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Energa Solar
Rafael Ruiz PortilloDepartamento de Ingeniera
PRESENTADOPOR
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Energa Solar
z Bienvenidos a
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Energa Solar
z Se denomina Energa Solar Fotovoltaica a una forma deobtencin de energa elctrica a travs de paneles solares.
z Los paneles, mdulos o colectores fotovoltaicos estnformados por dispositivos semiconductores tipo diodo que,al recibir radiacin solar, se excitan y provocan saltoselectrnicos, generando una pequea diferencia depotencial en sus extremos.
z El acoplamiento en serie de varios de estos fotodiodospermite la obtencin de voltajes mayores enconfiguraciones muy sencillas y aptas para alimentar
pequeos dispositivos electrnicos.
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Energa Solar
z Es una generacin de energalimpia, no contamina.
z Fuentes de energa norenovables como el petrleoeventualmente de acabarn yseguirn incrementando en
precio.
z La energa Solar, Elica eHbrida puede satisfacer
cualquier necesidad.
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Energa Solarz La energa solares la que se
obtiene directamente de la luzSolar.
z La radiacin solar incidente
en la Tierra puedeaprovecharse, por sucapacidad para calentar, odirectamente, a travs delaprovechamiento de la
radiacin en dispositivospticos o de otro tipo.z Es un tipo de energa
renovable y limpia, lo que seconoce como ENERGA
VERDE.
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Energa Solar
z Fue Albert Einstein quien en1905, escribi el trabajo
cientfico con la teora queexplicaba este fenmeno,trabajo por el cual ,recibi elPremio Nobel de Fsica en1921. Es este un fenmenocuntico y evidencia el que laenerga contenida en la luz,se entrega en paquetes deenerga, o cuantos.
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Energa Solar
z La radiacin incidentesobre la superficie foto
sensible, puede serelectromagntica (luzinfrarroja, visible, ultravioleta, rayos x o gamma),
o radiacin de partculascargadas (electrones,protones, partculas alfa obeta).
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Energa Solar
z La luz incidente sobre lasuperficie de ciertos
materiales (el ms usado esel silicio), da lugar a unacorriente de electrones.
z Una celda solar comercial,
es un sndwich de siliciodopado (mezclado) confsforo (lado negativo) yboro (lado elctricamente
positivo).
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Energa Solar
z El silicio, es el componenteprincipal de la slice
(combinacin de silicio yoxgeno que abunda en lanaturaleza, formando elcuarzo, el cristal de roca, etc.)de las arenas de las playas.Luego de depurar el silicio, sefabrican bloques de siliciomono cristalino (depende delas tcnicas de fabricacin),
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Energa Solar
z Del silicio se obtienenobleas las cuales sondopadas con boro yluego con fsforo.
z Provistas de contactoselctricos adecuados se
conectan con otrasceldas, dando lugar a losgrandes paneles, omdulos solares de uso
comercial e industrial .
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Energa Solar
z Por los aoscincuenta, en los Bell
Laboratories sepresent la primeraclula solar capaz deconvertir la luz en
electricidad utilizandoun semiconductor desilicio.
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Energa Solar
z Los mdulossolares han sido
usados con xitodesde el inicio dela era espacial,
como fuentes deenerga parasatlites y naves.
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Energa Solar
z La tecnologafotovoltaica busca
convertirdirectamente laradiacin solar enelectricidad
basada en elefectofotoelctrico.
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Energa Solar
z En este proceso seemplean celdasfotovoltaicas, las cualesson semiconductoressensibles a la luz solar.
z De manera que cuando
se expone a sta, seproduce en la celda unacirculacin de corrienteelctrica entre sus dos
caras.
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Energa Solar
z Una instalacinfotovoltaica tpica estformada por los equiposdestinados a:
z PRODUCIR.
z REGULAR.
z ALMACENAR y si serequiere,TRANSFORMAR laenerga elctrica. Y son
los siguientes:
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Energa Solar
z Placas fotovoltaicas: Sonun conjunto de celdasconectadas entre s, que
generan electricidad encorriente continua.
z Para su mejor aprovechamiento se
deben orientar (teniendoen cuenta la ubicacin ylatitud) con el fin deobtener un mayor
rendimiento.
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Energa Solar Regulador de carga
z Tiene por funcinproteger a la bateracontra las sobrecargas y
contra las descargas.z Adems se emplea para
proteger a las cargas en
condiciones extremasde operacin, y paraproporcionarinformacin al usuario.
