ESTUDIO TÉCNICO PRELIMINAR

SISTEMA FOTOVOLTAICO INDUSTRIAL ON-GRID – 100 kW

Documento técnico confidencial - Propiedad de IntiWatt S.A. - Diciembre 2025

Introducción técnica

Contexto de aplicación industrial

La industria argentina opera hoy en un escenario energético exigente, donde el costo de la electricidad y la necesidad de continuidad operativa condicionan directamente la competitividad de los procesos productivos. La energía dejó de ser un insumo pasivo para convertirse en una variable estratégica que impacta en costos, planificación y confiabilidad operativa.

En este contexto, los sistemas solares fotovoltaicos on-grid se consolidan como una solución técnica madura, capaz de integrarse a instalaciones industriales existentes sin alterar la lógica de operación de la planta. Bien diseñados, permiten reducir la exposición a la volatilidad tarifaria y aportan previsibilidad energética, sin comprometer la estabilidad del sistema eléctrico interno.

El autoconsumo fotovoltaico como infraestructura energética

Desde una perspectiva industrial, un sistema fotovoltaico no debe interpretarse como un simple esquema de generación distribuida, sino como una infraestructura energética permanente, que pasa a formar parte del activo técnico de la planta.

Su diseño e integración requieren criterios propios de la ingeniería eléctrica industrial: compatibilidad con cargas sensibles, comportamiento estable frente a variaciones de demanda, coordinación adecuada de protecciones y una respuesta previsible ante condiciones transitorias de la red. No se trata únicamente de generar energía, sino de hacerlo de forma controlada, segura y alineada con los perfiles reales de consumo del proceso productivo.

Un sistema de autoconsumo correctamente concebido acompaña la operación diaria de la industria, aporta potencia donde y cuando se necesita, y se adapta dinámicamente a las condiciones de trabajo, sin interferir con la continuidad ni la calidad del suministro eléctrico.

Casos Técnicos de Cobertura de Cargas Industriales

1. Industria Alimenticia (Lácteos)

Equipos críticos con operación diurna:

  • Pasteurizador continuo (45 kW): Opera 8 horas/día (08:00–16:00)
  • Compresores de refrigeración (30 kW): Operación continua con ciclo de trabajo 70%
  • Bombeo de agua proceso (15 kW): 6 horas intermitentes (10:00–12:00 y 14:00–16:00)

Cobertura fotovoltaica:

  • Generación solar promedio 09:00–15:00: 82 kWh/hora
  • Demanda simultánea pico: 75 kW (pasteurizador + compresores en modo máximo)

Ajuste técnico:

  • Programación escalonada de arranque de motores para coincidir con rampa de generación solar (09:30–10:00)
  • Uso de bancos de capacitores para corrección local de factor de potencia (mantener >0.95 durante operación solar)
  • Sistema de monitoreo en tiempo real prioriza alimentación solar para cargas mayores a 20 kW

Resultado técnico: 87% de la energía consumida por estos equipos durante horario solar (08:00–17:00) es cubierta por el sistema fotovoltaico.

2. Taller Mecánico Pesado

Equipos críticos con operación diurna:

  • Prensa hidráulica (37 kW): Uso intermitente, 45 minutos/hora entre 09:00–16:00
  • Compresor de aire industrial (22 kW): Operación continua 10 horas/día
  • Sistema de extracción de humos (18.5 kW): Activación sincronizada con puestos de soldadura (6 horas efectivas)

Características de carga:

  • Factor de simultaneidad: 0.65 (máximo histórico 68 kW entre 11:00–13:00)
  • Armónicos THD: 18% en estado nominal (requiere filtrado activo integrado al inversor)

Solución técnica:

  • Configuración del inversor para inyección prioritaria a barras de fuerza industriales (400V trifásico)
  • Curva de desconexión por frecuencia ajustada a 50.2 Hz (normativa CAMMESA) para evitar inestabilidad durante transitorios
  • Instalación de contactores inteligentes que desactivan cargas no críticas (<5 kW) cuando la generación solar cae bajo 30% nominal

Resultado técnico: Reducción del 72% en la demanda registrada durante valle diurno (10:00–16:00), dentro de los límites de estabilidad de la red local.

