TOP 5 Calentadores Solares Caseros que tú mismo puedes construir | VÍDEO

En este artículo, utilizando un poco la imaginación, te enseñaremos a fabricarte 5 Calentadores Solares Caseros para aumentar el confort en el interior de tu casa, la temperatura de tus alimentos y hasta de tu agua sanitaria.

Y si ya eres un suscriptor de esta página, de seguro ya te has dado cuenta que hice un artículo similar hace tiempo llamado TOP 5 Paneles Solares Caseros. Pues bueno, esta vendría a ser una segunda parte, pero esta vez crearemos diseños de calentadores más profesionales, de mayor durabilidad y cada uno con una cualidad única para que puedas elegir mejor. Así que, sin nada más que agregar ¡Comencemos!


¡Mira nuestro Vídeo!


Calentador de agua solar con espejo parabólico

Arrancamos este TOP construyendo un calentador sencillo pero bastante efectivo que puede generar agua caliente a gran velocidad, valiéndose de la concentración de los rayos solares en un punto focal con un espejo parabólico. Para construirlo necesitaremos solo algo de madera, papel de aluminio, un film reflectante para ventanas, un caño de metal y una canilla de jardín. Para comenzar necesitaremos recortar la plantilla de un espejo cóncavo de perfil con su punto focal marcado, luego tendremos que cortar dos tablas de madera siguiendo las dimensiones curvas representadas en el papel.

Por mi parte, no podemos alcanzarte la plantilla que aparece en el vídeo porque no la tenemos, pero si podemos ofrecerte este graficador interactivo capaz de trazar la dimensión de un espejo cóncavo en función de la distancia del punto focal que desees. Para que haga de plantilla captura la pantalla (Windows + Shift + S) con la distancia al foco elegido e imprímelo con el tamaño de papel que desees.

Preparación de las piezas del calentador

Cuando hayas recortado la plantilla, pósala sobre una plancha de madera y márcale las dimensiones. Luego recorta la plancha por esas líneas utilizando una sierra de calar, de mesa o cualquier otra; pero adicionalmente cortaremos una pequeña ranura de un centímetro en el centro del espejo y que se extenderá hasta el punto focal partiendo del lado plano de la forma. Repetir el proceso con un segundo semicírculo de madera.

Como próximo pasó, vamos a recortar un lámina de aluminio de un metro o metro y medio de largo, y con la anchura de la semi-circunferencia de la forma de la madera. En los extremos de ese ancho haremos luego varios agujeros distanciados cada diez centímetros con la ayuda de un clavo y martillo, y por el largo haremos un pliegue continuo y perpendicular a la plancha en ambos lados con la ayuda de un alicate.

Ahora llega el turno de pegar el o los films reflectantes. Para esta tarea necesitaras algo de paciencia porque los films no deben quedar arrugados. Pégalos lentamente y masajea con el pulgar varias veces en las arrugas para que se enderecen. Cuando termines de cubrir toda la plancha de reflectante vas a atornillar la plancha de madera que recortaste a un extremo de la lámina de aluminio con los films. Cúrvala como se muestra en pantalla, clava unos clavos en los agujeros hechos previamente, sácalos y agrégale tornillos para que quede la lámina fijada definitivamente a la madera. Repetir el proceso con el segundo molde de madera del otro lado.

Instalar la tubería y el reservorio

Ya tenemos la estructura de nuestro calentador de agua solar, ahora solo resta colocarle un tubo de cobre que se extienda por todo el valle cóncavo. También puede ser de acero inoxidable si no puedes costearte uno de cobre. Ajustamos el tubo con dos bridas improvisadas rectangulares y tornillos, y en uno de los lados colocamos un trozo de manguera, pegamento y una canilla para controlar la salida del agua.

Por último, nos falta un reservorio para el agua de alimentación. Lo podemos crear fácilmente con un botellón con dos perforaciones en su cuerpo, en uno irá el pico de una botella con su tapa pegada con epoxi que será donde se llenará el botellón y en el otro irá una manguera que desembocará en la parte libre que quedo del tubo de cobre.

El calentador está esencialmente terminado, solo resta crearle un soporte improvisado para que el dispensador parabólico quede ligeramente inclinado y posicione al botellón un poco más elevado que el calentador. Cuando termines, llena de agua el botellón y al abrir la canilla verás que el agua se calienta casi de inmediato a temperaturas mayores a los cincuenta grados. Dale a esta agua caliente el uso que tú quieras.

Calefactor solar con chapa de metal acanalada

Muy bien, ya enseñamos un método para calentar el agua rápidamente con el poder del sol. Aprovechémoslo ahora entonces para climatizar los interiores de nuestra casa. Si sientes que tu hogar es muy frío durante el invierno, este calefactor solar hecho con madera y una chapa acanalada lo volverá más acogedor y sin gastar mucho dinero en el proceso. Cabe destacar que este proyecto es una versión menos demandante de construir a comparación del hecho con latas de gaseosa en otro de mis artículos. Sin embargo, su rendimiento es prácticamente el mismo, por lo que puede considerarse una versión superior aunque sea más simple.

Estructura del calefactor solar

Como siempre comenzamos construyendo la estructura del calefactor. Deberás conseguir tirantes de madera 4 x 1 y cortar dos de ellos a la medida de un 1 metro y otros dos a 75 cm. Con estas piezas crearemos el marco del calefactor haciendo agujeros con un taladro en los extremos de los tirantes y ajustamos con tornillos. Cuando el rectángulo de tirantes quede fijo, le adosaremos en una de las caras abiertas una plancha de madera contrachapada de 6 mm de espesor.

Agujereamos a lo largo del contorno de la plancha para poder atornillarlo a los tirantes del marco. Como siguiente paso, próximo a los bordes abiertos del panel recién construido clavaremos tacos de madera cuadrados de un centímetro para que nos sirva de porta vidrio. El calentador debe estar aislado del ambiente, por ello un vidrio es importante.

Incorporación de la chapa acanalada

Pasamos ahora a rellenar el interior. Para ello, consigue una chapa acanalada de las dimensiones de la plancha que cubre el panel y un ventilador de computadora de 12 voltios y 10 cm. A este último sácalo de su caja y marca su perímetro en el medio de uno los extremos de la chapa acanalada. Con una tijera de hojalatero recortar por esa línea y cuando termines, posiciona la chapa dentro del panel.

Ahora con más marcador, dibuja el perímetro del corte en la madera y el círculo del interior del ventilador. Necesitarás una broca corona del tamaño aproximado del círculo que has marcado en la madera. Taládralo con cuidado, y cuando termines, limpia todo el aserrín con un soplador. En el lado opuesto a donde irá el ventilador tendremos que hacer 10 hoyos por dónde entrará el aire a calentar en el panel. Cada uno de estos lo haremos con una broca de 42 mm y con 3 cm de distancia el uno del otro. Has las mediciones con regla o cinta métrica, y cuando marques todos los puntos comienza a taladrar los hoyos lo más rectos posibles. Al terminar, lija los cortes cuidadosamente para no astillarte.

Ensamble de todos los componentes

Llegados hasta este punto, ya podemos comenzar a ensamblar la estructura. Coloca tiras de pegamento por en los ascensos de la canaleta de uno de los lados de la chapa y dala vuelta para pegarla al interior del panel y en la orientación correcta. Con pintura en aerosol negra mate, pinta todo el interior del panel asegurándote que quede absolutamente oscuro para que absorba toda la radiación solar. Cuando se seque la pintura, recortar y pegar en el lado donde están los agujeros de ventilación un trozo de mosquitero para que no ingresen insectos dentro de nuestro calentador.

Estamos en condiciones de incorporar el ventilador del calefactor que hará circular el aire. Pon cuatro puntos de pegamento en cada esquina del impulsor de caja y adhiere pero no sin antes pasar el cable por el agujero. Del otro lado del panel pegaremos un tubo flexible de aluminio para redirigir el aire a donde queramos. El que se muestra en pantalla es pequeño, pero tú puedes elegir uno del largo que quieras para que alcance los lugares más recónditos de tu casa. Para facilitar el pegado, adiciónale una brida y una abrazadera al tubo de aluminio.

Pasos finales antes de instalar el calefactor

Como pasos finales, incorporamos el vidrio templado o lámina de plexiglás al panel pero no sin antes agregar abundante pegamento. Mientras se seca, empalma los cables del ventilador a un pequeño panel solar para que este pueda accionarse o conéctalo a unas baterías para que pueda encenderse.

Y ahí lo tienes, un calefactor solar versión Express listo para calentar cualquier rincón de tu casa. Nuevamente, te recomendamos instalarlo en la pared donde mayor radiación solar incide sobre tu hogar. Ahora ya puedes disfrutar de de flujos de aire de más de cincuenta grados para estar bien a gusto incluso en los días más frío.

Horno de caja solar con papel de aluminio

Ya hemos mostrado un método para calentar agua y otro para calentar el aire de una casa, ahora es turno de calentar los alimentos. En mi artículo sobre paneles solares mostré como construir un horno solar utilizando una antena parabólica reciclada. Sin embargo, aquel sistema no es todo lo eficiente que puede llegar a ser una verdadera cocina solar. Así que, en esta oportunidad construiremos un horno de caja capaz de alcanzar temperaturas de entre 150 y 200°C.

Para construirlo necesitaremos varias láminas de aluminio de 70 x 45 cm, láminas de madera contrachapada del mismo tamaño, lana de vidrio que servirá de aislante y tirantes de madera 2 x 2 junto con un set de herramientas que detallaremos durante la marcha.

Diseño de los reflectores del horno solar

Bafles Horno Solar

Para empezar construiremos los reflectores del horno que captarán la irradiación solar. Sobre cuatro láminas de madera contrachapada marcar las dimensiones que se muestran en la imagen de arriba, y encima de ellas pegaremos la lámina de aluminio de su mismo tamaño con pegamento para madera. Con una sierra de calar o similar cortamos las 4 placas por los 2 triángulos rectángulos que marcamos para obtener la forma que buscamos.

A un centímetro de las cuatro esquinas obtusas taladraremos agujeros junto con otros dos adicionales en la mitad de cada lado inclinado. A modo ilustrativo, coloca tres precintos en un lado de un reflector y conéctalo con el lado de otro. Repetir con otro reflector colocando precintos del otro lado. Para el último, encerrar la estructura con el último reflecto con precintos en ambos lado. Verifica que puedas poner de pie los reflectores para forma una especie de flor metalizada.

Construcción de la caja del horno solar

Diseño Horno Solar

Con lo anterior hecho, ahora vamos a construir la caja del horno solar. Aunque pueda parecer complicado solo necesitaremos cortar los tirantes 2 x 2 con los largos que se muestran en la imagen de arriba. Recomendamos utilizar una sierra ingletadora o tener mucha precisión porque a los dos cortes de 50 cm le haremos un inglete de 30° en ambos extremos. Cuando tengamos las medidas comenzamos construyendo la base con agujeros en los extremos de los tirantes para luego colocar tornillos o clavos.

Luego levantamos la estructura con los tirantes laterales y por último colocamos los superiores con especial cuidado a los que irán inclinados con el inglete. Cuando ya tengas el marco de la caja, puedes completarla clavándole láminas contrachapadas a la medida para hacer las paredes y piso del horno. Dejar la parte superior descubierta. Por último, colócale cuatro tacos de madera en las esquinas inferiores de la caja para que esta esté sobre el suelo y así no le dé el calor del horno por seguridad.

Terminar de darle forma al horno solar

Con la estructura terminada, llegó la hora de darle forma al horno. Rellenamos con aislante de lana de vidrio los huecos interiores entre tirantes de madera y calvamos una pieza de madera adicional en el centro de cada lado para que el aislante se quede en su sitio. Cuando acabes, recubrir todo con láminas de aluminio a medida en las paredes interiores y en el suelo, luego adherirlas a los tirantes con taladro y remaches pop. Deberás colocar también trozos de láminas en las esquinas del horno para que quede todo cubierto de metal y no sobresalga nada de aislante. Con lo anterior hecho, solo nos restan detalles.

Colocaremos un marco de techo con tirantes 3 x 1 y con los extremos cortados en un inglete de 45°. Los colocamos, pegamos con pegamento para madera y los atornillamos a los tirantes de abajo. Para terminar colocamos un vidrio templado a la medida y con los tornillos colocados debajo evitaremos que se caiga. Agregas unos tacos de madera a la base y costado del tope del horno y colocamos el reflector completamente abierto para completar nuestro horno solar casero.

Calentador de agua solar con caño en espiral

¿Te acuerdas del calentador solar de piscina con manguera negra? Pues para este puesto te traemos una versión mejorada mucho más portátil, eficiente y hecho con tubos de metal en lugar de plástico. Permitiendo así que puedas utilizar esta agua para cuestiones sanitarias y para que te sea más fácil de instalar en cualquier lado donde haya sol.

Para construirlo necesitarás una plancha de madera de 60 x 60 cm, un vidrio templado de 50 x 50 cm y una placa de corcho del mismo tamaño, un tubo flexible de metal de 10 mm (en lo posible de cobre para mayor absorción de calor) y de 15 m de largo, pintura negra mate, precintos y cuatro tirantes de madera 2 x 2 (un par de 70 cm y otro de 52 cm).

Marco y manguera del calentador de agua

Para comenzar procederemos de la misma forma como se hizo en la antigua versión de calentador solar. Pon el tubo de metal en espiral sobre la placa de corcho y reserva los extremos del centro y periferia para que tengan espacio para abandonar el cuadrado. A continuación, comenzamos a taladrar dos agujeros entre el tubo de cobre en cada giro, le pasamos un precinto por ellos, ajustamos y cortamos el plástico sobrante con un alicate. Repetir este paso en toda una hilera en una misma dirección y otra perpendicular a esa hilera. Haz otros dos agujeros en cada tubo de los extremos que abandonan la tabla y colocar un precinto también.

Ahora vamos a construir el marco del panel calentador. No hay mucha ciencia aquí, simplemente hacer agujeros a los costados de los extremos de los tirantes largos dos por dos y en el frontal de los extremos de los tirantes cortos. Con esto hecho, utilizando una broca destornillador poner un tronillo que atraviesa cada esquina para así darle forma al marco. Ahora vamos a colocarle la plancha de madera y vamos a atornillarlo al marco, con un tornillo en cada esquina y en medio de cada tirante deberías ser suficiente. Antes de colocar la plancha de corcho con el tubo en espiral dentro del panel, haremos dos agujeros un poco más anchos en el interior de los tirantes opuestos para que puedan pasar los extremos de los tubos.

Vidrio y accesorios del calentador de agua

Lo que nos falta es hacerle un portavidrio al panel. Para ello, cortaremos cuatro clavijas cuadradas de un centímetro de ancho y con el largo de los lados del marco y los vamos a fijar con clavos justo en la mitad interior de los tirantes. Cuando coloque las cuatros clavijas, ya puede colocar encima el vidrio templado para completar el sistema. Antes de pegar el vidrio, termina el calentador adhiriendo un casquillo adaptador metálico a la salida del tubo y luego uno de PVC. Aquí conectaremos la manguera de alimentación.

Por último, atorníllale una manija a un costado del panel para que sea fácil transportarlo, y cuando termines puedes proceder a pintar todo el calentador completamente de negro mate. Pega el vidrio templado al panel y ya tienes listo el sistema para empezar a calentar agua con el sol. Cuando conectes una manguera y dejes circular el agua unos minutos a pleno día, podrás tener agua caliente a temperaturas mayores a los 65°C. Así que ubica el panel donde te sea más cómodo y comienza a disfrutar de esta agua para uso sanitario.

