Anexo 1 Manual de Prácticas - DuranRomero

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Estudio de reconocimiento de la 
Energía Solar Fotovoltaica como 
Alternativa Energética para uso en 
Instalaciones Eléctricas Domiciliarias 
 
 Alfonso Durán Chico - Brayman H. Romero 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Manual de Prácticas 
950 – SPT1 
Anexo 1 
 
 
2 
Estudio de reconocimiento sobre la Energía Solar 
Fotovoltaica como Alternativa Energética para uso en 
Instalaciones Eléctricas Domiciliarias 
 
 
 
Manual de Prácticas 
 
 
 
Universidad Distrital Francisco José de Caldas 
Facultad de Medio Ambiente y Recursos Naturales 
Tecnología en Gestión Ambiental y Servicios Públicos 
 
 
 
 
 
Octubre, 2016 
Bogotá D.C, Colombia 
 
 
 
3 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Estudio de reconocimiento sobre la Energía 
Solar Fotovoltaica como Alternativa Energética 
para uso en Instalaciones Eléctricas Domiciliarias 
 
 
 
Elaborado por: 
Alfonso Durán & Brayman Romero 
aduranc@correo.udistrital.edu.co 
bhromeror@correo.udistrital.edu.co 
 
 
Apoyo técnico, revisión y aportes: 
Ing. Rafael E. Ladino 
 
 
 
 
 
 
2016 
mailto:aduranc@correo.udistrital.edu.co
mailto:bhromeror@correo.udistrital.edu.co
 
 
4 
Fecha de publicación: octubre de 2016 
Autores: Alfonso Durán Chico - Brayman Herney Romero 
 
Diseño, diagramación: Alfonso Durán Chico & Brayman H. Romero 
Dibujos: Piktochart – Autodesk Inventor Professional (2016) 
 Revisión y aportes: Ing. Rafael E. Ladino 
Portada: Banco solar fotovoltaico (2016) – Autodesk Inventor 
 
 
 
 
Descargo de Responsabilidad: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Esta publicación puede ser reproducida total o 
parcialmente y de cualquier forma para fines 
educativos y no lucrativos sin que se requiera un 
permiso especial de los autores, sobre los 
derechos de propiedad intelectual, siempre y 
cuando se declare el origen de la información. 
Queda prohibido el uso de esta publicación para 
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relativa a la delimitación de sus fronteras o límites 
territoriales. Los nombres y símbolos de marcas 
comerciales se utilizan para fines editoriales y sin 
intención de infringir las leyes sobre derechos de 
marca o propiedad intelectual. 
 
 
 
5 
Contenido 
Introducción ..................................................................................................................... 8 
Conceptos Básicos.......................................................................................................... 9 
Simbología básica ......................................................................................................... 12 
Previo a la práctica. ....................................................................................................... 14 
Calculo del consumo de energía ................................................................................... 15 
Determinación número de paneles en una instalación fotovoltaica ............................... 18 
Practica 1. Instrumentos de medición de la radiación solar .......................................... 23 
Práctica 2. Reconocimiento del sistema fotovoltaico ................................................... 25 
Práctica 3. Conexión del banco de baterías en serie y en paralelo ............................... 39 
Práctica 4. Conexión de los módulos FV, en circuito serie y circuito paralelo para 
alimentar cargas en CC ................................................................................................. 50 
Práctica 5. Conexión del sistema independiente de la red en corriente continua. ........ 61 
Práctica 6. Conexión del sistema independiente de la red en corriente alterna. ........... 67 
Práctica 7. Conexión del sistema interactivo a la Red, sin respaldo de baterías. Uso del 
micro-inversor y del Envoy ............................................................................................ 73 
Práctica 8. Conexión del sistema bimodal con conexión a un banco de baterías y a la 
red ................................................................................................................................. 79 
Práctica 9. Medición de la energía consumida (Contador mecánico o de rueda) ......... 85 
Práctica 10. Medición de la energía consumida (Contador electrónico) ...................... 89 
Bibliografía .................................................................................................................... 92 
Anexos .......................................................................................................................... 94 
 
Lista de figuras 
Figura 1 Multímetro Digital - Fuente: PeakTech® (2010) ..........................................................13 
Figura 2. Desarrollo de las prácticas .........................................................................................14 
Figura 3. Procedimiento para establecer el consumo eléctrico Fuente: Los autores .................16 
Figura 4. Irradiancia (W/m2) Vs. Tiempo en Bogotá D.C ...........................................................24 
Figura 5. Elementos de la estación fotovoltaica ........................................................................37 
Figura 6. Medición Voltaje en el multímetro .............................................................................41 
Figura 7. Configuración multímetro para medir voltaje en DC ...................................................41 
Figura 8. Medición de VDC con multímetro en el BSFV ............................................................42 
Figura 9. Conexión en serie de un banco de baterías ...............................................................44 
Figura 10. Conexión en paralelo de un banco de baterías ........................................................45 
Figura 11. Conexión del Banco de baterías en serie/paralelo ...................................................46 
Figura 12. Elementos básicos de un circuito eléctrico ...............................................................50 
Figura 13. Conexión de los módulos fotovoltaicos en serie y curva (I) Vs. (V) ..........................51 
Figura 14. conexión en paralelo de los PSF y curva (I) vs (V). ..................................................53 
Figura 15. Conexión de una matriz fotovoltaica en circuito mixto ..............................................54 
Figura 16. Conexión en serie de los Paneles solares ................................................................56 
Figura 17. Conexiones DC ........................................................................................................56 
Figura 18. - Multímetro ..............................................................................................................57 
Figura 19. Medición de corriente con la pinza ...........................................................................57 
Figura 20. Conexión en paralelo de los paneles solares fotovoltaicos .......................................58 
Figura 21. Conexiones DC ........................................................................................................58 
Figura 22. Conexión en paralelo de los paneles solares FV ......................................................62 
Figura 23. Conexiones DC y conexión del banco de batería en paralelo. ..................................62 
Figura 24. Conexiones DC y conexión de las cargas CC. .........................................................63 
Figura 25. Pantalla de configuración de voltaje del controlador de carga ..................................64 
Figura26. Pantalla de configuración de la contraseña ..............................................................65 
Figura 27. Pantalla de estado por defecto del controlador de carga ..........................................65 
Figura 28. Conexión en serie de los Paneles solares ................................................................68 
Figura 29. Conexión sistema autónomo con banco de baterías en serie...................................69 
Figura 30. Conexión sistema autónomo (inversor independiente y contador mecánico) ...........70 
Figura 31. Conexión sistema autónomo con cargas en AC .......................................................71 
Figura 32.Conexión en serie de paneles FV .............................................................................75 
Figura 33. Conexión micro-inversor ..........................................................................................75 
 
 
7 
Figura 34. Conexión a la red con contador eléctrico digital .......................................................76 
Figura 35. Conexión en serie de los paneles solares FV ...........................................................81 
Figura 36. Conexión del controlador de carga y banco de baterías en serie .............................81 
Figura 37. Conexión del Inversor bimodal con salida para cargas AC .......................................82 
Figura 38. Conexión del Inversor bimodal con entrada en AC proveniente de la Red ...............83 
Figura 39. – Conexión del contador ..........................................................................................86 
Figura 40. - Circuitos conectados a la corriente continua proveniente del módulo solar. ...........87 
Figura 41. Conexión contador electrónico .................................................................................90 
 
Lista de tablas 
Tabla 1. Simbología eléctrica básica .........................................................................................12 
Tabla 2. Aparatos de medición ..................................................................................................12 
Tabla 3. Tabla de cálculo de consumo o demanda eléctrica .....................................................16 
Tabla 4. Radiación mensual en Bogotá .....................................................................................19 
Tabla 5. Instrumentos meteorológicos para la medida de radiación .........................................23 
Tabla 6. Algunos elementos del BSF ........................................................................................26 
Tabla 7. Porcentaje de carga para batería estándar del Banco Solar ........................................43 
 Lista de ecuaciones 
Ecuación 1. Banco baterías conectadas en serie ......................................................................44 
Ecuación 2. Banco de baterías conectado en paralelo ..............................................................45 
Ecuación 3. Banco de baterías conectado en paralelo ..............................................................46 
Ecuación 4. Potencia y porcentaje de descarga en baterías .....................................................47 
Ecuación 5. Tiempo de descarga de una batería ......................................................................48 
Ecuación 6. Paneles FV conectados en serie ...........................................................................52 
Ecuación 7. Paneles FV conectados en serie ...........................................................................53 
Ecuación 8. Potencia total de una matriz FV .............................................................................55 
 
Lista de mapas 
Mapa 1. Irradiación – Medio diario mes de abril (2014) .............................................................20 
[Para sir texto de los marcadores de posición (como este), selecciónelo y empiece 
 
 
 
 
 
 
 
