integraciÓn de sistema de generaciÓn de energÍa …
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TRABAJO DE FINAL DE GRADO
Grado en Ingeniería Eléctrica
INTEGRACIÓN DE SISTEMA DE GENERACIÓN DE ENERGÍA
LIMPIA PARA ALIMENTACIÓN DE DESFIBRILADORES
EXTERNOS AUTOMÁTICOS (DEA)
Memoria y Anexos
Autor/a: Eva Anglés Rodríguez Director/a: Herminio Martínez García Convocatoria: Enero de 2021
Integración de sistemas de generación de energía limpia para alimentación de dispositivos DEA.
i
Resumen
El presente proyecto pretende implementar generadores de energía limpia como fuente de
alimentación de Desfibriladores Externos Automáticos (DEA). Con esta finalidad, se realiza el
dimensionado de los diversos componentes que conforman una instalación fotovoltaica aislada,
mediante el estudio y la ejecución de los cálculos pertinentes para la correcta elección de los equipos.
Se incluye el dimensionado del generador fotovoltaico, del regulador y controlador de carga y de la
batería, así como el cableado y protecciones para cada uno de los tramos de la instalación, tomando
como referencia, en todo momento, las necesidades de alimentación de la carga.
Asimismo, como comprobación de los elementos escogidos, se diseña un modelo mediante el software
Simulink de Matlab en el que se utilizan bloques de la expansión Simscape, con los que crear los
diversos componentes nombrados anteriormente y visualizar su comportamiento, simulando la carga
de la batería -Aportada por la generación del panel- y la descarga del acumulador al aplicar dos choques
eléctricos realizados por el desfibrilador.
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Resum
El present projecte pretén implementar generadors d’energia neta com a font d’alimentació de
Desfibril·ladors Externs Automàtics (DEA). Amb aquesta finalitat, es realitza el dimensionat dels
diversos components que conformen una instal·lació fotovoltaica aïllada mitjançant l’estudi i l’execució
dels càlculs pertinents per a la correcta elecció dels equips.
S’inclou el dimensionat del generador fotovoltaic, del regulador i controlador de càrrega i de la bateria,
a més del cablejat i proteccions elèctriques per a cadascun dels trams de la instal·lació, prenent, en tot
moment, com a referència les necessitats d’alimentació de la càrrega.
Altrament, com a comprovació dels elements escollits, es dissenya un model mitjançant el software
Simulink de Matlab en el que s’utilitzen blocs de l’expansió Simscape amb els quals crear els diversos
components esmentats anteriorment i visualitzar el seu comportament, simulant la càrrega de la
bateria -Aportada per la generació del panell- i la descàrrega de l’acumulador en aplicar dos xocs
elèctrics realitzats pel desfibril·lador.
Integración de sistemas de generación de energía limpia para alimentación de dispositivos DEA.
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Abstract
This project aims to implement clean energy generators as a power source for Automatic External
Defibrillators (AEDs). To this end, the sizing of the various components which set up an isolated
photovoltaic installation is carried out by studying and executing the pertinent calculations, in order to
choose the correct equipment.
The sizing of the photovoltaic generator, the charge regulator, the controller and the battery are
included, as well as the wiring and protections for each of the stretches from the installation by taking
at all times as reference the power needs of the load.
Likewise, as a checking for the chosen elements, a model is designed using the Simulink software from
Matlab by means of blocks from the Simscape expansion, in order to representate the different
components named before and visualize their behavior by simulating the battery charge - Provided by
the generation of the panel- and the discharge of the accumulator by applying two electric shocks
made by the defibrillator.
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Agradecimientos
Agradecer sinceramente a mi tutor del proyecto de final de carrera, Herminio Martínez García, por su
ayuda en el desarrollo del trabajo, su implicación y las facilidades que me ha ofrecido durante la
complicada situación provocada por la pandemia de Covid19.
Agradecer también, a mi pareja, Roger, y a mis amigas Irene, Raquel y Alexandra, por los ánimos y por
su ayuda en la revisión final del proyecto. Asimismo, dar las gracias a mi familia y a mis amigos de la
universidad por su apoyo durante todo el proceso de realización del trabajo.
Integración de sistemas de generación de energía limpia para alimentación de dispositivos DEA.
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Índice
RESUMEN ___________________________________________________________ I
RESUM _____________________________________________________________ II
ABSTRACT __________________________________________________________ III
AGRADECIMIENTOS __________________________________________________ IV
INTRODUCCIÓN______________________________________________________ 9
Objetivos del proyecto ...................................................................................................... 9
Alcance del proyecto ......................................................................................................... 9
1. ASPECTOS GENERALES ASOCIADOS A LOS DESFIBRILADORES ____________ 11
1.1. Aspectos anatómicos y fisiológicos básicos .......................................................... 11
1.2. Electrocardiograma ............................................................................................... 13
1.3. Problemas cardíacos .............................................................................................. 14
1.3.1. Fibrilación ventricular ........................................................................................... 14
1.3.2. Taquicardia ventricular ......................................................................................... 15
1.4. Historia de los desfibriladores ............................................................................... 16
1.5. Tipos de desfibriladores......................................................................................... 17
1.5.1. Por tipo de descarga ............................................................................................ 17
1.5.2. Desfibriladores internos ........................................................................................ 20
1.5.3. Por el tipo de usuario que lo maneja .................................................................... 20
1.6. Partes básicas de un DEA ....................................................................................... 22
1.7. Uso estadístico del DEA ......................................................................................... 23
1.8. Estado del arte ....................................................................................................... 25
2. ENERGÍA FOTOVOLTAICA ________________________________________ 27
2.1 Funcionamiento básico de la energía fotovoltaica ............................................... 27
2.1.1. Fenómeno fotoeléctrico ....................................................................................... 27
2.2. Instalación fotovoltaica ......................................................................................... 30
2.2.1. Tipos de instalación fotovoltaica .......................................................................... 31
2.2.2. Paneles fotovoltaicos ............................................................................................ 32
2.3. Recurso solar y características de la instalación ................................................... 35
2.3.1. Términos relacionados .......................................................................................... 35
2.3.2. Geometría solar .................................................................................................... 35
2.3.3. Introducción a la radiación solar ........................................................................... 39
Integración de sistemas de generación de energía limpia para alimentación de dispositivos DEA.
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2.3.4. Cálculos de radiación ............................................................................................ 40
2.3.5. Hora Solar Pico (HSP) ............................................................................................ 44
3. CÁLCULO DE LA ENERGÍA DE ALIMENTACIÓN DE UN DEA _______________ 47
4. DIMENSIONADO DE COMPONENTES _______________________________ 50
4.1. Dimensionado de placas fotovoltaicas .................................................................. 50
4.2. Dimensionado del regulador y controlador de carga ........................................... 51
4.3. Dimensionado de la batería ................................................................................... 53
4.4. Dimensionado del cableado del sistema de distribución ..................................... 54
4.4.1. Cableado entre el panel fotovoltaico y el regulador ........................................... 55
4.4.2. Cableado entre regulador y batería. .................................................................... 57
4.4.3. Cableado entre batería y desfibrilador. ............................................................... 58
4.5. Dimensionado de protecciones eléctricas ............................................................ 60
5. NORMATIVA APLICABLE _________________________________________ 61
5.1. Normativa asociada a los desfibriladores externos automáticos ............................ 61
5.2. Normativa asociada a instalaciones fotovoltaicas aisladas. .................................... 62
6. SIMULACIÓN DE LA INSTALACIÓN FOTOVOLTAICA ____________________ 63
6.1. Introducción al software utilizado ......................................................................... 63
6.2. Modelizado del sistema ......................................................................................... 63
6.2.1. Panel fotovoltaico ................................................................................................. 64
6.2.2. Convertidor Buck .................................................................................................. 65
6.2.3. MPPT ..................................................................................................................... 67
6.2.4. Batería de carga .................................................................................................... 67
6.2.5. Batería de descarga .............................................................................................. 68
6.2.6. Carga ..................................................................................................................... 69
6.2.7. Diagrama de bloques final .................................................................................... 71
6.4. Resultados .............................................................................................................. 72
6.4.1. Circuito de carga ................................................................................................... 72
6.4.2. Circuito de descarga ............................................................................................. 78
7. ESTUDIO DE IMPACTO AMBIENTAL ___________________________________ 81
7.1. Impacto ambiental asociado a las baterías .............................................................. 81
7.2. Impacto ambiental asociado al panel fotovoltaico .................................................. 83
8. CONCLUSIONES Y LÍNEAS FUTURAS ________________________________ 85
8.1. Conclusiones .......................................................................................................... 85
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viii
8.2. Trabajo futuro ........................................................................................................ 85
9. ANÁLISIS ECONÓMICO ___________________________________________ 87
BIBLIOGRAFÍA ______________________________________________________ 89
ANEXO A __________________________________________________________ 97
ANEXO B __________________________________________________________ 98
Integración de sistemas de generación de energía limpia para alimentación de dispositivos DEA.
9
Introducción
Un desfibrilador, según la Real Academia Española (1), se define como aquel aparato que aplica
descargas eléctricas para establecer el ritmo cardíaco normal. En el caso de un Desfibrilador Externo
Automático, es aquel dispositivo que permite realizar descargas eléctricas controladas y que
habitualmente se puede encontrar en la vía pública, utilizándose en caso de emergencia por usuarios
no necesariamente pertenecientes al ámbito sanitario, como método preventivo hasta que llegue la
ambulancia.
Hoy en día, existen abundantes equipos de esta tipología instalados en múltiples espacios públicos y
se pretende aumentar su número, con la finalidad de crear espacios totalmente cardioprotegidos.
Estos dispositivos, habitualmente funcionan a base de baterías de litio, las cuales, contienen grandes
beneficios a nivel energético, pero suponen un gran impacto ambiental debido a su escaso reciclaje.
Es por este motivo, por el cual que el proyecto se basa en la implementación de fuentes de energías
renovables como alimentación de este tipo de dispositivos médicos. En específico, de diseñar,
dimensionar y simular una instalación fotovoltaica aislada formada por paneles fotovoltaicos, un
regulador y controlador de carga y un equipo acumulador.
Objetivos del proyecto
El objetivo del proyecto es estudiar la viabilidad de instalación de paneles fotovoltaicos como
generadores y aportadores de energía de alimentación de desfibriladores DEA, con la finalidad de
sustituir las baterías utilizadas actualmente. Paralelamente se pretende representar y emular el
comportamiento del sistema para comprobar su correcto funcionamiento mediante la simulación del
proceso de carga y descarga de la batería.
Alcance del proyecto
El alcance del proyecto se basa en analizar los diversos aspectos técnicos de interés asociados a los
desfibriladores externos automáticos comerciales, así como realizar el procedimiento de cálculo y
dimensionado de los componentes de una instalación fotovoltaica aislada, tomando como referencia
los valores de radiación de la ciudad de Barcelona.
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10
A continuación, se seleccionan los modelos comerciales que se amolden a los resultados obtenidos,
incluyendo el generador fotovoltaico, el regulador y controlador de carga, la batería, el cableado de los
diversos tramos de la instalación y sus respectivas protecciones eléctricas.
Seguidamente, se realiza la simulación del modelo de la instalación mediante el software Simulink de
Matlab como comprobación del funcionamiento del sistema y se realiza el estudio del impacto
ambiental, incluyendo la comparación de la batería escogida y la utilizada actualmente por los
proveedores de desfibriladores DEA.
Integración de sistemas de generación de energía limpia para alimentación de dispositivos DEA.
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1. Aspectos generales asociados a los desfibriladores
1.1. Aspectos anatómicos y fisiológicos básicos
El corazón es un órgano compuesto por tejido muscular, encargado de bombear sangre por todo el
cuerpo. Está situado entre los pulmones, en el centro del pecho, con dos terceras partes dispuestas a
la izquierda del plano medio (2).
De modo simplificado, el corazón se puede dividir según sus cavidades, existiendo las cámaras
auriculares y las ventriculares. Las primeras, se encuentran en la parte superior del corazón, situándose
una en el lado izquierdo -Aurícula izquierda- y otra en el derecho del órgano -Aurícula derecha-. Son
las encargadas de recibir la sangre transportada por los vasos sanguíneos y conducirla a los ventrículos
(3).
Estos últimos, son las cámaras inferiores del corazón y, al igual que las aurículas, se ubican uno en el
lado izquierdo -Ventrículo izquierdo- y otro en el derecho -Ventrículo derecho-. Se encargan de enviar
la sangre, mediante su contracción, a las arterias (3).
La sangre entra al corazón mediante venas y parte de él por medio de las arterias. El fluido sanguíneo
que accede a la aurícula derecha se conoce como “Sangre pobre en oxígeno” y la que entra la aurícula
izquierda, “Sangre rica en oxigeno” tal y como se muestra en la Figura 1.1.
Figura 1.1. Recorrido del flujo sanguíneo del corazón (Fuente: (4))
Memoria
12
Un corazón sano late de 60 a 100 veces por minuto (5). Este ritmo se denomina ritmo sinusal y se
refiere al ritmo “normal” del órgano establecido por el marcapasos natural en el nódulo sinoauricular,
también conocido como nódulo SA (6).
Las células cardíacas constan, de forma natural, de diversas propiedades, las cuales se listan a
continuación.
- Badmotropismo: Se refiere a la capacidad del miocardio a responder a un estímulo (2).
- Cronotropismo: Asociado a la facultad del músculo de originar impulsos que permitan generar
una contracción (2).
- Dromotropismo: Está relacionado con la capacidad del corazón para transmitir y conducir un
impulso eléctrico (2).
- Inotropismo: Referido a la facultad de transformar energía química - ATP1 - en fuerza contráctil
como respuesta a un estímulo (2).
Gracias a estos aspectos, el corazón puede realizar su función de bombear la sangre y, en caso de
un funcionamiento anormal, estas mismas cualidades provocan que se pueda frenar el incorrecto
comportamiento del órgano mediante descargas eléctricas controladas.
1 Trifosfato de adenosina. Es un nucleótido fundamental en la obtención de energía celular. Se produce durante
la respiración celular y se consume en diversos procesos químicos.
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1.2. Electrocardiograma
Un electrocardiograma (ECG) es el registro de la actividad eléctrica generada por el corazón durante
cada latido cardíaco (7). Un ciclo del ECG se divide en cuatro ondas diferentes y dos segmentos,
cada una de ellas con un significado distinto -Figura 1.2-.
- Onda P: Se forma con el paso del impulso eléctrico generado en el nodo sinusal por las
aurículas, provocando su contracción (8).
- Segmento PR: Indica el tiempo entre el inicio de la onda P y el comienzo de la onda QRS. Indica
el intervalo temporal entre el principio de la contracción auricular y el inicio de la contracción
ventricular (8).
- Onda QRS: Es aquella onda relacionada con el recorrido del impulso eléctrico a través de los
ventrículos, causando su contracción (8).
- Segmento ST: Representa el intervalo de tiempo entre el inicio de la onda QRS hasta la
finalización de la onda T, por lo que indica el tiempo que dura la contracción ventricular (8).
- Onda T: Aparece una vez contraídos los ventrículos. Indica la relajación de esta parte del
órgano a la espera de un nuevo impulso (8).
- Onda U: Se trata de una onda que no siempre aparece en el electrocardiograma y a día de hoy
tiene un significado incierto (8).
Figura 1.2. Electrocardiograma (Fuente: (9))
Memoria
14
1.3. Problemas cardíacos
Los motivos por los que el corazón puede no funcionar de la manera idónea son diversos, aunque
una de las alteraciones más usuales es la parada cardiorrespiratoria.
Una parada cardiorrespiratoria se refiere a la suspensión de forma brusca e inesperada del
transporte del flujo sanguíneo y de la respiración. Este hecho provoca que no llegue oxígeno a los
órganos vitales y que las células cerebrales inicien apoptosis1 a partir de los 6 minutos de paro
cardíaco (10).
En la mayoría de ocasiones, este fenómeno provoca arritmias, las cuales son un trastorno de la
frecuencia y/o ritmo cardíaco que muestra que algo no está funcionando correctamente (11).
Sin embargo, no todas las arritmias cardíacas pueden ser solventadas mediante una descarga
eléctrica controlada, sino que solo son desfibrilables las fibrilaciones y taquicardias ventriculares.
1.3.1. Fibrilación ventricular
La Fibrilación Ventricular (FV) se define, según la enciclopedia médica Medline Plus (12), como una
contracción o temblor incontrolable de las fibras musculares del corazón.
Habitualmente es causada por la interrupción de la circulación del impulso eléctrico, conducido
por el nódulo auriculoventricular2, al presentarse un obstáculo. El impulso se estanca sin
posibilidad de continuar su camino y empieza a girar a frecuencias elevadas. En consecuencia,
difunde ondas que prevalecen sobre el ritmo sinusal, provocando que los tejidos musculares
situados alrededor, no sean capaces de responder a los impulsos generados por el mismo, hecho
que provoca que el corazón se contraiga se forma inadecuada e irregular (2).
1 Muerte celular.
2 Encargado de ralentizar la onda eléctrica generada por el nodo sinusal, con la finalidad de que las aurículas se
llenen de sangre antes de que llegue la señal eléctrica a los ventrículos.
Integración de sistemas de generación de energía limpia para alimentación de dispositivos DEA.
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Una vez se inicia la fibrilación del miocardio1, los ventrículos son incapaces de contraerse
correctamente debido a que algunas zonas de estos se relajan, mientras otras se contraen y
conforman una actividad descoordinada. En este momento, el corazón padece contracciones
incompletas que, seguidamente, provocan una reducción de la frecuencia de los impulsos
eléctricos, disminuyendo el volumen de sangre expulsado por los ventrículos. En consecuencia, se
acumula fluido sanguíneo, los ventrículos se dilatan y se produce una falla de bomba. En un
intervalo de un minuto, el corazón se debilita y se muestra incapaz de contraerse (2).
La forma de onda de un individuo que padece fibrilación ventricular se muestra como una señal
irregular y poco uniforme tal y como se observa en el electrocardiograma adjuntado en la Figura
1.3.
Figura 1.3. Electrocardiograma con fibrilación ventricular (Fuente:(13))
1.3.2. Taquicardia ventricular
Según la enciclopedia médica Medline Plus (14), la Taquicardia Ventricular (TV) se define como un
latido cardíaco rápido que se inicia en las cámaras inferiores del corazón, es decir, en los ventrículos.
Se reconocerá una taquicardia ventricular siempre que se cumpla la definición anterior con un ritmo
de pulsos mayor a 100 latidos por minuto con, como mínimo, 3 latidos irregulares consecutivos (14).
Se producen a causa de una interrupción de la señal eléctrica enviada por el nodo auriculoventricular,
generando latidos irregulares, los cuales provocan un inadecuado llenado de las cámaras cardíacas y,
en consecuencia, puede causar insuficiencia en la distribución sanguínea al resto del cuerpo.
1 Tejido muscular del corazón.
Memoria
16
La taquicardia ventricular es reconocible en un electrocardiograma debido a su alta frecuencia de
señal, a la aparición de ondas QSR -Explicadas en el apartado 1.2- más anchas y a su uniformidad. Una
representación del electrocardiograma en este tipo de arritmias se muestra en la Figura 1.4.
