Inversores: Calidad y Dimensionamiento


1- Presentación

Para funcionar casi la totalidad de los aparatos, herramientas, equipos, artefactos de casa, utensilios y dispositivos en una casa requieren 110 V, 120 V, 220 V ó 240 V de corriente alterna (CA); Estos no se pueden operar con la energía acumulada en las baterías ni con lo generado de los paneles solares por ser de baja tensión de corriente continua (CC) como 6 V, 12 V, 24 V o 48 V.

Inversores de CC a CA

Se necesita un componente estático de energía que convierta la corriente continua en corriente alterna en su salida, regulando la tensión y la frecuencia, incluso corriente alterna que se pueda inyectar a la red pública en calidad de venta de energía eléctrica. Ese componente es el llamado Inversor.

2- Clases por tipo de corriente 

Varía la Corriente Continua a Corriente Alterna: Inversor

De Corriente Continua a Corriente Continua: Rectificador

Varía la Corriente Alterna a Corriente Continua: Convertidor

 

3- Dimensionamiento de Inversor de Corriente

3.1- Premisas en general

• La suma de las potencias de los equipos a operar simultáneamente deberá ser cuando mucho el 80% de la potencia nominal del inversor.

• Que el Inversor trabaje a una eficiencia mínima de 90% durante las 24 horas del día. (El propio instrumento tiene su control de eficiencia).

• El voltaje del inversor se especifique tanto por el voltaje de entrada en DC (12 V, 24 V, 48 V) como por el voltaje de salida en AC (110-120 V ó 220-230 V).

• Para una buena “Calidad de Energía” debe haber una buena definición del tipo de onda producida por el inversor: cuadrada, senoidal o cuasi-senoidal.

Un Buen INVERSOR debe proteger al alto y bajo voltaje y además a las inversiones de polaridad a las descargas atmosféricas a los microprocesadores, entre otros.

3.2- Pasos claves para el cálculo 

Primero.- Tensión de la batería o banco de baterías en uso.- Los inversores dependen de la entrada de voltaje en el sistema. Por ejemplo si el sistema trabaja en un ambiente de 12V en baterías y la potencia no pasa de 3 kW bastará con inversores pequeños.

Segundo.- La potencia (kW o W) del sistema que requiere paneles fotovoltaicos.- Es decir, la suma de las potencias de los dispositivos, artefactos o equipos que van a usarse en la casa o edificio total. (para esto nos ayudan los catálogos o placas en cada equipo). En el caso de nuestro ejemplo (cabaña) la sumatoria de potencia instalada es total 1,386 W.(tabla siguiente).

Tercero.- La calidad de la señal de corriente alterna (CA).- Aunque el costo de inversión es mayor los profesionales recomiendan los inversores de “onda sinosoidal pura” que la de “onda sinosoidal modificada.

Cabaña1

Tabla 1: Potencia instalada 1386 W para calcular un Inversor

3.3- Cálculo de Inversor

Por regla general, la potencia máxima que consume el inversor en un sistema de energía fotovoltaica es el total de Potencia, es decir, la sumatoria de Potencias (Watts) de cada uno de los dispositivos instalados.

En nuestro caso ejemplo (cuadro arriba) observamos que la Potencia instalada arroja un total de 1,386 Watts.

P(instalada)=1386 W

Sobre este dato, se considera un Coeficiente de Pérdida para asegurar más el Rendimiento del Inversor. Según documentos, la mayoría usa un Rendimiento de Inversor de 80% a 90%.

Aplicaremos un rendimiento de 90% por lo que nuestro Inversor será de la siguiente dimensión:

Fórmula simple para hallar el tamaño de nuestro Inversor será:

Pinversor = Pinstalada / % Rend.

Pinversor = 1,386 /0.90    ===>>   1,540 W

 

4- Elección en el mercado de Inversores

Con los datos calculados nos es fácil buscar y adquirir el inversor que necesitamos. Encontramos la Tabla siguiente:

Inversores

Tabla 2. Datos para elección de Inversores

Elegimos un inversor de onda senoidal STECA COMPACT modelo 1600-12, con control de descarga de batería de una potencia de 1300 W, con la posibilidad de sobrepasar su potencia hasta los 1600 W por un intervalo de 30 minutos.

La mayoría de los inversores están disponibles con 120 solo VAC salida, los cuales tienen la capacidad de ser apilados (conectados entre sí) para el suministro de 120/240 VCA a los centros de carga y algunos se pueden apilar para proporcionar 120/208 VCA para aplicación comercial.