 
8 
Introducción 
 
El presente Manual de Prácticas es un trabajo realizado desde una óptica enfocada en 
compartir el conocimiento, difundirlo e incitar una visión interpretativa e investigativa en 
los estudiantes y compañeros de la Universidad Distrital, al cual este dirigido este 
manual; en el tema de las energías renovables, concretamente la energía solar 
fotovoltaica. 
Es indudable que el cambio climático es el tema apremiante en la actualidad, bajo el cual 
todos en general debemos aportar una solución. Es un asunto que nos incluye a todos, 
desde diferentes perspectivas en mayor o menor grado, pero sin que eso nos excluya de 
responsabilidad. 
El manual de prácticas: “Estudio de reconocimiento sobre la Energía Solar Fotovoltaica 
como Alternativa Energética para uso en Instalaciones Eléctricas Domiciliarias” es un 
trabajo realizado con responsabilidad, dedicación y entrega científica e investigativa cuyo 
objetivo es forma una base sólida para que se siga integrando el tema energético 
sostenible en el panorama actual de la Universidad. ¿Por qué la energía solar 
fotovoltaica? Colombia según la (Unidad de Planeación Minero Energetica - UPME, 
2015, pág. 14). “A junio de 2015, la capacidad de generación eléctrica del Sistema 
Interconectado Nacional (SIN) fue del 70,35% para la generación hidráulica, y de 18,45% 
para la generación térmica, las plantas menores y cogeneradores el resto”. 
 
Es imprescindible hacer la integración de las fuentes no convencionales de energía 
renovable ya que, aunque la generación hidráulica sea catalogada “limpia” y sostenible, 
en realidad es cuestionable por sus descomunales impactos al medio ambiente, así como 
también es muy endeble frente a los fenómenos climatológicos, por lo cual no asegura 
la calidad de la energía eléctrica en pleno. 
Y que mejor que empezar en la academia, reconociendo las potencialidades de la 
energía solar a través de uno los equipos del laboratorio de servicios públicos: el Banco 
Solar Fotovoltaico -BSF. 
 
PROCESO: GESTIÓN DE LABORATORIOS 
Estudio de reconocimiento sobre la Energía Solar Fotovoltaica como Alternativa Energética para 
uso en Instalaciones Eléctricas Domiciliarias -MANUAL DE PRÁCTICAS 
 
Código: GL-PR-001-FR-001 
 
 
 
MACROPROCESO: APOYO A LO MISIONAL 
Versión: 01 
Aprobación: agosto de 2016 
 
 
9 
Conceptos Básicos 
Para el presente capítulo se pretende dar una introducción general acerca de los 
conceptos básicos relacionados con las instalaciones eléctricas. Pues partiendo que, del 
entendimiento correcto de estos conceptos, se aprovechara más el contenido del 
presente manual de prácticas. 
Sin embargo, también es preciso aclarar que el manual está dirigido a personas y 
estudiantes que, aunque no tengan cierto grado de entendimiento en el tema, se les 
facilitará comprender el manual al leerlo y analizarlo, pues se toman los conceptos más 
relevantes. No obstante, es también preciso mencionar que no es una transcripción, y si 
bien probablemente falten algunos, se invita a buscarlos en libros, revistas, o base de 
datos especializados. 
g 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Corriente eléctrica 
Se denomina corriente eléctrica a todo movimiento de cargas eléctricas en un medio 
cualquiera. Estas cargas pueden ser electrones libres, iónes o partículas cargadas, el 
medio en el que se desplazan pueden ser sólido, liquido o gaseoso. (Juana, 2007) 
Circuito 
El circuito es un conjunto de componentes eléctricos interconectados entre sí, y donde 
puede circular una corriente eléctrica. Para que la corriente circule este debe estar 
cerrado. (Harper, 2005a) 
Circuito en serie 
Es la conexión de elementos uno a continuación del otro en una única trayectoria para 
el paso de la CE. La CE que atraviesa dichos elementos es la misma para todos. 
(Harper, 2005b) 
Circuito en paralelo o derivación 
Es una conexión en la cual el conductor se bifurca en dos ramas paralelas. La corriente 
que llega a la bifurcación se separa en dos de intensidadesdistintas, una para cada 
rama, que se unen a la salida y dan una corriente de intensidad igual a la de entrada. 
(Harper, 2005c) 
 
PROCESO: GESTIÓN DE LABORATORIOS 
Estudio de reconocimiento sobre la Energía Solar Fotovoltaica como Alternativa Energética para 
uso en Instalaciones Eléctricas Domiciliarias -MANUAL DE PRÁCTICAS 
 
Código: GL-PR-001-FR-001 
 
 
 
MACROPROCESO: APOYO A LO MISIONAL 
Versión: 01 
Aprobación: agosto de 2016 
 
 
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V 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Intensidad de la corriente eléctrica 
Es la cantidad de carga eléctrica que pasa por una sección del conductor en una unidad 
de tiempo. I=q/t (Juana, 2007b) 
Voltaje (V) Diferencia de potencial. Es la cantidad de trabajo que puede hacer una 
carga a lo largo de un circuito. (Harper, 2005d) 
Resistencia (R) 
Es la capacidad que presenta un material frente a la oposición al flujo de electrones. 
(Harper, 2005e) 
Potencia eléctrica 
La potencia eléctrica es la capacidad que tiene un aparato para convertir la energía 
eléctrica en otro tipo de energía. (Agencia Alemana para la Coperación Internacional, 
2013a) 
Corriente continua (CC) 
Es la corriente que fluye en una sola dirección. Las baterías, las celdas solares, etc., 
producen corriente continua. Este tipo de corriente no cambia su magnitud ni su 
sentido en el tiempo. (Acuña, 2010) 
Corriente alterna (CA) 
Es la corriente eléctrica que cambia su amplitud en forma periódica en el tiempo. 
(Acuña, 2010b) 
Fuentes Convencionales de Energía 
Las FCE son aquellos recursos provenientes principalmente de combustibles fósiles 
(gas natural, petróleo, carbón etc) y combustibles nucleares. Estos recursos se 
presentan en cantidades ilimitadas, además de generar un alto impacto ambiental 
negativo, además de una elevada producción de GEI, especialmente los fósiles. 
(Harper, 2005f) 
 
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Versión: 01 
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Fuentes No Convencionales de Energía Renovable – Energías Renovables 
Según la Ley 1715 de 2014: 
Son aquellos recursos de ER disponibles a nivel mundial que son ambientalmente 
sostenibles, pero que no son empleados de manera marginal en el país y no se 
comercializan ampliamente. Se consideran FNCER la biomasa, los pequeños 
aprovechamientos hidroeléctricos, la energía eólica, la geotérmica, la solar y los mares. 
 
Efecto Fotoeléctrico 
“efecto fotoeléctrico consiste en la liberación de un electrón cuando ciertos materiales 
absorben un fotón de luz con energía suficiente” (Aden B. Meinel y Marjorie P. Meinel, 
1982) 
 
Irradiancia y radiación solar 
Irradiancia es la potencia solar incidente en una superficie por unidad de área. Mientras 
RS es la energía electromagnética emitida por el sol. La radiación se aplica al cuerpo 
que radia, mientras que irradiación al objeto expuesto a la radiación. (Harper, 2005g) 
 
Ley de Ohm 
Es la ley según la cual la corriente en un circuito es directamente proporcional al voltaje, 
y es inversamente proporcional a la resistencia del circuito. (Agencia Alemana para la 
Coperación Internacional, 2013b) 
𝑰 =
𝑽
𝑹
 
 
Radiación global 
Es la suma de la radiación difusa mas la radiación directa. (Harper, 2005h) 
 
Energía Solar Fotovoltaica 
Es aquélla que se obtiene a través de la transformación directa de la energía del sol 
en energía eléctrica por células fotovoltaicas. (Twenergy, 2012) 
 
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Estudio de reconocimiento sobre la Energía Solar Fotovoltaica como Alternativa Energética para 
uso en Instalaciones Eléctricas Domiciliarias -MANUAL DE PRÁCTICAS 
 
Código: GL-PR-001-FR-001 
 
 
 
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Versión: 01 
Aprobación: agosto de 2016 
 
 
12 
Simbología básica 
Tabla 1. Simbología eléctrica básica 
Símbolo Significado Símbolo Significado 
 
Corriente continua 
CC 
 
Lámpara o 
bombillo. 
 
Corriente Alterna 
CA 
Interruptor, 
normalmente 
abierto 
+ 
Polaridad positiva 
 
Batería o 
acumulador 
 
Polaridad negativa 
 
Voltímetro 
 
Interruptor 
 
Amperímetro 
ON Encendido OFF Apagado 
 
Polo a Tierra 
 
Motor 
 
Potencial cero 
 
Vatímetro 
Fuente: Adaptado por los autores de (Agencia Alemana para la Coperación Internacional, 2013) 
Nota: La anterior tabla, aunque contiene la simbología internacional se aplica de forma exclusiva para el 
BSF del laboratorio de servicios públicos. 
 
