¿COMO DIMENSIONAR LA BATERÍA Y EL PANEL SOLAR DE MI SWITCH POE UPS SOLAR?

¿COMO DIMENSIONAR LA BATERÍA Y EL PANEL SOLAR DE MI SWITCH POE UPS SOLAR?

En este articulo vamos a compartir de que forma debes adecuar las capacidades de batería y panel solar para un Switch PoE UPS Solar de la marca Wi-Tek. Existen 2 presentaciones disponibles en TIENDA.CACIQUE para este equipo:    WI-PS306GF-UPS V2 y  WI-PMS310GF-UPS+ . Ambos son Switch PoE UPS SOLAR. La diferencia entre uno y otro esta en su diseño y aplicación recomendada.

Switch PoE UPS Solar para CCTV WI-PMS306GF-UPS V2


WI-PMS310GF-UPS + (Switch PoE UPS SOLAR Administrable)


Por ejemplo:
El modelo   WI-PS306GF-UPS V2  es un equipo diseñado especialmente para proyectos de vídeo vigilancia o CCTV IP. De sus 5 interfaces PoE, 2 interfaces son AutoPoE (24 VDC y 48 VDC), 2 interfaces son compatibles con estándares 802.3AF/AT y existe 1 puerto PoE  compatible con 802.3 BT (48 VDC Hasta 60W) con capacidad de energizar una cámara Domo PTZ IP. Además de ello posee una interfaz SFP por donde puedes instalar un enlace de Fibra óptica. Vamos a tomar este equipo para nuestro ejercicio de calculo.
Aplicación Típica de Switch PoE UPS Solar WI-PS306GF-UPS V2
El modelo WI-PMS310GF-UPS+ se recomienda para proyectos y soluciones de WISP, es un equipo administrable en capa 2 y permite gestionar por software cada una de sus 8 interfaces PoE Gigabit para operar en 24 o 48 VDC según se desee. Además de eso posee 2 interfaces SFP.

Calcule su requerimiento.

Debemos hacer el calculo de requerimiento energético, es decir que necesitamos saber cuanto es el consumo de los equipos PoE que vamos a conectar al Switch PoE UPS. Vamos a referirnos a los dispositivos PoE conectados como Dispositivo Alimentado. Los dispositivos alimentados tienen una ficha técnica o etiqueta donde el fabricante indica cuales son las especificaciones de consumo del producto. Por ejemplo en la siguiente imagen: etiqueta técnica en el adaptador PoE de un CPE Wi-Tek.


Lo mas cómodo será calcular en base a Vatios (W), para ello multiplicamos el Voltaje por la corriente. La formula es la siguiente: Potencia en Vatios (W)= V(Volts) * I(Amp), para la imagen anterior seria P= 24V * 0.5A, de esta manera P= 12W Max, sin embargo en la ficha técnica nos dice que el valor promedio es de 6W (Utilizaremos el valor promedio)

Ahora vamos a basar nuestro ejercicio al siguiente escenario:

Caso estudio de ejemplo:



Lo que tenemos conectado al Switch PoE UPS es lo siguiente:
  1. Cámara Domo PTZ IP 3MP (Consumo 22W Max, 48VDC)
  2. CPE Wi-Tek 511 (Promedio de consumo 6W, 24 VDC)
El consumo promedio total para estos 2 equipos es la suma en vatios, 22W+6W= 28W. 
28W es nuestro requerimiento promedio, BINGO.!

Sobre el panel solar:

Los sistemas solares están compuestos básicamente de 3 partes: PANEL SOLAR, BATERÍAS y CONTROLADOR SOLAR. 
El Panel solar transforma la intensidad de los rayos UV provenientes del Sol en energía eléctrica. Dicha intensidad puede variar en días nublados, algunos paneles tienen mayor rendimiento que otros en condiciones de nubosidad. Puede verificar el rendimiento de su panel midiendo la salida (Voltios) del mismo en un día nublado y comparándolo con la misma medición en un día normal.

Sobre la batería:

La Batería almacenara la energía que le entrega el panel solar durante el día (Ciclo de carga) y por la noche o días lluviosos energizara el Switch PoE UPS (Ciclo de Descarga). Debemos dimensionar la capacidad (Amperes Hora) de la batería para que nos brinde energía continua y sin interrupciones a los Dispositivos PoE Alimentados.

La batería o las baterías que vayamos a considerar deben cumplir lo siguiente: Mantener energizado los equipos o dispositivos alimentados por un tiempo "X", procurando que la batería no se descargue por debajo del 70% de su capacidad (Esto mantendrá el buen rendimiento de nuestra batería alargando su vida útil). La formula es Batería= Consumo * Horas / 70%. Para nuestro calculo de batería definiremos 12 Horas de respaldo, por lo cual en 12 horas nuestro consumo es de 336W, luego dividiremos ese resultado por 0.70 para obtener nuestro umbral de descarga (70% de la capacidad de la batería como limite). El resultado final de esta operación matemática es: 480W (En 12 Horas de servicio)

Conexiones serie y paralelo:

Existen 2 formas de conectar baterías:
Serie: Suma los voltajes y mantiene el mismo AH.
Paralelo: Suma los AH y mantiene el mismo voltaje
NOTA: Las baterías deben ser de igual capacidad en ambos casos. 



