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Informe Proyecto de Título de Ingeniero Civil Eléctrico
Alejandro Martín Pinto Bárcena
Estado del arte de estrategias de mantenimiento en grandes parques
fotovoltaicos
Escuela de Ingeniería Eléctrica Facultad de Ingeniería
Valparaíso, 16 de agosto de 2019
Alejandro Martín Pinto Bárcena
Tesis para el grado de Ingeniero Civil Eléctrico,
aprobada por la comisión de la
Escuela de Ingeniería Eléctrica de la
Facultad de Ingeniería de la
Pontificia Universidad Católica de Valparaíso
conformada por
Sr. Javier Riedemann Aros
Profesor Guía
Sr. Werner Jara Montecinos
Segundo Revisor
Sr. Sebastián Fingerhuth Massmann
Secretario Académico
Valparaíso, 16 de agosto de 2019
Estado del arte de estrategias de mantenimiento en grandes parques fotovoltaicos
Dedico este trabajo de título a todo aquel que le compartí mis metas y sueños,
ya que, sin saberlo me ayudaron a progresar día a día.
Agradecimientos Agradezco enormemente a mis padres Roxana y Jaime por motivarme siempre y darme la
oportunidad de estudiar, por apoyarme en situaciones difíciles aun cuando por momentos pensé
que no lo merecía, y por siempre confiar en mí.
A mis hermanos, primos, tíos, abuelas, que a su manera me supieron apoyar y dar ánimos para
superar los obstáculos que aparecían en el camino, en especial a mis familiares de Valparaíso los
cuales me hospedaron por todo este largo periodo sin dudarlo.
Mis mejores deseos a todas las personas maravillosas que conocí en el proceso, en especial a mis
amigos, con los que formé lazos que nunca pensé llegar a crear, agradecerles por todos los buenos
momentos que pasamos y por los que seguiremos pasando en este nuevo camino que cada uno
seguirá.
Por último, darle las gracias a los profesores que conocí, en especial a Javier y Werner que fueron
los que me guiaron en el proceso del presente documento.
Valparaíso, 16 de agosto de 2019
A.P.B.
Resumen En este trabajo de título se analizó e investigó el funcionamiento de los parques fotovoltaicos
detallando los diferentes equipos que permiten su funcionamiento y la manera en la que
funcionan, realizando además una reseña histórica donde se habló de las primeras utilizaciones
de las celdas fotovoltaicas. Se mencionaron las principales fallas que se presentan en los equipos
que integra el parque fotovoltaico.
Se plantearon las estrategias con las que se busca solucionar las fallas mencionadas, siendo estas
los planes de mantenimiento, que consisten en plan preventivo, correctivo y predictivo,
detallando cada uno de estos con los tiempos que requieren cada uno. Además, se profundizo en
los mantenimientos mecánicos y eléctricos que afectaban a los equipos.
Finalmente se propuso un plan de mantenimiento teniendo en consideración los objetivos,
herramientas utilizadas, personal encargado y los diferentes materiales que se utilizan en cada
una de las tareas, agregando un documento tipo que se utiliza para detallar cada una de las tareas
realizadas.
Palabras claves: parques fotovoltaicos, celdas fotovoltaicas, planes de mantenimiento,
Correctivo, preventivo, predictivo.
Abstract
This paper analyzes and investigates the operation of photovoltaic parks, networks, media,
networks, systems, networks, photovoltaic networks. The main faults that occur in the equipment
that make up the photovoltaic park are mentioned.
The strategies with which the failures are looked for, the maintenance lines, which consist of the
preventive plan, the corrective and the predictive, the relationships with the times that each one
requires. In addition, the mechanical and electrical maintenance that affects the equipment is
studied in depth.
Finally, a maintenance plan is included to take into account the objectives, tools used, personnel
in charge and the different materials used in each of the tasks, adding a document that is used to
detail each of the tasks performed.
Key words: photovoltaic parks, photovoltaic cells, maintenance plans, corrective, preventive,
predictive.
Índice general Introducción ................................................................................................................. 1
Objetivo general .................................................................................................................................. 2 Objetivos específicos .......................................................................................................................... 3
1 Parques fotovoltaicos ............................................................................................... 4
1.1 Reseña histórica ............................................................................................................................ 4 1.1.1 Descubrimiento de la radiación solar............................................................................... 4 1.1.2 Primeras celdas fotovoltaicas y sus primeros usos .......................................................... 5 1.1.3 Primera planta solar a gran escala .................................................................................... 6
1.2 Componentes que incluye un parque fotovoltaico................................................................... 6 1.2.1 Módulos fotovoltaicos........................................................................................................ 7 1.2.1.1 Paneles solares .......................................................................................................... 7 1.2.1.2 Estructura de soporte ............................................................................................... 9 1.2.1.3 Cableado .................................................................................................................. 12 1.2.2 Estaciones de potencia .................................................................................................... 12 1.2.3 Subestación ....................................................................................................................... 14 1.2.4 Instalaciones complementarias ...................................................................................... 14
1.3 Parques fotovoltaicos en Chile................................................................................................... 15 1.3.1 Radiación solar ................................................................................................................. 15 1.3.2 Principales parques .......................................................................................................... 16
1.4 Mantenimiento ........................................................................................................................... 18 1.4.1 Importancia ...................................................................................................................... 18 1.4.2 Aspectos generales ........................................................................................................... 19
2 Principales fallas en parques fotovoltaicos .......................................................... 20
2.1 Fallas en los parques fotovoltaicos ............................................................................................ 20 2.1.1 Estructuras soportantes de los paneles .......................................................................... 21 2.1.2 Seguidor ............................................................................................................................ 22 2.1.3 Panel fotovoltaico ............................................................................................................. 23 2.1.4 Instalaciones de baja tensión (desde la cadena de paneles o “string” hasta la caja de
conexiones) ................................................................................................................................ 25 2.1.5 Centro de transformación ............................................................................................... 25
Índice general
2.1.6 Instalaciones de media tensión (red interna de transmisión)...................................... 27 2.1.7 Scada (Supervisory Control And Data Acquisition) ...................................................... 28 2.1.8 Comunicaciones ............................................................................................................... 29
2.2 Fallas en la subestación elevadora ............................................................................................ 29
3 Plan de mantenimiento.......................................................................................... 30
3.1 Aspectos generales ...................................................................................................................... 30 3.2 Mantenimiento preventivo ........................................................................................................ 32
3.2.1 Modulos fotovoltaicos...................................................................................................... 33 3.2.2 Estación de potencia ........................................................................................................ 44 3.2.3 Subestación ....................................................................................................................... 46 3.2.4 Instalaciones complementarias ...................................................................................... 47
3.3 Mantenimiento correctivo ......................................................................................................... 48 3.4 Mantenimiento predictivo ......................................................................................................... 50
3.4.1 Monitoreo general del parque fotovoltaico ................................................................... 51 3.4.2 Paneles fotovoltaicos ........................................................................................................ 51 3.4.3 Caja de conexiones ........................................................................................................... 54 3.4.4 Inversor ............................................................................................................................. 54
4 Mantenimiento eléctrico y mecánico ................................................................... 55
4.1 Mantenimiento eléctrico ............................................................................................................ 55 4.1.1 Termografía ....................................................................................................................... 55
4.1.2 Mantenimiento mediante mediciones de voltaje y corriente ...................................... 60
4.2 Mantenimiento mecánico .................................................................................................. 61
5 Diseño de un plan de mantenimiento y sus diferentes procedimientos.......... 63 5.1 Limpieza del terreno ................................................................................................................... 64
5.2 Reacomodación del terreno ....................................................................................................... 66 5.3 Limpieza en los paneles fotovoltaicos....................................................................................... 68 5.4 Termografía en paneles fotovoltaicos ....................................................................................... 69 5.5 Mantenimiento del equipo de conexión o string ..................................................................... 70 5.6 Mantenimiento en el inversor ................................................................................................... 72 5.7 Mantenimiento en el Transformador ....................................................................................... 73
Discusión y conclusiones .......................................................................................... 76
Bibliografía ................................................................................................................. 78
1
Introducción La energía eléctrica es indispensable para la vida de los seres humanos, es el cimiento para el
desarrollo industrial de los países, esencial para los avances en tecnología y relevante para el
desarrollo social. Son innumerables los usos y aparatos que hoy en día utilizan energía eléctrica
para poder funcionar, por lo tanto, es primordial poder satisfacer los requerimientos que tenga
cada usuario de manera eficiente y oportuna.
El problema radica en la forma en que se obtiene la energía, la quema de combustibles fósiles es
la fuente principal de obtención de generación eléctrica en Chile, provocando una cantidad
impresionante de gases contaminantes que afectan a todos los ecosistemas en el mundo. Sin
embargo, en el último tiempo se ha dado mucha importancia a la obtención de energía eléctrica
a través de las denominadas energías limpias, siendo éstas obtenidas a través de la utilización de
fuentes renovables. Las energías renovables son aquellas producidas a partir de fuentes naturales
no sujetas a agotamiento. Una de estas fuentes es el sol, el cual se puede utilizar para generar
energía eléctrica mediante la utilización del calor que éste entrega o aprovechando los fotones de
luz que irradia al planeta. Los aparatos que se utilizan para captar los fotones son los paneles
fotovoltaicos, para utilizarlos es necesario una cierta cantidad de espacio, en los usos
residenciales para proveer los requerimientos básicos se utilizan mayormente en los techos y se
utilizan también para generar energía directa al sistema con los llamados parques solares
fotovoltaicos, que requieren de grandes cantidades de espacio y se instalan mayormente en
lugares no habitados.
Por este motivo se propuso en el gobierno de la expresidenta Michelle Bachelet, junto al
ministerio de energía, hacer un cambio en la matriz energética planteando diferentes metas a
alcanzar en una cierta cantidad de años. Se pretende implementar las medidas necesarias para
que las energías renovables constituyan el 60% al año 2035 y un 70% al año 2050 [1]. Dada la
variedad climatológica que tiene el país, es posible una generación de electricidad más llevadera
con el medio ambiente, pudiendo utilizarse el aire que recorre de norte a sur, las mareas de las
costas, o la fuente inagotable de energía que proviene del sol, mediante el uso de parques
fotovoltaicos.
Un parque fotovoltaico (PF) es un sistema, en el cual su elemento principal son los paneles
fotovoltaicos que son los encargados de recibir la energía proveniente del sol, para luego
transformarla en corriente eléctrica continua mediante el efecto fotoeléctrico, esta corriente
Introducción
2
continua es transformada en corriente alterna usando unos aparatos llamados inversores que a
su vez están conectados a una sub estación, ésta es la encargada de transformar la corriente a altas
tensiones para poder ser transportada por los servicios de transmisión. Los PF se han vuelto de
vital importancia mundialmente a la hora de lograr implementar energías más limpias, dado que
son muy poco contaminantes evitando expulsar al medio ambiente toneladas de CO2.
Diversos organismos de gobierno y organismos no gubernamentales (ONGs) han buscado la
manera de detener el destrozo constante al ecosistema, muchas de estas soluciones conllevan a
diversos nuevos problemas como, por ejemplo, elevados costos en diferentes productos, el factor
climático (que es imposible controlar, pero por distintos estudios se hace posible prever).
Afortunadamente los investigadores avanzan a pasos agigantados y a medida que se van
descubriendo nuevas tecnologías se reduce el costo de inversión y la eficiencia es mayor. Otro
factor importante es el aumento en la competencia de la industria solar, son cada vez más las
empresas que quieren invertir en este tipo de soluciones limpias, debido a esto los precios tienden
a ser más competitivos [2]. Uno de los problemas fundamentales es el tiempo de vida útil que
tienen los PF, lo ideal es que duren el mayor tiempo posible, o, mejor dicho, lograr que cada parte
que compone este sistema tenga el tiempo de duración según lo indicado por el fabricante. El
problema es que hay muchos factores que dificultan las óptimas operaciones del sistema y hacen
que la eficiencia de estos baje, según la investigación realizada por las consultoras Encare y
Energía 360 [3] los principales problemas son fallas que ocurren en los centros de transformación,
y los paneles fotovoltaicos, debido a esto se hace indispensable y primordial realizar una correcta,
oportuna y preventiva mantención a cada componente que tiene el sistema.
La mantención es de vital importancia para cualquier aparato eléctrico, electrónico o mecánico,
y se debe hacer de forma oportuna para evitar daños severos en los distintos equipos. En el área
de los PF hay diferentes tipos de mantenimientos que hay que realizar: el preventivo, correctivo y
predictivo. Cada uno tiene un propósito, para esto se deben ocupar diferentes aparatos y como
se mencionó anteriormente la tecnología avanza a pasos agigantados, es por esto, que hay que
estar constantemente informándose de cuáles son las tecnologías más recientes y efectivas para
así lograr sacar el mayor rendimiento y la mayor vida útil al proyecto que se quiera implementar,
todo esto siempre teniendo en consideración que hay riesgos implicados al momento de realizar
cada maniobra.
La seguridad es sin lugar a duda lo que hay que tener como prioridad al momento de operar y
realizar los trabajos de mantención. En el área de la electricidad debido a las altas tensiones que
se manejan, son muchas las victimas que no han tomado cuidado a la hora de maniobrar,
teniendo resultados que van desde lesiones a fallecimientos, por este motivo hay que estar
siempre capacitándose y actualizándose en los últimos avances de seguridad.
Objetivo general
Realizar una investigación acerca del estado del arte de estrategias de mantenimiento en grandes
parques fotovoltaicos.
Introducción
3
Objetivos específicos
Realizar un estudio detallando qué son los parques fotovoltaicos, los distintos componentes que lo definen y cómo han impactado en la matriz energética del país.
Señalar para qué y por qué se realizan los diferentes planes de mantenimiento, cuál es el tiempo adecuado para hacer cada uno de éstos.
Señalar a qué elementos del sistema se debe realizar un mantenimiento eléctrico y a cuál un mantenimiento mecánico y los costos asociados a esta mantención.
Señalar los aspectos de seguridad a tener en consideración para los distintos tipos de mantenimiento (eléctrico y mecánico).
Mencionar las actuales estrategias para el mantenimiento de paneles fotovoltaicos. Proponer una manera de optimizar los procesos de mantenimiento teniendo en
consideración los tiempos y costos que esto conlleva.
4
1 Parques fotovoltaicos La principal función de los parques fotovoltaicos es transformar la energía proveniente del sol en
energía eléctrica, los encargados de hacer esta tarea son los paneles solares que luego de
transformar la energía solar en energía eléctrica continua, envían ésta a las estaciones de potencia
para que mediante los inversores, la transformen en energía de corriente alterna, luego de ser
transformada la energía pasa a la subestación para que mediante el uso de transformadores
eleven las tensiones, haciendo posible su traslado a la red.
En la Figura 1-1 se ven los principales componentes de la planta solar.
Figura 1-1: Esquema de funcionamiento del parque fotovoltaico [4].
1.1 Reseña histórica
1.1.1 Descubrimiento de la radiación solar
El uso de la radiación solar para obtener energía eléctrica no es algo de unos pocos años, la
historia de la energía solar fotovoltaica comenzó en el año 1839, en el momento en que el físico
francés Alexandre-Edmond Becquerel después de estudiar acerca del espectro solar,
magnetismo, óptica y electricidad observara el efecto fotovoltaico, con esto logró deducir que,
una corriente eléctrica podía ser producida al momento de hacer brillar una luz sobre ciertas
Parques fotovoltaicos
5
soluciones químicas. Era muy pequeño lo que se lograba percatar por lo que no le dio mayor
importancia.
Años después Albert Einstein dio una explicación para el efecto fotovoltaico y la naturaleza
cuántica de la luz, en la que publica que este efecto consiste en la emisión de electrones por un
material cuando se ilumina con radiación electromagnética (luz visible o ultravioleta).
En la Figura 1-2 se aprecia que, al momento de llegarle fotones provenientes del sol (flechas rojas
sinusoidales) al metal en cuestión, éste desprende electrones (flechas rojas rectas).
Figura 1-2: Esquema de funcionamiento Efecto Fotoeléctrico [5].
1.1.2 Primeras celdas fotovoltaicas y sus primeros usos
La primera celda solar fue construida en 1883 por el inventor norteamericano Charles Fritts la
cual tuvo una eficiencia del 1%. Para construirla utilizó como semiconductor el Selenio y una capa
muy delgada de oro. Debido a su alto costo se utilizó para usos diferentes al de generación de
electricidad como por ejemplo sensores de luz en la exposición de cámaras fotográficas. La
primera celda de Silicio que hoy en día es la más utilizada para la generación de electricidad, fue
construida en el año 1954 por Daryl Muscott Chapin, Calvin Souther Fuller y Gerald Pearson [6],
la celda logró tener un rendimiento del 6% pudiendo aumentarlo a un 10% en muy poco tiempo.
Al cabo de unos años un laboratorio japonés también consiguió crear sus propias celdas
fotovoltaicas.