Figura 1.4. Electrocardiograma con taquicardia ventricular (Fuente:(13))
1.4. Historia de los desfibriladores
En 1947, Claude Schaeffer Beck, profesor de cirugía en la Universidad estadounidense Case
Western Reserve, realizó la primera desfibrilación exitosa conocida a un joven de 14 años. El joven
estaba siendo operado cuando sufrió un paro cardíaco y tras masajear el corazón del paciente
durante 45 minutos, aplicó una descarga eléctrica directamente al órgano. El corazón del menor
volvió a latir y se recuperó totalmente (15).
Hasta los años 50, las descargas eléctricas para devolver un ritmo “normal” al órgano circulatorio
solo se realizaban con la cavidad del pecho abierta, es decir, solo se podían aplicar durante el
transcurso de operaciones cardíacas y la descarga se aplicaba directamente sobre el corazón.
Algo más tarde, en los años 50 el Dr. Maurice Paul Zoll utilizó, por primera vez, corriente alterna
como tratamiento a la fibrilación auricular mediante un desfibrilador de tan elevadas dimensiones
que se le añadían ruedas para poder ser transportado (16).
Este proceso inducía, en muchas ocasiones, a una fibrilación ventricular, lo que permitió que Zoll
iniciase el estudio del mismo tratamiento pero, en este caso, con corriente continua y de forma no
invasiva, es decir, aplicaba una descarga externa a la cavidad torácica (16).
Fue a finales de la década de los 50 cuando Bernard Lown inició una investigación paralela, con la
que comprobar la eficacia de las descargas eléctricas de corriente alterna y continua en el proceso
de la desfibrilación cardíaca. Lown y sus compañeros demostraron que utilizando una onda de
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descarga del tipo corriente continua, podía revertir la fibrilación ventricular sin causar daños en el
paciente (17).
En 1965 Frank Patridge, cardiólogo en el Hospital Royal Victoria en Belfast, diseñó y fabricó el
primer desfibrilador portátil. Se trataba de un equipo de grandes dimensiones, de alrededor de 70
kgs de peso y supuso un gran cambio en el tratamiento de las paradas cardiorespiratorias (18).
Finalmente, en la década de los 70 se diseñó el primer desfibrilador externo automático con
capacidad de detección de fibrilación ventricular de la mano del científico Arch Diack (19).
1.5. Tipos de desfibriladores
Hoy en día, en el mercado existen muchos y diversos tipos de desfibriladores. A continuación, se
indican los más comunes según su criterio de clasificación.
1.5.1. Por tipo de descarga
La siguiente clasificación se basa en el tipo de descarga eléctrica que aporten los desfibriladores a
un supuesto usuario.
- Onda monofásica
Disparan un tipo de onda monofásica que efectúa su recorrido eléctrico en una sola
dirección. Este hecho supone un valor de descarga elevado del intervalo de 200-360 Julios
de energía (20).
- Onda bifásica
Se trata de los desfibriladores más utilizados en la actualidad. Su funcionamiento se basa
en realizar una descarga eléctrica hacia un sentido e invertirla hacia el contrario (21).
Suele entregar un choque eléctrico de entre 100 y 200 Julios de energía, provocando así,
un menor daño de las células cardíacas y del miocardio en comparación con el
desfibrilador de onda monofásica (20).
Memoria
18
Dentro de esta tipología de dispositivos, existen tres clases de ondas bifásicas.
i) Onda exponencial bifásica truncada
La tipología onda exponencial bifásica truncada, basa su funcionamiento en la
compensación por tiempo con la finalidad de mantener constante el valor de energía
asociado a las diversas impedancias torácicas1 que pueda presentar el paciente (21).
La representación respecto al tiempo de este tipo de onda se muestra en la Figura
1.5., adjuntada a continuación.
Figura 1.5. Onda exponencial bifásica truncada (Fuente: (20))
ii) Onda bifásica de corriente controlada
Este tipo de onda pretende mantener un valor de corriente y tiempo constante a lo
largo de la descarga independientemente de la impedancia que posea el paciente
(20).
1 Se refiere a los cambios en la capacidad de conducción eléctrica del tórax. Estas variaciones tienen lugar con la
relajación y contracción del corazón y durante la respiración.
Integración de sistemas de generación de energía limpia para alimentación de dispositivos DEA.
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Figura 1.6. Onda bifásica de corriente controlada (Fuente: (20))
iii) Onda exponencial bifásica rectilínea
Su objetivo se basa en minimizar la dispersión de la corriente de pico y la corriente
media en pacientes con diferentes impedancias (20). Su representación respecto el
tiempo se observa en la Figura 1.7.
Figura 1.7. Onda exponencial bifásica rectilínea (Fuente: (20))
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20
iv) Exponencial bifásica muestreada
Su objetivo es mantener la duración total del ciclo constante y permite que la tensión
media de la descarga sea proporcional a la impedancia del paciente ajustando el
ancho de cada pulso (20), tal y como se observa en la Figura 1.8.
Figura 1.8. Onda exponencial bifásica muestreada (Fuente: (20))
1.5.2. Desfibriladores internos
Los desfibriladores internos, también llamados Desfibriladores Automáticos Implantables
(DAI), son aquellos que se implantan en el tejido subcutáneo del pecho de un usuario.
Permiten detectar y gestionar arritmias automáticamente mediante una descarga eléctrica
por medio de electrodos, ubicados en las cavidades cardiacas (22).
1.5.3. Por el tipo de usuario que lo maneja
Esta clasificación se refiere a si la persona que utiliza el desfibrilador se encuentra dentro del
ámbito sanitario o no, por lo que dentro de esta clasificación existen las siguientes tipologías.
- Manuales
Van dirigidos únicamente a personal sanitario. Son aquellos que se pueden encontrar en
hospitales y ambulancias (23).
Integración de sistemas de generación de energía limpia para alimentación de dispositivos DEA.
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Los siguientes tipos, permiten un uso no sanitario, es decir, pueden ser utilizados por cualquier
persona de a pie y normalmente se encuentran ubicados en espacios públicos, con la finalidad
de utilizarse en situaciones de emergencia, como tratamiento hasta que llegue el personal
sanitario.
- Automáticos
Comúnmente conocidos como desfibriladores DEA -Desfibrilador Externo Automático-.
Son equipos que, una vez colocados los electrodos por un usuario externo sobre el tórax
del paciente, son capaces de detectar si es necesaria la descarga eléctrica y, además la
ejecutan sin necesidad de confirmación por parte del usuario (24).
- Semiautomáticos
Habitualmente se conocen como dispositivos DESA -Desfibrilador Externo
SemiAutomático- y comparten todos los aspectos de su funcionamiento con los DEA a
excepción de la ejecución de la descarga. Es decir, en este tipo de equipos, no se realiza
la descarga automáticamente, sino que el usuario encargado de utilizar el desfibrilador
debe presionar en botón de descarga (24).
Aun así, cuando se instalan este tipo de dispositivos, no siempre se indica su verdadera
nomenclatura -DESA- sino, que también se refieren a ellos como DEA aunque realmente
no lo sean. Es por este motivo por el cual no es común ver en espacios públicos la
nomenclatura DESA.
Memoria
22
1.6. Partes básicas de un DEA
Un desfibrilador externo DEA o DESA contiene, como partes básicas, una envolvente con la función de
proteger el dispositivo de accidentes mecánicos en la cual suelen aparecer las instrucciones de uso, un
botón de encendido con el que poner en marcha en equipo, un LED indicador de estado encargado de
mostrar si existe algún problema en el desfibrilador, un puesto de conexión para los electrodos
encargados de conducir la descarga desde el desfibrilador hasta el cuerpo del usuario, un interruptor
de “Modo Adulto/Infantil” con el cual se escoge el tipo de descarga necesaria y el indicador de etapa,
el cual muestra indicaciones sobre el estado del proceso.
Figura 1.8. Partes básicas de un DEA (Fuente: (25))
Además, todos los desfibriladores externos contienen parches de descarga y gel conductor. Para
aplicar correctamente estos dos productos, el pecho del paciente debe estar totalmente seco ya que
de lo contrario podría dañar la anatomía del usuario.
Figura 1.9. Parche externo de descarga eléctrica (Fuente: (26))
Integración de sistemas de generación de energía limpia para alimentación de dispositivos DEA.
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1.7. Uso estadístico del DEA
Con la finalidad de conocer la frecuencia de uso de este tipo de dispositivos, se ha realizado un estudio
mediante las estadísticas del Instituto Nacional de Estadística -INE- (27), ya que no se han encontrado
estadísticas de este tópico en específico
A continuación, se muestra el estudio estadístico del INE sobre el valor de población en España en
fecha del 1 de enero de 2018.
Tabla 1.1. Población en España con fecha 1.01.2018. (Fuente: (28))
Siendo el total un valor de 46.658.447 personas, del cual, aproximadamente, el 51% de la población
son mujeres y el 49% varones.
Una vez conocidos los tanteos de sexos entre la población, se han investigado las estadísticas
relacionadas con las defunciones asociadas a enfermedades cardiovasculares, con el fin de conocer
qué tanto por ciento de la población sufre de problemas cardíacos.
Figura 1.10. Defunciones por causa de muerte y sexo en fecha 2018. España. (Fuente: (29))
Memoria
24
Siendo la representación de barras de color azul el total de defunciones por enfermedad, la de color
naranja serían los hombres fallecidos y el color marrón se refiere a las mujeres fallecidas según la
enfermedad.
En base a las estadísticas, en 2018 las enfermedades cardiovasculares fueron las culpables del 18,89%
de las defunciones totales del país, de los cuales un 49% eran hombres y el 51% mujeres.
En cuanto a Barcelona, con un total de 80860 defunciones en 2018, el 16.69% de las muertes fueron
provocadas por problemas cardíacos.
Figura 1.11. Defunciones por causa de muerte y sexo en fecha 2018. Barcelona. (Fuente: (29))
Teniendo en cuenta estos datos, suponiendo un DEA por cada 10000, e hipotetizando que siempre se
deba utilizar el dispositivo, un DEA se utilizará, aproximadamente, 1 vez al año.
Aun así, se debe tener en cuenta que no se tratar de un efecto lineal, sino que un dispositivo puede ser
utilizado con más o menos frecuencia según su ubicación.
Integración de sistemas de generación de energía limpia para alimentación de dispositivos DEA.
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1.8. Estado del arte
A continuación, se comentan los aspectos y parámetros técnicos de importancia del desfibrilador
basados en catálogos de diversos dispositivos actualmente comercializados.
Las variables de decisión que permitirán dimensionar correctamente la instalación fotovoltaica son las
siguientes:
- Consumo del desfibrilador en descarga.
- Consumo del desfibrilador en reposo.
- Tiempo de carga y descarga.
- Tipo de batería utilizada.
Con la finalidad de determinar estos parámetros, se han consultado catálogos de diversas empresas
como Zoll, CU Medical Systems y Proyecto salvavidas -Adjuntados en el Anexo B-, mediante los cuales
se han podido conocer los valores habituales de las variables de decisión.
Zoll es una compañía encargada de fabricar, desarrollar y comercializar productos dirigidos al ámbito
sanitario y a la atención médica de emergencia (30).
Ésta tiene un gran ábaco de dispositivos desfibriladores externos, de los cuales se han adquirido los
datos técnicos adjuntados en la Tabla 1.2.
Tabla 1.2. Aspectos técnicos de desfibriladores AED.
Dispositivo Tipo de batería Energía de descarga Tiempo de carga
AED 3 - 120 J, 150 J o 200 J < 10 segundos con una batería nueva
AED PLUS - 120 J, 150 J o 200 J < 10 segundos con una batería nueva
En el caso de la empresa CU Medical Systems, se trata de una compañía fabricante y distribuidora de
dispositivos y accesorios relacionados con el ámbito de la sanidad, en específico de desfibriladores (31).
Memoria
26
Aun teniendo una gran variedad de productos, han facilitado el catálogo del producto i-PAD CU SP1 -
Adjuntado en el Anexo B- del cual se han extraído los datos de interés mostrados en la Tabla 1.3.
Tabla 1.3. Aspectos técnicos de desfibrilador i-PAD CU SP1.
Dispositivo Tipo de batería Energía de descarga Tiempo de carga
i-PAD CU SP1 Li-ión 150 J 25 segundos desde su
encendido
Finalmente, Proyecto Salvavidas es una empresa asociada con distribuidores y fabricantes del sector
sanitario que proporciona desfibriladores al por menor con la finalidad de crear espacios
cardioprotegidos (32).
Esta compañía facilitó la ficha técnica del dispositivo Saver One, el cual es un desfibrilador externo con
dos variantes, semiautomático y automático.
Los parámetros técnicos se muestran en la Tabla 1.4. y su ficha técnica se adjunta en el Anexo B.
Tabla 1.4. Aspectos técnicos de desfibrilador Saber One.
Dispositivo Tipo de batería Energía de descarga Tiempo de carga
Saber One Li-ión 150, 200 J 2,5 horas
Integración de sistemas de generación de energía limpia para alimentación de dispositivos DEA.
27
2. Energía fotovoltaica
2.1 Funcionamiento básico de la energía fotovoltaica
La energía fotovoltaica es aquella obtenida mediante la transformación de la luz solar a energía
eléctrica por medio de paneles y células fotovoltaicas. Este tipo de tecnología se basa en el efecto
fotoeléctrico y se considera una energía renovable, inagotable y no contaminante, por lo que su uso
está en auge (33).
Es utilizada como fuente eléctrica de compañías y distribuidoras, así como para aparatos autónomos
aislados no conectados a la red eléctrica.
2.1.1. Fenómeno fotoeléctrico
Un material semiconductor es aquel que se comporta como conductor según las condiciones que se
den a su alrededor (34). Es decir, la existencia de campos magnéticos, temperaturas elevadas o
elevadas presiones permiten que un elemento aislante se convierta en conductor.
En un material de este tipo, expuesto a la luz, un fotón de energía es capaz de arrancar un electrón de
la superficie incidente, creando así, un hueco en la ubicación del átomo excitado. De forma natural, el
electrón es capaz de encontrar otro hueco para volver a llenarlo (35).
Fue en el momento de este descubrimiento, 1887, de la mano de Heinrich Hertz, cuando se inició, sin
saberlo, la revolución de las energías renovables solares (36).
El objetivo de una célula fotovoltaica es forzar a los electrones y a los huecos existentes en el material,
a trasladarse hacia lados opuestos de la superficie con la finalidad de generar una diferencia de
potencial (35).
Para realizar este proceso de forma continua, se genera una unión PN. Esta unión, consiste en enlazar
un semiconductor del tipo P y un semiconductor del tipo N, ambos dopados, con la finalidad de
conseguir dos capas totalmente diferenciadas (37).
Memoria
28
- Capa N: Formada por un semiconductor extrínseco del tipo N, el cual está formado por átomos
de, habitualmente, Silicio. A este elemento se le agregan átomos de otro material – Boro,
Antimonio o Bismuto entre otros- con 5 electrones de valencia. El Silicio contiene átomos de
4 electrones de valencia, por lo que tras la formación de enlaces covalentes, existirá un
electrón restante por cada átomo dopante que quedará libre, el cual será el encargado de
portar electricidad (37).
En definitiva, se podría concluir que la capa N tiene la función de asegurar el exceso de
electrones libres.
- Capa P: Compuesta por un semiconductor extrínseco del tipo P, habitualmente constituido
por Silicio, al cual se le añaden átomos dopantes de, en este caso, 3 electrones de valencia de
elementos como el Aluminio, Boro o Galio entre otros (37).
El conjunto formado por el semiconductor y los átomos dopantes solo podrá formar 3 enlaces
covalentes, por lo que existirá un exceso de huecos libres (37).
Por lo que, la función de la capa P es asegurar la existencia de huecos.
Al generarse la unión PN, los electrones libres de la capa N se trasladan a la capa P con el objetivo de
ocupar los huecos libres. Por lo que, una vez realizado el proceso, la capa N constará de una carga
positiva debido al abandono de los electrones libres, es decir, se convierte en el catión del sistema y,
por el contrario, en la capa P existirá una carga negativa, por lo que se transforma en el anión,
formando de este modo, dos polos de cargas contrarias (35).
Figura 2.1. Catión y anión de la unión PN. (Fuente: (38))
Integración de sistemas de generación de energía limpia para alimentación de dispositivos DEA.
29
Entre ambas capas, existe una “Región de difusión” o “Zona de Carga de Espacio (ZCE)” en la que existe
una diferencia de potencial y un campo eléctrico. Este campo eléctrico, provoca que la “Región de
difusión” realice la función de un diodo, permitiendo el flujo de electrones y huecos en una sola
dirección cada uno (37).
Para que la función del diodo se mantenga, se debe suministrar energía suficiente para que los
electrones puedan sobrepasar la ZCE, ya que, de lo contrario, no existirá conducción. Para ello, se debe
polarizar el conjunto mediante una fuente de alimentación (37).
Con la finalidad de polarizar el sistema, se debe conectar el polo positivo de la fuente a la capa P –
Negativa- y el polo negativo a la N – Positiva- provocando que los electrones del polo negativo de la
fuente de alimentación repelan los electrones de la capa N, proporcionándoles una mayor fuerza para
atravesar la región de difusión y añadiendo electrones libres a la capa (37).
Por otra parte, a la capa P se le conecta el polo positivo de la batería, lo cual permite que la carga
positiva repela los huecos aproximándolos al umbral entre las capas e incrementando la atracción de
los electrones.
Figura 2.2. Catión y anión de la unión PN conectados a batería. (Fuente: (38))
Las células fotoeléctricas o fotovoltaicas se basan en la reacción del efecto fotoeléctrico. Se encargan
de transformar energía lumínica en energía eléctrica, absorbiendo los fotones de luz y produciendo un
flujo de electrones libres que, gracias al efecto de la unión PN, recorren el material metálico de la célula
en forma de energía eléctrica, comportándose como un conductor de corriente eléctrica en
polarización directa (35).
Memoria
30
2.2. Instalación fotovoltaica
Una instalación del tipo fotovoltaico suele estar formada por diversos dispositivos que conforman el
sistema.
En primer lugar, se encuentra el generador fotovoltaico, constituido por células fotovoltaicas
encargadas de producir energía eléctrica. A continuación, se instala el regulador solar, el cual tiene la
función de controlar la tensión e intensidad de entrada a la batería, siendo esta el tercer equipo a tener
en cuenta.
Por último, la batería permite alimentar la carga que, en el presente proyecto, la conforma el
desfibrilador externo automático. El DEA es alimentado en corriente continua y, en consecuencia, no
será necesario el uso de un inversor que convierta de CC a CA.
El esquema básico de una instalación fotovoltaica se muestra en la Figura 2.3., adjuntada a
continuación.
Figura 2.3. Componentes básicos de una instalación fotovoltaica aislada. (Fuente:(39))
Integración de sistemas de generación de energía limpia para alimentación de dispositivos DEA.
31
2.2.1. Tipos de instalación fotovoltaica
La ITC-BT-40 del Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión (40), clasifica las instalaciones generadoras
en las siguientes categorías.
- Instalaciones generadoras aisladas. Son aquellas instalaciones (Incluyendo las de tipo
fotovoltaico) que no presentan conexión eléctrica con la Red de Distribución Pública. Es decir,
son aquellas que se bastan con la energía propia de los generadores instalados y no comercian
con el suministro (40).
- Instalaciones generadoras asistidas. Se refiere a aquellas instalaciones que sí presentan
conexión con la Red de Distribución Pública y en las que el generador o la red quedan como
elemento de soporte en caso de necesidad. Por ejemplo, en el caso de una instalación
fotovoltaica dimensionada para pequeños suministros, donde el generador suministraría
energéticamente durante el día y la red aportaría energía durante la noche (40).
