Este documento resume un manual sobre sistemas fotovoltaicos de electrificación para viviendas rurales. Explica que el proyecto fue preparado por la Comisión Nacional de Energía de Chile con apoyo de las Naciones Unidas y el Gobierno Regional de Coquimbo para instalar sistemas fotovoltaicos operados por CONAFE por 10 años. El financiamiento provino de fondos nacionales y un préstamo del Banco Interamericano de Desarrollo.

1. Sistemas fotovoltaicos de electrificación Señor Usuario,
para viviendas rurales
Este proyecto fotovoltaico del
cual usted es beneficiario, ha
sido preparado desde enero del
año 2001 por la Comisión
Nacional de Energía, a través del
Área de Electrificación Rural, con
el apoyo del Programa de
Panel N a c i o n e s U n i d a s p a ra e l
Iluminación
Desarrollo, a través del proyecto
CHI/00/G32 "Remoción de
Barreras para la Electrificación
Rural con Energías Renovables",
Regulador e l G o b i e r n o Re g i o n a l d e
Coquimbo y los Municipios de
Fusible la Región.
Batería
Durante el año 2005 se realizó
una licitación internacional, la
que fue adjudicada a la empresa
Manual para usuarios CONAFE, quienes operarán los
sistemas por un período de 10
años. El financiamiento del
proyecto proviene del Fondo
Nacional de Desarrollo Regional
GEF – PNUD - CNE (FNDR), a través del préstamo
Nº 1475/OC-CH del Banco
Proyecto CHI/00/G32 Interamericano de Desarrollo
(BID), cuyo ejecutor es la Sub-
Remoción de barreras para la electrificación rural con energías renovables
Secretaría de Desarrollo
Regional, del Ministerio del
Interior, y del Fondo para el
medio Ambiente Mundial (GEF),
a través del proyecto CHI/00/G32
"Remoción de Barreras para la
Electrificación Rural con Energías
GEF COMISION NACIONAL DE ENERGIA
Renovables".

2. Introducción
El Gobierno de Chile, a través de la Comisión Nacional de Energía (CNE),
en conjunto con el Programa de las Naciones Unidas para el Desarrollo
(PNUD) y el Fondo para el Medio Ambiente Mundial (GEF), a través de su
proyecto de electrificación rural te invitan a conocer y estudiar este manual
sobre sistemas de electrificación solar fotovoltaica para viviendas rurales.
El sistema fotovoltaico, instalado en tu casa, sirve principalmente para la
iluminación y la operación de equipos de radio y televisión. Este texto te
ayudará primero, a entender el funcionamiento del sistema solar fotovoltaico
y segundo, a saber como operar y mantener este sistema.
Esperamos que tu nuevo sistema fotovoltaico ayude a mejorar tus condiciones
de vida en tu casa.
Buena suerte !
Proyecto GEF - PNUD - CNE, julio 2005
Carlos Canales
Asesor Técnico Principal proyecto GEF-PNUD-CNE
Franco Aceituno
Jefe Programa Electrificación Rural, CNE
Luis Costa
Programa de las Naciones Unidas para el Desarrollo PNUD

3. Sistemas fotovoltaicos de electrificación para viviendas rurales
Manual para usuarios
Editor : Gobierno de Chile, Comisión Nacional de Energía de Chile (CNE)
Autor : Reinhold Schmidt, Centro Tecnológico Nuevos Horizontes, Arica
Co-Autores : Malva Pedrero, Miguel Díaz, Centro Tecnológico Nuevos Horizontes
Revisores : Franco Aceituno Gandolfo (CNE)
Carlos Canales Castañer (Proyecto CHI/00/G32, GEF-PNUD-CNE)
Luis Costa Villegas, (PNUD)
Guillermo Céspedes Chávez (Proyecto CHI/00/G32, GEF-PNUD-CNE)
Daniel Vargas Núñez (Proyecto CHI/00/G32, GEF-PNUD-CNE)
Diseño gráfico : Agencia Altamira, Arica
Imprenta: ........
Financiamiento : Proyecto Electrificación Rural con Energias Renovables, Fondo para
el Medioambiente Mundial, GEF - Programa de Naciones Unidas
para el Desarrollo, PNUD - Comisión Nacional de Energía, CNE
ISBN : .........
Santiago de Chile, Julio 2005

4. Contenido
Módulo 1: Aspectos generales sobre energía solar 7
El sistema solar, los movimientos de la tierra y la radiación solar 8
El concepto de energía 14
Módulo 2: Descripción del sistema fotovoltaico 20
El funcionamiento del sistema fotovoltaico 21
Los componentes del sistema 22
La capacidad del sistema fotovoltaico 34
Anexo: Electricidad básica 36
Módulo 3: Operación y mantención del sistema fotovoltaico 42
Uso eficiente de energía 42
Operación del sistema fotovoltaico 47
Mantención del sistema fotovoltaico 54
Recomendaciones en caso de fallas 60
Riesgos y aspectos de seguridad 62
Módulo 4: Sustentabilidad, gestión y administración 64
Gestión y operación sustentable 65
Aspectos económicos, vida útil y sistema tarifario 68
Responsabilidad de operación de cada usuario 72

6. Módulo 1
Aspectos generales
sobre energía solar
Antes de ver cómo funciona un sistema
fotovoltaico, conoceremos algunas
características de su fuente de energía:
EL SOL
7

7. El sistema solar, los movimientos de la tierra y la radiación solar
En primer lugar, señalemos que
el sol es una estrella, alrededor
de la cual giran los nueve
planetas que componen el
sistema solar: Mercurio, Venus,
Tierra, Marte, Júpiter, Saturno,
Urano, Neptuno y Plutón.
8

8. El sol es nuestra
principal fuente de
energía y se manifiesta
principalmente bajo la
forma de luz y de calor.
El sol en cifras
El sol se formó hace unos 4.500 millones de
años y tiene combustible para 5.000 millones
de años más.
El sol es 1.300.000 veces más grande que
la tierra.
El diámetro del sol es de 1.391.000
kilómetros y el diámetro de
la Tierra es de 12.700
kilómetros.
La distancia entre el sol
y la tierra es de 149
millones de kilómetros.
9

9. La
Radiación Solar
C omo fruto de un proceso interno,
conocido como fusión nuclear,
el sol libera una gran cantidad de
En términos científicos, la radiación
solar es un conjunto de ondas
electromagnéticas que se propaga a
energía, que es emitida hacia todas través del espacio. No todas estas ondas
las direcciones del espacio. A esta son perceptibles por el ojo humano,
energía, se le denomina radiación solar. como por ejemplo: la radiación
Una pequeña porción de ella llega ultravioleta. Pero, la mayor parte de la
hasta la tierra, posibilitando el desarrollo radiación solar está en el rango de la
de la vida en nuestro planeta. luz visible entre el color rojo y el violeta.
10

10. Hay dos movimientos de la tierra: la
rotación y la traslación, que
influyen en la cantidad de radiación solar
disponible.
Como ROTACIÓN se
conoce al
movimiento de la
tierra sobre su propio
eje, que da origen al
día y a la noche y
tiene una duración
de 24 horas.
Como TRASLACIÓN,
en tanto, se conoce
al movimiento que
describe la tierra
alrededor del sol, que
da origen a las
estaciones del año.
11

11. Variaciones en la disponibilidad
de energía solar
No siempre disponemos de la
misma intensidad de energía
solar. Esta depende de la hora
del día, de la época de año y
del lugar en que nos
encontremos.
Verano
Altura del sol, verano
Invierno
Altura del sol, invierno
12

