. 84

4.2 Costos de mano de obra ......................................................................................... 85
CAPITULO V RECOMENDACIONES
5.1 PARA LA INSTALACIÓN DE LOS PANELES SOLARES .............................. 86

5.2 CONCLUSIONES y RECOMENDACIONES .................................................... 86
BIBLIOGRAFIA
ANEXOS
vii
ÍNDICE DE FIGURA
FIGURA 1: DIAGRAMA DE ISHIKAWA ...................................................................................... 3

FIGURA 2: EQUIPOS DE BOMBEO DE AGUA .............................................................................. 9
FIGURA 3; SISTEMA SOLAR FOTOVOLTAICO CON BATERÍAS PARA CARGAR DC ..................... 10
FIGURA 4: SISTEMA SOLAR FOTOVOLTAICO CON BATERÍAS CON INVERSOR PARA CARGAS AC.
...................................................................................................................................... 10
FIGURA 5: SISTEMA SOLAR FOTOVOLTAICO HIBRIDO CON BATERÍAS. ................................... 11
FIGURA 6: SISTEMA SOLAR FOTOVOLTAICO CONECTADO A RED............................................ 12
FIGURA 7: PANEL SOLAR FOTOVOLTAICO MONOCRISTALINO ................................................ 15
FIGURA 8: PANEL SOLAR FOTOVOLTAICO POLICRISTALINO ................................................... 17
FIGURA 9: PANEL SOLAR FOTOVOLTAICO DE CAPA FINA ....................................................... 18
FIGURA 10: CELDAS FLEXIBLES ............................................................................................ 19
FIGURA 11: BATERÍA ............................................................................................................. 21
FIGURA 12: ESQUEMA Y CIRCUITO ELEMENTAL DE UN REGULADOR PARALELO .................... 25
FIGURA 13: ESQUEMA Y CIRCUITO ELEMENTAL DE UN REGULADOR SERIE. ........................... 26
FIGURA 14: ESQUEMA Y CIRCUITO ELEMENTAL DE UN REGULADOR SERIE ............................ 27
FIGURA 15: REGULADOR DE TENSIÓN EN SERIE BASADO EN UN AO. ..................................... 28
FIGURA 16: REGULADORES INTELIGENTES ............................................................................ 29
FIGURA 17: INVERSOR DE CORRIENTE CD-AC. ....................................................................... 30
FIGURA 18: SÍMBOLO ELÉCTRICO .......................................................................................... 39
FIGURA 19: SIMBOLOGÍA DE CONEXIÓN EN PARALELO ......................................................... 40
FIGURA 20: SIMBOLOGÍA DE CONEXIÓN EN SERIE ................................................................. 41
FIGURA 21: SIMBOLOGÍA DE CONEXIÓN MIXTA DE PLACAS SOLARES.................................... 42
FIGURA 22: CONEXIONADO A TIERRA EN PANELES ................................................................ 44
FIGURA 23: CONEXIONADO A TIERRA .................................................................................... 46
FIGURA 24: UBICACIÓN DEL HOSPITAL DE CORIPATA .......................................................... 48
FIGURA 25: LUGAR DONDE SE DESEA IMPLEMENTAR EL SISTEMA FOTOVOLTAICO ................ 51
FIGURA 26: BATERÍAS EN CONEXIÓN EN SERIE Y PARALELO.................................................. 57
FIGURA 27: LEYENDA: TILT ANGLE = ÁNGULO DE INCLINACIÓN; LATITUDE = LATITUD ........ 59
FIGURA 28: REPRESENTACIÓN DEL NÚMERO DE HORAS SOLARES PICO (HSP) ...................... 60
viii
FIGURA 29: ASOCIACIÓN EN SERIE Y PARALELO DE PANELES SOLARES FOTOVOLTAICOS ...... 63
FIGURA 30: ESTRUCTURAS DE MÓDULOS FOTOVOLTAICOS ................................................... 71
FIGURA 31: TIPO DE CONEXIÓN ............................................................................................. 71
FIGURA 32: ESQUEMA DE CONEXIÓN DEL REGULADOR CONTROLADOR DE CARGA. .............. 72
FIGURA 33: ESQUEMA DE CONEXIÓN DEL INVERSOR CC/CA ................................................ 73
FIGURA 34: DIAGRAMA GENERAL DEL SISTEMA .................................................................... 75
FIGURA 35: DIAGRAMA Y ESQUEMA GENERAL DEL SISTEMA ................................................. 76
FIGURA 36: MODULO FOTOVOLTAICO ................................................................................... 77
FIGURA 37: MONTAJE MÓDULOS ........................................................................................... 78
FIGURA 38: IDENTIFICACIÓN DONDE SE DESEA REALIZAR EL MONTAJE EL SISTEMA
FOTOVOLTAICO .............................................................................................................. 79
FIGURA 39: DISTRIBUCIÓN DE LOS PANELES SOLARES .......................................................... 79

FIGURA 40: INCREMENTO DEL SECTOR PÚBLICO ................................................................... 81
FIGURA 41: DISTRIBUCIÓN DE COSTOS DE UN SISTEMA FOTOVOLTAICO ................................ 82
ix
ÍNDICE DE TABLAS
TABLA 1: IRRADIACIÓN SOLAR DIARIA MEDIA, H [KWH/M2*DÍA] ......................................... 35
TABLA 2: HORAS DE PICO SOLAR; HPS [H]............................................................................. 35
TABLA 3: CÁLCULO DE TOMA DE CARGA DE ILUMINACIÓN .................................................... 52
TABLA 4: TOMA DE CARGA DE EQUIPOS DE EMERGENCIA ...................................................... 52
TABLA 5: TOMA DE CARGA DE EQUIPOS DE EMERGENCIA ...................................................... 53
TABLA 6: RADIACIÓN SOLAR EN BOLIVIA DURANTE EL ANO ................................................. 58
TABLA 7: SECCIÓN DE LOS CONDUCTORES ............................................................................ 69
TABLA 8: COSTOS DE INSTALACIONES FOTOVOLTAICAS ........................................................ 83
TABLA 9: COTIZACIÓN DEL COSTO DEL PROYECTO EN DISTRIBUIDORAS DE LOS SISTEMAS
SOLARES ........................................................................................................................ 84
TABLA 10COSTOS DE MANO DE OBRA .................................................................................... 85

TABLA 11: OTROS COSTOS ..................................................................................................... 85
x
RESUMEN
El diseño e implementación de un sistema fotovoltaico brindará al hospital una mejor

calidad de atención continua en el servicio de salud. El suministro eléctrico se puede
aprovechar a través de una generación alternativa fotovoltaico en la localidad de Coripata
Provincia Nor Yungas que actualmente se encuentra a una altitud 3600 m.s.n.m. y cuenta
con el suministro del servicio eléctrico del sistema interconectado normal el cual presenta
deficiencia en el servicio continuo.
La generación con el sistema solar fotovoltaico consiste en paneles solares que

conviertan la radiación proveniente del sol, en energía eléctrica, proporcionando
corriente continua, y su intensidad disponible en un punto determinado de la tierra
depende del día, año, hora, latitud y de la orientación del dispositivo receptor, todo
esto inicialmente requiere de mayores inversiones económicas para su
implementación. Los componentes del sistema fotovoltaico solar son: Panel solar,
Regulador de tensión, Acumuladores o baterías. Dispositivos de protección del
sistema.
Con el Diseño de un sistema Fotovoltaico para el Hospital, se estará atendiendo las

necesidades sociales básicas de la salud de los pobladores cuando el suministro de
energía eléctrica de la red presente deficiencias o exista cortes del servicio. De
igual manera, se está cumpliendo el objetivo científico de esta investigación, que
consiste en el diseño de un sistema fotovoltaico para alimentar con energía eléctrica
ininterrumpida los ambientes y equipos, cubriendo la necesidad básica de salud
mejorando la calidad de vida de los pobladores, igualmente ampliar la tecnología
nacional sobre el uso de paneles solares atenuando la contaminación del medio
ambiente.
xi
CAPITULO I
GENERALIDADES
1.1 INTRODUCCIÓN
La energía solar es abundante y limpia fuente renovable disponible, donde la electricidad
ha sido el desarrollo fundamental dentro un factor común que permite definir el grado de
progreso de cada población, dicho factor está muy relacionado con la forma en que cada
sociedad satisface las necesidades básicas de su población. Es debido a este motivo que
nace la idea del proyecto del Diseño de un sistema fotovoltaico para el hospital de la
localidad de Coripata provincia Nor Yungas.
El presente trabajo busca exhibir un proyecto que integre una alternativa de solución a una
necesidad que padece el hospital, una alternativa tecnológica poco convencional, un
modelo económico sostenible a lo largo del tiempo y un ejemplo a seguir como solución
energética renovable y ambiental sostenible.
Debido a que la demanda energética ha tenido un aumento acelerado. En los dos últimos
años el aumento continuo de la población y con ello de sus necesidades, especialmente el
aumento de la población, y cada persona tiene una necesidad de la energía eléctrica.
El sistema Fotovoltaico es la aplicación predomínate en la obtención de energía

eléctrica mediante la utilización de celdas de silicio en su generalidad a viendo
varias tecnologías del material en paneles solares.
Los sistemas fotovoltaico producen energía limpia y confiable sin consumir

combustible fósiles y puede ser utilizados en una amplia variedad de aplicaciones.
Una aplicación común de la tecnología fotovoltaica es el suministro de energía para
relojes y radios. En una escala mayor muchas redes de servicios públicos que son
arreglos o matrices de paneles fotovoltaico para abastecer a los consumidores con
electricidad de generación solar o como respaldo para equipos críticos.
1
1.2 ANTECEDENTES
El hospital de Coripata Provincia Nor Yungas cuenta con una infraestructura nueva sus
metas inmediatas son brindar un servicio de calidad a los pacientes sin embargo la
población se encuentra en pleno crecimiento y la demanda de atención es elevada,
por tanto se desea implementar el diseño de un sistema solar fotovoltaico para el
hospital por la escases de energía eléctrica, ya que pasa a menudo los cortes de
energía por el servicio de electricidad.
1.3 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Identificación del problema.
El hospital de Coripata, en la región de los yungas, con su nueva infraestructura es

catalogado como hospital de segundo nivel, y brinda servicios médicos de
especialidades.
Al ser un hospital de segundo nivel requiere un suministro de energía eléctrica

ininterrumpida, pero la interrupción de suministro es a menudo en esta población
por factores climáticos ya que su topografía en tiempos de lluvia existe cortes por las caídas
de instalaciones de distribución de red como ser postes y torres de energía eléctrica que
provocan los cortes de energía eléctrica que se da durante 2 a 5 horas y a veces
durante un día ya que el suministro baja la calidad de la empresa al no entregar un buen
servicio.
El servicio de energía eléctrica es distribuida por la empresa DELAPAZ, actual

proveedor de energía eléctrica el cual demanda al gobierno municipal de Coripata
sumas considerables de dinero, ello implica que el servicio de electricidad sea
costoso y por falta de esto se requiere una alternativa de reducir esa demanda con un
sistema fotovoltaico la cual da una solución alternativa.
2
INSUFICIENTE
VISUALIZACION E COSTOS DE ENERGIA
ILUMINACION EN EL ELECTRICA
HOSPITAL
Los instrumentos médicos no son Facturación llega a ser elevada por
usados correctamente el uso de energía eléctrica
Salas y pasillos no tiene
No se puede usar equipos de
iluminación suficiente calefacción y aire acondicionado
Instalación no adecuada y mala
conexión del sistema eléctrico
El hospital esta expuesto a la

inseguridad DEFICIENTE
SUMINISTRO DE
ENERGIA ELECTRICA EN
Puede llegar a deteriorar los EL HOSPITAL DE
instrumentos médicos CORIPATA NOR YUNGAS
Energía es interrumpida
durante 2 a 5 horas y a veces 1 día
Instalación no adecuada de
sin energía eléctrica
acuerdo a la Norma Boliviana En no brindar suministro
NB-777 y de acuerdo a los Existe especialidades en mal de energía eléctrica segura y
reglamentos de LAPAZ funcionamiento y especialidades permanente
carecen de buena iluminación
CALIDAD DE SERVICIO
FALLAS ELECTRICAS DESCALIFICADA EN EL
HOSPITAL
Figura 1: Diagrama de Ishikawa

Fuente: propia
3
Formulación del problema
Los costos de energía eléctrica son con facturación elevada, el cual los limita a usar
los equipos de calefacción y aire acondicionado. Debido a la mala instalación que
presenta.
No existe iluminación adecuado en el hospital, por tal manera existe la mala

utilización de los instrumentos médicos por falta de iluminación, salas y pasillos al
no tener la iluminación correspondiente y el exterior del hospital no existe iluminación
durante la noche cosa que da mal servicio de salud y expone a una inseguridad del hospital.
La calidad de servicio de salud no es continuo por la interrupción continua a debido a los

cortes de energía eléctrica y la calidad de atención es descalificada en el hospital ya
que los pacientes están expuestos a esta atención, igual mente se da el mal uso de
los instrumentos donde pueden llegar a cortar la vida útil de los instrumentos debido a
esta interrupción.
Se da un antecedente por mal servicio de energía eléctrica y el conexionado que usa la

empresa distribuidora de energía eléctrica son muy antiguas ya que solo se pasan asiendo
mantenimiento de las mismas por las caída de instalaciones de torres o corto circuitos que
presentan a menudo y esto causa los cortes y la interrupción de energía eléctrica
dando mal suministro del servicio.
¿Se podrá mejorar la calidad del servicio y reducir los riesgos de salud implementar
un sistema fotovoltaico para Hospital de la localidad de Coripata provincia Nor
Yungas?
4
1.4 OBJETIVO
Objetivo general
 Diseñar un sistema fotovoltaico para el hospital de la localidad de Coripata,

Provincia Nor Yungas.
Objetivo específico
 Revisar y documentar bibliográficamente para el diseño del sistema fotovoltaico

para el hospital de la localidad de Coripata provincia Nor yungas.
 Aplicar conocimientos teóricos sobre la radiación solar y aplicar conocimientos
sobre energía alternativas y nuevas tecnologías.
 Diagnosticar la situación actual del suministro de energía eléctrica en la localidad de
Coripata.
 Realizar estructura de costos.
1.5 JUSTIFICACIÓN
 Se utilizara una de las tecnologías más limpias para generar energía
eléctrica ya que es una energía abundante el sistema fotovoltaico solo
aprovecha la energía solar para generar energía eléctrica sin
contaminar en ecosistema.
 Los precios de la energía tienden a ser elevados en la actualidad con

el proyecto se busca reducir el nivel de tarifa de los precios actuales
que se tiene y aumentar la calidad del servicios de salud en la
población y dar sin costo de generación.
 Este proyecto busca satisfacer la necesidad de energía eléctrica al

hospital del municipio y brindar un servicio calificado y continuo y
también en lo social es la fuente de energética limpia y ecológica.
5
1.6 LIMITES Y ALCANCES
Alcances del proyecto.
El alcance del proyecto consiste en realizar un análisis y diseño de un sistema solar

fotovoltaico aplicado al hospital de Coripata, provincia Nor Yungas: para la
implementación de sistemas fotovoltaico para la obtención de la energía eléctrica, se
permita mejorar la calidad de servicio de salud en la población la cual brindara un servicio
sin interrupciones y continuo, que podrán acceder a las nuevas tecnologías de salud y el
ahorro a largo plazo en costos de facturación que ase el servicio de distribución de energía
eléctrica.
Limites
Para el presente proyecto no existe alternativas, solo hay una solución, que es mejorar el
sistema eléctrico en todo su conjunto, entonces para el rendimiento y cálculo de este
proyecto se basará fundamentalmente en la instalaciones eléctricas y determinaciones y
conexiones de acuerdo a los reglamentos al uso de esta tecnología.
6
CAPITULO II
MARCO TEÓRICO
2.1 CONCEPTOS GENERALES