Ducha solar portátil con tubos PVC

Y luego de todo lo visto, dejamos para el final el calentador solar con más estilo de todos. De seguro más de uno tiene en su casa una ducha ineficiente, ya sea porque se le acaba muy rápido el agua caliente, la presión de salida de agua es muy baja o directamente esta estropeada su cañería desde hace tiempo. Si ese es tu caso, con esta ducha solar puedes solucionar tu problema sin gastar mucho dinero. Y la mejor parte es que puedes diseñarla tanto para instalarla en tu casa como de forma portátil colocándola en el techo de tu camioneta o casa rodante.

Para construir tu ducha solar tendrás que conseguir un tubo de PVC de 10 cm de diámetro y, al menos, 1,5 metros de largo, junto con varios accesorios de su tamaño como un codo, una cupla, un conector “Y” y varios tapones.

Construcción de las piezas de la ducha solar

Comienza por cortar tu tubo PVC a 12 cm del borde con una sierra circular o de otro tipo. Como siguiente paso, perforar el centro de un tapón de PVC que colocaremos en un extremo del codo. este llevará una válvula de caldera en la apertura que será dónde conectaremos la manguera, así que usamos un taladro con una broca pequeña, luego una grande y por último una de pala para agrandar el agujero lo suficiente para que pase la entrada de la válvula y así puedas ajustarla con un adaptador de casquillo roscado. Sellar todo con pegamento a prueba de agua.

Repetimos todo este proceso de vuelta en otro tapón, pero esta vez con una válvula de bola de PVC y un adaptador macho también de PVC. Así que perforamos el centro del tapón con broca pequeña, luego grande, luego de pala, pasamos la válvula de bola, verificamos que ajuste y agregamos pegamento en esta y en el adaptador para luego unirlos a través del tapón.

Por las válvulas anteriores entrará y saldrá el agua. Sin embargo, necesitamos presión para que la ducha sea de calidad. Para ello, instalaremos válvulas de control de presión de aire en el conector “Y”. Perforamos dos agujeros en este conector, uno al frente y otro al costado del tubo en cuarenta y cinco grados del principal y en ellos colocaremos una válvula de alivio de sobrepresión primero y una válvula presta al costado (de esas que se usan para bicicletas). Sellamos ambas con pegamento y a la presta le agregamos la junta tórica y tuerca con la que viene incluido. Ajustamos con llave inglesa y dejamos secar el pegamento.

Ensamble de las piezas de la ducha solar

Ya tenemos todas las piezas que necesitamos, así que las uniremos con imprimación y cemento para PVC. Empezamos aplicando en el tubo largo y en uno de los lados del conector “Y”, y los unimos. Hacemos lo mismo con un tercer tapón y el tubo corto, y del otro lado lo pegaremos al otro extremos del conector “Y”.

En el otro extremo del tubo largo pegaremos el codo apuntando para abajo, y a este el tapón con la válvula de salida de agua apuntando hacia adelante. Por último, al tubo en diagonal remanente del conector “Y” pegaremos una cupla y el tapón faltante con la válvula de bola de PVC para así completar el reservorio. Mientras dejamos secar el pegamento, armaremos el sistema de ducha con una manguera de vinilo de 6 metros, dos boquillas en cada extremo y en una de ellas conectaremos un adaptador con teflón y luego una rociador de ducha, apretamos las conexiones.

Pintar e instalar la ducha solar

Cuando el pegamento se haya secado, vamos a cubrir las partes metálicas del sistema para que así podamos pintarlo todo con pintura negra mate en aerosol absorbente de calor. Cuando termines, conecta la manguera a la válvula de salida con un conector rápido de manguera de jardín y ya tienes tu ducha lista para instalar donde tú quieras para empezar utilizarla como gustes. Puedes optar colocar en un techo hogareño con bridas de pared o en un techo de camioneta con espuma porta kayak y correas de trinquete.

Cuando la ducha quede fija en su lugar, abre la válvula bola para llenar el reservorio por completo, ciérrala y con un inflador vas a darle unos pulsos de presión interna para que el agua salga a chorro, pero al principio no demasiada. Abre la manguera y con ella ya puedes empezar a disfrutar de un agua abundante y cálida para ducharte o lavar tu coche.


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TOP 5 Paneles Solares Caseros que Tú Mismo puedes construir | VÍDEO

Aquí te enseñaremos 5 paneles solares caseros de bricolaje, todos con funcionalidad comprobada y rigurosidad científica respaldada que tú mismo puedes construir con herramientas básicas y materiales de fácil acceso ¡Empecemos!


¡Mira nuestro vídeo!


Si necesitas detalles adicionales sobre los proyectos, a lo largo de este artículo explicaremos uno por uno el funcionamiento y proceso de construcción:

Panel solar termoeléctrico de caja y lente

Un conocido fenómeno de la física llamando efecto Peltier, establece que si una corriente eléctrica pasa a través de dos metales de diferente naturaleza y en una sola dirección entonces uno de ellos aumentará su temperatura mientras que otro la reducirá. El proceso inverso a este fenómeno se llama efecto Seebeck y esto es lo interesante, porque si logramos hacer fluir calor entre dos metales en una sola dirección podemos producir corriente eléctrica útil para aprovechar.

Y aquel flujo de energía lo podemos lograr con una lente Fresnel de un televisor viejo que concentra la radiación solar hacia una caja que contiene un par de placas Peltier que se utilizaban antaño para enfriar la CPU de computadoras junto con un medio refrigerante como agua que recibirá dicho calor. Dependiendo de la cantidad de placas Peltier que agreguemos a nuestro panel de caja podremos producir suficiente voltaje para cargar dispositivos pequeños como teléfonos móviles y otros Gadgets, o incluso laptop si lo hacemos más grande.

Como el núcleo de este proyecto reside en las propiedades termoeléctricas de las placas Peltier, si no tienes ninguno de estos dispositivos en casa puedes encontrar varias unidades de estos en plataformas digitales o tiendas de electrónicas no muy caros. El resto de materiales pueden conseguirse fácilmente reciclando.

La mayoría de las medidas del panel termoeléctrico pueden improvisarse pero si necesitas datos exactos, en este enlace te redirigiré a un artículo de mi blog que explica el proceso de construcción de forma más estructurada.

Panel termoeléctrico paso a paso

Para fabricar el panel solar debes empezar recortando una lámina de aluminio en forma de cruz ancha verticalmente y angosta horizontalmente. En el centro de la figura de aluminio haremos un corte rectangular del tamaño de todas las placas Peltier que pongas reunida. Luego, vamos a doblar la figura para formar una especie de caja que fijaremos con cinta de aluminio.

De forma aparte, vamos a construir una caja de madera un poco más grande que la caja de aluminio que hicimos dibujando unos rectángulos sobre una plancha de madera contrachapada, recortándolos con una sierra y apilándolos para formar una caja con ayuda de un taladro, tornillos y un par de soportes de repisa pequeños. En una de las caras de la caja también tendremos que cortarle una ventana del tamaño de las placas Peltier apiladas. Para el techo, en lugar de soportes, colocaremos bisagras pequeñas para que podamos abrir y cerrarla cuando queramos.

Como último paso, debemos crear el contenedor refrigerante y unirlo con el generador termoeléctrico de placas Peltier. Para ello, conseguimos un recipiente hermético de plástico tipo fiambrera y repetimos una vez más el fabricarle una ventana del tamaño de los Peltiers apilados. Sobre una chapa de aluminio más gruesa que la lámina, tipo de una caja de galletas, y más grande que el tamaño de la ventana, vamos a pintarlo de negro mate por ambos lados y a pegarlo desde adentro del recipiente hermético con silicona de alta temperatura. Una vez seco, llegó la hora de fijar definitivamente las placas Peltier en la chapa de aluminio desde afuera del recipiente con más silicona de alta temperatura y luego unir todos los cables para empalmarlos al final a un conector USB hembra.

Panel solar resultante

Con esto hecho, solo resta colocar el recipiente hermético con las placas Peltier en la caja de madera seguido de la caja de aluminio, fijar ambas con un poco de cartón y cerrar la caja. Ahora ya puedes llevar tu panel solar termoeléctrico al jardín, llenar el recipiente hermético con agua y con la ayuda de una lente aumento grande, como de un televisor, concentrar la radiación al interior de la caja. Observarás que al conectar cualquier dispositivo al conector hembra este comenzará a cargarse. Para no estar sosteniendo el lente todo el tiempo, puede construir un soporte con un tendedero o tabla de planchar vieja.

Cocina solar con antena parabólica

Similar al proyecto anterior, donde concentramos los rayos del sol con un lente de aumento al interior del panel termoeléctrico, podemos también concentrar la radiación solar a un punto con la ayuda de un espejo parabólico para fabricar una cocina portátil capaz de hervir agua, freír salchichas o cocinar ollas con guisos de fideos o pucheros. Y lo mejor de todo es que para hacerlo, no debemos precisar más que de una antena satelital de un tamaño aceptable y un poco de imaginación.

Métodos para crear un espejo parabólico


Para convertirlo en un espejo parabólico tenemos tres métodos distintos disponibles. El primero de ellos consta en lustrar la antena lo suficiente hasta hacerla brillar para formar así un pseudo-espejo. Para ello, hágale un tratamiento previo a la antena, limpiándole la suciedad y lijándola todo lo que pueda para que quede una superficie cóncava lo más lisa posible. Por último, con la ayuda de un cepillo eléctrico, lustrarla bien el interior hasta que pueda visualizar su rostro. El segundo método, un poco menos laborioso pero más costoso consta en pegarle varias tiras de cinta de papel aluminio a la antena parabólica luego de realizarle el tratamiento previo y así alcanzar un reflejo cóncavo más eficiente.

Por último, el tercer método consta de cubrir toda la superficie de la antena con espejos planos individuales. Para hacer esto puedes conseguir una esfera de discoteca y quitarle los espejitos uno por uno o fabricarlos con un espejo grande. Para este último caso, toma un molde rectangular que se pueda curvar y haz marcas horizontales y verticales con marcador sobre el espejo. Con un cortador de vidrio, vas a volver a hacer las marcas siguiendo los patrones anteriores para obtener así todos los espejitos que necesitas. Sobre la antena parabólica ya limpiada y lijada, vamos a marcar también con el molde y marcador las líneas horizontales y verticales. Y ahora solo resta pegar los espejos en los cuadrados formados con masilla de silicona uno a uno. Este es el método más laborioso para fabricar la cocina solar, pero con los mejores resultados.

Toques finales para la cocina solar

Independientemente del método que escojas, una vez obtenido el espejo parabólico ahora debes llevarlo al jardín y apoyarlo sobre una pared o con un soporte propio que tú mismo puedes hacer con un par de varillas de metal adicionales, una superficie de madera y tornillos. Orienta el plato parabólico mirando al sol y en un ángulo tal que el punto focal reflejado donde se concentra toda la radiación apunte al alimentador de bocina. Con un trozo de papel o madera verifica el poder irradiante del plato y con esto hecho, ya puedes empezar a cocinar.

Puedes acondicionar tu cocina como gustes colocando una rejilla unida a un soporte para colocarlo en el LNB de la antena o una mesada de cristal. Ahora ya puedes hervir agua, ebullir pucheros o rostizar todas las carnes que quieras en unos cuantos minutos. No olvides usar lentes de sol para no perjudicar tu vista con el reflejo solar concentrado durante la cocción de tus alimentos. 

Personalmente no hemos probado este proyecto, pero si construimos una cocina solar alternativa de caja y espejos. En este enlace te redirigiré a un artículo de mi blog que explica el proceso de construcción de forma más estructurada.

Calentador solar de piscina con manguera negra

Disfrutar de una piscina con una temperatura de agua agradable puede ser algo complicado en los días fríos de verano o durante el otoño y primavera. Sin embargo, eso puede dejar de ser un problema con este panel calentador solar de piscina. Los climatizadores de piscina comerciales suelen ser costosos o de difícil acceso, pero si dispones de una bomba sumergible, una manguera negra de polietileno y un poco de sol puedes fabricarte uno mucho más barato.

Para funcionar, la bomba sumergible impulsa el agua dentro de la piscina a un panel con una manguera negra enrollada, esta se calienta por la radiación del sol e intercambia calor con el agua que circula para finalmente regresar a la piscina consiguiendo aclimatarla en cuestión de minutos. Dependiendo del tamaño de la piscina se pueden necesitar rollos de mangueras más grandes o varios paneles solares caseros conectados en serie para conseguir la temperatura deseada, y si se hace todo bien se puede calentar el agua a temperaturas de hasta 50°C.

La mayoría de las medidas del calentador solar de piscina pueden improvisarse pero si necesitas datos exactos, en este enlace te redirigiré a un artículo de mi blog que explica el proceso de construcción de forma más estructurada.

Calentador solar de piscina paso a paso


Si esto te interesa, empieza por conseguir una superficie donde se enrollará la manguera. la configuraciones pueden ser tablas de madera con un rollo sostenido con clavos, cruces de dos tirantes con un rollo sostenido con abrazaderas en “U” y tornillos o formas más complejas como un panel completo construido a la medida suficiente para albergar gran cantidad de rollo de manguera sostenido con precintos y pintado de negro para retener más calor.

Dependiendo del empeño que le quieras poner, elige el método que quieras. Lo que no debes olvidar, sin embargo, es que necesitarás mucha paciencia al enrollar toda la manguera comenzando desde el centro hacia la periferia y agregando cualquiera de los soportes dichos por cada giro conseguido. Cuando finalmente obtengas un rollo de un tamaño considerable, lo siguiente es cubrirlo todo con una lona o una lámina de plexiglás para evitar que la temperatura del entorno modifique el rendimiento final.

Con esto hecho, solo resta unir el inicio y el final del rollo de manguera negra a otras más convencionales de jardín con un adaptador o abrazaderas de tubo. Llevamos ambas mangueras a la piscina, una de ellas la conectamos a la bomba sumergible, encendemos la bomba y listo: Tenemos nuestro calentador de agua solar funcionando para climatizar nuestra piscina. Puedes dejar el sistema funcionando con antelación antes de meterte al agua o utilizar un temporizador para que el sistema de panel o paneles solares caseros y bomba se encienda en momentos concretos del día sin tener que esperar con antelación o para ahorrar energía.

Calefactor solar con latas de gaseosa

Sin embargo, la climatización no tiene porque limitarse solo al agua. Con un poco de creatividad se pueden crear paneles solares caseros que calienten habitaciones y hasta residencias completas. y al igual que con el calentador de piscina, no es necesario comprar costosos calefactores comerciales para este fin, ya que podemos mantener acogedora nuestra casa durante el invierno tan solo aprovechando unas cuantas latas de gaseosa recicladas, pintura negra y un poco de madera.

Este calefactor solar con latas de aluminio está inspirado en los muros trombe, un tipo de arquitectura bioclimática donde las diferencias de densidades entre el aire caliente y aire frio causado por la radiación solar que incide sobre este provoca corrientes de calor que fluyen en una sola dirección.

La mayoría de las medidas del calefactor solar con latas pueden improvisarse pero si necesitas datos exactos, en este enlace te redirigiré a un artículo de mi blog que explica el proceso de construcción de forma más estructurada.

Calefactor solar paso a paso


Para construirlo, primero tendremos que conseguir unas cuantas latas de refresco del mismo tamaño y con la ayuda de un taladro y una broca corona perforaremos la base y el tope de las mismas. Puedes hacer este trabajo también con una lijadora eléctrica. Cuando hayas convertido todas las latas en pequeños tubos metálicos, te tocará ahora diseñar un panel donde colocarlas. Puedes crear uno con el marco de un panel solar roto, la tapa de un baúl, un librero o fabricarlo tú mismo con tirantes de madera y una tabla contrachapada. Cuanto más grande mejor, pero recuerda que te alcancen la cantidad de latas que vas a usar.