A partir del año 1958 este tipo de celdas fue utilizado para usos espaciales, como por ejemplo
satélites orbitales. El primero fue lanzado en marzo de 1958 el cual tuvo de nombre “Vanguard 1”
era un mini satélite con forma de esfera de aluminio, tenía un peso de 1,47 [kg] y un diámetro de
16,5 [cm]. Del satélite salían seis finas antenas de 30 [cm] de longitud y además contenía dos
transmisores, uno de 10 [mW] y el otro de 5 [mW] los cuales eran alimentados por seis celdas
solares de Silicio fabricadas por los laboratorios Bell [7].
Parques fotovoltaicos
6
En la Figura 1-3 se aprecia el “Vanguard 1” se logran ver las antenas y algunos de los paneles
utilizados para alimentar el satélite, estos paneles contaban con un rendimiento del 10,4%
aproximadamente, la energía que generaban era guardada en baterías de Mercurio.
Figura 1-3: Vanguard 1 [8].
1.1.3 Primera planta solar a gran escala
En 1982 ARCO Solar se convierte en la primera compañía en producir más de 1 [MW] de energía
usando módulos fotovoltaicos, ésta fue la primera planta solar fotovoltaica la cual estaba ubicada
en Hesperia, California. La planta tenía la capacidad de generar 1000 [kW] por hora cuando
trabajaba a su máxima capacidad, con esto se podría alimentar una ampolleta de 100 [kW] por
diez horas. Un año más tarde crean un segundo parque también en California llegando a tener
más de 100.000 paneles que generaban un total de 5,2 [MW] cuando funcionaban a plena
capacidad. Si bien estas plantas cayeron cuando volvió a hacerse popular el petróleo por esas
fechas, se demostró el potencial que tenía la energía solar fotovoltaica en términos comerciales
[9].
En Chile se inauguró la primera planta solar fotovoltaica industrial en el año 2012 “Calama solar
3”, construida y operada por la compañía Solarpack diseñada para cubrir las necesidades
eléctricas de la división de Chuquicamata propiedad de Codelco. La planta tiene 1,1 [MW] de
potencia instalada, si bien no cubre la totalidad de la necesidad de la empresa, se logra ver el
compromiso que se comienza a formar para una mejor sustentabilidad [10].
1.2 Componentes que incluye un parque fotovoltaico
Los parques fotovoltaicos se componen de distintas partes de las cuales cada una cumple un
papel fundamental para que funciones el sistema, las principales son:
Parques fotovoltaicos
7
1.2.1 Módulos fotovoltaicos
Los módulos fotovoltaicos son el elemento principal de los parques fotovoltaicos, sin estos sería
imposible obtener la energía del sol, están compuestos principalmente por:
1.2.1.1 Paneles solares
Son dispositivos que captan la energía proveniente de la radiación solar para su
aprovechamiento. Para optimizar su uso se deben alinear en cierto orden y apuntan
perpendicularmente hacia el sol, para así poder de manera más exacta, obtener la mayor cantidad
de fotones. Los paneles a su vez se componen de celdas fotovoltaicas que son las encargadas de
transformar la energía proveniente del sol en energía eléctrica, éstas pueden ser distribuidas en
el panel en serie o paralelo.
Las celdas fotovoltaicas están construidas a base de materiales semiconductores, principalmente
de silicio. La manera en la que funcionan es principalmente utilizando el efecto fotoeléctrico. Esto
ocurre cuando los fotones provenientes del sol chocan con estas celdas una cierta porción de
éstos son absorbidos por el material semiconductor y otra parte rebota al momento de chocar,
con esto, la energía absorbida es transferida al semiconductor, esta energía hace que los
electrones se puedan separar de los átomos y puedan fluir libremente.
Las celdas fotovoltaicas tienen uno o más campos eléctricos cuya función principal es obligar a
los electrones liberados por la absorción de luz a fluir en una dirección determinada, este flujo de
electrones produce una corriente y al colocar contactos de metal en la parte superior e inferior de
la celda, podemos extraer esa corriente para uso externo. Para producir estos campos eléctricos,
los fabricantes de las celdas mezclan el silicio con otros materiales para poder tener una cara con
carga negativa y la otra cara con carga positiva. Para que la cara quede cargada negativamente al
silicio de ésta le agregan Fosforo y a la otra cara le agregan Boro para que así quede con caga
positiva, el conjunto de esto forma un campo eléctrico en la unión de las capas de silicio. Entonces
cuando un fotón proveniente de la luz solar golpea a un electrón y es liberado, el campo eléctrico
lo empuja fuera de las capas de Silicio y con las rejillas de metal que se colocan por sobre la cara
la direccionan hacia el punto en que se quiere reunir la energía obtenida por todo el panel, para
que la mayoría de los fotones que impactan con la celda sean absorbidos se le instala además una
capa anti reflectante.
En la Figura 1-4 se observa un panel, como son distribuidas las celdas por éste y la composición
de cada celda.
Parques fotovoltaicos
8
Figura 1-4: Panel solar y componentes de una celda Fotovoltaica [11].
Hay diferentes tipos de paneles, hay tres tecnologías que destacan sobre el resto y son las que se
usan en cerca del 90% de las instalaciones fotovoltaicas [12], estas son:
o Paneles monocristalinos
o Paneles Policristalinos
o Paneles Silicio amorfo (capa fina)
Paneles monocristalinos
Están compuestas por células monocristalinas, es decir, están creadas de un solo cristal. Son
células que se diferencian por su color más oscuro similar a un color negro, su proceso de
fabricación es costoso, pero su rendimiento es mayor llegando hasta un 21% aproximadamente
Paneles policristalinos
Están compuestas por varios pedazos de Silicio distribuidos de manera desordenada en forma de
pequeños cristales, se reconocen principalmente por su color más azulado. Su elaboración es
menos costosa que los monocristalinos, pero con esto su rendimiento es menor alcanzando un
16% aproximadamente.
Amorfo o capa fina
El funcionamiento es el mismo que las cristalinas pero su elaboración es diferente. Sus principales
características son que tienen un proceso de fabricación sencillo, tienen facilidad para realizar
módulos flexibles, presentan un proceso de degradación mayor al ser expuestas al sol. Alcanzan
aproximadamente un 8% de rendimiento.
En la Figura 1-5 se muestra los diferentes tipos de celdas.
Parques fotovoltaicos
9
Figura 1-5: Tipos de celdas Fotovoltaicas [13].
1.2.1.2 Estructura de soporte
Se encarga de sostener los paneles solares, le proporciona la orientación y mantiene el ángulo de
inclinación ideal para el mayor aprovechamiento de la radiación, éstas además hacen que los
paneles resistan a la acción que ejercen los distintos elementos atmosféricos [14]. Existen dos
grupos de estructuras para paneles, estas son:
o Estructura de soporte en tejado (mayormente uso residencial)
o Estructura de soporte en suelo
Como este estudio se centra en grandes parques fotovoltaicos, se especificará la estructura de
soporte en suelo, dado que es la que se utiliza para estos casos, aunque son muy similares.
Las estructuras de soporte en suelo a su vez se dividen en 2 grupos [15]:
Estructura fija: Mantiene a los paneles en una misma posición, es la más comúnmente usada
debido a que es menos costosa y requiere menos mantención.
En la Figura 1-6 se puede observar un ejemplo de una estructura de soporte fijo
Parques fotovoltaicos
10
Figura 1-6: Estructura de soporte tipo fija [Fuente: Propia].
Estructura móvil: Tienen un sistema el cual permite que los paneles sigan la trayectoria del sol,
normalmente llamado “seguidor solar”, es utilizada en menor medida debido a sus grandes
costos de instalación y de mantención. La utilización de estas estructuras puede aumentar la
producción hasta en un 35%. Los motores utilizados usualmente en este tipo de sistemas son
motores de corriente continua comúnmente llamados motores de pasos, que son dispositivos
electromecánicos que convierten una serie de impulsos eléctricos en desplazamientos angulares
discretos.
Existen diferentes tipos de seguidores solares, éstos pueden clasificarse por el tipo de movimiento
que realicen y según el algoritmo de seguimiento que presenten [16].
Según su movimiento
Seguidor a un eje: La rotación de la superficie que capta los rayos del sol, se hace sobre
solo un eje, pudiendo ser horizontal, vertical u oblicuo. Este tipo de seguimiento
representa un grado de complejidad mínimo. Presenta una limitante, ya que, no puede
realizar un seguimiento completo del sol, solo puede seguir el azimut o la altura solar,
pero no ambas.
Seguidor de dos ejes: Estos poseen dos grados de libertad, tienen la capacidad de hacer
un seguimiento solar más preciso. Puede seguir en su totalidad la trayectoria del sol, tanto
en altura como en azimut.
En términos generales se puede decir que el seguidor de un eje tiene un grado de precisión menor
por ser menos complejo y sencillo, pero es más económico. Por otro lado, los seguidores de dos
ejes son más precisos permitiendo una mayor captación solar, pero a su vez son más caros.
Según su algoritmo de seguimiento
Seguidor por punto luminoso: Tienen integrado un sensor que les permite saber cuál es el punto del cielo más luminoso y al que deben apuntar. El funcionamiento se basa en
Parques fotovoltaicos
11
enviar una señal integrada por uno o varios sensores, dependiendo de la señal se envía un comando de control a uno o varios motores para que se ubiquen en el punto más adecuado.
Seguidores con programación astronómica: Mediante un programa pueden saber en qué
punto debería estar el sol a cada hora y apuntar en dicha dirección. La detección del sol
es irrelevante puesto que no posee sensores que indiquen el punto más luminoso. El
seguimiento está basado en una serie de ecuaciones que predicen la ubicación del sol en
el momento que se está realizando el cálculo.
En términos generales, el seguidor por punto luminoso presenta una mayor facilidad para
posicionarse, dada la simplicidad de su algoritmo en comparación con el seguidor de
programación astronómica, pero presenta una menor fiabilidad; mientras que el seguidor de
programación astronómica utiliza una tecnología más cara y compleja desde el punto de vista de
su mantenimiento y control, pero es más preciso a la hora de ubicarse.
En la Figura 1-7 se observa la imagen del seguidor solar de un eje, se puede ver cómo le permite
solo la movilidad en un sentido, normalmente parte su movimiento apuntando al este y lo
termina apuntando al oeste.
Figura 1-7: Seguidor solar de un eje [17].
En la Figura 1-8 se observa la imagen del seguidor solar de dos ejes, se puede ver como se le
permite el movimiento en dos direcciones teniendo una mayor movilidad dependiendo la
ubicación en la que se encuentre el sol.
Parques fotovoltaicos
12
Figura 1-8: Seguidor solar de dos ejes [18].
1.2.1.3 Cableado
Son los encargados de transportar la energía generada por los paneles hasta la estación de
potencia, éstos se pueden encontrar de manera subterránea o en alguna superficie previamente
dispuesta por los diseñadores e instaladores de la central.
En la Figura 1-9 se ve la disposición de los cables puestos en una estructura y los cables que
conectan los diferentes paneles.
Figura 1-9: Cables ordenados en una estructura metálica [Fuente: Propia].
1.2.2 Estaciones de potencia
La estación de potencia es principalmente la encargada de convertir la energía de corriente
continua que se obtiene de los paneles en corriente alterna, se analiza la energía que entra y que
Parques fotovoltaicos
13
sale para así asegurar que ésta se encuentre en las condiciones óptimas para no dañar ningún
aparato que conforma el parque fotovoltaico.
En la Figura 1-10 se observa a grandes rasgos la disposición de los componentes en la estación de
potencia, en ocasiones este sistema contempla el transformador elevador/reductor.
Figura 1-10: Disposición de una estación de potencia [19].
En la estación se encuentran principalmente:
Armario de corriente continua o caja de conexión
Lugar donde se recibe la energía producida por los paneles, contiene en general dispositivos de
mando, medida y protección correspondiente. En este lugar se permite detectar si existe algún
fallo en los generadores y evaluarlos junto con el sistema de monitorización.
Inversor
Es el principal encargado de hacer la transformación de la energía de corriente continua a
corriente alterna, está diseñado para ajustar la magnitud y frecuencia del voltaje que entrega, en
la mayoría de los casos es necesario un gran número de estos aparatos. Para escoger el inversor a
utilizar se debe considerar la potencia máxima que generarán los paneles.
La mayoría cuenta con diversos sistemas de protección, detectan caídas de voltaje en la entrada,
llegando a desconectarlo en caso de ser necesario.
Para su instalación es recomendable que el lugar sea fresco y seco, idealmente que esté protegido
contra la lluvia, el polvo, contacto directo con la radiación solar, además de ubicarse en un lugar
de cómodo acceso a la hora de realizarle mantención.
Armario de corriente alterna
Es el lugar en el que se recibe la energía de corriente alterna convertida por el inversor, se le hacen
diferentes mediciones y ajustes para ser enviada al transformador.
Parques fotovoltaicos
14
1.2.3 Subestación
La subestación es la encargada principalmente de poder evacuar la energía que ha sido convertida
por el inversor para ser transportada por las líneas de transmisión, para esto dispondrá de un
número de transformadores los cuales son los encargados de elevar la tensión de entrada para
poder derivar la energía a la red. Está compuesta principalmente por:
Transformador elevador/reductor
Es el enlace entre la energía recibida por la estación de potencia y las líneas de transmisión, se
encarga de aumentar o disminuir la tensión en un circuito manteniendo la potencia.
Con la necesidad de disminuir pérdidas a la hora de ser transportada la energía manteniendo la
potencia, se hace necesario elevar la tensión de entrada a las líneas. En general la tensión primaria
de los transformadores suele estar entre 6 y 33 [kV] y la tensión de salida depende de la tensión de
la línea de transporte que suele ser de 66, 110, 220 o 380 [kV].
Ya con la energía en alta tensión se hace necesario reducirla para entregar el nivel que los
dispositivos necesiten, para esto se usa la inversa con los valores que se emplearon en el caso de
la elevación.
Líneas de transmisión
Son las encargadas de transportar la energía desde los centros de generación hasta los encargados
de distribuirla o hacia el lugar acordado previamente, suelen ser de varios kilómetros y
construidas con materiales que le hagan poca resistencia a la corriente que transportan como lo
son el cobre, acero o aluminio.
Sistema de respaldo
Cuenta con una cantidad de motores a bencina o Diesel, que son los encargados de abastecer la
necesidad de suministro eléctrico (del sistema completo), para la operación de servicios auxiliares
y servicios de mantenimiento en caso de ser necesario.
1.2.4 Instalaciones complementarias
Sistema de monitoreo
Sistema encargado de conocer con exactitud el funcionamiento de la planta para poder actuar de
forma rápida y eficaz en las tareas de mantenimiento y reparación en caso de ser necesario.
Algunas de las principales características que pueden abarcar estos sistemas son:
Parques fotovoltaicos
15
o Diseño adecuado para cada usuario
o Software específico personalizado para cada usuario
o Recopilación de datos en forma real
o Base de datos históricos
o Monitorización remota
o Gestión en tiempo real
o Evaluación de datos
o Generación de informes de estado y producción
Sistema de iluminación
El sistema de iluminación se encarga de mantener el lugar visible en los horarios necesarios para
poder realizar las tareas durante la construcción, operación y mantenimiento de la planta.
El sistema se instala teniendo siempre en cuenta proteger la calidad astronómica de los cielos,
teniendo presente la regulación de emisión lumínica, por lo tanto, las instalaciones se harán
mirando hacia el suelo no afectando la visibilidad de los cielos de la región. Se espera con esto
proteger la calidad de los cielos utilizados y evitar el deterioro a futuro.
Sistema meteorológico
El sistema meteorológico es el encargado de analizar las principales condiciones meteorológicos
para determinar la radiación que se está recibiendo y la que se pretende recibir.
1.3 Parques fotovoltaicos en Chile
1.3.1 Radiación solar
Chile es un país privilegiado si se habla de generación solar fotovoltaica, específicamente el
desierto de Atacama, ya que, posee los niveles más altos de radiación solar en el mundo. Según
un estudio realizado en la universidad de Chile, los índices de radiación están entre 7 y 7,5
[kWh/m2] [20], si bien no es el país que abarca la mayor cantidad de radiación, es al que le llega
más cantidad de kWh/m2, es por lo tanto el país donde se necesitan menor superficie e inversión
para generar una mayor cantidad de energía, tanto así que 40 [km2] de paneles solares instalados
en la zona serían capaces de solventar todas las necesidades energéticas del país. Esta gran
cantidad de radiación se debe principalmente a la distribución del agua en la atmosfera, puesto
que la humedad desvía las emisiones de energía provenientes del sol, y además como el desierto
se encuentra a una altura considerable sobre el nivel del mar (400-1500 [m]), la radiación llega de
manera más directa a la superficie [21].
En la Figura 1-11 se logra ver los increíbles índices de radiación que tiene esa zona del país.