12. D ebido a este movimiento de rotación de la tierra el sol “aparece”
(salida del sol) en las mañanas siempre por el este, “ascendiendo”
luego hasta su altura máxima a medio día; “descendiendo” en la tarde
hasta su desaparición (puesta de sol) sobre el oeste. Como es lógico
suponer, disponemos de una mayor intensidad de energía solar, cuando
el sol alcanza su altura máxima.
Por otro lado, dispondremos de más horas de luz en la época veraniega,
cuando el sol alcanza su altura máxima en el horizonte; y, de menos horas
de luz, durante el invierno cuando, el sol alcanza su menor altura.
El 21 de diciembre es el día más largo en el hemisferio sur. El sol alcanza su máxima altura.
El 21 de junio es el día más corto durante el año, con la altura mínima del sol.
06:00 12:00 18:00
13

13. El
Concepto de Energía
Todo lo que vemos en nuestro
alrededor se mueve o
La energía puede definirse como la
capacidad de un cuerpo o de un
funciona debido a algún tipo o sistema para realizar un trabajo.
fuente de energía, lo cual nos Utilicemos algunos ejemplos para
demuestra que la energía hace que entender este concepto:
las cosas sucedan.
En el primer ejemplo, una persona debe
subir sacos de cemento hasta un tercer
piso. En el segundo ejemplo se muestra
una motobomba, que eleva agua
desde un estanque en la tierra hasta
un estanque elevado. Ambos necesitan
energía para hacer este trabajo: la
persona necesita una buena
alimentación para este trabajo; la
motobomba necesita energía eléctrica
para bombear el agua.
14

14. Expliquemos esto a través de otro ejemplo:
P ensemos en un duraznero. El
árbol absorbe luz (radiación solar)
convirtiendo la energía luminosa en
desde el suelo para producir hojas,
ramas y frutos. Cuando alguien se
come el durazno, el organismo humano
energía química almacenada en transforma su energía química
enlaces químicos. Luego, utiliza esta almacenada, por ejemplo, en el
energía, en conjunto con agua y movimiento de unos músculos, etc.
nutrientes que absorben las raíces
15

15. Este es un ejemplo relativo a la naturaleza. Veamos ahora otro
relacionado con las máquinas: El motor de un auto transforma
la gasolina a través de combustión en calor. Luego transforma
ese calor en movimiento o energía cinética. Otro ejemplo es la
leña para cocinar.
Ejemplo: Gasolina o diesel
Ejemplo: Leña
16

16. Energía agotable y
energía renovable
Existen fuentes de energías agotables o no renovables,
como por ejemplo: el carbón, el petróleo, el gas
natural, la leña. Estos recursos se agotarán.
Al contrario, tenemos fuentes de
energía inagotables o renovables,
dentro de las cuales destacan: la
energía solar y la energía eólica (el
viento).
17

17. Aplicaciones
de la energía solar
La energía solar se puede aprovechar para diferentes cosas.
Se puede distinguir la utilización del calor y la de la electricidad.
a) Aplicaciones termosolares
En esta aplicación, se convierte la radiación solar en calor, por ejemplo
para el calentamiento de agua, la cocina solar y el secado de productos.
El ejemplo muestra dos botellas llenas de agua expuestas al sol: la botella
negra se calienta más que la botella transparente.
18

18. b) Aplicaciones fotovoltaicas
El sistema fotovoltaico convierte la radiación solar
directamente en electricidad a través del efecto fotovoltaico.
19

19. Módulo 1I
Descripción del
sistema fotovoltaico
Electricidad En el mundo de hoy la energía eléctrica y sus
Básica aplicaciones juegan un rol muy importante.
Esta extraordinaria energía nos parece tan
utilizada y común, pero a la vez tan misteriosa
en su naturaleza.
La electricidad es un fenómeno físico
intangible, que no podemos tocar o ver,
no es posible medirla directamente a
través de nuestros sentidos. Para poderla
conocer debemos recurrir a sus efectos,
los que se manifiestan en los principales
usos y aplicaciones que obtenemos de
ella. Dentro de los principales efectos de
la electricidad destacan:
Con la electricidad podemos producir luz
Con energía eléctrica podemos operar
una máquina, un motor, etc.
Te invitamos a ver el anexo,
al final de este módulo encuentras un curso
básico sobre electricidad...
20

20. Funcionamiento del
sistema fotovoltaico
Antes de ver cómo funciona el sistema, veamos los dos requerimientos básicos
para un buen funcionamiento de los aparatos: la disponibilidad permanente
de corriente eléctrica y de voltaje constante.
a) Disponibilidad permanente de de sol. Por ello, la mayor parte de los
sistemas de energía solar requieren un
corriente eléctrica almacenamiento de esta energía a
través de la batería.
Los usuarios de los sistemas fotovoltaicos
requieren utilizar los aparatos eléctricos b) Voltaje constante
cuando los necesitan, independien-
temente de cual sea la posición del sol
en esos momentos, no importa si las La mayoría de los aparatos eléctricos
celdas solares del panel ofrecen (lámparas, equipos de radio etc.)
corriente en ese momento o no. Por funcionan sin problemas cuando hay
ejemplo, la iluminación es encendida un voltaje relativamente constante.
precisamente cuando hay poco o nada
Ahora sí podemos ver cómo funciona un
sistema fotovoltaico…
El panel solar convierte la radiación solar
directamente en electricidad, lo que se conoce
científicamente bajo el nombre de efecto
fotovoltaico. Esto ocurre durante las horas del
sol. La corriente eléctrica, producida por el panel
durante el día puede operar directamente
algunos consumos, como por ejemplo la radio.
Paralelamente, el panel carga la batería del
sistema para almacenar energía y su posterior
uso en la noche.
21

21. Componentes del
sistema
Panel
Iluminación
Regulador
Fusible
Batería
Podemos observar que el sistema
completo está compuesto por: el panel
solar, la batería, los artefactos de
consumo y el regulador. En su conjunto,
aseguran un buen funcionamiento del
sistema.
22

22. Panel fotovoltaico
(o panel solar)
El panel fotovoltaico es la parte principal del sistema, produce electricidad
y, por lo tanto, es la fuente energética.
Un panel fotovoltaico está compuesto por una serie de
celdas solares, comúnmente fabricadas de silicio, que se
encargan de convertir la radiación solar en corriente
eléctrica.
La corriente y la potencia eléctrica dependen de la cantidad
de radiación solar y del tamaño del panel, vale decir, del
área de la superficie receptora. Ya sabemos que la cantidad
de radiación solar que llega a la superficie del panel no es
constante durante el día: hay poca radiación solar en la
mañana y máxima radiación solar a mediodía, por lo tanto,
la corriente eléctrica que produce el panel tampoco es
constante y varía en el día.
Los paneles más comunes entregan un voltaje de 16 Volt
aproximadamente y una potencia eléctrica según el
modelo entre 50 y 100 Watt, suficiente para recargar
la batería de 12 Volt. Este valor de la potencia se llama
normalmente la potencia peak ó potencia máxima, que
puede entregar el panel. La potencia peak ó potencia
máxima es entonces la potencia eléctrica, que produce
el panel con máxima radiación solar.
23

23. La batería
L a principal función de la batería es almacenar la energía eléctrica producida
por el panel solar en las horas del día y entregarla a los consumos en
aquellas horas en que existe poca radiación o durante la noche. Además, la
batería entrega un voltaje casi constante que permite el funcionamiento adecuado
de los aparatos eléctricos.
a) Hay diferentes tipos de baterías
L as PILAS son baterías no
recargables; producen energía
En cambio existen BATERÍAS QUE SON
RECARGABLES, mediante corriente
eléctrica a través de una reacción eléctrica. Por ello, tienen una especial
química irreversible. Una vez agotadas, importancia en nuestros sistemas solares.
ya no pueden ser recargadas y llegan Los tipos más utilizados en los sistemas
a nuestro ambiente como basura solares son las baterías de plomo.
venenosa. Estas pilas se usan para una
gran cantidad de pequeños equipos
eléctricos, como equipos de radio,
relojes, linternas, etc.
Ejemplos
de pilas
24