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Energa Solar
z Regulador de carga:Debido a que lasbateras necesitan de
proteccin contrasobre carga y sobredescargas, el uso delos controladores esindispensable en unsistema de energafotovoltaica.
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Energa Solar Regulador de carga
z La mayora de los fabricantes de controladoresintegran en una sola unidad el controlador decargas, controlador de descargas y reguladorde voltaje.
z Cuando no se tiene un controlador con
capacidad suficiente para todas las cargaspodemos agregar otro regulador.
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Energa Solar Operacin del controlador
y Desconecta al mdulo cuando el voltaje llega a 14.3 Volt.
y Reconecta al mdulo cuando el voltaje de la batera baja a13.5 Volt.
y Desconecta las cargas cuando el voltaje baja a 10.5 Volt.
y Reconecta las cargas cuando el voltaje de la batera sube a13.5 volt.
z La capacidad del controlador debe de ser:y 30% Superior a Iscdel sistema Fotovoltaicoy 30% Mayor a la corriente mxima de la carga.
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Energa Solar
z Bateras: Son el almacn dela energa elctrica generada.
z En este tipo de aplicacionesnormalmente se utilizanbateras de CICLOPROFUNDO, las que tienencomo caractersticaimportante, soportardescargas ms severas sindaarse.
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Tipos de bateras
z Bateras de ciclo profundo
z La capacidad de las baterasde ciclo profundo se especificaen AMPER HORA (Ah).
z Una batera de 100 Ah, tiene lacapacidad de mantener unacarga de 10 A por un lapso de10 horas o una carga de 20 A
por un lapso de 5 h.
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Tipos de bateras
z Bateras para descargaprofunda
z Se utilizan para almacenarenerga y alimentar motoreselctricos pequeos, alumbrado y
equipo electrnico.z Lanchas elctricas, energa solar
son las aplicaciones msfrecuentes.
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Tipos de bateras
z Bateras para descargaprofunda
z Tambin se consiguen conelectrolito GEL o semislido
que aunque son ms caras ypesadas renen ciertosrequisitos en algunas
aplicaciones.
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Tipos de bateras
z Bateras Plomo cido
z Este tipo de batera ha sidousado por muchos aos en losacumuladores de los vehculossiendo en las ltimas dcadas
que se invento el electrolito deGEL semislido para ciertos usosdiferentes.
Energa Solar
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Tipos de bateras
z Bateras Automotrices
z Con electrolito lquido poseenuna gran capacidad de descargarun fuerte fluido de corriente en unrelativo corto tiempo con el objeto
de proporcionar la altsimaenerga que requiere elarrancador del motor de gasolina.
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Tipos de bateras
z Bateras Automotrices
z Tienen el inconveniente de nopoder ser descargadas aprofundidad, pues quedandaadas y no se pueden
restaurar cargndolas ni tampocoejercitndolas.
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Energa solar
z Terminales de bateras
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Carga de bateras
z Para cargar una batera serequiere una fuente de energa convoltaje ligeramente mayor que elde la batera para que la corrientefluya hacia la batera y no al revs.
z 2, 5, 7 Volt ms arriba y la corrientefluye suavemente hacia la batera
casi siempre a travs de unaresistencia o de un reguladorelectrnico para evitar sobrecargaso sobre corrientes que pueden
daar la batera internamente..
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Carga de bateras
z Ninguna batera puede sercargada en forma
instantnea, ms bienrequieren carga lenta.
z En los ltimos aos la
tecnologa ha desarrolladobateras que pueden sercargadas en 2 3 horas.
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PREGUNTAS?
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Energa Solar
z Cableado: Son losconductores quetransportan la energa
elctrica generada porlos paneles fotovoltaicosy deben ser capaces desoportar la corriente
necesaria.
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Energa Solar
z stos cables deben sercapaces de soportar losrayos solares as como
las lluvias, por lo tantodebe usarse del tipoespecial para intemperie.