Aparatos de medición 
Tabla 2. Aparatos de medición 
Multímetro 
Es el instrumento más útil para hacer mediciones eléctricas, pues nos permite medir el 
voltaje o tensión eléctrica, la resistencia y la corriente, todo en uno solo instrumento. 
Amperímetro 
Es el instrumento que mide la intensidad de corriente eléctrica que pasa a su través. 
Para medir CC es necesario ajustar esté o bien sea en el multímetro en DC, y si lo que 
se busca medir es CA, es necesario ajustarlo en AC. 
Voltímetro 
Es un instrumento que mide la diferencia de potencial eléctrico en dos puntos de un 
circuito. Para medir el Voltaje es preciso disponer una escala dentro de la cual este por 
debajo el voltaje que se va a medir 
 
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Versión: 01 
Aprobación: agosto de 2016 
 
 
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Óhmetro 
“Es el instrumento que mide la resistencia. El óhmetro tiene el propósito de permitir 
que circule una corriente a través de la resistencia por medir. Una aplicación externa 
de voltaje puede arrojar una lectura incorrecta o dañar el instrumento”. 
Fuente: Adaptado por los autores de (Harper E. , Fundamentos de electricidad, 1994) y (Douglas Figueroa, 
2006) 
 
 
Figura 1 Multímetro Digital - Fuente: PeakTech® (2010) 
 
 
 
 
 
PROCESO: GESTIÓN DE LABORATORIOS 
Estudio de reconocimiento sobre la Energía Solar Fotovoltaica como Alternativa Energética para 
uso en Instalaciones Eléctricas Domiciliarias -MANUAL DE PRÁCTICAS 
 
Código: GL-PR-001-FR-001 
 
 
 
MACROPROCESO: APOYO A LO MISIONAL 
Versión: 01 
Aprobación: agosto de 2016 
 
 
14 
Nota: Las figuras de conexiones realizadas en el 
sistema de aprendizaje se incluyen en anexos con 
el fin de dar flexibilidad al manual. El procedimiento 
descrito en la Figura 2 solo es aplicable a las 
prácticas que se desarrollen exclusivamente con el 
sistema de aprendizaje 
Previo a la práctica. 
Para el desarrollo de las siguientes prácticas del presente manual, y en responsabilidad 
con el laboratorio, sus equipos y apoyo humano es importante cumplir con el 
requerimiento de establecer unos pasos que garanticen la correcta ejecución de todas 
las actividades a desarrollar (Ver Figura 2). 
 
Figura 2. Desarrollo de las prácticas 
Fuente: Los autores 
 
Las siguientes dos unidades previas a las prácticas se incluyen para realizar una 
introducción acerca de algunos conceptos básicos eléctricos y algunos cálculos que se 
pueden complementar y consultar en la literatura eléctrica. 
Antes
1. Conecte la estación móvil 
(Paneles) al tablero de 
aprendizaje (BSF).
2. Conectar los enchufes de 
tablero y de la estación movíl 
a su toma corriente 
correspondiente.
3. Verificar que no haya 
ninguna conexión en el tablero 
de aprendizaje, y que las 
protecciones esten apagadas.
4. Quitar el paño de protección 
de la estación movil 
fotovoltaica.
Durante
1. Establecer las conexiones 
de la práctica hacer 
desarrollada.
2. Encender las lámparas 
hálogenaso exponer los 
módulos fotovoltaicos a la 
irradiación solar.
3. Subir y/o encender las 
proteciones.
4. Establecer las mediciones 
y actividades propuestas en 
el manual.
Despues
1. Apagar todos las 
protecciones y elementos del 
BSF; y desconectar todos los 
accesorios conectados, 
incluyase el cableado.
2. Recoger todos los 
elementos, acesorios y 
equipos en el estado conforme 
fueron entregados.
3. Desenchufar el BSF y la 
estación movil fotovoltaica, 
recoger y enrrollar cables, 
para finalmente entregarlo al 
personal técnico del 
laboratorio.
4. Colocar el paño de 
protección a los módulos 
fotovoltaicos.
 
PROCESO: GESTIÓN DE LABORATORIOS 
Estudio de reconocimiento sobre la Energía Solar Fotovoltaica como Alternativa Energética para 
uso en Instalaciones Eléctricas Domiciliarias -MANUAL DE PRÁCTICAS 
 
Código: GL-PR-001-FR-001 
 
 
 
MACROPROCESO: APOYO A LO MISIONAL 
Versión: 01 
Aprobación: agosto de 2016 
 
 
15 
Calculo del consumo de energía 
 
Fuente: Piktochart (2016) 
 
Objetivos de aprendizaje 
 Realizar un dimensionamiento de los sistemas fotovoltaicos (FV) determinando la 
capacidad que tienen estos para satisfacer la demanda de energía eléctrica. 
 Hacer un estimado del requerimiento o consumo energético en una instalación 
domiciliaria. 
Introducción 
La presente práctica parte como base fundamental para iniciar un dimensionamiento en 
las instalaciones eléctricas domiciliarias y en los sistemas FV, pues es imprescindible 
conocer y determinar la capacidad que necesitara el sistema FV para responder ante el 
consumo o demanda eléctrica de los usuarios. 
Y es que la respuesta del sistema debe ser lo más acertada posible ya que de esto 
dependerá de que el sistema sea confiable. 
Si bien calcular la demanda eléctrica es importante, también es importante calcular las 
pérdidas del sistema. Sin embargo, estas serán calculadas en la siguiente práctica. 
 
 
 
 
PROCESO: GESTIÓN DE LABORATORIOS 
Estudio de reconocimiento sobre la Energía Solar Fotovoltaica como Alternativa Energética para 
uso en Instalaciones Eléctricas Domiciliarias -MANUAL DE PRÁCTICAS 
 
Código: GL-PR-001-FR-001 
 
 
 
MACROPROCESO: APOYO A LO MISIONAL 
Versión: 01 
Aprobación: agosto de 2016 
 
 
16 
Procedimiento 
El procedimiento frecuente en textos, manuales y libros, del cálculo de la energía 
consumida por los electrodomésticos en un día (Wh/día) es hacer una lista de los 
aparatos eléctricos, multiplicar la potencia de cada aparato (V) por el número de estos 
aparatos que se tienen en una IED, y luego multiplicar por el número de horas en 
funcionamiento en un día. (Ver Figura 3). 
 
Figura 3. Procedimiento para establecer el consumo eléctrico Fuente: Los autores 
 
Tabla 3. Tabla de cálculo de consumo o demanda eléctrica 
Ítem Aparato Potencia (W) Número Horas de funcionamiento 
Diario 
kWh 
1 Bombilla de filamento 100 5 4 2 
2 TV LCD 42" 230 1 3 0,69 
3 Computador portátil 25 1 6 0,15 
4 Computador de mesa 300 1 2 0,6 
5 Nevera 530 1 24 12,72 
6 Radio 40 1 1 0,04 
7 Cargador de celular 3,1 1 3 0,0093 
8 Ventilador 37 2 2 0,148 
9 Impresora genérica 50 1 0,15 0,0075 
10 Plancha de vapor domestica 1070 1 0,15 0,1605 
Consumo neto 16,525 
Nota: El resultado de la multiplicación de la potencia, por el número de aparatos y las horas de funcionamiento fue 
dividido en 1000 para obtener kWh. 
Fuente: Los autores 
 
 
PROCESO: GESTIÓN DE LABORATORIOS 
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Versión: 01 
Aprobación: agosto de 2016 
 
 
17 
En la Tabla 3, el total de consumo de nuestros aparatos eléctricos fue de 16,525 kWh/día; 
este valor es el que nos ayudara a seleccionar nuestro sistema FV, además también 
puede darnos un aproximado económico del sistema, pues se puede comprobar que 
tanto puede llegar a ser el ahorro del sistema, al realizar una comparación con el precio 
del kWh de la empresa proveedora del servicio, y el costo del sistema FV a largo plazo. 
 
 
 
 
Recursos recomendados 
 Una de las plataformas más completas es es.calcuworld.com pues es muy 
sencilla, tan solo necesitamos ir añadiendo los aparatos eléctricos que tenemos 
en el hogar, el número de aparatos y la plataforma calcula en tan solo segundos, 
pues contiene un listado de la potencia genérica de varios aparatos eléctricos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Actividad 
 
El valor de la potencia se puede encontrar en los manuales 
de algunos de los aparatos eléctricos, también en tablas 
genéricas de libros, o calculadoras de consumo eléctrico en 
la internet. 
 