24. b) Las baterías - Funcionamiento
EL PRINCIPIO BÁSICO DE LAS BATERÍAS RECARGABLES ES SIMPLE: a través de reacciones
químicas se le puede sacar corriente ó descargarla y también se le puede
entregar corriente ó cargarla.
La batería de plomo está compuesta por varias celdas. Cada una de ellas consta
de un recipiente con ácido sulfúrico en el cual están dos placas
(o electrodos) de plomo. Ese líquido, el ácido sulfúrico, se llama electrolito.
Proceso de descarga: Proceso de carga:
Si conectamos una
Si conectamos un fuente de energía
aparato eléctrico a eléctrica, como por
una batería, ocurre ejemplo un panel solar
una reacción química a la batería, ocurre
en las celdas que una reacción química
convierte la energía en las celdas, que
química acumulada convierte la corriente
en electricidad y la entregada a energía
entrega al consumo. química y la almacena
en las celdas.
25

25. c) ¿Qué tipo de baterías se debe utilizar en un sistema solar? ?
M ucha gente conoce las baterías
de plomo, pues son utilizadas en
todos los vehículos para el arranque
fotovoltaicos. Las baterías de encendido
no son resistentes a los ciclos de carga
y descarga, que son típicos en una
del motor. Sin embargo, su aplicación solar, por lo que no deben
funcionamiento es muy distinto a las usarse en los sistemas fotovoltaicos.
baterías utilizadas en los sistemas
En sistemas solares, se deben utilizar baterías especialmente diseñadas para este
fin. Entre ellas se puede distinguir:
Baterías solares con electrolito líquido, abiertas
con tapa
Baterías solares con electrolito líquido, libres
de mantención
Baterías solares selladas, típicamente con
electrolito de gel.
E stos tipos de baterías tienen una mejor resistencia a los ciclos y descargas
profundas, por lo tanto tienen una mayor vida útil. La mantención de estas
baterías se explica en el módulo N° 3. La siguiente foto muestra un ejemplo de
baterías selladas de gel.
26

26. d) Características de la batería
Con el fin de describir las características de las baterías, debemos conocer los
conceptos de voltaje y capacidad:
El voltaje de la batería
El voltaje nominal de la batería de
plomo normalmente es de 12 V en
corriente continua. Este tipo de
batería está internamente compuesto
por un total de seis celdas de un
voltaje de 2 V cada uno.
Durante la descarga por los
consumos, el voltaje de la batería baja
y esto depende de la cantidad de corriente
de consumo. Para asegurar un buen
funcionamiento del sistema y una larga vida
útil de la batería, usualmente este voltaje
no debe bajar de los 11 Volt.
Durante la carga por el panel
solar, el voltaje de la batería sube y no
debe sobrepasar un valor de 14 Volt, en
las baterías abiertas, y 13.8 Volt, en el
caso de baterías selladas.
27

27. La capacidad de la batería
La capacidad indica, cuánta corriente se puede sacar de la batería hasta que
esté vacía ó descargada. Esta capacidad, desafortunadamente, no es constante
y depende de la corriente de descarga. Si se descarga con una corriente mayor,
la capacidad disminuye. Si, en cambio, se descarga con menores corrientes, la
batería rinde más. Por eso, los fabricantes siempre indican la capacidad de la
batería en combinación con una corriente típica. Esta capacidad de la batería
se mide en Ah (Ampere-horas)
Ejemplo
Una batería solar con un voltaje de 12 Volt
tiene una capacidad de 100 Ah con una
corriente de descarga de 10 A (Ampere).
¿Qué significa esto?
Esta batería puede dar durante 10 horas una corriente
de 10 A, hasta estar completamente descargada.
Pero cuidado!! Esto es el valor máximo. No se debe descargar
profundamente las baterías para asegurar su larga vida útil. En
el próximo capítulo se explica cómo podemos evitar la descarga
profunda.
28

28. El regulador
Además del panel solar y la batería, el sistema fotovoltaico está constituido
también por una pequeña caja de control, donde entran los cables del panel,
de la batería y de los artefactos de consumo. Esta caja es el regulador o control
del sistema.
La función básica del
regulador es controlar el
proceso de carga y
descarga del sistema y,
con esto, proteger la
batería contra una
sobrecarga y descarga
profunda. Estas funciones
son fundamentales para
un buen funcionamiento
y larga vida útil del
sistema.
C omo se mencionó anteriormente,
hay dos situaciones criticas, que
deberíamos evitar para asegurar una
la sobrecarga de la batería por parte
del panel solar y segundo, la descarga
profunda de la batería debido a un
buena operación del sistema: primero, consumo excesivo.
29

29. ¿Que pasaría, por ejemplo, si el panel carga todos los días la batería, pero no
hay consumo? Se produciría una sobrecarga.
Al contrario, ¿qué pasaría, si descargamos la batería en forma excesiva, es decir
si conectamos mas artefactos al sistema o si dejamos operar los consumos por
mucho tiempo? Se produciría una descarga profunda.
Ambos casos dañarían a la batería y podrían reducir su vida útil.
¿Qué hace entonces el regulador y cómo funciona?
?
I nternamente, el regulador es un control electrónico, que mide el voltaje
de la batería. Si el regulador observa un voltaje elevado, reduce o corta
la corriente de carga del panel, impidiendo un aumento del voltaje y evitando
la sobrecarga de la batería. Cuando el regulador observa, en cambio, un voltaje
de la batería con valores bajos, desconecta automáticamente los consumos de
la batería, evitando así una descarga profunda. Esto puede ocurrir en horas de
poca radiación o de noche. Una vez recuperada y recargada la batería por el
panel solar al día siguiente, el regulador reconecta el consumo. Cabe destacar,
que los artefactos permanecen desconectados hasta que se recupere la batería.
Durante el proceso de recarga del panel solar, sube el voltaje de la batería.
Durante el proceso de descarga por los consumos, baja el voltaje de la batería.
El regulador nos informa a través de sus luces de control, cuál es el estado actual
del sistema. (ver módulo N°3)
30

30. Los artefactos
de consumo
F inalmente, todos los aparatos y
artefactos eléctricos, que
consumen energía eléctrica y la
Hay que tener un especial cuidado en
la selección de los aparatos eléctricos
para aprovechar la energía eléctrica
convierten en trabajos útiles, son producida por el panel solar lo mejor
también parte del sistema. En nuestro posible.
caso de electrificación básica Dado que nuestro sistema fotovoltaico
contemplamos principalmente con batería es un sistema que trabaja
consumos para cubrir las necesidades en corriente continua con un voltaje
básicas, dentro de las cuales destacan: nominal de 12 Volt, los consumos
la iluminación y la operación de radio también deben tener esta
y televisión. característica.
La mayoría de los aparatos eléctricos,
tiene una pequeña placa o etiqueta
que entrega alguna información
básica sobre el consumo de este
aparato. Normalmente se indican los
siguientes datos:
a) Voltaje: es el valor del voltaje eléctrico
Para la red eléctrica, este valor es de 220 Volt, corriente alterna, c.a.
En nuestros sistemas fotovoltaicos individuales, este valor es de 12 Volt, corriente
continua, c.c.
b) Corriente: es el valor de la corriente de consumo en Ampere.
c) Potencia: es el valor de la potencia eléctrica de consumo en Watt, este valor
es el producto entre el voltaje y la corriente.
31