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Energa Solar Seleccin de cables
14 12 10 8 6 4 2 11 32 51 82 130 207 329 523 6602 16 26 40 65 103 164 261 3304 8.0 13 20 32 52 82 130 1656 5.5 8.5 13 21 34 54 87 1108 4.0 6.5 10 16 26 41 65 8210 3.5 5.0 8.0 13 20 32 52 6615 2.0 3.5 5.5 8.5 13 21 34 4320 - 2.5 4.0 6.5 10 16 26 3325 - - 3.5 5.0 8.0 13 21 2630 - - 2.5 4.0 7.0 11 17 2235 - - - 3.5 5.5 9.0 15 1940 - - - - 5.0 8.0 13 1645 - - - - 4.5 7.0 11 1450 - - - - 4.0 6.5 10 13
Calibre del Cable (AWG)Amperes
Distancia en metros (m)
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Energa Solar Seleccin de cables
Calibre del Cable (AWG)Amperes
Distancia en metros (m)
0 00 000 00001 832 1049 1323 16682 416 524 661 8344 207 262 331 4176 138 175 220 2788 104 131 165 20810 83 104 132 16715 55 79 88 11120 41 52 66 83
25 33 42 53 6630 27 35 44 5535 23 29 37 4740 20 26 33 4145 18 23 29 3750 16 21 26 33
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Energa Solar Instalacin Tpica
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Energa Solar Terminologa
z Insolacin.- Cantidad de energa solar quechoca en la superficie de un cuerpo, medida envatios (W) por metro cuadrado. A nivel del marla luz solar produce 1000 a 1500 W/m2.
z Eficiencia.- Relacin expresada en porcentajedel aprovechamiento de un recurso.
z Horas Solares Pico.- Tiempo en el que unmdulo genera su mxima energa.
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Energa Solar Terminologa
z Potencia Pico (Pp).- Potencia mximagenerada por mdulo solar.
z Voltaje pico (Vpp).- Voltaje mximo
generado por mdulo solar.z Corriente pico (Ipp).- Amperaje mximo
generado por mdulo solar.z Corriente en corto circuito (Isc).- Amperaje
generado al poner un mdulo en cortocircuito.
z Voltaje en circuito abierto (Voc).- Voltajegenerado al poner el mdulo en circuitoabierto.
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Energa Solar
z Por sus caractersticas de manufacturalos paneles solares se fabrican en 3 tiposdiferentes
Tipos de mdulos
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Energa Solar
z Silicio Monocristalino.- Un solo cristal desilicio alta pureza. Alto costo defabricacin. Eficiencia 12-17%.
z Silicio Policristalino.- Hecho de varioscristales. Menor costo de fabricacin.Eficiencia 10-13%.
z Silicio Amorfo.- Estructura de cristales sinforma. Ms bajo costo de fabricacin.Eficiencia 8-10%.
Tipos de mdulos
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Energa Solar
z Se componen de unconjunto de celdas de silicio,
las cuales producen de entre0.9 y 1.2 Voltios c/u cuandoel sol est a pico.
z Todos los mdulos FV que
manejamos en Syscom secomponen de 36 celdassolares. 10 aos de garantay bajo mantenimiento
Tipos de mdulos
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InversoresEnerga Solar
z Los inversores de corrientepermiten transformar lacorriente continua a 12Volt almacenada en labatera del sistema solar,en corriente alterna a 110Volt, para de esta manerautilizar aparatoselectrnicos normales.
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Inversores
z La corriente alterna sepresenta bajo la forma deonda senoidal y una de lasprincipales caractersticasque definen a un inversor decorriente es el tipo de onda
que son capaces de generar.z Podemos clasificar en tres
tipos a los inversores de
corriente
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Inversores
z Inversores de ondaCuadrada: Este tipo deinversores son los ms
econmicos del mercado,sirven para conectarpequeos aparatos
electrnicos. Este tipo deinversores generan altadistorsin armnica.
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Inversores
z Inversores de ondaSenoidal Modificada: Estetipo de inversores son losms instalados, operanprcticamente con cualquieraparato electrnico, s su
potencia es suficientearrancan motores, generanbaja distorsin armnica.
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Inversores
z Inversores de onda SenoidalPura: Por su calidad de onda,muy baja distorsin armnica,robustez y confiabilidad, estetipo de inversores se ocupaprincipalmente en
telecomunicaciones.z Su precio es elevado para otro
tipo de aplicaciones.
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Corriente Directa
z Convertidores CD a CDz En corriente directa los
transformadores nofuncionan para convertir unvoltaje bajo a un voltaje altoo viceversa.
z El mtodo ms sencillo esutilizar un convertidor paracambiar la CD en CD.