Realizar el cálculo de la 
demanda eléctrica de 
cada uno de sus 
hogares. 
http://es.calcuworld.com/ahorro/calculadora-de-consumo-electrico/
 
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Versión: 01 
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18 
Determinación número de paneles en una 
instalación fotovoltaica 
 
Fuente: Piktochart (2016) 
Objetivos de aprendizaje 
 Reconocer cuales son los aparatos de medición para la radiación solar. 
 Calcular el número de paneles requeridos para cualquier instalación eléctrica 
domiciliaria. 
Introducción 
El cálculo del número de paneles necesarios para una instalación FV, obedece a dos 
factores básicos, el primero es la cantidad y tipo de aparatos eléctricos de la instalación, 
pues estos revelaran la cantidad de energía demandada, y el segundo es la radiación 
solar disponible incidente en el área donde se instalará el sistema. 
La cantidad de energía demandada ya la calculamos en la unidad anterior, por lo tanto 
solo queda conocer la radiación solar disponible, esta se puede obtener de tablas o 
mapas para diferentes regiones del país, actualmente lo más preciso que tiene el país 
es el Atlas Interactivo del Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales 
 
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Estudio de reconocimiento sobre la Energía Solar Fotovoltaica como Alternativa Energética para 
uso en Instalaciones Eléctricas Domiciliarias -MANUAL DE PRÁCTICAS 
 
Código: GL-PR-001-FR-001 
 
 
 
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Aprobación: agosto de 2016 
 
 
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de Colombia (IDEAM), con el apoyo de la UPME, un atlas climatológico, uno de radiación 
solar y otro de vientos del país. 
Para la realización de esta práctica, se tomará la radiación solar incidente de Bogotá ya 
que es el lugar donde se realizará el ejercicio. Para esto hemos buscado una tabla de 
los promedios mensuales de la radiación (Wh/m2) en la capital (Ver Tabla 4.) 
Tabla 4. Radiación mensual en Bogotá 
Fuente: Atlas interactivo de Radiación solar – IDEAM disponible en: 
http://atlas.ideam.gov.co/basefiles/RadiacionPDF/Bogota.pdf con acceso el [06-03-2016] 
 
Estos promedios mensuales se toman en cuenta porque se parte de que, de la condición 
más desfavorable de radiación incidente, se calculará y diseñará el sistema, pues así se 
garantiza que se cubrirá la demanda durante todo el año. Entre más promedios mejor. 
http://atlas.ideam.gov.co/basefiles/RadiacionPDF/Bogota.pdf
 
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uso en Instalaciones Eléctricas Domiciliarias -MANUAL DE PRÁCTICAS 
 
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En ese orden de ideas como el promedio del mes de abril (3,2704 kWh/m2) fue el más 
desfavorable (Ver Mapa 1), escogemos el valor registrado en ese mes para el cálculodel número de paneles y de nuestro sistema FV en general. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fuente: IDEAM (2014) 
 
 
Mapa 1. Irradiación – Medio diario mes de abril (2014) 
 
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Procedimiento 
Conociendo la radiación incidente del área donde se instalará el sistema FV, esta se 
divide entre la radiación solar incidente utilizada para calibrar los módulos (potencia pico), 
entregada por los fabricantes, la cual generalmente es de 1000 W/m2 o 1 kW/m2, de esta 
forma se obtendrá la cantidad de horas sol pico (HSP*). 
# horas equivalentes téoricas =
3,2704 kW/m2
1, 0 kW/m2
 
# horas equivalentes teóricas = 3,2704 HSP 
 
Ahora con el dato de las HSP, calcularemos la producción teórica de energía por panel. 
Esta producción teórica se calcula con base a las HSP, a la capacidad de trabajo y al 
rendimiento de cada módulo1. La capacidad de trabajo varía dependiendo del tamaño 
del panel, si es mono-cristalino, poli-cristalino, entre otras variables. 
Para este ejercicio utilizaremos un panel genérico de 180 W, con un porcentaje de 
pérdidas del 30%. 
# paneles teóricos =
𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔í𝑎 𝑑𝑒𝑚𝑎𝑛𝑑𝑎𝑑𝑎
𝐻𝑆𝑃
∗ (𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑚ó𝑑𝑢𝑙𝑜) 
# paneles teóricos =
16,525 kW
3,2704 kW
∗ 0,18𝐾𝑊 = 0,9 𝑝𝑎𝑛𝑒𝑙𝑒𝑠 
 
# paneles teóricos =
0,9 paneles
0,7
=1,28 paneles 
# Paneles teóricos ≈ 2 paneles 
 
 
 
1 El rendimiento de trabajo tiene en cuenta pérdidas producidas por el posible ensuciamiento y/o deterioro 
de los paneles. - http://www.clickrenovables.com/ 
 
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Actividad 
Calcular teniendo en cuenta la radiación solar 
incidente del área de instalación, con una potencia 
pico de 1000 W/m2, y un porcentaje de pérdidas del 
35% para el panel. 
Calcular el número de 
paneles que requiera la 
demanda de energía de su 
casa, calculada previamente. 
 
 
Recursos recomendados 
 Atlas interactivo IDEAM: http://atlas.ideam.gov.co/presentacion 
 Moro, Miguel. (2010) Instalaciones solares fotovoltaicas. Ed. Paraninfo 
 GIZ (2013) Manual de instalación de un sistema fotovoltaico domiciliario. Lima 
 
 
http://atlas.ideam.gov.co/presentacion
 
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Practica 1. Instrumentos de medición de la 
radiación solar 
 
Objetivos de aprendizaje 
 Conocer los diferentes instrumentos para la medición 
de la radiación solar y su importancia para la instalación y 
desarrollo de una IED. 
Introducción 
Existen variados instrumentos de mediación, estos se 
pueden clasificar según numerosos criterios: “el tipo de 
variable que se quiera medir, el campo de visión, la 
respuesta espectral, etc.” (IDEAM, 2014) 
La radiación se mide en forma directa, y los valores 
registrados dependerán de la inclinación planetaria, de la 
nubosidad, de la hora del día, de la distancia en la que se 
encuentre el planeta en relación al sol en el momento de la 
medición, de la altitud, del acimut etc. (Myers, 2013). En la siguiente tabla (Ver Tabla 5), 
se encuentra alguno de los instrumentos y el parámetro de medida. 
Tabla 5. Instrumentos meteorológicos para la medida de radiación 
Tipo de instrumento Parámetro de medida 
Piranómetro espectral a) Radiación global, b) Radiación directa, c) 
Radiación difusa, d) Radiación solar 
reflejada. 
Pirheliómetro absoluto Radiación global en intervalos espectrales de 
banda de ancha 
Pirheliómetro de incidencia normal Radiación directa 
Pirheliómetro (con filtros) Radiación directa 
Actinógrafo Radiación global 
Pirgeómetro Radiación difusa 
Radiómetro neto ó piranómetro diferencial Radiación neta 
Heliógrafo Brillo solar 
Fuente: (IDEAM, 2014) 
Inventor Autodesk (2016) 
 
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En Laboratorio de Servicios Públicos actualmente se cuenta con piranómetro, el 
instrumento más usado en la medición de la radiación solar, este instrumento también 
conocido como solarímetro o actinómetro mide la radiación directa y difusa la cual se 
mide sobre una superficie horizontal en un ángulo de 180 grados. El piranómetro tiene 
un sensor diseñado para medir la densidad del flujo de la radiación solar. 
La unidad de medida es el watt/m2. 
 
Actividad 
 Con el piranómetro, registrar la radiación solar 
fuera del laboratorio durante diferentes horas del 
día y elaborar una tabla de la radiación registrada. 
 Indicar cuál es el punto pico y explicar. 
Realizar la gráfica Irradiancia 
Vs. Tiempo 
(Mire el ejemplo que aparece en 
la Figura 4) 
 
Ejemplo: 
Figura 4. Irradiancia (W/m2) Vs. Tiempo en Bogotá D.C 
 
Fuente: Adaptado por los autores del Atlas interactivo de Radiación solar – IDEAM disponible en: 
http://atlas.ideam.gov.co/basefiles/RadiacionPDF/Bogota.pdf con acceso el [06-03-2016] 
 
Recursos complementarios 
 Myers, D. R. (2013). Solar Radiation: Practical Modeling for Renewable Energy 
Applications. CRC Press. 
 Organización Meteorológica Mundial - https://www.wmo.int 
 Kipp & Zonen – www.kippzone.es 
0
100
200
300
400
500
6:00 -
7:00
7:00 -
8:00
8:00 -
9:00
9:00 -
10:00
10:00 -
11:00
11:00 -
12:00
12:00 -
13:00
13:00 -
14:00
14:00 -
15:00
15:00 -
16:00
16:00 -
17:00
17:00 -
18:00
W
/m
2
Tiempo
Bogotá D.C
Irradiancia (W/m2) Vs. Tiempo
http://atlas.ideam.gov.co/basefiles/RadiacionPDF/Bogota.pdf
https://www.wmo.int/
http://www.kippzone.es/
 
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Práctica 2. Reconocimiento del sistema 
fotovoltaico 
 
Fuente: Amatrol (2016) 
 
Objetivos de aprendizaje 
 Reconocer el funcionamiento y la aplicabilidad del Banco Solar Fotovoltaico. 
 Identificar cada uno de los elementos del BSF. 
 