- Instalaciones generadoras interconectadas. Referidas a aquellas instalaciones que trabajan
en paralelo con la Red de Distribución Pública y operan en una modalidad de autoconsumo,
ya sea del Tipo I - Autoconsumo sin excedentes - o del Tipo II - Autoconsumo con excedentes-
(40).
En el caso del presente proyecto, al tratarse de una instalación simplemente dimensionada para una
carga específica y, al tratarse de un dispositivo médico, se ha decidido realizar una actividad de
generación del tipo aislada.
Memoria
32
2.2.2. Paneles fotovoltaicos
Los paneles fotovoltaicos son dispositivos compuestos por la agrupación de células fotovoltaicas,
encargadas de transformar energía solar en energía eléctrica (41).
Los paneles están formados por diversos componentes, siendo los básicos y más importantes: el
marco, una capa de vidrio templado encargada de proteger las células fotovoltaicas del exterior, las
celdas solares, el vidrio encapsulador encargado de proteger las celdas de posibles golpes o
inclemencias del tiempo, una capa aislante y la caja de conexiones.
Figura 2.4. Componentes del panel fotovoltaico. (Fuente: (41))
El rendimiento de los paneles fotovoltaicos se define como la división entre la máxima potencia de
generación eléctrica y la potencia luminosa que se aplica sobre el panel. El rendimiento está asociado
a la estructura cristalina del panel (42).
Hoy en día, el material de constitución de paneles más utilizado es el Silicio (42), debido a que se trata
de un material abundante en el planeta y de bajo coste.
Los módulos fotovoltaicos suelen estar formados por agrupaciones normalizadas de celdas. Siendo los
conjuntos comerciales más habituales de 36, 60 o 72 (42).
Integración de sistemas de generación de energía limpia para alimentación de dispositivos DEA.
33
Actualmente, en el mercado existen diversos tipos de paneles fotovoltaicos divididos en tres grandes
agrupaciones, asociadas al tipo de material que los componen:
- Paneles fotovoltaicos monocristalinos
Las células de los paneles están compuestas por silicio monocristalino (mono-Si). Se pueden
reconocer por los recortes sobre las cuatro esquinas de la celda – Figura 2.5.-, realizados
durante el proceso de fabricación (43).
Figura 2.5. Panel monocristalino. (Fuente: (44))
Tienen el mayor rendimiento en referencia a los demás tipos de placas, encontrándose dentro
de un intervalo del 16% al 17% de eficiencia y su vida útil gira entorno los 25 o 30 años
conforme el Grupo Editorial Stratium (45). En contraposición, su precio de venta es más
elevado que en el caso del resto de paneles.
- Paneles fotovoltaicos policristalinos
Las células fotovoltaicas de estos paneles están formadas por silicio policristalino (poli-Si). A
diferencia de las células de silicio monocristalino, éstas son de aspecto cuadrado debido
también a su proceso de fabricación (43), tal y como se muestra en la Figura 2.6.
Memoria
34
Figura 2.6. Panel policristalino. (Fuente: (46))
La ventaja de este tipo de sistemas, es el menor coste de adquisición del producto en
referencia a los paneles de mono-Si y su vida útil ronda los 25 años según el Grupo Editorial
Stratium (45). Como inconveniente, se sabe que tienen un rendimiento de entre el 14% y el
16% de eficiencia, por lo que es algo menor que la tipología anterior.
- Paneles de capa fina
Formados por células fotovoltaicas de Silicio amorfo (a-Si). Tienen un bajo coste de
adquisición, suelen estar compuestos por células de menor espesor en comparación con las
demás tipologías y se degradan con mayor facilidad, por lo que su vida útil es considerada
menor, alrededor de los 15 años según el Grupo Editorial Stratium (45).
Figura 2.7. Panel de capa fina. (Fuente: (47))
Presentan una eficiencia del 7% al 13% (45). Por lo que a este aspecto se refiere, son las menos
atractivas.
Integración de sistemas de generación de energía limpia para alimentación de dispositivos DEA.
35
2.3. Recurso solar y características de la instalación
2.3.1. Términos relacionados
A continuación, se definen los diversos conceptos relacionados con el análisis del recurso solar, los
cuales se utilizarán en la determinación de los parámetros asociados a la geometría solar. Todos ellos,
han sido extraídos del “Estudio de mercado para una instalación fotovoltaica de baja tensión” (48).
- Latitud (ϕ): Término referido a la situación angular de un territorio respecto al ecuador.
- Longitud (λ): Parámetro asociado a la situación angular de un territorio respecto al Meridiano
de Greenwich.
- Acimut solar (ys): Es el ángulo entre la radiación directa incidente sobre la horizontal y el Sur.
- Ángulo cénit (θ z): Término referido al ángulo de la radiación directa incidente respecto la
horizontal.
- Declinación (δ): Parámetro asociado a la posición angular del Sol al mediodía solar respecto al
plano del ecuador.
- Ángulo horario (ω): Se refiere al traslado angular producido por el astro con dirección de Este
a Oeste en referencia al meridiano local. Una hora equivale a 15⁰ y el mediodía solar se define
como 0⁰. Los ángulos asociados a la mañana se suponen negativos y los de la tarde positivos.
- Ángulo de salida del Sol (ωs): Referido al ángulo en que se produce la salida del astro.
- Ángulo de puesta del Sol (ωd): Asociado al ángulo en que se produce la puesta del Sol.
- Altura solar (αs): Ángulo entre la horizontal y la línea de desplazamiento del Sol.
2.3.2. Geometría solar
Para realizar un correcto análisis de las dimensiones de la instalación fotovoltaica, se deben tener en
cuenta diversos factores, entre los que se encuentran las condiciones climatológicas que se darán en
la ubicación del desfibrilador externo, por lo que, como primer paso, se define que los dispositivos se
instalarán en la ciudad de Barcelona (41°23'N y 02°11'E).
Según las condiciones ambientales acontecidas durante un año, las células fotovoltaicas serán capaces
de generar mayor o menor cantidad de energía eléctrica. Es por ello, que se realiza una comparación
de la geometría solar durante el solsticio de invierno – Día más corto del año- y el solsticio de verano -
Día más largo del año-.
Memoria
36
Con la finalidad de obtener analíticamente los valores de las trayectorias solares, se calcula la
declinación diaria (𝛿) mediante la Ecuación 2.1.
𝛿 = 23,45 · 𝑠𝑖𝑛 (360 · (284 + 𝑛)
365)
(Eq. 2.1)
Siendo “n” el número de día estudiado. Es decir, “n” con valor unitario correspondería al día 1 de enero
y “n” igual a 365, se asocia al día 31 de diciembre. En el caso estudiado, este parámetro tendría un
valor de 355.
A continuación, se calcula el ángulo de salida del Sol (𝜔𝑠) por medio de la Ecuación 2.2.
𝜔𝑠 = cos−1(− tan(𝜑) · tan(𝛿)) (Eq. 2.2)
Con el fin de conocer el ángulo de puesta del Sol (𝜔𝑑) para cada uno de los casos estudiados,
simplemente se debe invertir el signo del resultado de 𝜔𝑠.
Llegados a este punto, se calcula el ángulo cénit (𝜃𝑧 𝑖), el acimut, la altura solar y el ángulo de
incidencia para cada uno de los ángulos horarios que designa el vector ω. Este vector es el encargado
de definir intervalos angulares de 1 hora de duración entre la salida y la puesta del Sol.
𝜔 = [−52.5; −37.5; −22.5; −7.5; +7.5; +22.5; +37.5; +52.5]
El ángulo cénit se obtiene mediante la Ecuación 2.3 y el acimut solar se calcula mediante la Ecuación
2.4.
𝜃𝑧 𝑖 = 𝑎𝑟𝑐𝑜𝑠(cos(𝜑) · cos(𝛿) · cos(𝜔𝑖) + 𝑠𝑒𝑛(𝜑) · 𝑠𝑒𝑛(𝛿)) (Eq. 2.3)
𝛾𝑠 = ± |𝑎𝑟𝑐𝑜𝑠 (cos(𝜃𝑧) · 𝑠𝑒𝑛(𝜑) − 𝑠𝑒𝑛(𝛿)
sen(𝜃𝑧) · 𝑐𝑜𝑠(𝜑))|
(Eq. 2.4)
Finalmente, la altura solar para cada uno de los valores del vector ω, se determina en base a la Ecuación
2.5.
𝛼𝑠 = 90 − 𝜃𝑧
(Eq. 2.5)
Integración de sistemas de generación de energía limpia para alimentación de dispositivos DEA.
37
A continuación, se adjuntan los resultados para el solsticio de invierno – Tabla 2.1 – y para el solsticio
de verano -Tabla 2.2-.
Tabla 2.1. Geometría solar asociada al solsticio de invierno.
Solsticio de invierno
ω θz ϒs αs
-67,52 90,00 -57,97 0,00
-52,50 81,03 -47,46 8,97
-37,50 73,57 -35,61 16,43
-22,50 68,11 -22,23 21,89
-7,50 65,21 -7,58 24,79
7,50 65,21 7,58 24,79
22,50 68,11 22,23 21,89
37,50 73,57 35,61 16,43
52,50 81,03 47,46 8,97
67,52 90,00 57,97 0,00
Tabla 2.2. Geometría solar asociada al solsticio de verano.
Solsticio de verano
W θ ϒs αs
-112,48 90,00 -122,03 0,00
-52,50 46,99 -84,45 43,01
-37,50 35,99 -71,89 54,01
Memoria
38
-22,50 25,97 -53,28 64,03
-7,50 19,00 -21,57 71,00
7,50 19,00 21,57 71,00
22,50 25,97 53,28 64,03
37,50 35,99 71,89 54,01
52,50 46,99 84,45 43,01
112,48 90,00 12,.03 0,00
Finalmente, se realiza la comparación gráfica de ambas trayectorias solares y se muestra en la Figura
2.8.
Figura 2.8. Representación gráfica de la trayectoria solar.
0
10
20
30
40
50
60
70
80
-150 -100 -50 0 50 100 150
Alt
ura
so
lar
⁰
Azimut solar ⁰
Trayectoria solar de solsticio de invierno y verano
Solsticio invierno Solsticio verano
Integración de sistemas de generación de energía limpia para alimentación de dispositivos DEA.
39
2.3.3. Introducción a la radiación solar
La radiación solar es aquella emitida por el Sol en forma de ondas electromagnéticas de onda corta
hacia todas direcciones. Dependiendo de las unidades con las que se exprese este parámetro, se puede
distinguir entre irradiancia (𝐺), la cual se refiere la potencia de radiación por unidad de superficie en
W/m2 e irradiación (𝐻), referida a la radiación por unidad de superficie y de tiempo en J/m2 (42).
Este tipo de energía llega a la superficie del planeta pasando, en primer lugar, por la atmosfera
terrestre, por lo que se generan pérdidas de su valor debido a distintos aspectos. En este momento, se
pueden diferenciar diversos tipos de radiaciones:
- Radiación extraterrestre: Es aquella radiación que llega al límite de la atmosfera, es decir, la
existente justo antes de atravesar la capa de gases (42).
- Radiación directa: Aquella que atraviesa la atmosfera e incide en una superficie (42).
- Radiación difusa: Se refiere a la radiación que sufre difusión en todas direcciones al interactuar
con partículas en suspensión, como por ejemplo, las nubes, reflejándose y cambiando su
dirección (42).
- Radiación reflejada: Asociada a la radiación que llega a la superficie y se refleja en ella o en
objetos cercanos (42).
- Radiación global: Es el resultado de todas las radiaciones que atraviesan la atmosfera e inciden
en una superficie (42).
Memoria
40
Con la finalidad de visualizar y distinguir las distintas tipologías de radiación, se muestra una
imagen esquematizada en la Figura 2.9.
Figura 2.9. Tipologías de radiación. (Fuente: (49))
2.3.4. Cálculos de radiación
Una vez introducido el concepto, se ha descargado el mapa de irradiancias globales medias en ámbito
nacional -Figura 2.10- mediante la web Adrase, con el que poder mostrar visualmente los diversos
valores existentes.
Figura 2.10. Irradiancias globales nacionales. (Fuente:(50))
Integración de sistemas de generación de energía limpia para alimentación de dispositivos DEA.
41
Con el objetivo de dimensionar la instalación, se deben obtener los valores de irradiación mensual en
superficie inclinada, debido a que los rayos del Sol deben incidir perpendicularmente en el panel solar
para que este genere su máxima producción.
Es por tanto, que mediante la base de datos PVGIS-CMSAF, del año 2016, de la página web PVGIS (51),
se determinan los valores de irradiación mensual en Barcelona con el ángulo de inclinación óptimo.
Los resultados aparecen en la Tabla 2.3.
Tabla 2.3. Irradiación mensual en Barcelona con ángulo 36⁰.
Mes Irradiación (KWh/m2)
Enero 119,02
Febrero 157,3
Marzo 190,29
Abril 191,97
Mayo 212,8
Junio 224,14
Julio 227,95
Agosto 220,14
Septiembre 200,55
Octubre 119,73
Noviembre 130,95
Diciembre 128,45
Por lo que el ángulo óptimo de inclinación de los paneles es de 36⁰ respecto la horizontal y el mes de
irradiación más desfavorable es enero con un valor de 119,02 KWh/m2.
Latitud 41.39⁰
Longitud 2.19⁰
Ángulo de inclinación óptimo 36⁰
Memoria
42
Siendo la irradiancia media de las horas del mes de enero con relación a las horas del día y a la altura
solar media, la adjuntada en la Tabla 2.4.
Tabla 2.4. Irradiancia media mensual en Barcelona con ángulo 36⁰. Enero.
Valores medios del mes de enero 2016
Irradiancia Altura solar Hora
[W/m2] [ ⁰ ] [ h ]
0 0 1
0 0 2
0 0 3
0 0 4
0 0 5
0 0 6
0 0 7
226,171 6,132 8
424,674 15,009 9
497,132 21,555 10
588,160 26,897 11
667,164 28,739 12
726,817 27,409 13
667,686 23,088 14
515,741 16,302 15
336,155 8,117 16
0,073 0,442 17
0 0 18
0 0 19
0 0 20
Integración de sistemas de generación de energía limpia para alimentación de dispositivos DEA.
43
0 0 21
0 0 22
0 0 23
0 0 24
Por lo que el valor medio de irradiancia diaria del mes de enero, en base a los datos de PVGIS, tiene un
valor de 193,74 W/m2.
La representación gráfica de los valores de irradiancia respecto las horas del día del mes más
desfavorable se muestran en la Figura 2.11.
Figura 2.11. Irradiancia inclinada media por horas en Barcelona. Mes de enero.
0
100
200
300
400
500
600
700
800
0 5 10 15 20 25 30
Irra
dia
nci
a (W
/m2
)
Hora del día
Irradiancia por horas del día. Enero.
HSP
Memoria
44
2.3.5. Hora Solar Pico (HSP)
La Hora Solar Pico (HSP) es la unidad encargada de medir la irradiación solar y se define como el tiempo
en horas en que una hipotética irradiancia solar constante de 1000 W/m2 incidiría sobre una superficie
(35). Es decir, refiere a la cantidad de horas en las que incide una radiación solar de 1000W/m2 que
igualen a la energía diaria incidente de la ubicación (52).
Para calcular las horas solares pico existentes en la ubicación de la instalación fotovoltaica – Barcelona-
asociadas a un ángulo de inclinación específico, se utiliza la fórmula matemática adjuntada en la
Ecuación 2.6 y extraída de la “Guía de diseño mejorado en el dimensionado de una Instalación de EFF”
(52).
𝐻𝑆𝑃(𝛼) =𝐻(𝛼)
3600
(Eq.2.6)
Donde 𝐻(𝛼) se refiere a la radiación solar asociada al ángulo de inclinación. En este caso, se ha extraído
el valor de las tablas del Atlas de Radiación Solar en Cataluña (53).
Se ha utilizado la tabla de radiación solar global diaria sobre superficies inclinadas referente a la capital
catalana con orientación 0⁰. Los valores se expresan en MJ/m2/día y se muestran en la Tabla 2.5.
Tabla 2.5. Radiación solar global diaria sobre superficies inclinadas con orientación 0⁰. (Fuente: (53))
Integración de sistemas de generación de energía limpia para alimentación de dispositivos DEA.
45
Tal y como se ha comentado en el apartado 2.3.3 del presente proyecto, el ángulo de inclinación
óptimo para la instalación, según el programa PVGIS, es 36⁰. Al no existir una fila con el valor de
inclinación exacto, se utilizará el ángulo normalizado más próximo, que en este caso es 35⁰.
Por lo que, 𝐻(35) = 11,97 𝑀𝐽/𝑚2/𝑑𝑖𝑎 .
Si se recuerda la Ecuación 2.6, se obtienen la cantidad de horas solares pico asociadas a este ángulo.
𝐻𝑆𝑃(36) =11,97 · 103 𝑘𝐽/𝑚2/𝑑𝑖𝑎
3600 𝑘𝐽/𝑚2= 3,325 ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠
Una vez obtenidos los valores, se aplican diversos factores de corrección debido a que el valor de la
irradiancia va conjuntamente relacionado con efectos atmosféricos, orientación e inclinación de los
paneles, la presencia de superficies reflejantes cercanas y la existencia de elementos naturales y/o
artificiales próximos, que puedan generar sombras sobre las células fotovoltaicas (54).
Es por ello, que a continuación se corrige el valor HSP.
La fórmula utilizada para calcular la HSP corregida, se muestra a continuación.
𝐻𝑆𝑃𝑐𝑜𝑟𝑟𝑒𝑔𝑖𝑑𝑎 = 𝐻𝑆𝑃(36) · 𝑘𝑖𝑛 · 𝑘𝑎𝑡 · 𝑘𝑜𝑟 · 𝑘𝑠𝑜𝑚 (Eq. 2.7)
Siendo 𝐻𝑆𝑃 el valor calculado mediante la Ecuación 2.4; 𝑘𝑖𝑛 el factor de corrección referente a la
inclinación del panel; 𝑘𝑎𝑡 la constante de corrección en relación a aspectos atmosféricos; 𝑘𝑜𝑟, el factor
de corrección respecto de la orientación del panel y 𝑘𝑠𝑜𝑚 la constante referida al estudio de sombras.
- 𝑘𝑖𝑛 : Representa el factor de corrección asociado a la inclinación del panel. Se debe optimizar
la generación de energía eléctrica, permitiendo que los rayos del Sol incidan lo más
perpendicularmente posible sobre las células, aumentando así su rendimiento.
Tal y como se ha comentado anteriormente, la página web PVGIs permite descargar los datos
de irradiación respecto el ángulo de inclinación óptimo, por tanto, el factor de corrección 𝑘𝑖𝑛
será igual a la unidad, debido que ya se ha tenido en cuenta en la extracción de datos.
- 𝑘𝑎𝑡: Representa la constante de corrección referente a la limpieza de la atmosfera en la
ubicación del dispositivo (54).
Al localizarse en la ciudad de Barcelona, siendo esta una gran urbe con niveles de
contaminación considerables debido al tráfico y la industria, entre otros, se tomará como
factor de corrección atmosférico la constante 0,95.
Memoria
46
- 𝑘𝑜𝑟: Se refiere al factor de corrección asociado a la orientación de los paneles. Estos se
colocarán en dirección 0⁰ Sud, por lo que se tomará como un valor unitario.