Cuando ya tengas el panel listo, vas a ubicar algunas latas en línea para comprobar cuantas necesitarás para cada hilera, dejando libre al menos una lata de distancia entre ambos extremos del panel. Ahora consigue un ventilador de 12V que puedes obtener de un automóvil viejo, de una CPU de computadora o de una impresora 3D y lo vas a colocar en uno de los extremos del panel. La función de este será acelerar el flujo de aire hacia el sitio a calefaccionar y para accionarlo puedes usar baterías o un panel solar diminuto conectado.

Con una broca corona en el taladro hacer un agujero en el costado y con masilla de silicona de alta temperatura pegar el ventilador y, junto con él, un tubo de metal desde afuera para que haga de conector, deja algo de espacio para pasar los cables del ventilador. Si deseas una configuración más potente puedes usar dos ventiladores en lugar de uno.

Ensamble del panel solar casero

En el otro lado del panel, vamos a hacer unos dos o tres agujeros también, pero en lugar de ventilador y tubo colocaremos rejillas de ventilación mirando hacia el exterior. Por aquí es donde entrara el aire. Con lo anterior hecho, vamos a volver a unir las latas y las aseguramos con masilla de silicona y fabricamos tantas hileras como entren dentro del panel. Para mantenerlas estáticas colocaremos dos tirantes de madera en cada extremo de las hileras y con un lápiz marcaremos las circunferencias de las latas. Retiramos las maderas y, de vuelta con la broca corona, agujerearemos las marcas con cuidado para no quebrar los tirantes. Volvemos a colocar las maderas y nos aseguramos que quede todo fijo colocando toda la masilla de silicona que se pueda donde se toca con el panel y con las latas.

Para terminar, pinte todas las latas y la superficie interior con pintura negra mate para que absorba mejor el calor, y con más masilla de silicona péguele una lámina de plexiglás o de vidrio al panel para aislar el interior del entorno. Recomendamos que coloque su calefactor mirando hacia el sur si reside en el hemisferio norte del planeta o al norte si reside en el hemisferio sur para obtener la mayor ganancia solar posible. También puede fijar su panel solar sobre un soporte propio o sobre la misma pared exterior de la casa. Conecte un tubo a la salida del calefactor para levarlo al interior de su casa y encienda el ventilador para comenzar a disfrutar de este sistema de paneles solares caseros capaz de aclimatar una habitación con temperaturas de hasta cuarenta y cinco grados.

Calentador de agua solar con botellas de plástico

Similar al calentador de piscina del puesto tres pero con la posibilidad de destinar el agua para más usos, debido a se construye con tubos de PVC de calidad sanitaria, y con un funcionamiento parecido al calefactor con latas del puesto dos, este proyecto de bricolaje utiliza botellas de plástico y cartones de leche pintados de negro para crear efecto invernadero con la radiación del sol y así retener calor. Como resultado, todo el sistema es capaz de producir suficiente agua caliente para que, con solo un metro cuadrado de panel, se pueda duchar una persona y con temperaturas de agua que alcanzan los 52°C en verano y 38°C en invierno.

Calentador de agua solar paso a paso

Para el proyecto necesitarás tuberías, codos y conectores de PVC junto con un tanque colector de agua, el resto de materiales puedes obtenerlos reciclando. Para construirlo, comienza por cortar las bases de varias botellas de plástico de dos litros transparentes iguales y colócale un cartón de leche de un litro pintado de negro mate en el interior de cada una doblado como si fuera un avión de papel. Una vez hecho eso, comenzar a conectar las botellas en serie hasta lograr el tamaño de panel deseado.

Recuerda que para un metro se necesitan seis botellas y para un metro cuadrado sesenta. Luego, a cada hilera de botellas, se las atravesará con un tubo de dos centímetros de diámetro pintado de negro y se le agregará conectores en “T” en cada extremo para que con trozos más pequeños de tubería se unan todas las hileras de tubos. Todo este trabajo se debe hacer con pegamento para PVC. Para las hileras de los extremos se les agregará un codo y un conector “T” en lados opuestos y se unirán al resto para cerrar el sistema.

El extremo superior derecho del panel recién creado se deberá conectar al fondo de un tanque colector de agua de tamaño a elección con más trozos de tubo, otro codo, un corte con broca corona y un mamparo. Mientras que el extremo inferior izquierdo deberá dar toda la vuelta para depositarse un poco más arriba del tanque con tuberías más largas, dos codos y de nuevo un corte de broca corona y un mamparo al tanque. Con esto hecho, solo resta llenar el tanque de agua y darle tiempo al sistema para que caliente el agua en cuestión de minutos.

Más sobre este sistema

Este proyecto puede expandirse de forma proporcional todo lo que se quiera, agregando más paneles solares caseros de botellas en serie, con tanques más grandes y sistemas de llenado automático de agua y suministro para que sea lo más cómodo posible de utilizar para una residencia regular.

La mayoría de las medidas del calentador de agua solar con botellas pueden improvisarse pero si necesitas datos exactos, en este enlace te redirigiré a un artículo de mi blog que explica el proceso de construcción de forma más estructurada.


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1️⃣ 2️⃣ Instalación de un sistema fotovoltaico aislado paso a paso (PDF gratis)

Instalación sistema Fotovoltaico

En los pasos anteriores, ya hemos calculado y elegido los principales componentes necesarios para la instalación de nuestro sistema fotovoltaico aislado. Ahora es el momento de reunir los componentes y empezar a ensamblarlos para crear nuestra instalación solar.

Materiales y herramientas para la instalación de un sistema fotovoltaico

Instalación de sistema fotovoltaico materiales

Además de los 4 componentes principales elegidos anteriormente (paneles solares, regulador de carga, baterías e inversor), hay algunos otros materiales que se requieren para el sistema aislado. Se enumeran a continuación:

Materiales

  • Cables solares dimensionados
  • Disyuntores / Fusibles
  • Barras colectoras de CC/caja de fusibles
  • Conectores MC4
  • Bridas para cables
  • Dispositivo de medición
  • Sensor de temperatura
  • Estructura metálica
  • Pernos
  • Caja para batería
  • Terminales para batería
  • Bornera con puentes rojo/negro
  • Caja para controlador
  • Tabla / caja para fijación
  • Accesorios adicionales para fijación y conexión
  • Conector tipo cigarrera
  • Cinta aislante
  • Cintillos
  • Conectores tipo roscante
  • Caja octagonal

Herramientas

Para instalar con éxito el sistema solar fuera de la red, necesita también algunas herramientas básicas como:

  • Pelacables
  • Pinzas crimpeadoras
  • Alicate en punta
  • Alicate universal
  • Destornillador
  • Llave MC4
  • Cuchillas o Cúter
  • Llaves inglesas
  • Destornillador plano
  • Destornillador estrella
  • Destornillador perillero
  • Martillo
  • Multímetro

Después de comprar todos los componentes y herramientas, ya tenemos todo listo para empezar con la instalación.

Diagrama de cableado para la instalación del sistema fotovoltaico

Diagrama de Cableado instalación sistema fotovoltaico
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El diagrama de arriba es en el que nos basaremos para montar nuestra instalación fotovoltaica. Detallaremos las conexiones de cada uno de los componentes a continuación:

Panel solar: La conexión de los paneles solares depende del voltaje de entrada máximo y la corriente del controlador de carga. Los conectores MC4 se utilizan para conectar los paneles solares en serie/paralelo.

Banco de batería: Los bancos de baterías deben estar cableados para que coincidan con el voltaje de su sistema, que es el voltaje permitido por sus electrodomésticos de CC o inversor de CA. Se utilizan cables de cobre o barras colectoras para conectar la batería en serie y en paralelo.

Controlador de carga: El controlador de carga tiene 3 terminales: Una de ellas va para los paneles solares, la segunda hacia la o las baterías y la última a las cargas en CC. Debe conectar los cables del panel solar, el banco de baterías y las cargas en CC al terminal respectivo. Durante la conexión, asegúrese de que la polaridad sea la correcta.

Inversor: Conecte el terminal de entrada del inversor al banco de baterías. Durante la conexión, asegúrese de que la polaridad sea la correcta.

Disyuntores: Aunque el controlador de carga y el inversor tienen fusibles incorporados para protección, puede colocar fusibles e interruptores externos para mayor seguridad y confiabilidad del sistema. Puede observar el diagrama para las diferentes ubicaciones de los disyuntores/fusibles. Para un sistema más grande, necesita disyuntores adicionales para la iluminación.

Advertencia de seguridad

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Es importante que recuerde que estamos trabajando con corriente continua. Por lo tanto, el polo positivo (+) se conectará al positivo (+) y el negativo (-) al negativo (-) del panel solar al controlador de carga. Si se mezcla, el equipo puede explotar o puede incendiarse. Por lo tanto, debe tener mucho cuidado al conectar estos cables (utilice un multímetro para estar seguro). Se recomienda utilizar cables de 2 colores, es decir, color rojo y negro para positivo (+) y negativo (-). Si no tiene un cable rojo y negro, puede enrollar tapones rojos y negros en los terminales.

Instalación de los paneles solares en el sistema fotovoltaico

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El panel solar puede instalarse ya sea en el techo de la vivienda, en un poste o estructura metálica. En algunos países es más común que su instalación sea en una estructura metálica o poste de madera pues suele suceder que las condiciones o características de los techos de los domicilios sea variable y algunas veces inestable. En lo posible, colocar los paneles fotovoltaicos en las estructuras de metal que se han construido para soportarlos.

Considere el tipo de estructura metálica puede variar en tamaño y forma, familiarícese con ella antes de comenzar la colocación de los paneles panel solar. Al momento de colocar el panel en la estructura, hay que tener cuidado de no dañar el panel con los pernos. Una vez instalado, asegúrese que los pernos están bien fijados y el panel asegurado.

Conectar los cables del panel

Caja de conexiones Panel Solar

Actualmente, algunos modelos de panel solar, ya traen ensambladas las conexiones a la caja del módulo, por lo tanto, no es necesario abrirla. Sin embargo, se revisarán las acciones claves para realizar la conexión de los cables al panel.

  1. Medir la longitud del cable que necesitará. Asegúrese que el cable tenga la longitud suficiente para llegar del panel solar al controlador de carga.
  2. Pelar los extremos del cable con un alicate.
  3. Quitar la tapa de la caja que está en la parte de atrás del panel.
  4. Identificar el polo positivo y negativo. Utilizar un multímetro para verificar que el voltaje y el amperaje estén bien, esto es que el valor obtenido debe corresponder a la etiqueta de atrás del panel o las características allí especificadas. Esta medición se puede realizar en circuito abierto (sin estar conectado a nada).
  5. Ajuste el cable a los contactos indicados y asegure que el cable no pueda zafarse.
  6. Si se utiliza un conector para sellar la salida del cable, tenga cuidado que el cable no esté tenso ni flojo. Cuando esté todo listo, cerrar la tapa
Cableado de los Paneles Solares

Instalación del regulador de carga en el sistema fotovoltaico

El regulador de carga, como ya hemos dicho, es el componente que se encarga de distribuir la energía de forma estable al banco de baterías u otras cargas en CC. Para asegurar su adecuado funcio­namiento este debe instalarse en un lugar seguro y libre de humedad.

Fijar el regulador en el tablero de control

Instalación Regulador de carga
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Para colocar el regulador en el tablero de control, considere ubicarlo de tal forma que se deje espacio suficiente para poder realizar el cableado adecuadamente.

  1. Coloque el regulador de carga en la plancha del tablero de control y ajústelo firmemente con los pernos o tornillos.
  2. De preferencia, ponga la plancha dentro de una caja plástica o de metal para protegerla de la humedad, el polvo y/o la manipulación.
  3. Fije la caja o gabinete de control a la pared. Elija un ambiente seco y alejado de los rayos del sol. Además, debe ser un lugar accesible y visible para los usuarios.

El tablero de control, en las viviendas, deberá estar ubicado en un lugar seco, seguro y accesible, cercano a la batería y al panel solar.

Acorde al modelo de sistema fotovoltaico que se instale, en al­gunos casos el tablero de control puede contener el inversor, el convertidor, la caja de portafusibles, los adaptadores tipo en­cendedor, borneras de baquelita y la llave termomagnética.

Instalación de la batería en el sistema fotovoltaico

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La batería debe ser instalada en un espacio donde no lleguen los rayos del sol, que sea ventilado para que los gases se dispersen fácilmente y no se moje por la lluvia. Lo mejor es colocar la batería en una caja de madera o de plástico para evitar que haga contacto con la tierra y se descargue. Además, debe colocarse cerca del tablero de control para evitar gastar mucho cable.

Conectar la batería

Para ensamblar los conductores eléctricos a la bornera, recuerde debe conectar primero el borne Negativo (-) y luego el borne Positivo (+). Prepare los conductores eléctricos y conéctelos a la bornera, ajustando adecuadamente los pernos con la llave.

Recuerde que debe repetir la operación dos veces, pues se necesita un cable para el borne negativo y otro para el borne positivo de la batería.

Conectar la batería al controlador de carga

Una vez instalada la batería y conectadas las borneras, los extremos libres de los conductores eléctricos deben conectarse al controlador de carga.

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Conectar el inversor a la batería

El inversor se conecta a la batería para protegerla de descargas profundas. Para realizar la conexión se debe seguir el esquema siguiente:

Conectar el interruptor de protección al inversor

El interruptor de protección cumple la función de proteger de cortocircuitos y sobrecargas a la instalación eléctrica. Los interruptores pueden ser adosados en la pared.

En viviendas grandes, con muchos artefactos de consumo, se emplea una llave para el circuito de luces y otra para el circuito de tomacorrientes.

En el caso de las viviendas rurales, donde las cargas son mínimas, se debe evaluar por los costos si conviene usar más de un interruptor de protección.

Conexión del panel fotovoltaico al regulador de carga

Para realizar la conexión del panel fotovoltaico con el regulador, también debemos tener en cuenta lo siguiente:

Distribución de energía

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Si desea utilizar una sola carga de CC, puede conectarse directamente al terminal de carga del controlador de carga. Asegúrese de que la clasificación de voltaje de la carga coincida con el voltaje del terminal de carga (por ejemplo, si el sistema trabaja a 12V, las lámparas led deben funcionar también a 12V). Pero si desea ejecutar varias cargas de CC al mismo tiempo, necesita una barra colectora de CC o una caja de distribución. Conecte la entrada de la barra colectora/caja de distribución al terminal de carga del controlador de carga y conecte las cargas a los terminales de salida de la caja de distribución.

Nota: La corriente de carga total no debe cruzar el límite máximo de la terminal de carga del controlador de carga. Si la corriente de carga supera el límite del terminal de carga del controlador de carga, debe conectar la barra colectora/caja de distribución directamente a la batería.

Medición y registro de datos

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Si está interesado en saber cuánta energía produce su panel solar o cuánta energía consume los electrodomésticos, debe usar medidores. Además de esto, puede monitorear los diferentes parámetros en su sistema solar fuera de la red mediante el registro de datos remoto.

La mayoría de los buenos controladores de carga e inversores tienen su pantalla LCD incorporada para monitorear los parámetros. Además de esto, puede monitorear el mismo parámetro utilizando un medidor remoto o un adaptador Wifi.