Introducción 
Sistema Fotovoltaico 950 – SPT1 
El sistema fotovoltaico es un banco de aprendizaje que permite desarrollar habilidades 
especializadas y conocimientos en operación, programación y solución de problemas en 
AC y DC, especializados en la transformación de la radiación solar en energía eléctrica. 
El banco incluye una estación móvil con dos paneles, una caja combinadora, un 
controlador de carga MPPT, medidores digital y análogo, lámparas halógenas (simulan la 
energía transmitida por el sol en ambientes cerrados y cuando hay mal tiempo), baterías 
y un inversor conectado a la red. (Laboratorio de Servicios Públicos, 2016) 
 
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Además de lo mencionado anteriormente el banco de aprendizaje también cuenta con 
cajas de protección y cajas de distribución tanto en CA como en CC y un micro-inversor 
que transforma la energía proveniente de los paneles solares de corriente continua (CC) 
a corriente alterna (CA) que es la que se utiliza en los domicilios. 
En la siguiente tabla (Ver Tabla 6) se describe ciertas funciones de algunos de los 
elementos del Banco, sin embargo, para mayor conocimiento de los elementos que 
componen el Banco, se recomienda consultar el Manual de Instrucciones del equipo, de 
Amatrol, el cual está en el Laboratorio de Servicios Públicos, o en la página web de 
Amatrol. 
 
 
Tabla 6. Algunos elementos del BSF 
Ítem Función y descripción 
C
a
ja
 c
o
m
b
in
a
d
o
ra
 
La caja combinadora es usada para conectar los módulos de forma adecuada 
(en serie y en paralelo). La caja contiene una protección para el circuito: 
interruptores de circuito. La elección de la caja combinadora depende de la 
instalación fotovoltaica, cada fabricante especifica la conexión y cantidad de 
paneles que soporta o para la cual está diseñada. Las tomas de conexión de 
entrada están situados a la izquierda de la caja combinadora y las tomas de 
salida están situadas a la derecha de la caja. 
 
 
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P
V
 A
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a
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 D
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c
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n
e
c
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Este dispositivo se utiliza para conectar y desconectar los módulos 
fotovoltaicos al BSF. Se encuentra a la derecha de la Caja combinadora y las 
tomas de salida están situados a la derecha de la caja. Este dispositivo 
también incluye interruptores para protección de sobre-corriente. Usualmente 
se utiliza para conexiones en DC. 
 
C
a
rg
a
 v
a
ri
a
b
le
 
La carga variable es un reóstato de 500 Ohm que se utiliza para variar la carga 
eléctrica de los módulos fotovoltaicos. Las tomas de conexión se encuentran 
por debajo del dispositivo. Esta puede ser regulada con la manija y así poder 
asignar la resistencia adecuada para calcular el valor de corriente. 
 
 
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B
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 B
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s
 
 
El banco de baterías se encuentra en la parte inferior del chasis del BSF en el 
lado izquierdo. Las tomas de conexión para el banco de baterías se encuentran 
en el lado inferior izquierdo de la parte de potencia. Las tomas de conexión 
permiten conectar las baterías en serie o en paralelo. 
Acumular la energía que se produce durante las horas de luminosidad para 
poder ser utilizada en la noche o durante los periodos prolongados de mal 
tiempo. 
Proveer una intensidad de corriente superior a la que el dispositivo fotovoltaico 
puede integrar. 
 
B
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 D
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n
e
c
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Battery Disconnect se utiliza para aislar las baterías del sistema cuando sea 
necesario. Incluye los fusibles para la protección del circuito. Battery Disconnect 
están cableados entre las baterías y las tomas de conexión del Banco de 
Baterías. 
 
 
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M
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v
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rs
o
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El micro inversor convierte la corriente continua directamente de los módulos 
fotovoltaicos en CA. El voltaje de esta energía es compatible con la red eléctrica 
(la energía que usa los electrodomésticos). 
Este tipo de inversor no requiere batería de respaldo. El micro inversor también 
incluye una pantalla remota (Display) para ver los datos del micro inversor. Las 
tomas de entrada están situados a la izquierda del micro inversor y las tomas 
de salida están situados a la derecha. 
El micro inversor elimina la necesidad de conectar largas cadenas de módulos 
en serie dándole más flexibilidad al diseño del sistema solar. 
 
M
o
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o
r 
d
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n
e
rg
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Todos los micro-inversores Enphase integran la tecnología necesaria para 
monitorear cada módulo del sistema solar de forma independiente; cada micro-
inversor transmite el estado y funcionamiento del sistema a una plataforma 
web: Enligthen, la cual muestra una representación exacta y en tiempo real del 
sistema. 
 
 
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P
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ra
m
a
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o
r 
El programador es un dispositivo de interfaz de usuario llamado MATE. El 
programador permite al usuario ver varios parámetros del regulador de carga, 
parámetros de red del controlador de carga, del inversor, del monitor de DC, 
del centro de comunicaciones, y también permite al usuario programar 
funciones que se apliquen a determinados dispositivos que estén conectados a 
ella a través de la red. 
 
P
u
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im
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ie
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(M
P
P
T
) 
Es un dispositivo de tipo regulador de carga. El controlador de carga MPPT 
puede ajustar automáticamente la carga eléctrica para mantener el sistema 
funcionando con eficiencia máxima para un mayor tiempo. Las tomas de 
entrada están situados a la izquierda del controlador de carga y las tomas de 
salida están situados a la derecha del controlador de carga. 
 
 
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El centro de comunicaciones proporciona un punto de conexión a la red central 
para el programador, el controlador de carga, el monitor de DC y el inversor. La 
toma de conexión a la red se encuentra por debajo del centro de 
comunicaciones. 
 
 
M
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D
C
 
El monitor de CC es un dispositivo que monitoriza y recoge estado de la 
batería (corriente, tensión y potencia) y suministra los datos para mostrarlos 
en el programador. 
La toma de entrada se encuentra a la izquierda de la pantalla de CC y la toma 
de salida está a la derecha del monitor CC. Un enchufe de red se encuentra en 
el lado derecho del monitor CC. 
 
 
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c
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o
 
Inversor interactivo - El inversor interactivo convierte la corriente en DC del 
banco de baterías en corriente alterna (CA), que puede manejar cargas o 
pueden introducirse en la red eléctrica. Este tipo de inversor requiere una 
batería de respaldo. 
 
C
o
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E
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o
 
El medidor de potencia o contador eléctrico de potencia, es un medidor de 
potencia trifásica que se utiliza cuando la salida de la instalación fotovoltaica es 
trifásica de corriente alterna. 
 
 
 
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C
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o
 
Este dispositivo es un medidor de potencia monofásica mecánico, que se utiliza 
cuando la salida de la instalación fotovoltaica es monofásica, de corriente 
alterna. 
 
P
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 D
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El panel de distribución de DC se utiliza para conectar la salida de DC del 
sistema fotovoltaico para cargas de DC. Contiene interruptores de circuito para 
proteger a las cargas conectadas a la misma. 
 
 
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C
 
Las cargas en DC proporcionan las cargas eléctricas de la instalación 
fotovoltaica. Las cargas incluyen un ventilador de DC y tres tipos diferentes de 
lámparas de DC. 
 
In
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 Los interruptores de carga se utilizan para controlar las cargas de DC o AC. 
Estos son el mismo tipo de interruptores utilizados en aplicaciones comerciales 
y residenciales. 
 
 
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Este elemento proporciona un medio para desconectar la salida AC del inversor 
fotovoltaico del sistema de las cargas de AC y a la red. Incluye los fusibles de 
protección del circuito. 
 
P
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 A
C
 
El panel de distribución AC proporciona las conexiones entre el sistema 
fotovoltaico y la red. Tanto la red y la instalación fotovoltaica puede proporcionar 
energía a las cargas a través de este panel. 
 
 
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C
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C
 
Las cargas de AC proporcionan cargas eléctricas estándar para simular 
sistemas eléctricos comerciales y residenciales. Las cargas incluyen una toma 
dúplex y tres tipos diferentes de lámparas de corriente alterna. Diferentes 
dispositivos de AC se pueden conectar a la salida dúplex. 
 
C
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Esta caja posee una palanca que actúa como un interruptor de control maestro 
para la interfaz con la red. También proporciona protección de circuito en forma 
de fusibles. 
 