La energía solar fotovoltaica es una fuente de energía que produce electricidad de
origen renovable, obtenida directamente a partir de la radiación solar mediante un
dispositivo semiconductor denominado célula fotovoltaica, o bien mediante una
deposición de metales sobre un sustrato denominada célula solar de película fina.
Este tipo de energía se usa para alimentar innumerables aplicaciones y aparatos

autónomos, para abastecer refugios o viviendas aisladas de la red eléctrica y para
producir electricidad a gran escala a través de redes de distribución. Debido a la
creciente demanda de energías renovables, la fabricación de células solares e
instalaciones fotovoltaicas ha avanzado considerablemente en los últimos años.
Entre los años 2001 y 2015 se produjo un crecimiento exponencial de la producción

de energía fotovoltaica, doblándose aproximadamente cada dos años. La potencia
total fotovoltaica instalada en el mundo (conectada a red) ascendía a 16 GW en
2008, 40 GW en 2010, 100 GW en 2012 y 140 GW en 2013. A finales de 2014,
se habían instalado en todo el mundo cerca de 180 GW de potencia fotovoltaica.
Gracias a ello la energía solar fotovoltaica se ha convertido en la tercera fuente de

energía renovable más importante en términos de capacidad instalada a nivel global,
después de las energías hidroeléctrica y eólica, y supone ya una fracción
significativa del mix eléctrico en la Unión Europea, cubriendo de media el 3,5 %
de la demanda de electricidad y alcanzando el 7 % en los períodos de mayor
producción. En algunos países, como Alemania, Italia o España, alcanza máximos
superiores al 10 %, al igual que en Japón o en algunos estados soleados de Estados
Unidos, como California.
7
2.2 TIPOS DE SISTEMAS FOTOVOLTAICOS Y SUS
APLICACIONES
Existen vario tipos de sistemas solares fotovoltaicos y varían por sus diferentes
configuraciones. Para poder ser usados en áreas remotas, extraer agua, sistemas de
iluminación o usarlo como un servicio público dentro de la ciudad.
Existen diferentes tipos de sistemas solares fotovoltaicos y cada uno tiene sus ventajas y
desventajas además de aplicaciones diferentes.
Sistemas de energía solar directos o de uso diurno DC-DC
Estos sistemas funcionan conectando los aparatos eléctricos directamente al panel solar o
arreglo solar. Solo funcionan de día cuando el panel solar recibe la radiación del sol.
Aplicaciones:
 Equipos de bombeo de agua.

 Ventilación.
“Un Sistema de Bombé o riego de agua con energía solar, funciona durante el día,
cuando la energía produce por el arreglo de paneles solares es capaz de mover el
motor de la bomba solar, y así extraer el agua de pozos de 200 (metros) de
profundidad como se ve en la (Figura 2).
8
Figura 2: Equipos de bombeo de agua
Fuente: https://www.sunsupplyco.com
Sistemas de energía solar con almacenamiento de energía
Este tipo de configuración se caracteriza por almacenar la energía producida por los paneles
solares en baterías para poder ser usada de día y de noches. Esta configuración puede ser
para darle energía a cargas de corriente directa (DC) o para cargas de corriente alterna
(AC). La mayoría de electrodomésticos de nuestras casas vienen para ser usadas como
cargas de corriente alterna o AC. Puedes ver un ejemplo en una casa rural o un ejemplo de
un sistema interactivo con conexión AC o uno solo con corriente directa DC. Como en la
(figura 3 y 4).
9
Figura 3; Sistema solar fotovoltaico con baterías para cargar DC
Fuente: https://www.sunsupplyco.com
Figura 4: Sistema solar fotovoltaico con baterías con inversor para cargas AC.
Fuente: https://www.sunsupplyco.com.
Aplicaciones:
 Darle energía a equipos y electrodomésticos en áreas remotas.

 Refrigeración de alimentos y medicamentos en áreas remotas.
 Sistemas de telecomunicaciones.
 Sistemas de iluminación.
 Alumbrado público.
10
Sistemas de energía solar híbridos
Este tipo de configuración se caracteriza por integrarse a otra fuente de energía externa a
los paneles solares. Generalmente esta configuración usa un inversor de potencia hibrido
que integra la energía producida por los paneles solares, la energía almacenada en las
baterías y la energía de otra fuente externa.
La fuente externa de energía puede ser: una turbina eólica, un generador de diésel o
simplemente la red eléctrica.
Generalmente estos sistemas se usan para reducir el número de equipos, así bajar los costos
y facilitar transporte.
Figura 5: Sistema solar fotovoltaico hibrido con baterías.

Aplicaciones:
 Respaldo de energía en áreas remotas.

 Reducir costos en combustible y mantenimiento de plantas de diésel.
 Plantas de respaldo amigables con el medio ambiente.
11
Sistemas de energía solar interactivos con la red eléctrica o
conectada a la red eléctrica (on-grid)
Este tipo de configuración es el más usado en el mundo, sobretodo como un servicio

público. Este sistema de energía solar alimenta durante el día la casa o edificio donde se
instala.
Si los paneles solares producen más energía de la que se está consumiendo, este exceso de
energía se entrega a la red eléctrica para que otra casa o edificio la use. En caso contrario de
que se esté consumiendo más energía de la que los paneles solares pueden generar, se toma
energía de la red eléctrica.
Cabe aclarar que este tipo de configuración no usa baterías (Aunque se pueden integrar) y
solo funcionan durante el día. Puedes ver un ejemplo comercial o uno en hogar.
Figura 6: Sistema solar fotovoltaico conectado a red

2.3 PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO

En un semiconductor expuesto a la luz, un fotón de energía arranca un electrón,
creando a la vez un «hueco» en el átomo excitado. Normalmente, el electrón
encuentra rápidamente otro hueco para volver a llenarlo, y la energía proporcionada
por el fotón, por tanto, se disipa en forma de calor. El principio de una célula
12
fotovoltaica es obligar a los electrones y a los huecos a avanzar hacia el lado
opuesto del material en lugar de simplemente recombinarse en él: así, se producirá
una diferencia de potencial y por lo tanto tensión entre las dos partes del material,
como ocurre en una pila.
Para ello, se crea un campo eléctrico permanente, a través de una unión pn, entre
dos capas dopadas respectivamente, p y n. En las células de silicio, que son
mayoritariamente utilizadas, se encuentran por tanto:
 La capa superior de la celda, que se compone de silicio dopado de

tipo n. En esta capa, hay un número de electrones libres mayor que
en una capa de silicio puro, de ahí el nombre del dopaje n, negativo.
El material permanece eléctricamente neutro, ya que tanto los átomos
de silicio como los del material dopante son neutros: pero la red
cristalina tiene globalmente una mayor presencia de electrones que en
una red de silicio puro.
 La capa inferior de la celda, que se compone de silicio dopado de
tipo p. Esta capa tiene por lo tanto una cantidad media de electrones
libres menor que una capa de silicio puro. Los electrones están
ligados a la red cristalina que, en consecuencia, es eléctricamente
neutra pero presenta huecos, positivos (p). La conducción eléctrica está
asegurada por estos portadores de carga, que se desplazan por todo el
material.
2.4 LA RADIACIÓN SOLAR
Situación de la energía solar en Bolivia
Bolivia es uno de los países que mayor radiación solar recibe en el mundo. Dos terceras
partes de Bolivia cuentan con uno de los mayores niveles de intensidad solar del planeta. La
mayor radiación solar diaria media anual se presenta en el altiplano, seguido por los valles
y, con menor potencial, en el trópico.
13
Si tomamos el promedio anual de radiación solar de Bolivia (IGH) de los años 1999 al
2013, veremos que en el altiplano sur del país alcanzamos 2.700 Kwh/m2-año (Kilowatts
hora por metro cuadro al año) y en el oriente del país 1.800 Kwh/m2-año.
La radiación solar que recibe Bolivia es dos a tres veces más alta que la de Alemania, que
es uno de los países que más energía solar produce en el mundo y que tiene una radiación
global horizontal de 1.000 a 1200 Kwh/m2-año. (ANEXO)
Para la generación de este Atlas de Radiación Solar se han utilizado los datos de radiación
solar de la NASA obtenidos utilizando la metodología SSE para estimar los valores de
radiación solar global mensual y anual para Bolivia. Se utilizaron los datos obtenidos a
partir del análisis de imágenes satelitales para estimar la distribución de la radiación solar
global siendo el periodo de registros analizados de 22 años (1988 - 2010). Asimismo, se
realizó un proceso de validación con datos medidos en superficie de 28 estaciones en
superficie proporcionadas por la red SENAMHI obteniéndose un error promedio porcentual
de 13%. La variación mensual y espacial de los niveles de radiación se obtuvo utilizando el
programa de análisis geo estadístico ILWIS.
La aplicación del método de interpolación y los valores estimados muestran que en la

estación de invierno (mayo – julio) se registra la menor cantidad de radiación solar,
mientras que en las estaciones de primavera y verano (octubre – diciembre) se registra la
mayor cantidad de radiación solar.
De acuerdo a los resultados obtenidos, se observó que la parte noreste de Bolivia, a partir
de la Cordillera Oriental presenta los valores más bajos de media anual de radiación global,
entre 3.9 – 5.1 kW-h/m2-día debido a que esta región es una zona de baja altitud sobre el
nivel del mar y se caracteriza por su clima tropical y alta humedad generando una mayor
dispersión de la radiación solar, en tanto que, en la zona suroeste la radiación solar aumenta
ya que en ésta región se encuentra el altiplano y las zonas con mayor altitud con respecto al
nivel del mar con clima seco y valores entre 5.1 – 7.2 kW-h/m2-día. También se distinguen
diversas regiones de niveles de radiación que van aumentando de noreste a suroeste como
ya fue observado en estudios anteriores. (J.Lucano, 2018)
14
2.5 TIPOS DE PANELES FOTOVOLTAICAS
Paneles (o mejor 'módulos') fotovoltaicos se puede producir de muchos elementos. Con

mejorados y nuevos métodos de producción y el uso de nuevos elementos incluyendo
materiales orgánicos, existe hoy una gran variedad de productos.
Paneles monocristalinos de celdas de silicio
Las celdas solares de silicio monocristalino (mono-Si), son bastante fáciles de reconocer
por su coloración y aspecto uniforme, que indica una alta pureza en silicio, tal como se
muestra en la imagen:
Figura 7: Panel solar fotovoltaico monocristalino

Fuente: https://deltavolt.pe/energia-renovable/energia-solar
Las celdas monocristalinas se fabrican con bloques de silicio o ingots, que son de forma
cilíndrica. Para optimizar el rendimiento y reducir los costes de cada celda solar
monocristalina, se recortan los cuatro lados de los bloques cilíndricos para hacer láminas de
silicio, y que les da esa apariencia característica.
Una de las formas más sencillas para saber si tenemos delante un panel solar
monocristalino o policristalino, es que en el policristalino las celdas son perfectamente
rectangulares y no tienen esquinas redondeadas.
15
Ventajas de los paneles solares monocristalinos:
 Los paneles solares monocristalinos tienen las mayores tasas de eficiencia puesto
que se fabrican con silicio de alta pureza. La eficiencia en estos paneles está por
encima del 15% y en algunas marcas supera el 21%.
 La vida útil de los paneles monocristalinos es más larga. De hecho, muchos
fabricantes ofrecen garantías de hasta 25 años.
 Suelen funcionar mejor que paneles policristalinos de similares características en
condiciones de poca luz.
 Aunque el rendimiento en todos los paneles se reduce con temperaturas altas, esto
ocurre en menor medida en los policristalinos que en los monocristalinos.
Desventajas de los paneles monocristalinos:
 Son más caros. Valorando el aspecto económico, para uso doméstico resulta más
ventajoso usar paneles policristalinos o incluso de capa fina.
 Si el panel se cubre parcialmente por una sombra, suciedad o nieve, el circuito
entero puede averiarse. Si decide poner paneles monocristalinos pero cree que
pueden quedar sombreados en algún momento, lo mejor es usar micro inversores
solares en vez de inversores en cadena o centrales. Los micro inversores aseguran
que no toda la instalación solar se vea afectada por sólo un panel afectado.
 El proceso Czochralski es el usado para la fabricación de silicio monocristalino.
Como resultado, se obtienen bloques cilindrícos. Posteriormente, se recortan cuatro
lados para hacer las láminas de silicio. Se derrocha una gran cantidad de silicio
en el proceso.
Paneles policristalinos de silicio
Los primeros paneles solares policristalinos de silicio aparecieron en el mercado en 1981. A

diferencia de los paneles monocristalinos, en su fabricación no se emplea el método
Czochralski. El silicio en bruto se funde y se vierte en un molde cuadrado. A continuación
se enfría y se corta en láminas perfectamente cuadradas.
16
Figura 8: Panel solar fotovoltaico policristalino
Ventajas de los paneles policristalinos:
 El proceso de fabricación de los paneles fotovoltaicos policristalinos es más simple,

lo que redunda en menor precio. Se pierde mucho menos silicio en el proceso que
en el monocristalino.
Inconvenientes de los paneles policristalinos:
 Los paneles policristalinos suelen tener menor resistencia al calor que los
monocristalinos. Esto significa que en altas temperaturas un panel policristalino
funcionará peor que un monocristalino. El calor además puede afectar a su vida útil,
acortándola.
 La eficiencia de un panel policristalino se sitúa típicamente entre el 13-16%, debido
a que no tienen un silicio tan puro como los monocristalinos.
 Mayor necesidad de espacio. Se necesita cubrir una superficie mayor con paneles
policristalinos que con monocristalinos.
Paneles solares fotovoltaicos de capa fina
El fundamento de estos paneles es depositar varias capas de material fotovoltaico en una

base. Dependiendo de cuál sea el material empleado podemos encontrar paneles de capa
17
fina de silicio amorfo (a-Si), de teluluro de cadmio (CdTe), de cobre, indio, galio y selenio
(GIS/CIGS) o células fotovoltaicas orgánicas (OPC)
Dependiendo del tipo, un módulo de capa fina presentan una eficiencia del 7-13%. Debido
a que tienen un gran potencial para uso doméstico, son cada vez más demandados.
Figura 9: Panel solar fotovoltaico de capa fina