3. Planta Textil

Equipos críticos con operación diurna:

  • Tejedora circular (28 kW por unidad): 3 unidades operando 10 horas/día
  • Calandra de secado (55 kW): Operación 6 horas continuas (10:00–16:00)
  • Sistema de climatización (40 kW): Modulación variable según temperatura ambiente

Perfil de demanda crítica:

  • Pico simultáneo: 110 kW (13:00–14:00)
  • Requerimiento de estabilidad de tensión: ±3% (para evitar detención de máquinas de precisión)

Estrategia de integración:

  • Segmentación de cargas en dos barras eléctricas independientes:
    • Barra A (crítica): Alimentada prioritariamente por fotovoltaica + red
    • Barra B (no crítica): Conexión diferida a red durante baja generación solar
  • Uso de transformadores de aislamiento con pantalla electrostática para mitigar ruido de conmutación del inversor
  • Ajuste de rampa de potencia del inversor (<10% de capacidad por minuto) para evitar fluctuaciones durante paso de nubes

Resultado técnico: 93% de la energía consumida por la calandra y tejedoras durante horario 10:00–16:00 proviene de generación solar, con THD mantenido en 2.1% durante operación combinada.

Consideraciones Técnicas Fundamentales para la Cobertura de Cargas

1. Coincidencia Temporal Generación-Demanda

La eficiencia de autoconsumo depende críticamente de la correlación entre el perfil de generación solar y el patrón de carga. En aplicaciones industriales argentinas con operación 08:00–17:00:

2. Gestión Técnica de Transitorios

Equipos con arranques bruscos (motores >15 kW) requieren:

3. Requerimientos de Calidad de Energía

Para cargas sensibles (CNC, equipos de soldadura por puntos):

Limitaciones Técnicas Relevantes

Nota: Este análisis constituye un ejemplo técnico general. El dimensionamiento final requiere mediciones de perfil de carga con analizadores de calidad de energía (mínimo 15 días continuos) y estudio de estabilidad de red según norma IRAM 2281-3.

Criterios de Diseño del Sistema Fotovoltaico

Enfoque On-Grid sin Almacenamiento

El diseño adopta una arquitectura on-grid sin almacenamiento, optimizada para maximizar el autoconsumo inmediato. Esta configuración responde a la necesidad industrial de reducir la demanda contractada durante horas pico, manteniendo una interfaz simplificada con la red de distribución. El sistema opera en modo complementario al suministro de la red, priorizando el consumo de energía autogenerada.

Adaptabilidad a Distintos Perfiles de Consumo

La arquitectura eléctrica incorpora flexibilidad para adaptarse a perfiles de carga variables. Los múltiples puntos de seguimiento de máxima potencia (MPPT) permiten gestionar independientemente strings de paneles bajo diferentes condiciones de irradiación, sombreado parcial o reflexión ambiental. Esta capacidad es fundamental en instalaciones industriales donde la disposición de techos y estructuras puede generar heterogeneidad en las condiciones de operación de los módulos.

Consideraciones de Continuidad Operativa y Estabilidad Eléctrica

El sistema incorpora mecanismos de reconexión sincronizada post-falla (<200ms según normativa vigente) y protección contra iluminación (anti-islanding) certificada. Los parámetros de calidad de energía (THD <3%, factor de potencia ajustable entre 0.8 adelantado y 0.8 atrasado) garantizan compatibilidad con equipos sensibles comunes en entornos industriales. La topología de conversión emplea técnicas de modulación avanzada para minimizar perturbaciones en la red durante eventos transitorios.

Tecnología de Generación Seleccionada

Justificación Técnica del Uso de Módulos Bifaciales Vidrio-Vidrio

La selección de módulos bifaciales con encapsulado vidrio-vidrio responde a criterios técnicos rigurosos para aplicaciones industriales. Estos módulos presentan ventajas sustanciales en términos de durabilidad mecánica (capacidad de soporte de carga mecánica de 5400 Pa frontal y 2400 Pa trasera), estabilidad térmica (coeficiente de temperatura de potencia -0.29%/°C) y capacidad de generación adicional mediante aprovechamiento de albedo en superficies reflectantes comunes en entornos industriales.