Monitoreo de temperatura de la batería

Las reacciones químicas de la batería cambian con la temperatura. A medida que la batería se calienta, aumenta la emisión de gases. A medida que la batería se enfría, se vuelve más resistente a la carga. Dependiendo de cuánto varíe la temperatura de la batería, es importante ajustar la carga para los cambios de temperatura. Por lo tanto, es importante ajustar la carga para tener en cuenta los efectos de la temperatura. El sensor de temperatura medirá la temperatura de la batería y el controlador de carga solar utiliza esta entrada para ajustar el punto de ajuste de carga según sea necesario.

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1️⃣ 1️⃣ Cálculo de cada sección de los cables fotovoltaicos de la instalación (PDF gratis)

Cálculo Sección de los Cables

Una vez planificada nuestra instalación solar, debemos calcular las longitudes de los cables fotovoltaicos conductores en cada tramo. Esta parte del proceso suele ser difícil para los instaladores o diseñadores novatos, por lo que en este módulo explicaremos cada uno de los pasos en detalle.

Condiciones para el cálculo de los cables fotovoltaicos

cables fotovoltaicas
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Para determinar las diferentes secciones de cable de una instalación fotovoltaica, se deben tener en cuenta los dos requisitos esenciales según el reglamento eléctrico de baja tensión (REBT). Dicho reglamento establece las condiciones técnicas que deben reunir las instalaciones eléctricas de baja tensión para funcionar correctamente, y entre ellas se encuentra:

1) La intensidad de corriente que circula los cables no debe superar la intensidad de corriente máxima admisible. Esto quiere decir, que la corriente máxima que puede soportar la sección del cable debe ser siempre mayor que la que circula a través de este.

 El reglamento del REBT incluye tablas que describen la intensidad máxima admisible de un conductor en función del tipo de instalación y del tipo de aislamiento empleado, esto evita que el conductor se sobrecaliente durante su uso. Esto a menudo se denomina estado térmico. Más adelante presentaremos algunas de estas tablas.

2) No superar la máxima caída de tensión permitida entre cada componente de una instalación. Según las recomendaciones del IDAE (Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía), estas caídas de tensión serán diferentes para cada tramo de la instalación.

Siendo las más habituales de un 3% entre los cables que conectan los generadores fotovoltaicos (paneles solares) y el regulador de carga, y los cables que conectan la salida del inversor y los consumos en corriente alterna. Para el resto, se admite una caída de tensión del 1% entre los cables que conectan el regulador de carga con la batería o los consumos en corriente continua y los que conectan la batería y el inversor.

Otras recomendaciones para los cables fotovoltaicos

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Además de las 2 condiciones anteriores establecidas, se deben tener en cuenta otras consideraciones a la hora de seleccionar los cables fotovoltaicos. Según recomendaciones IDAE, las secciones mínimas de cables en cada una de las líneas, deberían ser de al menos:

  • 2,5 mm2 del generador fotovoltaico al regulador de carga.
  • 4 mm2 del regulador de carga a la batería o banco de baterías.

Cuando las tensiones nominales en corriente continua sean superiores a 48 V, la estructura del generador fotovoltaico y los marcos metálicos de los paneles estarán conectados a una toma de tierra, que será la misma que la del resto de la instalación.

Como ya hemos diseñado nuestra instalación en módulos anteriores tenemos que conocer las tensiones, las intensidades y las longitudes en cada tramo de la instalación.

Fórmula para sección de cables fotovoltaicos

Para el cálculo de la sección de los cables, en los distintos tramos de nuestra instalación y teniendo en cuenta de que se respeten las caídas máximas de tensión, se utiliza la siguiente ecuación:

Dónde:

L = Longitud del cable (m)

La distancia de cable comprendida entre elementos de la instalación fotovoltaica.

I = Intensidad de corriente (A)

La intensidad de corriente puede diferir en algunos tramos de la instalación. Esto lo explicaremos más adelante.

k = Conductividad (m/Ω*mm2)

Es la conductividad de la que está hecho el cable. Lo más habitual es que los cables sean de cobre, así que se espera que la conductividad sea de 56 m/Ω*mm2.

ΔV = Caída de tensión (V)

La caída de tensión es la máxima que queramos en el cable, no puede superar ese valor. De los Paneles al regulador, la caída de tensión suele ser del 3% como máximo. Del Regulador a la Batería, la caída de tensión suele ser del 1%. Y de la Batería al Inversor también un 1%.

S = Sección del cables (mm2)

Cuando se obtenga a sección del cable en mm2, nos debemos dirigir a la norma del reglamento técnico de baja tensión, comprobar que secciones están normalizadas y elegir la inmediata superior a la que le haya dado el cálculo.

Cuadros de la Norma REBT

El reglamento técnico de baja tensión se basa en la Norma internacional de la Comisión Electrotécnica Internacional para conductores de cables aislados (IEC). Esta, entre otras cosas, define un sistema de áreas de secciones transversales estándares para este tipo de cables:

Secciones Normalizadas REBT
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Una vez obtenida la sección de cable calculada, además tener en cuenta estas secciones normalizadas para adoptar, también se debe corroborar la sección normalizada por intensidad de corriente máxima que circula dentro del cable. Esta es otra norma representada en el siguiente cuadro:

Al comparar los dos cuadros, al final debe seleccionarse la mayor sección que cumpla con ambos requerimientos.

Por ejemplo, si al hacer uso de la fórmula se obtiene una sección de 15 mm2 con una corriente circulante de 55 A, al revisar ambos cuadros nos sugerirá en uno que utilicemos la sección estandarizada de 16 mm2 y en otro de 25 mm2. Por lo tanto, para cumplir ambas condiciones, debemos utilizar el cable de sección de 25 mm2. Más adelante, presentaremos otro ejemplo utilizando la Calculadora Solar Online.

Cuadros de la Norma AWG

Es posible que muchas personas estén acostumbradas a trabajar con la norma norteamericana AWG de sección de cableado (American Wire Gauge), por ello se incluirá a continuación un cuadro de conversión de unidades para pasar los datos a mm2.

Norma AWG cables fotovoltaicos
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De AWG a sistema métrico: Para una sección AWG seleccionada, descienda por la primera columna (el cuadro de la derecha es una continuación de el de la izquierda), hasta hallar el valor elegido. En la segunda columna observará el valor AWG convertido a mm2 y en la tercera la sección normalizada más próxima redondeando hacia arriba.

De sistema métrico a AWG: Para una sección métrica calculada, descienda por la cuarta columna (el cuadro de la derecha es una continuación de el de la izquierda), hasta hallar el valor redondeado más próximo. En la quinta columna observará el valor en mm2 del sistema métrico convertido a AWG.

Cables fotovoltaicos con la Calculadora Solar Online

Para dimensionar correctamente el cableado de toda la instalación, deberá determinar la sección para cada tramo, lo que incluye: el tramo Paneles-Regulador, Regulador-Batería y Batería-Inversor. Nos ayudaremos de la Calculadora Solar Online para agilizar los cálculos.

Selección del cable Panel – Regulador

Panel solar - Regulador
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La corriente generada por los paneles solares debe llegar a la batería con una caída de tensión mínima. Cada cable tiene su propia resistencia óhmica y la caída de voltaje debida a esta resistencia va de acuerdo con la ley de Ohm.

La resistencia (R) del cable depende de tres parámetros:

  1. Longitud del cable: cuanto más largo sea el cable, mayor será la resistencia
  2. Área de la sección transversal del cable: Cuanto mayor sea el área, menor será la resistencia.
  3. El material utilizado: Cobre o Aluminio. El cobre tiene menor resistencia en comparación con el aluminio. En esta aplicación, es preferible el cable de cobre.

Determinaremos el tamaño del cable que va desde los paneles solares al regulador de carga utilizando la Calculadora Solar Online con los datos de la instalación hipotética que fuimos trabajando a lo largo del curso. En este caso:

Los primeros dos parámetros (Intensidad de corriente de campo fotovoltaico y tensión del sistema) ya los habíamos calculado anteriormente en los módulos de los consumos y de los paneles solares


La conductividad del cable ya viene por defecto a 56 m/Ω mm2 referente al cobre (en caso de utilizar cables fotovoltaicos de aluminio modifíquela a 36 m/Ω mm2).



La longitud del cable dependerá de su instalación fotovoltaica cuando posicione los componentes. 


Por último, el porcentaje de caída de tensión considerado para un buen diseño es del orden del 2 al 3%.



Como recordará, en función de la caída de tensión y la máxima intensidad de corriente se escoge la sección que cubra estos dos requerimientos. Si convertimos esta sección métrica obtenida en americana, nos daría 7 AWG.

Selección del cable Regulador – Batería

Regulador - Batería
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Para este cálculo utilizaremos la misma intensidad de corriente y tensión de trabajo que antes. Pero utilizaremos una longitud de cable más pequeña (lógicamente por que el regulador y la batería suelen estar más cerca el uno de otro que de los paneles) y una caída de tensión más pequeña que no puede ser mayor al 1%. En este caso:




Selección del cable Batería – Inversor

Baterías - Inversor
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Es muy importante asegurarse de que está utilizando el tamaño de cable adecuado para su inversor/batería. Si no lo hace, su inversor podría no soportar cargas completas y sobrecalentarse, lo cual es un riesgo potencial de incendio.

Para calcular la sección del cable en este caso, en lugar de utilizar la intensidad de corriente que circula de los paneles al regulador, tomaremos la que sale de la batería en repuesta a la energía demandada por el inversor. Para ello, habrá que dividir la potencia del inversor por el voltaje de su batería, esto le dará la corriente máxima para su cable batería – inversor.

Corriente (A) = Potencia Inversor (W) / Voltaje Batería (V)

Si realizáramos el cálculo manualmente, en base a la instalación hipotética de ejemplo, tendríamos que, para una potencia mínima de inversor de 424,8W y un voltaje del sistema de 12V: nos daría que de la batería al inversor circula una corriente de (424,8W/12V = 35,4A). Este valor de corriente es que ahora podemos utilizar en la formula. Pero en caso de utilizar la calculadora:




Si utilizamos la tabla de medidas americanas nuevamente, obtendremos que el valor equivalente a la sección de cable métrico 6 mm2 sería de 9 AWG.

Dimensionamiento de fusibles/disyuntores

Disyuntores Solares
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Los fusibles y los disyuntores se utilizan principalmente para proteger el cableado del sistema para que no se incendie o se dañe si se produce un cortocircuito. No son necesarios para que el sistema funcione correctamente, pero se recomiendan solo por motivos de seguridad.

Hay tres ubicaciones diferentes donde se deben instalar fusibles o disyuntores:

  1. Entre el controlador de carga y el panel solar
  2. Entre el controlador de carga y el banco de baterías
  3. Entre el banco de baterías y el inversor

También se puede agregar un interruptor más a la salida del inversor.

Disyuntor de CC / Fusibles:

Según el National Electrical Code (NEC), un estándar estadounidense para la instalación segura de alumbrado y equipos eléctricos, el tamaño del fusible o disyuntor de CC se puede determinar según la siguiente ecuación:

Ampacidad del circuito = Corriente de cortocircuito (Isc) X 1,56

Ejemplo 1: Un panel solar de 315 W de Pmáx con una clasificación Isc de 9,12 A.

Para calcular el tamaño del fusible requerido entre el panel y el controlador de carga, calculamos 9,12 x 1,56 = 14,7 y redondeando al siguiente tamaño comercial nos da 15A.

Ejemplo 2: Para dimensionar el fusible presente entre el banco de baterías y el inversor se utiliza a siguiente fórmula:

Ampacidad circuito = (Vatios continuos/Voltaje batería) x 1,56

Un inversor de 1000 W/12 V consume entonces: 1000/12 = 83,3 A

Ampacidad del circuito = 83,3 x 1,56 = 130 A redondeando al siguiente tamaño comercial nos da 150 A.

Ejemplo 3: Dimensionaremos los disyuntores que colocaremos entre los paneles solares/regulador de carga y regulador de carga/banco de baterías para nuestra instalación solar hipotética conformada por tres paneles solares de 100W Renogy conectados en serie con una Isc de 5,86 A, un inversor de 500W y una tensión de sistema de 12V utilizando la Calculadora Solar Online.






Disyuntor de CA/Fusibles:

El disyuntor de CA se coloca en la salida del inversor y en el tomacorriente para el aparato de CA.

La fórmula de ampacidad de NEC anterior también cambia en el lado de CA del circuito. En lugar de 1,56, el multiplicador es 1,25. Y en lugar de la corriente de cortocircuito, debe usar la corriente de salida máxima o continua que se indica en la hoja de especificaciones del inversor.

Ampacidad circuito = Corriente de salida CA del inversor X 1,25

Ejemplo 4: Supongamos que tenemos un inversor de 1500 W con una salida de intensidad de corriente alterna máxima (CA máx) de 6,5 A.

Ampacidad del circuito = 6,5 x 1,25 = 8,12 A, redondeando al siguiente tamaño comercial estándar, sería 10 A.

Ejemplo 5: Si decidimos colocar un disyuntor adicional a la salida del inversor de nuestra instalación hipotética con un voltaje de funcionamiento de 220V.


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🔟 Cálculo y selección del inversor solar para una instalación (PDF gratis)

Inversor Solar

Un inversor solar es uno de los componentes más importantes de un sistema fotovoltaico. Esto se debe a que son los responsables de convertir la electricidad de corriente continua (CC) provenientes de los paneles solares o la batería en corriente alterna (CA) para alimentar los electrodomésticos.

Si usted solo está ejecutando cargas de CC directamente desde su banco de baterías, puede omitir este módulo. Pero, si está alimentando cargas de CA, debe convertir la corriente continua de las baterías en corriente alterna para sus electrodomésticos. Aquí aprenderá lo esencial que debe saber sobre los inversores solares antes de comprarlos.

¿Por qué utilizar un inversor solar?

Ejemplo de inversor solar
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La función del inversor solar en una instalación fotovoltaica es la de convertir la corriente continua que viene de la batería en corriente alterna. Este tipo de corriente es la más adecuada para el consumo de la mayoría de los electrodomésticos.

Los inversores solares también se encargan de modular la corriente a la frecuencia y voltaje correcto que necesitan los electrodomésticos para funcionar. Estos equipos están construidos a base de circuitos electrónicos alimentados a tensión continua, y generan una señal de tensión y frecuencia determinada. En la mayoría de los casos, generan 220V y 50Hz, como la tensión que tenemos en nuestra vivienda. Pero en otros países estos valores pueden variar, en Estados Unidos, por ejemplo, el voltaje es del 120V y la frecuencia del 60Hz.

Voltaje y frecuencia del inversor solar

Voltaje y frecuencia Inversor
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Antes de comprar un inversor, verifique el voltaje y la frecuencia a la que funcionan sus electrodomésticos en su país. En el siguiente cuadro podrá visualizar el voltaje y frecuencia de funcionamiento en algunos países de habla hispana:

PaísVoltajeFrecuencia
Argentina220 V50 Hz
Bolivia230 V50 Hz
Brasil127 V / 220 V60 Hz
Canadá120 V60 Hz
Colombia110 V60 Hz
Costa Rica120 V60 Hz
Cuba110 V / 220 V60 Hz
Ecuador120 V60 Hz
El Salvador120 V60 Hz
España230 V50 Hz
Estados Unidos120 V60 Hz
Guatemala120 V60 Hz
Haití110 V60 Hz
Jamaica110 V50 Hz
México127 V60 Hz
Nicaragua120 V60 Hz
Panamá120 V60 Hz
Paraguay220 V50 Hz
Perú220 V60 Hz
Puerto Rico120 V60 Hz
República Dominicana120 V60 Hz
Uruguay220 V50 Hz
Venezuela120 V60 Hz

Si reside en algún otro país, en esta página encontrará un cuadro más completo de voltajes y frecuencias. Estos son los tres parámetros principales que deben traer consigo la etiqueta de un inversor:

  • Voltaje de entrada/voltaje del sistema: Para dimensionar correctamente la instalación solar, sus paneles solares, inversor y banco de baterías deben usar el mismo voltaje. Es decir, voltaje del sistema. En la instalación hipotética de módulos anteriores, hemos seleccionado una batería de 12 V y un panel solar, por lo que el voltaje de entrada del inversor debe ser de 12 V.
  • Tensión de salida: El voltaje de salida común de un tomacorriente de CA es de 120/240 VCA, según la ubicación.
  • Frecuencia de salida: Las dos frecuencias de salida comunes del inversor son 50/60 Hz, según la ubicación.