Ventajas de los paneles fotovoltaicos de capa fina:
 Se pueden fabricar de forma muy sencilla y en grandes remesas. Esto hace que sean
más baratos que los paneles cristalinos
 Tienen una apariencia muy homogénea
 Pueden ser flexibles, lo que permite que se adapten a múltiples superficies.
 El rendimiento no se ve afectado tanto por las sombras y altas temperaturas.
 Son una gran alternativa cuando el espacio no es problema.
Desventajas de los paneles de capa fina:
 Aunque son muy baratos, por su menor eficiencia requieren mucho espacio. Un
panel monocristalino puede producir cuatro veces más electricidad que uno de capa
fina por cada metro cuadrado utilizado.
18
 Al necesitar más paneles, también hay que invertir más en estructura metálica,
cableado, etc.
 Los paneles de capa fina tienden a degradarse más rápido que los paneles
monocristalinos y policristalinos, por ello los fabricantes también ofrecen menor
garantía.
Celdas flexibles
Las nuevas formas de producción permiten también producir celdas flexibles que abren
posibilidades que la rigidez de los paneles tradicionales no permitió. Estas celdas cada vez
más se incorporan en la ropa, mochilas, sombrillas, etc. A parte de aplicaciones especiales,
sirven para cargar aparatos de poco consumo. Así se puede evitar un celular descargado,
alimentar otros aparatos portátiles o tener luz en la playa una vez que se va el sol.
Figura 10: Celdas flexibles

Fuente: https:// energía-solar/paneles-solares
Paneles con capas transparentes
Un desarrollo práctica es la recién empezada producción de ventanas con capas finas semi-
transparentes. Es una válida alternativa arquitectónica para incluirlas en edificios. Con estas
se puede reemplazar los vidrios polarizados y usar la energía generada para apoyar la
climatización de los edificios.
19
Celdas orgánicas
Celdas orgánicas ya se puede tejer en la ropa, por ejemplo para cargar aparatos de
telecomunicación. De interés especial es la Celda Grätzel de material simple similar a la
fotosíntesis con características muy prometedoras. Con esta invención el Prof. Grätzel ganó
el Premio Tecnológico del Milenio en el 2010. Actualmente están preparando una primera
producción industrial. A causa del uso de materiales simples, se espera en el futuro una
importante reducción de los precios. Contrario de las celdas cristalinas, tienen la ventaja
que la eficiencia aumenta con la temperatura.
Celdas de concentración
Concentrar la luz con sistemas ópticos es otro desarrollo para aumentar la eficiencia
relativamente baja de las celdas fotovoltaicas y reducir los costos. Aunque se logró mejorar
la eficiencia por un factor importante en los sistemas instalados, la necesidad de orientarlos
exactamente hacia el sol y el control de la alta temperatura generada imponen sistemas
sofisticados con un mantenimiento alto y costoso. Nuevas tecnologías que eviten las
desventajas están bajo desarrollo.
2.6 ACUMULADORES
Para obtener la capacidad de las baterías de acumulación, primero tendremos que definir
la autonomía deseada, como prevención por tener días desfavorables sin insolación por
abundante nubosidad.
20
Figura 11: batería
https://www.sfe-solar.com/paneles-solares/el-mejor-panel-solar
En nuestra vivienda ejemplo prevemos un uso sólo para los fines de semana, por lo tanto
basta con establecer la máxima autonomía en 3 días. Para el abastecimiento diario de casas
rurales podríamos establecer entre 4-6 días, aunque este valor se puede reducir si contamos
con un sistema de apoyo, como un grupo electrógeno.
Capacidad de la batería = energía necesaria * días de autonomía / voltaje * profundidad de

descarga de la batería
La profundidad de descarga depende de la batería que escojamos para nuestro sistema de

acumulación. Hoy en día en el mercado encontramos baterías cuya profundidad de descarga
oscila entre el 30% – 80%. Para nuestro caso escogeremos una batería que tolere una
descarga de hasta un 30% ya que remos que duren mucho tiempo.
Capacidad de acumulación = 4926 * 3 / 24 * 0,3 * = 2052,50 Ah (c100)
Nuestra capacidad de acumulación necesaria será de 2052,50 Amperios hora (Ah). El valor
c100 nos indica que la capacidad de la batería será suministrada por ciclos de descarga de
100 h, que es la frecuencia de descarga normalmente establecida en electrificación rural.
21
La elección del sistema de acumulación necesita diferentes comprobaciones para que el
sistema tenga un óptimo rendimiento y dure mucho tiempo. Los sistemas de acumulación
necesitan una mínima intensidad de carga para asegurar que las baterías carguen
correctamente y evitar que tengan una vida útil más corta de la esperada.
Significado de capacidad de batería
Las normas técnicas como la IEC 60896-11 o din 40736-1 entre otras, son utilizadas para
certificar la capacidad de una batería y poder comparar los valores proporcionados por los
distintos fabricantes. (https://www.monsolar.com, s.f.)
Capacidad en C100
La capacidad en Ah de una batería expresado en C100 significa que esos amperios/hora
podremos extraerlos de la batería mientras que el régimen de descarga sea tal que implique
la descarga en su totalidad en un tiempo de 100 horas.
Por ejemplo, la batería estacionaria Hoppecke 6 OPzS 600 según la ficha técnica
Proporcionada por el fabricante tiene:
C100: 900 Ah
C10: 686 Ah
C5: 590 Ah
C3: 510 Ah
C1: 353 Ah
Por lo tanto en C100 con 900Ah, si aplicamos un consumo constante con una tasa de
corriente de 9A durante 100h, tendremos que la batería será capaz de suministrar 900Ah
desde plena carga hasta agotar el 100% de la capacidad de la batería.
Si la misma batería se descarga a un régimen tal que implica una descarga completa en 10
horas (C10) los amperios/hora que podremos extraer será bastante inferior al valor de C100.
22
En C10 la batería tiene 686Ah. Lo que significa que si el consumo tiene una tasa de
corriente de 68,6A descargaríamos la totalidad de la batería en tan solo 10h.
En C5 la batería tiene 590Ah por lo tanto con un régimen de descarga de 118A

agotaríamos la batería en 5h.
Vemos que la capacidad de la batería no es proporcional al consumo y que cuanto mayor es

la tasa de corriente de descarga menor es la capacidad en Ah proporcionada por la batería.
Este hecho es debido al incremento del flujo de corriente interno de la batería. A mayor
corriente mayor velocidad en la reacción química de reducción produciendo mayor
sulfatación y cubriendo las placas internas de la batería mermando su porosidad y la
capacidad de extraer energía procedente de la reacción química.
 Para acordarnos podemos utilizar el ejemplo de un corredor. Un corredor experto

corriendo a una velocidad moderada es capaz de correr 5 horas sin descanso. Si este
mismo corredor exprinta será solamente capaz de correr durante 10 minutos.
El fabricante utiliza para el nombre la capacidad nominal de la batería en C10 y por

ello el nombre es 6 OPzS 600, mientras que para aplicaciones de instalaciones solares a
nosotros nos interesa más conocer la capacidad en C100 ya que las baterías en esta
aplicación serán más cercano a este régimen de descarga.
 Habrá momentos durante el día que el régimen de descarga de nuestra batería será
en torno al C10 cuando conectamos un consumo elevado como un horno y
momentos en que éste régimen será más cercano a un C200 donde el consumo es
una bombilla. Pero a efectos prácticos consideramos que la media será en torno al
C100 siempre que la batería esté bien dimensionada.
 Para aplicaciones como carritos de golf o carretillas se suele utilizar baterías de
tracción o semitracción expresadas en C20 ya que la batería se descargará en 1 día
(20 horas aprox.) y se utiliza el valor C20 para realizar los cálculos de diseño.
23
2.7 EL REGULADOR DE CARGA
El regulador de carga, en instalaciones solares fotovoltaicas, es un equipo electrónico que
se requiere principalmente para garantizar la buena operación y vida útil de las baterías;
aunque también, algunos tipos de reguladores, tienen funciones para cuidar y proteger los
paneles y los equipos de la instalación.
Regulador tipo paralelo
Este tipo de regulador se instala en paralelo entre los módulos fotovoltaicos y las baterías,
se caracteriza principalmente porque:
- Tiene un circuito en paralelo, puede ser una resistencia disipadora, que entra en operación
cuando se ha alcanzado la carga completa de las baterías, y recibe la energía eléctrica
generada en los paneles desviándola de las baterías para evitar su sobrecarga, de esta forma
impide que se llegue a niveles altos de voltaje que las puedan afectar.
Cuando las baterías se han descargado, hasta cierto nivel, el regulador las desconecta,
mediante un interruptor, del circuito de carga y evita su descarga excesiva, impidiendo que
se llegue a niveles bajos de voltaje y de carga que las puedan dañar.
- El regulador tipo paralelo tiene circuitos a base de diodos que impiden corrientes en
sentido inverso, desde las baterías hacia los paneles, en las noches o días oscuros.
En la actualidad, existen reguladores con microprocesadores con capacidad para realizar

funciones avanzadas de control de ciclos de carga, protección y monitoreo de las baterías.
A partir del principio de funcionamiento de los reguladores tipo paralelo se han
desarrollado equipos más completos y complejos.
Los reguladores en paralelo se caracterizan porque tienen, respectivamente, sus elementos
activos en paralelo y sus elementos pasivos en serie con la carga; su funcionamiento
consiste en reducir o recortar el voltaje de entrada (de la fuente de alimentación) y entregar,
a la carga, un voltaje de salida más o menos constante; los regulares paralelo no tienen
capacidad de elevar el voltaje de entrada. El elemento activo del regulador paralelo se
encarga de ajustar permanentemente el voltaje de entrada al voltaje requerido por la carga,
24
a continuación, se muestran un esquema y un circuito elemental en los cuales se puede
apreciar el principio de funcionamiento de los reguladores paralelo.
Figura 12: Esquema y circuito elemental de un regulador paralelo

Fuente: http://www.academia.edu/6492937/
En el circuito de la figura anterior el diodo zener y la resistencia se deben seleccionar de

acuerdo con el voltaje de entrada, voltaje de salida y corriente de salida requerido por la
carga. Como se puede apreciar, en el circuito elemental, la resistencia R y el diodo zener
disipan mucha energía, haciendo que la eficiencia de este circuito sea muy mala; adicional,
las regulaciones de línea y de carga son muy bajas. Por ejemplo, si se resuelve el circuito
para un “VI” igual a 8-12 Vcc, una carga que consume 100 mA y que requiere un “Vo”
igual a 5 Vcc se encuentra que la eficiencia es igual al 22%, mientras que la regulación de
carga es igual al 8 % y la regulación de línea es igual al 31 %.
Regulador tipo serie
Este tipo de regulador se instala en serie entre los módulos fotovoltaicos y las baterías, se
caracteriza principalmente porque:
 Cuando se ha alcanzado la carga completa de las baterías, el regulador las
desconecta, mediante un interruptor, del circuito de generación eléctrica y
evita su sobrecarga, impidiendo que se llegue a niveles altos de voltaje que
las puedan afectar.
25
 Cuando las baterías se han descargado, hasta cierto nivel, el regulador las
desconecta, mediante un interruptor, del circuito de carga y evita su descarga
excesiva, impidiendo que se llegue a niveles bajos de voltaje y de carga que
las puedan dañar.
Los reguladores serie se caracterizan porque sus elementos activos se encuentran en serie
con la carga y, al igual que el regulador paralelo, su funcionamiento consiste en reducir o
recortar el voltaje de entrada (de la fuente de alimentación) y entregar, a la carga, un voltaje
de salida más o menos constante; los regulares serie no tienen capacidad de elevar el voltaje
de entrada. El elemento activo del regulador serie es el transistor y por este circula la
corriente de carga; por la resistencia R y el zener (llamado elemento de referencia) circula
la corriente base del transistor. A continuación, se muestra un esquema y un circuito básico
en los cuales se puede apreciar el funcionamiento de los reguladores serie.
Figura 13: Esquema y circuito elemental de un regulador serie.

Con el fin de mejorar la regulación de tensión (en un valor de VBE) en el circuito de la

figura anterior se adiciona una resistencia de sangría en serie con el transistor, de la
siguiente forma,
26
Figura 14: Esquema y circuito elemental de un regulador serie
Para diseñar el circuito de la figura anterior, se deben tener en cuenta el voltaje de entrada,
voltaje y corriente de salida requerido por la carga, para calcular todos sus elementos:
transistor, el diodo zener y las resistencias R y RS.
Ya que la mayoría de la corriente circula por el transistor, y no por la resistencia, la
eficiencia es mucho mejor que la de la de los reguladores tipo paralelo, aunque las pérdidas
en el transistor, resistencia siguen siendo importantes. Por ejemplo, si se resuelve el circuito
para un VI igual a 8-12 Vcc, una carga que consume 100 mA y que requiere un Vo igual a
5 Vcc se encuentra que la eficiencia es igual al 40%, mientras que la regulación de carga es
igual al 2.53 % y la regulación de línea es igual al 3.65 %.
Con la finalidad de mejorar la eficiencia y la regulación se construyeron muchos arreglos
que incluyen transistores y amplificadores operacionales hasta llegar a reguladores
integrados que son usados como referencias. A continuación, se muestra un regulador serie
que utiliza un diodo zener como referencia, un amplificador operacional que se utiliza para
la amplificación del error y un para Darlington que sirve para amplicar la señal unas 1000
veces.
27
Figura 15: Regulador de tensión en serie basado en un AO.
Fuente: http://unicrom.com/Tut_regulacion_voltaje_serie.asp
La carrera de los reguladores monolíticos se inició hace casi 50 años cuando se logró
construir en un circuito integrado un regulador similar al de la figura anterior. Existen en el
mercado gran cantidad de reguladores que se pueden aprovechar y utilizar en variadas
situaciones. Estos reguladores son utilizados para aplicaciones fotovoltaicas de muy baja
potencia (calculadoras, relojes, linternas, juguetes, etc)
Aunque actualmente se pueden encontrar en el mercado reguladores inteligentes que

implementan el inversor como todo un elemento, aquí los describo por separado para que
sepas de que va cada uno y los parámetros a tener en cuenta a la hora de la selección.
28
Figura 16: reguladores inteligentes
El Regulador de carga solar, como su nombre nos indica regula la carga proveniente de
los paneles solares para que la carga de la baterías se lleve de la manera más óptima posible
y protegiendo el sistema de acumulación de sobrecargas. Los reguladores de carga vienen
determinados por la intensidad máxima de trabajo y por el voltaje en que hayamos diseñado
nuestra instalación.
Para determinar el cargador necesario para nuestra instalación, necesitamos saber la

intensidad máxima de trabajo y el voltaje. El voltaje máximo de trabajo lo podrás encontrar
en las características técnicas del panel solar el cual viene determinado como Isc (corriente
de corto circuito).
El cálculo del regulador necesario viene dado por:
Número de paneles * Corriente máxima de cada panel / (voltaje de la instalación / Voltaje

de los paneles)
Para nuestro caso: 3 *8,69 A / (24/24) = 26
Necesitamos un regulador de 26 Amperios a 24 Voltios
29
2.8 EL INVERSOR
El inversor es el que convierte la corriente directa (DC) que proviene de las baterías o
directamente de los paneles solares en corriente alterna (AC) que es la que necesitamos
para que funcionen nuestros aparatos eléctricos.
Figura 17: Inversor de corriente cd-ac.

