La correcta selección y dimensionamiento de un sistema según el perfil de carga es crucial para su eficiencia. Una calculadora de dimensionamiento permite convertir necesidades energéticas en especificaciones técnicas precisas y optimizadas.
En este artículo descubrirás cómo calcular, interpretar y aplicar el dimensionamiento de sistemas según el perfil de carga, con ejemplos, fórmulas y tablas detalladas.
Calculadora con inteligencia artificial (IA) Calculadora del dimensionamiento del sistema según perfil de carga
- ¡Hola! ¿En qué cálculo, conversión o pregunta puedo ayudarte?
- Calcular el dimensionamiento para un perfil de carga residencial de 8 kWh/día con autonomía de 2 días.
- Dimensionar un sistema para una industria con demanda máxima de 50 kW y factor de carga de 0.6.
- Obtener el tamaño de banco de baterías para una carga de 12 kW durante 10 horas diarias.
- Determinar el número de paneles solares para un consumo mensual de 900 kWh en zona de 5 hSP.
Tablas de valores comunes para la Calculadora del dimensionamiento del sistema según perfil de carga
| Tipo de carga | Consumo diario (kWh) | Demanda máxima (kW) | Factor de carga | Autonomía requerida (días) | Horas de uso/día | Horas Sol Pico (hSP) | Tamaño típico banco baterías (kWh) | Potencia recomendada sistema (kW) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Residencial pequeño | 5 | 2 | 0.4 | 1 | 8 | 4.5 | 7 | 1.5 |
| Residencial medio | 10 | 4 | 0.5 | 2 | 10 | 5 | 24 | 3 |
| Residencial grande | 20 | 8 | 0.6 | 2 | 12 | 5.5 | 48 | 5 |
| Comercial pequeño | 30 | 10 | 0.5 | 1.5 | 12 | 5 | 45 | 8 |
| Comercial grande | 100 | 40 | 0.7 | 2 | 16 | 5.5 | 240 | 25 |
| Industrial mediano | 500 | 100 | 0.8 | 1 | 20 | 6 | 600 | 90 |
| Industrial grande | 2000 | 400 | 0.85 | 1 | 24 | 6 | 2400 | 350 |
| Bombeo agrícola | 60 | 15 | 0.7 | 1 | 8 | 5 | 70 | 12 |
La tabla anterior resume valores típicos de consumo, demanda máxima, autonomía y otros parámetros clave para el dimensionamiento de sistemas según el perfil de carga. Estos valores pueden variar según la región, el tipo de usuario y la aplicación específica.
Fórmulas para la Calculadora del dimensionamiento del sistema según perfil de carga
El dimensionamiento de un sistema según el perfil de carga requiere el uso de varias fórmulas fundamentales. A continuación se presentan las principales ecuaciones, explicando cada variable y sus valores comunes.
Ediario = Σ (Pi × ti)
- Ediario: Consumo diario total en kWh.
- Pi: Potencia de cada carga (kW).
- ti: Tiempo de uso diario de cada carga (h).
Pmax = Σ Pi (cargas simultáneas)
- Pmax: Potencia máxima demandada (kW).
- Pi: Potencia de cada carga que opera simultáneamente (kW).
FC = Ediario / (Pmax × 24)
- FC: Factor de carga (adimensional, entre 0 y 1).
- Ediario: Consumo diario total (kWh).
- Pmax: Demanda máxima (kW).
Eaut = Ediario × Días de autonomía
- Eaut: Energía total requerida para autonomía (kWh).
- Días de autonomía: Número de días que el sistema debe operar sin recarga.
Cbatt = (Eaut × 1000) / (Vbatt × DOD × ηbatt)
- Cbatt: Capacidad del banco de baterías (Ah).
- Eaut: Energía para autonomía (kWh).
- Vbatt: Voltaje nominal del banco de baterías (V).
- DOD: Profundidad de descarga máxima permitida (típico: 0.5 para plomo-ácido, 0.8 para litio).
- ηbatt: Eficiencia del banco de baterías (típico: 0.85-0.95).
PFV = Ediario / (hSP × ηtotal)
- PFV: Potencia pico requerida del sistema FV (kW).
- hSP: Horas Sol Pico del sitio (h).
- ηtotal: Eficiencia global del sistema (típico: 0.75-0.85).
Npanel = (PFV × 1000) / Ppanel
- Npanel: Número de paneles solares requeridos.
- Ppanel: Potencia nominal de cada panel (W).