- 𝑘𝑠𝑜𝑚: Al no tratarse de proyecto basado en un lugar específico, sino que se realiza el estudio
para toda una zona, no se considera estudio de sombras debido a la imposible determinación
estas. Es, por tanto, que se tomará un factor de corrección igual a 1.
𝐻𝑆𝑃𝑐𝑜𝑟𝑟𝑒𝑔𝑖𝑑𝑎 = 3,325 · 1 · 0,95 · 1 · 1 = 3,158 ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠
Finalmente, la HSP del mes más desfavorable del año – Mes de enero- es de 3,158 horas.
Integración de sistemas de generación de energía limpia para alimentación de dispositivos DEA.
47
3. Cálculo de la energía de alimentación de un DEA
Con el objetivo de calcular la energía necesaria para abastecer y asegurar la funcionalidad de un
desfibrilador externo automático, se ha partido de la Tabla 3.1, la cual hace referencia a los valores
experimentales del ensayo realizado por los científicos Tae-Jin Ha, Hong-Gyu Park, Su-Kang Park y Sang-
Geon Park (55) asociados a diversas impedancias en adultos. Éstos, están divididos en dos "ciclos” y se
adjunta a continuación.
Tabla 3.1. Valores de tensión y corriente respecto impedancias. (Fuente: (55))
Además, mediante la Ecuación 3.1. extraída del artículo “Power Systems for Implantable Pacemakers,
Cardioverters and Defibrillators” (56) se pretende calcular la capacidad mínima del acumulador de la
instalación.
𝐼 = (𝑉𝑎
𝑅ℎ) · 𝑒−
𝑡𝑅ℎ·𝐶
(Eq. 3.1)
Para ello, se han escogido como valores base aquellos referentes a la impedancia de valor 25 Ω, debido
a que sus voltajes e intensidades pico son los más elevados.
𝐶 =−𝑡
𝑅ℎ · 𝑙𝑛𝐼
(𝑉𝑎𝑅ℎ
)
(Eq. 3.2)
- Primer ciclo:
𝐶1𝑟 𝑐𝑖𝑐𝑙𝑜 =−2,7 · 10−3
25 · 𝑙𝑛56.4
(1411
25)
= 0,15233 𝐴 · 𝑠
Memoria
48
- Segundo ciclo:
𝐶2𝑜 𝑐𝑖𝑐𝑙𝑜 =−3 · 10−3
25 · 𝑙𝑛29.8
(1044
25)
= 3,55 · 10−4 𝐴 · 𝑠
Por tanto, los amperios-segundo totales asociados a una descarga realizada a un usuario con
impedancia 25 Ω, es la originada en la Ecuación 3.3.
𝐶1 𝑑𝑒𝑠𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 = 𝐶1𝑟 𝑐𝑖𝑐𝑙𝑜 + 𝐶2𝑜 𝑐𝑖𝑐𝑙𝑜 (Eq. 3.3)
𝐶1 𝑑𝑒𝑠𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 = 0,15233 + 3,55 · 10−4 = 0,1526 𝐴 · 𝑠
Para dos descargas consecutivas, se calcula el valor en la Ecuación 3.4.
𝐶2 𝑑𝑒𝑠𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎𝑠 = 𝐶1 𝑑𝑒𝑠𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 · 2 (Eq. 3.4)
𝐶2 𝑑𝑒𝑠𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎𝑠 = 0,1526 · 2 = 0,3052 𝐴 · 𝑠
La capacidad de las baterías suele estar indicada en Ah. Las descargas eléctricas se realizan en un
pequeño instante de tiempo con una media de 16 ms (55). Es por tanto que sería incorrecto
dimensionar la batería para el equivalente en Ah de 0,3052 𝐴 · 𝑠.
Es por ese motivo por el cual se convierten los As a Ah y se multiplica por el 1%. Esto significa la energía
de alimentación durante las dos descargas que será necesaria durante el 1% de una hora, es decir, 36
segundos.
0,3052 𝐴 · 𝑠 ·(0,3052 · 3600)𝐴ℎ
0,3052 𝐴 · 𝑠= 1098,72 𝐴ℎ
𝐶2 𝑑𝑒𝑠𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎𝑠 𝑒𝑛 1ℎ = 1098,72 · 0,01 = 10,987 𝐴ℎ
Con la finalidad de “completar” la energía necesaria durante una hora de trabajo del DEA, se calcula la
energía necesaria en stand-by. Actualmente, siguiendo el Reglamento 1275/2008 (57) por el que se
desarrolla la Directiva 2005/32/CE del Parlamento Europeo y del Consejo, en la que se establece que
los dispositivos no deben superar un consumo de 1W en estado de reposo, se supone que:
1𝑊 · 1ℎ = 1 𝑊ℎ
Integración de sistemas de generación de energía limpia para alimentación de dispositivos DEA.
49
Se convierte el valor en Ah mediante la Ecuación 3.5.
𝐶 =𝐸
𝑉
(Eq. 3.5)
𝐶𝑠𝑡𝑎𝑛𝑑𝑏𝑦 𝑒𝑛 1ℎ =1 𝑊ℎ
12 𝑉= 0,0833 𝐴ℎ
Finalmente, se concluye que, como mínimo, se deberá instalar una batería de:
𝐶1ℎ = 𝐶𝑠𝑡𝑎𝑛𝑑𝑏𝑦 𝑒𝑛 1ℎ + 𝐶2 𝑑𝑒𝑠𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎𝑠 𝑒𝑛 1ℎ (Eq. 3.6)
𝐶1ℎ = 0,0833 + 10,987 = 11,07 𝐴ℎ
El valor anterior se refiere a la energía -En Ah- que debe ser capaz de entregar el sistema durante 1h
de uso en la que se ejecuten dos descargas eléctricas. Sin embargo, la energía en amperios-hora
necesaria para un día en que el desfibrilador realice dos descargas se calcula mediante la Ecuación 3.7.
𝐶𝑑í𝑎 = (𝐶𝑠𝑡𝑎𝑛𝑑𝑏𝑦 𝑒𝑛 1ℎ · 24) + 𝐶1ℎ (Eq. 3.7)
𝐶𝑑í𝑎 = (0,0833 · 24) + 11,07 = 13,069 𝐴ℎ · 𝑑í𝑎
Además, se pretende dimensionar la batería para abastecer el consumo durante 3 días consecutivos
en caso de nula producción energética por parte del panel fotovoltaico.
𝐶3 𝑑í𝑎𝑠 = (𝐶𝑠𝑡𝑎𝑛𝑑𝑏𝑦 𝑒𝑛 1ℎ · 24 · 3) + 𝐶1ℎ (Eq. 3.8)
𝐶3 𝑑í𝑎𝑠 = (0,0833 · 24) 𝐴ℎ · 𝑑í𝑎 · 3 𝑑í𝑎𝑠 + 11,07 = 17,067 𝐴ℎ
Memoria
50
4. Dimensionado de componentes
4.1. Dimensionado de placas fotovoltaicas
Con la finalidad de dimensionar correctamente la instalación fotovoltaica, se deben tener en cuenta
los siguientes aspectos.
- La carga consume en reposo 0,0833 𝐴ℎ y 10,987 𝐴ℎ en el momento de la descarga.
- Según las estadísticas, un desfibrilador externo se utiliza una vez al año.
- Los desfibriladores externos suelen trabajar a 12 V de tensión.
- Se escogen placas fotovoltaicas del tipo policristalino.
La energía necesaria para el correcto funcionamiento del desfibrilador en la ejecución de las descargas
eléctricas será de 11,07Ah tal y como se muestra en la Ecuación 3.6.
El valor anterior se refiere a la energía -En Ah- que debe ser capaz de entregar el sistema durante 1h
de uso en la que se ejecuten dos descargas eléctricas. Sin embargo, la energía en amperios-hora
necesaria para un día en que el desfibrilador realice dos descargas se ha calculado mediante la Ecuación
3.7.
A este valor, se le aplica un factor de seguridad del 20% - Ecuación 4.1- con el que sobredimensionar la
instalación. Esta será la premisa para el dimensionado de las placas fotovoltaicas.
𝐶𝑓𝑠 = 𝐶𝑑í𝑎 · 1,2 (Eq. 4.1)
𝐶𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 = 13,069 · 1,2 = 15,68 𝐴ℎ/𝑑í𝑎
Con la finalidad de calcular el número de paneles de generación necesarios para cubrir la demanda
energética, se escoge un modelo de panel del tipo policristalino debido a su asequible precio, buen
rendimiento y larga vida útil.
Se ha seleccionado un panel con las características anteriores y potencia 150 W en condiciones
normales. La ficha técnica del equipo se adjunta en el Anexo A.
Una vez escogido el tipo de panel a utilizar, se calcula la energía que producirá el equipo (𝐸𝑝𝑎𝑛𝑒𝑙) en el
mes más desfavorable del año en base a la “Guía de diseño mejorado en el dimensionado de una
Instalación de EFF” (52).
𝐸𝑝𝑎𝑛𝑒𝑙 = 𝐼𝑚 · 𝐻𝑆𝑃𝑐𝑜𝑟𝑟𝑒𝑔𝑖𝑑𝑎 · 𝜇 (Eq. 4.2)
Integración de sistemas de generación de energía limpia para alimentación de dispositivos DEA.
51
Donde 𝐼𝑚 se refiere a la corriente en el punto de máxima potencia del panel tipo escogido;
𝐻𝑆𝑃𝑐𝑜𝑟𝑟𝑒𝑔𝑖𝑑𝑎 es el resultado de la Ecuación 2.5., en el cual se le aplican factores de corrección al valor
de irradiación por hora pico y, finalmente, 𝜇 se refiere al rendimiento del generador.
𝐸𝑝𝑎𝑛𝑒𝑙 = 8,20 · 3,158 · 0,85 = 22,01 𝐴ℎ/𝑑í𝑎
Finalmente, se divide la energía necesaria para la alimentación del dispositivo entre la energía
generada por el panel en enero para comprobar el número de paneles que se necesitan (𝑁).
𝑁 ≥𝐶𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙
𝐸𝑝𝑎𝑛𝑒𝑙
(Eq. 4.3.)
𝑁 ≥15,68
𝐴ℎ𝑑í𝑎
22,01𝐴ℎ
𝑝𝑎𝑛𝑒𝑙 · 𝑑í𝑎
≥ 0,712 ≈ 1 𝑝𝑎𝑛𝑒𝑙
Por lo que la elección final se basa en un panel de 36 celdas fotovoltaicas, capaz de generar hasta 150W
en condiciones normales – 1000W/m2 y 25⁰C-, potencia que permitiría mantener llena la batería.
4.2. Dimensionado del regulador y controlador de carga
El dispositivo regulador es el encargado de controlar tanto tensión como intensidad a la entrada de la
batería. Es decir, regula en todo momento el estado de carga de la batería evitando que se sobrepase
el umbral de profundidad de descarga máxima; previenen sobrecargas mediante la desconexión de las
baterías cuando estas ya no son capaces de almacenar más energía y controlan la inversión de
corriente hacia los paneles en horas de baja o nula generación (58).
Se ubica entre los paneles fotovoltaicos y la batería, permitiendo así, los procesos nombrados
anteriormente, tal y como se muestra en la Figura 4.1.
Figura 4.1. Esquema de ubicación del controlador de carga. (Fuente: (59))
Memoria
52
Como dispositivo controlador de carga se ha escogido un MPPT (Maximum Power Point Tracking)
debido a su habitual uso en este tipo de instalaciones.
Están compuestos por un diodo de protección, que evita la inversión de corriente hacia los paneles
fotovoltaicos en intervalos de baja generación; un convertidor de tensión CC-CC capaz de transformar
el valor de la tensión y de un seguidor del punto de máxima potencia con el que permite adaptar la
tensión de funcionamiento óptima de las placas fotovoltaicas, suministrando así la potencia máxima
(60).
Este tipo de dispositivos tienen diferentes tensiones en su entrada y salida, es decir, estas no coinciden.
Este fenómeno permite una mayor generación de energía, aumentando en un 30% su eficiencia
respecto otros tipos de controladores (60).
Seguidamente, se procede al cálculo de los parámetros de entrada y salida del regulador con el fin de
realizar su dimensionado mediante la Ecuación 4.4. y la Ecuación 4.5., extraídas del “Manual de cálculo
de instalación fotovoltaica aislada” (39).
𝐼𝑖𝑛𝑝𝑢𝑡 = 𝑘 · 𝐼𝑐𝑐 · 𝑁𝑠 (Eq. 4.4)
𝐼𝑖𝑛𝑝𝑢𝑡 = 1,2 · 8,69 · 1 = 10,43 𝐴
𝐼𝑜𝑢𝑡𝑝𝑢𝑡 =𝑘 · (𝑃𝐷𝐶 +
𝑃𝐴𝐶𝜇𝑖𝑛𝑣
)
𝑉𝐵𝐴𝑇
(Eq. 4.5)
𝐼𝑜𝑢𝑡𝑝𝑢𝑡 =1,2 · (159,41)
12= 15,94 𝐴
Siendo 𝑘 un factor de seguridad sobre el dimensionado del regulador; 𝐼𝑐𝑐 la intensidad de cortocircuito
por módulo fotovoltaico; 𝑁𝑠 representa el número de ramificaciones de paneles; 𝑃𝐷𝐶 se refiere a la
potencia de las cargas alimentadas en corriente continua; 𝑃𝐴𝐶 la potencia de las cargas suministradas
por corriente alterna; 𝜇𝑖𝑛𝑣 se relaciona con el rendimiento del inversor - No aplica debido a que no se
alimentan cargas en AC- y, finalmente, 𝑉𝐵𝐴𝑇 alude a la tensión de trabajo de la batería.
Integración de sistemas de generación de energía limpia para alimentación de dispositivos DEA.
53
Una vez obtenidos los resultados se concluye que se necesitará un regulador tipo MPPT capaz de
soportar, como mínimo, 10,43 A de entrada y 15.94 A de salida.
Por otra parte, se debe asegurar que el convertidor pueda regular en entrada el valor de voltaje a
máxima potencia del panel - 18,3 V - y que permita obtener un valor de salida de 12 V, ya que será el
valor nominal de la batería.
Por lo que se ha escogido el modelo PC16-2015A Series de la marca Solar System apto para soportar
las intensidades de hasta 20 A y con margen de tensiones de entrada -16 V DC ~ 100 V DC- y de salida
-10 V DC ~ 14,5 V DC- que respetan los valores del generador y el acumulador. La ficha técnica del
dispositivo se adjunta en el Anexo A.
En el caso que el equipo se instale en el exterior, se situará en un armario mural de poliéster de
protección IP66 e IK10 del cual se adjunta la ficha técnica en el Anexo A.
4.3. Dimensionado de la batería
A continuación, se pretende calcular los parámetros de elección de la batería. En ella, se deben cumplir
las siguientes premisas:
- Capacidad de almacenar la energía necesaria durante 3 días.
- Trabajar a una tensión de 12 V.
La batería se dimensionará con capacidad necesaria para alimentar el desfibrilador de forma autónoma
durante 3 días, para cubrir el suministro en épocas de baja o nula producción energética. El cálculo
queda representado mediante la Ecuación 3.8 del capítulo 3, en la que resulta un valor de 17,067 Ah.
Algunas de las tipologías más adecuadas para la clase de instalación del presente proyecto son las
baterías monoblock, las cuales se recomiendan para suministros de baja potencia (61), y las AGM
(Absortion Glass Mat) las cuales no requieren mantenimiento periódico y permiten ejecutar descargas
de ciclo profundo sin dañar la vida útil del dispositivo (62).
Por lo que se escoge el modelo REC26-12I Industrial VRLA Battery de la marca Yuasa de capacidad 26
Ah y 12 V de voltaje nominal. Esta batería permitiría la ejecución de dos descargas eléctricas
consecutivas, significando la reducción de un 42,25 % de su estado de carga inicial. Para más
información, su ficha técnica se adjunta en el Anexo A del presente proyecto.
Memoria
54
Del mismo modo que el regulador, se instalará la batería en armario mural de poliéster de grados de
protección IP66 e IK10.
4.4. Dimensionado del cableado del sistema de distribución
Seguidamente, se dimensionan los conductores que conforman el sistema de distribución en base al
procedimiento de cálculo de secciones con el criterio de caída de tensión máxima admisible y su
respectiva comprobación con el criterio de corriente máxima admisible.
Según la ITC-BT-40 con título “Instalaciones generadoras de Baja Tensión” (40), la caída de tensión
máxima admisible deberá ser, a la alza, del 1,5% para la intensidad nominal y, respecto al cableado,
menciona que debe estar dimensionado, como mínimo, para una intensidad no inferior al 125% de la
máxima intensidad del generador, que en el caso del presente proyecto, se refiere al panel
fotovoltaico.
Con la finalidad de facilitar el cálculo, se divide el dimensionado de los conductores por tramos y sus
respectivos porcentajes máximos de caída de tensión admisibles para una instalación aislada. Estos se
adjuntan en la Tabla 4.1.
Tabla 4.1. Caídas de tensión máximas según tramo. (Fuente: (63)).
Tramo Porcentaje de caída de tensión máximo admisible
Panel – Regulador 1,5 %
Regulador - Batería 0,5 %
Batería - Carga 1,5 %
Al no conocer con exactitud la situación del panel solar debido a que este proyecto supone un análisis
genérico se adjunta un ejemplo de longitudes que podrían tener los conductores según el tramo al que
pertenezcan en la Tabla 4.2.
Tabla 4.2. Longitudes según tramo(63).
Tramo Longitud
Panel – Regulador 3 m
Regulador - Batería 1 m
Batería - Carga 1,5 m
Integración de sistemas de generación de energía limpia para alimentación de dispositivos DEA.
55
4.4.1. Cableado entre el panel fotovoltaico y el regulador
En base a la ficha técnica del panel fotovoltaico escogido, el equipo viene con 90 cm de cable
de 4 mm2. Este conductor es escogido por el fabricante y no tiene en cuenta el criterio de
máxima tensión admisible.
Por tanto, el cableado irá a parar a una caja de conexiones, con la finalidad de conectar el cable
de sección escogida en el presente apartado.
El cálculo de la sección mínima (𝑆) según el criterio comentado anteriormente se realiza
mediante la Ecuación 4.6.
𝑆 =2 · 𝜌 · 𝐿 · 𝐼
∆𝑈
(Eq. 4.6)
Siendo ρ el valor de resistividad del cobre a 70⁰C; L la longitud del conductor en metros; I la
corriente en amperios y ∆U la caída de tensión admisible en voltios.
Por lo que, sustituyendo los valores específicos del proyecto, se obtiene la expresión y el
resultado siguiente:
𝑆 =2 · 0,0206 · 3 · 10,43
0,015 · 12= 7,16 𝑚𝑚2
Por lo que, en referencia al resultado obtenido mediante la Ecuación 4.6, la sección mínima de
cable necesaria para el tramo “panel-regulador” es de 7,16 mm2.
A continuación, se comprueba el dimensionado del cable mediante el criterio de intensidad
máxima admisible mediante la Ecuación 4.7.
𝐼𝑃𝑅 = 𝐼𝑔 · 1,25 (Eq. 4.7.)
Refiriéndose a 𝐼𝑃𝑅, la intensidad sobredimensionada del tramo estudiado e 𝐼𝑔 a la corriente
utilizada para escoger el regulador.
𝐼𝑃𝑅 = 10,43 · 1,25 = 13,04 𝐴
Memoria
56
Seguidamente, se vuelve a utilizar la Ecuación 4.6. con la finalidad de recalcular la sección
necesaria.