La potencia del inversor la tendremos que elegir en función de la suma de todas las
potencias nominales de los equipos multiplicado por el coeficiente de simultaneidad de uso
de estos (estos valores van de 0,5 – 0,7). En nuestro ejemplo la potencia estimada es 1320
W.
Potencia del inversor = 1320 * 0,70 = 924 W
Entonces, con un inversor de 1000 W sería suficiente para nuestro ejemplo, siempre cuando
utilicemos sólo los aparatos previstos inicialmente. Siempre podremos establecer una
potencia mayor por si necesitamos otro electrodoméstico de mayor consumo.
Magnifico ya tenemos nuestra instalación fotovoltaica perfectamente calculada. Esta

instalación estaría preparada para su utilización los fines de semana incluso en los días
menos soleados de diciembre
30
Podemos cambiar todos los parámetros que queramos para adaptarla de acuerdo a nuestras
necesidades, pero siempre teniendo en cuenta que una que una instalación de este tipo no
puede utilizarse como una instalación conectada a red eléctrica, ya que una vez se termina
la batería con la demanda estimada para ese día, hasta el día siguiente no podemos enchufar
nada. Aconsejo que los consumos más elevados deben hacerse durante el día y cuando el
sol está en su punto más alto, así cuidaremos las baterías.
La corriente eléctrica continua que proporcionan los módulos fotovoltaicos se puede

transformar en corriente alterna mediante un aparato electrónico llamado inversor e
inyectar en la red eléctrica (para venta de energía) o bien en la red interior (para
autoconsumo).
El proceso, simplificado, sería el siguiente:
 Se genera la energía a bajas tensiones (380-800 V) y en corriente continua.

 Se transforma con un inversor en corriente alterna.
 En plantas de potencia inferior a 100 kW se inyecta la energía directamente a
la red de distribución en baja tensión (400 V en trifásico o 230 V en
monofásico).
 Y para potencias superiores a los 100 kW se utiliza un transformador para
elevar la energía a media tensión (15 o 25 Kv) y se inyecta en las redes de
transporte para su posterior suministro.
Cableado
Es el elemento que transporta la energía eléctrica desde su generación, para su

posterior distribución y transporte.
Su dimensionamiento viene determinado por el criterio más restrictivo entre la

máxima caída de tensión admisible y la intensidad máxima admisible. Aumentar las
secciones de conductor que se obtienen como resultado de los cálculos teóricos
aporta ventajas añadidas como:
 Líneas más descargadas, lo que prolonga la vida útil de los cables.

 Posibilidad de aumento de potencia de la planta sin cambiar el conductor.
 Mejor respuesta a posibles cortocircuitos.
 Mejora del performance ratio (PR) de la instalación.
31
2.9 DIMENSIONAMIENTO Y CÁLCULO DE LOS PANELES
SOLARES
El cálculo de los paneles solares necesarios para un sistema de placas solares que
deseamos usar para una casa, o cualquier otro inmueble, que demanda una cierta cantidad
de energía. La estructura del artículo irá presentando como se conectan los paneles solares
en serie o paralelo, cuánta energía produce un panel solar y en función de eso, cómo
calcular las placas fotovoltaicas necesarias para una casa, por ejemplo.
Sirva de introducción que el uso de placas solares de alta calidad es de una importancia
vital para una instalación de generación de energía de este tipo. Compensa hacer una
sencilla búsqueda por internet buscando comentarios y referencias antes de proceder a una
compra. Para realizar el diseño de los sistemas fotovoltaicos aislado e interconectado a la
red se manejara la siguiente metodología según sea el tipo de diseño basándonos a un
manual europeo.
Calculo de la energía necesaria (E)
( 1)
Consumo energético real será a partir del consumo energético teórico 𝐸𝑇 [Wh/día],
deberemos calcular el consumo energético real E [Wh/día] necesario para hacer frente a los
múltiples factores de pérdidas que van a existir
𝐸𝑇
𝐸=
𝑅
( 2)
(1) Guía completa de la energía solar, Fernández Salgado, AMV Ediciones, 2008 “Ecuación de la potencia
máxima”
(2) Guía completa de la energía solar, Fernández Salgado, AMV Ediciones, 2008 “Ecuación de cálculo de la
energía necesaria”
32
Dónde:
 E: Es la energía total necesaria que hay que suministrar teniendo en cuenta las
pérdidas globales.
 𝑬𝑻 : Es la energía calculada en la tabla de consumos en (Wh/día)
 R: Es el rendimiento global de la instalación.
En el caso de una instalación de energía solar fotovoltaica autónoma (aislada de la red),

es fundamental un correcto dimensionamiento tanto para poder abastecer con garantías la
demanda energética que tengamos, como también para acotar el coste económico de la
instalación.
Calculo del coeficiente del rendimiento global (R)
𝑘𝑎 ∗𝑁
𝑅 = (1 − 𝑘𝑏 − 𝑘𝑐 − 𝑘𝑣 ) ∗ (1 − )
𝑃𝑑
( 3)
Siendo lo factores siguientes
 𝑘𝑏 : coeficiente de pérdidas por rendimiento del acumulador:

 0,05 en sistemas que no demanden descargas intensas
 0,1 en sistemas con descargas profundas
 𝑘𝑐 : coeficiente de pérdidas en el convertidor:
 0,05 para convertidores senoidales puros, trabajando en régimen óptimo
 0,1 en otras condiciones de trabajo, lejos del óptimo
 𝑘𝑣 : coeficiente de pérdidas varias:
 Agrupa otras pérdidas como (rendimiento de red, efecto Joule, etc.)
 0,05 a 0,15 como valores de referencia
 𝑘𝑎 : coeficiente de auto descarga diaria:
 0,002 para baterías de baja auto descarga, Ni-Cd
 0,005 para baterías estacionarias de Pb-Acido (las más habituales)
 0,012 para baterías de alta auto descarga (arranque de automóviles)
 𝑃𝑑 : profundidad de descarga diaria de la batería:
(3) Guía completa de la energía solar, Fernández Salgado, AMV Ediciones, 2008 “Ecuación de cálculo
coeficiente del rendimiento global ”
33
 No excederá del 80% (referida a la capacidad nominal del acumulador), ya que
la eficiencia de éste decrece en gran medida con ciclos de carga-descarga
profundos.
 N: número de días de autonomía de la instalación:
 Serán los días que la instalación deba operar bajo una irradiación mínima (días
nublados continuos), en los cuales se va a consumir más energía de la que el
sistema fotovoltaico va a ser capaz de generar.
 De 4 a 10 días como valores de referencia.
Calculo de la capacidad de la Batería
𝐸∗𝑁
𝐶𝑏𝑎𝑡 =
𝑉 ∗ 𝑃𝑑
( 4)
Donde:
pérdidas globales.
 N: Número de días de autonomía de la instalación (4 días)
 V: tención en voltios
 𝑷𝒅 : Es la profundidad de descarga de la batería (60 %)
La capacidad de la batería la representamos en sus unidades habituales, entonces tenemos
𝐶𝑏𝑎𝑡[𝑊ℎ]
𝐶𝑏𝑎𝑡[𝐴ℎ] =
𝑉𝑏𝑎𝑡 [𝑉]
( 5)
Definición de número de baterías e Batería: identificación de fabricantes en [Ah]

𝐶𝑏𝑎𝑡
#Baterías =
Batería
( 6)
(4) Guía completa de la energía solar, Fernández Salgado, AMV Ediciones, 2008 “Cálculo de la capacidad
de la Batería”
(5) Guía completa de la energía solar, Fernández Salgado, AMV Ediciones, 2008 “Capacidad de baterías”
(6) Solar Energy International.2007. Fotovoltaica. Manual de diseño e instalación. “números de baterías”
34
Calculo del número de Horas Solares Pico (HSP)
Se define las horas de pico solar como (HSP), las horas de radiación diarias (horas de luz) y
cuyo valor puede variar desde 3 a 7 horas diarias, dependiendo del mes y el lugar de la
instalación
 La siguiente tabla contiene la radiación diaria media mensual sobre s superficie a

40º de inclinación y orientación sur.
 El lugar geográfico se encuentra en las coordenadas: Latitud N=42º21´10´´,
Longitud W=2º58´5´´
Se ha considerado una pérdida anual media del 2% por algo de sombreado.
Los valores pueden obtenerse en:
Tabla 1: Irradiación solar diaria media, H [kWh/m2*día]

Fuente: http://sundird.jrc.it/pvgis/solradframe.php
 Se define las horas de pico solar HPS (h) como las horas de luz solar por día equivalentes
definidas en base a una irradiancia de 1kW/m2, a la cual siempre está medida la potencia de
los paneles.
 Es una forma de estandarizar la curva diaria de irradiancia solar.
 La irradiación H (kWh/m2) es igual al producto de la irradiancia de referencia (1kW/m2)
por las horas de pico solar HPS (h).
 Luego siempre H y HPS tendrán el mismo valor.
Por tanto las horas de pico solar para la instalación ejemplo será:
Tabla 2: horas de pico solar; HPS [h]

Fuente: http://sundird.jrc.it/pvgis/solradframe.php
35
Los paneles, aunque generan energía durante todo el día, será equivalente a la que generan
en las horas de pico solar operando a su máxima potencia.
El número de paneles necesarios vendrá dado por:
𝑅𝑎𝑑𝑖𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑠𝑜𝑙𝑎𝑟 𝑠𝑒𝑔𝑢𝑛 𝑡𝑎𝑏𝑙𝑎𝑠 (𝑐𝑜𝑟𝑟𝑒𝑔𝑖𝑑𝑎 𝑐𝑜𝑛 𝑢𝑛 𝑓𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑖𝑛𝑐𝑙𝑖𝑛𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛)

𝐻𝑆𝑃 =
Potencia estandar
( 7)
Dónde: Radiación solar Encontrado en tablas donde se identifica el lugar
Corrigiendo el valor de la radiación solar con el factor de inclinación hallado en la curva según la:
𝑅𝑎𝑑𝑖𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑆𝑜𝑙𝑎𝑟 𝑐𝑜𝑟𝑟𝑒𝑔𝑖𝑑𝑎 = 𝑅𝑎𝑑𝑖𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑠𝑜𝑙𝑎𝑟 ∗ 𝑓𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑖𝑛𝑐𝑙𝑖𝑛𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛
( 8)
Calculo de la energía que deben suministrar los paneles teniendo en cuenta el

regulador de carga
𝐸
𝐸𝑝 =
𝜂𝑟
( 9)
Donde:
𝐸 : Es la energía total necesaria que hay que suministrar teniendo en cuenta las pérdidas
globales.
𝜂𝑟 : Rendimiento del regulador
(7) Solar Energy International.2007. Fotovoltaica. Manual de diseño e instalación. “Cálculo del número de
Horas Solares Pico (HSP)”
(8) Solar Energy International.2007. Fotovoltaica. Manual de diseño e instalación. “Radiación corregida”
(9) Solar Energy International.2007. Fotovoltaica. Manual de diseño e instalación. “energía que deben
suministrar los paneles teniendo en cuenta el regulador de carga”
36
Calculo del número de paneles (Np)
𝐸𝑝
𝑁𝑝 =
0.90 ∗ 𝑃 ∗ 𝐻𝑆𝑃
( 10)
Donde:
P: Es la potencia nominal del panel suministrado por el fabricante, se mide en Wats, en el
Caso del panel solar a usar 200[W]
HSP: Son las horas solares pico
Ep: Es la energía que deben suministrar los paneles tomando en cuenta el regulador
0,9: Es un coeficiente que corrige las pérdidas de potencia por calentamiento de la placa,
suciedad, etc.
Calculo de regulador de carga
Una vez definido el número de paneles, debemos calcular el regulador, para ello
Multiplicaremos la 𝐼𝑚𝑎𝑥 de cada panel, obtenida del catálogo, por el número de paneles
Puestos en paralelo, este producto será la máxima intensidad nominal a la que trabajara el
Regulador.
𝐼𝑟 = 𝐼𝑝 ∗ 𝑁𝑝𝑝
( 11)
Donde:
Ir = Corriente del regulador
IP = Corriente total de los paneles puestos en paralelo
Npp = Numero de paneles en paralelo
(10) Solar Energy International.2007. Fotovoltaica. Manual de diseño e instalación. “Calculo del número de
paneles (Np)”
(11) Solar Energy International.2007. Fotovoltaica. Manual de diseño e instalación. “Calculo de regulador
de carga”
37
Calculo de la sección de los conductores
Calcularemos las secciones del conductor de Cu necesarias, en función de las longitudes de
línea eléctrica, para una caída máxima de tensión de 0,5 voltios, que se considera aceptable
para este tipo de instalaciones, usaremos una expresión general para este cometido.
Como todos sabemos el valor de la resistencia de un conductor viene dado por las formulas
siguientes
𝜌𝐿
𝑅= ……………………(A)
𝑆
𝐿
𝑅 = 𝜎𝑆……………………(B)
1
𝑅 = 𝜎……………………(C)
Donde:
R es la resistencia en ohmios
ρ es la resistividad en (Ω mm2/m)
L es unidad de longitud (m)
S es la sección del conductor (mm2)
σ es la conductividad (inversa a la resistividad)
También sabemos que:
(𝑉𝑎 −𝑉𝑏 )
𝑅= ……………………(D)
𝐼
Donde:
Va-Vb es la diferencia de potencial (Volt)
Reemplazando la ecuación (B) en (D) tenemos:
𝐿𝐼
𝑆=
𝜎 (𝑉𝑎 − 𝑉𝑏 )
( 12)
( 12) Instalaciones eléctricas “expresión de sección del conductor”
38
Energía generada por un panel solar:
Así pues, para calcular la energía generada por un panel solar durante un día (Epanel),
debemos usar la siguiente ecuación:
Epanel = Ipanel · Vpanel · HSP · 0,9 [Whd]
Siendo, Ipanel y Vpanel la corriente máxima y tensión máximas del panel, HSP son las horas
sol pico, y 0,9 sería el coeficiente del rendimiento del panel (típicamente 85-90% al
descontar ya las pérdidas). La energía resultante estaría expresada en Whd.
Esa sería la energía generada por un solo módulo solar, pero si lo que queremos es saber
cuánta energía va a generar una instalación solar con varias placas solares,
simplemente habría que aplicar la fórmula siguiente:
Egenerador-fotovoltaico = Igenerador-fotovoltaico · Vgenerador-fotovoltaico · HSP · 0,9
La corriente, en este caso, sería la máxima resultante de la asociación de los módulos

fotovoltaicos conectados en paralelo de cada rama (string), y la tensión sería la resultante
del la suma de tensiones de cada rama (string) conectados en serie.
El símbolo eléctrico que se suele utilizar para representar gráficamente un panel

fotovoltaico es el siguiente:
Figura 18: símbolo eléctrico

Fuente: https://www.sfe-solar.com/paneles-solares
39
Conexión en serie y paralelo:
En la mayoría de proyectos fotovoltaicos, sobre todo de las instalaciones solares aisladas

y dependiendo de la potencia de la instalación, será necesario asociar varias placas en serie
o paralelo para obtener los niveles de tensión y corriente deseados.
Para la conexión de placas solares fotovoltaicas, hay tres opciones posibles:
 Conexión de placas solares en Paralelo: se conectan todos los módulos por sus
polos positivos y, por separado, por todos los polos negativos. Con esto, lo que
conseguimos es aumentar la corriente generada en la rama (suma de las corrientes
de cada panel) pero se mantiene la misma tensión que la de uno de los paneles que
componen la rama.
En otras palabras, si conectamos los paneles en paralelo, a la salida de la rama tendremos la

suma de las corrientes de cada “sub-rama” y la tensión de salida de cada “sub-rama”. Lo
vemos mejor con un ejemplo.
Consideremos que tenemos una instalación fotovoltaica aislada compuesta por 3 ramas en
paralelo con una placa solar de 12V, de tensión nominal máxima 18,4V y corriente máxima
de 8,37A. Si no hubiera pérdidas de ningún tipo (caso hipotético), el esquema de conexión
de placas solares en paralelo se podría representar así:
Figura 19: Simbología de Conexión en paralelo