Parques fotovoltaicos
16
Figura 1-11: Radiación solar en la región de Antofagasta, Chile [Fuente: Propia].
Pero no solo en el desierto de Atacama es posible encontrar niveles muy altos de radiación solar,
en el continente africano y australiano la radiación se acerca a los índices que tiene Chile.
En todo el país hay lugares donde se pueden instalar sistemas fotovoltaicos, independiente de no
tener una gran cantidad de radiación, no se tendrá la misma efectividad, pero a pesar de eso se
obtienen buenos resultados, un ejemplo es el caso de Alemania que a pesar de no tener una
radiación solar como la chilena es uno de los líderes mundiales en las instalaciones de energías
solares fotovoltaicas.
1.3.2 Principales parques
Chile cuenta con una capacidad de generación de energía eléctrica aproximadamente de 22.540
[MW] a febrero de 2018, que proviene de los 3 sistemas eléctricos que tiene el territorio nacional,
estos son el Sistema eléctrico nacional (SEN), Sistema de Aysén (SEA) y por último el Sistema de
Magallanes (SEM). La electricidad generada se obtiene usando distintos mecanismos como son
la combustión de combustibles fósiles en centrales termoeléctricas, la utilización del agua en las
centrales hidroeléctricas, o el sol en los parques fotovoltaicos. Estos últimos corresponden
aproximadamente al 8% de la generación total con cerca de 1830 [MW], se espera que en poco
tiempo estos valores aumenten, dado que, el país tiene planes de hacer su energía más empática
con el medio ambiente.
En la Figura 1-12 se logra ver con claridad los valores recién mencionados y que la principal fuente
de generación del país es la quema de combustibles como el carbón, el gas natural y el petróleo
Diesel.
Parques fotovoltaicos
17
Figura 1-12: a) Capacidad generada en el país hasta la fecha de febrero de 2018, b) Porcentaje y cantidad de Mega Watts de generación. Fotovoltaica [22].
Para lograr llegar a ese 8% y a esa gran cantidad de Mega Watts se instalaron principalmente en el
norte del país, un gran número de plantas fotovoltaicas, entre las más importantes se encuentran:
Planta fotovoltaica el Romero Solar
Ubicada en el desierto de Atacama en la comuna de Vallenar, su construcción se inició en octubre
de 2015 y su puesta en marcha fue a principios de 2017. Cuenta con una potencia de 196 [MW]
nominales que son generados por 776.000 paneles solares de silicio policristalino situados en
estructuras fijas. Gracias a esta planta se evita contaminar con 485.000 toneladas de CO2 al año
que generaría una empresa termoeléctrica. Su punto de conexión a la red es en Tap-off Línea
Maitencillo – Punta Colorada 220 [kV].
La planta pertenece al grupo Acciona, ésta tuvo una inversión aproximada de 343 millones de
dólares. Mediante un contrato a largo plazo el Romero Solar cubre la totalidad del consumo
eléctrico derivado de las operaciones de Google en Chile [4].
Planta solar Bolero
Se ubica en la comuna de Sierra Gorda, en la región de Antofagasta, se lanzó el proyecto en 2015
y su puesta en marcha fue en marzo de 2017. Su potencia es de aproximadamente 146 [MW]
nominales que son generados mediante 475.000 módulos fotovoltaicos montados sobre una
estructura capaz de rastrear el sol, por lo tanto, tiene mayor rendimiento que otras plantas.
Gracias al parque fotovoltaico se reduce la emisión de 380.000 toneladas de CO2. Su punto de
conexión a la red eléctrica es en Laberinto 220 [kV] – BP A / Laberinto 220 [kV] BP B.
La empresa a cargo de la planta es EDF Energies Nouvelles y Marubeni su socio japonés, dio
trabajo a 280 personas en su periodo de construcción y 20 en el periodo de vida de la planta [23].
Parques fotovoltaicos
18
Planta solar Luz del Norte
Ubicada en la comuna de Copiapó, en la región de Atacama, se empezó a construir en 2014 y se
puso en marcha a finales de febrero de 2016. Cuenta con una potencia de 141 [MW] generados a
partir de 1.7 millones de paneles de capa fina afirmados por estructuras fotovoltaicas con
seguidores en un eje para tener mayor eficiencia. Gracias a la planta se evita la emisión de 185.000
toneladas de CO2 métricas al año. Se conecta a la red eléctrica en S/E Carrera Pinto 220 [kV].
El encargado de la planta es First Solar, empresa a cargo de diversos proyectos alrededor del
mundo [24].
Planta solar Finis Terrae
Se ubica en la comuna de María Elena, en la región de Antofagasta, su construcción comenzó en
julio de 2015 y se puso en marcha en abril de 2017. Cuenta con una potencia bruta instalada de
138 [MW] los cuales son generados por 668.160 paneles solares, son sostenidos por estructuras
metálicas sobre seguidores a un eje inclinado agrupados en 180 paneles por cada eje, con en total
3.712 seguidores. Su conexión con la red eléctrica es en Rande 220 [kV].
El parque es propiedad de cinco sociedades vehículo controladas por Enel Grenn Power Chile y
tuvo una inversión aproximada de 270 millones de dólares, cuenta con un contrato de compra y
venta a largo plazo con Endesa Chile ahora Enel Generación [25].
Planta solar Quilapilún
Es el primer parque solar a gran escala en la región metropolitana, específicamente en la comuna
de Colina, fue puesta en servicio en marzo de 2017. Su potencia es aproximadamente de 103 [MW]
que son generados gracias a sus más de 350.000 paneles distribuidos en un total de 288 hectáreas.
La producción anual de la planta permite reducir las emisiones en 100.000 toneladas de CO2.
Quilapilún es un proyecto perteneciente a Atlas Renewable Energy, perteneciente al grupo Actis.
1.4 Mantenimiento
1.4.1 Importancia
En sistemas tan complejos como lo son los parques fotovoltaicos son muchos los componentes
que, debido al uso constante o problemas de fabricación, se descalibran, o suelen también sufrir
daños producidos por personas mal intencionadas. Con que uno de los componentes deje de
funcionar o funcione de manera defectuosa la planta no estará rindiendo como debería hacerlo,
esto produce, pérdidas que a veces pueden ser perjudiciales para las empresas, o el daño de otros
aparatos que están funcionando sin problema. La manera de evitar lo anterior es realizándole un
correcto mantenimiento a los diferentes componentes que tiene el parque, siempre estando al
corriente de cuáles son las formas más eficaces para sacar el mejor provecho a cada dispositivo.
Parques fotovoltaicos
19
Algo fundamental en todo el proceso es tener claro los diferentes planes de mantenimiento que
se realizan, el tiempo adecuado para realizar cada uno de éstos, contar con un equipo preparado
en el caso de ocurrir una falla inesperada, respetar las indicaciones que da el fabricante de cada
implemento usado y guardar un historial cada vez que se realice un procedimiento.
1.4.2 Aspectos generales
Algunas de las labores que se realizan al momento de proceder con el mantenimiento dependen
de operaciones mecánicas o eléctricas. Para realizar estos procedimientos, se utilizan diferentes
tipos de herramientas, mediciones y luego comparaciones para así ajustar los sistemas a niveles
óptimos. Los elementos a los que se les aplica el mantenimiento van desde los paneles solares
hasta el camino de acceso al recinto.
Las tareas básicas de algunos elementos donde corresponde realizar una mantención son:
Paneles fotovoltaicos
Se limpian los paneles de polvos o desechos de animales que puedan tener (normalmente se
realiza con agua), se verifica que las conexiones estén ajustadas. Es muy importante no dañar los
paneles a la hora del procedimiento.
Estructura de soporte o seguidor solar
Se realiza una revisión del estado en general de los aparatos teniendo en consideración los
tornillos, el daño estructural producido por el óxido y agentes ambientales, en casos que el daño
sea demasiado se procede a cambiar la pieza.
Inversor
Se hace una revisión de la ventilación, temperatura, las conexiones y el estado de la alarma.
Sistema de ventilacion
Se hace una inspección en el sistema para evitar alcanzar temperaturas que ocasionen fallas en
los aparatos, además de hacer una limpieza exhaustiva en las rejillas y demás aparatos necesarios.
Instalacion electrica general
Se realiza una revisión de todos los cables, de este modo se comprueba el estado en el que se
encuentran para evitar el mal funcionamiento de la planta por éstos. Se revisa además los
sistemas de iluminación, enchufes y los sistemas de control.
Sistemas de seguridad
Consiste principalmente en revisión y limpieza de las cámaras y sensores de movimiento, y se
hace una revisión de las alarmas.
20
2 Principales fallas en parques fotovoltaicos La inversión que se hace en los diferentes equipos es muy grande y es fundamental que, a la hora
de elegir, se haga pensando en el lugar en el que trabajará el aparato. Los diseños y materiales se
ajustan a las diferentes condiciones geográficas y climáticas, estas diferencias pueden provocar el
bajo rendimiento y vida útil, afectando de igual manera las utilidades como las posibles futuras
inversiones. Por lo mencionado anteriormente es muy importante tener claridad de los fallos que
ocurren comúnmente en los diferentes equipos, identificando aspectos técnicos, operacionales y
la tasa de fallas de las plantas fotovoltaicas. Esto ayuda a saber las causas de fallas más comunes,
pudiendo así tomar medidas preventivas y a qué poner más énfasis en las futuras tareas de
mantenimiento.
Los equipos están repartidos entre el parque fotovoltaico y la subestación elevadora. En las
estaciones de potencia están los centros de transformación y son los que tienen más cantidad de
fallas, seguido por los centros de generación, más específicamente los paneles solares, que de
igual manera sufren daños por las condiciones del lugar y factores externos [3].
2.1 Fallas en los parques fotovoltaicos
En los parques fotovoltaicos ubicados en lugares desérticos como lo es el desierto de Atacama, los
centros de transformación tienen una tasa de fallas media de 7,96 [fallas/mes], siendo el inversor
el que presenta mayor cantidad de problemas, específicamente en el lado del control, intensidad
de conversión y por excesos de temperatura. Diferente a otras fallas la de los inversores es más
trascendente, como es uno de los elementos más importantes en la planta es tratado
rápidamente. Las fallas son más comunes de lo que se podría creer siendo algunas inherentes a
los mismos equipos, ya que, son principalmente fallas del fabricante, en su programación,
firmware, fabricación, también se presentan fallas en la instalación de los aparatos, es importante
mantener la comunicación con el proveedor del equipo para solucionar en conjunto un posible
fallo.
En la Figura 2-1 se observa la distribución por tipo de falla en una planta fotovoltaica. Los datos
mostrados corresponden a un estudio elaborado por Encare y Energía 360, en el que realizaron
Principales fallas en parques fotovoltaicos
21
una encuesta a distintas empresas dueñas de parques fotovoltaicos del norte de Chile. Según se
menciona los principales componentes que sufren fallos en la planta fotovoltaica son:
Estructuras de soporte de los paneles.
Seguidor.
Panel fotovoltaico.
Instalaciones de baja tensión.
Centros de transformación.
Instalaciones de media tensión.
Scada.
Comunicaciones.
Figura 2-1: Porcentaje por tipo de fallas presentes en el seguidor [3].
2.1.1 Estructuras soportantes de los paneles
Está compuesta por un pilar, la parrilla y las uniones de ambos. Son los principales encargados de
sostener los paneles fotovoltaicos y además son uno de los elementos con menor cantidad de
fallas en los parques fotovoltaicos. Sus posibles fallas no tienen una relevancia tan importante
dentro de los parques, ya que, son tratados a la brevedad y es muy poco probable que éstas se
produzcan al mismo tiempo en los diferentes paneles.
Sus principales fallas corresponden a:
Fallas estructurales
Fallas que puedan presentar las estructuras por problemas de diseño estructural o en su calidad.
Si las estructuras poseen este tipo de fallas, se pueden reconocer por la presencia de torsiones,
Principales fallas en parques fotovoltaicos
22
dobleces, quiebres, etc. Estas fallas se presentan en las distintas partes que se subdivide: pilares,
parrillas y sus respectivas uniones.
Fallas por corrosión
Son fallas que presentan las estructuras debido al lavado de los paneles, una mala aplicación del
anticorrosivo o problemas que se presentan en la etapa de montaje y construcción, como puede
ser la falta de retoques a la hora de aplicar el anticorrosivo.
2.1.2 Seguidor
El dispositivo encargado de orientar los paneles fotovoltaicos en dirección al sol en el transcurso
del día, y que aumenta significativamente el rendimiento del parque.
Sus principales fallas corresponden a:
Fallas de Control
Las partes de control corresponden al área que le da las instrucciones de movimiento, entrega de
señales de posición SCADA del sistema de seguimiento, o sea, es lo que le da la inteligencia. En
esta etapa los instrumentos que pueden presentar fallas son el sistema de control propiamente
tal, cables de control o la fibra óptica.
Fallas Mecánicas
Son fallas principalmente producidas en el brazo o palanca, reductor y en las uniones del seguidor
a la estructura.
Fallas Eléctricas
Son fallas que ocurren principalmente en los componentes de fuerza del sistema de seguimiento.
Como por ejemplo el motor, cables y los suministros de energía.
En la Figura 2-2 se observa el porcentaje que presenta cada tipo de falla. Se ve que un 38%
corresponde a fallas de control, el sistema de control de los seguidores es el que más se ve afectado
a la hora de energizar y desenergizar la planta, ya que, hace que los seguidores se queden sin
movimiento. Hay que tener en consideración que como son una gran cantidad de seguidores
debido a las dimensiones de la planta, no se disminuye significativamente la producción, dado
que, se reparan rápidamente.
El 18% de las fallas eléctricas se deben principalmente a problemas relacionados con el motor,
debido a bajas de rendimiento o quemaduras producidos por el exceso de movimiento. Son fallas
poco comunes y la reparación no toma más de medio día. El impacto que tiene en la generación
de energía es mínimo.
Las fallas más presentes con un 44% corresponden a las mecánicas producto de problemas en los
reductores y en las uniones del seguidor con la estructura. Dado que, en el norte de nuestro país,
Principales fallas en parques fotovoltaicos
23
se presenta una gran cantidad de polvo en suspensión, es irremediable que ingrese polvo a los
reductores, sin embargo, el cambio se hace muy rápido, debido a la alerta que el sistema entrega
al momento de detectar anomalías. Las uniones de los seguidores se ven afectadas
principalmente por la desconexión y reconexión de la planta, generalmente al volver a energizarse
se dañan los componentes.
Figura 2-2; Porcentaje por tipo de fallas presentes en el seguidor [3].
2.1.3 Panel fotovoltaico
Las fallas presentes en los paneles fotovoltaicos se pueden dividir en distintos tipos como son:
Rotura
Punto caliente
Conectores
En el caso de la rotura, se puede dividir en subgrupos dadas las distintas causas que producen la
rotura del panel, estas causas son:
Delincuencia
Estrés térmico
Construcción y montaje
En la Figura 2-3 se observa el porcentaje de fallas que presentan los paneles dependiendo del tipo
de problema que presenten.
Principales fallas en parques fotovoltaicos
24
Figura 2-3: Porcentaje por tipo de fallas presentes en el panel fotovoltaico [3].
Fallas por punto caliente
Según se observa en la Figura 2-3 un 3% de las fallas son producidas por puntos calientes en el
panel. Esto se debe principalmente al momento de quemarse algún diodo, ya que, alcanza una
temperatura perjudicial para el panel.
Fallas de conectores
El 1% corresponde al fallo de los conectores, no existe una razón clara para la falla de estos
aparatos, pero ocasionan un mal funcionamiento en la caja de conexión y/o en los conectores
propiamente tal.
Fallas por rotura
Un 96% de las fallas de los paneles corresponde a la rotura de éstos. Principalmente se debe a
problemas de vandalismo, dado que, con la utilización de piedras u otros objetos se rompen o
trizan los paneles producto del impacto. Otras causas comunes son debidas al estrés térmico
causados por el lavado de los paneles, una mala instalación del panel al momento del montaje o
por paneles defectuosos que vienen con problemas de fabricación.
El impacto de estas fallas en la generación de la energía no provoca una pérdida significativa dada
la rotura de algún panel, debido a la enorme cantidad de paneles que se utilizan en las
instalaciones. Las fallas de los paneles tardan aproximadamente entre media y una hora en ser
Principales fallas en parques fotovoltaicos
25
resueltas y no es necesario llamar a alguien para realizarlo, ya que, el personal del lugar está
capacitado para resolverlo.
2.1.4 Instalaciones de baja tensión (desde la cadena de paneles o “string” hasta la caja de conexiones)
Corresponden a los aparatos que van desde los paneles fotovoltaicos que se conectan en serie
llamada “string” hasta la caja de conexiones que los une en paralelo, para luego llevar la energía
generada en corriente continua hasta la entrada de los inversores.