5- Recomendaciones finales

En su mayoría usan Inversores de Onda Cuadrada por el buen rendimiento al tener pérdidas pequeñas gracias a la no existencia de filtros.

Tomar muy en cuenta su compensación para un mejor rendimiento. Es decir, si contamos con un Inversor de 1800 W cuyo rendimiento es 90 % debemos considerar una fuente (paneles) o almacén (batería) de donde tomar 2000 W de energía aproximadamente. Ahora si este mismo Inversor se utilice para 700 W (ejemplo) debemos considerar una fuente o almacén de 778 W como mínimo.

Otros autores dicen haber técnicos que prefieren considerar asegurar el trabajo del Inversor considerando un rendimiento de apenas 70 % .

Para los arranques de muchos aparatos o equipos se requieren Inversores de mayor rendimiento, hasta 5 veces más de corriente. Por ejemplo para encender un televisor de 80W  a colores es mejor utilizar un Inversor de 400 W.

El montaje debe ser estable con independencia de la potencia en cada instante. Admiten una variación del 5 % en convertidores senoidales y del 10 % en convertidores de onda cuadrada. Pero si existen baterías, la tensión real de entrada no será mayor del 125 % ni menor del 85 % de la tensión nominal de entrada del inversor.

Hemos encontrado otras recomendaciones como el uso de Inversores de onda sinoidal con una potencia nominal inferior a 1 kVA porque no producen daño a las cargas por lo contrario aseguran su trabajo normal de las cargas. (artefactos, equipos, herramientas, etc.).

6- Listos para hacer el pedido de Inversor, considerando:

  1. Arranque automático.  Conectarse y desconectarse cuando exista una mayor o menor energía eléctrica una red.
  2. Su voltaje de salida debe ser estable.
  3. Potencia máxima, la más ajustada a la consumida por la instalación
  4. Tener una mínima distorsión de armónicos.
  5. Tener conocimiento de la tensión de entrada.
  6. Conocer su potencia nominal y también la “potencia pico” en los arranques. Los de onda cuadrada no aguantan muy bien las subidas.
  7. Resistir potencias pico como arrancar un motor sin que colapse el inversor.
  8. Buena eficiencia en la relación Potencia de Salida vs. Potencia de Entrada.
  9. Forma de la onda conocida y precisa.
  10. Protector electrónico contra los cortocircuitos.
  11. Buen rango de temperatura de operación del inversor. Aguantar entre -5°C y 40°C buen comportamiento térmico.
  12. Señales luminosas necesarias para indicamos un posible cortocircuito.
  13. Sea posible a conectarse en paralelo con otros equipos por si se incremente la instalación.
  14. Carga conectada al inversor debe ser conocida.
  15. Todas las señalizaciones adecuadas y operativas.
  16. De alta Seguridad.  Tener todo lo necesario para evitar cortocircuito, sobrecarga, inversión en la polaridad, etc.

Referencia para más ayuda: Ingrese y mire el contenido de este Manual: Clic Aquí

7- Conclusiones:

La calidad y capacidad de los inversores están dadas por su capacidad de convertir cualquier voltaje de corriente continua a corriente alterna. Así se hace útil y comprensible la instalación de paneles solares fotovoltaicos sea con conexión a cualquier red eléctrica convencional o en forma aislada hasta en alguna zona rural soleada.

El tener en cuenta el tipo de onda electrónica del inversor es importante y además los porcentajes de seguridad para no tener problemas durante los arraques de motores o equipos de alta tensión. Así los inversores tendrán mejor durabilidad y confianza.



 

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40 Comentarios

  1. Buen Día amigo CEF. Me sumo a sus comentarios. Comprendo su situación. No he dejado de contestar, suplico siga como le dije, sus frutos serán mucho mejores. Atte. http://www.eliseosebastian.com

  2. CEF dice:

    Por supuesto que lo voy a resolver. He llegado hasta aquí solo. Igualmente agradezco su tiempo y “absolutamente desinteresada” respuesta.
    En general los cursos son para principiantes.
    Son detalles muy tecnicos ya que el sistema puede funcionar perfectamente con las configuraciones por defecto. En algún otro foro seguramente encontraré la respuesta.
    Es un interes puramente academico.
    No me dedico a la instalación de estos sistemas. Sólo pienso terminar el mio, pero debido a mi naturaleza científica cada vez profundizó más.
    Actualmente cualquier profesional de ciencias exactas puede diagramar, calcular, instalar y resolver cualquier problema en las instalaciones que nos ocupan. Sólo es cuestión de buscar la información adecuada.
    Las preguntas han sido un poco más profundas de lo que Ud. Esta dispuesto a responder, sin dudas. Igualmente gracias por su tiempo y los Links.