40
Como podemos ver en el esquema, en color naranja tenemos los valores de salida del
sistema de generación fotovoltaico (los llamados paneles solares de 12V por ser usados
para sistemas aislados con baterías), donde la tensión de salida que tendremos sería 18,4V
(pues los paneles están conectados en paralelo) y la corriente 33,48A (pues al estar en
paralelo se suma la corriente de cada rama a, b y c).
 Conexión de módulos fotovoltaicos en Serie: para este tipo de configuración se

conecta el polo positivo de un módulo, con el polo negativo del siguiente, así
sucesivamente con cuantos paneles sean necesarios. Con esto se consigue aumentar
la tensión y mantener el mismo valor de corriente generada.
La tensión generada será igual a la suma de cada una de las tensiones de cada panel que
compone la rama (string), o dicho de otro modo, multiplicamos la tensión unitaria por el
número de paneles de la rama, pues siempre debemos conectar paneles de las mismas
características unos con otros. Lo vemos entonces con un ejemplo 🙂
Consideremos que tenemos una instalación fotovoltaica de autoconsumo compuesta por

una rama con 3 paneles en serie de placas con 37,45V de tensión y 8,98A de corriente
máximas. Si no hubiera pérdidas de ningún tipo (caso hipotético), el esquema de conexión
de las placas en serie se podría representar así:
Figura 20: Simbología de conexión en serie

41
Como podemos ver indicado en color naranja, a la salida de la rama (c), tendremos la
tensión resultante de la suma de cada una de las tensiones de cada panel que componen la
rama en serie (112,35V) y la corriente será la misma que la de uno de los paneles (8,98A).
En caso de que nuestro módulo tuviese una corriente inferior a los ya instalados, afectará a
todo el string y se producirá una caída de producción, por lo tanto no es recomendable usar
módulos de sustitución con corrientes inferiores a las de los módulos instalados.
 Conexión mixta de placas solares: sería la última opción de configuración de las

que nos podemos encontrar, en este caso sería una configuración donde
encontramos ramas con paneles conectados en serie y a su vez, estas ramas,
conectadas en paralelo. Esta configuración se usa cuando debemos lograr unas
corrientes y tensiones de salida muy determinadas, y entonces “jugamos” con las
opciones que nos dan los distintos tipos de conexionado. Veamos un ejemplo al
respecto:
Figura 21: simbología de Conexión mixta de placas solares

Como podemos ver en el esquema eléctrico, en el punto (nodo) (c) de la primera rama
(string) tenemos la suma de tensiones de los paneles y la corriente unitaria, en el punto
42
(nodo) (d), que es la salida del sistema, tendremos la misma tensión de salida de cada una
de las ramas, pero como corriente de salida será la suma de la corriente de salida de cada
una de las ramas, al encontrarse las dos ramas conectadas en paralelo.
Como resumen práctico, digamos que en conexiones en serie la corriente total (de
salida) es igual a la de uno de los paneles que componen la rama (string) y la tensión total
(de salida) es la suma de la tensión de cada panel conectado en serie. En conexiones en
paralelo la tensión total (de salida) es igual a la de salida cada rama y la corriente total (de
salida) es la suma de corrientes de cada rama.
2.10 NORMATIVA FOTOVOLTAICA

Los primeros intentos de introducción de la energía solar fotovoltaica en Bolivia se
remontan hacia finales de los años 80s y principios de los años 90s, con los proyectos de la
Cooperación Española en el altiplano de La Paz. Desde entonces se han logrado
importantes avances no solamente en el número de sistemas instalados, sino también en el
desarrollo de mecanismos de financiamiento y gestión, transferencia tecnológica,
establecimiento de normativa e involucramiento de instituciones o empresas que han dado
impuso a la tecnología en Bolivia. (renanorellana@yahoo.es R, s.f.)
Comité Técnico de Normalización de IBNORCA ha venido trabajando en la elaboración y

actualización de Normas sobre sistemas fotovoltaicos, actualmente se cuenta con las
siguientes:
 NB 795:1997 Ensayos en condiciones reales para la caracterización de

módulos fotovoltaicos (módulos de silicio policristalino y monocristalino,
módulos de potencia de 20 W a 200 W)
 NB 948:1998 Ensayos para la medición de la capacidad y eficiencia de
almacenamiento en acumuladores eléctricos plomo-ácido para usos
fotovoltaicos
 NB 1056:2008 Instalación de sistemas fotovoltaicos hasta 5 kWp de
potencia y hasta 48 V de tensión nominal - Requisitos (Segunda revisión)
43
 NB 81001:2008 Reguladores o controladores de carga para sistemas
fotovoltaicos - Requisitos (Primera revisión)
 NB 81002:2008 Conversores de voltaje de corriente continua para sistemas
fotovoltaicos - Requisitos (Primera revisión)
 NB 81003:2008 Luminarias para sistemas fotovoltaicos - Requisitos
(Primera revisión)
 NB 81004:2008 Inversores para sistemas fotovoltaicos - Requisitos (Primera
revisión)
 NB 81005:2008 Sistemas fotovoltaico - Terminología y definiciones
 NB/ISO 9488:2009 Energía solar - Vocabulario (correspondiente a la norma
ISO 9488:1999)
2.11 TIERRA DE SISTEMAS FOTOVOLTAICOS

Cuando se decida poner a tierra las partes metálicas expuestas (como protección contra
tormentas, contra contactos indirectos, etc.) hay ciertos aspectos importantes que el
instalador debe tener bien presentes:
 Los módulos solares fotovoltaicos disponen en el marco de un orificio (taladro)

específico para su puesta a tierra (generalmente señalado mediante el símbolo de
tierra), como se puede ver en la imagen.
Figura 22: conexionado a tierra en paneles

Fuente: www.sfe-solar.com
44
Como decimos, la toma de tierra se realiza por medio de esos orificios en el marco por qué,
generalmente, los marcos son de aluminio anodizado, que es un tratamiento superficial
que se aplica al marco de aluminio y que hace que se comporte como un aislante
relativamente bueno, por lo que la conexión del conductor de protección a tierra en otro
orificio no sería lo recomendable, debe hacerse pues en el que está indicado con el símbolo
eléctrico de tierra.
Además de esto, para asegurar un buen contacto eléctrico, se recomienda utilizar un
terminal de conexión de acero inoxidable. De todos modos, a efectos eléctricos, a pesar de
lo dicho acerca del tratamiento superficial de aluminio, el marco de un panel solar se debe
considerar como una parte metálica expuesta.
 Es recomendable que el conductor de protección a tierra no se atornille directamente
al marco de los paneles, sino hacerlo por medio de un terminal auxiliar, de modo
que se pueda quitar un módulo (por avería, mantenimiento, etc.) sin interrumpir
la conexión a tierra del resto de la instalación.
 La simple conexión de los marcos de los módulos a una estructura anclada en el
suelo no se considera como una puesta a tierra eficaz.  Error muy habitual.
 El conductor de protección a tierra de los módulos solares es recomendable que se
conecte también a un punto de la estructura.
 Los conductores de protección deben conectarse al punto de puesta a tierra de la
instalación, que a su vez se conectará al electrodo principal de tierra (generalmente
de tipo pica o jabalina) a través del conductor de enlace.
 Las secciones de los conductores de protección y de enlace, y las características
de los electrodos de tierra (dimensiones, conexiones, etc.), cumplirán lo prescrito en
los correspondientes reglamentos electrotécnicos de baja tensión RBT.
 El conductor de puesta a tierra del sistema fotovoltaico debe ser desnudo, o ir
protegido bajo tubo.
45
Figura 23: conexionado a tierra
Debemos tener en consideración la importancia de una buena puesta tierra en una

instalación fotovoltaica con placas solares, pues en un sistema con las masas metálicas
aisladas de tierra, un defecto como el contacto de un conductor activo con el marco de un
módulo solar, pasa casi desapercibido. Sin embargo, se ha comprobado que un defecto de
este tipo conlleva la aparición de otro similar en un breve período de tiempo. Estos dos
defectos pueden suponer el cortocircuito de varios paneles en serie (a través del conductor
de protección, por ejemplo) y una reducción drástica en la tensión de toda la fila.
Por esta razón, en algunos países  como Estados Unidos es obligatorio detectar esta
situación de cortocircuito cuando la instalación fotovoltaica está situada sobre tejado,
siendo el esquema de protección más empleado la puesta a tierra de las partes metálicas del
campo, la puesta a tierra del negativo y la utilización de un detector de corrientes de
defecto.
46
CAPITULO III
INGENIERÍA DEL PROYECTO
3.1 PARÁMETRO DE DISEÑO
Coripata es un municipio ubicado en la Provincia de Nor Yungas del Departamento

de La Paz (Bolivia). Se encuentra ubicado a 116 km de la ciudad de La Paz, capital del
departamento; y se halla a 3600 metros sobre el nivel del mar. Según el último censo
nacional de 2012, el municipio de Coripata cuenta con una población de 17 586
habitantes. La topografía de la región es irregular, típica de los Yungas , con una
temperatura promedio de 25 °C. (https://es.wikipedia.org/wiki/Coripata)
 Departamento: La Paz
 Municipio: Coripata
 Provincia: Nor yungas
 Cantón: Coripata
 Población: 17586 habitantes (INE censo 2012)
 Temperatura promedio 25ºC
COMO LLEGAR
 La Paz - Puente Villa (88 Km).

 Puente Villa - Coripata (28 Km)
Coripata no es un lugar fácil geográficamente hablando. Presenta una topografía irregular,

típica de los Yungas, de clima templado, con una temperatura promedio de 25°C. Su
vegetación se caracteriza por bosques que cubren el 80% de su territorio. De ahí la
47
necesidad de focalizar un centro hospitalario para una población que vive especialmente de
la agricultura. (Figura 24)
Figura 24: Ubicación del Hospital de Coripata

Fuente: google mapas
Donde ahora se encuentra instalado el Hospital consta de cuatro áreas de divisiones donde
cada área de división consta la primera área se encuentra atenciones al cliente y
administrativa y fichaje y donde se encuentra las especialidades de odontología, enfermería,
farmacia. La secunda área donde se encuentra la sala de emergencias, sala de partos, y sala
de internación, y dormitorios de personal de internado rotatorio. La tercera área donde se
encuentra el laboratorio y análisis y área administrativa del hospital. Y la cuarta área es
donde se encuentra la sala de operaciones donde legalmente está en instalaciones a futuras.
La moderna infraestructura del hospitalario, edifica sobre una superficie de 600 metros
cuadrados que fue construida en su integridad con recursos del Municipio de Coripata y
beneficia a cerca de 10 mil habitantes del todo el Municipio de Coripata. (Fotografía 2)
48
Fotografía 1: Hospital de Coripata
Fuente: el Autor
La electrificación mediante un sistema solar fotovoltaico para el Hospital de Coripata

pretende llegar a las zonas críticas que necesitan la continuidad del servicio de energía
eléctrica. Las cuales comprenden las áreas donde se mencionaba donde se encuentra la
primera área se encuentra atenciones al cliente y administrativa y fichaje y donde se
encuentra las especialidades de odontología, enfermería, farmacia y la segunda área donde
se encuentra la sala de emergencias, sala de partos, sala de post parto. Teniendo un circuito
separado de la red como circuito de emergencias que contempla las áreas y salas
mencionadas abarcando el sistema de iluminación de estos ambientes.
49
3.2 SISTEMA SOLAR FOTOVOLTAICO A APLICAR
Selección de la tensión del sistema
El diseño de este sistema solar fotovoltaico se lo realizara con un voltaje de 24 Vcc, para
que la intensidad de corriente que circule por el sistema disminuyan con relación a un
sistema de 12 Vcc convencional, esto hará que los calibres de cables requeridos en esta
instalación fotovoltaica sean menores.
Todos los equipos a conectar al sistema fotovoltaico trabajaran con un voltaje nominal de
230 Vca, se hará el uso de un inversor de onda sinusoidal, capaz soportar la carga que se
demanda.
El panel a utilizar para el diseño solar será policristalino de alto rendimiento de la empresa
KOMAES SOLAR de una potencia de 200 W; al igual que las baterías para obtener el
voltaje requerido se ejecutara un conexionado serie-paralelo.
3.3 PLANO DE LOS AMBIENTES QUE SE PRETENDEN

ENERGIZAR
Los ambientes que se pretende dar energía con el sistema solar fotovoltaico, se los muestra
representados en la (Fotografía 3 y figura 22), se tomaran en cuenta solamente los
ambientes que son considerados de emergencia en el hospital de Coripata.
50
Fotografía 2: Hospital de Coripata
Fuente: propia
Figura 25: lugar donde se desea implementar el sistema fotovoltaico

Fuente: propia
51
3.4 ANÁLISIS DE LAS CARGA ELÉCTRICAS
Estudio de la demanda
Las necesidades de energía eléctrica para el Hospital de Coripata se requieren energía

eléctrica para iluminación de los ambientes y alimentación de los diferentes equipos
médicos que poseen en diferentes áreas.
TOMA DE CARGA – ILUMINACIÓN

Ambiente Tipo de carga de
Horas de
total [W]
consumid
Nominal
Potencia
Potencia
[Wh/día]
Numero
lámparas de
Energía
[h/día]
Iluminación
[W]
uso
a
Sala 1 : Sala de espera y Tipo fluorescentes 7 20 140 6 840
pasillo
Sala 2 : Consultorio médico Tipo LED 3 20 60 6 360
sala de pos parto
Sala 3 : Administración Tipo fluorescentes 2 20 40 6 240
Sala 4 : Internación 1 Tipo fluorescentes 4 20 80 8 640
Sala 5: Internación 2 Tipo fluorescentes 4 20 80 8 640
Sala 6: Quirófano Tipo LED 3 70 140 4 560
Sala 7: Sala de partos Tipo LED 4 20 80 3 240
Sala 8: Ecografía Tipo fluorescentes 1 20 20 3 60
Sala 9: sala de Tipo fluorescentes 1 20 20 4 80
comunicaciones
Total 1 29
230 660 48 3660
unid
[W] [W] [hrs] [Wh/dia]
Tabla 3: cálculo de toma de carga de iluminación
Fuente: propia
TOMA DE CARGA EQUIPOS DE EMERGENCIA

Ambiente
consumid
[Wh/día]
total [W]
Horas de
Potencia
Potencia
Numero
Energía
Tipo de
[h/día]
carga
uso
Sala 2 : Consultorio Desfibrilador 1 360 360 0.5 180

Sala 7 Sala de Partos Desfibrilador 1 360 360 0.5 180
Sala 7 Sala de Partos Esterilizador 1 960 960 0.5 480
Sala 6: Quirófano Esterilizador 1 960 960 0.5 480
Total 2 4 unid 2640 [W] 2642 [W] 2 [h] 1320 [Wh/día]
Tabla 4: Toma de carga de equipos de emergencia
Fuente: propia
52
ENERGÍA CONSUMIDA DEL HOSPITAL
Ambientes
consumid
[Wh/día]
total [W]
Horas de
Potencia
Potencia
Numero
Energía
Tipo de
[h/día]
carga
uso
a
TOMA DE CARGA – Iluminación 29 230 660 48 3660
ILUMINACIÓN
TOMA DE CARGA Desfibrilador 4 2640 2642 2 1320