𝑆 =2 · 0,0206 · 3 · 13,04
0,015 · 12= 8,95 𝑚𝑚2
Por lo que se debería escoger un cable de, como mínimo, de 8,95 mm2.
Finalmente se comprueba mediante la ITC-BT-19 del Reglamento Electrotécnico de Baja
Tensión -REBT- (64), que la sección de cable escogida pueda soportar la intensidad calculada.
El tramo de la instalación que se estudia en este apartado corresponde al tipo B1 – Cable
unipolar en canales fijadas sobre pared de madera o mampostería - de la tabla de tipos de
instalación normalizados por la UNE-HD 60364-5-52 (65).
Una vez diferenciado el tipo de instalación, se revisa la tabla de corrientes máximas admisibles
de la misma norma. Se extraerá la corriente máxima admisible respectiva al suministro
monofásico con aislamiento PVC y en referencia a la tipología B1.
En este caso, la intensidad máxima admisibles es de 46 A para una sección de 10 mm2. Al ser
un valor mayor al calculado en la Ecuación 4.6, se supone un cable correctamente
dimensionado.
Al tratarse de un equipo instalado en el exterior, el cableado debe estar preparado para
soportar las condiciones climáticas -Temperatura y lluvia- de la ubicación. Según el REBT, en
específico ITC-BT-30 “Locales de características especiales” (66), se deberá escoger cable de
tipo H07ZZ-F1 de sección 10 mm2. Se adjunta la ficha técnica en el Anexo A.
Este tipo de cable, aun siendo escogido para soportar las condiciones climáticas exteriores,
será protegido por una canal estanca con tapa desmontable permitiendo así, una mayor
protección.
1 Cable no propagador de incendio, de tensión asignada 450/750 V, con conductor de cobre clase 5 apto para
servicios móviles, aislamiento y cubierta de compuesto reticulado con baja emisión de humos y gases
corrosivos.
Integración de sistemas de generación de energía limpia para alimentación de dispositivos DEA.
57
4.4.2. Cableado entre regulador y batería.
Del mismo modo que el apartado anterior, se calcula la sección mínima del cableado en el
tramo “regulador-batería” en base a la Ecuación 4.6.
𝑆 =2 · 0,0206 · 1 · 15,94
0,005 · 12= 10,94 𝑚𝑚2
Por lo que, la sección mínima de cable necesaria para el tramo “regulador-batería” es de 21,89
mm2.
Seguidamente, se comprueba el dimensionado del cable mediante el criterio de intensidad
máxima admisible mediante la Ecuación 4.7.
𝐼𝑃𝑅 = 15,94 · 1,25 = 19,92 𝐴
Y, de igual forma que en el apartado anterior, se vuelve a utilizar la Ecuación 4.6 con la finalidad
de recalcular la sección necesaria.
𝑆 =2 · 0,0206 · 1 · 19,92
0,005 · 12= 13,67 𝑚𝑚2
Por lo que, finalmente, se escogerá un conductor de sección mínima 13,67 mm2.
A continuación, se comprueba mediante la ITC-BT-19 del Reglamento Electrotécnico de Baja
Tensión (64), que la sección de cable escogida pueda soportar la intensidad calculada.
El tramo de la instalación analizado corresponde al tipo B1 – Cable unipolar en canales fijadas
sobre pared de madera o mampostería - de la tabla de tipos de instalación normalizados por
la UNE-HD 60364-5-52 (65).
Una vez diferenciado el tipo de instalación, se revisa la tabla de corrientes máximas admisibles
de la misma norma. Se extraerá la corriente máxima admisible respectiva al suministro
monofásico con aislamiento PVC y en referencia a la tipología B1.
En este caso, la intensidad máxima admisibles es de 63 A para una sección de 16 mm2, es decir,
la sección comercial inmediatamente superior.
Memoria
58
Al ser un valor mayor al calculado en la Ecuación 4.6, se supone un cable correctamente
dimensionado.
Este tramo se puede encontrar situado en una instalación interior, como sería el ejemplo de
un DEA ubicado en la recepción de un colegio, o exterior.
Aun conociendo esta posibilidad, se escoge el mismo tipo de cableado para ambos casos, por
lo que, según el Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión, en específico ITC-BT-30 “Locales
de características especiales” (66), se deberá escoger cable de tensión asignada 450/750 V de
tipología H07ZZ-F de sección 35 mm2. Se adjunta la ficha técnica en el Anexo A.
En caso de que la instalación sea de tipo exterior, los conductores serán protegidos por una
canal estanca con tapa desmontable permitiendo así, una mayor protección.
En caso contrario, el cableado se distribuirá en interior mediante canal blanca de PVC con tapa
extraíble.
4.4.3. Cableado entre batería y desfibrilador.
La batería puede aportar una cantidad máxima de 26 Ah, por tanto, el cableado entre el
acumulador y la carga deberá de poder soportar el amperaje.
𝑆 =2 · 0,0206 · 1,5 · 26
0,015 · 12= 8,93 𝑚𝑚2
Por lo que, en referencia al resultado obtenido a partir de la Ecuación 4.6, la sección mínima
de cable necesaria para el tramo “panel-regulador” es de 8,93 mm2.
A continuación, se comprueba el dimensionado del cable mediante el criterio de intensidad
máxima admisible mediante la Ecuación 4.7.
𝐼𝑃𝑅 = 26 · 1,25 = 32,5 𝐴
Seguidamente, se vuelve a utilizar la Ecuación 4.6 con la finalidad de recalcular la sección
necesaria.
𝑆 =2 · 0,0206 · 1,5 · 32,5
0,015 · 12= 11,16 𝑚𝑚2
Por lo que se debería escoger un cable de, como mínimo, de 11,16 mm2.
Integración de sistemas de generación de energía limpia para alimentación de dispositivos DEA.
59
Finalmente se comprueba mediante la ITC-BT-19 del REBT (64) que la sección de cable
escogida pueda soportar la intensidad calculada.
El tramo de la instalación “regulador-batería” corresponde al tipo B1 – Cable unipolar en
canales fijadas sobre pared de madera o mampostería - de la tabla de tipos de instalación
normalizados por la UNE-HD 60364-5-52 (65).
Una vez diferenciado el tipo de instalación, se revisa la tabla de corrientes máximas admisibles
de la misma norma. Se extraerá la corriente máxima admisible respectiva al suministro
monofásico con aislamiento PVC y en referencia a la tipología B1.
En este caso, la intensidad máxima admisible es de 63 A para una sección de 16 mm2, es decir,
la sección comercial inmediatamente superior.
Al ser un valor mayor al calculado en la Ecuación 4.6, se supone un cable correctamente
dimensionado.
Este tramo, al igual que el anterior, se puede ubicar en una instalación interior o en una
exterior.
Se escoge el mismo tipo de cableado para ambos casos, por lo que, según la ITC-BT-30 (66) se
deberá escoger cable de tensión asignada 450/750 V tipo H07ZZ-F de sección 16 mm2. Se
adjunta la ficha técnica en el Anexo A.
En caso de que la instalación sea de tipo exterior, los conductores serán protegidos por una
canal estanca con tapa desmontable con la que incrementar la protección de los conductores.
En caso contrario, el cableado se distribuirá en interior mediante canal blanca de PVC con tapa
extraíble.
Memoria
60
4.5. Dimensionado de protecciones eléctricas
Se implementarán protecciones eléctricas contra sobretensiones en cada uno de los tres
tramos del circuito, utilizándose fusibles de tipo gPV indicados para instalaciones solares
fotovoltaicas. La ficha técnica de los fusibles escogidos se adjunta en el Anexo A.
Con la finalidad de dimensionar correctamente este tipo de protecciones, se debe cumplir que
𝐼𝑏 ≤ 𝐼𝑛 ≤ 𝐼𝑧 e 𝐼2 ≤ 1,45 · 𝐼𝑧 Donde 𝐼𝑏 se refiere a la intensidad del circuito según la previsión
de cargas; 𝐼𝑛 está relacionada con la intensidad nominal del circuito de protección; 𝐼𝑧 está
asociada con la intensidad máxima admisible del cableado e 𝐼2, la cual se refiere a la intensidad
que asegura la actuación del elemento de protección.
En referencia al tramo “panel-regulador” y según la ITC-BT-22 con título “Protección contra
sobreintensidades” del REBT, para una intensidad situada entre el intervalo 4 A ˂ 𝐼𝑛 ˂ 16 A, 𝐼2
debe cumplir la igualdad 𝐼2 ≤ 1,90 · 𝐼𝑛.
Por lo que, en el tramo “panel-regulador” se instalarán cartuchos de fusibles de 16 A.
En el caso de los intervalos “regulador-batería” y “batería-carga”, se debe cumplir que 𝐼2 ≤
1,60 · 𝐼𝑛 para un valor de 𝐼𝑛 superior a 16 A. Por lo que se escoge un fusible de 30 A para el
intervalo intermedio y un fusible de 35 A para el tramo final.
Al ser una instalación fotovoltaica de tensión nominal inferior a 48 V, no será necesario
implementar toma de tierra conectada a los elementos metálicos del sistema (67).
Integración de sistemas de generación de energía limpia para alimentación de dispositivos DEA.
61
5. Normativa aplicable
5.1. Normativa asociada a los desfibriladores externos automáticos
La normativa actual de este tipo de dispositivos varía según el país y comunidad autónoma en la que
se ubique (68). Como marco europeo, la Directiva 2017/745 del Parlamento Europeo y del Consejo, de
5 de abril de 2017 (69), regula los productos sanitarios y sus accesorios.
Actualmente, el uso, gestión y condiciones de instalación de desfibriladores externos queda
reglamentada por el Decreto 151/2012 de 20 de noviembre (70), el Decreto 30/2015 de 3 de marzo
(71), el Real Decreto 365/2009 de 20 de marzo (72) y el R.D. 1591/2009 de 16 de octubre.(73)
La primera normativa establece la regulación de los requisitos de uso e instalación de este tipo de
dispositivos además de esclarecer las cláusulas a cumplir en referencia a entidades que pretendan
impartir formación sobre el uso de desfibriladores externos en el ámbito de la comunidad autónoma
(70).
Mientras el Decreto 30/2015 del 3 de marzo esclarece y explica en mayor profundidad las restricciones
relacionadas con los DEA o los DESA ya definidas en el Decreto 151/2012 de 20 de noviembre, también
a nivel catalán (71).
A nivel estatal, destaca el Real Decreto 365/2009 del 20 de marzo, artículo 3, donde se establecen las
condiciones y requisitos mínimos de seguridad y calidad en la utilización de desfibriladores externos,
excluyendo el de uso manual (72); y el Real Decreto 1591/2009 de 16 de octubre, de ámbito nacional,
regula los productos sanitarios y sus accesorios. Pretende legislar las garantías sanitarias de los
productos y los requisitos de cumplimiento esencial, las condiciones de conformidad de los productos
y de marcado CE entre otros objetivos (73).
Memoria
62
5.2. Normativa asociada a instalaciones fotovoltaicas aisladas.
En cuanto a la legislación actual en relación a la instalación de placas fotovoltaicas y, en específico, al
apartado de generación aislada, destaca el Real Decreto 842/2002 de 2 de agosto (74), por el que se
aprueba el Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión e Instrucciones Complementarias y las normas
UNE-EN- AEN/CTN/206/GT82 a nivel europeo, elaboradas por el Comité Técnico de Normalización
(CTN) encargadas de definir los valores y parámetros normalizados que se deben exigir en instalaciones
fotovoltaicas (75). Además, en referencia a la instalación de los paneles fotovoltaicos en estructuras y
edificios, se deben cumplir todos los aspectos mencionados en el Código Técnico de la Edificación (76),
que regula y propone el método de cálculo con el que cumplir las exigencias básicas de seguridad
estructural respecto a la instalación de paneles.
Integración de sistemas de generación de energía limpia para alimentación de dispositivos DEA.
63
6. Simulación de la instalación fotovoltaica
Una vez dimensionada y calculada la instalación fotovoltaica, se pretende realizar la simulación de su
funcionamiento experimental mediante el software Simulink de Matlab.
Para ello, se tienen en cuenta los siguientes parámetros.
- Se ha dimensionado la instalación para 1 panel de 36 celdas fotovoltaicas y 150 W de potencia
en condiciones normales.
- La batería escogida es de química plomo-ácido, de 26 Ah y su voltaje nominal es de 12 V.
- Se deben simular dos descargas eléctricas consecutivas.
6.1. Introducción al software utilizado
El software Matlab es una herramienta de programación dirigida a científicos e ingenieros, que permite
ejecutar códigos, realizar cálculos y efectuar simulaciones gráficas mediante el propio lenguaje del
programa (77).
Sin embargo, Simulink es un entorno de modelizado y simulación basado en modelos, que permite
ejecutar y diseñar sistemas dinámicos sin necesidad de implementar códigos de lenguaje C, C++ o
HDL (78).
Matlab tiene abundantes funcionalidades y desde su plataforma web se pueden descargar
expansiones del mismo. Es el caso de Simscape. Esta expansión permite diseñar de forma sencilla
sistemas físicos, integrando conexiones entre los diagramas de bloques y permitiendo el
modelizado de motores eléctricos, baterías e incluso paneles fotovoltaicos (79).
6.2. Modelizado del sistema
Con la finalidad de realizar el modelizado de carga y descarga de la batería, se han creado dos
circuitos. El primero representa el proceso de carga del acumulador mediante la energía eléctrica
generada por el panel fotovoltaico, regulado por el convertidor reductor (Buck) y el control MPPT.
Memoria
64
Paralelamente, se ha diseñado el modelo de descarga de la batería, representando las descargas
eléctricas ejecutadas por el desfibrilador externo automático.
En una batería típica existen dos métodos de conocer, aproximadamente, su estado de carga. Una
manera es visualizar el porcentaje del SOC y otro modo es comprobar la tensión en bornes de la
batería, durante el proceso de carga y descarga. Esta tensión suele variar en un 10-20% su tensión
nominal en ambos procesos. Incrementando su valor cuando la batería se encuentra totalmente
cargada y disminuyendo cuando se descarga.
A continuación, se especifican los bloques utilizados en el proceso de modelaje del sistema.
6.2.1. Panel fotovoltaico
Se ha escogido el bloque “PV Array”, el cual está configurado según las ecuaciones
características de este tipo de sistemas.
Tal y como se observa en la Figura 6.1, el subsistema contiene un parámetro de entrada –
Irradiancia en W/m2- y dos de salida -Voltaje (V) e intensidad resultante (A)-.
Se han realizado las simulaciones para distintos valores de irradiancia, siendo estos de
226,171 W/m2, 732,42 W/m2, 1000 W/m2 y 2000 W/m2 con la finalidad de agilizar el
proceso de carga de la batería.
Figura 6.1. Diagrama de bloques del panel solar fotovoltaico.
Integración de sistemas de generación de energía limpia para alimentación de dispositivos DEA.
65
6.2.2. Convertidor Buck
Como representación del convertidor, se han implementado todos aquellos elementos que
conforman el circuito equivalente de un convertidor reductor. Estos se deberán conectar a la
salida del panel fotovoltaico y a la entrada de la batería.
Se adjunta el diagrama de bloques diseñado en la Figura 6.2.
Figura 6.2. Diagrama de bloques del convertidor reductor.
Los valores de la inductancia (L) y de capacidad del condensador (C) del circuito se han
calculado a partir de los datos del panel escogido y otros parámetros normalizados mediante
la Ecuación 6.4. y Ecuación 6.5.
Parámetro Valor
Potencia 150 W
Voltaje a máxima potencia 18,3 V
Voltaje de salida 12 V
Frecuencia 5kHz
Porcentaje de rizado de la intensidad 10 %
Porcentaje de rizado del voltaje 1 %
Memoria
66
Determinando previamente la corriente de salida del panel, mediante la Ecuación 6.1,
calculando su porcentaje de rizado en base a la Ecuación 6.2 y extrayendo el valor de rizado
de tensión, mediante la Ecuación 6.3.
𝐼𝑠𝑎𝑙𝑖𝑑𝑎 =𝑃
𝑉𝑠𝑎𝑙𝑖𝑑𝑎 (Eq. 6.1.)
𝐼𝑠𝑎𝑙𝑖𝑑𝑎 =150
12= 12,5 𝐴
𝐼𝑅𝑖𝑧𝑎𝑑𝑜 = 𝐼𝑠𝑎𝑙𝑖𝑑𝑎 · 10% (Eq. 6.2.)
𝐼𝑅𝑖𝑧𝑎𝑑𝑜 = 12,5 · 10% = 1,25 𝐴
𝑉𝑅𝑖𝑧𝑎𝑑𝑜 = 𝑉𝑠𝑎𝑙𝑖𝑑𝑎 · 1% (Eq. 6.3.)
𝑉𝑅𝑖𝑧𝑎𝑑𝑜 = 12 · 1% = 0,12 𝑉
Una vez calculados los valores previos, se calcula la inductancia y el condensador del circuito del
reductor.
𝐿 =𝑉𝑠𝑎𝑙𝑖𝑑𝑎 · (𝑉𝑚𝑎𝑥𝑝 − 𝑉𝑠𝑎𝑙𝑖𝑑𝑎)
𝑓 · 𝐼𝑅𝑖𝑧𝑎𝑑𝑜 · 𝑉𝑚𝑎𝑥𝑝 (Eq. 6.4.)
𝐿 =12 · (18,3 − 12)
5000 · 1,25 · 18.3= 0,661 𝑚𝐻
𝐶 =𝐼𝑅𝑖𝑧𝑎𝑑𝑜
8 · 𝑓 · 𝑉𝑅𝑖𝑧𝑎𝑑𝑜 (Eq. 6.5.)
𝐶 =1,25
8 · 5000 · 0,12= 260,41 µ𝐹
Integración de sistemas de generación de energía limpia para alimentación de dispositivos DEA.
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6.2.3. MPPT
Con la finalidad de representar la función del controlador de carga MPPT, se han añadido una
serie de bloques que permiten simular su comportamiento, todos ellos mostrados en la Figura
6.3. y extraídos de la referencia (80).
Figura 6.3. Diagrama de bloques del controlador de carga.
6.2.4. Batería de carga
El acumulador se ha modelizado según el bloque “Battery” de la expansión Simscape. En este,
se han añadido los valores característicos de la batería escogida en el capítulo 4 del presente
proyecto.
Este sistema se representa según la Figura 6.4 y en ella se observa que existen las salidas de
estado de carga, de intensidad y de voltaje. El estado inicial de carga implementado es del
10%, es decir, en el instante inicial la batería se encontrará descargada en un 90%.
Memoria
68
Figura 6.4. Diagrama de bloques de la batería.
6.2.5. Batería de descarga
Inicialmente, se implementó el modelo de batería anterior en el circuito de descarga. Debido
a que los valores resultantes del estado de carga no variaban al aplicar las descargas eléctricas
y, por tanto, no reflejaban correctamente el proceso, se optó por añadir un supercondensador
como sustitución de la batería.
De este modo, se ha conseguido visualizar el desarrollo de la descarga del acumulador. Para
ello, se ha utilizado el bloque “Supercapacitor” de la extensión Simscape, el cual consta de los
mismos parámetros de salida que el modelo de batería del apartado 6.2.4.
Figura 6.5. Diagrama de bloques del supercondensador.
Integración de sistemas de generación de energía limpia para alimentación de dispositivos DEA.