31. Ejemplo
Un televisor muestra en su placa
los siguientes datos:
Marca: Perfecta Modelo: Tele5
Nº de serie: 4 87506 346
12 V 2A
Estos datos indican lo siguiente:
El voltaje del aparato es de 12 Volt; La corriente de consumo es de
por lo tanto, es un aparato para 2 A, por lo tanto, podemos
corriente continua con un voltaje calcular la potencia eléctrica
nominal de 12 Volt. de consumo de
2 A x 12 V = 24 Watt.
Esto significa, que este equipo consume en operación una corriente eléctrica de
2 A, que equivale a una potencia eléctrica de consumo de 24 Watt.
Para determinar, finalmente, la energía eléctrica que consume este televisor,
debemos considerar el factor tiempo: es decir, las horas de operación.
Si asumimos una operación de, por ejemplo, 3 horas, podemos calcular la energía
eléctrica con la siguiente fórmula:
Energía = Potencia x Tiempo = 24 Watt x 3 horas = 72 Watt horas ó 72 Wh
Es decir, en 3 horas de operación, este televisor consume una energía eléctrica
de 72 Wh.
32

32. Equipos
de protección
C on los voltajes comunes de sistemas fotovoltaicos para viviendas de
típicamente 12 V no hay peligro de tener un choque eléctrico, por lo tanto,
los sistemas de suministro de bajo voltaje son relativamente seguros.
Sin embargo, esta seguridad no debe inducir a un descuido total, especialmente
con relación a las baterías, donde se almacenan grandes cantidades de energía.
Si se hace un cortocircuito, por ejemplo durante la instalación, por descuido ó
por una falla en uno de los aparatos e interruptores, la batería entrega
extremadamente altas corrientes. Como consecuencia, los cables se calientan
e incluso, pueden fundirse con el peligro de incendio o accidente personal.
Por lo tanto, en todos estos sistemas se debe instalar por lo menos un fusible
en el cable de la batería. Este fusible se quema en caso de un cortocircuito.
De esta manera, se desconecta la batería y se evita una descarga peligrosa.
Adicionalmente, se deben instalar fusibles de protección en cada línea ó
circuito de consumo.
33

33. La capacidad
del sistema
Y a hemos aprendido algo sobre
el funcionamiento del sistema
fotovoltaico y sus componentes y
la capacidad de nuestro sistema
fotovoltaico, es decir, cuánta energía
eléctrica tenemos disponible, cuánta
conocemos algunos parámetros electricidad podemos realmente
básicos de voltaje, potencia y energía. consumir. Esta capacidad depende de
Lo que deberíamos saber también es varios factores; a saber:
El tamaño del sistema fotovoltaico: un panel solar grande produce más
electricidad que un panel solar chico.
La cantidad de radiación solar disponible: en los meses de
verano, con más sol, hay también más electricidad disponible
que en los meses del invierno.
El lugar geográfico en que nos encontramos: el panel solar
produce más electricidad en aquellas regiones del país
que cuentan con más radiación solar en el año. Las
regiones ubicadas más en el norte disponen de más
radiación solar que las regiones ubicadas en el sur.
Revisemos este ejemplo, para aplicar lo que hemos aprendido:
Considerando un panel con una potencia máxima de 50 Watt en un lugar en la
IV Región, la cantidad de energía eléctrica disponible es de 210 Wh/día en el
verano.
Esto significa que en la IV Región, durante el verano, podemos consumir un
total de 210 Wh cada día para todos los consumos en la casa. El mismo panel
entrega, por ejemplo durante el invierno un valor de 150 Wh/día.
Debemos destacar, que la cantidad de energía eléctrica disponible
depende del tamaño del panel solar y de la radiación solar disponible en
el lugar.
34

34. Antes de continuar con el siguiente módulo, te pedimos hacer
la siguiente tarea:
Por favor, describe tu sistema y los componentes que contiene
y anota la cantidad de energía eléctrica, que puedes consumir
diariamente.
Panel:
Batería:
Luces de control del regulador:
Cantidad de energía eléctrica
disponible:
En Verano: Wh/día
En Invierno: Wh/día
35

35. ANEXO
Hagamos, primero, un sencillo ejercicio que nos ayudará a entender el concepto
de energía eléctrica.
Tomemos una varilla de plástico (por ejemplo, un lápiz) y un trozo
de tela ó toalla de papel. Frotemos la varilla con el papel y
acerquémosla a algunos pedazos de papel picado.
¿Ya lo hizo? ¿Vio lo que pasó? La varilla atrajo el papel. Acaba
usted de observar un fenómeno eléctrico de la materia.
? ¿Por qué el lápiz de nuestro ejercicio atrajo el papel?
Toda la materia, como el papel y el lápiz, la toalla de papel pasaron a ella y, como
está compuesta por partículas muy consecuencia, aumentó la cantidad de
pequeñas, que poseen carga eléctrica. cargas eléctricas en ésta. Por ello, podemos
Esta carga puede ser positiva o negativa. decir que la varilla quedó cargada
Un principio básico en electricidad señala negativamente. Al contrario, el papel de
que las cargas eléctricas de igual signo se toalla quedó cargado positivamente. Dado
repelen, mientras que las cargas eléctricas que las cargas eléctricas de distinto signo
de distinto signo se atraen. se atraen, la varilla puede atraer los recortes
de papel.
A partir de estos elementos podemos
explicar lo que observamos en nuestro Esto mismo se puede ver en fenómenos
ejercicio: naturales. Por ejemplo, durante las
tormentas eléctricas, algunas nubes han
Inicialmente, la varilla y el trozo de toalla acumulado grandes cantidades de cargas
de papel eran eléctricamente neutrales, positivas, mientras que otras tienen también
vale decir que ambos poseían la misma grandes cantidades de cargas negativas.
cantidad de cargas eléctricas positivas y Los rayos, que poseen una enorme cantidad
negativas. Cuando frotamos la varilla, de energía, son descargas de estas nubes
algunas partículas con cargas negativas de entre sí mismas ó entre las nubes y la tierra.
36

36. Conceptos y magnitudes eléctricas
Si en un material o en un aparato se logra separar las cargas eléctricas en positivas
y negativas, aparece una fuerza de atracción entre las distintas cargas. Esto se
llama voltaje o tensión eléctrica. Si la acumulación de cargas aumenta,
aumentará también la fuerza de atracción y diremos, que el voltaje ha aumentado.
El voltaje se mide en Volt (V)
y se simboliza por la letra V.
Las cargas eléctricas y partículas, sobre las cuales se ejerce esta fuerza, pueden
ponerse en movimiento, lo que se llama corriente eléctrica. Es decir, la
corriente eléctrica es igual a un movimiento de partículas con cargas eléctricas.
La cantidad de corriente eléctrica se mide
en Ampere (A) y se simboliza por la letra I
No toda la materia tiene igual comportamiento eléctrico. Hay elementos, como
por ejemplo los metales, que facilitan el movimiento de cargas eléctricas, de los
cuales se dice que son buenos conductores de electricidad. Hay otros
elementos, en cambio, que casi no permiten el movimiento de las cargas. A
estos materiales se les denomina aislantes. Algunos ejemplos de ello son: el
vidrio, la goma y el plástico.
Para que entendamos lo que es la energía eléctrica, tratemos de compararla con
el flujo de agua a través de una cañería.
Abriendo la llave, hay
un flujo de agua desde
el estanque a la turbina.
37