EQUIPOS DE y
EMERGENCIA Esterilizador
SUMATORIA TOTAL 64 2840 3482 [W] 62 [h] 4980 [Wh/día]

unid [W]
4980 [Wh/dia]
Tabla 5: Toma de carga de equipos de emergencia
Fuente: propia
3.5 CALCULO DE CARGAS ELÉCTRICAS PARA EL

SISTEMA FOTOVOLTAICO
Calculo del coeficiente del rendimiento global (R)
De la ecuación 3 (página 33).
𝑘𝑎 ∗𝑁
𝑅 = (1 − 𝑘𝑏 − 𝑘𝑐 − 𝑘𝑣 ) ∗ (1 − 𝑃𝑑
)
(Ecuación 3)
Siendo lo factores siguientes en nuestro ejemplo tenemos:
𝑘𝑏 =0,1
𝑘𝑐 =0,05
𝑘𝑣 =0,1
𝑘𝑎 =0,005
N=4
𝑃𝑑 =0,6
53
Remplazando datos en la (ecuación 1) tenemos:
0,005 ∗ 4
𝑅 = (1 − 0,1 − 0,005 − 0,1) ∗ (1 − )
0,6
𝑅 = 0,768
Calculo de la energía necesaria (E)
Consumo energético real será a partir del consumo energético teórico 𝐸𝑇 [Wh/día],
deberemos calcular el consumo energético real E [Wh/día] necesario para hacer frente a los
múltiples factores de pérdidas que van a existir:
𝐸𝑇
𝐸=
𝑅
(Ecuación 2)
Donde:
pérdidas globales.
 𝑬𝑻 : Es la energía calculada en la tabla de consumos en (Wh/día)
 R: Es el rendimiento global de la instalación.
Reemplazando los datos obtenidos en la (Ecuación 2) tenemos:
Wh
𝟒𝟗𝟖𝟎 [ ]
𝐸= dia
0,768
Energía necesaria (E) es:

Wh
𝐸 = 6484.375 [ ]
dia
54
Calculo de la capacidad de la Batería (Cbat)
𝐸∗𝑁
𝐶𝑏𝑎𝑡 =
𝑃𝑑
(Ecuación 4)
Donde:
pérdidas globales.
 N: Número de días de autonomía de la instalación (3 días)
 𝑷𝒅 : Es la profundidad de descarga de la batería (60 %)
Wh
6484.375 [ ] ∗ 3[𝑑𝑖𝑎𝑠]
𝐶𝑏𝑎𝑡 = dia
0.6
La capacidad de la batería 𝐶𝑏𝑎𝑡 es:
𝐶𝑏𝑎𝑡 = 32421.875 [𝑊ℎ]
La capacidad de la batería la representamos en sus unidades habituales, entonces tenemos de la

ecuación 5 (página 34).
𝐶𝑏𝑎𝑡[𝑊ℎ]
𝑉𝑏𝑎𝑡 [𝑉]
(Ecuación 5)
55
Sustituyendo valores en la (ecuación 5) tenemos
32421.875 [𝑊ℎ]
24[𝑉]
𝐶𝑏𝑎𝑡[𝐴ℎ] = 1350.911 [𝐴ℎ]
El paso siguiente consiste en seleccionar la cantidad, capacidad (Ah) y el voltaje de las

baterías que se van a utilizar para armar el banco. Las baterías de 12 Vdc, se debe conectar
por parejas en serie para tener un voltaje en el banco igual a 24 Vdc.
Existen en el mercado baterías de 220 Ah a 12 Vdc de tipo Gel:
𝐂𝐁𝐚𝐭𝐞𝐫í𝐚=220 [𝐀𝐡]
𝐶𝑏𝑎𝑡
#Baterías =
Batería
(Ecuación 6)
1350.911 [𝐴ℎ]
#Baterías =
220 [Ah]
#𝐁𝐚𝐭𝐞𝐫i𝐚𝐬=6
56
Figura 26: baterías en conexión en serie y paralelo
Fuente: propia
Calculo del número de Horas Solares Pico (HSP)
Se define las horas de pico solar como (HSP), las horas de radiación diarias (horas de luz) y
cuyo valor puede variar desde 3 a 7 horas diarias, dependiendo del mes y el lugar de la
instalación.
𝑅𝑎𝑑𝑖𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑠𝑜𝑙𝑎𝑟 𝑠𝑒𝑔𝑢𝑛 𝑡𝑎𝑏𝑙𝑎𝑠 (𝑐𝑜𝑟𝑟𝑒𝑔𝑖𝑑𝑎 𝑐𝑜𝑛 𝑢𝑛 𝑓𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑖𝑛𝑐𝑙𝑖𝑛𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛)

𝐻𝑆𝑃 =
Potencia estandar
(Ecuación 7)
57
Potencia estándar: 1000 (W/m2) en condiciones a 25°C y masa de aire 1.5 Según la tabla
6, tomaremos los datos de Chulumani, una población cercana a Población de Coripata, por
no existir referencias de mediciones de radiación solar en esta comunidad, cabe recalcar
que se tomara el valor más desfavorable de todo el año este es en el mes de junio, esto para
efectos de seguridad.
LA RADIACIÓN SOLAR EN BOLIVIA DURANTE EL AÑO
La tabla se muestra la radiación solar para las diferentes regiones del país durante las
diferentes estaciones del año.
4.33
Tabla 6: Radiación solar en Bolivia durante el ano

Fuente: Blake, USAID, 1979T todas sus regiones
𝐾𝑊ℎ 𝑊ℎ
𝑅𝑎𝑑𝑖𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑆𝑜𝑙𝑎𝑟 = 4.33 ( 2
) = 4330( 2 )
𝑚 𝑚
Corrigiendo el valor de la radiación solar con el factor de inclinación hallado en la curva según la
𝑅𝑎𝑑𝑖𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑆𝑜𝑙𝑎𝑟 𝑐𝑜𝑟𝑟𝑒𝑔𝑖𝑑𝑎 = 𝑅𝑎𝑑𝑖𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑠𝑜𝑙𝑎𝑟 ∗ 𝑓𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑖𝑛𝑐𝑙𝑖𝑛𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛
(Ecuación 8)
58
FACTORES DE INCLINACIÓN PARA SUPERFICIES INCLINADAS HACIA EL
NORTE.
F.C.=1.18
Latitud 16
Figura 27: Leyenda: tilt angle = ángulo de inclinación; latitude = latitud

Fuente: GRUNDFOS, Dinamarca
𝑊ℎ
𝑅𝑎𝑑𝑖𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑆𝑜𝑙𝑎𝑟 𝑐𝑜𝑟𝑟𝑒𝑔𝑖𝑑𝑎 = 4330 ( ) ∗ 1.1
𝑚2
𝑊ℎ
𝑅𝑎𝑑𝑖𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑆𝑜𝑙𝑎𝑟 𝑐𝑜𝑟𝑟𝑒𝑔𝑖𝑑𝑎 = 5109 ( )
𝑚2
59
Finalmente obtenemos el valor del HSP reemplazando los datos en la (ecuación 6): podemos
representar según la (Figura 6)
𝑊ℎ
5109 ( )
𝐻𝑆𝑃 = 𝑚2
W
1000( 2 )
𝑚
𝐻𝑆𝑃 = 5.10 ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠 𝑝𝑖𝑐𝑜
Figura 28: Representación del número de horas solares pico (HSP)

Fuente: http://calculationsolar.com
Calculo de la energía que deben suministrar los paneles

teniendo en cuenta el regulador de carga

𝐸
𝐸𝑝 =
𝜂𝑟 (Ecuación 9)
60
Donde:
𝐸 : Es la energía total necesaria que hay que suministrar teniendo en cuenta las pérdidas
globales.
𝜂𝑟 : Rendimiento del regulador
6484.375 [Wh]
𝐸𝑝 =
0.90
𝐸𝑝 = 7204.861 [𝑊ℎ]
Calculo del número de paneles (Np)
𝐸𝑝
𝑁𝑝 =
0.90 ∗ 𝑃 ∗ 𝐻𝑆𝑃 (Ecuación 10)
Dónde:
P: Es la potencia nominal del panel suministrado por el fabricante, se mide en Wats, en el
Caso del panel solar a usar 200[W]
HSP: Son las horas solares pico
Ep: Es la energía que deben suministrar los paneles tomando en cuenta el regulador
0,9: Es un coeficiente que corrige las pérdidas de potencia por calentamiento de la placa,
suciedad, etc.
61
Fotografía 3: placa de característica del panel fotovoltaico
Fuente: http://calculationsolar.com
7204.861 [𝑊ℎ]
𝑁𝑝 =
0.90 ∗ 200[𝑊 ] ∗ 5.10 [ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠 𝑝𝑖𝑐𝑜]
𝑁𝑝 = 8 𝑝𝑎𝑛𝑒𝑙𝑒𝑠
62
Figura 29: Asociación en serie y paralelo de paneles solares fotovoltaicos
Fuente: propia
Calculo de regulador de carga
Una vez definido el número de paneles, debemos calcular el regulador, para ello
Multiplicaremos la 𝐼𝑚𝑎𝑥 de cada panel, obtenida del catálogo, por el número de paneles
Puestos en paralelo, este producto será la máxima intensidad nominal a la que trabajara el
Regulador.
𝐼𝑟 = 𝐼𝑝 ∗ 𝑁𝑝𝑝
(Ecuación 11)
Donde:
Ir = Corriente del regulador
IP = Corriente total de los paneles puestos en paralelo
63
𝐼𝑟 = 10.58[𝐴] ∗ 4
𝐼𝑟 = 42.32[𝐴]
Entonces:
Debemos instalar un regulador de 45 (A) en anexos 6 para una tensión de 24 voltios, la
misma
Tensión que tendrán los paneles y el banco de baterías.
Calculo del inversor
Para el cálculo del inversor necesario, debemos estimar la potencia instantánea máxima que
la instalación va a demandar, analizando la tabla de consumos vemos que las máximas
potencias se dan por el uso de los equipos de emergencia 1 958 W, en consecuencia
seleccionaremos un inversor que pueda hacer frente a este valor, dando además un margen
de seguridad para posibles conexiones adicionales al valor estimado.
𝑃𝑖 = 3000 [𝑊]
Diseño superior
Desarrollado para uso profesional, la gama de inversores Phoenix es ideal para

innumerables aplicaciones. El criterio utilizado en su diseño fue el de producir un
verdadero inversor sinusoidal con una eficiencia optimizada pero sin comprometer su
rendimiento. Al utilizar tecnología híbrida de alta frecuencia, obtenemos como resultado un
producto de la máxima calidad, de dimensiones compactas, ligero y capaz de suministrar
potencia, sin problemas, a cualquier carga.
Potencia de arranque adicional
64
Calculo de la sección de los conductores
Entonces igualando las formulas de la (página 37) de la página tenemos (A) y (D) tenemos
(𝑉𝑎 − 𝑉𝑏 ) 𝜌𝐿
=
𝐼 𝑆
De la igualdad despejamos S (sección del conductor) tenemos:
𝜌𝐿𝐼
𝑆=
(𝑉𝑎 − 𝑉𝑏 )
Reemplazando la ecuación de la (página 37 y 38) (B) en (D) tenemos:
𝐿𝐼
𝑆=
𝜎 (𝑉𝑎 − 𝑉𝑏 )
Como el conductor a utilizar es el cobre y su resistividad para hilo estirado en frio es de

0.01786 (Ω mm2/m), tenemos que:
1
𝜎= = 58
0.01786
2𝐿𝐼
𝑆=
58 (𝑉𝑎 − 𝑉𝑏 )
(Ecuación 12)
(Expresión general simplificada)
Incluido en la fórmula nos da la distancia real del conductor, ya que debemos medir entre
generador y receptor, existiendo un conductor de ida y otro de vuelta.
65
Calculo de la sección entre panel y regulador
[Distancia 10 (m)] La corriente que circulara máximo por este tramo será:
𝐼𝑝−𝑟 = 𝑁𝑝𝑝 ∗ 𝐼𝑝
(Ecuación 13)
𝐼𝑝−𝑟 = 4 ∗ 10.58[𝐴]
𝐼𝑝−𝑟 = 42.32 [𝐴]
La sección entre panel y regulador viene dada por la (ecuación 14):
2 ∗ 𝐿𝑝−𝑟 ∗ 𝐼𝑝−𝑟
𝑆=
𝜌𝐶𝑢 (𝑉𝑎 − 𝑉𝑏 ) (Ecuación 14)
Donde:
L p-r: Es la distancia entre el panel y regulador
I p-r: La corriente que circulara máximo por este tramo
(Va- Vb): Caída de tensión
ρcu: Conductividad del conductor que es de 1/58 [m/Ώ𝑚𝑚2 ] para el cobre
2 ∗ 10[𝑚] ∗ 42.32 [𝐴]

𝑆=
58 ∗ 0.5[𝑉]
𝑆 = 29.18 [𝑚𝑚2 ]
Ajustando el valor al inmediato superior de la tabla A10 del anexo obtenemos que la
sección del conductor sea:
𝑺 = 𝟑𝟓. 𝟎 [𝒎𝒎𝟐 ] ó 𝑨𝑾𝑮 𝟐 − 𝟕𝒉

Sección entre panel y regulador
Nota: la (Ecuación 11), esta adecuada para que el resultado de en mm2, unidad de
Sección de conductor.
66
Calculo de la sección entre regulador y batería
Distancia 4 [m] La corriente que circule por este tramo será la misma calculada
𝐼𝑝−𝑟 = 𝐼𝑟−𝑏 = 42.32 [𝐴]
Tenemos la (Ecuación 14) que la única variante de la anterior ecuación son los subíndices:
2 ∗ 𝐿𝑟−𝑏 ∗ 𝐼𝑟−𝑏
𝑆=
𝜌𝐶𝑢 (𝑉𝑎 − 𝑉𝑏 )
(Ecuación 15)

2 ∗ 4[𝑚] ∗ 42.32[𝐴]
𝑆=
58 ∗ (0.5)
𝑆 = 11.67[𝑚𝑚2 ]
Sección del conductor sea:
𝑺 = 𝟏𝟔. 𝟎[𝒎𝒎𝟐 ] ó 𝑨𝑾𝑮 𝟔 − 𝟕𝒉

Sección entre regulador y batería
Calculo de la sección entre batería e inversor

Distancia 2[m]
Como el máximo consumo será de 4980 [W] que surge de la tabla de consumos, la
Corriente máxima la podemos hallar con la (Ecuación 16) que es:
𝑐𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝑚𝑎𝑥𝑖𝑚𝑜 [𝑊]