La tecnología vidrio-vidrio elimina los modos de falla asociados con degradación de polímeros (backsheet), garantizando una barrera hermética superior contra penetración de humedad y contaminantes atmosféricos. Los ensayos de ciclo térmico y humedad-calor demuestran menor tasa de degradación de potencia en módulos vidrio-vidrio comparado con configuraciones convencionales.

Explicación Técnica de Adopción de Tecnología n-type TOPCon

La tecnología n-type TOPCon representa una evolución significativa respecto a las celdas PERC convencionales. Los módulos implementados utilizan estructuras de contacto tunnel oxide passivated, eliminando los efectos de degradación inducida por luz y temperatura elevada (LeTID) característicos de las tecnologías p-type. Esta característica es crítica para aplicaciones industriales donde los módulos operan continuamente en rangos de temperatura superiores a 60°C.

Los módulos n-type presentan menor recombinación superficial, traduciéndose en mayor eficiencia de conversión (22.3% nominal) y mejor rendimiento en condiciones de baja irradiación y altas temperaturas. La estructura half-cut con tecnología de corte no destructivo minimiza las pérdidas resistivas y mejora la tolerancia a sombreado parcial.

Especificaciones Técnicas Detalladas

Módulos Fotovoltaicos
  • Tecnología: n-type TOPCon bifacial
  • Potencia nominal: 575 Wp
  • Eficiencia: 22.3%
  • Coef. temperatura: -0.29%/°C
  • Degradación anual: 0.4% max
  • Cantidad: 174 módulos
  • Potencia total DC: 100.05 kWp
Inversor de Potencia
  • Potencia nominal AC: 100 kW
  • Eficiencia máxima: 98.6%
  • Rango MPPT: 600-800V DC
  • Número de MPPT: 10 independientes
  • Grado de protección: IP66
  • Rango temperatura: -25°C a +60°C
  • THD: <3% a carga nominal
Protecciones Eléctricas
  • Descargadores tipo II (DC/AC)
  • Protección RCD tipo B
  • Monitoreo aislamiento DC
  • Protección AFCI (anti-arco)
  • Seccionamiento visible
  • Coordinación selectiva
  • Cumplimiento IRAM-I-2181

Características de Degradación y Vida Útil

Los módulos seleccionados garantizan degradación lineal máxima de 0.4% anual durante 30 años, superando sustancialmente el estándar de la industria para módulos comerciales (típicamente 0.55-0.7% anual). Esta característica técnica se traduce en una producción acumulada significativamente superior durante la vida útil del sistema (>87.4% de rendimiento nominal al año 30).

El encapsulado vidrio-vidrio con tratamiento antirreflejante en ambas caras proporciona protección superior contra corrosión por amoniaco y sulfuro de hidrógeno, gases comúnmente presentes en entornos industriales. Los ensayos de resistencia mecánica certifican capacidad de soporte estructural en condiciones extremas de carga de nieve y viento, factores críticos en la región centro-norte de Argentina.

Inversión de Potencia y Arquitectura Eléctrica

Uso de Inversores Industriales Robustos

La arquitectura de conversión emplea equipos diseñados específicamente para operación industrial continua. Los inversores seleccionados operan en rango de temperatura ambiental extendido (-25°C a +60°C) sin derating significativo, condición crítica para instalaciones en regiones con climas extremos. La topología sin transformador aislante maximiza la eficiencia de conversión (98.6% a 400V nominal), mientras que el sistema de refrigeración activa inteligente adapta la velocidad de los ventiladores según carga y temperatura ambiente.

El grado de protección IP66 garantiza operación confiable en ambientes industriales con presencia de polvo, humedad y partículas en suspensión. La estructura interna modular permite mantenimiento selectivo sin interrupción total del sistema, característica esencial para operaciones con requerimientos de continuidad productiva.