Según la Figura 2-4, el 97 % de las fallas corresponden al mal funcionamiento de algún fusible que
se quema producto de alteraciones propias del aparato o el exceso de irradiancia que presentan.
Al momento de la falla la alerta es casi inmediata y el cambio del fusible no tarda más de 15
minutos.
El otro 3 % que se observa en la figura corresponde a fallas con los conectores. Las causas por las
que se produce el fallo son desconocidas.
Figura 2-4: Porcentaje por tipo de fallas presentes en las instalaciones de baja tensión [3].
2.1.5 Centro de transformación
Es el lugar encargado de transformar la energía eléctrica continua en energía eléctrica alterna, el
principal encargado de esta tarea es el inversor. Luego la energía es elevada a niveles de tensión
adecuados para un mayor rendimiento en el transporte de ésta, siendo el principal encargado el
transformador de poder. Para poder desconectar un inversor/transformador, se incorporan
celdas en media tensión o también llamados “Switchgear”, que funcionan como interruptores en
los rangos de tensión de 23 a 33 kV.
Principales fallas en parques fotovoltaicos
26
El centro de transformación es el lugar de la planta fotovoltaica que presenta una mayor cantidad
de fallas y además son más trascendentes, ya que, la cantidad de inversores que se utilizan son
mucho menos en comparación con el de paneles y seguidores. Se considera que
aproximadamente por 1 MW instalado se utiliza un inversor, por lo tanto, si se habla de pérdida
de energía el impacto es bastante mayor comparado con fallas de otros equipos.
Los centros de transformación presentan tres componentes importantes que son principalmente
los encargados de realizar el cambio de la energía, estos son los inversores, las celdas de media
tensión y el transformador baja/media tensión. Las fallas correspondientes a los centros de
transformación presentadas en las diferentes plantas fotovoltaicas se pueden dividir en los
elementos mencionados anteriormente.
El inversor presenta una gran cantidad de fallas, las que se pueden dividir en:
Lado de control: Son principalmente fallas en la partida del inversor, para resolverlas solo
se le aplica un reinicio al aparato.
Lado fuerza: Son principalmente fallas producidas por la desconexión de la tierra y en el
alimentador del inversor.
Temperatura: Se produce un aumento en la temperatura, esto es debido principalmente
a la saturación de los filtros de las cabinas y las fallas de los ventiladores de las cabinas.
Mecánicas: Se provoca un corte en el inversor, debido a que las cabinas o puertas quedan
abiertas.
Polvo: Son fallas producidas por el polvo que entra en los inversores provocando que
éstos se detengan, o provocando la activación de los sistemas contra incendios.
Las celdas de media tensión presentan fallas de control y mecánicas. También se han detectado
fallas en equipos auxiliares, como en fusibles que generan un impacto significativo en la
generación de energía.
Los transformadores de baja y media tensión presentan fallas eléctricas, de temperatura y
mecánicas. Las correspondientes a fallas eléctricas son problemas que vienen desde la etapa de
construcción. Por las altas temperaturas a las que son sometidos se produce una activación de las
alarmas que presentan. En la parte relacionada al área mecánica se presentan fallas por las
filtraciones del aceite
En la Figura 2-5 se observa el porcentaje de fallas que presentan los componentes de los centros
de transformación. Se puede observar claramente que el inversor es el aparato que presenta la
mayor cantidad de fallas, y en menor medida el transformador de poder y las celdas de media
tensión
Principales fallas en parques fotovoltaicos
27
Figura 2-5: Porcentaje por tipo de fallas presentes en los centros de transformación [3].
2.1.6 Instalaciones de media tensión (red interna de transmisión)
Son las instalaciones de la red interna de transmisión del parque fotovoltaico. Las principales
fallas que presenta este sector de la planta corresponden principalmente al conexionado que se
realizó en los terminales o las mufas, o bien a un mal funcionamiento de los cables producto de
un mal aislamiento o el daño que se producen por agentes externos.
Las instalaciones de media tensión es una de las partes de la planta que presenta la menor
cantidad de fallas. Las causas de por qué se producen las fallas, es en gran parte producto de
uniones que quedaron defectuosas en la etapa de construcción.
En la Figura 2-6 se observa el porcentaje de fallas que se presentan en las instalaciones de media
tensión, siendo las más relevantes las fallas en el conexionado de las mufas con un 82%.
Principales fallas en parques fotovoltaicos
28
Figura 2-6: Porcentaje por tipo de fallas presentes en las instalaciones de media tensión [3].
2.1.7 Scada (Supervisory Control And Data Acquisition)
Es el sistema encargado de la supervisión y control local de todas las operaciones que se
relacionan con el control, medición y distribución de la energía eléctrica que se realizan dentro
de la planta fotovoltaica. Sus fallas ocurren principalmente en la implementación, los servidores,
en la comunicación con el operador y con la planta.
Según se observa en la Figura 2-7, la mayor presencia de fallas ocurre en la comunicación con la
planta y esto es debido al software remoto que utilizan algunas de ellas para poder comunicarse
con las oficinas centrales.
Principales fallas en parques fotovoltaicos
29
Figura 2-7: Porcentaje por tipo de fallas presentes en el sistema SCADA [3].
2.1.8 Comunicaciones
Se refiere a las comunicaciones de las centrales generadoras con el Coordinador Eléctrico
Nacional, las fallas se encuentran generalmente en el enlace principal, enlace redundante (en
caso de que el principal falle), onda portadora y hardware.
Las fallas en las comunicaciones, específicamente hablando de fallas en el enlace principal
resultan ser de agentes externos a la planta principalmente, puede deberse a problemas de
vandalismo o problemas con el proveedor de servicios y son éstos los que deben dar una solución.
2.2 Fallas en la subestación elevadora
La subestación es la principal encargada de elevar la tensión a niveles adecuados para su
transmisión, el principal encargado es el transformador de poder elevador.
Las fallas que presentan las subestaciones eléctricas son principalmente en sus componentes de
control (SCADA) y comunicaciones. También pueden presentar fallas eléctricas, mecánicas, en
sus distintas protecciones, fallas por falta de limpieza en los aisladores y en sus diferentes equipos.
Los equipos que se ven más afectados en la subestación son: el transformador principal,
medidores de energía, transformadores de corriente y de potencial, interruptores, seccionadores,
transformadores de servicios auxiliares.
Las fallas que más presenta la subestación eléctrica son las fallas mecánicas, donde los problemas
más frecuentes, se encuentran en las mufas (uniones) y las celdas de media tensión, además de
problemas en los Tap-off y filtraciones de los aceites en los transformadores.
30
3 Plan de mantenimiento 3.1 Aspectos generales
El mantenimiento de los parques fotovoltaicos va de la mano con la operación de éstos, dado que,
en el momento en el que se están operando se logra apreciar si está ocurriendo algún fallo o es
probable que ocurra, permitiendo así una operación continua y eficiente de la totalidad de los
componentes. Es por lo anteriormente mencionado indispensable que los operadores de las
plantas tengan siempre una estrategia a la hora de ocurrir alguno de esos problemas.
Regularmente la ocurrencia de estas fallas o problemas se pueden dividir en tres etapas o fases de
la vida útil de la planta, éstas son:
o Fase 1: Es la fase inicial de la planta, va principalmente desde la instalación de ésta, hasta
el tercer año de funcionamiento. Esta fase tiene una gran cantidad de problemas y fallas,
debido a la puesta en marcha y a posibles malas instalaciones.
o Fase 2: Es la fase intermedia de la planta, abarca casi la vida útil completa de ésta, desde
los tres hasta los veinte años aproximadamente. En esta fase el porcentaje de fallas es
poco, principalmente son debidas a problemas de fabricación de los componentes, a su
funcionamiento en la intemperie y vandalismos.
o Fase 3: Es la fase final de la planta, va desde los 20 hasta los 25 años aproximadamente.
En esta fase se producen gran cantidad de fallas básicamente porque los componentes de
la planta ya han llegado al límite de su vida útil.
El contexto en el que se desarrolla la operación y mantenimiento de las plantas fotovoltaicas es
que genere suficientes ahorros sobre la inversión, esto quiere decir, evitar costos innecesarios que
se generarían en caso de no operar de manera correcta, de no lograr anticipar alguna falla y de no
actuar oportunamente en el momento que ocurre la misma, entre otras. Debido a lo mencionado
anteriormente, al momento de planificar la operación y mantenimiento de los diversos parques
instalados hay que estar conscientes de la inversión que se realizó y de los ahorros que se esperan
del proyecto.
La estrategia utilizada es realizar un plan de mantenimiento, el cual tiene que abarcar la mayor
cantidad de información, para así, poder ponerse en todas las situaciones posibles teniendo en
consideración que el número de fallas que ocurren son variadas. El plan de mantenimiento se
Plan de mantenimiento
31
compone de tres diferentes tipos de mantenimiento, estos son el mantenimiento preventivo,
correctivo y predictivo [26].
En la Figura 3-1 se logra apreciar los diferentes componentes que debe tener un completo plan
de mantenimiento.
Figura 3-1: Principales componentes de un plan de mantenimiento [26].
Considerando los aspectos económicos generales del parque fotovoltaico, el costo de la
mantención suele ser bajo si se compara con los costos que se generan en pérdidas de producción
y gastos al momento de reparar una falla producida por no haber realizado el mantenimiento
debido. En los parques solares fotovoltaicos los costos de mantenimiento suelen ser el 2% de los
ingresos por producción de energía eléctrica [27].
Debido al hecho de que hay una inmensa cantidad de parques fotovoltaicos instalados a lo largo
del planeta, las diferentes condiciones ambientales en las que están dispuestos, la variedad de
equipos ocupados para realizar las mismas funciones y las diferentes capacidades instaladas se
hace imposible diseñar un plan de mantenimiento que se ajuste completamente a cada una de
las plantas fotovoltaicas, por este motivo se señalará que es lo recomendable a realizar en cada
uno de los componentes del plan de mantenimiento.
Un correcto plan de mantenimiento debe incluir una serie de información relevante, que es
fundamental para saber en qué momento actuar a la hora de realizar un mantenimiento
preventivo, saber a quién acudir a la hora de realizar un mantenimiento correctivo y tener todos
los datos históricos del parque a la hora de querer realizar un mantenimiento predictivo. A
continuación, se presentan una serie de datos que es importante que un plan de mantenimiento
incluya:
Plan de mantenimiento
32
o Información de contacto de los responsables encargados del mantenimiento y de la
empresa encargada de proveer cada aparato utilizado.
o Garantías del instalador y la garantía de todos los aparatos del sistema.
o Descripción y documentación de todo el sistema, incluyendo planos, especificaciones y
registros, contemplando también la seguridad al momento de operar.
o Listado de todos los equipos con su respectiva ubicación en el sistema, marca, modelo y
número de serie.
o Estimaciones del rendimiento y estudios de sombra e irradiación, es importante tener
claro las condiciones nominales en que opera el parque para así poder realizar una
comparación.
o Los manuales de cada uno de los equipos, ahí es donde se señalan los distintos
indicadores operacionales.
o En caso de un mantenimiento externo, es importante tener los contratos de
mantenimiento, incluidos números de contacto para cada uno y los tiempos de
respuestas especificados en el mismo.
o Presupuesto para el mantenimiento que debe incluir costos operativos de monitoreo y
diagnóstico, los diferentes tipos de mantenimientos y gastos adicionales que se generan
luego de que ciertos aparatos cumplen con su vida útil.
A continuación, se detalla en que consiste cada uno de los diferentes componentes de un plan de
mantenimiento.
3.2 Mantenimiento preventivo
El mantenimiento preventivo es el encargado de evitar o mitigar las consecuencias de fallas en los
equipos y del sistema, para así extender su disponibilidad aumentando de esta manera la vida útil
del parque. Se realiza mediante un conjunto de actividades programadas que van desde la
inspección visual hasta la verificación de las funciones de cada componente que requiera
mantención. Los protocolos por realizar dependen de cada sistema influyendo el tamaño,
entorno y diseño de cada uno de éstos.
Los problemas más comunes y por los cuales se hace necesario realizar el mantenimiento
preventivo son el desgaste normal debido al tiempo que lleven funcionando y las condiciones
ambientales en las que están dispuestos los aparatos, como lo son la humedad, tierra o polvo,
construcciones cercanas, poblaciones de aves, entre otras.
Es importante tener en consideración que el mantenimiento preventivo se debe balancear de tal
manera que sus costos no sobrepasen los beneficios que conlleva realizarlo.
Se señala a continuación en que consiste el mantenimiento preventivo a los principales
componentes del parque.
Plan de mantenimiento
33
3.2.1 Modulos fotovoltaicos
Limpieza de paneles
Algo fundamental para no disminuir la generación de energía eléctrica y mantener un buen
rendimiento en el parque fotovoltaico, es la limpieza de los paneles. El polvo, la suciedad,
excremento de aves u objetos como ramas de árboles y papeles son las principales causas de la
suciedad presente en los paneles. La suciedad no sólo se limita a tapar cierta cantidad de la
radiación que llega al panel, aparte de eso, provoca una diferente distribución de esta radiación
no solo al módulo afectado, sino que también, a los módulos conectados con éste.
La frecuencia con la que se debe realizar la limpieza de los paneles depende completamente del
lugar en el que estén instalados, dado que, si se ubican en un lugar donde las concentraciones de
polvo son grandes, se tendrá que realizar de manera más continua en comparación a un lugar
donde no se tenga este inconveniente, suele ser de manera mensual o bimensual. Se recomienda
además que la frecuencia de la limpieza aumente en los meses de mayor producción, en Chile por
ejemplo son los meses entre octubre y marzo.
La limpieza de los paneles se puede realizar a cualquier hora del día, pero es recomendable actuar
en una hora donde la producción de energía sea baja o nula, con esto se evitan pérdidas que se
producen debido a las sombras que generan las distintas herramientas utilizadas y se evitan
además choques térmicos sobre el vidrio del panel, producidos por la variación de temperatura
que se produce al verter el agua a una cierta temperatura en el vidrio a una temperatura mayor.
No es aconsejable utilizar sustancias aparte de agua ya que estas pueden generar corrosión en el
panel y la utilización de más agua de la debida. El agua que se utiliza es tratada con el fin de
desmineralizarla, las sales minerales que generalmente lleva el agua dejan partículas o manchas
en el vidrio a la hora de ésta evaporarse o pueden causar corrosión en el marco del panel.
En el sector fotovoltaico existe un gran número de sistemas encargados de realizar la limpieza de
los paneles, depende de cada empresa cuál de éstos ocupará para su proyecto. Los diversos
sistemas se pueden clasificar según criterios como: sistemas con o sin rozamiento, con o sin agua
y manual o mecanizado.
A continuación, se detallará cuáles son los principales sistemas utilizados para la limpieza de
paneles:
Sistema de limpieza utilizando pértigas y agua
Es uno de los sistemas que más se utiliza. La manera de operar es principalmente rociar los
módulos con abundante agua para luego con una pértiga (normalmente de fibra de
carbono y poliéster de una longitud adecuada) proceder a la limpieza. En la cabeza de la
pértiga se utiliza un cepillo o paño diseñado especialmente para la limpieza de los
paneles, los cuales están fabricados con terminaciones que no produzcan rayaduras en el
vidrio del panel. Generalmente el agua se traslada en equipos especiales de bombeo y
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mangueras integrados en vehículos especiales, los que también se encargan de realizar
los trabajos de desmineralizar el agua.
En la Figura 3-2 se aprecia el sistema de limpieza mencionado anteriormente.
Figura 3-2: Sistema de limpieza utilizando pértigas y agua.
En la Tabla 3-1: Ventajas y desventajas del sistema de limpieza utilizando pértigas y agua. se
muestran las ventajas y desventajas que conlleva utilizar este sistema [28].
Tabla 3-1: Ventajas y desventajas del sistema de limpieza utilizando pértigas y agua.
Ventajas Desventajas
Equipo barato. Se gasta más agua que en otros sistemas de
limpieza.
Es necesaria poca formación y experiencia para operar los equipos.
Dificultosa para grandes estructuras de seguimiento.
Mas adecuado para parques pequeños, se puede contratar a residentes del lugar.
Se pierde mucho tiempo, teniendo en consideración que los parques son de gran tamaño.
Sistema de limpieza agua a presión
Para este sistema de limpieza se necesita un vehículo que tenga incluido un estanque de agua de
no menos de 2000 litros y una persona encargada de rociar el agua sobre los paneles. Hay que
tener en consideración que la presión ejercida sobre el panel sea de 50 a 70 [psi] para así no dañar
el panel.
En la Figura 3-3: Sistema de limpieza utilizando agua a presión ., se muestra un vehículo
encargado de la limpieza utilizando agua a presión.
Plan de mantenimiento
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Figura 3-3: Sistema de limpieza utilizando agua a presión [29].