𝐶𝑜𝑟𝑟𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑚𝑎𝑥𝑖𝑚𝑎 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑒 𝑏𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎𝑠 𝑒 𝑖𝑛𝑣𝑒𝑟𝑠𝑜𝑟 =
𝜂𝑖𝑛𝑣𝑒𝑟𝑠𝑜𝑟 ∗ 𝑉𝑏𝑎𝑡
(Ecuación 16)
67
𝟒𝟗𝟖𝟎 [𝑊]
𝐶𝑜𝑟𝑟𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑚𝑎𝑥𝑖𝑚𝑎 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑒 𝑏𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎𝑠 𝑒 𝑖𝑛𝑣𝑒𝑟𝑠𝑜𝑟 =
0.7 ∗ 24[𝑉]
𝐶𝑜𝑟𝑟𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑚𝑎𝑥𝑖𝑚𝑎 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑒 𝑏𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎𝑠 𝑒 𝑖𝑛𝑣𝑒𝑟𝑠𝑜𝑟 = 296.428[𝐴]
Entonces la sección del conductor la podemos hallar con la (Ecuación 17):
2 ∗ 𝐿𝑏−𝑐 ∗ 𝐼𝑏−𝑐
𝑆=
(Ecuación 17)
2 ∗ 2[𝑚] ∗ 296.428[𝐴]
𝑆=
58 ∗ 0.5[𝑉]
𝑆 = 40.8 [𝑚𝑚2 ]
sección del conductor sea:
𝑺 = 𝟓𝟎. 𝟎 [𝒎𝒎𝟐 ] Ò AWG 1/0-7h
Sección entre batería e inversor
Calculo de la sección alimentador, inversor a cargas
Distancia 20[m]
Se supone en este caso una línea general de donde saldrán las derivaciones para alimentar
todas las cargas que se pretenden energizar. La corriente máxima se producirá cuando todos
los equipos funciones al mismo tiempo, hallamos el valor requerido con la
(Ecuación 18)
∑ 𝑝𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝐼𝑛𝑠𝑡𝑎𝑙𝑎𝑑𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑡𝑎𝑏𝑙𝑎 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜

𝐶𝑜𝑟𝑟𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 =
𝑉𝑏𝑎𝑡
(Ecuación 18)
68
4980 [W]
𝐶𝑜𝑟𝑟𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 =
230 [𝑉]
𝐶𝑜𝑟𝑟𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 21.65[𝐴]
En la (Ecuación 19) tenemos:
𝐿𝑖−𝑧 ∗ 𝐼𝑖−𝑧
𝑆=
(Ecuación 19)
20[𝑚] ∗ 21.65[𝐴]
𝑆=
58 ∗ 0.5[𝑉]
𝑆 = 14.93[𝑚𝑚2 ]
Sección del conductor sea:
𝑺 = 𝟐𝟓. 𝟎[𝒎𝒎𝟐 ] Ó AWG 4-7h

Sección alimentador, inversor a cargas
SECCIÓN DE LOS CONDUCTORES
TRAMO Distancia (𝑽𝒂 − 𝑽𝒃 ) 𝒎𝒎𝟐 AWG

[m]
Calculo de la sección entre paneles y 10 0.5 𝟑𝟓. 𝟎 𝟐 − 𝟕𝒉
regulador
Calculo de la sección entre regulador 4 0.5 𝟏𝟔. 𝟎 𝟔 − 𝟕𝒉
batería
Calculo de la sección entre batería y 2 0.5 𝟓𝟎. 𝟎 1/0-7h
convertidor
Calculo de la sección alimentador, inversor 20 0.5 25.0 4-7h
a cargas H
Tabla 7: Sección de los conductores
Sección Fuente:
alimentador,
propiainversor a cargas
69
Recomendación
Como la instalación misma se trata de un sistema de corriente continua, con sus

conductores de polaridades positivas y negativas, es fundamental que los conductores sean
distinguidos por colores. Se recomienda utilizar el color ROJO para el conductor positivo
y el NEGRO para el conductor negativo, esto para evitar errores de polaridad que pueden
dañar severamente los diversos componentes de la instalación fotovoltaica.
3.6 CONEXIÓN A TIERRA

La puesta o la instalación a tierra es la unión directa, sin fusibles ni protección alguna de las
partes metálicas de la instalación, para evitar el voltaje ocasionado por las descargas
atmosféricas y otras fuentes de sobretensiones, el conductor que conecta los equipos a
tierra, suministra una ruta efectiva de la corriente de falla a tierra.
Se usara un conductor AWG 4 de color verde, para diferenciar entre los otros conductores
del sistema.
Puesta a tierra del sistema
Se pondrá a tierra un conductor activo de corriente continua (para utilizar dispositivos

de corte y protección unipolares, para el buen funcionamiento del inversor, para la
detección de defectos, etc.), también hay ciertos aspectos importantes que se debe tener en
cuenta:
 El sistema debe ponerse a tierra en un único punto, llamado tierra del sistema. De
no ser así, existe la posibilidad de que circule corriente por los conductores de
protección, lo que provocaría que el funcionamiento de los reguladores de carga y
de los inversores se volviese poco fiable. Además, estas corrientes podrían interferir
en el funcionamiento de los dispositivos detectores de defectos y de protección
contra sobre intensidades.
Una solución práctica y sencilla consiste en unir eléctricamente los bornes de los
conductores activos (o centrales) puestos a tierra, con bornes de conductores de protección
(unido al electrodo de tierra a través del conductor principal de tierra). En resumen: unir
todas las tierras.
70
Por último recordar, que debe tenerse en cuenta que en instalaciones fotovoltaicas
conectadas a red, la puesta a tierra del sistema fotovoltaico debe ser independiente de la
puesta a tierra del neutro.
Todas las partes metálicas expuestas, no portadoras de corriente, de estructuras de módulos

fotovoltaicos, equipo eléctrico y envolventes de conductores deben ser puestos a tierra.
Figura 30: estructuras de módulos fotovoltaicos

Figura 31: tipo de conexión

71
Estructura como conductor de puesta a tierra. Dispositivos aprobados para poner a tierra los
marcos metálicos de los módulos fotovoltaicos u otros equipos, se permitirán para unir las
superficies del metal expuesto u otro equipo a las estructuras de montaje.
3.7 PROTECCIÓN DEL SISTEMA
Esquema de conexión del regulador - controlador de carga
Figura 32: Esquema de conexión del regulador controlador de carga.

Fuente: autor
Dimensionado del regulador de carga

 La tensión nominal UR, tiene que coincidir con la tensión nominal del sistema de
acumulación, Un.
 La intensidad nominal IR, es el valor de la intensidad de cortocircuito, IG sc, del
generador fotovoltaico en condiciones CEM con un factor de seguridad de 1,25.
 La tensión máxima en la entrada no debe ser sobrepasada por la tensión máxima
de circuito abierto del generador fotovoltaico, UGoc, a la temperatura más
desfavorable (–10 °C) de las células del módulo.
Con estos datos se consultan los catálogos de los fabricantes para seleccionar el regulador
de carga que mejor se adapta a dichos parámetros.
72
Esquema de conexión del inversor
Básicamente, este diagrama muestra los voltajes de entrada y salida al inversor y las
conexiones que entran y que salen del inversor. (Para una mejor visualización del diagrama
ver anexo 6).
Figura 33: Esquema de conexión del inversor CC/CA

Fuente: www.victronenergy.com
Dimensionado del inversor

 La tensión nominal de entrada tiene que coincidir con la tensión nominal del
sistema de acumulación, Un.
 La potencia nominal del inversor se calcula con la suma de todas las potencias de
los receptores que puedan funcionar de forma simultánea. Para determinar esta
potencia se debe trabajar con los valores de potencia aparente de los receptores.
Si hay algún receptor que necesite una corriente de arranque se debe comprobar que la
potencia máxima durante el tiempo necesario para el arranque la admite el inversor. Esta
información se debe recoger cuando se realiza el inventario de consumos.
Normalmente las características de salida del inversor en los sistemas fotovoltaicos
autónomos corresponden con un suministro normal de c.a. de 230 V y 50 Hz.
73
Calculo de protección paneles reguladores
Según los resultados obtenidos antes, la corriente que circulara en este tramo 𝐼𝑝−𝑟 es de:
𝐼𝑝−𝑟 = 42.32 [𝐴]
Por lo tanto usaremos un protector termo-magnético de 50 (A), para la protección del

sistema.
Calculo de protección regulador baterías
La corriente que circular por este tramo será la misma calculada
𝐼𝑝−𝑟 = 𝐼𝑟−𝑏 = 42.32 [𝐴]

Por lo tanto usaremos un protector termo-magnético de 50 (A), para la protección del
sistema.
Calculo de protección inversor a la carga eléctrica
Se tomaran en cuenta 2 ramas de protección, que son:

 Protección a equipos de emergencia
 Protección a iluminación y radio comunicación
Protección a equipos de emergencia
Con una potencia instalada de 2642 [W] y voltaje nominal de 230 V, deberá circular una
corriente de:
𝑃 2642 [𝑊 ]
𝑃 =𝑉∗𝐼 ó 𝐼 = = = 11.48 [𝐴]
𝑉 230 [𝑉 ]
Entonces la corriente que circulara por la rama será de I= 11.48 [A]
Por lo tanto usaremos un protector termo-magnético BIPOLAR de 15 [A], para la

Protección del sistema.
74
3.8 DISEÑO Y PRESENTACIÓN DE LOS CIRCUITOS
Diagrama general del sistema solar fotovoltaico

Para entenderlo mejor, en la figura 28 se muestra un sistema fotovoltaico, formado por:
 Paneles solares fotovoltaicos: Transformar directa y eficientemente la energía
Solar en energía eléctrica
 Baterías: Almacenar adecuadamente la energía eléctrica generada
 Regulador: Proveer adecuadamente la energía producida y almacenada
 Inversor: Utilizar eficientemente la energía producida y almacenada
DIAGRAMA DEL SISTEMA FOTOVOLTAICO 24 Vcc / 230 Vca
Figura 34: diagrama general del sistema

75
Alimentación y conexión al sistema auxiliar
Figura 35: diagrama y esquema general del sistema

76
3.9 MONTAJE DE LOS PANELES FOTOVOLTAICOS
El soporte
Otro elemento importante de un sistema solar fotovoltaico es la estructura que los

soporte, que asegure un buen anclaje de los panales, que proporcione la orientación
necesaria (en nuestro caso norte) y además el ángulo de inclinación idóneo para el mejor
aprovechamiento de la radiación solar (en nuestro caso 16o de inclinación).
La estructura de un sistema solar fotovoltaico, se encarga de hacer a los paneles
fotovoltaicos resistentes a la acción ejercida por los elementos atmosféricos (lluvia, viento,
granizo, etc.).
En el presente capitulo mostraremos la forma de situar los módulos fotovoltaicos, y
la estructura que usaremos para este propósito.
Orientación de los paneles solares
Como ya se había mencionado antes, la estructura soporte de los paneles

fotovoltaicos cumplen una doble función a 16ºC al Norte:
 Por una parte mecánica (proporciona perfecto ensamblaje y anclaje de los
paneles fotovoltaicos)
 Por otra parte funcional, al procurar la orientación precisa, así como el ángulo de
inclinación idóneo para aprovechar toda la radiación posible.
Figura 36: modulo fotovoltaico

Fuente: https:// paneles-solares
77
Figura 37: montaje módulos
La instalación en la cubierta o techo de una edificación es uno de los métodos más usados a
la hora de realizar el montaje de un grupo de paneles solares fotovoltaicos, ya que
normalmente siempre podremos disponer del lugar adecuado para garantizar la perfecta
orientación, además de suficiente espacio. El anclaje en general no presenta inconvenientes,
pero debemos asegurar el perfecto restablecimiento de la impermeabilidad y no permitir
que puedan producirse depósitos de agua que perjudiquen posteriormente, para que el
conjunto quede perfectamente impermeabilizado, se sellan con silicona todas las uniones,
impidiendo así el paso de agua. En el caso particular del proyecto se pretende usar este tipo
de posición de la estructura para la instalación de los paneles solares por ser un sistema
rápido y seguro, en las Fotografías (21,22) se muestra la parte del techado del hospital de
La Asunta donde se pretende ubicar la estructura soporte para la ubicación correspondiente
de los paneles fotovoltaicos
78
Figura 38: identificación donde se desea realizar el montaje el sistema fotovoltaico
Fuente: del autor
DISTRIBUCIÓN DE LOS PANELES SOLARES

La distribución de los paneles solares fotovoltaicos se lo realizara según el esquema
presentado por tratarse de paneles relativamente pequeños, se pretende disponer en filas y
columnas, completando los 24 paneles fotovoltaicos que necesitamos
Figura 39: Distribución de los paneles solares

79
ELECCIÓN DEL MATERIAL PARA LA
CONSTRUCCIÓN DEL LA ESTRUCTURA y SOPORTE
TIPOS DE MATERIALES MÁS UTILIZADOS
Los materiales empleados para la construcción de estructuras soporte pueden variar en

función del tipo, medio ambiente al cual están sometidos, resistencia, etc. Los principales
materiales utilizados son los siguientes:
Acero inoxidable: Es el material más perfecto que pueda ser utilizado para la construcción
de estructuras, ya que es inatacable por casi todas las acciones externas y tipo de ambientes.
El acero inoxidable es muy utilizado en instalaciones que estén situadas en ambientes
salinos, que como ya se sabe, son altamente corrosivos. La contrapartida en la utilización
del acero inoxidable para la construcción de soportes metálicos estriba en su elevado precio
y en la especial manipulación en las soldaduras, que hace encarecer todavía más su coste.
No obstante, este inconveniente puede quedar absorbido por la calidad y larga vida que
proporcionan su utilización.
Aluminio: Es un material ampliamente usado para las pequeñas estructuras (de uno a seis
módulos habitualmente), ya que presenta grandes ventajas por su fácil mecanización,
liviano peso y gran resistencia. Es muy conveniente, casi imprescindible, que el aluminio a
utilizar sea anodizado, para que su vida pueda dilatarse a grandes períodos de uso. Los
soportes realizados en aluminio pueden formarse bien con tubos o con angulares, de
dimensiones y grosores adecuados a las fuerzas a que se vea sometido por acción del
viento. Toda la tornillería debe ser de acero inoxidable.
3.10 COMPARACIÓN DEL SISTEMA FOTOVOLTAICO

CON LA RED
Los afustes tarifario en el sector eléctrico:
Desde mayo, todos los usuarios tendrán un ajuste de 0.5% es sus facturas por electricidad y
un incremento más elevado para los consumidores excesivos.
80
Figura 40: incremento del sector público
Fuente: Explicación ministro Alarcón
La empresa DELAPAZ está facturando:
1[KWh] = 2.5 Bs
Nuestro proyecto está tiene instalado un consumo por día:
Energía consumida por día = 5080 [Wh/día] = 5.080 [KWh/día]
Energía total al mes = 5.080 [KWh/día]*30[días]/1 [mes]=152.4 [KWh/mes]
La facturación llegaría a ser:
Importe del concumo = 152.4 [KWh]*2.50 [Bs]
Importe del consumo = 381 [Bs] mas el incremento 2.3%
Incremento por consumo del 2.3% es 8.763 [Bs]
Importe del consumo = 489.7 [Bs]
Nuestro proyecto estaría generando económicamente por mes comparáramos con la red
eléctrica dando en cuenta que tendrá una duración de garantía de 5 anos nuestro proyecto
generara un monto económico de 29382 [Bs]
81
3.11 COMPARACIONES DE PROYECTOS Y EVALUACIÓN
ECONÓMICA
Instalación de los equipos fotovoltaicos. Estos costos pueden representar un 70-75 % del
costo del sistema a lo largo de toda su vida útil. La vida útil de un sistema fotovoltaico
completo, correctamente instalado y con componentes de buena calidad, se estima entre 15
y 20 años.
Los costos de mantenimiento y operación son aquellos en los que se debe incurrir durante
toda la vida útil de los equipos para conservar en buenas condiciones el sistema
fotovoltaico. Normalmente, el mantenimiento de los sistemas fotovoltaicos no es más que
la limpieza adecuada de los equipos, especialmente de los paneles fotovoltaicos, y el
reemplazo oportuno del agua de las baterías; por lo tanto, los costos de mantenimiento son
muy bajos y representan un 3-5 % del costo total del sistema a lo largo de toda su vida útil.
Los costos de reemplazo son aquellos en los que se debe incurrir cuando las baterías llegan
al fin de su vida útil. Generalmente, esto sucede después de 3 - 5 años de uso, pero depende
en buena medida del mantenimiento y de los ciclos de carga/descarga a los que fue
sometida la batería. Estos costos representan 20 - 27 % de los costos totales del sistema a lo
largo de toda su vida útil.
Estos costos totales se muestran en la Figura 41.
Figura 41: distribución de costos de un sistema fotovoltaico