69
6.2.6. Carga
La carga equivale a la descarga eléctrica realizada por el desfibrilador. Para ello, se ha añadido una
resistencia variable que permuta su valor a partir de la señal creada con el bloque “Signal Builder”
adjuntada en la Figura 6.7., con el que poder visualizar el proceso del impulso eléctrico.
Figura 6.5. Modelizado de la carga.
La descarga ha sido modelada con la finalidad de compartir aspecto con la Figura 6.6. Esta gráfica ha
sido extraída del paper “Study on the Improvement of Electrical Facility System of Automated External
Desfibrillators by Real-Time Measurement on Thoracic Impedance” (55) y representa la intensidad
respecto el tiempo aplicada a un paciente con impedancia de 25 Ω.
Figura 6.6. Descarga eléctrica aplicada a un paciente de impedancia 25 Ω. (Fuente: (55))
Memoria
70
Sin embargo, los picos de intensidad que se muestran no son los mismos que debe generar el
supercondensador, ya que, tal y como se muestra en la Tabla 3.1 del presente proyecto, el desfibrilador
ejecuta la descarga con una tensión de miles de unidades. Es, por tanto, que al suponer una potencia
constante entre el DEA y el supercondensador, es posible calcular los picos de corriente que este último
deberá ejecutar.
Extrayendo los datos de la Tabla 3.1, se puede calcular la potencia aplicada por el desfibrilador en cada
uno de los picos de corriente, mediante la Ecuación 6.6.
𝑃𝑖 𝑐𝑖𝑐𝑙𝑜 𝐷𝐸𝐴 = 𝑉𝑖 𝑐𝑖𝑐𝑙𝑜 𝐷𝐸𝐴 · 𝐼𝑖 𝑐𝑖𝑐𝑙𝑜 𝐷𝐸𝐴 (Eq. 6.6.)
Finalmente, los picos de corriente entregados por el supercondensador deberán de ser de 6631,7 A;
3527,5 A; 2592,6 A y 1566 A.
Por lo que se ha modelizado el comportamiento de la resistencia variable -Figura 6.7.-, implementando
distintos valores óhmicos, con los que conseguir la intensidad deseada.
Figura 6.7. Señal de variación de la resistencia. Eje y=ohmios.
En la señal representada en la figura anterior, se representan las resistencias respecto el tiempo
asociadas a dos descargas consecutivas. Siendo los valores óhmicos mínimos los responsables de los
elevados picos de intensidad, y los máximos, causantes de los valores de corriente próximos a cero.
Integración de sistemas de generación de energía limpia para alimentación de dispositivos DEA.
71
6.2.7. Diagrama de bloques final
A continuación, se adjuntan los diagramas de bloques resultantes de la implementación de los
componentes explicados anteriormente. La Figura 6.8. representa el circuito de carga de la batería y la
Figura 6.9., el de descarga.
Figura 6.8. Diagrama de bloques del circuito de carga de la batería.
Figura 6.9. Diagrama de bloques del circuito de descarga de la batería.
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72
6.4. Resultados
6.4.1. Circuito de carga
En este apartado se recogen las respuestas de los parámetros de importancia del sistema para diversos
valores de irradiancia. Todos ellos, con un mismo tiempo de simulación de 30 segundos.
i) Intensidad generada por el panel – Tiempo
Las intensidades generadas por el panel, asociadas a las entradas de irradiancia, se grafican
respecto el tiempo en la Figura 6.10.
Las corrientes sufren un pico negativo a escasos instantes de iniciar la simulación. Esto es debido
a que la salida del panel necesita un pequeño tiempo para estabilizarse y el sistema, asociado a
cualquiera de las irradiancias comentadas anteriormente, tarda aproximadamente 3e-3 segundos
en alcanzar el régimen permanente.
Además, se observa el incremento del valor de las intensidades en relación a las entradas de
irradiancia. Es decir, con un valor de entrada de 2000 W/m2 se obtiene una corriente de 16 A,
mientras que con una irradiancia de 226,171 W/m2, la intensidad no logra alcanzar los 2 A.
Figura 6.10. Intensidad generada por el panel respecto el tiempo.
Integración de sistemas de generación de energía limpia para alimentación de dispositivos DEA.
73
ii) Tensión del panel – Tiempo
Seguidamente, se muestra la respuesta del voltaje generado por el panel, respecto el tiempo en la
Figura 6.11.
En la imagen, se observa que todas las señales sufren una respuesta subamortiguada, que se
incrementa cuanto mayor es la entrada de irradiancia, al acercarse al valor de estabilización.
En este caso, la tensión del panel termina su régimen transitorio a los, aproximadamente, 3e-3
segundos en el caso de la señal asociada con el menor valor de irradiancia y las demás, inician su
régimen permanente en unos 2,5e-3 segundos.
Se observa que todas las respuestas, estabilizadas, tienen un valor de entorno los 18 V. Esto
corrobora la funcionalidad del controlador MPPT, encargado de mantener la tensión de máxima
potencia constante a 18.3 V según la ficha técnica del panel escogido.
Figura 6.11. Voltaje del panel respecto el tiempo.
Memoria
74
iii) Potencia generada por el panel – Tiempo
Las potencias asociadas al generador fotovoltaico, respecto el tiempo, se adjuntan en la Figura
6.12.
Se observa que la señal asociada a la irradiancia de 5000 W/m2 es capaz de aportar una potencia
de generación de, aproximadamente, 270 W; la respuesta relacionada con el valor de entrada 1000
W/m2, alcanza 150 W debido a que se encuentra en condiciones normales; la potencia respectiva
a la irradiancia de 732.42 W/m2 consigue un valor de 110 W y, por último, la irradiancia de 226,171
W/m2 permite obtener una potencia de, aproximadamente, 40 W.
Con la presente recogida de datos y su respectiva representación, se muestra el incremento o
reducción del rendimiento del panel fotovoltaico, en referencia al valor de radiación que incida
sobre él.
Figura 6.12. Potencia generada por el panel respecto el tiempo.
Integración de sistemas de generación de energía limpia para alimentación de dispositivos DEA.
75
iv) Intensidad de salida de la batería – Tiempo
Respecto a los datos obtenidos en la salida de la batería, se observa que en la Figura 6.13 queda
representada la intensidad en función de la irradiancia.
Una intensidad positiva significa que la batería está alimentando una carga, sin embargo, una
corriente negativa muestra el proceso de carga del acumulador.
Este cambio de signo se produce en instantes distintos para cada una de las irradiancias, siendo la
más rápida en iniciar el proceso de carga, la señal asociada a la irradiancia de 2000 W/m2 con un
tiempo de, aproximadamente, 0,5e-3 segundos; En segundo lugar, se encuentra la respuesta de
irradiancia 1000 W/m2, la cual pasa a un valor de intensidad negativo a los 1,7e-3 segundos.
Seguidamente, se observa la respuesta asociada al valor de entrada 732,42 W/m2, con un intervalo
de 1,8e-3 segundos en iniciar la carga del acumulador y, finalmente, se alcanza un valor de corriente
negativo a los 2,3e-3 segundos para el valor de radiación de 226,117 W/m2.
En todas ellas, se inicia el proceso del estado de carga del acumulador en un inciso temporal de
milisegundos, por lo que se concluye que es una respuesta rápida del sistema.
Figura 6.13. Intensidad de salida de la batería respecto el tiempo.
Memoria
76
v) Voltaje de la batería-Tiempo
En la Figura 6.14, se representa la tensión de la batería respecto el tiempo. En ella, se observa que
el voltaje aumenta lentamente, aunque con mayor rapidez para irradiancias elevadas.
Este hecho representa el proceso de carga del acumulador, ya que, tal y como se ha comentado
en el apartado inicial del capítulo, existen dos métodos con los que comprobar si la batería está
aumentando el índice de energía eléctrica almacenada.
Uno de ellos, lo conforma el aumento progresivo de la tensión de la batería. Mostrándose una
reducción del 10-20% del valor de voltaje nominal cuando se encuentra descargada y, aumentando
ese mismo porcentaje al llegar a su máximo almacenaje.
Tras 30 segundos de simulación, se ha conseguido alcanzar un valor máximo de carga del 11,5%
con una irradiancia de entrada de 2000 W/m2; del 10,5% con un parámetro de entrada de 1000
W/m2; un porcentaje del 10,4% para la irradiancia de 732,42 W/m2 y, finalmente, a partir del valor
de entrada 226.171 W/m2, se ha alcanzado un 10,2% de carga.
Este hecho demuestra que el generador es capaz de cargar la batería y que este proceso se agiliza
en presencia de valores elevados de radiación incidente. Sin embargo, mediante el software
utilizado resulta complicado realizar una carga completa, ya que supondrían muchas horas de
computación.
Figura 6.14. Voltaje de la batería respecto el tiempo.
Integración de sistemas de generación de energía limpia para alimentación de dispositivos DEA.
77
vi) Estado de carga – Tiempo
Como continuación a la explicación del apartado anterior, existe un segundo método con el que
conocer cuan cargada se encuentra una batería. Este proceso se realiza visualizando el porcentaje
de estado de carga (SOC).
La variación del porcentaje de almacenaje del acumulador, respecto el tiempo, se adjunta en la
Figura 6.15.
Tal y como se puede observar en la representación gráfica, las respuestas del SOC también se
encuentran en función de las irradiancias de entrada, manteniendo un mayor incremento del
estado de carga en las señales simuladas a partir de los valores de radiación más elevados y
conservando un aspecto lineal durante el proceso.
Si se comparan las respuestas del SOC con las de las tensiones obtenidas en el apartado anterior,
se concluye que estas siguen un camino paralelo, aumentando su valor lentamente y, por tanto,
aumentando la carga de la batería.
Figura 6.15. Estado de la carga de la batería respecto el tiempo.
Memoria
78
6.4.2. Circuito de descarga
A continuación, se adjuntan los resultados de intensidad, tensión y estado de descarga del
supercondensador, obtenidos mediante la simulación del circuito de descarga.
i) Intensidad del supercondensador – Tiempo
La Figura 6.16. representa la intensidad aplicada por el supercondensador, como alimentación del
desfibrilador externo automático, en el instante de ejecución de dos descargas eléctricas
consecutivas, basadas en los valores determinados mediante la Ecuación 6.6.
El primer choque eléctrico se produce en el intervalo de tiempo de 0 a 6 milisegundos, mientras
que el restante, se ejecuta desde los 8e-3 segundos, a los, aproximadamente, 14 milisegundos.
La forma de onda de la señal consta de un aspecto más que parecido a la señal de la Figura 6.6, la
cual representa un choque eléctrico controlado. En el caso de la intensidad generada por el
modelo, ambos picos de corriente se realizan en el eje positivo, debido a que el software no acepta
intensidades negativas en esta aplicación.
Figura 6.16. Intensidad del supercondensador respecto el tiempo.
Integración de sistemas de generación de energía limpia para alimentación de dispositivos DEA.
79
ii) Tensión del supercondensador – Tiempo
La representación gráfica de la tensión asociada al voltaje del supercondensador respecto el
instante de tiempo, se muestra en la Figura 6.17.
La señal de tensión muestra picos de voltaje inversos a los mostrados en la Figura 6.16, la cual
representa los valores de corriente modelizados. Al simular los picos de intensidad, la tensión
disminuye su valor de manera inversamente proporcional, reduciendo el valor de voltaje y
mostrando un valor prácticamente constante al terminar las descargas eléctricas.
Al tratarse de un supercondensador, como sustitución de la batería y, por tanto, no compartir
exactamente su comportamiento, la tensión disminuye algo más del 10-20% comentado
anteriormente, llegando a un valor de 7 voltios. Sin embargo, esta simulación permite representar
la disminución de voltaje del condensador y, por tanto, demostrar el proceso de descarga de la
teórica batería.
Figura 6.17. Voltaje del supercondensador respecto el tiempo.
Memoria
80
iii) Estado de carga del supercondensador – Tiempo
Finalmente, se muestra el comportamiento del estado de carga del supercondensador en función
del tiempo en la Figura 6.18.
Del mismo modo que el valor de tensión, comentado en el apartado anterior, el estado de carga
disminuye al aplicar los choques eléctricos. En la Figura 6.18, se visualizan los cambios de pendiente
al generar las descargas eléctricas.
Reduciendo su porcentaje de carga inicial -100%- en un, aproximadamente, 22% al ejecutar la
primera descarga, manteniéndose prácticamente constante durante el intervalo de espera hasta
realizar el choque eléctrico restante y, finalmente, disminuyendo su estado de carga hasta un
57,5% al finalizar ambas descargas. Este porcentaje final, coincide con el valor complementario
comentado en el apartado 4.3. del presente proyecto.
Es por tanto, que se muestra un adecuado comportamiento de los componentes, reduciendo el
valor de tensión y estado de carga, en el instante de ejecución de las descargas eléctricas,
representadas por la resistencia variable.
Figura 6.18. Estado de carga del supercondensador respecto el tiempo.
Integración de sistemas de generación de energía limpia para alimentación de dispositivos DEA.
81
7. Estudio de impacto ambiental
Con el fin de determinar si el impacto ambiental del proyecto es positivo o negativo se listan y analizan
algunos de los componentes que se han utilizado, además de sus ventajas e inconvenientes a nivel
ambiental.
7.1. Impacto ambiental asociado a las baterías
- Batería modelo REC26-12I Industrial VRLA Battery de la marca Yuasa
Esta batería funciona en base a la química plomo-ácido. Estos elementos son contaminantes
para el medioambiente y tóxicos para la salud y, en el caso de no realizar un correcto proceso
de reciclaje, estos elementos pueden llegar a afectar gravemente la salud provocando un
incorrecto funcionamiento del sistema neurológico, deterioro cognitivo irreversible y anemia
entre otras enfermedades (81).
Hoy en día prácticamente se reciclan todos los componentes de este tipo de acumuladores y
las plantas de reciclaje permiten dar una segunda vida a, aproximadamente, el 98% del
contenido de plomo de los residuos (82).
En el momento en que la batería termina su vida útil, se debe trasladar al respectivo punto de
recogida para que, a continuación, las empresas recicladoras se encarguen del proceso.
En primer lugar, se separan y clasifican las diferentes piezas del dispositivo. Seguidamente, se
funden las piezas de plomo mediante un horno industrial, se refinan y se generan lingotes que,
en su debido momento se volverán a fundir para crear nuevos productos (82).
El electrolito de ácido sulfúrico se trata y se le da una segunda vida o, en caso contrario se
neutraliza y, los componentes plásticos se trituran, lavan, secan y funden con la finalidad de
volver a crear nuevos artículos (82).
Al ser un proceso tan usual, las empresas recicladoras han conseguido obtener el proceso y la
tecnología tales que el precio por quilogramo reciclado es prácticamente igual que el de venta
de materia prima -Aproximadamente 1,9 €/Kg- (83).
Memoria
82
- Batería ion litio
Actualmente, los acumuladores más utilizados en el mercado de los desfibriladores externos
tal y como se observa en el apartado “Estado del arte” del presente proyecto, son las baterías
de iones de litio.
También conocida como batería Li-ion, es un acumulador de energía eléctrica formado por un
electrolito de sal de litio (84).
Son conocidas por su ligereza y menor volumen, su gran capacidad y su menor coeficiente de
profundidad de descarga en referencia a otras baterías (84).
Aunque en muchas ocasiones se dice que este tipo de pila no demuestra efecto memoria1, los
científicos japoneses Tsuyoshi Sasaki, Yoshio Ukyo y Petr Novák redactaron un artículo
publicado en la revista “Nature Materials” donde desmentían esa información (85).
Demostraron que uno de los compuestos que contiene la batería de iones de litio sí tiene
efecto memoria. Este compuesto es el LiFePO4 y aparece en el electrodo positivo en tan solo
un ciclo de carga y descarga parcial.
Este tipo de acumuladores tienen una vida útil diversa debido a que no se mide por años, sino
por número de ciclos (86). Una vez acabada, se deben eliminar llevándolas a un punto limpio.
Una vez allí, las empresas encargadas de su reciclaje separan los componentes como el
plástico, aluminio o cobre para, a continuación, transportar los materiales a cadenas de
reciclaje (87).
1 Fenómeno basado en el decrecimiento de la capacidad del acumulador, causado habitualmente por cargar la
batería cuando ésta no se ha descargado al 100% de su capacidad.
Integración de sistemas de generación de energía limpia para alimentación de dispositivos DEA.
83
Los componentes químicos como el litio, el manganeso o el cobalto se disgregan pero no todos
sufren un proceso posterior de reciclaje (87). Es decir, el cobalto sí sufre un proceso de
extracción con la finalidad de reutilizarlo debido a su mayor coste en el mercado de alrededor
de 90€/kg a fecha de 2018 según el Diario el País (88).
En cambio, en el caso del litio, a los empresarios no les supone un aliciente darle una segunda
vida, debido a que su precio de compra como materia prima estaría muy por debajo del coste
de reciclaje del componente, siendo su precio de compra de entre 10 y 12 dólares por
quilogramo según el Banco Hong Kong and Shangai Banking Corporation (89) y su coste por
reciclaje variaría alrededor de 30$ o 35$ por quilogramo.
Es por ese motivo por el que, aproximadamente, el 90% de las baterías de esta tipología no se
reciclan, lo que causa un gran impacto ambiental (90).
Finalmente, se concluye que la vida útil media de las baterías de plomo ácido es de hasta 10 años (86).
En cambio, los acumuladores de ion litio utilizados normalmente como alimentación de los DEA, no se
miden por años de vida útil sino por ciclos de vida (86).
Por lo que se concluye que probablemente las baterías de litio tendrían una duración mayor de
funcionamiento, pero como inconveniente se encuentra el impacto ambiental que estas generan.
7.2. Impacto ambiental asociado al panel fotovoltaico
- Panel fotovoltaico.
La placa solar utilizada está constituida por celdas fotovoltaicas de silicio policristalino. Este
tipo de dispositivos tienen una vida útil de 25 años de media y generan energía limpia gracias
a la luz solar.
El impacto ambiental asociado a estos equipos se encuentra en el proceso de producción de
estos. Hoy en día la fabricación de paneles necesita energía eléctrica para alimentar la
maquinaria y, en muchos casos, esta electricidad no proviene de plantas generadoras de
energía limpia, sino que provienen de, por ejemplo, la quema de combustibles fósiles.
Sin embargo, el panel es capaz de generar energía sin producir efectos nocivos ni
contaminantes durante el intervalo de tiempo comentado anteriormente -25 años- por lo que
Memoria
84
según la compañía Bright (91), un panel recupera en unos 3 años de funcionamiento toda la
energía utilizada en el proceso de fabricación, por lo que los 22 años restantes solo estará a
favor.
Al acabar su vida útil, los paneles se deben reciclar siguiendo la directiva europea de
reutilización de dispositivos electrónicos y eléctricos (RAEE) 2017/19 EU en vigor desde el año
2012.
Esta directiva obliga a los fabricantes de paneles fotovoltaicos a recoger y transportar a una
planta de reciclaje las placas que han acabado su vida útil. Esta normativa está respaldada por
el Real Decreto 110/2015 de 20 de febrero, el cual también trata sobre los residuos de
aparatos eléctricos y electrónicos pero, en este caso, con ámbito nacional (92).
- Ubicación de la instalación.
Al tratarse de dispositivos que ya están distribuidos por la ciudad y de una única placa
fotovoltaica, no se necesita un espacio de instalación extenso.