37. c)
d)
a)
b)
Presionando el interruptor, hay una corriente eléctrica desde
el panel solar al ventilador.
Altura del estanque ó presión de agua = Voltaje eléctrico
Flujo ó caudal de agua = Corriente eléctrica
Cañerías = Cables ó conductores
Circuito eléctrico
Básicamente, un circuito eléctrico tiene cuatro componentes:
a) La fuente de energía ó fuente c) El receptor: Es el elemento que
de tensión: Es el elemento que consume la energía eléctrica para luego
entrega la corriente eléctrica, puede ser convertirla en trabajo útil, como es por
un dínamo, un grupo electrógeno, un ejemplo, el funcionamiento de
panel fotovoltaico, etc. lámparas, radios, etc.
b) El conductor: elemento del d) El interruptor: Elemento a través
circuito que sirve como camino a la del cual se permite o interrumpe el paso
corriente eléctrica. de la corriente eléctrica.
38

38. Apliquemos esto al ejemplo anterior: supongamos que con el sistema fotovoltaico
alimentamos un ventilador. Cuando presionamos su interruptor se produce un
flujo de partículas (cargas eléctricas ó electrones) desde el panel hacia el ventilador,
lo que produce un trabajo útil, en este caso la ventilación. La fuerza que impone
este movimiento es el voltaje eléctrico del panel solar.
Para producir ventilación, necesitamos un aparato (el
ventilador) con algunas aspas, que se giran produciendo
un flujo de aire. El ventilador, además de las aspas,
cuenta con un pequeño motor, que consume
electricidad o energía eléctrica y gira.
El panel fotovoltaico es nuestra fuente energética:
absorbe la energía solar, la convierte en electricidad; los
cables, que transportan esta energía eléctrica al consumo,
corresponden al conductor. El ventilador es el receptor.
Potencia y energía eléctrica
Necesitamos saber qué cantidad de energía eléctrica consumimos. Hay dos
factores que influyen en esto. Por un lado, el tamaño del receptor, y, por otro,
el tiempo que lo mantengamos funcionando.
Obviamente, un pequeño ventilador necesita poca energía eléctrica; un ventilador
grande, con su motor grande, necesita más energía eléctrica. Por lo tanto,
podemos decir, que algo relacionado con el tamaño del aparato influye en la
cantidad de energía eléctrica que consumimos.
Esto es la potencia eléctrica, cuya unidad básica es el Watt ( W ). La potencia
eléctrica se simboliza con la letra P y se calcula multiplicando el valor del voltaje
,
eléctrico por el valor de la corriente eléctrica, es decir:
Potencia = Voltaje x Corriente
( P = V x I)
39

39. El segundo aspecto importante es el tiempo ó las horas de operación del aparato:
si dejamos funcionar el ventilador algunos minutos, el ventilador consume poca
energía eléctrica. Al contrario, si el ventilador funciona todo el día, se consume
mucha más energía eléctrica. Por lo tanto, el tiempo influye directamente en la
cantidad de energía ó electricidad que consumimos.
Cuando multiplicamos la potencia eléctrica por las horas de operación,
obtenemos el valor de la energía eléctrica, que se simboliza con la
letra E y cuya unidad básica es Wh (Watt hora)
Energía = Potencia x Tiempo
Retomemos ahora nuestro ejemplo del ventilador
y apliquemos estos conceptos:
El valor de la potencia eléctrica del ventilador se entrega
normalmente en una pequeña placa o etiqueta en el aparato.
Esta es una información que nos entrega el fabricante. Asumimos,
que en la placa encontramos un valor, que dice:
Ejemplo Placa: 20 W
Esto significa que la potencia eléctrica de este aparato es de 20 Watt. Si dejamos
funcionar el ventilador ahora por un tiempo de 1 hora, podemos calcular la
energía eléctrica de esta forma:
Energía = Potencia x Tiempo
20 Watt x 1 hora
20 W x 1 h = 20 Wh
Si dejamos funcionar el ventilador ahora por un tiempo de 12 horas, podemos
calcular la energía eléctrica de esta forma:
Energía eléctrica = Potencia x Tiempo
20 Watt x 12 horas
20 W x 12 h = 240 Wh
40

40. ? ¿Qué pasa si tenemos un ventilador más grande?
Veamos la placa: asumimos que la placa ahora nos dice que la potencia
eléctrica es de 40 Watt. Entonces, la energía eléctrica que consumimos ahora en
el mismo tiempo de 12 horas es de:
Energía eléctrica = Potencia x Tiempo
40 Watt x 12 horas
40 W x 12 h = 480 Wh
Hemos observado, que tanto la potencia
eléctrica como el tiempo ó las horas de
operación determinan el consumo de energía
eléctrica. En los siguientes capítulos aplicaremos
nuestros nuevos conocimientos de electricidad...
41

41. Módulo 1II
Operación y mantención del
sistema fotovoltaico
Uso eficiente de energía
Como las celdas solares y las baterías
son algo caras, debemos tener cuidado
con los consumos que usamos con
nuestro sistema. Ahora veremos cuáles
son los consumos y artefactos más aptos
en un sistema solar y cómo se pueden
utilizar estos aparatos eléctricos
óptimamente.
42

42. Artefactos de consumo
a) Iluminación
Existen diferentes tipos de lámparas, dentro de las cuales destacan principalmente
las ampolletas incandescentes y lámparas fluorescentes.
Las ampolletas incandescentes son las lámparas más comunes y son de muy
bajo costo. Sin embargo, tienen la gran desventaja de consumir mucha energía
eléctrica, o sea, tienen una baja eficiencia.
Veamos por qué ocurre esto: Cuando una
ampolleta está encendida, produce mucho calor,
puesto que la corriente eléctrica debe calentar
un filamento dentro de la ampolleta hasta que
está incandescente y empieza emitir luz.
Precisamente porque una gran parte de la corriente
eléctrica se usa para el calentamiento del filamento
es que las ampolletas incandescentes aprovechan
menos eficientemente la electricidad.
Las lámparas incandescentes no son
adecuadas para el uso en un sistema
solar fotovoltaico.
43

43. Las lámparas fluorescentes son mucho más eficientes, puesto que una
mayor parte de la energía eléctrica que consumen se transforma en luz.
Una lámpara fluorescente es un tubo de descarga de gas y funciona normalmente
con un voltaje de 150 V de corriente alterna de alta frecuencia. Para encender,
requieren brevemente de un voltaje de encendido mayor. Para esto, necesitan
un pequeño aparato especial, que se llama balasto. Este balasto es un pequeño
artefacto electrónico que convierte la corriente continua del sistema fotovoltaico
de 12 Volt, c.c. en corriente alterna de alta frecuencia.
Existen dos formas de lámparas fluorescentes.
El segundo tipo corresponde
a una lámpara fluorescente
El artefacto más compacta con el balasto
tradicional es un tubo integrado en el zócalo.
alargado con
portalámparas y
balasto.
Lo importante es que las lámparas fluorescentes consuman
sólo el 20% de la energía eléctrica que consume una
ampolleta incandescente convencional, entregando la
misma cantidad de iluminación y brillantez. Por ello, las
lámparas fluorescentes de bajo consumo son las más
adecuadas para el sistema fotovoltaico.
44

44. b) Equipos de radio y televisión
Hay una gran disponibilidad en el mercado de radios portátiles y
televisores, construidos para ser usados con baterías de 12 Volt,
corriente continua, que normalmente poseen un consumo
de energía eléctrica relativamente bajo. Se pueden
encontrar indicaciones sobre el consumo eléctrico
en la etiqueta del aparato ó bajo los datos
técnicos del manual de operación.
Los valores más comunes sobre
la potencia eléctrica de estos
artefactos son los siguientes:
Radio portátil 12 Volt, 5 Watt
Radio - Cassette 12 Volt, 15 Watt
Televisor blanco y negro 12 Volt, 30 Watt
Estos artefactos son adecuados para la operación en un sistema solar fotovoltaico.
c) Electrodomésticos, máquinas lavadoras, planchas, etc.
Se caracterizan normalmente por su alto consumo
de energía eléctrica y funcionan en la mayoría con
corriente alterna de 220 Volt.
El sistema solar no es capaz de suministrar la energía
eléctrica necesaria para estos aparatos, por eso,
no debe utilizarlos con un sistema fotovoltaico
de electrificación básica.
45