 
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Fuente: Adaptado por los autores del Software de instalación 950-SPT1(CD) y Autodesk Inventor Professional 
(2016) 
 
Figura 5. Elementos de la estación fotovoltaica 
 
Fuente: (Barrera, M. y Fernandez, M., 2015) 
 
 
 
Recursos recomendados 
 www.amatrol.com/ 
 Solar Troubleshooting Learning system: http://goo.gl/kbyPWQ 
 Barrera, M. y Fernandez, M. (2015). Análisis del rendimiento de un banco solar 
de energía fotovoltaica por medio del programa Enlighten. Bogotá. 
H
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 M
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Se proporcionan tres herramientas de medición diferentes: un multímetro 
digital, un amperímetro de pinza y un vatímetro. 
 
http://www.amatrol.com/
http://goo.gl/kbyPWQ
 
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38 
Actividad 
Teniendo en cuenta la información anteriormente presentada, buscar en la siguiente 
tabla las parejas correspondientes y unirlas en la tabla de respuestas. 
 
 
 
1. Caja combinadora. 
 
A. Convierte la corriente continua directamente de 
los módulos fotovoltaicos en CA. El voltaje de esta 
energía es compatible con la red eléctrica (la energía 
que usa los electrodomésticos). Este dispositivo no 
requiere batería de respaldo. 
 
2. Banco de baterías. 
 
B. Este dispositivo es un medidor de potencia 
monofásica, que se utiliza cuando la salida de la 
instalación fotovoltaica es monofásica, de corriente 
alterna. 
 
3. Micro inversor. 
 
C. Puede ajustar automáticamente la carga eléctrica 
para mantener el sistema funcionando con eficiencia 
máxima para un mayor tiempo. 
 
4. Regulador de Carga 
MPTT. 
D. Es usada para conectar los módulos de forma 
adecuada (en serie y en paralelo). Contiene una 
protección para el circuito: interruptores de circuito. 
 
 
5. Inversor interactivo. 
E. se encuentra en la parte inferior del chasis del 
BSF en el lado izquierdo. 
Acumula la energía que se produce durante las 
horas de luminosidad para poder ser utilizada en la 
noche o durante los periodos prolongados de mal 
tiempo. 
 
6. Medidor mecánico 
F. Es un medidor de potencia trifásica que se utiliza 
cuando la salida de la instalación fotovoltaica es 
trifásica de corriente alterna. 
 
7. Medidor eléctrico. 
G. Convierte la corriente CC del banco de baterías 
en corriente alterna (CA), que puede manejar cargas 
o pueden introducirse en la red eléctrica. Este tipo de 
dispositivo requiere una batería de respaldo. 
 
RESPUESTAS 
 
1. ____ 2. ____ 3. ____ 4. ____ 5. ____ 6. ____ 7. ____ 
 
 
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uso en Instalaciones Eléctricas Domiciliarias -MANUAL DE PRÁCTICAS 
 
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Práctica 3. Conexión del banco de baterías en 
serie y en paralelo 
 
 
Fuente: Los autores 
 
Objetivos 
 Identificar la diferencia de conexión en serie y en paralelo de las baterías del BSF 
 Identificar el comportamiento de Voltaje y Carga dependiendo la conexión de las 
baterías del BSF 
 Reconocer el estado de carga de una batería mediante la medición del voltaje. 
 
Introducción 
En una instalación fotovoltaica típica, las baterías solares se cargan mediante la 
absorción de la energía solar excedente creada durante el día por los módulos 
fotovoltaicos (paneles solares), y la descarga es mediante la liberación de la energía en 
la noche para alimentar las cargas como; bombillos, computadores, televisores etc. El 
proceso de carga y descarga de cada día se conoce como un ciclo. 
En la mayoría de los casos, las baterías solares se drenan y se recargan en los ciclos 
diarios. Baterías diseñadas para operar de esta manera se denominan baterías de ciclo 
profundo. 
Un indicador usado a menudo para determinar la carga restantede una batería es el 
voltaje de circuito abierto. Se trata del voltaje de la batería, y se mide en los terminales 
de la batería, sin ningún circuito conectado. La batería debe estar desconectada de 
cualquier circuito antes de medir la tensión en circuito abierto, debido a que la tensión en 
los bornes de la batería hay cambios durante la descarga. 
 
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Una batería completamente cargada de 12 voltios tiene un potencial nominal de 12,6 a 
13,0 voltios, mientras que una batería a punto de descarga máxima tiene un potencial 
nominal de entre 10,8 y 11 voltios. 
Antes de realizar la medición, identificar los terminales de la batería positivo y negativo. 
El terminal positivo puede ser de color rojo, o puede estar marcado con un signo más 
(+). El terminal negativo puede ser negro o puede estar marcado con un signo negativo 
(-). La carga restante de una batería se puede estimar a partir de la tensión medida 
mediante una escala lineal con 13 voltios que representan el 100% de la carga y 10,8 
voltios que representan el 25% de carga. (Amatrol, 2016) 
Materiales y Equipos 
Para la correcta ejecución de esta práctica se necesitarán los siguientes elementos: 
 
Materiales Equipos 
Cables color rojo 
Cables color negro 
 
Carro del panel solar 95-SPA1 
Tablero 950-SPT1 
Banco de baterias 
Multímetro 
Pinzas 
 
Procedimiento 
Conecte la sonda de prueba roja, al terminal positivo de la batería, y la sonda de prueba 
negra al terminal negativo de la batería (La sonda o cable rojo debe estar conectado en 
el espacio del multímetro señalado para medir Voltios, la sonda o cable negro debe estar 
conectado en el espacio del multímetro señalado como “COM”). Luego tome la lectura 
usando un multímetro con las puntas de prueba en contacto con los terminales de las 
baterías. Usa la tabla 7 para estimar el porcentaje de carga de la batería. 
 
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Figura 6. Medición Voltaje en el multímetro 
Fuente: Adaptado por los autores del Software de instalación 950-SPT1 
Medición de voltajes 
La Medición debe efectuarse primero en cada batería y luego en todo el banco de 
baterías, según la conexión establecida (El multímetro debe estar en paralelo, en 
corriente directa (DC por sus siglas en inglés) e inicialmente en 200V, tal y como se 
observa en la Figura 7), si el voltaje es menor de 20V se puede reducir la escala en el 
multímetro. 
 
Figura 7. Configuración multímetro para medir voltaje en DC 
Fuente: Adaptado por los autores de Amatrol. Software de instalación 950-SPT1 [CD-ROM] 
 
 
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1. Mida y tome lectura de cada batería del banco de baterías tal y como se observa 
en la imagen. 
 
Figura 8. Medición de VDC con multímetro en el BSFV 
Fuente: Adaptado por los autores de Amatrol. Software de instalación 950-SPT1 [CD-ROM] 
2. Determine el estado de cada batería según la información presentada en esta 
tabla. 
El estado de las baterías en el Banco Solar se puede conocer a través del Monitor 
de sistema de CC avanzado, FLEXnet™DC el cual recoge, supervisa y registra 
los datos del estado la batería. 
*El LED inferior esta siempre apagado a menos que la carga sea inferior al 60% 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Tabla 7. Porcentaje de carga para batería estándar del Banco Solar 
Fuente: Amatrol. Software de instalación 950-SPT1 [CD-ROM] 
Capacidad de las baterías 
Un banco de baterías se compone de dos o más baterías conectadas entre sí, en serie 
y / o paralelo, para almacenar la energía excedente creada por un sistema fotovoltaico. 
“La tensión de funcionamiento, la salida de corriente de pico, y la capacidad requerida determinan 
el número y tipo de baterías para un banco de baterías. La forma en que se conectan las baterías 
en un banco determina si los voltajes son acumulativos o las capacidades son acumulativas. En 
ambos casos, las baterías funcionan para absorber y liberar la energía creada por el sistema FV”. 
(Amatrol, 2016b) 
Existen dos maneras básicas para conectar baterías: 
En serie: El voltaje de la batería va aumentando respecto al número de baterías que 
estén conectadas, y la capacidad de las baterías permanece estable sin importar el 
número de baterías conectadas (Amatrol, 2016c). Para determinar el voltaje y capacidad 
total de este tipo de conexión se utiliza la siguiente formula. 
 
 
 
 
 
 
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Voltaje de baterías conectadas en serie: 
𝐕 𝐜𝐨𝐦𝐛𝐢𝐧𝐚𝐜𝐢ó𝐧 = 𝐕𝐵1 + 𝐕𝐵2 … + 𝐕𝐵𝑛 
Donde: 
V combinación = Voltaje de las baterías combinadas 
VB1 = Voltaje de la batería 1 
VB2 = Voltaje de la batería 2 
VBn = Voltaje de la batería n 
 
 
Capacidad de baterías conectadas en serie = Siempre es igual al de una sola batería. 
Ecuación 1. Banco baterías conectadas en serie 
Fuente: Amatrol. Software de instalación 950-SPT1 [CD-ROM] 
Ejemplo: Al conectar un banco de baterías (2 baterías) de 12V y 25Ah en serie se 
obtiene el siguiente resultado. 
 