Tipos de inversores solares

Formas de Onda Inversores
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Anteriormente, en función de la onda sinusoidal de salida, habíamos presentado los 3 tipos más comunes de un inversor solar: los inversores de onda cuadrada, los inversores de onda sinusoidal modificada o los inversores de onda sinusoidal pura. Pero, en resumidas cuentas, debido a los diversos problemas que traen consigo utilizar un inversor de onda cuadrada u onda sinusoidal modificada, recomendamos elegir uno de onda sinusoidal pura para cualquier instalación fotovoltaica aislada.

Este tipo de inversores eliminan los problemas de rendimiento e incompatibilidad con algunos aparatos electrónicos. Por ejemplo: las pequeñas rayas en las pantallas de los televisores es debido a los problemas que producen que la onda eléctrica no sea una onda sinusoidal pura, también el ruido de fondo en los sistemas de audio a causa de la irregularidad de la onda eléctrica que produce el inversor que no es sinusoidal pura.

Así que, bajo este aspecto, en la medida de lo posible, no lo dude y utilice un inversor de onda sinusoidal pura para ahorrarse inconvenientes.

Instalación fotovoltaica sin inversor solar

Instalación sin inversor
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Un sistema fotovoltaico sin inversor suele ser el caso en pequeñas instalaciones autónomas con receptores en corriente continua. Pero para el resto de instalaciones, siempre irán con inversor.

Las tensiones que se utilizan en corriente continua en las instalaciones fotovoltaicas suelen ser de 12V o 24V limitando su uso a sistemas de poca potencia. Esto es así porque para tener mucha potencia con esas tensiones tan bajas las intensidades deberían ser muy grandes y los cables que tendríamos que utilizar deberían ser de secciones excesivas y muy caras.

Como la Potencia se calcula multiplicando el voltaje por la corriente (P= V x I), si la tensión (V) es muy pequeña (12V o 24V) para conseguir grandes potencias debemos tener intensidades (I) muy grandes, lo que implica conductores de mucha sección (muy gruesos) y costosos.

Por norma general, para potencias superiores a 1kw es imprescindible disponer de un sistema que convierta la corriente continua generada en las instalaciones fotovoltaicas en corriente alterna para su consumo y con los parámetros adecuados de tensión y frecuencia.

Dimensionamiento del inversor solar

Inversor Solar instalado
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Como ya hemos explicado en el módulo del cálculo de los consumos, existen de dos tipos: los que funcionan a corriente continua y los que funcionan a corriente alterna.

Los que funcionan a corriente continua no necesitan que su corriente pase por un inversor, así que estos no se deben tener en cuenta. Los consumos que funcionan a corriente alterna, en cambio, necesitarán que se vuelva a recolectar su información para poder dimensionar correctamente el inversor que suministrará la potencia. Esta información incluye, el tipo de electrodoméstico, el número de unidades del mismo, su potencia, horas de funcionamiento y días de uso. Si tener en cuenta el “porcentaje de simultaneidad”, la potencia de los electrodomésticos ya tenemos todo lo necesario para seleccionar nuestro inversor.

Potencia continua del inversor solar

Potencia continua Inversor
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Si suponemos que todos los aparatos funcionan al mismo tiempo, la suma de todas la potencia de los electrodomésticos nos dará como resultado la potencia simultánea en vatios continuos de nuestro inversor (sin margen de seguridad).

Los vatios continuos son la cantidad total de vatios (W) que el inversor puede soportar indefinidamente. Por ejemplo, un inversor de 2000W puede alimentar hasta 2000W de forma continua. También se denomina potencia de salida de CA nominal del inversor.

Si aplicamos un margen de seguridad a la potencia simultánea en vatios continuos del inversor de un 20%, obtendremos la potencia mínima del inversor.

Pinvmin = 1,2 x Pinversor

Al elegir el inversor, la potencia en funcionamiento normal debe ser igual o superior a la obtenida mediante estos cálculos.

Potencia de sobretensión del inversor solar

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Los vatios de sobretensión son la cantidad de energía que el inversor puede soportar durante un tiempo muy corto, generalmente momentáneo. Los vatios de sobretensión siempre son mayores que los continuos y ocurren a causa de los picos de arranque. Esto quiere decir, que al momento de seleccionar un inversor hay que asegurarse de que esta aguantaré los picos de arranque de algunos dispositivos como motores y bombas.

Los motores eléctricos en el momento del arranque demandan gran cantidad de energía (lo que se denomina el pico de arranque). Al seleccionar el inversor tenemos que asegurarnos de que aguantará dichos picos de potencia de arranque. A modo de ejemplo, observe la imagen siguiente: Un taladro es capaz de consumir 471,6 W de potencia durante un breve período de tiempo.

Volviendo al ejemplo anterior, si un inversor dice que soporta 2000W continuos y 4000W de sobretensión significa que puede manejar hasta 4000W momentáneamente mientras enciende cargas inductivas.

Seleccione su inversor que admita estos dos factores.

Porcentaje de simultaneidad

Porcentaje de Simultaneidad
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En caso de que se esté seguro de que ciertos aparatos no funcionarán al mismo tiempo que otros, debemos introducir entonces el concepto de “porcentaje de simultaneidad”.

Si todos los equipos funcionarán al mismo tiempo, se sobreentiende un porcentaje de simultaneidad del 100% para cada aparato. Pero como en la mayoría de las instalaciones no se utilizan todos los elementos al mismo tiempo dicho porcentaje será diferente en cada aparato, porque lo que haremos es un uso eficiente de la energía.

Nuevamente, si se tiene una bomba conectada a la instalación, lo inteligente sería desconectar todos los dispositivos antes de empezar a trabajar con esta. Si se modifican las simultaneidades, se obtendrá un inversor que podrá funcionar a menor potencia. Por lo tanto, al tener en cuenta este detalle, el inversor será más pequeño, se ajustará mejor a nuestra instalación y será más barato.

¡Pero cuidado! NO coloque valores arbitrarios al elegir un porcentaje de simultaneidad de un aparato. Como regla general, la potencia del inversor no deber ser nunca menor a la potencia máxima del consumo más grande (si un consumo es de 1000W, el inversor deber poder soportar si o si 1000W). Si se manipula indebidamente las simultaneidades se podrían obtener una potencia de inversor inferior a la del máximo consumidor. Para evitar ello, mantener casi todos los consumos al 100% exceptuando los especiales (como bombas o motores) rediciéndolos levemente a 70% o 60% cuando funcionen de forma aparte.

Hoja de datos del inversor

Datos del Inversor Solar
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Una vez que se tenga definida la potencia continua y de sobretensión del inversor solar, solo resta por empezar a revisar catálogos de fabricantes para elegir el correcto para su instalación fotovoltaica. Cuando lo haga, verifique que tengan control de potencia, asistencia de potencia y conmutador de transferencia (A), además de estos datos:

Rango de tensión de entrada (VCC)

  • 9,5 – 17V: El rango pensado para sistemas de 12V
  • 19 – 33V: El rango pensado para sistemas de 24V
  • 38 – 66V: El rango pensado para sistemas de 48V

Tensión y frecuencia de salida (V y Hz): Verificar el país donde se compra el inversor ya que los valores cambian según la geografía. En Argentina debe ser de 220V ± 2% y 50Hz ± 0,1%.

Potencia continúa de salida a distintas temperaturas (W): Tenga en cuenta que a mayor temperatura trabaje el inversor menor será su potencia como consecuencia de la pérdida de rendimiento.

Pico de potencia (W): La potencia máxima que puede soportar el inversor sin que se dañe. Este factor debe tenerse en cuenta si hay cargas inductivas en el sistema fotovoltaico (como bombas o motores).

Eficiencia máxima del inversor (%): En inversores de onda sinusoidal pura su valor suele rondar ente el 90 y 95%. La eficiencia en inversores de onda sinusoidal modificada suele ser mucho menor.

Consumo en vacío, en modo ahorro yen modo búsqueda (W): El consumo de energía cuando no se detectan cargas conectadas al inversor.

Por último, al seleccionar el inversor para nuestra instalación hay que verificar la temperatura máxima que se alcanza en verano porque el rendimiento de este aparato disminuye con la temperatura. Por lo tanto, la potencia de funcionamiento del inversor a la máxima temperatura de verano no debe ser menor que el consumo máximo del inversor.

Funcionalidades adicionales de los inversores solares

Hoy en día, los inversores son muy avanzados y disponen ya de varias otras funciones. Como protección contra sobrecarga o sobredescarga de la batería, protección contra posibles cortocircuitos a la entrada o a la detención ante la ausencia de consumo (es decir, cuando detectan que no hay consumo se quedan en el modo stand by, un consumo mínimo que nos asegura un ahorro energético cuando no hay consumidores que estén activos en la instalación fotovoltaica aislada).

Adicionalmente, los inversores de onda sinusoidal pura están dotados también para funcionar como cargadores. Esta funcionalidad está pensada para instalaciones aisladas que le hayan tocado varios días sin acceso a la radiación solar y el umbral de descarga de la batería está cerca de alcanzar el límite. En ese caso, los inversores pueden hacer también de cargadores de baterías convirtiendo la corriente alterna suministrada por un grupo electrógeno que funcione con gasolina en corriente continua para ser suministrada al banco de baterías. Los inversores que también sean cargadores vienen con datos específicos adicionales para esa función como:

Entrada de corriente alterna: Especifica el Rango de tensión de entrada (para la mayoría de cargadores es 157V – 265V), a frecuencia de entrada (para la mayoría de cargadores es 45 – 65Hz) y factor de potencias (para la mayoría de cargadores es igual a 1).

Tensión de carga: Puede ser de absorción, de flotación o de modo almacenamiento y tendrá un valor específico para los tres tipos de tensiones del sistema (12, 24 y 48V).

Corriente de carga de la batería auxiliar: Esta es la corriente con la que se va a cargar la batería. Este es el único factor que varía con el modelo del inversor-cargador.

Corriente de carga de la batería de arranque y sensor de temperatura de la batería.

Determine el tamaño del inversor con la Calculadora Solar

Si le resulta tedioso realizar todos los cálculos de dimensionamiento del inversor de corriente, le sugerimos que pruebe utilizar nuestra Calculadora Solar Online para facilitarle el trabajo. A continuación, le describiremos un breve tutorial de cómo utilizarla para obtener resultados:
















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9️⃣ ¿Qué batería solar necesito para mi instalación fotovoltaica? (PDF gratis)

Número de Baterías

La batería solar es un elemento de fundamental importancia en las instalaciones fotovoltaicas aisladas debido a su función de acumular la energía eléctrica proveniente de los paneles solares para que nuestra vivienda tenga un suministro de electricidad interrumpido.

En este módulo le brindaremos información adicional sobre las baterías, para luego explicarle los cálculos que necesita hacer para dimensionarla y así elegir una con las características correctas para su instalación fotovoltaica.

Parámetros importantes de una batería solar

Antes de meternos de lleno al cálculo del tamaño de la batería, es necesario conocer primero algunos parámetros que nos ayudarán a comprender mejor el funcionamiento de una batería solar. Estos son los más importantes:

Voltaje de la batería

Voltaje de la Batería
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La tensión de funcionamiento de la instalación fotovoltaica en corriente continua (y por extensión, la tensión de la batería), es lo primero que se debe saber. Este es un parámetro que ya hemos determinado en el segundo módulo de curso. Pero, en resumen, en función de la potencia demanda del sistema se escoge la tensión de trabajo del mismo como se indica en el siguiente cuadro:

Potencia demandada por la instalación (W)Tensión de trabajo del sistema fotovoltaicos (V)
Menos de 1500 W12 V
Entre 1500 y 5000 W24/48 V
Más de 5000 W120/300 V

En caso de tener disponible baterías de menor voltaje al del sistema, se utilizarán varias conectándose en serie como explicaremos más adelante.

Vida útil de la batería solar

Profundidad de descarga
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La vida útil es el tiempo que una batería puede estar en funcionamiento hasta que se estropee. Este parámetro no se mide en años, sino por la cantidad de ciclos de carga/descarga que es capaz de soportar.

Por lo tanto, si una batería se somete a un régimen de trabajo de muchos ciclos diarios, probablemente sólo durará unos meses, mientras que si el régimen es de un ciclo al día o incluso más tiempo (como ocurre en el caso de iluminación en viviendas con energía solar), la batería puede durar varios años.

A modo de ejemplo, si se tiene una batería de uso diario con una autonomía de 5 días (un periodo habitual para una vivienda con una batería que se descarga en 5 días), tendremos que:

 1 ciclo = 5 días

 5 x 24h =120h

La batería se descarga en 120h, por lo que tendría un ciclo de descarga de 120 horas. Normalmente se suelen considerar ciclos de descarga de 100h en las instalaciones fotovoltaicas aisladas. Esto viene en los catálogos expresado en “C100”.

En definitiva, el “C100” es una forma de poder comparar baterías diferentes con el mismo ciclo de descarga 100 horas. También existe “C50”, “C200”, etc., pero el más habitual es el “C100”.

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Para conseguir una vida útil adecuada las baterías nunca deben descargarse totalmente. A la cantidad, en porcentaje, que se ha descargado se le denomina profundidad de descarga, o dicho en inglés Depth of Discharge (DOD).

Cuanto menos profundos sean los procesos de descarga mayor será la vida útil de la batería o acumulador. Una batería con una profundidad de descarga por ciclo del 50% durará más que una con un 70% de profundidad de descarga.

Profundidad de descarga (DOD)

La profundidad de descarga (DOD) de la batería es el porcentaje de la capacidad de la batería que se puede drenar de forma segura sin dañar la batería.

Como observará en la figura anterior, cuanto más se descargue una batería, menor será su vida útil. Las baterías de ciclo profundo están diseñadas para descargar el 80 % de su capacidad, pero se recomienda elegir un valor de alrededor del 50 % como una buena compensación entre longevidad y costo, llegando a durar hasta 1500 ciclos.

Si la DOD de una batería no sobrepasa el 20% puede incluso llegar a durar unos 4000 ciclos, es decir, a menos DOD más ciclo aguanta la batería, por eso este valor es el que la mayoría de profesionales recomienda utilizar.

Sin embargo, el establecer profundidades de descarga tan leves hace que aumente mucho el precio de la batería a seleccionar, ya que, si solo el 20% de la batería ya tiene que proporcionarnos el 100% del consumo real de la instalación, la capacidad de la batería será muy grande.

Lo normal es poner una profundidad de descarga del 50% para una batería de ciclo profundo, y 80% para una batería de litio.

¿Cómo saber la DOD de una batería solar?

Medir carga de la batería
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El estado de carga de la batería, y por lo tanto la DOD, la mayoría de las veces se puede averiguar directamente midiendo la tensión en los bornes que tiene la batería.