El mecanismo utilizado es posible encontrarlo para estructuras fijas y estructuras móviles.
o Estructuras fijas: El conductor dentro del vehículo se encarga de regular la presión y la
dirección del agua, no es necesario que haya otra persona encargada de verter el agua en
los paneles.
o Estructuras móviles: Un operario que está incorporado en una plataforma elevadora de
poco peso, es encargado de rociar el agua en el panel. La conducción del vehículo y la
plataforma se encuentran dentro de la misma y se toma el agua de un recipiente
previamente dispuesto.
En la Tabla 3-2 se muestran las ventajas y desventajas que conlleva utilizar este sistema.
Tabla 3-2: Ventajas y desventajas del sistema de limpieza utilizando agua a presión.
Ventajas Desventajas
Se pueden limpiar instalaciones con estructuras de seguimiento de dimensiones
grandes.
Posibilidad de dificultarse la entrada por el hecho de ser vehículos de un tamaño considerable,
además de los gastos de combustible.
Se aprovecha de mejor manera el tiempo a la hora de realizar el trabajo.
Se necesita formación y experiencia para maniobrar los aparatos.
Si los operarios utilizan de manera adecuada el sistema, es posible ahorrar gran cantidad
de agua.
Si el operario no está bien capacitado, es posible que se gaste más agua que con otros sistemas.
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Cabe señalar, además, que existe la posibilidad de utilizar el agua en forma de vapor, con este
mecanismo se logra reducir significativamente el agua utilizada. Sin embargo, al tener que
evaporar el agua los costos aumentan.
En la Figura 3-4 se muestra la limpieza de los paneles utilizando vapor.
Figura 3-4: Sistema de limpieza utilizando vapor [30].
Sistema con rodillo
El sistema consiste en un vehículo del cual se desprende un brazo mecánico, que sostiene un
rodillo construido con cerdas suaves diseñadas para no dañar los paneles. El operario debe
situarse en un lugar que tenga una visión optima del espacio que esté limpiando. La limpieza se
realiza con agua desmineralizada para no ensuciar ni dañar los módulos, esta agua está
almacenada en el vehículo.
Es necesario para utilizar este sistema un espacio de mínimo 3 [m] entre módulos para que el
vehículo pueda acceder y moverse sin problemas a la hora de realizar la limpieza.
En la Figura 3-5 se muestra un vehículo con el sistema de limpieza utilizando un rodillo.
Figura 3-5: Sistema de limpieza utilizando un rodillo [31].
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En la Tabla 3-3 se muestran las ventajas y desventajas que conlleva utilizar este sistema.
Tabla 3-3: Ventajas y desventajas del sistema de limpieza utilizando rodillo.
Ventajas Desventajas
Es posible limpiar estructuras de seguimiento con mayor rapidez, debido a la recarga de
agua y desplazamiento del equipo,
Posibilidad de dificultarse la entrada por el hecho de ser vehículos de un tamaño considerable,
además de los gastos de combustible.
Se optimiza el agua consumida. Se necesita formación y experiencia para maniobrar
los aparatos.
Es necesario solo un operario. Aumenta la posibilidad de averías en los módulos,
si el operario no está bien capacitado.
Sistema de aire comprimido
El funcionamiento de este sistema se basa en un aparato del cual se desprende una manguera que
en la punta tiene una pistola, el aparato hace que se genere aire y éste salga disparado por la
pistola con cierta presión.
El sistema puede ser manual o mecanizado
o Manual: Los operarios recorren la instalación a pie con el equipo. El compresor puede
estar dispuesto en alguna estructura móvil o bien puede ser llevado por la persona
encargada.
o Mecanizado: Es un sistema muy poco utilizado, consta de un vehículo que se desplaza
por la instalación rociando los paneles con el aire.
En la Tabla 3-4 se muestran las ventajas y desventajas que conllevan utilizar este sistema.
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Tabla 3-4: Ventajas y desventajas del sistema de limpieza utilizando aire comprimido.
Ventajas Desventajas
En caso de utilizar el sistema manual, el equipo es barato. En caso de usar el sistema
mecanizado es caro, pero no más que otros ya señalados
No es tan efectivo si se compara con los sistemas que utilizan agua o los autónomos
No consume agua por lo tanto se ahorra tiempo y desplazamiento de equipo
En caso de utilizar el sistema mecanizado, es necesario la utilización de combustibles
Es muy útil para cubiertas con difícil acceso Aumenta la posibilidad de averías en los módulos,
si el operario no está bien capacitado.
Sistemas de limpieza mecanizados autónomos
Este tipo de sistema se caracteriza por ser autónomos y estar instalados en la misma estructura
de los paneles. Gracias a estos sistemas se elimina hasta un 99% de la suciedad que se deposita en
los paneles. Es ideal para aquellas zonas desérticas, puesto que no necesitan agua para realizar su
trabajo.
El uso de estos aparatos frente a otros utilizados ha supuesto un incremento de la producción
entre el 7 y el 15%. Con esto se permite recuperar la inversión entre los 6 y 18 meses
aproximadamente [32].
En la Figura 3-6 se muestra el aparato encargado de realizar la limpieza.
Figura 3-6: Sistema autónomo de limpieza.
Existe también otro mecanismo autónomo, son pequeños robots los cuales se adhiere al panel. Se han tenido
experiencias con el uso de estos aparatos, pero en el desierto se producen vientos muy fuertes que pueden
hacer volar el dispositivo si no tiene un buen sistema de agarre.
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En la Tabla 3-5 se muestran las ventajas y desventajas que presenta utilizar sistemas mecanizados
autónomos.
Tabla 3-5: Ventajas y desventajas del sistema de limpieza autónomo.
Ventajas Desventajas
Es muy útil para los lugares donde el acceso a vehículos es muy dificultoso, se ahorra
también combustible
Equipo de un valor elevado, para instalaciones grandes son necesarios varios aparatos
Como no utiliza agua para funcionar, se ahorra tiempo en recargas y desplazamiento
de equipos
Tiene posibilidades de fallos, se hace necesario realizar mayor cantidad de mantenciones al aparato
No es necesario personal para realizar la limpieza
Es necesario que el aparato se ajuste al módulo para funcionar
Sistemas en etapa de prueba
Siempre se busca automatizar los sistemas en todas las áreas que se trabajan, en el caso de la
limpieza de los paneles solares se han adaptado diversas tecnologías para cumplir esta tarea,
como, por ejemplo:
o Sistema de limpieza utilizando descargas eléctricas: Este tipo de mecanismos es ideal
para lugares secos y polvorientos como lo es el desierto. Consiste en la aplicación de
una carga eléctrica a los paneles. Se coloca una lámina transparente (de material
eléctricamente sensible) sobre el cristal cubriendo el panel, sensores dispuestos sobre
el material controlan los niveles de polvo en la superficie del panel y cuando éstos
llegan a índices críticos, se envía una carga eléctrica que actúa como onda y repele el
polvo haciendo que éste se desprenda y caiga.
o Sistema de limpieza utilizando tecnología ultrasónica: Es un dispositivo ultrasónico
que elimina la suciedad adherida a la superficie del vidrio mediante una operación de
barrido. A diferencia de las técnicas de limpieza actuales, como los chorros de agua a
presión y el empleo de cepillos, el dispositivo evita las marcas provocadas por el
contacto entre los utensilios.
Terreno en el que se encuentran los módulos
Debido a que los parques fotovoltaicos ocupan grandes extensiones de terreno (esto debido a la
gran cantidad de paneles que se necesitan y a la separación necesaria para no generar sombras
entre sí) es muy común que se estropee el terreno. Si esto no se trata a tiempo pueden ocurrir
problemas mayores, como por ejemplo dificultad a la hora de proceder a realizar limpieza en los
paneles o generación de sombras producidas por la vegetación del lugar, estas sombras son
Plan de mantenimiento
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perjudiciales, ya que, pueden ocasionar que los paneles se sobrecalienten acortando así su vida
útil.
Los principales factores que afectan el terreno del lugar son las lluvias y la vegetación o maleza
que crece descontroladamente.
Es muy común además que crezca vegetación por debajo de los paneles llegando a tocarlos, esto
hay que evitarlo, ya que se deteriora el material que cubre la parte trasera del panel, debido a la
humedad que la planta genera o a características físicas que pueda tener la planta.
En la Figura 3-7 se aprecia vegetación que en ocasiones podría generar sombras en los paneles.
Figura 3-7: Vegetación o maleza que en alguna instancia puede generar sombras en los paneles.
En lugares lluviosos el terreno puede generar grietas debido al aumento de la erosión del suelo,
haciendo de esta manera muy dificultoso el ingreso vehicular para realizar otras labores de
mantenimiento. Hay que tener mucha precaución porque si el terreno está en mal estado puede
que las estructuras de soporte no tengan el apoyo que necesitan para sostener los paneles y éstos
caigan.
La manera de proceder es primeramente realizando una inspección visual sobre el terreno
detectando así los lugares en los que es necesario proceder.
Reducción de la vegetación
Cuando es necesario retirar la vegetación descontrolada del terreno, esto puede ser de diferentes
maneras: mecanizada, manual.
La manera mecanizada se emplea utilizando herramientas comunes de jardinería, es muy
importante que sean maniobradas por expertos para no dañar los paneles o las estructuras.
La manera manual se basa en retirar la vegetación con el uso de guantes y alguna herramienta
apta para cortar.
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Al momento de retirar la vegetación es recomendable dejarla con altura aproximada de 20 [cm]
dado que, si se quita de raíz, se produce erosión y agrietamiento del terreno.
Es importante que los desechos generados se recopilen según el plan de manejo medio ambiental
del proyecto. Es muy importante que se cumplan en todo momento las obligaciones medio
ambientales que se pactaron al momento de poner en marcha cada proyecto.
Reacomodación del terreno
Cuando el terreno se estropea (generalmente producto de las lluvias), se procede a corregir los
imperfectos como por ejemplo rellenándolos con tierra, pero es muy poco eficiente ya que con
nuevas lluvias ocurrirá nuevamente. Una manera definitiva, pero más costosa es construir un
sistema de canales de recolección de agua de lluvia, esta agua recolectada puede utilizarse
posteriormente para otros fines.
Estrucutras de soporte
Es muy importante que las estructuras de soporte estén en óptimas condiciones, dado que éstas
suelen estar fabricadas con perfiles de aluminio y tornillos de acero inoxidable, no suele ser
necesario realizar un mantenimiento anticorrosivo.
Fijas
Para las estructuras fijas lo principal es realizar una inspección visual, comprobar que no existan
deformaciones o grietas, que no haya irregularidades en el terreno y que el estado de fijación tanto
en el terreno como en los paneles a la estructura sea el óptimo.
Si se encuentra alguna irregularidad se procede a realizar el cambio de la pieza, reparar el daño
que tenga el terreno o realizar apriete de tornillos en caso de que sea ese el problema.
Móviles
A las estructuras de soporte con seguimiento hay que realizarle una mantención preventiva más
exhaustiva por el hecho de que su mecanismo es más complejo.
En la Tabla 3-6 se muestran los diferentes procedimientos que se recomiendan ejecutar a la hora
de realizar el mantenimiento preventivo de estas estructuras
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Tabla 3-6: Procedimientos recomendados para mantención de estructuras móviles.
Procedimiento Primeras
500 [h] Primeras 8000 [h]
Cada 8000 [h]
Cada 40000 [h]
Engrase de los rodamientos X X X -
Apriete de los rodamientos - X - X
Apriete de las diferentes uniones X - - X
Engrase de las articulaciones exteriores X X X -
Inspección del piñón del motor - X X -
Inspección de motores eléctricos - X X -
Inspección de cilindros hidráulicos - X X -
Calibración del sistema de seguimiento X X X -
Es importante señalar que esta programación está diseñada en función de parámetros normales
de utilización del seguidor en condiciones ambientales entandares, no condiciones ambientales
extremas. En ese caso habría que realizar una programación más adecuada para esas condiciones.
Equipos de conexión en los paneles
Los equipos de conexión son de suma importancia ya que conectan los paneles entre sí según lo
indique el fabricante, vienen generalmente previamente ensamblados. Estos equipos vienen con
una garantía de fabrica por lo tanto hay que tener mucho cuidado a la hora de maniobrarlos, es
común que, por realizarle una mala maniobra o una mantención desautorizada por el proveedor,
la garantía quede anulada.
Ya habiendo pasado el tiempo de la garantía es recomendable realizarle mantención una vez por
año, aunque la tarea queda a criterio del encargado dependiendo de las condiciones
medioambientales en las que se encuentre. Es muy importante que estas labores las realice una
persona capacitada en el tema.
En la Figura 3-8 se aprecia como es comunmente la caja de conexiones de los paneles.
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Figura 3-8: Caja de conexión de módulos fotovoltaicos.
A la hora de realizarle la mantención hay que tener precaución de que las conexiones no estén
energizadas, los aparatos funcionan con voltajes elevados y esto puede generar serios accidentes.
Por lo tanto, a la hora de realizar la mantención hay que verificar una serie de cosas como:
o Desconectar los aparatos.
o Verificar que no haya quedado energía en los aparatos.
o Dejar a un lado las piezas que acumulen energía a pesar de haber sido desconectadas.
o No realizar el mantenimiento de manera inmediata luego de la desconexión, debido a las
altas temperaturas que provoca.
En la Tabla 3-7 se señalan algunos de las principales acciones que se llevan a cabo a la hora de
realizar le mantenimiento de estos aparatos.
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Tabla 3-7: Procedimientos a la hora de realizar el mantenimiento a la caja de conexiones.
3.2.2 Estación de potencia
Mantenimiento en el inversor
Los inversores requieren una mantención más exhaustiva que otros aparatos dado que éstos son
equipos muy delicados.
Los intervalos de mantenimiento recomendados y las sustituciones de componentes necesarios
se basan en las condiciones operativas y medioambientales de cada parque. Se recomienda
realizar inspecciones anuales para así garantizar el máximo rendimiento.
Dependiendo de la garantía que tenga el inversor es posible que cubra asistencias técnicas,
repuestos o el cambio del equipo si llegase a ser necesario, por este motivo es importante que las
labores de mantenimiento sean coordinadas y autorizadas por el fabricante.
En la Tabla 3-8 se enumeran los intervalos de mantenimiento rutinario recomendados para los
inversores comúnmente usados para los parques fotovoltaicos, cabe recordar que, debido a la
gran cantidad de inversores que se maneja y las diferentes condiciones medio ambientales en las
que se sitúan, es una recomendación estándar.
Equipo energizado Equipo des energizado
Comprobar a que temperatura opera Revisión de los fusibles y diferentes equipos
Estado de la estructura Ajustes de uniones y tornillos
Comprobación de los voltajes de operación Comprobación del estado de la conexión de puesta a tierra
Comprobación de registros y alarmas Revisión de los equipos de comunicación con el inversor
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Tabla 3-8: Periodicidad a la hora de realizar el mantenimiento al inversor.
La limpieza del compartimiento del inversor se realiza con paños de limpieza, detergentes y agua,
hay que tener precaución a la hora de limpiar con las entradas y las salidas de aire, la limpieza de
esas partes se realiza con un chorro de agua suave a baja presión.
La lubricación de bisagras y cerraduras se realiza con un espray lubricante, hay que tener
precaución que éste no contenga silicona, puesto que podría reaccionar con la pintura. Luego de
terminado se procede a limpiar el lubricante sobrante con un paño.
A la hora de comprobar la pintura y la corrosión es recomendable realizarlo con un papel de lija
o un cepillo con púas de acero, paños para la limpieza de los restos y detergente. Si existe oxido
se elimina con la lija o el cepillo, se aplica detergente para limpiar y luego se limpia con agua.
Cuando ya esté completamente seco, se sella la parte tratada con zinc para luego cubrirlo con la
pintura adecuada.
Para la comprobación del estado de la conexión a tierra es importante revisar que los cables no
tengan ningún tipo de corrosión, en caso de que exista, se procede a retirar los cables y eliminar
Tarea de mantenimiento Intervalo
Limpieza del compartimiento del inversor. Primera revisión después de la puesta en marcha, luego cada 2 años.
Sustitución de los filtros de aire de entrada. 2 años en condiciones habituales. 1 año en condiciones de mucho polvo.
Comprobación de la pintura y la corrosión.
Primera revisión después de la puesta en marcha, teniendo cuidado en los posibles desperfectos producidos por la movilización e instalación. Luego, cada 2 años.
Limpieza de las superficies externas. Primera revisión después de la puesta en marcha, luego cada 5 años.
Lubricación de las bisagras y las cerraduras. Cada 2 años.
Comprobación general de su estado, comprobación de la conexión a tierra.
Cada 5 años.
Comprobación general de su estado, comprobación de la Horizontalidad de la estación.
Cada 5 años.
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la corrosión con lana de acero. Se aplica luego pasta para sellar las junturas entre el embarrado
de conexión a tierra y las superficies de unión de los terminales en los cables. En caso de que los
tornillos o tuercas estén sueltos es muy importante que se ajusten.