Figura 9. Conexión en serie de un banco de baterías 
Fuente: Amatrol. Software de instalación 950-SPT1 [CD-ROM] 
 En paralelo: El voltaje de la batería permanece estable sin importar el número de 
baterías conectadas, y la capacidad de las baterías va aumentando respecto al 
número de baterías que estén conectadas (Amatrol, 2016d). Para determinar el 
voltaje y capacidad total de este tipo de conexión se utiliza la siguiente formula. 
 
 
 
 
 
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Capacidad de las baterías conectadas en paralelo: 
𝐂 𝐜𝐨𝐦𝐛𝐢𝐧𝐚𝐜𝐢ó𝐧 = 𝐂𝐵1 + 𝐂𝐵2 … + 𝐂𝐵𝑛 
Donde: 
C combinación= Capacidad de las baterías combinadas 
CB1 = capacidad de la batería 1 
CB2 = capacidad de la batería 2 
CBn = capacidad de la batería n 
 
Voltaje de las baterías conectadas en paralelo = Siempre es igual al de una batería. 
 
 
Ecuación 2. Banco de baterías conectado en paralelo 
Fuente: Amatrol. Software de instalación 950-SPT1 [CD-ROM] 
 
Ejemplo: Al conectar un banco de baterías (2 baterías) de 12V y 25Ah en paralelo se 
obtiene el siguiente resultado. 
 
Figura 10. Conexiónen paralelo de un banco de baterías 
Fuente: Adaptado por los autores de Amatrol. Software de instalación [CD-ROM] 
 La combinación entre ambas conexiones se denomina conexión mixta; En este 
tipo de conexiones se debe efectuar una cuidadosa observación para poder 
realizar el cálculo teórico del voltaje y capacidad de carga del banco de baterías. 
En este tipo de conexiones siempre hay un aumento de voltaje al igual que la 
capacidad de carga de las baterías. 
 
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Voltaje de baterías conectadas en serie/paralelo: 
 𝐕 𝐜𝐨𝐦𝐛𝐢𝐧𝐚𝐜𝐢ó𝐧 = 𝐕𝐵1 + 𝐕𝐵2 … + 𝐕𝐵𝑛 
Donde: 
V combinación = Voltaje de las baterías combinadas 
VB1 = Voltaje de la batería 1 
VB2 = Voltaje de la batería 2 
VBn = Voltaje de la batería n 
 
Capacidad de las baterías conectadas en serie/paralelo: 
 𝐂 𝐜𝐨𝐦𝐛𝐢𝐧𝐚𝐜𝐢ó𝐧 = 𝐂𝐵1 + 𝐂𝐵2 … + 𝐂𝐵𝑛 
Donde: 
C combinación= Capacidad de las baterías combinadas 
CB1 = capacidad de la batería 1 
CB2 = capacidad de la batería 2 
CBn = capacidad de la batería n 
Ecuación 3. Banco de baterías conectado en paralelo 
Fuente: Amatrol. Software de instalación [CD-ROM] 
 
Ejemplo: Al conectar un banco de baterías (4 baterías) de 12V y 25Ah en serie/paralelo 
se obtiene el siguiente resultado. 
 
Figura 11. Conexión del Banco de baterías en serie/paralelo 
Fuente: Adaptado por los autores de Amatrol. Software de instalación [CD-ROM] 
 
Es importante en un sistema FV establecer la demanda energética (watts o Kw) de las 
cargas (lámparas, tv, computadores etc) para poder dimensionar el banco de baterías y 
 
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que este pueda suplir dicha demanda durante el tiempo de insolaciones prolongadas y 
también en las noches. 
Para ello es importante las fórmulas para conocer la potencia y el tiempo de descarga de 
la capacidad de una batería. 
 
Formula de Potencia 
Formula de porcentaje de capacidad de 
descarga 
 
𝐏𝐵𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎 = 𝐕𝐵𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎 x 𝐈𝐵𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎 
Donde: 
PBateria = Potencia (watts) 
Vbateria= Voltaje (voltios) 
IBateria= Corriente de la batería 
(Amperios) 
Capacidad = PBateria x Tiempo = (Wh) 
 
𝐄𝐷𝑒𝑠𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 = 
𝐈𝐷𝑒𝑚𝑎𝑛𝑑𝑎 x 𝐓𝐷𝑒𝑠𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎
𝑪𝑩𝒂𝒕𝒆𝒓𝒊𝒂
 
Donde: 
EDescarga = Porcentaje de capacida de descarga (%) 
IDemanda= Tasa de demanda de corriente (Amp) 
TDescarga= Tiempo de descarga (Horas) 
CBateria= Capacidad de carga de la batería (Ah) 
Ecuación 4. Potencia y porcentaje de descarga en baterías 
Fuente: Adaptado por los autores de Amatrol. Software de instalación [CD-ROM] 
 
 
 
 
 
 
Ejemplo 1: Una batería solar de 12 Voltios que suple 25 amperios a varias Cargas 
durante 7 horas. La capacidad requerida sería; 2100 Wh. 
 
 
𝐏𝐵𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎 = 𝐕𝐵𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎 x 𝐈𝐵𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎 = 12 Voltios x 25 Amps = 300 Watts 
Capacidad = 300 Watts x Horas = 2100 Wh 
 
Nota: Estas ecuaciones se cumplen tanto para calcular la capacidad de una batería o para 
un banco de baterías. (Para cálculos con el banco de baterías se utilizan valores totales) 
 
 
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Ejemplo 2: Existe una tasa de demanda en la noche de 3 Amperios por parte de varias 
cargas conectadas en el circuito durante 5 horas, la capacidad de carga de la batería es 
de 100 Ah. El porcentaje de descarga sería del; 15% 
𝐄𝐷𝑒𝑠𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 = 
𝐈𝐷𝑒𝑚𝑎𝑛𝑑𝑎 x 𝐓𝐷𝑒𝑠𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎
𝑪𝑩𝒂𝒕𝒆𝒓𝒊𝒂
 = 
3A x 5 Horas
100 𝐴ℎ
 = 0.15 = 15% 
Si solo queremos saber el tiempo de descarga de una batería o de un banco de 
baterías lo podemos hacer con la siguiente formula: 
 
Tiempo de descarga de una batería 
 
𝐓𝐷𝑒𝑠𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 = 
𝑪𝑩𝒂𝒕𝒆𝒓𝒊𝒂
𝑰𝑫𝒆𝒔𝒄𝒂𝒓𝒈𝒂
 
 
Donde: 
 
CBateria= Capacidad de carga de la batería (Ah) 
IDemanda= Tasa de demanda de corriente (Amp) 
TDescarga= Tiempo de descarga (Horas) 
Ecuación 5. Tiempo de descarga de una batería 
Fuente: Amatrol. Software de instalación [CD-ROM] 
 
Ejemplo: Una batería de 150 Ah proporciona a varias cargas una tasa de corriente de 5 
Amps. Cuanto seria el tiempo para que la batería se descargue totalmente. 
 
T𝐷𝑒𝑠𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 = 
𝐶𝐵𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎
𝐼𝐷𝑒𝑠𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎
 = 
150 𝐴ℎ
5 𝐴
 = 30 Horas 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Actividad 
1. Calcule el voltaje y la capacidad de un banco de cuatro baterías conectadas en 
serie, cada batería tiene una capacidad de 125 Ah y 12 V. (hacer esquema de la 
conexión del banco de baterías) 
 
 
2. Calcule el voltaje y la capacidad de un banco de cuatro baterías conectadas en 
paralelo, cada batería tiene una capacidad de 125 Ah y 12 V. (hacer esquema de 
la conexión del banco de baterías) 
 
 
3. Calcular el tiempo requerido para descargar una batería solar con una capacidad 
de 250Ah y una demanda de corriente de 7,5 Amperios. 
 
 
Recursos recomendados 
 Software de instalación 950-SPT1 – Amatrol. E- learning. Módulo 4. Baterías. 
 http://fc.uni.edu.pe/mhorn/baterias.html 
http://fc.uni.edu.pe/mhorn/baterias.html
 
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Práctica 4. Conexión de los módulos FV, en 
circuito serie y circuito paralelo para alimentar 
cargas en CC 
 
Fuente: Los autores 
Objetivos 
 Realizar las conexiones del sistema fotovoltaico para alimentar las cargas de 
prueba en CC. 
 Establecer las diferencias de conectar los paneles en serie y paralelo. 
 