Por ese motivo, se realizará la implantación de los equipos siguiendo las estructuras (Edificios,
postes, etc) ya construidas de modo que no se generan residuos por instalación en la
localización.
Integración de sistemas de generación de energía limpia para alimentación de dispositivos DEA.
85
8. Conclusiones y líneas futuras
8.1. Conclusiones
Se concluye que la instalación de paneles fotovoltaicos, como fuente de alimentación de dispositivos
DEA, es posible y supone una buena opción en relación al medio ambiente, debido a que todos los
componentes pueden ser reciclados, por lo que no se generan grandes residuos.
Hoy en día, este tipo de desfibriladores se encuentran distribuidos por ciudades y establecimientos
públicos, pretendiendo incrementar el número de dispositivos instalados con la finalidad de crear
territorios totalmente cardioprotegidos.
Por lo que, la implementación de energía limpia, como es el caso de las placas fotovoltaicas, supone
un recurso renovable y funcional a la hora de alimentar esta tipología de equipos.
La instalación, propia de este proyecto, supone una inversión económica más elevada en comparación
con las baterías que alimentan los DEA actualmente. Sin embargo, la energía fotovoltaica provoca
menos residuos y se presupone más duradera.
Paralelamente, el modelo creado mediante el software Matlab, resulta funcional y en él, se ha
conseguido representar el modelo de carga y descarga de la batería, pudiendo comparar los resultados
obtenidos mediante la variación de la consigna de entrada “Irradiancia”. Esta representación puede
ser de gran utilidad en la simulación y verificación de los ítems comerciales escogidos de futuras
instalaciones fotovoltaicas aisladas.
8.2. Trabajo futuro
Aunque los objetivos del proyecto se han realizado satisfactoriamente, como trabajo futuro se podría
considerar la posibilidad de computar la carga completa de la batería mediante el modelo creado,
consiguiendo un estado de carga de hasta el 100%.
Además, el proceso de modelizado del desfibrilador, que en el presente proyecto se ha representado
mediante una resistencia variable, se podría representar modelando uno a uno los dispositivos
electrónicos existentes en el equipo sanitario, con la finalidad de diseñar un sistema en que se
obtengan las respuestas exactas y cuanto más cercanas a los valores reales.
Integración de sistemas de generación de energía limpia para alimentación de dispositivos DEA.
87
9. Análisis económico
A continuación, se adjunta el presupuesto asociado a la realización e instalación del presente proyecto.
Teniéndose en cuenta los gastos de suministro de los componentes del sistema1, la mano de obra de
la instalación y los costes por horas de diseño y programación.
Tabla 8.1. Tabla de costes por suministro de componentes.
Coste por suministro de componentes
Componente Cantidad Precio unitario Precio total sin IVA Precio total con IVA
Panel fotovoltaico 1 Ud. 110,11 € 110,11 € 133,24 €
Regulador MPPT 1 Ud. 119,78 € 119,78 € 144,94 €
Batería 2 Ud. 87,34 € 174,68 € 211,37 €
Poste de sujeción para panel2 1 Ud. 100 € 100 € 121,00 €
Armario mural de protección 1 Ud. 314,12 € 314,12 € 380,09 €
Cable H07ZZ-F de 10 mm2 3 m 1,05 € 0,35 € 0,43 €
Cable H07ZZ-F de 35 mm2 1 m 2,91 € 2,91 € 3,52 €
Cable H07ZZ-F de 16 mm2 1,5 m 0,95 € 1,42 € 1,72 €
Caja de conexiones 1 Ud. 6,95 € 6,95 € 8,41 €
Fusible gPV 16 A 1 Ud. 9,80 € 9,80 € 11,86 €
Fusible gPV 25 A 1 Ud. 9,80 € 9,80 € 11,86 €
1 Se supone desfibrilador ya instalado.
2 Al ser un proyecto de tipo genérico no se escoge el poste de sujeción, pero sí se incluye un precio aproximado.
Memoria
88
Fusible gPV 35 A 1 Ud. 9,80 € 9,80 € 11,86 €
Base portafusible 3 Ud. 6,81 € 20,43 € 24,72 €
Total sin IVA 880,15 €
Total con IVA 1065,02 €
Tabla 8.2. Tabla de costes por diseño y montaje.
Coste de diseño
Componente Cantidad de horas Precio unitario Precio total sin IVA Precio total con IVA
Diseño del proyecto 300 horas 10 €/hora 3000,00 € 3630,00 €
Laboratorio 300 horas 10 €/hora 3000,00 € 3630,00 €
Montaje 9 horas 10 €/hora 90,00 € 108,90 €
Total sin IVA 6090,00 €
Total con IVA 7368,90 €
Tabla 8.3. Tabla de costes totales.
Coste total
Coste Precio total sin IVA Precio total con IVA
Suministro de componentes 880,15 € 1065,02 €
Diseño y montaje 6090,00 € 7368,90 €
Total sin IVA 6970,15 €
Total con IVA 8433,92 €
Integración de sistemas de generación de energía limpia para alimentación de dispositivos DEA.
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Bibliografía
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Integración de sistemas de generación de energía limpia para alimentación de dispositivos DEA.
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Anexo A
A continuación, se adjuntan las fichas técnicas comerciales de los componentes escogidos para la
instalación fotovoltaica aislada diseñada en el presente proyecto.
- Ficha técnica del panel fotovoltaico.
- Ficha técnica del regulador y controlador de carga.
- Ficha técnica de la batería.
- Ficha técnica del cable H07ZZ-F (AS).
- Ficha técnica de fusibles de protección.
Solar System MPPT Solar
PC1600A Series
Información display LCD :
MPPT Solar Características:
Introducción:
Plano inferior y superior:
Conexión del sistema solar:
20A/30A/40A Regulador de carga solar MPPT12V/24V Auto-detecciónEficiencia MPPT > 99% picoEficiencia de conversión del 98%.Arquitectura de procesadores DSP que aseguran una gran velocidad y rendimiento.Carga en multi-etapasProtecciones: Cortocircuito en paneles, polaridad inversa en paneles y baterías, sobrecarga, cortocircuito en la salida, sobrevoltaje en paneles y baterías.Salida de consumo en Corriente Continua
PC16-2015A PC16-3015A PC16-4015A
Rango voltaje MPPT 16VDC~100VDC / 32VDC~130VDC
Voltaje circuito abierto Fotovoltaico
Potencia máxima con baterías a 12V 300W 450W 600W
Potencia máxima con baterías a 24V 600W 900W 1200W
Voltaje Absorción
Voltaje Reflotación
Voltaje Flotación
Protección voltaje bajo
Voltaje salida CC
Pico eficiencia conversión
Máxima corriente carga 20 A 30 A 40 A
Máxima corriente consumo 20 A 20 A 20 A
Alarma voltaje bajo
Voltaje desconexión
Voltaje reconexión
Ventilación
Indicadores LED
Pantalla LCD
Montaje
Dimensiones paquete
Peso total (Kg) (por embalaje)
2.5Kg
Lugar instalación
Rango de temperatura de funcionamiento
Humedad ambiente
Altitud
MODELO
Voltaje nominal sistema baterías 12VDC/24VDC (Auto Detección)
CONTROLADORENTRADA
GENERALESESPECIFICACIONES
12.5VDC/25.0 VDC
13.7VDC/27.4 VDC
14.3VDC/28.6 VDC
10.0VDC/20.0 VDC
BATERÍA
SALIDA
10.0~14.5VDC /20.0~29.0VDC
98% (MPPT Efficiencia 99%)
10.25VDC/20.5 VDC
10.0VDC/20.0 VDC
11.0VDC/22.0 VDC
Pasiva por convección
PANTALLA&
PROTECCIONES
Funcionamiento, Indicación y protección Bajo Voltaje, protección sobrecarga, consumo, cortocircuito, polaridad invertida
Voltaje de paneles y batería, intensidad de carga y descarga, potencia de carga y descarga
Alarmas y protecciones
Cortocircuito y polaridad invertida Paneles
Polaridad invertida baterías, protección sobre-carga
Protección cortocircuto en la salida
Protección descarga profunda batería
FÍSICASESPECIFICACIONES
En pared
610*308*230mm ( 4Unidades/embalaje)
Dimensiones (W*H* D)
Peso (Kg)
154*236*88mm
OTROS
interior
-25~+55°C
0~90% humedad relativa (sin condensacion)
≤3000m
10.8Kg 13.4Kg 13.4Kg
MPPT (Maximum Power Point Tracking) o bien seguidor de máxima potencia. Es un tipo de regulador de carga que ofrece un modo seguro y eficiente de carga de su batería. Éste prolongará la vida de la misma y asegurará un rendimiento máximo de su instalación solar. Podremos configurarlo a nuestro gusto y visualizar sus datos con su pantalla LCD.
1. LO-: Terminal Negativo consumo
2. LO+: Terminal Positivo consumo
3. BA-: Terminal Negativo batería
4. BA+: Terminal Positivo batería
5. PV-: Terminal Negativo paneles
6. PV+: Terminal Positivo paneles
7. REM: RS485 Puerto Comunicaciones
8. BTS: Sensor de temperatura remoto
178 2 3 4 5 6
1. MENU: Entrar o salir del menu de ajustes.
2. UP: Incrementar dato.
3. DOWN: Decrementar dato.
4. ENTER: Confirmar la selección en ajustes.
8. Display LCD
1
7
8
2 3 45 6
Voltaje FV normalError FV recuperándoseError FV no recuperableFV no disponibleVoltaje batería normalError batería recuperándoseError batería no recuperableSin bateríaErrorNormal
EncendidoParpadeo cada 1sParpadeo cada 2sApagadoEncendidoParpadeo cada 1sParpadeo cada 2sApagadoParpadeandoApagado
Verde
Amarillo
Rojo
5. PV
6. BATT
7. FAULT
Estado sistemaIndicador LED
Protección IP20
100VDC@12V/ 145VDC @24V
DOWNUP
Especificaciones:
BTS REM LO- LO+ BAT- BAT+ PV- PV+
www.yuasaeurope.com
Yuasa Ficha Técnica
Yuasa REC26-12I Industrial VRLA Battery
Especificaciones
Voltaje nominal (V) 12
Evaluar a 20 hr la capacidad de 10,5V a 20ºC (ah) 26
Evaluar a 10 hr la capacidad de 10,8V a 20ºC (ah) 23.5
Dimensiones
Largo (mm) 166 (±2)
Ancho (mm) 175 (±1)
Alto (mm) 125 (±2)
Peso (Kg) 9
Tipo de terminal
M= Masculino, F=Femenino M5 (F)
Tuerca (Nm) 2-3Nm
Rango de temperatura de funcionamiento
Almacenamiento (en carga completa) entre -15°C y
+50°C
Carga -0°C to +40°C
Descarga -15°C to +40°C
Almacenamiento
Perdida de capacidad por mes a 20º C (% aprox.) 3
Material de la caja
Standar ABS (UL94:HB)
Version disponible FR UL94:V0
Voltaje de carga
Carga flotante a 20°C (V)/Block 13.65 (±1%)
Carga flotante a 20°C (V)/Cell 2.275 (±1%)
Voltaje de carga en flotación factor de corrección
de la termperatura desde estándar a 20º C (mV)
-3
Voltaje a carga ciclica a 20°C (V)/Block 14.52 (±3%)
Voltaje a carga ciclica 20°C (V)/Cell 2.42 (±3%)
Carga de voltaje en ciclos factor de correcion de
temperatura desde 20º (mV)
-4
Corriente de carga
Limite de carga de corriente en flotación (A) 6.5
Carga ciclica. Limite 6.5
Máxima corriente de carga
1 segundo (A) 330
1 minuto (A) 140
Información de los ciclos de vida
100% DOD (Descarga profunda) hasta el 80%
capacity
300
75% DOD (Descarga profunda) hasta el 80%
capacity
500
50% DOD (Descarga profunda) hasta el 80%
capacity
600
25% DOD (Descarga profunda) hasta el 80%
capacity
1400
Impedancia
Medida a 1 kHz (mΩ) 8.8
Certificados de otras empresas
ISO9001 - Sistemas de gestión de Calidad
UNDERWRITERS LABORATORIES Inc.
Seguridad
Instalación
Puede ser instalado y trabajar en cualquier orientación
excepto de manera invertida de forma permanente.
Asas
Las baterías no deben olgarse de las asas (si existen).
Válvulas ventiladas
Cada celda está equipada con una válvula de liberación de
presión baja para permitir que los gases escapen y luego
vuelven a sellar.
Liberación de gas
Baterías VRLA liberan gas hidrógeno que puede formar
mezclas explosivas en el aire. No coloque dentro de un
recipiente hermético.
Reciclaje
Baterías de YUASA VRLA deben reciclar al final de la vida , de
acuerdo con las leyes y regulaciones locales y nacionales.
Fecha de emision: 26/02/2018 - E&EO
Fabricante de baterías líder mundial
www.yuasaeurope.com
Yuasa Technical Data Sheet
Yuasa REC26-12I Industrial VRLA Battery
Layout
Specifications
Nominal voltage (V) 12
20-hr rate Capacity to 10.5V at 20°C (Ah) 26
10-hr rate Capacity to 10.8V at 20°C (Ah) 23.5
Dimensions
Length (mm) 166 (±2)
Width (mm) 175 (±1)
Height (mm) 125 (±2)
Mass (kg) 9
Terminal Type
Threaded terminal - (M=Male or F=Female) M5 (F)
Torque (Nm) 2-3Nm
Operating Temperature Range
Storage (in fully charged condition) -15°C to +50°C
Charge -0°C to +40°C
Discharge -15°C to +40°C
Storage
Capacity loss per month at 20°C (% approx.) 3
Case Material
Standard ABS (UL94:HB)
FR version available UL94:V0
Charge Voltage
Float charge voltage at 20°C (V)/Block 13.65 (±1%)
Float charge voltage at 20°C (V)/Cell 2.275 (±1%)
Float Chg voltage tmp correction factor from std
20°C (mV)
-3
Cyclic (or Boost) charge Voltage at 20°C (V)/Block 14.52 (±3%)
Cyclic (or Boost) charge Voltage at 20°C (V)/Cell 2.42 (±3%)
Cyclic Chg voltage tmp correction factor from std
20°C (mV)
-4
Charge Current
Float charge current limit (A) 6.5
Cyclic (or Boost) charge current limit (A) 6.5
Maximum Discharge Current
1 second (A) 330
1 minute (A) 140
Cyclic Life Data
100% DOD down to 80% capacity 300
75% DOD down to 80% capacity 500
50% DOD down to 80% capacity 600
25% DOD down to 80% capacity 1400
Impedance
Measured at 1 kHz (mΩ) 8.8
3rd Party Certifications
ISO9001 - Quality Management Systems
UNDERWRITERS LABORATORIES Inc.
Safety
Installation
Can be installed and operated in any orientation except
permanently inverted.
Handles
Batteries must not be suspended by their handles (where
fitted).
Vent valves
Each cell is fitted with a low pressure release valve to allow
gasses to escape and then reseal.
Gas release
VRLA batteries release hydrogen gas which can form
explosive mixtures in the air. Do not place inside a sealed
container.
Recycling
YUASA’s VRLA batteries must be recycled at the end of life in
accordance with local and national laws and regulations.
Data Sheet generated on 26/02/2018 – E&OE
The world's leading battery manufacturer
CERVIFLAM H07ZZ-F 450/750V CPRCables de goma para servicios móviles
ConstrucciónConductor Cuerda de cobre pulido flexible.
Clase V S/UNE-EN 60228
Aislamiento Compuesto elastómero reticulado, GOMA (Tipo EI8)
Identificación: Ver Tabla adjunta
Cableado Conductores aislados cableados en coronas concéntricas
Cubierta exterior GOMA EPR (Tipo EM8)
Color standard: Negro
Características técnicasTensión de servicio 450/750 V
Tensión de ensayo 2500 V
Tª de servicio Servicio fijo (instalación protegida): -40°C a +90°C (en el conductor)
Durante la instalación: -5°C a +70°C
Radio curvatura Min. Instalacion fija:
3xD (Diámetro <= 12 mm)
4xD (Diámetro > 12 mm)
Libre movimiento:
4xD (Diámetro <= 12 mm)
6xD (Diámetro >12 mm)
AplicaciónCables flexibles aptos para usos móviles con aislamiento y cubierta de compuesto reticulado con baja emisión de humos y
gases corrosivos, para servicios exigentes:
En talleres industriales y agrícolas, edificios, para aplicaciones y alimentación de aparaos para servicios exigentes en los que
los cables estén sometidos a esfuerzos mecánicos de tipo medio (ejemplos: placas de calentamiento, lámparas portátiles,
utillajes eléctricos como talaros, sierras circulares y herramientas domésticas eléctricas). En locales secos, húmedos o
mojados.
*CPR:
Cable apto para instalarse bajo los requerimientos de la normativa CPR (Construction Product Regulation (EU) N°305/2011)
de acuerdo con la clasificación (Euroclase) especificada en el presente documento.