45. d) Refrigeradores
En el mercado se puede encontrar tanto
refrigeradores en corriente alterna de 220 V, c.a.
como en corriente continua de 12 V, c.c. La
potencia eléctrica de estos aparatos no tiene
valores tan altos; sin embargo, llegan a tener un
consumo de energía eléctrica muy elevado, dado
que funcionan de día y noche y se encienden y
apagan automáticamente.
A través de un ejemplo
verificaremos si podemos usar
estos aparatos con nuestro
sistema:
Supongamos que tenemos un refrigerador de 12 Volt en corriente continua,
que tiene una potencia eléctrica de 90 Watt y que funciona en el día con
un total de 6 horas encendidas. El consumo de energía eléctrica se puede calcular
de la siguiente manera (Para recordar esto, vea el Módulo Nº 2):
Energía eléctrica = Potencia x Tiempo = 90 Watt x 6 horas = 540 Wh
Ahora ya sabemos que el consumo diario de este refrigerador es de 540 Watt-
horas cada día.
Comparemos este valor de consumo con la capacidad de nuestro sistema
fotovoltaico (Revise el Módulo Nº 2, sí ha olvidado algo).
Como usted mismo puede ver, estos equipos no son adecuados para la operación
en un sistema fotovoltaico de electrificación básica.
46

46. Operación del
sistema fotovoltaico
Ahora que ya conocemos cómo
funciona un sistema solar y
sabemos también las
características de los diferentes
consumos, podemos, aprender
cómo operar este sistema solar.
a) Determinación del consumo adecuado
En el Módulo Nº 2 aprendimos algo sobre la capacidad del sistema fotovoltaico,
es decir, cuánta energía eléctrica tenemos disponible en el día. Esto depende,
como se mencionó, principalmente de la cantidad de radiación solar
disponible en el lugar y del tamaño del generador solar. Claro que un
generador fotovoltaico, con una potencia máxima de 75 Watt peak, produce
más electricidad que un generador fotovoltaico de, por ejemplo, 40 Watt
peak. Si ahora sabemos cuánta energía eléctrica tenemos disponible
en nuestro sistema, deberíamos solamente aprender a distribuir esta
electricidad adecuadamente a los consumos que tenemos en la casa
.
47

47. Veamos un ejemplo y tomemos los datos de tu sistema:
(Revise el Módulo Nº 2, si ha olvidado algo)
Por favor, describe tu sistema y los componentes que contiene
y anota la cantidad de energía
Panel:
Batería:
Luces de control del regulador:
¿Cómo podemos operar
entonces nuestro sistema
fotovoltaico?
Cantidad de energía eléctrica
Hagamos un listado de disponible:
nuestros consumos
Revisemos la potencia En Verano: Wh/día
eléctrica en la etiqueta del
equipo
Determinemos las horas de
operación de cada En Invierno: Wh/día
48

48. SITUACIÓN DURANTE EL INVIERNO - Disponible: Watt-horas cada día)
Artefacto Potencia eléctrica Horas de Energía eléctrica
en Watt operación en Watthoras
Lámpara No.1:
Cocina
Lámpara No.2:
Comedor – estar
Lámpara No.3:
Dormitorio
Lámpara No.4:
Baño
Radio
Televisor
Consumo total:
?
49

49. Veamos ahora, cuál será el consumo en nuestra casa durante los meses del
verano, donde, gracias a la alta radiación solar, tenemos más energía eléctrica
disponible.
SITUACIÓN DURANTE EL VERANO - Disponible: Watt-horas cada día)
Artefacto Potencia eléctrica Horas de Energía eléctrica
en Watt operación en Watthoras
Lámpara No.1:
Cocina
Lámpara No.2:
Comedor – estar
Lámpara No.3:
Dormitorio
Lámpara No.4:
Baño
Radio
Televisor
Consumo total:
50
?

50. Revisa tu cálculo:
Si los datos calculados de los consumos diarios en verano y en el invierno son
iguales o menor que la capacidad del sistema, operamos bien el sistema. Al
contrario, si estos datos sobrepasan la capacidad, deberíamos reducir el consumo
diario.
Este es sólo un ejemplo y cálculo; en realidad, cada usuario tiene su perfil de
consumo, que puede variar de día a día. El valor del consumo disponible es un
valor promedio. Esto significa que pueden haber días con menos consumo y
también días con más consumo. Lo importante es, para garantizar una segura
y confiable operación del sistema, no sobrepasar en el promedio este consumo
disponible.
Regla general:
Haga uso de las lámparas y otros equipos sólo el tiempo necesario !
b) Operación del sistema fotovoltaico y función del regulador
Cumpliendo con las sugerencias anteriores sobre el
consumo adecuado de energía eléctrica en nuestro
sistema fotovoltaico, tendremos un suministro
confiable de electricidad básica para muchos años.
Sin embargo, es posible que se den las siguientes
situaciones anormales de consumo:
Caso 1: No hay consumo de energía eléctrica, ya
que la familia, por ejemplo, no está en su casa
(vacaciones, viajes, etc.).
Caso 2: Hay un consumo excesivo de energía
eléctrica, sobrepasando los valores indicados.
51

51. ¿Qué pasa en estos casos y que deberíamos hacer?
Caso 1: No hay consumo de energía
Esta situación no supone riesgo alguno en la operación y
sustentabilidad del sistema fotovoltaico. Como mencionamos
en el Módulo Nº 2, el regulador del sistema cumple, entre
otras funciones, el papel de evitar una sobrecarga de la
batería. Si no contáramos con este regulador y además no
hubiera consumo por parte de los artefactos, la batería sufriría
de una sobrecarga, quizás por algunos días y/ó semanas, con
probables daños y una reducción de la vida útil del sistema.
Lo que usted debe recordar en estos casos, es: no desconectar la
batería y no desconectar el fusible del sistema.
Caso 2: Hay consumo excesivo
Un consumo excesivo de electricidad dañaría la
batería y reduciría drásticamente su vida útil.
También explicamos en el Módulo Nº 2, que la
segunda función principal del regulador es evitar
una descarga profunda de la batería. Para ello, el
regulador corta el suministro de electricidad y deja
desconectada la batería con los circuitos de
consumo.
52

52. Este corte de suministro dura hasta que la batería pueda recuperarse, es decir,
hasta que pueda ser recargada por el panel fotovoltaico. Dependiendo de la
radiación solar en este momento, la recuperación del estado de carga de la
batería puede durar entre 1 y 2 días.
Una vez recargada la batería, el regulador
reconecta los circuitos de consumo al sistema.
Sin embargo, es recomendable, reducir el
consumo en los próximos días y, de esta
manera, facilitar una recarga completa
de la batería.
En el caso de corte de suministro, no se
debe conectar ningún artefacto eléctrico
directamente a la batería y puentear el
regulador. Esto no permitiría una recarga
adecuada de la batería y podría causar
daños al equipo y reducir su vida útil.
No existe ningún problema de confiabilidad y
sustentabilidad del sistema solar si este corte ocurre
algunas veces en el año. Pero, un corte de suministro
frecuente significaría un sobreconsumo permanente
y el sistema no tendría la posibilidad de recuperarse.
La vida útil de la batería bajaría drásticamente.
53