Introducción 
Un circuito eléctrico (Ver figura 12) se compone por cuatro elementos básicos, los cuales 
son; fuente eléctrica (Todo equipo o sistema que suministre energía eléctrica) en 
nuestro caso son los paneles fotovoltaicos, conductores (por donde se lleva o transmite 
la energía eléctrica emanada por la fuente al receptor), receptores (es quien recibe y 
transforma la energía eléctrica en otro tipo de energía) e interruptor (elemento que sirve 
para conectar y desconectar el circuito a voluntad del usuario). (Zavala, 2001) 
 
Figura 12. Elementos básicos de un circuito eléctrico 
Fuente: Adaptado por los autores de Piktochar (2016) 
 
 
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Básicamente los circuitos se pueden clasificar en tres grupos; en serie, paralelo y mixto. 
Se dice que las partes están “conectadasen serie” siempre que los componentes o 
partes de un circuito están conectados de manera secuencial y que se constituya una 
sola trayectoria para el paso de la corriente, eso significa que en un circuito en serie la 
corriente es la misma en cualquier parte del circuito. (Harper E. , Fundamentos de 
Electricidad, 1994, págs. 97-98) En la (Ver Figura 13) se muestra la conexión en serie 
de tres paneles fotovoltaicos, e incluye una gráfica de comportamiento de la corriente (I) 
Vs el Voltaje (V). 
 
Figura 13. Conexión de los módulos fotovoltaicos en serie y curva (I) Vs. (V) 
 Fuente: Adaptado por los autores de Amatrol (S.f). Software de instalación [CD-ROM] 
 
El cálculo teórico utilizado para determinar el valor de corriente y voltaje en una 
instalación FV conectada en serie se puede expresar en la siguiente formula: 
 
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Recordando algunos conceptos 
 En un circuito en serie: 
 Fluye la misma corriente por todo el circuito. 
 La suma de los voltajes parciales es igual al voltaje total aplicado en el circuito. 
 La resistencia total de un circuito en serie es la sumatoria de todas las 
resistencias individuales dentro del circuito. 
 
Fórmula para paneles FV conectados en serie 
Voltaje máximo en una cadena FV Corriente máxima en una cadena FV 
𝑽𝑚𝑐 = 𝑵𝑝𝑐 𝑥 𝑽𝑚 
 Donde: 
Vmc= Voltaje máximo en una cadena 
Npc= Número de paneles FV conectados en una cadena 
Vm= Voltaje máximo de cada panel FV 
𝑰𝑚𝑐 = 𝑰𝑚 
 Donde: 
Imc= Corriente máxima en una cadena FV 
Im= Corriente máxima de cada panel FV 
Ecuación 6. Paneles FV conectados en serie 
Fuente: Amatrol. Software de instalación [CD-ROM] 
Ejemplo: En una Instalación FV en serie de 3 paneles solares de 12 VDC y 3 Amperios 
se desea conocer la producción total de Corriente y voltaje; 
Entonces, para calcular el voltaje total de la instalación se utiliza la Ecuación 6, 
𝑽𝑚𝑐 = 𝑵𝑝𝑐 𝑥 𝑽𝑚 = 3 𝑥 12 𝑉𝐷𝐶 = 36 VDC 
La corriente es la misma en toda la instalación ya que está conectada en serie: 3 
Amperios. 
 
 
 
 
 
 
 
El circuito en paralelo se caracteriza porque los componentes o partes del circuito 
reciben el mismo voltaje y están conectados a las terminales de la fuente eléctrica. En 
paralelo el voltaje es el mismo en cualquier parte del circuito. (Harper E. , Fundamentos 
de Electricidad, 1994, págs. 120-122) En la Figura 14 se muestra la conexión en paralelo 
de tres paneles fotovoltaicos, e incluye una gráfica de comportamiento de la corriente (I) 
vs el Voltaje (V). 
 
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Figura 14. conexión en paralelo de los PSF y curva (I) vs (V). 
 Fuente: Adaptado por los autores de Amatrol (S.f) Software de instalación [CD-ROM]. 
 
Fórmula para paneles FV conectados en paralelo 
Corriente máxima Voltaje máximo 
𝑰𝑚𝑚 = 𝑵𝑝𝑐 𝑥 𝑰𝑚 
 Donde: 
Imm= Corriente máxima en una matriz FV 
Npc= Número de paneles FV conectados 
Im= Corriente máxima de cada panel FV 
𝑽𝑚𝑚 = 𝑽𝑚 
 Donde: 
Vmm= Voltaje máximo en una matriz FV 
Im= Voltaje máximo de cada panel 
Ecuación 7. Paneles FV conectados en serie 
Fuente: Amatrol (S.f) Software de instalación [CD-ROM] 
Ejemplo: En una Instalación FV en paralelo de 3 paneles solares de 12 VDC y 3 
Amperios se desea conocer la producción total de Corriente y voltaje; 
Entonces, para calcular la corriente total de la instalación se utiliza la ecuación 7, 
𝑰𝑚𝑚 = 𝑵𝑝𝑐 𝑥 𝑰𝑚 = 3 𝑥 3𝐴 = 9A 
 
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El voltaje es el mismo en toda la instalación ya que está conectada en paralelo: 12VDC 
Recordando algunos conceptos 
En un circuito en paralelo: 
 La corriente total del circuito es la suma de las corrientes parciales. 
 El voltaje es igual en cualquier parte del circuito. 
 La resistencia equivalente de un circuito en paralelo siempre es menor que la 
resistencia parcial más pequeña. 
 
Un circuito mixto, es aquel que presenta la combinación de los circuitos serie y paralelo. 
En algunos textos se conocen como circuitos serie-paralelo. (Ver Figura 15) 
 
Figura 15. Conexión de una matriz fotovoltaica en circuito mixto 
Fuente: Adaptado por los autores de Amatrol (S.f) Software de instalación [CD-ROM]. 
 
Ejemplo: Una matriz fotovoltaica está conformada por 3 cadenas FV conectadas en 
paralelo, cada cadena está conformada por 3 paneles solares en serie de 12VDC y 3A, 
se pide calcular la potencia total (W) de la instalación FV. 
Primero se calcula el valor de voltaje y corriente en una cadena, la cual está conformada 
por 3 paneles solares en serie. Se utiliza la ecuación 6 para hallar dichos valores: 
Voltaje: 𝑽𝑚𝑐 = 𝑵𝑝𝑐 𝑥 𝑽𝑚 = 3 𝑥 12 𝑉𝐷𝐶 = 36 VDC 
Corriente: Es la misma en toda la instalación ya que está conectada en serie 3 Amps. 
 
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Luego se calcula el valor de las 3 cadenas en paralelo, para lo cual utilizamos la 
Ecuación 7: 
Corriente: 𝑰𝑚𝑚 = 𝑵𝑝𝑐 𝑥 𝑰𝑚 = 3 𝑥 3𝐴 = 9A 
Voltaje: Es el mismo en toda la instalación ya que está conectada en paralelo: 36VDC 
Nota: Vmm (Voltaje máximo de la matriz FV) es igual a Vmc (Voltaje máximo en una 
cadena). 
Por ultimo para calcular la potencia total de la matriz FV utilizamos la Ecuación 8. 
Fórmula para Potencia total de una matriz FV 
𝑷𝑇𝑀 = 𝑰𝑚𝑚 𝑥 𝑉𝑚𝑐 
 Donde: 
PTM= Potencia Total de la matriz FV 
Imm= Corriente máxima de la matriz FV 
Vmm= Voltaje máximo de la matriz FV 
Ecuación 8. Potencia total de una matriz FV 
Fuente: Adaptado por los autores de Amatrol (S.f) Software de instalación [CD-ROM] 
 
𝑷𝑇𝑀 = 𝑰𝑚𝑚 𝑥 𝑉𝑚𝑐 = 9A x 36VDC = 324 Watts 
La potencia total de la matriz FV es de 324 W 
Materiales y Equipos 
Para la correcta ejecución de esta práctica se necesitarán los siguientes elementos: 
 
Materiales Equipos 
Cables color rojo 
Cables color negro 
Cables color verde 
Carro del panel solar 95-SPA1 
Tablero 950-SPT1 
Caja combinadora 
Desconexión de matriz FV 
Panel de distribución DC 
Cargas DC 
Multímetro 
Pinzas 
 
 
 
 
La energía producida por los paneles solares fotovoltaicos es en Corriente Continua (CC), 
las cargas que se van a utilizar son (DC) por lo tanto solo necesitamos elementos 
protectores para evitar cualquier sobre carga. Es necesario revisar las especificaciones de 
las cargas, ya que la mayoría trabajan a 12 o 24 voltios (VDC), y proporcionar lo requerido 
por las cargas para evitar cualquier daño o deterioro. 
 
PROCESO: GESTIÓN DE LABORATORIOS 
Estudio de reconocimiento sobre la Energía Solar Fotovoltaica como Alternativa Energética para 
uso en Instalaciones Eléctricas Domiciliarias -MANUAL DE PRÁCTICAS 
 
Código: GL-PR-001-FR-001 
 
 
 
MACROPROCESO: APOYO A LO MISIONAL 
Versión: 01 
Aprobación: agosto de 2016