Los equipos PoE UPS de Wi-Tek poseen un controlador de batería interno capaz de controlar la carga y descarga de las baterías, por lo tanto evitan la descarga excesiva de la misma, interrumpiendo la alimentación PoE si es necesario, esto permite a la batería reponerse en el ciclo de carga sin haber sufrido daños irreversibles. Los equipos PoE UPS SOLAR además del controlador de batería también incorporan un controlador solar interno.

Calculo de Batería:

Ojo: El calculo de batería dependerá de tus requerimientos, en nuestro caso de ejemplo definimos 12 horas de respaldo, lo cual quiere decir que habremos pasado 12 horas continuas sin recibir luz solar o energia AC. Y además de ello en ese ciclo de descarga de 12 horas no queremos exceder el umbral del 70%.


Entonces: habíamos calculado que 28W x 12 horas / 0.70= 480 WH (en 12 horas de servicio)


Debemos convertir WH en AH, entonces dividimos por el voltaje de la batería= 12V. Es decir: 480WH/12VDC= AH
Haciendo este calculo descubrimos que necesitaremos una batería de 12 VDC 40 AH o en su equivalente en paralelo: 2 baterías de 12VDC - 20AH. Con esta configuración conseguimos satisfacer nuestro requerimiento.


BATERÍA: 1*12 VDC 40AH, o también 2*12VDC 20AH (en paralelo)

Calculo del Panel Solar:

Este calculo se basara en la cantidad de horas promedio de sol que puedes aprovechar en tu área. Tomemos para nuestro ejemplo un aprovechamiento promedio de 8 horas de sol. Lo cual es un promedio conservador en un país caribeño y tropical, pero en zonas andinas puede aproximarse a este valor desde el punto de vista de la eficiencia solar.

El panel solar debe tener la capacidad de capturar suficiente energía para completar el ciclo de carga de la batería en el tiempo estipulado, además debe proporcionar el suministro de energía que necesita el switch PoE UPS SOLAR y los dispositivos alimentados durante el día (incluyendo que en condición de días nublados nos debe trabajar correctamente.)

Entonces tenemos: 8 horas de energía solar, un ciclo de carga para una batería de 12VDC - 40AH, logrando así 12 horas de Back-UP. Con un requerimiento de consumo de 480WH. Lo que debemos hacer es dividir nuestro requerimiento entre el numero de horas de sol que promediamos en el panel, 480WH/8H= 60W.

En conclusión, hemos calculado que para cargar nuestra batería apropiadamente en 8 horas de sol necesitamos utilizar un panel de 60W, pero si la eficiencia del panel solar es 50% entonces debemos duplicar su capacidad de 60W a 120W para compensar. De esa manera comercialmente hablando vamos a necesitar (para nuestro ejercicio) un panel de 12VDC - 150W 


PANEL: 1*12 VDC - 150W

Recomendaciones Finales:

Como puedes ver es solo cuestión de cálculos, como recomendación final procura que la batería que vas a utilizar no quede expuesta a fuentes de calor. El calor disminuye significativamente el rendimiento de las baterías, en algunos casos el calor puede ser excesivo en las baterías selladas generando gases internos que al no poder salir por una válvula de escape terminan inflando las baterías, dañando de forma irreversible la batería.

Para la colocación de los paneles solares se recomienda instalarlos de forma que los rayos del sol puedan penetrar de forma perpendicular durante la mayor parte del día. Es por ello que la mayoría de las veces vemos los paneles inclinados con sentido hacia el este. De esa manera se logra mayor eficiencia en la captura de energía.



Tabla de referencia:

Comparto esta tabla de referencia (Datos obtenidos del fabricante) con la cual puedes comparar tus cálculos, Dependiendo del consumo PoE el Switch PoE UPS Solar WI-PS306GF-UPS V2 puede administrar entrada de batería y panel para 12VDC ó 24 VDC. Para consumos inferiores a 20W donde necesites 24 Horas de Back UP puedes utilizar la configuración en 12 VDC, en nuestro caso el consumo era de 28W pero solo consideramos 12 horas de batería en lugar de 16 horas.

Consumo PoE (Para un BackUp de 24H, 8 Horas de Carga Solar, 16 Horas de Bateria)
Requerimiento de Bateria
Requerimiento de Panel
5W Max
12V 14AH
12V 35W
10W Max
12V 27AH
12V 70W
15W Max
12V 40AH
12V 100W
20W Max
12V 50AH
12V 150W
25W Max
24V 35AH
24V 200W
30W Max
24V 40AH
24V 250W


Anexo: 





Para la instalación del equipo puede revisar el siguiente articulo:



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