53. Mantención del
sistema fotovoltaico
Como cualquier sistema técnico,
también nuestro sistema
fotovoltaico y sus componentes
necesitan una mantención. Si
tienes, por ejemplo, un vehículo
ó una camioneta, sabes que se
debe cambiar el aceite del motor,
se debe revisar la presión del aire
en los neumáticos, etc.
La mantención del sistema fotovoltaico se realiza en
dos niveles:
Mantención técnica, efectuada por
un técnico en forma periódica,
normalmente una vez al año
Mantención básica, que puede
realizar cada usuario.
54

54. La mantención básica es bastante simple y contempla las siguientes
actividades:
Panel fotovoltaico
Limpiar periódicamente el panel fotovoltaico
con un paño seco, cada semana. En caso de
manchas, use un paño húmedo y abundante
agua. Limpie siempre de arriba hacia abajo.
No utilice ningún tipo de jabón ni detergentes
porque sus partículas pueden rayar el vidrio.
No limpie los paneles con luz solar intensa.
Cuando el tiempo está muy claro o con pocas
nubes, limpie sólo a primera hora de la
mañana o al atardecer, cuando el sol esté
bajo. Antes de limpiar el panel cuida tu
seguridad personal.
Evitar sombras sobre
el panel por árboles.
Una sombra, por
muy pequeña que
sea, causará menor
producción de
electricidad.
55

55. Batería
En el caso de utilizar una batería con
electrolito líquido:
Revisar el nivel del líquido en todas las
celdas, una vez al mes. El nivel debería
estar aproximadamente 1 cm por
encima de las placas, pero no
completamente llenas. Solamente
rellene las celdas con agua destilada.
Si es necesario, hay que limpiar los
bornes de la batería.
En el caso de utilizar una batería con electrolito líquido de libre
mantención, el control del nivel del electrolito debería hacerse una
vez al año, normalmente por el técnico responsable de mantención.
En caso de utilizar una batería sellada con electrolito de gel: no se
requiere mantención.
Regulador
Revisar las luces de control del regulador
Existe una gran variedad
de reguladores en el
mercado. Comúnmente,
las luces de control
entregan la siguiente
información:
Luz verde: estado normal,
el panel está cargando la
batería.
Luz roja: la batería está
descargada por
sobreconsumo y los
circuitos de consumo están
desconectados.
56

56. Instalación y alambrado
Verificar las conexiones
del sistema, vea que
todas las conexiones
del sistema estén bien
firmes, (cables,
terminales de
conexión, bornes,
interruptores, enchufes)
Artefactos e interruptores
Verificar el funcionamiento de cada
uno de los artefactos de consumo
mediante accionamiento de la
palanca o botón de switch
Limpiar periódicamente, cada 3 meses
los tubos de las lámparas y los
reflectores si existen. Utilice siempre un
paño seco.
Reemplazar los tubos fluorescentes en
cuanto aparezcan anillos de color
negro en sus extremos.
57

57. Lo que no debes hacer con tu sistema y componentes:
1
NO echar
piedras al panel,
lo que en
algunos casos
ha resultado
como juego
especialmente
de niños.
2
NO desconectar
el regulador y
NO conectar los
consumos
directamente a
la batería.
58

58. 3
NO conectar otra
batería, bajo
ninguna forma de
conexión a la
batería del sistema,
ni tampoco cambiar
la batería instalada.
NO conectar otros
4 equipos al sistema
sin avisar al técnico
responsable.
NO cambiar las
5 instalaciones y
cableado en la
casa.
59

59. Recomendaciones
en caso de fallas
Considerando una operación y mantención,
como explicado en los Capítulos anteriores,
el sistema fotovoltaico trabaja confiablemente
por muchos años. Sin embargo, pueden ocurrir
fallas técnicas de componentes, en este caso
deberíamos generalmente avisar al técnico
responsable para revisar el sistema.
Para localizar e identificar una falla,
podemos hacer lo siguiente:
No funciona ninguno de los consumos
Caso 1:
Paso 1:
Revise las luces de control del regulador. Si el
regulador indica un corte de consumo, hubo un
sobreconsumo (Revise en este mismo Módulo
las páginas 52 y 53)
60

60. Paso 2:
Si no hay un corte por parte del regulador, revise el fusible principal
Si no hay un corte del regulador por razones de sobreconsumo, revise
nuevamente las luces de control del regulador (vea la página 35 de este
libro) y revise los automáticos de la caja de control.
Apague los automáticos algunos momentos y encienda los automáticos
nuevamente.
Si el problema persiste, avise al técnico.
Paso 3:
Si no hay ningún fusible quemado, revise las instalaciones y alambrado.
Si no se detecta ningún cable, borne, etc. suelto, avise al técnico.
Una lámpara no funciona.
Caso 2:
Paso 1:
Cambié la lámpara por una lámpara de otra habitación.
Si funciona ahora, la lámpara anterior era la defectuosa.
Nota: antes de cambiar la lámpara debes apagar el
automático en la caja de control.
Paso 2:
Si tampoco funciona la segunda lámpara,
revise las conexiones y avise al técnico.
61

61. Riesgos y
aspectos de seguridad
Como ya se mencionó en el Módulo Nº. 2, los
sistemas fotovoltaicos en 12 Volt, corriente
continua, son relativamente seguros.
Sin embargo, deberíamos cuidar especialmente
la batería, dado que se almacenan grandes
cantidades de energía en este equipo. En caso
de un cortocircuito, la batería libera una enorme
cantidad de corriente eléctrica, con la
consecuencia, que se calientan los cables e
incluso pueden fundirse con el peligro de un
incendio o accidente personal.
Fundamental es, por lo tanto, la instalación de
un fusible de protección cerca de la batería.
Además, se debe instalar la batería en una caja
cerrada para evitar contactos con los bornes y
eventuales cortocircuitos. La caja debería tener
algunas perforaciones para facilitar una leve
ventilación.
62

62. En la actualidad, la mayoría de las instalaciones fotovoltaicas
domésticas utiliza baterías selladas, pero también se
encuentran sistemas con baterías con electrolitos líquidos
y tapas no selladas.
La mantención de este último tipo de baterías requiere el
control del nivel del electrolito y, en casos necesarios, hay
que rellenar las celdas de la batería con agua destilada.
Dado que el electrolito está compuesto por ácido sulfúrico,
hay que tener un especial cuidado en este trabajo de
mantención, utilizando guantes y gafas de
seguridad. Este tipo de trabajo hay que
realizar con la ausencia de niños.
Si el ácido de la batería entra
en contacto con su piel o
con la ropa, lávese
inmediatamente con agua
y jabón.
Si el ácido entra en contacto
con los ojos, lávese los ojos
inmediatamente con
abundante agua fría durante
al menos 15 minutos y
busque atención médica.
63

63. Módulo IV
Sustentabilidad,
gestión y administración
Ahora que ya conocemos algunos aspectos técnicos respecto de los
sistemas fotovoltaicos (qué es la radiación solar, cómo funcionan los
sistemas fotovoltaicos, cómo podemos operar este sistema y cuál es
la mantención más adecuada de él) aprenderemos elementos básicos
sobre gestión y administración de un proyecto de electrificación y
conoceremos algunos aspectos económicos referidos a los sistemas
fotovoltaicos.
64