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Corriente Directa
z Convertidores CD a CD
z El uso de convertidores es
caro y mucho ms mientrasms eficiente es y claroentre ms corriente maneje.
z Por eficiencia se entiende eltransformar al mximo laenerga elctrica y mnimasprdidas por calor.
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Corriente Directa
z Convertidores CD a CDz En muchos casos resulta
ms conveniente utilizarinversores para aumentarel voltaje en CA y luegoreducirlo utilizando un
transformador al voltajeadecuado.
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Conductor a tierra
z Es sin duda el conductor msimportante que debe existir en unainstalacin elctrica. Su funcin
principal es la seguridad. Si existealgn problema en el circuito con lacorriente que circula en un aparato,dicha corriente ser dirigida hacia
tierra por este conductor evitandoque el usuario sufra un shockelctrico.
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PREGUNTAS?
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Energa Solar Horas solares pico
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Energa Solar Instalacin
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Energa Solar Instalacin
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Energa Solar Instalacin
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Energa Solar Instalacin
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Energa Solar Instalacin
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Energa Solar Orientacin
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Energa Solar Orientacin
Con una brjulaencontrar el sur
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Energa Solar Orientacin
El Sur real o Sur geogrfico
se encuentra a 10 surestedel Sur magntico
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Energa Solar Inclinacin
Para lograr la eficiencia mxima de unmodulo Fotovoltaico se debe :
Instalar perpendicular a los rayos del sol.
Hemisferio Norte; Al sur geogrfico.
Inclinacin; Latitud del lugar + 5, 10 15de acuerdo al lugar geogrfico.
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Energa Solar Inclinacin
La inclinacinvara de
acuerdo a lalatitud dondese instale elSistema
Fotovoltaico.
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Energa Solar Instalacin
Por ejemplo: EnChihuahua su Latitud es28.3 grados.
La inclinacin deberquedar de 38.3 grados.
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Energa Solar Inclinacin
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Energa Solar Inclinacin
Calibrando lainclinacinadecuada deacuerdo a lalatitud del lugar.
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Energa Solar Inclinacin
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Energa Solar Inclinacin
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Energa Solar Orientacin
Para lograr la eficiencia mxima de unmodulo Fotovoltaico se debe :
Instalar perpendicular a los rayos del sol.
Hemisferio Norte; Al sur geogrfico.
Inclinacin; Latitud del lugar + 5, 10 15de acuerdo al lugar geogrfico.
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Energa Solar Soportes
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Energa Solar Soportes
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Energa Solar Soportes
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Energa Solar Rastreadores
El uso derastreadoresincrementa la
eficiencia del sistemade energa solar.
Incremento de las
horas solares picoentre un 25 y 30%.
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Energa Solar Rastreadores
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Energa Solar Rastreadores
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Energa Solar Rastreadores
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Energa Solar Alumbrado
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Energa Solar
Sealizado en vialidades
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Energa Solar AlumbradoAlumbrado publico
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Energa Solar AlumbradoComponentes para iluminacin
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Energa Solar Alumbrado
Alumbrado residencial
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Energa Solar
Clnicas rurales
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Energa Solar
Iluminacin rural
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Energa Solar Comunicaciones
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Energa Solar Refrigeracin
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Energa Solar Publicidad
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Energa Solar Aplicaciones especiales
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Energa Solar Aplicaciones especiales
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Energa Solar Sistemas elicos
La energa elica esotra de las fuerzas
renovablesdisponibles.
Ocupan menos
espacio fsico que laenerga solar.
Dependemos de lavelocidad del viento.
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Energa Solar Sistemas elicos
Sistemas muy eficientes sise tiene la velocidad deviento requerida (12 m/s).
Generador Elico de 400Watts.
Se puede combinar consistemas fotovoltaicos.Bajo mantenimiento.
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Energa Solar Sistemas elicos
Existen sistemaselicos que pueden
aportar grandespotencias de acuerdoa las necesidades delos usuarios.
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Energa Solar Bombeo
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Energa Solar
Carga Dinmica TotalA Elevacin vertical en metros o pies
B Nivel esttico del agua (espejo del agua)
C Nivel de bombeo en metros o pies
Pf Perdida por friccin (0.05)
CDT A+B+C+Pf
Bombeo
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Energa Solar
Bombeo
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Energa Solar
Bombeo
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Energa Solar
Bombeo
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Energa Solar Bombeo
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GRACIAS POR SU PARTICIPACIN
Rafael Ruiz PortilloDepartamento de Ingeniera