3.2.3 Subestación
Transformador
En su interior el transformador presenta procesos dinámicos de tipo térmico-eléctrico. Presenta
un sistema de aislamiento liquido (basado en aceite) y aislante solido (basado en celulosa),
materiales que son orgánicos y que están sometidos a alteraciones químicas bajo la influencia de
los factores ambientales como la humedad, oxígeno y calor que son catalizados por el material de
bobinado (regularmente cobre y aluminio) y el hierro.
Por lo anteriormente señalado, es importante controlar periódicamente la temperatura de
operación del transformador y revisar de igual manera los niveles de aceite, con el fin de aumentar
la vida útil del aislante sólido y con esto la vida del transformador.
En la Tabla 3-9, se muestra el intervalo de tiempo en el que es recomendable realizar
mantenimiento, dependiendo de la pieza del transformador.
Tabla 3-9: Periodicidad a la hora de realizar el mantenimiento al transformador.
Pieza por inspeccionar Intervalo
Revisión de los termómetros. Cada 1 año.
Accesorios con contactos de alarma y/o disparo.
Cada 1 año.
Ventiladores de refrigeración. Cada 1 año.
Conservador. Cada 5 años.
Resistencia de aislamiento de los devanados.
Cada 3 años.
Rigidez del aceite. Cada 1 año.
Valor de acides del aceite. Cada 1 año.
Componentes del interior. Cada 7 años.
Para proceder con el mantenimiento preventivo es de gran importancia anotar las lecturas de los
medidores que están generalmente instalados, éstos son de mucha utilidad. Cuando estas
lecturas sean muy diferentes a las obtenidas en condiciones normales, es necesario realizar
intervenciones.
Es de suma importancia estar atento a fenómenos anormales como lo son el ruido, cambios de
color o de olores, que pueden ser detectados por el operario.
Plan de mantenimiento
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A continuación, se señalan aspectos a considerar a la hora de realizar la mantención preventiva:
Temperatura del transformador
La temperatura se relaciona directamente con la duración de los materiales de aislamiento, es
muy necesario prestarles mucha atención. La temperatura de operación varía según distintos
factores o normas, un ejemplo: el aceite, la temperatura máxima es de 90°C y la temperatura
máxima del punto más caliente del transformador es de 110°C.
Aceite
El volumen del aceite tiene que ser siempre verificado desde el punto de vista del aislamiento y
de la refrigeración. Cuando el nivel de aceite oscile notoriamente en relación con la temperatura,
se debe coordinar una oportuna intervención.
Las fugas de aceite se pueden generar por el deterioro de algún contenedor o por el mal
posicionamiento del transformador. Algunas se detectan tardíamente, es importante verificar
cuidadosamente las válvulas y los empaques. Si hay algún defecto que generara la fuga, hay que
informárselo al fabricante y ver los términos de la garantía.
Ruido
Cuando se está familiarizado con el ruido que genera el transformador en condiciones normales,
es fácil notar algún ruido anormal que en algunos casos ocurre, percatarse de estas anomalías
puede evitar que se genere una futura falla.
Las causas más comunes del por qué se producen estos ruidos son:
o Defecto en el mecanismo de ajuste del núcleo.
o Aflojamiento de piezas de anclaje.
o Resonancia de la caja y de los radiadores producto de cambios anormales en la
frecuencia de la fuente de corriente.
o Algún defecto en la estructura central.
Aflojamiento de las piezas de fijación y de las válvulas
Cuando se encuentren los terminales flojos, es necesario desenergizar el transformador y
apretarlos de manera inmediata. Hay que evitar el desplazamiento del transformador, por este
motivo los tornillos de los cimientos deben estar sumamente fijos. Es común que se desajusten
debido a vibraciones.
3.2.4 Instalaciones complementarias
Iluminación
Comprobar que las luces estén funcionando bien es muy importante, si ocurre algún incidente
en horario nocturno son indispensables para solucionar los problemas.
Plan de mantenimiento
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Es importante también tener el cuidado de que siempre estén apuntando hacia abajo para no
afectar el cielo a la hora de que los paneles capten los fotones.
Estación metereológica
La estación meteorológica tiene muchos sensores, como por ejemplo: sensor de irradiación solar,
temperatura ambiente, humedad relativa, entre otros; por lo que es muy común que éstos se
descalibren.
La frecuencia de mantenimiento se recomienda que sea seguida por el hecho de que es
importante tener de manera correcta los datos entregados por la estación.
3.3 Mantenimiento correctivo
El mantenimiento correctivo se realiza mediante un conjunto de actividades no programadas y
tiene por finalidad corregir, reparar y/o sustituir partes necesarias para el funcionamiento del
parque, se acude a este mantenimiento cuando fue imposible prever un fallo o problema en
alguna de sus partes.
Luego de detectado el problema se hace un diagnóstico para determinar qué fue lo que causó el
fallo, es muy importante detectar por qué se generó este inconveniente, puesto que, se deben
tomar las medidas adecuadas y evitar que vuelva a ocurrir debido al mismo problema.
Es importante que se tengan claros los procedimientos a la hora de hacer frente a algún fallo
inesperado, es fundamental tomar acciones inmediatas con la finalidad de reducir costos
asociados al tiempo de inactividad no planificado del sistema o la reducción de la generación que
se espera.
Se señala a continuación en que consiste el mantenimiento correctivo a los principales
componentes del parque.
Paneles fotovoltaicos
Las principales fallas por las que se hace necesario realizar el mantenimiento correctivo en los
paneles fotovoltaicos son principalmente por desgaste del material producto del ambiente, rotura
de algún modulo producto de vandalismo o fauna del lugar, o debido a una nula o indebida
práctica en el mantenimiento preventivo.
La manera de actuar es contactar con la empresa a cargo del mantenimiento correctivo, contactar
con el fabricante si es un problema que no tiene que ver con condiciones externas. Es
indispensable que el arreglo o cambio del panel sea lo más pronto posible, de esta manera se evita
la pérdida de generación y evita además problemas que se puedan producir en otros
componentes.
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Estructuras de soporte
Cuando se hace necesario reparar o cambiar una estructura de soporte, se procede a verificar que
estén los elementos de repuesto para poder realizar el cambio o reparación pertinente.
En el caso de la estructura móvil es necesario contactar con la empresa encargada de la
fabricación e instalación, haciendo valer los temas de garantías en caso de ser necesario. No es
recomendable tomar acciones sin antes consultar con la empresa encargada o empresa
autorizada por los mismos.
Inversor
Los inversores son los aparatos que comúnmente presentan mayor cantidad de fallas. Son los
culpables de la mayoría de las paradas inesperadas del parque, según diversos estudios entre el
60 y el 69 % de las fallas reportadas corresponden al inversor [33], la vida útil es de
aproximadamente 10 años, por lo que es indispensable que no se acorte por no actuar
debidamente.
La manera de proceder en caso de que ocurra algún fallo es consultar con el manual entregado
por el fabricante. Normalmente consiste en las instrucciones sobre qué hacer para detectar la
causa de la interrupción y como solucionarla. Contiene además el contacto para la asistencia
profesional si el problema sólo es posible solucionarlo con personas especializadas
recomendadas por el fabricante.
Equipos de conexión
La corriente eléctrica que es generada por los paneles se traslada a través de cables y una red de
finos conductores, estas conexiones están soldadas. Si las soldaduras no tienen un buen contacto,
se puede generar un estrés mecánico y térmico. Una mala soldadura puede generar un
incremento de temperatura que dañará el panel si no es cambiada a tiempo.
En la Figura 3-9 se observa una caja de conexión dañada, las causas son comúnmente por sobre
tensiones
Plan de mantenimiento
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Figura 3-9: Caja de conexión de módulos fotovoltaicos dañada.
En casos como el presentado en la Figura 3-9 es necesario realizar el recambio de la pieza y tener
claridad de por qué se generó el accidente.
Transformador
Cuando ocurre alguna falla o un mal funcionamiento en el transformador es necesario
desconectarlo para tener claro de dónde provino el fallo y poder ser reparado.
El procedimiento general es ponerse en contacto con la persona encargada de realizar la
mantención. Las reparaciones son principalmente cambio en las bobinas, empaques y aceite. Se
le retoca la pintura y se reporta y remplazan instrumentos dañados.
3.4 Mantenimiento predictivo
El mantenimiento predictivo se realiza mediante un conjunto de actividades que permiten prever
o anticipar el fallo de algún equipo del sistema, permite tomar acciones antes de que la falla
ocurra. Esto se realiza tomando información en tiempo real para llevar a cabo medidas
preventivas como limpieza o mantenimientos correctivos y así evitar que el parque tenga
pérdidas o baje su rendimiento.
Su objetivo es reducir la frecuencia de las medidas preventivas, disminuyendo con esto el impacto
en los costos del mantenimiento correctivo.
Para hacer posible este mantenimiento se deben realizar una serie de pruebas, llevar un registro
histórico y tener un sistema de monitoreo que permita realizar un análisis continuo a todos los
aparatos que lo permitan.
Se señala a continuación en que consiste el mantenimiento predictivo a los principales
componentes del parque.
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3.4.1 Monitoreo general del parque fotovoltaico
El sistema de monitoreo recolecta información de la planta en todo momento, para facilitar la
información importante a los operadores. Estos datos permiten detectar irregularidades en el
funcionamiento de la planta mediante tablas, diagramas y gráficos que permiten comparar con
datos nominales. También es importante estar al tanto de los reportes automáticos de generación
y fallas, así al momento de tener una baja en la producción recibir un aviso mediante el sistema
de alarmas y poder detectar el motivo del fallo con mucha más antelación.
No todas las fallas pueden ser detectadas automáticamente, por lo tanto, esto sólo es un apoyo
para el resto de las tareas, las alarmas no sustituyen el control regular de los datos de monitoreo.
Un portal de monitoreo típico permite visualizar o ajustar algunas características cómo:
o Datos eléctricos de la planta en tiempo real
o Datos ambientales si el sistema fotovoltaico está equipado con sensores
o Exportación de datos y gráficos para realizar comparaciones.
o Mapa del parque fotovoltaico
3.4.2 Paneles fotovoltaicos
El mantenimiento predictivo de los paneles consiste principalmente en realizar una serie de
pruebas y mediciones a éstos, las pruebas son básicamente usando herramientas como por
ejemplo la termografía o análisis de las curvas características de los paneles solares.
Termografía
Se utilizan cámaras que mediante su tecnología permiten detectar puntos calientes en los paneles
y que si no son tratadas pueden convertirse en desperfectos serios. Para su utilización el parque
puede funcionar de manera normal, no es necesario apagar el sistema.
La clasificación y evaluación de las anomalías detectadas necesitan un sólido entendimiento de
la energía solar, conocimientos del sistema inspeccionado y mediciones eléctricas adicionales. La
documentación es obligatoria y debe contener todas las condiciones de la inspección, como las
mediciones adicionales y otros datos importantes [34].
En la Tabla 3-10, se observan ejemplos de diferentes casos que se pueden presentar a la hora de
realizar el mantenimiento con termografía en paneles fotovoltaicos.
Plan de mantenimiento
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Tabla 3-10: Ejemplos comúnmente encontrados en termografía de paneles fotovoltaicos.
Tipo de error Ejemplo Aparece como
Defecto de fábrica. Impurezas y bolsas de gas. Grietas en las celdas.
Punto caliente o Punto frio.
Daño Grietas, fisuras. Calentamiento de las celdas
Sombra temporal Excremento de aves. Humedad. Contaminación
Puntos calientes.
Problemas con las conexiones. Modulo o hilera de módulos sin conectar
Una hilera de módulos está constantemente más caliente que las otras.
Defectos en la soldadura. Panel con una mala implementación
Punto caliente
Sombra. Una mala instalación del panel, donde en un periodo de tiempo le llega sombra.
Punto caliente.
En la Figura 3-10 se ve un ejemplo de la aplicación de termografía en un panel fotovoltaico. El
punto rojo es una suciedad que afecta claramente la temperatura en ese punto del panel.
Detectando u operando sobre esto de manera oportuna se pueden prevenir costos en otro tipo
de mantenimientos como el correctivo que tiene un costo más elevado.
Figura 3-10: Termografía aplicada a un panel fotovoltaico.
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Trazado de curvas Corriente/Voltaje
Realizar la medición y comparación de las curvas características de los paneles permite evaluar
todos los estados de funcionamiento de los módulos, así como cuantificar las pérdidas generadas
por operar los módulos en puntos de trabajo no adecuados.
En la Figura 3-11 se muestra la gráfica de un módulo fotovoltaico con una serie de paneles
conectados formando una cadena o comúnmente llamado “string” que es su traducción en
inglés, siendo ésta la curva ideal del panel.
Figura 3-11: Gráfica ideal de la curva I/V característica de un módulo fotovoltaico.
La variación de la curva mostrada en la Figura 3-11 se puede interpretar como un fallo en alguno
de los paneles, habiendo causas comunes como por ejemplo [35]:
Reducción de la corriente
Se reduce la altura de la curva I-V, comúnmente producida por la degradación del panel o las
condiciones medioambientales que provocan una reducción de la entrada de fotones. Con esto
se puede comprobar que las sombras provocadas por suciedad o agentes externos afectan
directamente en la eficiencia del panel.
Reducción del voltaje
Se modifica la anchura de la curva I-V, afectando directamente la temperatura del panel. La mala
circulación del aire por el panel puede ser la causante del aumento de temperatura. El desgaste
del panel puede causar también el cambio en la temperatura.
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3.4.3 Caja de conexiones
Otra aplicación de la termografía es en la caja de conexiones, donde se puede observar en qué
puntos está por sobre las temperaturas recomendadas o en qué puntos no está funcionando algún
módulo.
En la Figura 3-12 se observa un ejemplo donde un módulo o cadena de paneles no está
funcionando.
Figura 3-12: Termografía en la caja de conexiones.
3.4.4 Inversor
La tarea consiste principalmente en la inspección de todos los componentes y sistemas internos
y externos del inversor. Para realizar estas pruebas se utilizan también cámaras termográficas,
para así determinar zonas y puntos calientes en los componentes del aparato. Es recomendable
retirar las cubiertas y todo material que interfiera entre la cámara y el equipo.
55
4 Mantenimiento eléctrico y mecánico Es importante hacer una diferencia entre estos tipos de mantenimiento puesto que para
realizarlos se necesita proceder de diferentes maneras, usar diferentes aparatos y tener
precauciones necesarias al momento de ejecutar la mantención, eligiendo adecuadamente el
momento y hora en cada caso. Uno es igual de importante que el otro, aunque en el caso del
mantenimiento eléctrico hay que tomar ciertos resguardos dado que en ocasiones se expone, el
encargado de la mantención, a altas tensiones eléctricas pudiendo generar accidentes graves.
Los mantenimientos normalmente se hacen en los horarios previamente programados en el plan,
aunque si ocurre algún inconveniente imprevisto, se debe actuar según lo estipulado siguiendo
paso a paso lo recomendado por los proveedores del producto afectado y si es necesario realizarlo
por un técnico certificado por la marca, para así no afectar la garantía del producto.
4.1 Mantenimiento eléctrico
4.1.1 Termografía
La termografía es una herramienta muy útil para la inspección de instalaciones fotovoltaicas,
detecta anomalías estando la planta en funcionamiento y además puede examinar grandes
superficies en poco tiempo. Con el uso de la termografía es posible detectar áreas que podrían
tener problemas o averías potenciales y realizarles las reparaciones necesarias antes de que se
produzca el problema, todo esto lo realiza captando datos mediante luz infrarroja y calculando
unas curvas de calor que se asocian a una resistencia eléctrica muy alta, mucho antes de que el
circuito se caliente lo suficiente como para ocasionar una explosión o corte de tensión.
Condiciones ambientales para la medición
Para poder realizar las mediciones se necesita contar con ciertas condiciones medio ambientales
aptas para así poder conseguir datos más exactos, la idea es poder lograr un máximo contraste
térmico. Algunos factores importantes relacionados con las condiciones ambientales y la
medición son:
Mantenimiento eléctrico y mecánico
56
Temperatura ambiental.
Viento.
Errores en las mediciones.
Radiación solar.
Cobertura del cielo.
Con relación a la temperatura ambiental en el caso que menor sea la temperatura del aire, será
mayor el posible contraste térmico. Para aprovechar lo mencionado anteriormente se
recomienda realizar las mediciones temprano por la mañana.
Lo recomendable es que no haya viento, ya que los paneles se enfrían con el contacto de las
corrientes de aire, que circulan normalmente en lugares amplios como son los lugares donde se
instalan los parques fotovoltaicos. Si los paneles están fríos se reduce el gradiente térmico
(variación de temperatura en una cierta distancia), dificultando así la medición.