64. Gestión y operación
sustentable
? ¿Qué significa gestión y operación sustentable en el
marco de un proyecto de electrificación rural?
Cuando un sistema fotovoltaico logra funcionar durante
muchos años y entrega sin problemas los servicios de
electrificación básica, hablamos de una operación
sustentable.
Para que ello sea posible, no basta que nos
hayan instalado un sistema fotovoltaico con
sus equipos en nuestra casa.
También debemos considerar otros elementos,
que permiten que su operación sea
sustentable. Entre estos elementos destacan:
Entregar nuevos conocimientos a los usuarios
(capacitación).
Organizar e implementar un sistema de mantención.
Organizar e implementar un esquema de reposición de componentes.
Organizar e implementar un sistema tarifario, es decir, tener disponible
recursos para la compra e instalación de componentes y reparaciones
futuras.
65

65. Para poder llevar a cabo las acciones anteriores, se
necesita diseñar una estrategia de gestión del proyecto.
Usemos un ejemplo para entender lo que hemos planteado:
Se instaló un sistema fotovoltaico en una casa, que funcionó bien durante el
primer año, pero, al cabo de 14 meses, falló el regulador y la casa quedó sin luz.
?
¿Cómo podemos enfrentar este problema?
Situación 1: No hay estrategia de gestión en el proyecto:
Un contratista instaló el sistema, pero nada más.
¿Qué pasaría en este caso?
La familia no tiene conocimientos adecuados.
La familia no sabe dónde comprar y conseguir
un nuevo regulador.
La familia no dispone de recursos suficientes
para la compra.
Ante esto, lo más seguro es, que conectaría el panel solar
directamente a la batería; igualmente, conectaría los
consumos también directamente a la batería. Pero, si
recordamos lo que vimos en capítulos anteriores, sabemos
que esto funcionaría por un tiempo bastante reducido,
porque la batería quedaría desprotegida tanto frente a la
sobrecarga como a la descarga profunda y, como
consecuencia, dejaría de funcionar dentro de los próximos
12 meses.
Este es un ejemplo de un proyecto no sustentable, pues no se han considerado los
aspectos necesarios para asegurar una operación confiable y sustentable.
66

66. Situación 2: El proyecto cuenta con una estrategia de gestión que
asegura la operación sustentable del sistema.
En este caso, cuando la familia se enfrenta al mismo problema,
tiene suficientes conocimientos para primero identificar la falla y,
segundo, saber hacer los pasos adecuados para solucionar este
problema. En este ejemplo de un proyecto sustentable, conocería
al técnico responsable de mantención y le avisaría sobre su
situación. El técnico revisaría el sistema y, en caso necesario,
cambiaría el regulador por un equipo nuevo.
¿Cuáles son los actores que deben participar de
? una estrategia de gestión para la operación
sustentable en un proyecto de electrificación rural?
Una estrategia de gestión para una operación
sustentable en un proyecto de electrificación
básica requiere de la participación de varias
personas y actores, cada uno con su rol y
responsabilidades bien definidas:
Los usuarios, responsables para la operación y
mantención básica de sus sistemas.
El proveedor y contratista de instalación, que entrega
los equipos necesarios e instala los sistemas,
dejándolos operativos y funcionando.
67

67. El organismo de ejecución y de coordinación, es la entidad que planificó
y diseñó el proyecto y coordina todas las actividades necesarias. Aquí
juegan un rol importante el Estado, los Gobiernos Regionales y las
Municipalidades Rurales.
Asistencia técnica, es la entidad reponsable de la mantención técnica
de los sistemas y la reposición de componentes a lo largo del proyecto.
Esta responsabilidad la puede asumir la empresa contratista o también
el organismo ejecutor del proyecto a través de las Municipalidades,
Juntas Vecinales y Comites Eléctricos de las localidades involucrados.
Para cada proyecto específico hay que organizar e implementar este
programa de mantención.
Aspectos económicos,
vida útil y sistema tarifario
Un aspecto de gran relevancia
en un proyecto de electrificación
es el componente económico:
la determinación de los costos
involucrados y su financiamiento.
Ahora veremos algunos de sus
aspectos.
68

68. En primer lugar, necesitamos saber cuáles son los costos de un
sistema fotovoltaico y cuál es su vida útil:
Costo típico del sistema fotovoltaico y vida útil
Todos los sistemas de energías renovables tienen:
Un alto costo inicial de inversión e implementación, puesto que los equipos
del sistema (principalmente el panel fotovoltaico, la batería, etc.) son caros.
Un bajo costo de operación y mantención, puesto que, una vez instalado,
el sistema trabaja para muchos años. La operación y la mantención del
sistema son bastante sencillas, por lo que los costos de operación y mantención
son bajos.
Es importante que sepamos cuál es la vida útil del
sistema y de sus componentes. Si bien, en general,
todos ellos tienen una larga vida útil, existen
variaciones entre uno y otro.
Veamos en la siguiente tabla algunos
datos sobre la vida útil y el costo
aproximado de los componentes de
un sistema solar:
Componente Vida útil Costo aproximado
Panel fotovoltaico, 50 W 25 años $ 250.000
Batería solar, 100 Ah 7 años $ 100.000
Batería automotriz, 100 Ah 2 años $ 35.000
Regulador 10 años $ 45.000
Lámpara de bajo consumo 6 años $ 15.000
69

69. Costo típico de un sistema convencional
Un sistema convencional, como por ejemplo un grupo electrógeno, tiene,
a diferencia de un sistema fotovoltaico:
Un bajo costo inicial de inversión e
implementación, ya que el precio del
grupo electrógeno es relativamente
bajo.
Un alto costo de operación y
mantención, porque, una vez instalado,
el sistema necesita continuamente
combustible y mantención.
Además, se debe considerar una vida útil
del equipo convencional bastante reducida:
normalmente entre 2 – 3 años.
70

70. Sistema
tarifario
$
Como vimos, cada uno de los componentes del
sistema fotovoltaico tiene una vida útil diferente,
aunque de varios años. Pese a ello, en algún
momento deberemos reemplazar algún
componente. Por ejemplo, las lámparas, que tienen
una vida útil de 6 años, deben ser reemplazadas
luego de ese período. Lo mismo pasará con la
batería y los otros equipos.
Por eso, se necesitará recursos para la compra de
los nuevos equipos y su instalación. Además, se debe
hacer una mantención técnica especializada de
los sistemas una vez al año, lo que también implica
un costo. Como consecuencia, una operación
sustentable y mantención adecuada de los sistemas
debe contemplar la disponibilidad de recursos para
cubrir estos costos.
¿De dónde vienen estos recursos?
? La forma más adecuada y más utilizada para esto es la
implementación de un sistema tarifario, en que participan todos
los usuarios del proyecto. Se paga, por ejemplo, una cuota mensual
para cubrir todos estos costos relacionados con la mantención y
reposición de componentes a lo largo del proyecto.
La entidad responsable de la mantención de los sistemas es también el organismo
que se hace cargo del manejo de estos recursos. Según el modelo de gestión
específico, podría ser una empresa privada que esté a cargo de la mantención
o un comité eléctrico, por ejemplo de una Junta de Vecinos, que maneje estos
recursos a través de una cuenta de ahorro.
71

71. Responsabilidad de
operación de cada usuario
Seguramente, los temas que hemos abordado en este Módulo, han ayudado a
comprender que un proyecto exitoso de electrificación rural no consiste solamente
en la instalación de algunos equipos, sino es un conjunto de varias medidas, que
aseguran un buen funcionamiento del sistema.
Cada usuario tiene aquí un rol fundamental y debe asumir
su responsabilidad:
Cuidar su sistema, los equipos en su casa y la instalación
Operar el sistema adecuadamente
Realizar los trabajos de mantención básica
Aceptar la necesidad de un sistema tarifario y participar en esto
Asumiendo esta responsabilidad,
el proyecto de electrificación será
confiable y sustentable.
72