Los valores normales son:

Nivel de carga de la batería en una instalación solar a 12V
Batería al 100% (totalmente cargada)12,7 V
Batería al 75%12,5 V
Batería al 50%12,2 V
Batería al 25%12,0 V
Batería al 0% (totalmente descargada)11,6 V
Cantidad de carga de la batería en una instalación a 24V
Batería al 100% (totalmente cargada)25,4 V
Batería al 75%25,0 V
Batería al 50%24,4 V
Batería al 25%24,0 V
Batería al 0% (totalmente descargada)23,2 V
Nivel de carga de la batería en una instalación solar a 48V
Batería al 100% (totalmente cargada)50,8 V
Batería al 75%50,0 V
Batería al 50%48,8 V
Batería al 25%48,0 V
Batería al 0% (totalmente descargada)46,4 V


Cuando el inversor solar está conectado a la batería, caso de las instalaciones aisladas, es el inversor, no el regulador, el que se encarga de que la batería no baje del DOD establecida.

Capacidad de la batería solar

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La capacidad es la cantidad total de corriente que una batería es capaz de suministrar en un determinado periodo de tiempo y con una tensión dada cuando esta se encuentra cargada al 100%.

Dicho de otro modo, es la cantidad de electricidad que puede almacenar durante la carga y la que puede otorgar durante la descarga es la misma, y eso es la capacidad de la batería. Su unidad es el Amperio hora (Ah).

En las instalaciones fotovoltaicas aisladas se suelen utilizar baterías con capacidades que alcanzan las cien horas de descarga. A modo de ejemplo, una batería de 200Ah a 12V es capaz de suministrar 20A durante 10 horas, o 2A durante 100 horas.

Luego veremos cómo calcular la capacidad de una batería o el conjunto de baterías que formarán parte de la instalación fotovoltaica utilizando el consumo diario que calculamos anteriormente.

Tenemos que tener en cuenta que la capacidad de la batería disminuye si el tiempo de descarga es muy corto, y si por el contrario si el tiempo de descarga es muy largo su capacidad aumenta.

Baterías vs Temperatura

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En base a diversos experimentos que se han realizado en baterías, se determinó que si la temperatura aumenta se incrementa la capacidad de la batería, pero disminuye su durabilidad (menos vida útil), por eso los fabricantes siempre especifican una temperatura óptima de funcionamiento de 25ºC.

Puedes ver esto en los siguientes gráficos:

Batería vs Temperatura

La capacidad de una batería suele venir especificada a 25 ºC y disminuye un 10% por cada 10 ºC que se reduce su temperatura o aumenta un 10% por cada 10ºC de aumento de temperatura. También es importante tener en cuenta que las baterías en la carga y descarga se calientan, por eso es necesario que se sitúen en un sitio con buena ventilación. Lo ideal es mantenerlas siempre a unos 25ºC.

Además, al ser dispositivos fabricados con metales y/o componentes ácidos es necesario elegir ubicaciones ventiladas para asegurar la no formación de atmósferas peligrosas por los humos tóxicos de los electrolitos evaporados.

La instalación de grupos de baterías debe realizarse con suma precaución ya que, en función de los modelos utilizados, pueden generarse también atmósferas explosivas, por lo que será necesario adecuar las instalaciones eléctricas y de ventilación a estas circunstancias especiales.

Eficiencia de carga y autodescarga

Batería de ácido-plomo

La eficiencia de la carga es la relación entre la energía utilizada para rellenar la batería y la realmente almacenada. Por tanto, cuanto más cercano al 100% mejor.

La autodescarga, en cambio, es la pérdida de capacidad de una batería cuando está almacenada en circuito abierto o sin usar por la reacción entre los materiales que la forman.

Es un proceso de un acumulador por el cual sin estar en uso tiende a descargarse. La autodescarga debe considerarse como un consumo adicional, que demanda un cierto porcentaje de energía almacenada (esto ya se tuvo en cuenta cuando se calculó en rendimiento global de la instalación).

Este valor depende del tipo de batería y muy directamente de la temperatura, aumentando en función de esta última. Su valor es aproximadamente de un 0,5 a un 1% diario en baterías de plomo – ácido.

Cálculo del número de baterías solares necesarias

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Para saber cuánta energía debe almacenar nuestro sistema se debe calcular la capacidad que debe tener nuestra batería (o conjunto de baterías) para abastecer a nuestra instalación fotovoltaica aislada. Para calcular la capacidad de la batería debe utilizarse la siguiente fórmula:

El consumo total se determina calculando todos los consumos del sistema y dividiéndolos por el rendimiento global como ya se hizo anteriormente, este valor se expresa en (Watt*hora/día). Los días de autonomía ya se han definido cuando se calculó el rendimiento global del sistema (el número del factor “N” de la ecuación), al igual que la profundidad de descarga (un dato que debe venir en la etiqueta de los fabricantes de baterías).

Cuando se obtenga la capacidad, el siguiente paso es buscar baterías en catálogos comerciales para seleccionar la que necesitamos. Una vez elegida extraer todos los parámetros posibles ya definidos anteriormente, con especial énfasis en el voltaje nominal y capacidad de carga.

Batería solar conectada en serie o paralelo

Al igual de como sucede con los paneles solares, al calcular la capacidad que necesita el sistema habrá que redondear el número de baterías hacia arriba al dividir la capacidad de la batería por la capacidad del sistema:

Cuando se tenga el número de baterías requeridas, para que se sumen las capacidades en el sistema habrá que conectarlas en paralelo.

Y si el voltaje del sistema es distinto al voltaje de las baterías, habrá que conectarlas en serie para que se sumen sus voltajes. En el siguiente gráfico observará, cómo deben realizarse las conexiones en las baterías para lograr el voltaje o la capacidad requerida.

Aclaración sobre las conexiones

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Por lo general, no hay ningún problema con que las baterías se conecten en serie para sumar sus tensiones. Por ejemplo, si la tensión del sistema es 24V, deben conectarse 2 baterías de 12V en serie para crear una súper-batería de 24V.

Sin embargo, y si bien esto se presentó como una posibilidad teórica, en la medida de lo posible NUNCA conecte baterías en paralelo.

Teóricamente se sumarían las capacidades al hacerlo, pero en la práctica conectarlas en paralelo reduce drásticamente la vida de las baterías, y siendo la parte más cara de la instalación fotovoltaica esto no es aconsejable. En su lugar, siempre se busca una batería con una capacidad lo suficientemente grande para que no requiera conectarse más en paralelo.

En paralelo solo se pueden conectar las baterías de litio. Aunque en la vida real nunca se ponen en paralelo, te encontrarás muchas bibliografías que sugieren hacerlo. Por ejemplo, conectar dos baterías de 100 Ah en paralelo producirá una capacidad total de 200 Ah.

Solo deben realizarse estas conexiones cuando no queda otra alternativa. Para reducir los efectos adversos, aquí van algunos consejos:

Conexiones en paralelo
  • Conectar en diagonal: Entrar por la batería más cercana y salir por la más alejada para lograr un flujo de corriente nivelado.
  • Colectores: Los cables de salida tienen que tener una sección resultante de la suma de cada rama. Las longitudes y secciones de todas las ramas tienen que ser idénticas para evitar diferentes resistencias en las conexiones.
  • Punto Medio: Los cables de salida deben conectarse al punto medio de la batería.
  • Usar barras de CC: Unión de los paralelos mediante embarrado de CC. Esta sería la conexión más correcta.

¿Qué batería solar debo elegir?

Tipos de Baterías
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Retomando un poco de lo explicado al principio del curso, existen diferentes tipos de baterías que pueden servir mejor unas que otras dependiendo del tipo de instalación fotovoltaica.

Si necesita un sistema de batería de respaldo, tanto las baterías de plomo-ácido como las de iones de litio pueden ser opciones efectivas. Sin embargo, instalar una batería de iones de litio suele ser la decisión correcta dada las muchas ventajas de la tecnología: mayor vida útil, mayor eficiencia y mayor densidad de energía.

Si planea vivir fuera de la red a tiempo completo, mejor opte por las baterías de ácido de plomo inundado (si no le importa el mantenimiento regular) o la opción de litio premium para un uso intensivo.

Si desea instalar energía solar en una cabaña pequeña o en una casa de vacaciones, solo estará allí unas pocas veces al año. En este caso, no podrá proporcionar el mantenimiento regular que se requiere para las baterías de plomo-ácido inundadas. Entonces, lo recomendable es gastar una cantidad extra de dinero para comprar una batería de ácido de plomo sellada.

Calculadora de número de baterías solares

Si le resulta tedioso realizar los cálculos a mano, le proponemos que pruebe nuestra Calculadora Solar Online para que pueda descubrir mucho más rápido cuántas baterías solares necesita para su instalación fotovoltaica. A continuación, le indicaremos los pasos a seguir para calcular el número de baterías solares que necesita:






Si le interesa probar esta batería en su instalación fotovoltaica futura, puede consultar su precio aquí: Marca RIYIFER – Batería de Litio.


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8️⃣ Regulador de carga solar: Cómo dimensionar uno para una instalación (PDF gratis)

Regulador de Carga Solar

El regulador de carga solar, también llamado controlador de carga, es un elemento muy importante para una instalación fotovoltaica. Su función principal es la de controlar el proceso de carga y descarga de la batería (el acumulador de energía del sistema) monitoreando la intensidad de corriente que proviene de los paneles solares.

En este módulo aprenderemos más sobre las funciones de los reguladores de carga, los tipos que existen y a cómo seleccionarlos correctamente para que cumplan su propósito en nuestra instalación fotovoltaica.

Funciones un regulador de carga solar

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Un regulador de carga puede cumplir muchas funciones, sobre todo si es muy sofisticado. Pero las principales tareas que cumplen, hasta los más elementales, son las siguientes:

  • Evitar la sobrecarga de la batería: A medida que aumenta el voltaje de entrada de los paneles solares por distintas cuestiones, el controlador de carga regula la carga de las baterías evitando cualquier sobrecarga. Una vez que la batería ha alcanzado el 100% de su carga, esta no debe continuar cargándose. De esta manera, se evita la generación de gases o la disminución del líquido electrolítico que se tiene en el interior, aumentando la vida útil de la misma.
  • Evitar la sobredescarga de la batería: Durante los periodos de luz solar insuficiente, el controlador de carga desconecta la batería de los consumos para protegerla de que se descargue de forma excesiva hasta el punto de que pueda dañarse. Esta función también aumenta la vida útil de la batería, por ello un buen regulador de carga es siempre recomendado debido a que los más baratos no suelen cumplir esta función adicional.
  • Asegurar el funcionamiento del sistema en el punto de máxima eficacia.

Tipos de reguladores de carga solares

Como explicamos en el primer módulo de este curso, existen en el mercado dos tipos de reguladores de carga comúnmente utilizados en los sistemas de energía fotovoltaica: Los reguladores de modulación de ancho de pulso (PWM) y los reguladores de seguimiento del punto de máxima potencia (MPPT).

Retomaremos aquí las especificaciones sobre el funcionamiento de ambos y en las cuestiones que definen la selección de uno por sobre otro para una instalación fotovoltaica.

Comparación rendimiento PWM vs MPPT

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Con un regulador PWM, la corriente se extrae del panel justo por encima del voltaje de la batería, mientras que con un controlador MPPT, la corriente se extrae del panel a la tensión de alimentación máxima del panel (Vmp). 

Para ilustrar este concepto, tomemos como ejemplo una instalación compuesta por un Panel Solar Renogy de 100 W con una corriente (Imp) de 4,91 A y un voltaje (Vmp) de 20,40 V conectado a una batería de plomo-ácido de 12 V.

Regulador PWM

Regulador de Carga Solar PWM

Con un controlador PWM, el voltaje del panel se reduciría cerca del voltaje de la batería (12 V), pero la corriente permanece igual en 4,91 amperios. Esto sucede porque los paneles solares se comportan como una fuente de corriente, por lo que la corriente estará determinada por la luz solar disponible.

Ahora la potencia (P)= Vbat x Imp = 12V x 4.91A = 58.92W. Eso quiere decir que, el panel solar ahora se comporta como un panel de 59 watts.

Regulador MPPT

Regulador de Carga Solar MPPT

Con un controlador MPPT, el voltaje del panel funcionará a un voltaje cercano al punto de máxima potencia (MPP) y la corriente permanecerá igual en 4,91 amperios.

Ahora la potencia (P) = Vmp x Imp = 20.4 x 4.91 =100W

Esto equivale a una pérdida con respecto al otro tipo de controlador de carga de 100 W – 59 W = 41 W.

Sin embargo, el cálculo anterior es demasiado optimista ya que el voltaje cae a medida que aumenta la temperatura; por lo tanto, suponiendo que la temperatura del panel aumenta hasta 30 °C por encima de la temperatura de las condiciones de prueba estándar (STC) de 25 °C y el voltaje cae un 4 % por cada 10 °C, es decir, un total de 12 %.

Entonces la potencia consumida por el MPPT será 4.91A x 17.95V = 88 W

Pérdida de potencia (P) = 88 W – 59 W = 29 W, es decir, un 21 % más de potencia que el controlador PWM.

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¿Cuál regulador debo elegir?

Cuando se encuentre en la situación de elegir qué tipo de controlador de carga solar comprar, necesita conocer su funcionalidad y características. Resumiendo todo lo visto podemos decir:

  1. El regulador PWM es mejor para pequeñas aplicaciones de energía fuera de la red que no necesitan otras funciones y no requieran mucho presupuesto. Si solo desea el controlador de carga básico y económico, el controlador PWM sería la mejor opción para usted.
  2. El regulador MPPT, en cambio, es mejor para un sistema más grande (como centrales eléctricas fuera de la red, energía solar para vehículos recreativos, barcos, energía solar híbrida, etc). Cuando el voltaje del panel solar es sustancialmente más alto que el voltaje de la batería, MPPT es el mejor controlador, por ejemplo, conectar un panel solar de 72 celdas (24 o 48V), para cargar una batería de 12V.
Regulador de Carga Solar PWM vs MPPT

Puede consultar la tabla de comparación anterior para los controladores de carga solar PWM y MPPT.

Criterios para la selección del regulador de carga

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De forma práctica, a la hora de elegir un regulador de carga para una instalación deberemos tener en cuenta estos aspectos:

  1. Que el regulador incorpore protección de la batería contra sobrecarga, esto es fundamental;
  2. Protección de la batería contra descargas excesivas, mediante desconexión automática de la carga;
  3. Reconexión automática o manual, una vez que ha pasado la sobrecarga o sobredescarga que reconecte tanto el generador fotovoltaico como los consumos al sistema;
  4. Sistema de alarma por baja carga de la batería;
  5. Protección contra sobretensiones como un simple fusible o algo más, algo también muy recomendable.

Datos importantes en la etiqueta del regulador de carga

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El regulador de carga debe estar etiquetado con la siguiente información. Los dos primeros datos son los más importantes, ya que los utilizaremos en los cálculos de dimensionamiento.

  1. Tensión nominal, que indica el valor de la tensión de trabajo (12, 24 o 48 V) y es algo que vamos a necesitar para calcular. Algunos reguladores son específicos de voltaje, lo que significa que el voltaje no se puede cambiar ni sustituir. Otros reguladores más sofisticados incluyen una función de detección automática de voltaje, que permite su uso con diferentes configuraciones de voltaje.
  2. Corriente máxima, la máxima intensidad que soportará el regulador. Para seleccionar el regulador de carga adecuado, debe conocer la corriente de salida máxima del panel solar y el voltaje de la batería.
  3. Información que nos proporciona el fabricante.
  4. El modelo del regulador que estamos utilizando.
  5. El logotipo y el número de serie.
  6. Y, por último, debe venir serie grafiadas las conexiones y la polaridad de las diferentes conexiones.