Fuente: Manual sobre energía renovable
A continuación se presenta información técnica relativa a los sistemas fotovoltaicos más

utilizados.
82
TIPO DE SISTEMA CAPACIDAD RANGO DE USO TIPICO
COSTO
S ($us)
Individual CD 50 – 100 W 600 – 2.000 Iluminación interna, radio, televisor
Individual CA 75 – 500 W 1.030 – 5.000 Iluminación interna y externa,
equipos de sonido, equipos de
videos, bomba de agua, teléfono
celular.
Centralizados 0,3 – 10 Kw 3.560 – 50.00 Iluminación interna y externa,
aislados equipos de sonido, equipos de
videos, bomba de agua, teléfono
celular, maquinas herramientas,
equipos de refrigeración.
Centralizado 10 Kw – 1 Mw 75.000 – 750.00 Venta de energía a la red comercial.
Tabla 8: Costos de instalaciones fotovoltaicas
Fuente: Manual sobre energía renovable
En comparación con otras fuentes de generación eléctrica, como por ejemplo una planta de
diésel, el costo inicial de un sistema fotovoltaico es relativamente alto pero el costo de
operación y mantenimiento es muy bajo. Esto hace frecuentemente que un sistema
fotovoltaico sea la opción más barata aunque el costo inicial constituya una barrera para
que muchos usuarios potenciales, sobre todo en zonas rurales, no los puedan adquirir. Por
esta razón se buscan mecanismos de financiamiento que permitan una mayor aplicación de
estos sistemas.
83
CAPITULO IV
COSTO DEL PROYECTO
4.1 COSTOS DE LOS COMPONENTES DEL SISTEMA

En los sistemas fotovoltaicos uno de los factores que limita el uso o la aplicación de
sistemas solares en áreas rurales es el elevado costo inicial que se debe realizar para poder
acceder a esta tecnología.
A continuación se detalla en tablas todos los costos de la instalación para el proyecto.
Nº Componentes unidad Cantidad Costo x Costo

unidad Total (Bs)
(Bs)
1 Paneles solares Pieza 8 1650 13200
2 Acumuladores Pieza 6 2996 17976
3 Regulador Pieza 1 1000 1000
4 Inversor Pieza 1 3000 3000
5 Bornes para batería Pieza 16 5 80
6 Interruptores unipolares Pieza 10 10 100
7 Interruptor de 2P – 15A Pieza 1 80 80
8 Porta fusibles para dos fusibles Pieza 5 50 50
9 Conductores y protección del sistema Pieza 1 1500 1500
10 Ferretería pieza 1 500 500
COSTO TOTAL EN (Bs) Bs 37486
Tabla 9: Cotización del costo del proyecto en distribuidoras de los sistemas solares
Fuente: propia
Los datos mostrados con respecto a la estimación del costo del sistema solar fotovoltaico
son datos obtenidos de diferentes representantes que ofrecen este tipo de tecnología, se
ejecutó una cotización de diferentes distribuidores de sistemas fotovoltaicos y se ha
globalizado los equipos requeridos.
84
4.2 COSTOS DE MANO DE OBRA
Nº actividades Unidad Cantidad Costo x Unid Costo total

1 Inst. Soporte de modulo Pza. 8 80 640
fotovoltaico
2 Instalación de modulo Pza. 8 80 640
fotovoltaico
3 Instalación de regulador de Pza. 1 80 80
carga
4 instalación de batería Pza. 6 30 180
5 cajas de fusibles Pza. 5 50 250
6 Inst. tablero de distribución e Pza. 1 500 500
interruptor
7 Cableado Mts y 24 40 960
puntos
8 Instalación de puesta a tierra Pza. 1 700 700
9 Total en [Bs] Bs 3950
Tabla 10costos de mano de obra

Fuente: propia
Otros costos
Nª Detalle Costo [Bs]
1 Transporte a la Localidad 500
2 Gastos de Organización 1000
3 Equipo y/o herramientas 200
Total Bs 1700
Tabla 11: otros costos

Fuente: propia
Costo total = costo de los equipos del sistema + costos de mano de obra + otros costos
Costo total = Bs 43136
Costo total = $ 6250
85
CAPITULO V
RECOMENDACIONES
5.1 PARA LA INSTALACIÓN DE LOS PANELES SOLARES
 Se recomienda que este tipo de sistemas esté ubicado donde el riesgo de travesuras de
pelota, tiro al blanco, etc., que efectúen personas mal intencionadas o niños, sea menor,
lejos de canchas y patios.
 Se recomienda no conectar los consumos directamente a la batería, ni usar otros equipos
que no se hayan planificado para el sistema, sin consultar previamente al técnico
responsable.
 Se recomienda limpiar periódicamente el panel fotovoltaico, pero no usar ningún tipo de
jabón o detergente por que las partículas de estos pueden rayar el vidrio.
 Evitar sombras sobre los paneles, una sombra por más pequeña que sea tiene efectos
adversos sobre el rendimiento del equipo solar, porque la celdas de los paneles están
conectada en serie y en sombra no funcionan perjudicando todo el sistema.
5.2 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

De acuerdo con los cálculos desarrollados, la mínima radiación solar recibida por los
paneles inclinados 16°, respecto de la horizontal, y orientados hacia la línea ecuatorial,
ocurre en el mes de junio y tiene un valor que calculamos y satisfecho con el éxito, Este
valor es uno de los parámetros a tener en cuenta para calcular y dimensionar los paneles y
equipos correctamente; así se garantiza el suministro mínimo de energía eléctrica, a la
instalación durante cualquier época del año.
Nos permitirá ver el desarrollo pleno de las tecnologías alternas a la energía procedente de
los combustibles fósiles; así, la energía de la biomasa, del viento, del sol, de la geotermia y
otras, deberá ser familiar a nuestra manera de vivir. En este escrito se bosqueja los aspectos
básicos para hacer uso de los sistemas solares fotovoltaicos, se explican los componentes
principales y su función, además de los datos necesarios que se necesitan, para
posteriormente realizar los cálculos y dimensionamiento cada elemento del sistema.
86
Debemos resaltar que existen muchas publicaciones sobre este tipo de sistemas alternativos
de generación de energía, lamentablemente la mayoría de esta información está escrita en
inglés u otros idiomas, por lo cual es necesario mejorar la información en idioma español,
para uso de las personas interesadas en este tipo de tecnologías.
Es opinión del autor que tanto las Universidades públicas y privadas de nuestro país
deberán ir incluyendo gradualmente una asignatura destinada a la Energía Solar Aplicada,
primero como rama electiva y posteriormente como rama obligatoria en el Currículo
formativo de los futuros profesionales, considerando que se debe conocer mejor las
posibilidades que brinda la Energía Solar, como otra alternativa de energía .
87
BIBLIOGRAFÍA
1. WALTER HULSHORST, VÍCTOR CRIADO ECON. MANUAL PRACTICO DE

EVALUACIÓN DE UNA INSTALACIÓN DE ENERGÍA FOTOVOLTAICA A
PEQUEÑA ESCALA U. POLITÉCNICA DE MADRID INTERNACIONAL
(www.leonardo-energy.org/espanol)
2. MIGUEL PAREJA APARICIO. ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA

CALCULO PARA INSTALACIONES AISLADAS (MARCONBO 2010)
3. Fernández Salgado, JoséMaría. Guía completa de la energía solar fotovoltaica y

termoeléctrica. [s.l.]. AMV Ediciones, 2008.
4. Solar Energy International.2007. Fotovoltaica. Manual de diseño e instalación.

Educación de energía renovable para un futuro sostenible. Colorado, USA.
5. MANUAL DE INSTALACIÓN, USO Y MANTENIMIENTO DE LOS

MÓDULOS FOTOVOLTAICOS ISOFOTON GAMA ESTÁNDAR Ed. 3. SEP
2008
6. TIPOS DE SISTEMAS FOTOVOLTAICO https://www.sunsupplyco.com/tipos-de-

sistemas-solares
7. ALEX CALLISAYA CONDORI (2012). CALCULO Y DISEÑO DE UN

SISTEMA SOLAR FOTOVOLTAICO AUXILIAR PARA EL HOSPITAL DE LA
ASUNTA- SUD YUNGAS
8. J.Lucano, M. (2018). Estudio del Potencial de Radiacion solar. Obtenido de

Investigacion de la Radiacion : http://fisicafcyt.umss.edu.bo
9. https://es.wikipedia.org/wiki/Coripata. (1 de 7 de 1899). Obtenido de

https://es.wikipedia.org/wiki/Coripata
10. DIPL.-PHYS. REINHARD MAYER FALK. SISTEMAS FOTOVOLTAICOS

(ECOENERGÍA FALK S.R.L.APLICACIONES DE ENERGÍA SOLAR LP/DIC/
2010
11. El Sol: Importancia de la energía solar sobre la tierra. Wikipedia: la enciclopedia

libre [en línea]. Florida: Wikipedia Foundation, 2006., [Consultado 03 de abril de
2016]
88
ANEXOS
ANEXO 1: IRRADIACIÓN GLOBAL HORIZONTAL DE BOLIVIA
FUENTE: https://asointiillimani.wordpress.com/
89
ANEXO 2: LOCALIZACIÓN DE BOLIVIA Y EL DEPARTAMENTO DE LA PAZ
Fuente: ACTA NOVA; Vol. 5
90
ANEXO 3: SECCION DE CONDUCTORES
Fuente: conductores awg normalizado
91
ANEXO 4 ESPECIFICACIONES BATERÍAS SOLARES AGM / GEL
 Voltaje de la Batería: 12V

 Energía Útil Almacenada: 50%
 Medidas de la Batería: 522x260x225
 Posición de Trabajo de la Batería:
Bornes en la parte superior
 Amperios-Hora de la Batería: 220Ah
 Garantía de la Batería: 2 años (a
partir de los 6 meses con peritaje
industrial)
 Mantenimiento de la Batería: Libre de
Mantenimiento
 Aplicaciones de Uso de la Batería:
Telecomunicaciones, repetidores,
instalaciones solares, baterías para
uso en lugares cerrados
Construcción · Placa positiva: Plana,

con bajo contenido en Ca y
empastado especial · Placa negativa:
Rejilla compensada Pb-Ca para una
mejor recombinación · Separador:
Daramic PVC para baterías de GEL.
· Electrolito: Ácido sulfúrico diluido
con nano GEL · Contenedor y tapa
en ABS · Válvula con sistema de
seguridad anti explosión integrada
Fuente: autosolar.es
92
ANEXO 5 Gama de paneles solares monocristalinos de media potencia 100W, 165W y
200W
KOMAES SOLAR
Modelo # KM200
Potencia Máxima (Pmax):200W
Tensión de corriente máxima (Imp):10.58 A
Tensión de potencia máxima (Vmp):18.91V
Corriente de cortocircuito (Isc):11.30 A
Tensión de circuito abierto (Vdc):22.54V
Tolerancia +/-5%
Fuente: solar importadora Cusi www.victronenergy.com
93
ANEXO 6 Regulador MPPT Blue Solar 45A VICTRON
 Voltaje de Trabajo del Regulador:

Compatible con instalaciones a 12V, 24V
y 48V
 Amperios Máximos de Carga del
Regulador: 45A
 Consumo en Vacío del Regulador:
Menos de 1W
 Garantía del Regulador: 5 años
 Salida de Consumo en DC: Sin
salida de consumo en Corriente Continua.
94
ANEXO 7 Inversores Phoenix 1200VA - 5000VA (por módulo)
 Pico de Potencia del Inversor: 6000W

 Voltaje de Trabajo del Inversor: 24V
 Potencia de Salida continuada: 3000W
 Eficiencia del Inversor: Onda Senoidal Pura
95
Anexo 8: municipio de Coripata Provincia Nor Yungas
Fuente: el autor
96

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UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRÉS

DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA

Proyecto de Grado presentado para la obtención del Título de licenciatura

POR: ALBINO RIMY TICONA HUANCA

TUTOR: M.Sc. Lic. CESAR MENDOZA CARVAJAL

DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA

Presentado por: Albino Rimy Ticona Huanca

Para optar el grado académico de Licenciado en Electromecánica

Director de la carrera de Electromecánica Ing. Marco Antonio Romay Ossio

Tutor: M.Sc. Lic. Cesar Mendoza Carvajal

Tribunal: Ing. Máximo Torrez Huanacu

Tribunal: Ing. Néstor S. Mamani Villca

Tribunal: Lic. Richard Villalba Caro

De manera muy especial con todo cariño y

A mis hermanos: quienes siempre me dieron

Albino Rimy Ticona Huanca

A la carrera de ELECTROMECÁNICA por

A los señores docentes por haberme

1.1 INTRODUCCIÓN ................................................................................................... 1

CAPITULO II MARCO TEÓRICO

2.1 CONCEPTOS GENERALES ................................................................................. 7

CAPITULO III INGENIERÍA DEL PROYECTO

3.1 PARÁMETRO DE DISEÑO ................................................................................. 47

CAPITULO IV COSTO DEL PROYECTO

4.1 costos de los componentes del sistema .................................................................. 84

5.1 PARA LA INSTALACIÓN DE LOS PANELES SOLARES .............................. 86

FIGURA 1: DIAGRAMA DE ISHIKAWA ...................................................................................... 3

FIGURA 39: DISTRIBUCIÓN DE LOS PANELES SOLARES .......................................................... 79

TABLA 10COSTOS DE MANO DE OBRA .................................................................................... 85

El diseño e implementación de un sistema fotovoltaico brindará al hospital una mejor

La generación con el sistema solar fotovoltaico consiste en paneles solares que

Con el Diseño de un sistema Fotovoltaico para el Hospital, se estará atendiendo las

El sistema Fotovoltaico es la aplicación predomínate en la obtención de energía

Los sistemas fotovoltaico producen energía limpia y confiable sin consumir

1.3 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

Identificación del problema.

El hospital de Coripata, en la región de los yungas, con su nueva infraestructura es

Al ser un hospital de segundo nivel requiere un suministro de energía eléctrica

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El hospital esta expuesto a la

Figura 1: Diagrama de Ishikawa

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 Diseñar un sistema fotovoltaico para el hospital de la localidad de Coripata,

 Revisar y documentar bibliográficamente para el diseño del sistema fotovoltaico

 Los precios de la energía tienden a ser elevados en la actualidad con

 Este proyecto busca satisfacer la necesidad de energía eléctrica al

Alcances del proyecto.

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2.1 CONCEPTOS GENERALES

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Entre los años 2001 y 2015 se produjo un crecimiento exponencial de la producción

Gracias a ello la energía solar fotovoltaica se ha convertido en la tercera fuente de

Sistemas de energía solar directos o de uso diurno DC-DC

 Equipos de bombeo de agua.

Sistemas de energía solar con almacenamiento de energía

 Darle energía a equipos y electrodomésticos en áreas remotas.