Criterios de Acoplamiento DC/AC y Margen de Sobredimensionamiento

El sistema dimensiona 100.05 kWp de potencia fotovoltaica (174 módulos de 575 Wp) acoplados a un inversor de 100 kW de potencia nominal AC. Esta relación DC/AC de 1.00:1 constituye el punto de partida técnico para optimización posterior. El diseño incorpora margen técnico para sobredimensionamiento DC hasta 1.30:1 (130 kWp), posibilidad que deberá evaluarse mediante análisis detallado del perfil de carga horario y curvas de demanda del cliente.

El voltaje de trabajo de los strings se optimiza para operar en el punto medio del rango MPPT (600-800V) durante las horas de máxima irradiación, maximizando la eficiencia de conversión. Los 10 MPPT independientes permiten gestionar hasta 20 strings eléctricamente separados, facilitando la adaptación a techos con múltiples orientaciones o ángulos de inclinación.

Protecciones Eléctricas y Seguridad del Sistema

Sistema Integral de Protecciones Certificadas

El diseño incorpora protecciones eléctricas certificadas según normativa IRAM-I-2181 y estándares internacionales IEC 62109. Se implementan descargadores de sobretensión tipo II en ambos lados (DC y AC), coordinados selectivamente para garantizar descarga eficiente de energía durante eventos atmosféricos. La protección contra corriente continua residual (RCD tipo B) y monitoreo continuo de aislamiento DC previenen riesgos de incendio por fallas de aislación.

El sistema incluye protección avanzada contra arcos eléctricos (AFCI) con detección en ambos lados del inversor, capaz de discriminar entre arcos peligrosos y operaciones normales de conmutación. Los dispositivos de corte de emergencia con seccionamiento visible cumplen con los requisitos de seguridad para mantenimiento preventivo y correctivo.

Criterios de Selectividad y Mantenibilidad

La coordinación de protecciones sigue criterios de selectividad absoluta y parcial, garantizando que una falla localizada no provoque desconexión total de la instalación fotovoltaica. Los tableros de distribución incorporan identificación clara de circuitos y espacio reservado para futuras expansiones, facilitando intervenciones de mantenimiento sin interrupción operativa total.

La arquitectura incluye dispositivos de desconexión a nivel de string, permitiendo mantenimiento selectivo de secciones del campo fotovoltaico mientras el resto del sistema permanece operativo. Esta característica es fundamental para instalaciones industriales donde la continuidad energética constituye un requisito operativo crítico.

Flexibilidad Técnica del Diseño

El diseño incorpora márgenes técnicos para futuras expansiones. La estructura de soporte admite incremento de capacidad hasta un 30% adicional sin modificaciones estructurales significativas, siempre que la superficie disponible lo permita. La arquitectura de comunicación basada en protocolo MBUS permite integración transparente de equipos adicionales sin requerir reconfiguración completa del sistema de monitoreo.

El sistema de gestión energética admite integración futura con sistemas de almacenamiento mediante protocolos estándar, sin necesidad de reemplazar componentes existentes. Esta capacidad de evolución tecnológica protege la inversión inicial frente a avances futuros en tecnologías de almacenamiento.

La configuración del inversor permite ajuste remoto de parámetros operativos (límites de potencia inyectada, factor de potencia, curvas de desconexión según frecuencia), facilitando la adaptación del sistema a cambios en el perfil de consumo o en los requisitos de la distribuidora. El monitoreo inteligente a nivel de string proporciona datos granulares para reoptimización continua del sistema según evolución de los patrones de consumo industrial.

Alcances y Limitaciones del Estudio

El presente estudio constituye una propuesta técnica preliminar basada en información general de la instalación. El dimensionamiento final requerirá relevamiento técnico detallado que incluya:

  • Análisis de perfil de carga horario y estacional con registradores de calidad de energía
  • Evaluación estructural del soporte de instalación (techos o estructuras de suelo)
  • Estudio de sombras dinámicas considerando obstáculos fijos y estacionales
  • Verificación de impedancia y capacidad de cortocircuito en el punto de conexión a red
  • Análisis de calidad de energía existente para determinar requerimientos de filtrado adicional

El diseño eléctrico definitivo deberá incluir planos unifilares detallados, especificaciones de protecciones selectivas y memoria de cálculo de caídas de tensión y dimensionamiento de conductores.

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