Valores comunes de variables:
- hSP: 4-6 h (según radiación solar local).
- ηtotal: 0.75-0.85 (considerando pérdidas en inversores, cableado, etc.).
- DOD: 0.5 (plomo-ácido), 0.8 (litio).
- Vbatt: 12, 24, 48 V (según tamaño del sistema).
- Ppanel: 330-550 W (paneles comerciales actuales).
Ejemplos del mundo real de la Calculadora del dimensionamiento del sistema según perfil de carga
Ejemplo 1: Residencia con perfil de carga típico
Supongamos una vivienda con los siguientes consumos diarios:
- Iluminación: 0.2 kW × 5 h = 1 kWh
- Refrigerador: 0.15 kW × 24 h = 3.6 kWh
- Televisor: 0.1 kW × 4 h = 0.4 kWh
- Lavadora: 0.5 kW × 1 h = 0.5 kWh
- Otros: 0.3 kW × 3 h = 0.9 kWh
Total consumo diario: 1 + 3.6 + 0.4 + 0.5 + 0.9 = 6.4 kWh
- Demanda máxima: Iluminación + refrigerador + televisor + otros (simultáneos) = 0.2 + 0.15 + 0.1 + 0.3 = 0.75 kW
- Factor de carga: FC = 6.4 / (0.75 × 24) = 0.36
- Autonomía requerida: 2 días
- hSP: 5 h
- ηtotal: 0.8
- DOD: 0.5 (plomo-ácido)
- Vbatt: 24 V
- Ppanel: 400 W
1. Energía para autonomía:
- Eaut = 6.4 × 2 = 12.8 kWh
2. Tamaño del banco de baterías:
- Cbatt = (12.8 × 1000) / (24 × 0.5 × 0.85) = 1255 Ah
3. Potencia del sistema FV:
- PFV = 6.4 / (5 × 0.8) = 1.6 kW
4. Número de paneles solares:
- Npanel = (1.6 × 1000) / 400 = 4 paneles
Por lo tanto, para este perfil de carga residencial se recomienda:
- Banco de baterías: 1255 Ah a 24 V
- Potencia FV: 1.6 kW (4 paneles de 400 W)
Ejemplo 2: Industria mediana con perfil de carga variable
Una industria opera 20 horas al día, con los siguientes equipos principales:
- Motor principal: 30 kW × 10 h = 300 kWh
- Iluminación: 5 kW × 20 h = 100 kWh
- Oficinas: 2 kW × 12 h = 24 kWh
- Otros: 3 kW × 8 h = 24 kWh
Total consumo diario: 300 + 100 + 24 + 24 = 448 kWh
- Demanda máxima: Motor principal + iluminación + oficinas + otros (simultáneos) = 30 + 5 + 2 + 3 = 40 kW
- Factor de carga: FC = 448 / (40 × 24) = 0.47
- Autonomía requerida: 1 día
- hSP: 5.5 h
- ηtotal: 0.8
- DOD: 0.8 (litio)
- Vbatt: 48 V
- Ppanel: 500 W
1. Energía para autonomía:
- Eaut = 448 × 1 = 448 kWh
2. Tamaño del banco de baterías:
- Cbatt = (448 × 1000) / (48 × 0.8 × 0.9) = 12,986 Ah
3. Potencia del sistema FV:
- PFV = 448 / (5.5 × 0.8) = 102 kW
4. Número de paneles solares:
- Npanel = (102 × 1000) / 500 = 204 paneles
Para este caso industrial, el sistema recomendado sería:
- Banco de baterías: 12,986 Ah a 48 V
- Potencia FV: 102 kW (204 paneles de 500 W)
Estos ejemplos ilustran cómo la calculadora del dimensionamiento del sistema según perfil de carga permite adaptar la solución a cada necesidad, optimizando recursos y garantizando la continuidad del suministro.
Consideraciones adicionales y mejores prácticas
- Siempre considerar un margen de seguridad del 10-20% en el dimensionamiento.
- Revisar normativas locales y recomendaciones de fabricantes para cada componente.
- Realizar mantenimiento periódico y monitoreo del sistema para asegurar su desempeño.
- Consultar fuentes de autoridad como IEA y NREL para datos actualizados.
El dimensionamiento correcto según el perfil de carga es la base de un sistema eficiente, seguro y rentable. Utiliza siempre herramientas y calculadoras especializadas para obtener resultados precisos y confiables.