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CAPÍTULO 4
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CAPITULO 4: LA UPS SOLAR Y SISTEMAS PARECIDOS EN EL MERCADO
4.1 Introducción
Este es el capítulo donde se presenta el proyecto, es decir, la UPS Solar que se ha
diseñado junto con su explicación. Y después lo compararemos con otros sistemas que
podrían llamarse también UPS solares.
4.2
UPS Solar
Ya se ha explicado lo que es una UPS en el anterior capítulo, mientras que en el
segundo capítulo se hizo la introducción a la energía solar y como se puede obtener.
Ahora con dichos conocimientos se diseñó una UPS Solar y la figura 4.1 nos muestra el
diagrama del diseño.
El diagrama muestra cada parte de la UPS solar, comenzando con las dos fuentes de
alimentación que tiene. Siendo estas como primario las celdas solares y como
segundario el tomacorriente. Seguido de inmediato las celdas por un sistema de
acondicionamiento que controlan el primer par de interruptores. Mientras tanto, el
voltaje que da el tomacorriente es pasado por un rectificador que no solo la convierte en
corriente continua, si no que también baja el voltaje hasta 15V, para después llegar hasta
donde están el primer par de interruptores. En ellos es donde se elije cual de las dos
fuentes es la que alimentará todo el sistema así como la carga final.
El convertidor CC-CC se encarga de convertir todo el voltaje ya sea, de ambas celdas o
del tomacorriente, en un voltaje continuo de 12 V aproximadamente. Este proceso es
controlado por el primer microprocesador, en la figura 4.1 se le encuentra como
“Control A”. El microprocesador se encarga de controlar tanto al convertidor reductor
así como el voltaje que llega a este, debido a que el voltaje de las celdas puede variar
dependiendo de la cantidad de luz solar que reciban las celdas, y el segundo par de
interruptores.
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Luego del convertidor reductor, viene el segundo par de interruptores electrónicos que
se encargan de abrir y cerrar según les indique el primer microprocesador. Esto con el
fin de que los 12V que salen en ese punto hacia el resto del sistema sean dados ya sea
por las fuentes o en caso necesario por la batería. Siendo ya ahora 12V los que salen del
segundo par de interruptores, es el voltaje perfecto para que el convertidor elevador CCCC que implementamos nos de al final un voltaje de aproximadamente 169V pico.
Por otro lado, el cargador de la batería se encarga de tomar el voltaje que necesita antes
que el voltaje de las fuentes llegue hasta el convertidor reductor. Es decir, 15V
aproximadamente, de cualquiera de las fuentes. El cargador de batería, se encarga de
alimentar a la batería para que esta se encuentre siempre cargada, pero presenta un auto
desconección del cargador a la batería, evitando de esta forma el desgaste de la batería
por causa de que esté en constante carga.
Finalmente llegamos a la última etapa, donde se realiza la parte más pesada de todo el
proceso, la conversión CC-CC y CC-CA. Los 12V que salen del segundo par de
interruptores pasan primero al convertidor elevador; pero por las especificaciones y
requerimientos del sistema se decidió usar dos convertidores elevadores en cascada en
lugar de solo un convertidor elevador. Ahora tenemos 169V aproximadamente a la
salida del convertidor elevador que pasan al convertidor CC-CA y se encarga de pasar el
voltaje de directa a alterna.
Y para terminar, el voltaje ahora de 120V en alterna pasa por un filtro RCL que se
encarga de hacer más senoidal el voltaje en alterna que sale del inversor. Con este
último proceso obtenemos
el voltaje que deseamos para poder alimentar nuestro
equipo, en nuestro caso a una Impresora EPSON STYLUSC67 que se alimenta de 100 a
220V aproximadamente y 0.2 A.
Explicándolo de nuevo de forma muy general, el diseño esta hecho para que capte tanto
energía de las celdas como del tomacorriente normal. De la celda solar se toma el
voltaje que entrega esta y lo convierte a 12V. Y del tomacorriente, se rectifica y regula
su voltaje para dejarlo también en 12V. Ambos voltajes pasan por el primer conjunto de
interruptores que dejarán pasar primordialmente a la energía que proviene de la celda, y
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cuando esta falle se cambiará de inmediato a la energía proporcionada por el
tomacorriente.
A partir de ahí esos 12V van al segundo conjunto de interruptores electrónicos. El
cargador toma corriente de ambas fuentes y se encarga de abastecer de suficiente
energía a la batería. Mientras el segundo conjunto de interruptores hace lo mismo que
el primero pero ahora es con el voltaje de las fuentes o con el de la batería y en esta
parte es donde se realiza el regulado y control del voltaje de tal forma que no tenga
variaciones ni altas ni bajas. Al igual puede suceder que fallen ambas fuentes y en ese
caso se usará la carga de la batería hasta que esta se termine o que alguna de las fuentes
de energía se restablezca. Finalmente los 12V son elevados en 120V y luego
convertidos a corriente alterna que se le suministra a la impresora para que esta trabaje,
con lo cual se cumple con el objetivo del proyecto.
4.3
Comparación con otros sistemas
Al investigar y buscar información para la realización de este proyecto, se encontraron
algunos otros proyectos y UPS muy parecidos al diseño propuesto en esta tesis. Tal es
el caso como sistemas de energía solar para casas y viviendas que cuentan con los
mismos principios, pero es clara la marcada diferencia con ellos debido a que son
sistemas que manejan varios equipos y aparatos a la vez, lo cual los convierte en
sistemas que trabajan de 400W en adelante [16,17].
Por otro lado también se encontraron sistemas de energía solar semiportátiles que
cuentan solo con la celda y un solo equipo con un recargador de batería y un inversor. Y
esta claro que tanto el diseño, el tamaño, la funcionalidad y la capacidad que tiene, son
diferentes. Y finalmente, se encontró un sistema que es la misma idea y propósito pero
con un diseño diferente. De todos los sistemas encontrados este es el más parecido, ya
que la idea es la misma pero por el diseño y las capacidades son diferentes. Este sistema
es conocido como “Generador de Energía portátil” de SunWize Technologies, Inc. Las
características de este generador y los demás sistemas se encuentran en las páginas
anexadas al apéndice B. [16,17]
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Resumiendo todo, a pesar de ser sistemas parecidos son diferentes uno del otro en sus
diseños, ya que fueron hechos de formas diferentes haciendo algunos más económicos,
otros con mayor capacidad y otros más prácticos.
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