  3. Mi amigo Lic. Carlos, tu caso es asunto de una Junta, Consultoría o Asesoría pago. Son horas hombre si lo va a resolver otra persona. Las ideas aquí no san tan exactas ni contundentes. Yo me imagino (con mi alta y super mega experiencia) y tú me explicas en líneas y sabes que así no se puede “conversar” datos técnicos. Tal vez entre abogados sí, pero datos técnicos e instalación imaginaria NO FUNCIONA. Le recomiendo que busque asesoría con pago horas-hombre verá que más de dos se le presentarán: Aquí le dejo algunos links (Hay más): Para que copie y mande a su ordenador. Me agradaría saber de su final. Nuevamente lo felicito. Ud. es el dueño de su destino mi estimado. Quién mejor que Ud. mismo. Además hay cursos, (libros) los encuentra en mi Blog. Sólo apele a su paciencia y verá. Los caminos no siempre son fáciles de avanzar pero se aprende más visto por nuestros propios ojos, palpados por nuestras manos…propias. Nada es imposible. Le sugiero se ponga en contacto y ofréceles un pago de asesoramiento. Suerte.

    Shenzhen Juguangneng Science and Technology http://bit.ly/2mcdmNd
    Instaladores Especialistas http://bit.ly/2ldC77E
    iFutura https://www.ifutura.pe/
    Cursos http://bit.ly/2lAhpzF
    Fotovoltaicos en Google http://bit.ly/2mcbFzw

  4. Lic. Carlos Eduardo Francheri dice:

    Ok. Perdón por la falta de otros datos que pensé no eran requeridos, en relación a las preguntas.
    La potencia del Inversor, estaba informada, de 4 KWatts. Con sus extensos conocimientos se imagina que este tipo de inversor no puede manejar un sistema de Baterias de menos de 48 Voltios (al menos no he encontrado ningun inversor de mas de 3000 watts que funcione con menos de 48 Voltios), las 8 baterias, son de 6 voltios cada una para llegar al voltaje requerido.
    Puedo darle la Potencia de los Paneles instalados (por ahora, ya que pienso instalar más), son 6 de 305 Watts cada Uno.
    El inversor puede configurarse facilmente por software e indicarle, por ejemplo que amperaje tomar de los Paneles solares (EN CASO DE ESTAR DISPONIBLE) y cuanto de la RED electrica. La duda que me surge es cual el AMPERAJE OPTIMO de carga para un Banco de Baterías de 48 Voltios y 225 AHora total de capacidad. Este valor lo coloca automáticamente si configuro con la Opción Tipo de Baterias ACIDO PLOMO, pero me interesa configurar manualmente los parámetros OPTIMOS para las baterías que compre (CONOCER LA FORMULA). El Voltaje exacto por Celda de 2 Voltios lo tengo, pero no tengo el Amperaje óptimo de carga y esa es la duda Nro 1).
    La duda Nro. 2) es si Ud. conoce cual es el Voltaje que toma un Inversor para Hacer un Corte de Consumo para evitar que la Profundidad de Descarga de las Baterías caigan por debajo de cierto valor. Concretamente si yo no quiero que mis baterías NO se descarguen mas del 50% cual debería ser el Voltaje para un Banco de Baterias de 48 Voltios ? y ese Voltage es a Circuito abierto ? o en condición de Descarga ? Espero haberme explicado correctamente. Un muy Cordial saludo !

  5. Estimado Lic. Carlos, primero gracias por escribirnos. Nos ayuda siempre mover células que están de vacaciones con estos temas. Comprenderás que no es tan sencillo captar el tema o el proyecto cuando no se tiene más datos, incluso alguna imagen del tamaño de componentes o datos de etiquetas.
    Veo que tu intención es conectarse a redes. Buena opción como enlace entre la generadora solar corriente continua y la red corriente alterna, por lo tanto tienes que cuidar que no haya perturbaciones menos cortocircuitos. Ahora, en cuanto a la configuración de tu inversor tener presente que por regla general la potencia máxima de éste no debe ser menos al total de potencia o consumo de energía de tu casa (Potencia Instalada), ojo nos aconsejan un coeficiente en pérdidas del 10% o sea el total de carga de energía de tu casa dividir entre 0.90 para saber cuál debe ser la potencia mínima de tu inversor. El problema es que no me das datos básicos: Tensión de baterías, no dices de la potencia del Inversor según fábrica, no veo con cuántos y qué paneles solares cuentas, qué estás pensando en cuanto a cables, etc.