Existe la posibilidad de cometer errores en la medición, éstos ocurren principalmente por un
contraste térmico insuficiente, un mal posicionamiento de la cámara y a las condiciones
medioambientales. Los errores típicos cometidos en la medición están causados principalmente
por:
o Sombreado parcial: Imposibilidad de medir producto de un sombreado causado
principalmente por nubes o estructuras mal ubicadas.
o Cambios en la radiación solar: Imposibilidad de medir debido a cambios en el medio
ambiente.
o Ángulo de observación: Para tener una medición correcta es importante realizarla
utilizando la herramienta en una posición adecuada. Se recomienda en un ángulo inferior
a 30°C.
o Reflejos infrarrojos: Reflexión de las nubes, el sol o edificios de alrededores de gran
tamaño.
Para que el resultado sea máximo, es aconsejable que la radiación solar sea de 700 W/m2. Aunque
con radiaciones de 500 W/m2 es posible obtener resultados, sin embargo, menos exactos.
Las nubes dificultan mucho la medición de la temperatura, ya que, reducen la radiación solar y
producen interferencias por reflexión. A pesar de eso, es posible obtener imágenes con
información válida inclusive con el cielo cubierto, sin embargo, es necesario tener una cámara lo
suficientemente sensible como para captar los diferentes puntos calientes.
Ventajas
La termografía infrarroja presenta muchas ventajas en comparación a otros tipos de herramientas
utilizadas a la hora de realizar mantenciones eléctricas, algunas de sus principales ventajas son,
por ejemplo:
Mantenimiento eléctrico y mecánico
57
Es versátil, esto quiere decir que con la termografía es posible hacer mediciones en dos o
más puntos de un único objeto en el mismo instante.
Es una medida de estado actual, es posible que por factores externos al objeto observado
le ocurran cambios en la temperatura y con la termografía es posible mostrar
inmediatamente el cambio sufrido y entregar información al respecto.
Es una técnica no invasiva, debido a que no es necesario tener contacto directo con el
objeto a observar, éste no es afectado por la medición, evitando así accidentes de rotura
en caso de objetos delicados, o posibles quemaduras en casos de muy altas temperaturas.
Es multidisciplinaria, no sólo entrega información relacionada con la temperatura del
objeto, sino que, además, puede obtener diferentes patrones y distribuciones de
radiación, calor, anomalías térmicas y radiación infrarroja.
Cámara a utilizar
Las cámaras termográficas que se utilizan para realizar los mantenimientos son equipos portátiles
fáciles de maniobrar que trabajan en la longitud de onda larga del infrarrojo (0,7 um– 14 um). A
grandes rasgos las principales características que debe cumplir una cámara para realizar un
trabajo óptimo y con los mejores resultados posibles son:
Resolución térmica, indica cuál es la diferencia mínima de temperatura que la cámara
puede detectar. Existen una inmensa variedad de equipos en los cuales el rango de
sensibilidad térmica oscila entre los 35 y los 100 [mK] (milésimas de Kelvin). En el caso de
realizar el mantenimiento con temperaturas muy elevadas, este aspecto no es muy
relevante, pero en lugares donde la temperatura no es tan elevada se hace necesario una
gran sensibilidad térmica para la obtención de datos. Una sensibilidad de 60 [mK] es
suficiente para realizar el mantenimiento de la mayoría de las aplicaciones.
Intercambio de lentes, es importante que el equipo utilizado tenga la característica para
hacer un cambio del lente. La lente telescópica permite captar pequeños objetos a
grandes distancias, mientras que un lente gran angular permite captar grandes planos a
distancias cortas. Esta versatilidad de lentes permite solucionar diferentes escenarios con
un mismo equipo.
Rango de temperaturas, indica el intervalo máximo y mínimo de temperatura que puede
captar la cámara. Hay en el mercado equipos que pueden llegar a medir temperaturas de
hasta más de 2000 °C. Para aplicaciones de mantenimiento fotovoltaico y eléctrico, basta
con un rango de -20 °C a 250 °C.
Tamaño de la imagen, como se ve en las fotografías normales, cuanto mayor sea la
resolución que tiene la imagen, mayor será el detalle y precisión que se puede conseguir.
Existen cámaras infrarrojas cuya resolución va desde los 60 * 60 píxeles hasta los 640 * 480
píxeles (o en otros casos más).
La mayoría de las veces existe la posibilidad de inspeccionar los paneles fotovoltaicos instalados
por la parte trasera, de este modo las interferencias de las reflexiones de las nubes y del sol se
reducen al mínimo. Además, las temperaturas que se obtienen en la parte trasera del módulo
Mantenimiento eléctrico y mecánico
58
pueden ser mayores, debido a que la temperatura que tiene el panel se mide directamente y no a
través del calentamiento que se produce en la superficie del vidrio.
En la Figura 4-1 se observa una cámara infrarroja que se usa para la medición de temperatura en
paneles fotovoltaicos.
Figura 4-1: Cámara termográfica [36].
Hay diversas formas de realizar las mediciones, actualmente es muy utilizado el uso de drones.
Éstos tienen la capacidad de identificar con mayor facilidad los paneles que no estén rindiendo
acorde a lo previsto o tengan alguna quebradura por algún daño sufrido, ya que, desde el aire se
pueden observar fenómenos que a nivel de la tierra es más difícil apreciar en detalle.
En la Figura 4-2 se observa un dron realizándole la mantención predictiva un parque fotovoltaico.
Mantenimiento eléctrico y mecánico
59
Figura 4-2: Dron realizando un mantenimiento predictivo [37].
La precisión que se consigue con la utilización de drones es mucho mayor, ya que, la visión que
se tiene es más amplia, pudiendo así abarcar terrenos más grandes, ejemplos se muestran en la
Figura 4-3 y Figura 4-4.
Se observa en la parte inferior izquierda que las temperaturas son mayores, esto puede ser
producto de suciedad en los paneles de color más rojo o alguna nube que esté encima de la parte
de color más verde de la Figura 4-3.
Figura 4-3: Imagen infrarroja obtenida de una cámara puesta en un dron [37].
Mantenimiento eléctrico y mecánico
60
Se observa en la Figura 4-3 la disposición de paneles en una instalación fotovoltaica, en donde se
presentan diversos paneles de color rojo, la imagen proviene de los datos entregados por una
cámara infrarroja, y esos paneles coloridos que muestra la imagen indican algún problema que si
no se trata a tiempo podrían llegar a sufrir algún fallo.
Figura 4-4: Imagen creada en base a datos obtenidos utilizando medición infrarroja, donde se observan paneles con posibilidad futura de falla [37].
4.1.2 Mantenimiento mediante mediciones de voltaje y corriente
Al menos una vez al año y cuando ya los paneles estén montados y conectados, es recomendable
realizar mediciones en el circuito verificando la tensión a circuito abierto y la corriente de corto
circuito. Es importante realizar la mantención durante las horas centrales del día para evitar
posibles sombras y para que la corriente que se produce en el circuito tenga el mayor amperaje
posible [38].
Medición de la corriente de cortocircuito (Isc)
Esta medición se realiza en la caja principal de conexiones del parque fotovoltaico. La corriente
que circula por los paneles puede diferir enormemente dependiendo de la irradiación que llega
en cada momento, por esto es necesario al momento de determinar la corriente de corto circuito
verificar que la intensidad de radiación sea tal, que la corriente circulante corresponda al nivel de
intensidad requerido para realizar la medición. La corriente de corto circuito total es:
Isc total = N° de filas de módulos en paralelo * Isc módulo (4-1)
Para la medición de corriente de corto circuito se pueden presentar dos situaciones:
Mantenimiento eléctrico y mecánico
61
1. Cuando la corriente de cortocircuito sea baja, del orden de los 10 A, la medición puede
hacerse con un multitester que sea capaz de medir el amperaje, colocando los cables
sobre los terminales de la caja principal de conexiones.
2. En caso de ser la corriente superior a la capacidad del mutitester, será necesario utilizar
una pinza amperimétrica.
Para el caso en que se presente una situación como el punto número dos, a la hora de utilizar la
pinza amperimétrica se pueden presentar casos como:
o En las instalaciones con un elevado valor de corrientes de cortocircuito y/o voltaje a
circuito abierto, se pondrá un interruptor entre los terminales de la caja de conexiones
que mientras el circuito esté en funcionamiento se mantendrá abierto. A la hora de hacer
la medición se cerrará el interruptor y se coloca la pinza amperimétrica en uno de los
cables que se conectan al interruptor.
o En caso de que las instalaciones trabajen a un nivel de tensión a circuito abierto dentro
del rango de seguridad, se conecta un cable adecuado para la medición entre los
terminales de la caja principal de conexiones y se coloca la pinza en dicho cable.
Medición de tensión a circuito abierto (Voc)
Esta medición se realiza en la caja principal de conexiones utilizando un voltímetro, la tensión a
circuito abierto es la tensión máxima disponible de una celda solar, y esto se produce cuando la
corriente se hace tender a cero. La tensión en circuito abierto corresponde a la cantidad de
polarización directa sobre el panel debido a la polarización de la unión de los paneles con la
corriente generada por los fotones provenientes del sol. La tensión a circuito abierto total es:
Voc total = N° de paneles en serie * Voc módulo (4-2)
4.2 Mantenimiento mecánico
El mantenimiento mecánico tiene que ver con los equipos que realizan un movimiento constante
dentro del parque y que a la larga se pueden estropear, o en el caso de los transformadores que
en su debido tiempo sea necesario cambiarles sus respectivos aislantes.
Principalmente se centra en los motores de las estructuras en el caso de que tengan seguimiento
solar, el procedimiento debe ser minucioso y programado. Es importante contar con los motores
en buenas condiciones para no tener pérdidas en la inversión.
Hoy en día se están construyendo nuevas tecnologías para el seguimiento solar, su principal
característica es que son más resistentes a los diversos climas que se exponen, presentan menos
equipos eléctricos permitiendo así que el mantenimiento sea menos costoso y de una manera
mucho más rápida.
En la Tabla 4-1 se observan las 10 plantas fotovoltaicas más grandes de Chile, sus respectivas
potencias nominales y cuáles usan seguimiento solar a la hora de generar energía.
Mantenimiento eléctrico y mecánico
62
Tabla 4-1: Principales plantas solares de Chile y sus respectivas potencias nominales y estructuras de soporte.
Parque solar Región Potencia nominal [kW] Estructura
El Romero Atacama 196 Fija
Bolero Antofagasta 146.6 Seguimiento
Luz del norte Atacama 141 Seguimiento
Finnis terrae Antofagasta 138 Seguimiento
Conejo solar Antofagasta 104 Fija
Quilapilún Metropolitana 103.2 Seguimiento
Amanecer solar CAP Atacama 100 Seguimiento
El pelícano Coquimbo 100.3 Fija
Carrera Pinto Atacama 93 Fija
Pampa Solar Norte Antofagasta 69.3 Seguimiento
63
5 Diseño de un plan de mantenimiento y sus diferentes procedimientos En el presente capítulo se mostrará el diseño de un plan de mantenimiento teniendo en
consideración cada cuanto tiempo es recomendable realizarlo, los diferentes procesos asociados
para cada tipo de mantenimiento, teniendo en consideración los materiales a utilizar para cada
uno de ellos.
Al ser esta estrategia de mantenimiento una planificación se debe considerar que no siempre se
cumplirán las actividades dentro de los periodos establecidos por diversos factores que puedan
entorpecer estas labores, por lo tanto, a continuación, se explicarán los diferentes tipos de
programaciones y para qué actividades se aplican.
Programación diaria
La programación diaria solo se ejecuta cuando se habla de actividades urgentes o de trato
inmediato, por ejemplo, cuando se tiene que hacer un mantenimiento correctivo o la atención a
fallos graves sin una previa detección del problema.
Programación semanal
La programación semanal se realiza con la finalidad de programar de manera más exacta las
actividades que se realizarán durante el mes.
Programación mensual
La programación mensual se utiliza para poder distribuir las actividades de operación y
mantenimiento que se realizan mes a mes, con el fin de no acumular las tareas para algunos
meses específicos.
Programación anual
La programación anual se ejecuta para poder definir las actividades de operación y
mantenimiento que se deben realizar durante el año y los años siguientes, teniendo así un orden
claro y estructurado, para no dejar pasar por alto ningún detalle crucial.
Diseño de un plan de mantenimiento y sus diferentes procedimientos
64
Es recomendable elaborar un plan de mantenimiento que limite los trabajos a realizar de
operación y mantenimiento de manera anual o semestral, siempre que se detalle de manera clara
y ordenada cada etapa del proceso, sin pasar por alto las labores que se deben realizar.
Para la elaboración del plan de mantenimiento es importante tener presente una serie de
consideraciones que aseguren una correcta planificación, estas son:
Las condiciones ambientales que afectan a los aparatos utilizados y limitan la ejecución
de las operaciones de mantenimiento.
Las tareas de mantenimiento se deben planificar de una manera conveniente, de tal
forma que una actividad no afecte a la operación de la otra.
Los intervalos de mantenimiento se tienen que hacer regidos por las recomendaciones
impartidas en el presente informe, o las recomendadas por el fabricante de los equipos.
Como se mencionó en el capítulo 3, el mantenimiento correctivo no es un mantenimiento
programado, por ende, no es acertado mencionar en la planificación cuando se realizará tal
mantenimiento, pero es importante tener claro cuáles son los pasos por seguir a la hora de tener
que acudir a su uso y estos se especifican más detalladamente en el capítulo 3.
En el Anexo A se muestra la programación de un mantenimiento preventivo que se recomienda
realizar a los parques fotovoltaicos
A continuación, se desglosan las diferentes tareas que se deben realizar para el mantenimiento de
los principales equipos que componen el parque fotovoltaico, mencionando los principales
objetivos, los encargados de realizar las labores, los equipos utilizados para cada una de estas
tareas, la frecuencia recomendada para cada operación y los cuidados que se deben tomar.
5.1 Limpieza del terreno
Objetivos
Evitar que la vegetación que crece en el lugar afecte en el rendimiento de la producción de la
planta, dañando las conexiones de los equipos o provocando sombras que a la larga pueden
generar daños más relevantes.
Diseño de un plan de mantenimiento y sus diferentes procedimientos
65
Personal encargado, equipos y herramientas a utilizar
Equipo de protección para el personal.
Personal con experiencia en limpieza de exteriores.
Manual: Materiales como guantes, machete, tijeras especiales para cortar ese tipo de
materiales.
Química: Herbicidas.
Motorizada: Motosierra, tractores, desbrozadoras.
Frecuencia
La frecuencia en la realización de la limpieza del lugar depende del sitio en el que se ubiquen los
paneles, si se habla de terrenos como el norte de chile, donde la vegetación es muy escasa se
recomienda realizarla una vez al año. Pero si se habla de lugares donde la vegetación crece de
manera más acelerada es recomendable realizarlo semestralmente.
Procedimiento
Es importante mencionar que la gente encargada de hacer esta limpieza es gente capacitada para
la labor, que sabe los riesgos y cuidados que tiene que tener a la hora de maniobrar las
herramientas que disponga para cada tarea.
Los procedimientos por seguir son los siguientes:
Realizar una inspección visual del terreno y atender los puntos más críticos.
Ejecutar el corte de la maleza por cualquiera de las metodologías mencionadas en el
presente capítulo y el capítulo 3.
Realizar una recolección de la maleza y manejar los restos según las indicaciones que se
estipulan en los documentos ambientales que se realizan en la puesta en marcha de los
diferentes parques. Las soluciones que se deben tomar deben ser a largo plazo.
Documentar todas las actividades realizadas con un respectivo registro fotográfico del
terreno.
Realizar un informe detallado de cada procedimiento realizado.
Cuidados
Es importante que en los procedimientos de las tareas no se dañe ningún equipo, por eso, es muy
importante que sean personas capacitadas.
Cuando se hagan las tareas de limpieza es importante que el parque esté funcionando sin
problemas.
En la Figura 5-1 se observa un trabajador realizando una limpieza del terreno, utilizando una
maquina motorizada y con su respectivo equipo de protección.
Diseño de un plan de mantenimiento y sus diferentes procedimientos
66
Figura 5-1: Trabajador realizando una limpieza del terreno [39].
5.2 Reacomodación del terreno
Objetivos
Impedir que por malas condiciones del terreno se dificulten las tareas de mantenimiento
enfocadas a otros equipos, como por ejemplo impedir el ingreso de personal o de vehículos.
Personal encargado, equipos y herramientas a utilizar
Equipo de protección para el personal.
Personal con experiencia en trabajos relacionados con reacomodación de terrenos.
Palas, carretillas, piquetes, etc.
Frecuencia
Una de las causas principales por las que se estropea el terreno es debido a las lluvias y al
constante pasar de vehículos pesados. Como en el norte de chile las lluvias no son muy
recurrentes se recomienda realizar la reacomodación del terreno de manera anual, pero si las
lluvias fueran más seguidas se recomienda realizarlo semestralmente.