Cálculo de las dimensiones del regulador de carga solar

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A la hora de dimensionar el regulador de carga solar necesario para la instalación se necesitará conocer el Voltaje nominal (Vnom) al que trabajará el aparato (muchos reguladores pueden trabajar a dos voltajes como 12/24V como ya explicamos anteriormente) y la máxima intensidad de corriente que soporta el equipo.

Para dimensionar correctamente el equipo, se debe a tener en cuenta un factor de seguridad del 30%. Esto es para que el regulador no trabaje a la intensidad límite que soporte (que se tenga un margen de maniobra a ese límite que soporta) y, por otro lado, se debe estar seguros de que nuestro regulador se ajusta a la tensión del sistema.

En base a los cálculos previos que hemos hecho con los paneles solares, para calcular ahora el regulador de carga necesitaremos la tensión del sistema y la intensidad de corriente máxima de los paneles.

El regulador de carga solar tiene que funcionar al mismo voltaje y además ser capaz de trabajar con una intensidad de corriente mínimo un 30% superior a la intensidad máxima de los paneles fotovoltaicos. Para ello, multiplicamos 1,3 a la intensidad de corriente máxima de los paneles.

Cuando se seleccione el controlador de carga, la intensidad de corriente de los paneles debe ser inferior a la intensidad máxima del regulador. Habitualmente se busca aumentar el voltaje del sistema para que circule menos corriente y el controlador con intensidad de corriente baja puede soportarlo. Sin embargo, no hay que olvidar del voltaje al que trabaja el controlador, si supera la del sistema, entonces no se puede utilizar. Repita los cálculos hasta encontrar un regulador de carga que cumpla con los dos criterios anteriores.

Dimensionamiento del regulador con la Calculadora Solar Online

Al igual de como ya lo hicimos con otros de los componentes de la instalación fotovoltaica, aquí también le sugeriremos un método rápido de dimensionamiento de su regulador de carga utilizando nuestra Calculadora Solar Online. Siga las siguientes instrucciones:




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7️⃣ Cálculo de la distancia entre paneles solares u otros obstáculos (PDF gratis)

Distancia entre Paneles Solares

En un sistema fotovoltaico es necesario calcular la distancia mínima entre paneles solares u otros obstáculos debido a que las sombras son muy perjudiciales para su rendimiento energético.

Por norma general, debemos siempre instalar nuestros paneles fotovoltaicos en un sitio donde sepamos con seguridad de que no se proyectarán sombras de otros objetos. En el caso de que tengamos obstáculos alrededor, como por ejemplo un árbol o edificio, y no dispongamos de espacio suficiente para colocar el módulo, en ese caso debemos hacer un cálculo aproximado. Aquí se verá un método simplificado para saber a qué distancia debemos de colocar los paneles solares para que los obstáculos no proyecten sombras sobre ellos.

¿Por qué debe haber una distancia mínima entre paneles solares?

Las sombras, además de ser perjudiciales en el rendimiento energético, tienen otros efectos perniciosos que pueden dañar irreversiblemente al panel solar, incluso destruirlo por completo. Una sombra minúscula, que aparentemente no debería tener ningún efecto importante sobre un panel, puede llegar a anularlo por completo, incluso sin sombrearlo completamente. Además, en algunas células fotovoltaicas dentro del panel pueden desarrollar el problema de punto caliente dando lugar a la destrucción del mismo.

Interrupción de circulación de corriente

Distancia entre Paneles Efecto Sombra
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En un panel fotovoltaico, por construcción, las células están conectadas en serie una de tras de otra formando una cadena. Eso significa, como ya hemos explicado en el módulo anterior, el voltaje del panel irá aumentando con cada una de las células y al final se llegará a los extremos de conexión (ver línea blanca punteada). Con una pequeña sombra proyectándose en un extremo del panel, se interrumpe la circulación de corriente por varias células quedando algunas columnas de celdas completamente anuladas que ya no producirán energía en el panel hasta que se retire la sombra.

Los fabricantes que son conscientes del efecto que producen las sombras en los paneles, incorporan dentro de los mismos diodos de bypass. Dicho diodo se encarga de “puentear” la corriente del panel hacia las cadenas de celdas que no se vean afectadas por las sombras. El diodo bypass es importante porque sin él todo el panel quedaría anulado por una minúscula sombra. Es por ello, que los fabricantes suelen incorporar en los paneles de tamaño mediano-grande, un par de diodos o incluso más dependiendo del número de cadenas que tenga, para proteger el panel contra sombras parciales.

Como es sabido, a medida que se pone el sol en el horizonte, las sombras de los objetos se van pronunciando cada vez más. Por tal motivo, las sombras en el panel se van extendiendo hasta el punto que terminan por cubrirlo todo y anulándolo completamente. La sombra no tiene que ser total, dada la construcción del panel con que sea parcial y corte el paso de la irradiación solar es suficiente para que quede inutilizado. Por estos motivos, antes de hacer la instalación solar es importante hacer un correcto cálculo de sombras sobre los paneles por mínima que esta sea.

Formación de puntos calientes

Distancia entre Paneles Punto Caliente 1
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Si se realiza una fotografía térmica o infrarroja a un panel que suele ser víctima de sombras que inciden sobre ella, se observará en la distribución de temperaturas puntos calientes estando próximos a la sombras con valores que pueden alcanzar hasta más de 100°C.

El motivo del aumento excesivo de dicha temperatura en las celdas dentro del panel reside en que, cuando se anula el paso de la corriente por una sombra, las celdas dejan de comportare como generadores de electricidad y pasan a comportarse como resistencias, sucediendo que toda a corriente que llega del resto de las cadenas se consuma en un “punto caliente” justo antes de la sombra. Como resultado se produce una resistencia que incrementa su temperatura, y aumenta tanto que puede llegar a destruir el panel, degradando y estropeando todo el módulo fotovoltaico.

Método más usado para calcular la distancia entre paneles solares

El método de cálculo más simple para evitar que las sombras incidan sobre los paneles, está basado en una ecuación cuyo objetivo determinar a qué distancia se tiene colocar el módulo fotovoltaico del obstáculo. El obstáculo puede ser un objeto discreto, como una chimenea o una cornisa de altura “h”, o una fila de módulos fotovoltaicos que se tienen uno delante de otro (el obstáculo sería el módulo que tenemos precediendo a nuestra fila).

Siempre se caracteriza al obstáculo por su altura “h” respecto a la horizontal donde está el módulo, y el objetivo es calcular la distancia “d” (en metros) a la que debemos colocar el módulo para que el obstáculo no produzca sombras sobre el módulo fotovoltaico.

Fórmula distancia entre paneles solares

Distancia entre Paneles Solares
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La distancia en metros a colocar el panel respecto del obstáculo u otro panel solar se determina con la siguiente formula:

  • h → Altura respecto al nivel horizontal donde se va a colocar el panel
  • k → Constante que depende de la inclinación del panel y la latitud

Con la ayuda de Google Maps, o el mapa fotovoltaico que presentamos en otro de nuestros módulos, determinar la latitud de la zona geográfica donde vive. Luego, con la ayuda de una cinta métrica determine la altura que tendrá sus paneles solares cuando ya estén inclinados (o de otros obstáculos en nuestro techo o jardín). Con este simple cálculo, se puede determinar la distancia mínima necesaria entre sus paneles solares.

¿Cómo se calcula k?

  • l Latitud de la zona geográfica donde se ubica la instalación

Otra manera de calcular k, es utilizando un gráfico. Cómo la fórmula anterior depende solo de la latitud del planeta, entonces pueden graficarse todos los valores y buscar el que necesitamos mirando en qué punto la abscisa de Latitud (l) cae en la curva y luego horizontalmente encontraremos el valor de la constante (k) necesitamos para calcular d.

Ejemplo de cálculo distancia entre paneles

Si desea averiguar una aproximación rápida de la distancia mínima necesaria entre placas solares, le recomendamos que utilice nuestra Calculadora Solar Online. Aquí le mostraremos una demostración rápida con un ejemplo de instalación ubicada en Madrid, España.


1) Como primer paso, averigüe la latitud geográfica de su ubicación con la ayuda de este mapa. Recuerde ese dato para la Calculadora Solar.

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2) La página de la Calculadora tiene varias secciones destinadas a calcular un componente diferente de la instalación fotovoltaica. Deberá, en este caso, dirigirse a la 5° sección dedicada a calcular la distancia entre paneles solares:


3) En la lista desplegable del formulario, seleccione la latitud inmediata superior a la de su ubicación. Si la latitud de Madrid es 40,4 aproximadamente, entonces seleccione 40,5.


4) Como lo indica la figura, deberá medir la altura de su panel solar desde el extremo superior perpendicular hacia el suelo. Escriba ese valor en el formulario como se indica.


5) Le devolverá la distancia mínima entre el obstáculo y panel solar.

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6️⃣ ¿Cuántos paneles solares necesito para mi casa? Conexiones en Serie y Paralelo (PDF gratis)

Cuántos paneles solares necesito para mi casa

Calcular cuántos paneles solares se necesita para una casa es, sin duda, uno de los pasos más importantes durante el proceso de dimensionamiento de una instalación fotovoltaica. Las celdas solares, junto con las baterías, son los componentes más costosos de toda la instalación, y es por ello que se debe ir con cierto cuidado a la hora de hacer los cálculos.

¿Cómo calcular cuántos paneles solares se necesita para una casa?

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Para saber el número de paneles solares necesarios, se debe conocer primero la cantidad de energía diaria que estos deben producir para cubrir toda la demanda. Para ello, se debe dividir el consumo energético diario de la vivienda por el rendimiento global del sistema para obtener el consumo real de la instalación, es decir, la demanda que deben cubrir los paneles solares. Como seguramente el rendimiento de la instalación será menor a uno, observará que los paneles solares deberán suministrar más energía que la que consume en su hogar, y esto se debe a las pérdidas que se presentarán en su sistema fotovoltaico. La forma a utilizar es la siguiente:

Como segundo paso, se necesita conocer la cantidad de energía que nuestro sistema fotovoltaico puede aprovechar del sol en la zona geográfica donde vivimos. Para ello, se debe calcular el número de Horas Solares Pico (HSP) disponibles (en promedio o en el peor caso) en la ubicación de la vivienda utilizando algunas formulas o ayudándose de tablas o mapa fotovoltaicos disponibles en internet. Si aún no lo ha hecho, le sugerimos que visite nuestro artículo que explica cómo calcular la Hora Solar Pico y el ángulo de inclinación óptimo para los paneles solares.

Como último paso, se debe elegir un modelo de módulo fotovoltaico disponible en el mercado actual para averiguar sus características y extraer datos esenciales que nos ayudarán a calcular el número de paneles necesarios de esta marca y qué tipo conexión que necesitarán para proveer la corriente y tensión correcta a nuestra instalación fotovoltaica.

Datos importantes en la etiqueta de panel solar

Etiqueta Renogy Panel Solar
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Algunos de los datos importantes que siempre debe traer consigo un panel solar recién comprado, o que deben conocerse si es uno usado, son los siguientes: La Potencia máxima (Pmax), el Voltaje Nominal (Vnom), el Voltaje a Máxima Potencia (Vpm), la Intensidad de corriente a potencia máxima (Ipm), el Voltaje a circuito abierto (Vos) y la Intensidad de corriente de corto circuito (Isc).

El voltaje nominal es un voltaje estándar que llevan los módulos fotovoltaicos y que en la mayoría de los casos toman un valor de 12, 24, 48V (a veces menos en instalaciones pequeñas). Sin embargo, al seleccionar un panel solar en función de su voltaje, este nunca debe ser mayor a la tensión de trabajo del sistema fotovoltaico. Si puede tener un voltaje menor, pero eso se especificará mejor cuando se hablemos de las conexiones entre paneles.

El voltaje e intensidad de corriente a potencia máxima, como su nombre o indica, son los valores máximos que pueden alcanzar un panel solar cuando la irradiación solar es de una intensidad igual a 1 kWh/m2 (valor correspondiente a la Hora Solar Pico), y al multiplicarse el voltaje máximo por la intensidad de corriente máxima (Vpm*Ipm) se obtiene la Potencia máxima del panel solar (Pmax).

La tabla de especificaciones de a continuación, se corresponde con el de un generador fotovoltaico al cual ya le hemos realizado una reseña en otro artículo, hablamos del panel solar de 100W de la marca Renogy. Utilizaremos este modelos para hacer los cálculos de ejemplo:

DatosValoresUnidades
Pmax100W
Vnom12V
Vpm20.4V
Ipm4.91A
Vos24.3V
Isc5.21A

Fórmula del número de paneles solares

El valor más importante que debe extraerse de los datos de su módulo fotovoltaico es el Ipm (Intensidad de corriente a potencia máxima). Si multiplica este valor por las HSP (Horas Solares Pico diarias calculadas en módulos anteriores) obtendrá la energía diaria que podrá producir el panel solar seleccionado:

Y con ese resultado, si se multiplica por el voltaje del sistema (debe coincidir con el voltaje del panel solar) y luego se divide todo por la energía diaria necesaria que tienen que suministrar los paneles se obtendrá un número que si se redondea para arriba hasta el entero será el número de paneles solares que se necesita (conectados en paralelo).

Nota: En caso de que el voltaje de los paneles solares no coincida con el del sistema (por ejemplo, si el voltaje nominal del panel es 12V, pero el del sistema es 24V), entonces habrá que conectar algunos de los paneles solares en serie. Esto es un hecho que repercutirá en los cálculos y que veremos a continuación como solventar el problema.

Otros cálculos para determinar el número de paneles solares necesarios para una casa

Bajo ningún aspecto, el voltaje de un panel puede ser superior al del sistema. Si puede ser menor, pero con la condición de que al conectarse dos o más paneles en serie se obtengan el mismo voltaje del sistema como resultado de sumar los voltajes de los paneles por separado.

Otros cálculos importantes a realizar son la Potencia y la intensidad de corriente del campo fotovoltaico. La potencia del campo fotovoltaico se obtiene al multiplicando la potencia máxima del panel solar seleccionado por el número de paneles necesarios para el sistema.

La intensidad de corriente del campo fotovoltaico, un dato muy importante para cuando se necesite que hacer el dimensionamiento del controlador de carga, se calcula multiplicando la intensidad de corriente a potencia máxima del panel seleccionado por el número de paneles necesarios para el sistema. Este cálculo es correcto si los paneles solares están conectados en paralelo, en ese caso se suman la intensidad de corriente de cada uno de ellos.

Conexión en serie y paralelo de los paneles solares

Paneles Solares en Paralelo
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Debe tenerse en cuenta que, en función de cómo se conecten los paneles, se puede variar el voltaje y la intensidad de corriente al final del campo fotovoltaico. Aprenda más sobre: conexiones en serie o paralelo.

Al realizar las conexiones de los paneles solares, se denomina cadena al número de conexiones realizadas en paralelo. Por ejemplo: Si una instalación tiene 6 cadenas en paralelo de un total de 6 paneles, significa que cada uno de los 6 paneles solares están conectados en paralelo con solo 1 panel en serie en cada cadena (6×1=6).

Los paneles conectados en paralelo NO suman su voltaje, pero su intensidad de corriente. Lo que salta a la vista al conectar paneles en paralelo es que los polos positivos están todos conectados entre sí, y los polos negativos también.

¿Qué sucede si se cambia el voltaje del sistema?