    Bueno, no quiero dejarte de seguir hablándote de esto que me fascina.

    Es bueno que tu inversor sea Híbrido porque debe funcionar de modo bidimencional, puedes usar incluso un grupo electrógeno si deseas y no pasa nada.

    Recuerda que los arranques son críticos. Por eso que todo diseño de inversor debe configurarse que aguante más de la carga energía instalada (suma de todas las tensiones que estás pensando utilizar: TVs, focos, refris, cierras, secadoras..etc…ojo sólo carga o potencia de cada uno). El problema no dices de cuánto de entrada es tu inversor (12VDC, 24, 48?). ¿De qué potencia nominal es tu inversor?

    Aunque te molestes pero debo hacerte algunas preguntas: 1) ¿Dónde está ubicada la instalación que estás proyectando? Este dato necesitarás para usar tu Hora Solar Pico. 2) Si hay cuentas con Inversor y baterías, ¿por qué no me cuentas tus cálculos para los paneles, controlador, etc.? . 3) No sé si tu Inversor tiene función de seguridad MPPM?. 4) Qué tipo de inversor es? no precisas. Puedo suponer que es de ‘Onda Sinoidal Pura’. 5) ¿Por qué 8 baterías (tampoco dices de que tensión). Por qué no fueron 7 baterías ó 9 baterías?

    Por último para no enfadarte más, si no lo tienes pídele a tu proveedor del Inversor el “Software para configurar” acorde a tus necesidades. Con eso salvas tu configuración. Desde aquí de verdad es muy complicado. De todas maneras estoy respetuosamente dándote respuesta. Espero que alguien más pueda escribirte aquí como lectores que me siguen por suerte, amigos muy estudiosos. Por ahora, un abrazo. Perdona la velocidad para responderte. Atte. http://www.eliseosebastian.com

  6. Lic. Carlos Eduardo F. dice:

    Eliseo, gusto en saludarte, antes que nada te felicito por tu WEB y tu tan buena disposición y trato para con las personas que, como yo, estamos iniciando este “pequeño” “gran” trabajo para contaminar el mundo una infinitésima menos.
    Verás estoy haciendo una instalación para mi hogar. Tengo un Inversor MPSOLAR Hybrid V de 4 KW. Compré un grupo de 8 Baterias Trojan T105 de 225 Ah. El inversor es además Cargador de Baterías pudiendo configurarle los Valores de Voltaje de Carga “Bulk” y “Float” (no tiene la opción “Equalize”), Si bien de la Página del Fabricante conozco el Valor Exacto del Voltaje Ideal de Carga Bulk y Float (más allá de las correcciones por Temperatura), las grandes dudas que tengo son:

    1)Cual es el amperaje o corriente de carga máximo (Solar + Red) en que debería configurar el Inversor para suministrar al arreglo de estas Baterías ?

    2)Quisiera que mis baterías NUNCA se descargaran más del 50%. Hay un parámetro que indica “Low cut off battery voltage setting”, el tema es que si bien lei tu artículo de la relación aproximada entre Voltage y Capacidad Remanente (%), el Voltaje creo que se Indica medido a Circuito Abierto, ahora bien es ese el Voltage que mide el sensor del Inversor-Cargador o mide el voltage del Banco de Baterias en condición de carga ?

    Te pido disculpas por la extención de esta consulta y doblemente disculpas en caso que tu hubieras contestado ya estas preguntas en alguno de tus numerosos artículos o consultas de tus cientos de lectores.

    Un cordial saludo !

  7. Manuel, con gusto pero por favor, necesito seas más explícito. (1/h?), (whats?), (bomba de 110v???). Espero me comprendas. Estoy a la orden.

  8. manuel dice:

    puedo hacer funcionar una bomba de 110v sumergible de 1/h con un inversor de 4000 whats

  9. En principio no somos tienda de ventas, pero te podemos orientar. Estimada Vicky, necesito saber dónde estás (orientación geofráfica), horas de sol en ese lugar. ¿Es para un edificio, casa aislada de la ciudad, hay edificios al lado del tuyo?. Gracias.

  10. Vicky dice:

    Hola Sebastian buenas noches estoy interesada en instalar panel solar tres aires acondicionados de pared de 24.000 BTU de 9000 BTu y de 12.000BTu en casa
    Y quisiera saber cuántos paneles y de que capacidad la batería inversor y demás elementos necesarios y que costó tienen gracias

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