Procedimiento
Es importante mencionar que la gente encargada de hacer la reacomodación es gente capacitada
para la labor, que sabe los riesgos y cuidados que tiene que tener a la hora de maniobrar las
herramientas que disponga para cada tarea.
Los procedimientos por seguir son los siguientes:
Diseño de un plan de mantenimiento y sus diferentes procedimientos
67
Realizar un reconocimiento visual y examinar las partes del terreno que están más
críticos, priorizando la revisión de los cables subterráneos y los conduits no estén
descubiertos.
Revisar que pozos o canaletas que pasen por el terreno no estén descubiertos, para evitar
que autos o personas pasen sin darse cuenta sobre ellos.
Una vez reconocidos los problemas se rellena o retira la tierra en donde se necesite,
utilizando las herramientas mencionadas. Es importante tratar de buscar soluciones más
definitivas a la hora de corregir las complicaciones.
Documentar todas las actividades realizadas con un respectivo registro fotográfico del
terreno.
Realizar un informe detallado de cada procedimiento realizado.
Cuidados
Es importante que en los procedimientos de las tareas no se dañe ningún equipo, por eso es muy
importante que sean personas capacitadas.
Cuando se hagan las tareas de reacomodación del terreno es importante que el parque esté
funcionando sin problemas.
En la Figura 5-2 se puede observar el terreno en un muy mal estado, siendo visible los conduits o
tuberías por donde son llevados los cables.
Figura 5-2: Terreno en mal estado [40].
Diseño de un plan de mantenimiento y sus diferentes procedimientos
68
5.3 Limpieza en los paneles fotovoltaicos
Objetivos
Evitar que la planta fotovoltaica pierda producción debido a sombras que se producen por la
suciedad y aumentar en lo posible la vida útil de los paneles.
Personal encargado, equipos y herramientas a utilizar
Equipos de protección
Personal capacitado con experiencia en limpieza de paneles.
Cepillos de fibra especial que no dañan los paneles.
Pértigas o vehículos diseñados especialmente para esta labor.
Agua desmineralizada para que a la hora de secarse no deje manchas o residuos que
puedan generar un sombreado al panel.
Frecuencia
En Chile la mayoría de los parques fotovoltaicos están ubicados en el norte del país,
específicamente en lugares con abundante polvo, por esto los paneles se ensucian rápidamente.
Es recomendable realizar una limpieza cada tres meses, pero hay que considerar los costos
asociados a realizar esta labor, por ende, en caso de ser instalaciones demasiado grandes puede
hacerse una limpieza 3 veces al año.
Procedimiento
Es importante mencionar que la gente encargada de hacer la limpieza de los paneles es gente
capacitada para la labor, que sabe los riesgos y cuidados que tiene que tener a la hora de
maniobrar las herramientas que disponga para cada tarea.
Los procedimientos por seguir son los siguientes:
Escoger la manera de realizar la limpieza en base a las diferentes alternativas que se
mencionan en el capítulo 3.
De forma ordenada y organizada aplicar el agua desmineralizada y realizar la limpieza.
Verificar que el estado de las conexiones y el funcionamiento no se haya visto afectado y
realizar una inspección visual en caso de haber quedado algún residuo en el panel.
Documentar todas las actividades realizadas con un respectivo registro fotográfico del
estado de los paneles antes y después de realizar la limpieza.
Realizar un informe detallado de cada procedimiento realizado.
Cuidados
Es importante que en los procedimientos de las tareas no se dañe ningún equipo, por eso es muy
importante que sean personas capacitadas.
Diseño de un plan de mantenimiento y sus diferentes procedimientos
69
Es recomendable que las labores de limpieza se hagan en horarios donde la producción sea baja,
ya que si se hace en horarios donde la producción es mayor, puede provocar baja de rendimiento
y daños en el panel debido a choques térmicos.
Cuando se hagan las tareas de limpieza es importante que el parque esté funcionando sin
problemas.
En la Figura 5-3 se puede observar al personal encargado realizando las labores de limpieza.
Figura 5-3: Limpieza de paneles [28].
5.4 Termografía en paneles fotovoltaicos
Objetivos
Evitar el daño de los paneles fotovoltaicos producidos por puntos calientes.
Personal encargado, equipos y herramientas a utilizar
Equipos de protección
Personal con experiencia en mediciones e interpretación de resultados.
Cámara termográfica y sus diferentes componentes.
Dron en caso de hacerse una termografía desde la altura.
Frecuencia
Debido a las altas tasas de suciedad que presentan los paneles solares instalados en el norte de
Chile y las ventajas que presenta la termografía en las instalaciones, se recomienda realizar una
inspección semestral.
Diseño de un plan de mantenimiento y sus diferentes procedimientos
70
Procedimiento
Es importante mencionar que la gente encargada de hacer la inspección termográfica de los
paneles es gente capacitada para la labor, que sabe los riesgos y cuidados que tiene que tener a la
hora de maniobrar las herramientas que disponga para cada tarea.
Los procedimientos por seguir son los siguientes:
Realizar las mediciones con la cámara, siendo esta manual o con drones.
Tomar fotografías termográficas de los paneles que presenten irregularidades en la
temperatura.
Analizar los resultados que se obtuvieron.
Documentar todas las actividades realizadas.
Realizar un informe detallado de cada procedimiento realizado.
Cuidados
Debido a que las mediciones con cámaras manuales se toman a distancia, no hay problemas de
dañar los paneles a la hora de la medición, pero hay que tener precaución cuando se maneja la
medición con drones, dado que, si la persona a cargo no está lo suficientemente capacitada,
puede perder el control y dañar algún panel.
Como se mencionó en el capítulo 4 una medición optima se ejecuta con una radiación solar 700
[W/m2], pero con 500 [W/m2], también es posible realizar una medición aceptable, ya debajo de
ese valor los resultados no podrían ser considerados, las mediciones de la irradiación son posibles
realizarlas con un piranómetro.
Es muy importante evitar el efecto de sombreado, ya sea por el personal o nubes que se
encuentren en el ambiente, por esto es importante que el clima este despejado a la hora de
realizar la medición. Además, hay que evitar realizar la medición cuando haya demasiado viento
por el contraste de temperatura que se genera cuando la ráfaga tiene contacto con los paneles.
Por último, la cámara debe tener un ángulo entre 5 a 60° para realizar una medición correcta,
tomando como referencia de 0° cuando la cámara está perpendicular a los paneles.
5.5 Mantenimiento del equipo de conexión o string
Objetivos
Evitar que surjan problemas con la energía generada a la salida de los paneles y la llegada del
inversor.
Diseño de un plan de mantenimiento y sus diferentes procedimientos
71
Personal encargado, equipos y herramientas a utilizar
Equipos de protección.
Personal entrenado y capacitado para
Cámara termográfica con sus diferentes accesorios.
Equipos de medición de voltaje y corriente AC y DC.
Desatornilladores, alicates, pinzas, etc.
Lubricante (wd40).
Frecuencia
Debido a que son mecanismos que no fallan en gran medida según lo visto en el capítulo 2, se
recomienda realizarles un mantenimiento anual.
Procedimiento
Es importante mencionar que la gente encargada de hacer el mantenimiento de lo string debe ser
gente capacitada para la labor, que sepa manejar los riesgos a los que está expuesto y tome los
cuidados necesarios a la hora de maniobrar las herramientas que disponga para cada tarea.
Los procedimientos por seguir son los siguientes:
1. Desconexión del equipo de conexión
Apagar el equipo de conexión siguiendo los pasos que se indican en el manual
correspondiente.
Verificar con los equipos de medida que la interrupción de la corriente fue correcta.
Si es posible, desconectar cables que unen los paneles con el equipo de conexión, si no es
posible hay que aislar los terminales que mantienen cierto voltaje.
Antes de realizar cualquier paso siguiente, hay que verificar que la caja de conexión se
encuentra totalmente desconectada.
2. Comprobaciones generales
Comprobar que el equipo es accesible en todo momento, que este bien afirmado a su
estructura de soporte, y que se encuentra protegido de la radiación solar.
Reemplazar la carcasa en caso de ser necesario, revisar que las uniones se encuentren en
buen estado, y que las puertas y los accesorios cierren de manera correcta.
Revisar internamente el armario verificando que esté seco, que las conexiones estén fijas
y no tenga posibilidades de desconectarse.
Comprobar que las etiquetas de seguridad estén en buen estado y que las cubiertas no
tengan grietas.
Comprobar que las conexiones eléctricas y de comunicación se encuentren en buen
estado.
Cuidados
Es importante que en los procedimientos de las tareas no se dañe ningún equipo, por eso es muy
importante que sean personas capacitadas.
Diseño de un plan de mantenimiento y sus diferentes procedimientos
72
Verificar alarmas e indicadores de los equipos antes de ejecutar las actividades, si hay alguna
activada no se puede realizar la tarea hasta que el problema se soluciones.
No se pueden realizar las tareas de mantenimiento cuando las condiciones ambientales están con
lluvia, vientos fuertes fuera de lo normal o humedad relativa alta.
Disponer de un stock de repuestos.
5.6 Mantenimiento en el inversor
Objetivos
Evitar pérdidas importantes de energía debido a fallas en el inversor.
Personal encargado, equipos y herramientas a utilizar
Equipo de protección.
Cámara termográfica con sus diferentes accesorios.
Herramientas de limpieza: Brocha, aspiradora.
Herramienta mecánica: Desatornilladores alicates, pinzas.
Laca de revestimiento de zinc para proteger la pintura.
Personal con experiencia en mantenimientos de inversores.
Frecuencia
Debido a que son los equipos que presentan más cantidad de fallas y que en el norte de Chile se
ubican en condiciones ambientales extremas es recomendable realizarles mantenimientos
anualmente.
Procedimiento
Es importante mencionar que la gente encargada de hacer el mantenimiento del inversor debe
ser gente capacitada para la labor, que sepa manejar los riesgos a los que está expuesto y tome los
cuidados necesarios a la hora de maniobrar las herramientas que disponga para cada tarea.
Diseño de un plan de mantenimiento y sus diferentes procedimientos
73
1. Con el inversor energizado
Leer las alarmas, mensajes de error, advertencias e indicadores.
Comprobar que el interruptor de Potencia de corriente continua funcione.
Comprobar el funcionamiento del interruptor de Potencia en corriente alterna.
2. Con el inversor apagado y desenergizado
Proceder a apagar y desenergizar el inversor.
Desmontar la cobertura.
Limpiar el sistema de ventilación.
Limpiar los canales y rejillas de ventilación.
Mantenimiento del armario del inversor y sus diferentes equipos.
Montaje de la cobertura
3. Inversor con la tensión de alimentación
Conectar la tensión de alimentación.
Comprobar los ventiladores.
Comprobar la calefacción.
Comprobar el correcto funcionamiento del suministro de energía.
4. Encendido del inversor
Verificar que después de realizar las limpiezas y demás tareas, el inversor funciona sin
inconvenientes.
Cuidados
Es importante que en los procedimientos de las tareas no se dañe ningún equipo, por eso es muy
importante que sean personas capacitadas.
El parque no debe presentar fallas a la hora de realizar el mantenimiento.
Verificar las alarmas de los equipos, en caso de presentarse alguna alarma activa en algún equipo,
no se debe proceder con este mantenimiento.
No se pueden realizar las tareas de mantenimiento cuando las condiciones ambientales están con
lluvia, vientos fuertes fuera de lo normal o humedad relativa alta.
5.7 Mantenimiento en el Transformador
Objetivos
Evitar interrupciones en el sistema debido a fallos en el transformador.
Diseño de un plan de mantenimiento y sus diferentes procedimientos
74
Personal encargado, equipos y herramientas a utilizar
Equipos de protección.
Personal con experiencia en mantenimiento de subestaciones, específicamente en
transformadores de poder.
Equipos de medición de corriente y voltaje en corriente continua y alterna.
Equipo de limpieza: Brocha, aspiradora, pinza.
Lubricante que trabaje a temperaturas elevadas.
Lija, desengrasante, pintura y laca para corregir imperfecciones.
Frecuencia y procedimiento
Los transformadores de potencia se construyen de manera tal que su funcionamiento sea
autónomo. Se les hacen mantenimientos cada:
Tabla 5-1: Mantenimiento al transformador de poder
Anual 3 años 6 años
Realizar
pruebas
de aceite
dieléctric
o.
Realizar pruebas
eléctricas al
transformador
Realizar pruebas de resistencia de
aislamiento a los cables aislados.
Limpieza
de los
pasatapas
/
aisladores
Realizar pruebas
eléctricas al
cambiador de taps
bajo carga
Efectuar inspección interna al
transformador, especialmente los
contactos del cambiador de taps.
Prueba de
termograf
ía
infrarroja
Limpieza completa
de los equipos de
desconexión y
lubricarlos.
-
Revisar
circuitos
de control
Realizar una
inspección a la
válvula de
sobrepresión
-
Realizar
calibració
n de los
relés
- -
Diseño de un plan de mantenimiento y sus diferentes procedimientos
75
Cuidados
Es importante que en los procedimientos de las tareas no se dañe ningún equipo, por eso es muy
importante que sean personas capacitadas.
Verificar los indicadores de alarmas de los equipos antes de ejecutar las actividades, en caso de
existir alguna alarma activada, no es recomendable realizar el mantenimiento.
Es obligatorio desenergizar el transformador de poder antes de realizar cualquier tipo de tarea.
No se pueden realizar las tareas de mantenimiento cuando las condiciones ambientales están con
lluvia, vientos fuertes fuera de lo normal o humedad relativa alta.
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Discusión y conclusiones Una de las preocupaciones a nivel país, es hacer un cambio en la matriz energética chilena, lo que
se quiere lograr es que la producción de energía eléctrica sea mayoritariamente de fuentes
renovables como lo son el viento, el agua y el sol. Lo anteriormente mencionado se plantea debido
a la preocupación que existe a nivel global de los altos índices de contaminación que producen
las principales fuentes de generación de energía (termoeléctricas), además de aprovechar el
indudable privilegio geográfico que tiene el país para explotar estas soluciones limpias. Para
lograrlo se requiere implementar distintos sistemas diseñados para aprovechar de la manera más
conveniente las fuentes inagotables de energía.
Los parques fotovoltaicos son (debido a la alta radiación solar que tiene el norte del país), la mejor
opción a la hora de generar energías más empáticas con el medio ambiente, habiendo aumentado
significativamente la instalación de estos parques en los últimos años. Pero el aumento de este
tipo de sistemas trae consigo nuevos problemas, que son principalmente, lograr que la planta
funcione en perfectas condiciones, esto se dificulta debido a diferentes factores tanto internos
como externos. Teniendo el control de la mantención, se puede evitar alguno de estos
inconvenientes implementando un correcto plan de mantención a los elementos del sistema,
teniendo en consideración los tiempos y herramientas que éstos requieran.
Nuevos problemas surgen cuando las mantenciones que se le hacen al parque no están acorde a
las tecnologías que se usan actualmente, el incremento en la optimización de diferentes
herramientas, investigaciones y nuevas formas de realizar las operaciones de mantenimiento,
ayudan a detectar con mayor rapidez y exactitud el lugar de donde proviene el problema o ayudan
a prevenir que un determinado problema aparezca. Por lo tanto, se hace indispensable conocer
cuáles son las últimas tecnologías y metodologías para optimizar y realizar de mejor manera las
mantenciones.
Debido a la complejidad que tienen los sistemas fotovoltaicos, es indispensable tener claro un
plan de mantenimiento, saber a quién recurrir cuando se produce algún fallo. Es indispensable
que el tiempo que esté parada la planta producto de algún problema sea el menor posible, con
cada minuto que pasa sin funcionar el sistema se pierde producción valiosa.
Son muchos los componentes que tiene el sistema fotovoltaico, por lo tanto, es vital para el buen
funcionamiento conocer la función y la ubicación de cada uno de sus elementos, tener a mano y
Discusión y conclusiones
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conocer los manuales de las partes y piezas que lo conforman, la información y contacto del
fabricante y de los encargados de los distintos tipos de mantención, a la hora de tener que llevar
a cabo alguno de estos planes. La mantención no la puede realizar cualquier persona, tiene que
ser un especialista en la materia y estar autorizado por el fabricante del producto para así no
perder la garantía acordada al momento de la compra y asegurar un buen trabajo.
La termografía es muy útil a la hora de prevenir posibles elevaciones de temperatura que puedan
dañar los paneles o algún otro elemento que cuando esté en funcionamiento tenga un aumento
de temperatura significativo. Utilizándola de la manera correcta, oportuna y aprovechando las
tecnologías que con el tiempo van surgiendo se pueden minimizar costos y aumentar la vida útil
de los equipos.
Las tecnologías se van actualizando constantemente y van surgiendo nuevos métodos para los
diferentes procesos que presenta un plan de mantenimiento, por lo tanto, hay que seguir
estudiando a medida que salen estas nuevas alternativas.
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