Paneles Solares en Serie

Si el voltaje del sistema es el doble que el de los paneles solares disponibles, por ejemplo, el número de paneles no se modificaría, pero si cambiaría la configuración de las conexiones y la intensidad de corriente disminuirá a la mitad. Si una instalación tiene 3 cadenas en paralelo de un total de 6 paneles, significa que hay tres grupos de paneles solares conectados en paralelo compuesto por 2 placas conectadas en serie (3×2=6).

Los paneles conectados en serie NO suman su intensidad de corriente, pero su voltaje. Lo que salta a la vista al conectar paneles en serie, es que el polo positivo de uno está conectado al polo negativo del adyacente creando así un “super-panel” cuyo voltaje puede continuar aumentando si se sigue agregando otro panel con su conexión negativa se coloca en la positiva de anterior.

Paneles Solares en Serie-Paralelo

Calculadora de número de paneles solares necesita para una casa

Si le resulta tedioso realizar los cálculos a mano, le proponemos que pruebe nuestra Calculadora Solar Online para que puede dimensionar su instalación fotovoltaica mucho más rápido. A continuación, le indicaremos los pasos a seguir para calcular cuantos paneles solares necesita para su casa:








¿Qué tipo de panel solar se debe elegir para la instalación?

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Continuando un poco con lo explicado en el módulo introductorio del curso, indagaremos en la elección de un panel solar en función su rendimiento.

Para la mayoría de las instalaciones de paneles solares residenciales, tiene más sentido instalar paneles monocristalinos. Aunque se tenga que pagar un precio más elevado, se obtendrá una mejor eficiencia y una estética más elegante que con los paneles policristalinos.

Sin embargo, si tiene un presupuesto ajustado, los paneles policristalinos podrían tener más sentido para usted.

Las módulos fotovoltaicos de película delgada se utilizan principalmente en operaciones a gran escala, como instalaciones solares industriales o de servicios públicos debido a sus índices de eficiencia más bajos, así que no son muy recomendable para residencias aisladas.

En Solarpedia siempre recomendamos comprar un panel solar de buena marca. Una empresa de paneles solares de buena marca siempre invierte mucho en la calidad de su proceso de fabricación, así como en su reputación. Le sugerimos que lea nuestra reseña de Renogy, el mejor panel solar calidad-precio del 2022.

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5️⃣ Cálculo de la Hora Solar Pico y el ángulo de inclinación óptimo (PDF gratis)

Hora Solar Pico

La Hora solar pico es un término importante y muy utilizado durante el dimensionamiento de instalaciones fotovoltaicas. Este concepto está relacionado con la cantidad de energía que puede obtenerse del sol en una zona geográfica determinada (como en nuestra residencia), y es una información necesaria para posteriormente calcular el número de módulos fotovoltaicos para que se iguale la potencia producida con la consumida.

Lógicamente la elección de los datos de radiación solar dependerá directamente de la situación de la instalación, así como de las condiciones meteorológicas predominantes y particulares de cada lugar. En internet puede encontrarse esta información por medio de gráficos, tablas o mapas que suelen desglosar las irradiaciones solares en diferentes regiones de un país por mes.

¿Qué es una Hora Solar Pico (HSP)?

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Una Hora Solar Pico sobre horizontal, para un lugar concreto, es el valor de energía solar (HSP) total incidente sobre una superficie horizontal de un metro cuadrado (1 m2), expresado en Kilowatts hora (kWh). El significado de hora solar pico es equivalente a decir “Horas de sol a una intensidad de 1 kWh/m2”.

Explicado de una manera menos técnica, desde el amanecer hasta el atardecer, la intensidad de irradiación que recibe un panel fotovoltaico horizontal varía continuamente. En un día típico, la intensidad crece por la mañana, alcanza su máximo al mediodía y decrece por la tarde. Sumando toda la energía recibida a lo largo del día se obtendría el valor de HSP. En realidad, en los primeros momentos de la mañana y en los últimos de la tarde, la intensidad de irradiación solar es demasiado pequeña como para que el panel produzca electricidad, pero la pérdida de energía por este efecto ya se ha tenido en cuenta y suele ser mínima.

Sin embargo, sería lo mismo suponer que el panel está recibiendo una intensidad constante de un kilovatio por metro cuadrado durante un tiempo igual al número de horas de sol pico, porque al coincidir dicho número con el número de kilovatios hora de energía incidente en todo el día, en ambos casos se llega al mismo valor de HSP, cosa que simplifica mucho los cálculos. Dicho de otra manera, para obtener la energía que nos produce un panel podemos coger su intensidad a máxima potencia, multiplicarlo por el número de horas solar pico y tenemos los amperios hora que nos produce en un día promedio de un mes.

Cómo calcular la Hora Solar Pico y el ángulo de inclinación óptimo

La cantidad de horas solares pico se calcula en función de la zona geográfica de ubicación de la instalación solar. Si bien la forma tradicional de obtener esta información siempre ha sido mediante el uso de tablas de centro de meteorología, en este curso utilizaremos un software online gratuito que nos ahorrará mucho tiempo a la hora de calcular. El mismo ha sido confeccionado por el Centro Científico de la Unión Europea y ha recopilador la irradiación solar incidente, no solo en la región de viejo continente, sino en todo el mundo.

El Sistema de información geográfico fotovoltaico es la herramienta que utilizaremos para calcular la irradiación solar incidente en cualquier zona geográfica y el ángulo de inclinación óptimo de nuestros paneles solares para aprovechar al máximo la energía solar.

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Para utilizarla deberá elegir su ubicación geográfica, seleccionar la pestaña de “Datos Mensuales”, elegir un periodo de años, marcar una opción de “irradiación” y, por último, darle al botón “visualizar resultados”. Obtendrá una gráfica de los valores de irradiación en el periodo seleccionado en kWh/m2. En breve, mostraremos ejemplos detallados de cómo operar esta página.

La manera en la que vamos a aprovechar esta información para obtener el dato de diseño de horas solares picos dependerá del tipo de instalación fotovoltaica que tengamos proyectada. No se tomarán las mismas Horas Solares Pico y ni el mismo ángulo de inclinación óptimo para nuestros paneles si nuestra instalación funcionará todo el año o solo unos pocos meses.

Inclinación óptima de los paneles fotovoltaicos

Determinar la inclinación óptima de nuestros módulos fotovoltaicos es la primera información que necesitamos para calcular las horas solares pico que aprovechara nuestra instalación. El ángulo de inclinación de un panel solar se puede determinar mediante dos métodos: uno de ellos en función del tipo de instalación y el otro en función de la irradiación máxima.

Inclinación óptima por tipo de instalación

Ángulo de inclinación Óptimo
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La inclinación óptima de los módulos fotovoltaicos siempre depende de la latitud del lugar donde se vayan a instalar y de si son instalaciones aisladas de la red eléctrica, conectadas a red o de autoconsumo. En este curso nos centraremos en las instalaciones aisladas de la red.

Si se tiene pensado utilizar la energía solar para todo el año (es decir, se vive en una casa de forma ininterrumpida con un sistema fotovoltaico aislado) el ángulo óptimo según este método es la latitud menos diez grados (estos valores no son arbitrarios, son los recomendados por la IDAE).

Nota: Este ángulo recomendado es solo aproximado. Como IDAE es una institución española, el ángulo óptimo puede variar en otras regiones fuera de Europa. Más adelante, utilizaremos un método mejor para calcular dicho ángulo.

Sin embargo, si se tiene pensado alojarse en una vivienda solo durante días vacacionales, como el verano o el invierno, entonces la configuración cambia. Lógicamente, durante los meses de verano los paneles solares van a estar menos inclinados porque el sol estará más alto en el cielo, por lo tanto, se le resta veinte grados (20°) a la latitud en la que estamos para obtener el ángulo óptimo.

Mientras que las instalaciones que se vayan a utilizar durante el invierno, los paneles van a estar más inclinados, porque el sol va a estar más bajo en aquellos meses desfavorecidos, dónde es que queremos optimizar la captación de energía solar. En este caso, se le suma diez grados (10°) a la latitud en la que estamos para obtener el ángulo óptimo.

Inclinación óptima por irradiación máxima

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Otro método muy utilizado para calcular el ángulo óptimo es el de la irradiación máxima. Como ya se explicó en el método anterior, si se inclina un panel en un ángulo óptimo solo para un periodo del año en concreto (por ejemplo, en verano) se aprovechará la mejor irradiación solar para dicho periodo, pero de menos para el resto del año.

Es por ello, que este método consiste en hallar el ángulo de inclinación en el que la irradiación que recibirá un panel solar sea la máxima a lo largo de todo el año sin tener la necesidad de tener que estarlo moviendo constantemente.

Este es el método más fiable para instalaciones que funcionarán todo el año y el que utilizaremos para dimensionar. Utilizando nuestra latitud menos diez grados como valor semilla (el valor correspondiente a la inclinación óptima por IDAE) se debe compara el gráfico “irradiación con el ángulo óptimo” con uno adicional utilizando el “ángulo que hemos seleccionado”.

Si la segunda gráfica supera los valores de irradiación en algunos meses y/o es inferior en otros, entonces el ángulo seleccionado no está optimizado. Deberá modificarse el ángulo seleccionado hasta obtener una gráfica idéntica a la del ángulo óptimo, el ángulo en que la irradiación solar anual es máxima.

Cálculo de las Horas Solar Pico según el tipo de Instalación

Si se ha optado por montar una instalación fotovoltaica que funcionará todo el año, entonces se calculará las horas solares pico tomando como referencia el peor mes del año. Se debe seleccionar el peor mes, en este caso, para que nuestro suministro de electricidad generada por el sol no se vea comprometido en aquel periodo, y en función de ese dato se dimensionará la instalación fotovoltaica.

Habitualmente, el mes con menor exposición de los paneles fotovoltaicos a la energía solar es Diciembre (si se reside en el hemisferio norte) o Junio (si se reside en el hemisferio sur el planeta).

Para facilitar el proceso de cálculo del ángulo óptimo de inclinación, utilizaremos nuevamente la Calculadora Solar Online.

A continuación, mostraremos un tutorial básico de uso. En la siguiente sección, hallaremos las horas solares pico de algunas ubicaciones de ejemplo.




Si se ha optado montar la instalación fotovoltaica para que funcione solo un periodo del año (como el invierno o verano), las horas solares pico deben calculase haciendo un promedio entre el rango de meses del periodo. La diferencia en el método se debe a que la energía que llega a una determinada zona geográfica en periodos vacacionales no varía tanto.


Ejemplos del cálculo de las horas solares pico

A continuación, calcularemos el ángulo de inclinación óptimo y las horas solares pico para tres ciudades de referencia: Madrid (España), Ciudad de México y Buenos Aires (Argentina). Para este procedimiento nos ayudaremos tanto del Sistema de información geográfico fotovoltaico que presentamos anteriormente y de la Calculadora Solar Online de nuestra página Solarpedia.

Irradiación Solar en Madrid, España (Todo el año)

1) Comenzamos yendo al mapa fotovoltaico y seleccionamos la ubicación de la capital del país europeo. Anotar la latitud que nos devuelve.

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2) Ahora diríjase a la Calculadora Online de Solarpedia (sección Hora Solar Pico), elija el tipo de instalación (en este caso, para todo el año) y escriba la latitud de su zona geográfica. El formulario le devolverá el ángulo de inclinación de IDAE.

3) Vuelva al mapa fotovoltaico y diríjase a “Datos Mensuales”.

4) Seleccione el último año de desglose de datos (en este caso 2020), marque la casilla de “Irradiación solar con el ángulo óptimo” y dele a “Visualizar Resultado” (Nota: Puede seleccionar un rango de años para más datos).

5) Obtendrá una gráfica similar a la que se muestra abajo. Ahora debe buscar el mes del año con la menor irradiación solar. Debe elegirse el peor mes para que al diseñar la instalación fotovoltaica llegue con la energía justa en ese periodo, pero sin problemas el resto de año.

6) Para este caso, se visualiza que noviembre es fue el mes con la menor irradiación solar. Colocar el curso arriba y visualizará el valor de irradiación solar mensual específico para ese periodo. Anotar dicho valor.

7) Con ese dato, ya puede regresar a la calculadora Online de Solarpedia y colocarlo en campo: “Irradiación solar MÁS BAJA del último año”. Le devolverá la Horas Solares Pico diarias para dicho mes. Aún no hemos terminado.

8) Ahora debemos descubrir cuál es el ángulo óptimo de inclinación de los paneles solares para obtener las Horas Solares Pico anteriores. Para ello, vuelva al mapa fotovoltaico, marque la casilla. “Irradiación Solar con el ángulo seleccionado”, escriba el ángulo IDAE obtenido en el paso 2 y dele a “Visualizar resultados”.

9) Observará que apareció una segunda gráfica violeta correspondiente a la Irradiación solar con el ángulo IDAE que pusimos. Esta no se correlaciona del todo con la naranja (la del ángulo óptimo) y lo que buscamos es que sí lo hagan.

10) Para ello, iremos probando con otros ángulos modificando el que pusimos dos paso atrás, iterando hacia arriba hasta lograr una correlación exacta.

11) Eventualmente, llegará a un ángulo con el que la gráfica violeta se superpondrá sobre la naranja (casi) perfectamente. Ese será el ángulo de inclinación óptimo real para sus paneles solares (instalación de todo el año).

Irradiación Solar en Madrid, España (Verano)

12) ¿Y si la instalación fotovoltaica está pensada para que funcione solo durante el verano? En ese caso, deberá selecciona la opción “Vacaciones de Verano” en la Calculadora de Solarpedia. El nuevo ángulo IDAE obtenido lo tomaremos como el óptimo real y con ese nos basaremos el cálculo de las horas solares pico.

13) Nuevamente en el mapa fotovoltaico, escribir el ángulo obtenido en la casilla de “irradiación solar con el ángulo seleccionado” y volver a darle al botón de “Visualizar resultados”.

14) Esta vez nos interesa los valores de irradiación solar en la gráfica violeta (ignore la naranja) para los meses de verano de junio, julio y agosto (puede trabajar con mayo o septiembre también). Colocar el cursor sobre la curva violeta en esos meses y anotar los valores obtenidos.

15) Con esos datos, puede regresar a la calculadora solar y escribirlos en los 3 campos de “Irradiación solar Mes de Verano”. Al final, el formulario le devolverá el promedio de las horas solares pico diarias para esos 3 meses.

Irradiación Solar en Madrid, España (Invierno)

16) ¿Y si la instalación fotovoltaica está pensada para que funcione solo durante el invierno? En ese caso, deberá selecciona la opción “Vacaciones de Invierno” en la Calculadora de Solarpedia. El nuevo ángulo IDAE obtenido lo tomaremos como el óptimo real y con ese nos basaremos el cálculo de las horas solares pico.

17) Nuevamente en el mapa fotovoltaico, escribir el ángulo obtenido en la casilla de “irradiación solar con el ángulo seleccionado” y volver a darle al botón de “Visualizar resultados”.

18) Aquí nos interesa los valores de irradiación solar en la gráfica violeta (ignore la naranja) para los meses de invierno de diciembre, enero y febrero (puede trabajar con noviembre o marzo también). Colocar el cursor sobre la curva violeta en esos meses y anotar los valores obtenidos.

19) Con esos datos, puede regresar a la calculadora solar y escribirlos en los 3 campos de “Irradiación solar Mes de Invierno”. Al final, el formulario le devolverá el promedio de las horas solares pico diarias para esos 3 meses.

Irradiación Solar en CDMX, México (Todo el año)











Irradiación Solar en Buenos Aires, Argentina (Todo el año)











El ángulo óptimo de inclinación es 34°:

Irradiación Solar en Buenos Aires, Argentina (Verano)




Irradiación Solar en Buenos Aires, Argentina (Invierno)




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