Normativa / PropiedadesRef. construcción/diseño UNE-EN 50525-3-21
No propagador de la llama UNE-EN 60332-1 (IEC 60332-1)
No Propagador del incendio UNE-EN 60332-3 (IEC 60332-3)
Libre de halógenos UNE-EN 60754-1 (IEC 60754-1)
Baja emisión de humos UNE-EN 61034 (IEC 61034)
Otras caracterísitcas Resistente a UV
Clasificación CPR (Euroclase) Cca-s1b,d1,a1
(Según norma UNE-EN 50575)
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Revisión: 1Fecha: 11/05/2018
CERVIFLAM H07ZZ-F 450/750V CPRCables de goma para servicios móviles
Datos Constructivos
Código NxS (mm2) Ø (mm) Peso (kg/km) R a 20°C (Ohm/Km) I (A), 30°C Ft (N)
34301400 1x1.5 6.8 58 13.7 16.5 22
34301500 1x2.5 7.6 71 8.21 22 37
34301600 1x4 8.7 100 5.09 30 60
34301700 1x6 9.7 130 3.39 38 90
34301800 1x10 11.8 230 1.91 53 150
34301900 1x16 13.2 290 1.21 71 240
34302000 1x25 15.8 420 0.78 94 375
34302100 1x35 17.9 530 0.554 117 525
34302200 1x50 20.5 750 0.386 148 750
34302300 1x70 23.3 960 0.72 185 1050
34302400 1x95 25.9 1250 0.206 222 1425
34302500 1x120 28.6 1560 0.1661 260 1800
34302600 1x150 31.4 1900 0.129 300 2250
34302700 1x185 34.4 2300 0.106 341 2775
34302800 1x240 38.3 2950 0.0801 407 3600
34302900 1x300 40.2 3600 0.0641 468 4500
34305400 2x1 9.2 95 20 15 30
34305500 2x1.5 10.2 119 13.7 18.5 45
34305700 2x2.5 12.2 172 8.21 25 75
34305800 2x4 14.2 239 5.09 34 120
34305900 2x6 15.8 319 3.39 43 180
34306000 2x10 21.3 572 1.91 60 300
34306100 2x16 24.5 767 1.21 79 480
34306200 2x25 29.2 1154 0.78 105 750
34308300 3G1 10.1 115 20 15.5 45
34308400 3G1.5 11.9 144 13.7 19.5 67
34308600 3G2.5 14 211 8.21 26 112
34308800 3G4 16.2 290 5.09 35 180
34308900 3G6 17.9 391 3.39 44 270
34309000 3G10 24.1 706 1.91 62 450
34309100 3G16 27.5 961 1.21 82 720
34309200 3G25 32.9 1439 0.78 109 1125
34309300 3G35 37.1 1814 0.554 135 1575
34309400 3G50 42.9 2550 0.386 169 2250
34309500 3G70 48.3 3210 0.272 211 3150
34309600 3G95 53.9 4423 0.206 250 4275
34309700 3G120 59.8 5405 0.161 292 5400
34309800 3G150 65.7 6725 0.129 335 6750
34309900 3G185 71.9 8222 0.106 378 8325
34310000 3G240 81.8 10224 0.0801 447 10800
3G300 89.8 12620 0.0641 509 13500
34313200 4G1 11.1 141 20 13 60
34313300 4G1.5 12.9 176 13.7 16 90
34313500 4G2.5 15.3 235 8.21 22 150
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Revisión: 1Fecha: 11/05/2018
CERVIFLAM H07ZZ-F 450/750V CPRCables de goma para servicios móviles
Código NxS (mm2) Ø (mm) Peso (kg/km) R a 20°C (Ohm/Km) I (A), 30°C Ft (N)
34313700 4G4 17.7 365 5.09 30 240
34313800 4G6 19.8 501 3.39 37 360
34313900 4G10 26.5 872 1.91 52 600
34314000 4G16 30.1 1194 1.21 69 960
34314100 4G25 36.6 1822 0.78 92 1500
34314200 4G35 41.1 2307 0.554 114 2100
34314300 4G50 47.5 3253 0.386 143 3000
34314400 4G70 53.8 4130 0.272 178 4200
34314500 4G95 60.9 5720 0.206 210 5700
34314600 4G120 65.8 6965 0.161 246 7200
34314700 4G150 72.7 8644 0.129 282 9000
34311600 4G185 80.1 10598 0.106 319 11100
34311700 4G240 86.4 12100 0.0801 377 14400
4G300 96.5 15200 0.0641 430 18000
34316100 5G1 12.2 170 20 13.5 75
34316200 5G1.5 14.2 214 13.7 16.5 112
34316300 5G2.5 16.9 316 8.21 23 187
34316400 5G4 19.8 448 5.09 30 300
34316500 5G6 22.1 607 3.39 38 450
34316600 5G10 29.1 1075 1.91 54 750
34316700 5G16 33.3 1480 1.21 71 1200
34316800 5G25 38.4 2255 0.78 94 1875
34316900 5G35 37 2700 0.554 117 2526
34318100 6G1.5 16.2 287 13.7 11.6 135
34318300 6G2.5 19.1 420 8.21 15.8 225
34318400 6G4 22.1 583 5.09 21.8 360
34319600 7G1.5 19.1 303 13.7 10.1 157
34319700 7G2.5 21.5 448 8.21 13.7 262
34319800 7G4 38.4 697 5.09 18.9 420
34326100 12G1.5 22.4 496 13.7 7.8 270
34326200 12G2.5 26.2 724 8.21 10.5 450
34326300 12G4 30.9 1042 5.09 14.5 720
34327500 14G2.5 25 860 8.21 10.5 525
34329800 18G1.5 26.3 702 13.7 7 405
34329900 18G2.5 29.3 1045 8.21 9.5 675
18G4 26.4 1430 5.09 13.1 1080
34333300 24G1.5 30.7 935 13.7 6.2 540
34333400 24G2.5 34.6 1325 8.21 8.4 900
34319600 7G1.5 26.2 975 13.7 5.4 607
34335800 27G2.5 30.2 1375 8.21 7.4 1012
34336000 36G1.5 35.2 1297 13.7 5.4 810
36G2.5 41.8 1949 8.21 7.4 1350
34339300 37G1.5 36.2 1317 13.7 5.4 832
Leyenda
Código Código Cervi
NxS (mm2) Número de conductores x Sección (mm2)
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CERVIFLAM H07ZZ-F 450/750V CPRCables de goma para servicios móviles
Ø (mm) Diámetro Exterior Aprox. (mm)
Peso (kg/km) Peso cable aproximado (kg/km)
R a 20°C (Ohm/Km) Resistencia conductor a 20ºC (Ohm/km)
I (A), 30°C Intensidad máxima admisible (A), al aire (30°C)
Ft (N) Fuerza de tracción máxima, N (durante instalación)
Tabla de colores
N°CONDUCTORES COLOR AISLAMIENTO
2 Azul, Marrón
3G Azul, Marrón, Amarillo/Verde
3x Marrón, Negro, Gris
4G Marrón, Negro, Gris, Amarillo/Verde
4x Azul, Marrón, Negro, Gris
5G Azul, Marrón, Negro, Gris, Amarillo/Verde
>5 (G) Negros numerados Amarillo/Verde
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Annexos
98
Anexo B
Seguidamente, se adjuntan las fichas técnicas comerciales de los desfibriladores externos automáticos
analizados en el capítulo 1 del presente proyecto.
- Ficha técnica de desfibrilador AED 3.
- Ficha técnica de desfibrilador AED Plus.
- Ficha técnica de desfibrilador i-PAD CUS P1.
- Ficha técnica de desfibrilador Saber One.
Manual del Operador
36 ZOLL AED 3 Manual del Operador
Apéndice B
EspecificacionesEn esta sección se describen las siguientes especificaciones de producto del desfibrilador ZOLL AED 3.
Tabla 6: Especificaciones generales
Dispositivo
Tamaño (A x a x P) 5,0" x 9,3" x 9,7" (12,7 cm x 23,6 cm x 24,7 cm)
Peso 2,5 kg
Condiciones ambientales
Temperatura de funcionamiento
0° a 50° C; 32° a 122° F
Temperatura de almacenamiento
-30° a 70° C; -22° a 158° F
Humedad 10 a 95% de humedad relativa, sin condensación
Vibración IEC 60068-2-64, Aleatorio, Espectro A.4, Tabla A.8, Cat. 3b; RTCA/DO-160G, Aeronaves de ala fija, Sección 8.6, TCat. de prueba H, Zona de aeronaves 1 y 2; EN 1789, barrido según EN 60068-2-6, prueba Fc
Impacto mecánico IEC 60068-2-27; 100G
Altitud -381 m a 4573 m; -1.250 a 15.000 pies;
Entrada de agua y partículas IP55
Caída 1 m; 3,28 pies
Desfibrilador
Forma de onda Rectilinear BiphasicTM
Tiempo de retención de la carga del desfibrilador
Modelos ZOLL AED 3/ZOLL AED 3 SVB: 30 segundosModelo ZOLL AED 3 Automático: 3 segundos antes de la administración automática de una descarga
Selección de energía Selección automática preprogramada (Modo adulto: 120J, 150J, 200J; Modo pediátrico: 50J, 70J, 85J administrado en un paciente de 50 ohmios)
ZOLL AED 3 Manual del Operador 37
Desfibrilador (continuación)
Seguridad del paciente Todas las conexiones de paciente están aisladas desde el punto de vista eléctrico.
Tiempo de carga Menos de 10 segundos con batería nueva. El tiempo de carga es más largo con una batería agotada.
Tiempo del primer análisis del ritmo hasta que el AED está cargado y listo para aplicar una descarga
Con una batería nueva; 8 segundosCon una batería agotada por 15 descargas de 200J: 9 segundos
Tiempo máximo desde el encendido del AED hasta que esté cargado y listo para aplicar una descarga a 200J
36 segundos
Electrodos Parches CPR Uni-padz, CPR-D padz, CPR Stat-padz, Stat-padz II, o Pedi-padz II
Autotest integrado del desfibrilador
Incluido (verifica la carga y descarga correctas del desfibrilador)
Desfibrilación en modo de asesoramiento
Evalúa la conexión del electrodo y el ECG del paciente para determinar si se necesita desfibrilación.
Ritmos desfibrilables Fibrilación ventricular con una amplitud media>100 microvoltios y complejos amplios de taquicardia ventricular (con duración de QRS > 120 ms) con frecuencias mayores que 150 LPM (modo adulto) y 200 LPM (modo pediátrico). Para información sobre la sensibilidad y especificad, consulte la sección Precisión del algoritmo de análisis del ECG en la ZOLL AED 3 Guía del Adminsitrador.
Intervalo de medición de la impedancia electrodo-paciente
10 a 300 ohmios
Circuito electrocardiográfico del electrodo del desfibrilador
Protegido
ECG
Bando de ancha del ECG 0,67-20Hz
Pulsos del marcapasos implantable detectados
El ZOLL AED 3 no rechaza los pulsos del marcapasos implantado.
38 ZOLL AED 3 Manual del Operador
Pantalla
Tipo de visualización Pantalla de cristal líquido con panel táctil capacitivoAlta resolución
Área visualizable(altura • ancho)
5,39 cm • 9,5 cm2,12 pulg. • 3,74 pulg.
Velocidad de barrido 25 mm/s
Tiempo de visibilidad 3.84 segundos
Batería
Duración en espera (en años) Cuando se usa una batería almacenada durante hasta 2 años a 23 °C y colocada en un desfibrilador ZOLL AED 3
*Duración de la batería en espera será más corto en zonas con baja intensidad de la señal Wi-Fi y / o protocolos de autenticación de Wi-Fi más complejos.
Monitorización de CPR
RCP Frecuencia del metrónomo: 105±2 CPM
Intervalo de profundidad de compresión
0,75 a 4 pulg. ±0.25 pulg.1,9 a 10,2 cm ±0,6 cm
Intervalo de frecuencia de compresión
50 a 150 compresiones por minuto
Informe de autoanálisis automático (DESACT.)Intervalo de autoanálisis (7 días)Intervalo de autoanálisis (1 día)
53
Informe de autoanálisis automático (ACTIV.)Intervalle d'auto-test (7 jours) 3*
AED Plus®
Medición de la compresión del tórax con Real CPR HelpLa fuerza que se precisa para comprimir el tórax durante la RCP varía en función de la complexión y la anatomía del paciente. No obstante, la medida estándar de la calidad de la compresión torácica no es la fuerza sino la profundidad. La tecnología Real CPR Help® presente en CPR-D-padz® de ZOLL, incluye un localizador para la ubicación de la mano, un acelerómetro, circuitos electrónicos y un algoritmo de procesamiento. Todos ellos funcionan en conjunto para medir el desplazamiento vertical en el espacio a medida que se realizan las compresiones.
Talla únicaEl diseño de electrodo de una pieza de ZOLL tiene en cuenta la variación anatómica. El diseño de CPR-D-padz se basa en numerosos datos humanos y se ajusta a las características antropométricas de la anatomía torácica del 99% de la población. Si fuese necesario, el electrodo inferior (apical) se puede separar y ajustarse para abarcar al otro 1% de la población.
Colocación simplificada
Colocar dos parches de electrodo separados en el tórax desnudo del paciente puede resultar confuso para el reanimador ocasional. CPR-D-padz de ZOLL simplifica este paso al guiar la colocación de la marca de referencia roja en el centro de la línea imaginaria que conecta los pezones del paciente. Una vez en su lugar, el localizador de mano y los dos parches de electrodo se colocan de forma natural en la posición óptima tanto para desfibrilación como para RCP.
Vida útil: 5 añosTodos los electrodos de DEA transmiten electricidad de desfibrilación al paciente a través del metal que está en contacto con el gel de infusión de sal que se pone entre el metal y la piel. Sin embargo, con el tiempo, la sal que contiene el gel corroe el metal y finalmente afecta a la funcionalidad del electrodo. El novedoso diseño del electrodo de ZOLL, sacrifica un elemento no fundamental del electrodo para controlar el proceso de corrosión y ofrecer una vida útil sin precedentes de cinco años.
Especificaciones técnicas
Las especificaciones están sujetas a cambios sin previo aviso.©2011 ZOLL Medical Corporation. Reservados todos los derechos. Advancing Resuscitation Today, AED Plus, CPR-D-padz, pedi-padz II, Real CPR Help, stat-padz y ZOLL son marcas comerciales y marcas registradas de ZOLL Medical Corporation en Estados Unidos y en los demás países. Todas las demás marcas comerciales pertenecen a sus respectivos propietarios.Impreso en EE.UU. 061110 9656-0158-10
DESFIBRILADORForma de onda:bifásica rectilínea.
Tiempo de retención de carga del desfibrilador: 30 segundosdel desfibrilador: 30 segundosdel desfibrilador:
Selección de la energía: selección automática preprogramada
(120J, 150J, 200J)
Seguridad del paciente: todas las conexiones de paciente están aisladas desde el punto de vista eléctrico.
Tiempo de carga: menos de 10 segundos con baterías nuevas.
Electrodos: CPR-D-padz, pedi-padz® II o stat-padz® II de ZOLL.
Comprobación automática:Comprobación automática configurable de 1 a 7 días. Valor predeterminado = cada 7 Comprobación mensual a energía completa (200J).
Comprobaciones automáticasCapacidad de batería, conexión de los electrodos, electrocardiograma y circuitos de carga y descarga, hardware y software de microprocesador, circuito de RCP y sensor CPR-D, y circuito de audio
RCP: Metrónomo de frecuenciaVariable entre 60 y 100 CPM
Profundidad: de 3/4” a 3,5”; De 1,9 a 8,9 cm
Asesoramiento de la desfibrilación: evalúa la conexión desfibrilación: evalúa la conexión desfibrilación:del electrodo y el ECG del paciente para determinar si se requiere la desfibrilación.
Ritmos susceptibles de descarga:fibrilación ventricular con amplitud promedio >100 microvoltios y taquicardia ventricular compleja amplia con frecuencias mayores que 150 lpm para adultos o 200 lpm para niños. Para conocer la sensibilidad y especificidad del algoritmo de análisis de ECG, consulte la Guía del administrador de AED Plus.
Rango de medición de la impedancia del paciente:0 a 300 ohmios
Desfibrilador: circuito protegido de ECG
Formato de pantalla: LCD con barra de movimiento opcional
Tamaño: 2,6” x 1,3”; 6,6 cm x Tamaño: 2,6” x 1,3”; 6,6 cm x Tamaño:3,3 cm
Ventana de vista de ECG opcional: 2,6 segundos
Velocidad de barrido de la pantalla de ECG opcional:25 mm/s 1”/s
Capacidad de batería: Nuevas normales (20 °C) = 5 años (225 descargas) o 13 de monitorización continuada. Fin de la vida indicada por la X roja (descargas restantes normales= 9).
Registro de datos y almacenamiento: 50 minutos de datos de ECG y RCP. 20 minutos de grabación de audio y datos de ECG y RCP, si la opción de grabación de audio está instalada y activada. 7 horas de datos de ECG y RCP si la opción de grabación de audio está desactivada.
Requisitos mínimos de PC para configuración y recuperación de los datos del paciente: equipo con Windows®
98,Windows® 2000, Windows®
NT, Windows® XP,compatible con IBM, PII con 16550 UART (o superior).64 MB de RAM. Monitor VGA o mejor. Unidad deCD-ROM. Puerto infrarrojo. Espacio en disco de 2 MB.
DISPOSITIVOTamaño: (alto x ancho x profundidad) 5,25” x 9,50” x 11,50”; 13,3 cm x 24,l cm x 29,2 cm
Peso: 6,7 lb; 3,1 kgPeso: 6,7 lb; 3,1 kgPeso:
Alimentación: baterías reemplazables por el usuario. 10 baterías tipo 123A Photo Flash de litio-dióxido de manganeso.
Clasificación del dispositivo:Clase II con alimentación interna según EN60601-1
Normas de diseño: cumple con los requisitos aplicables de las normas UL 2601, AAMI DF-39, IEC 601-2-4, EN60601-1, IEC60601-1-2.
AMBIENTETemperatura de funcionamiento:32 °F a 122 °F; 0 °C a 50 °C
Temperatura de almacenamiento: -22 °F a 140 °F; -30° a 60 °C
Humedad: de 10% a 95% de humedad relativa, sin condensación
Vibración: MIL Std. 810F, prueba de helicóptero mínimo.
Descarga: IEC 68-2-27; 100G
Altitud: 300 a 15.000 pies; -91 m a 4573 m
Ingreso de agua y partículas:IP-55.
CPR-D-padzVida útil: 5 años
Gel conductor: hidrogel de polímero
Elemento conductor: estaño
Embalaje: bolsa laminada de múltiples capas
Clase de impedancia: baja
Longitud del cable:48 pulgadas (1,2 m)
Esternón: Longitud: 6,1” (15,5 cm); Ancho: 5,0” (12,7 cm); Largo, gel conductor: 3,5” (8,9 cm); Ancho, gel conductor: 3,5” (8,9 cm); Área, gel conductor: 12,3 pulgadas2 (79,0 cm2);
Ápex: Longitud: 6,1” (15,5 cm); Ancho: 5,6” (14,1 cm); Largo, gel conductor: 3,5” (8,9 cm); Ancho, gel conductor: 3,5” (8,9 cm); Área, gel conductor: 12,3 pulgadas2 (79,0 cm2);
Conjunto completo: Longitud doblado: 7,6” (19,4 cm); Ancho doblado: 7,0” (17,8 cm); Altura doblado: 1,5” (3,8 cm)
Normas de diseño: cumple con los requisitos aplicables según ANSI/AAMI/ISO DF-39-1993.
ZOLL Medical Corporation ZOLL Medical Corporation Worldwide HeadquartersWorldwide Headquarters269 Mill Road269 Mill RoadChelmsford, MA 01824 Chelmsford, MA 01824 978-421-9655 800-348-9011978-421-9655 800-348-9011
Para ver las direcciones y números de Para ver las direcciones y números de fax de las subsidiarias, así como otras fax de las subsidiarias, así como otras ubicaciones globales, vaya a ubicaciones globales, vaya a www.zoll.com/contacts.www.zoll.com/contacts.
Especificaciones de AED Plus
A D V A N C I N G A D V A N C I N G R E S U S C I T A T I OR E S U S C I T A T I O NN. . T O D AT O D A YY..®®
Real CPR HelpReal CPR Help®® ofrece una ayuda única para ofrece una ayuda única para los reanimadores al entregar retroalimentación los reanimadores al entregar retroalimentación en tiempo real sobre la profundidad y la en tiempo real sobre la profundidad y la frecuencia de compresión para RCP.frecuencia de compresión para RCP.
Los Los CPR-D-padzCPR-D-padz de una pieza de ZOLL están de una pieza de ZOLL estándiseñados para ajustarse a la anatomía diseñados para ajustarse a la anatomía torácica del 99% de la población.torácica del 99% de la población.
Los CPR-D-padzLos CPR-D-padz cuentan con ilustraciones cuentan con ilustraciones claras sobre la colocación anatómica y una claras sobre la colocación anatómica y una marca de referencia para la ubicación de marca de referencia para la ubicación de lala mano para RCP.mano para RCP.
Los CPR-D-padzLos CPR-D-padz vienen complementados vienen complementados con elementos de rescate esenciales, con elementos de rescate esenciales, entre ellos, mascarilla protectora, máquina entre ellos, mascarilla protectora, máquina de afeitar, tijeras, guantes desechables de afeitar, tijeras, guantes desechables yy toallita húmeda desechable.toallita húmeda desechable.
Los CPR-D-padzLos CPR-D-padz cuentan con ilustraciones cuentan con ilustraciones
Los CPR-D-padzLos CPR-D-padz vienen complementados vienen complementados
Flexión del cuello
Tórax
Cintura
Profundidad de compresión de al menos 5 cm (2 pulg.)
Las especificaciones están sujetas a cambios sin previo aviso.©2011 ZOLL Medical Corporation. Reservados todos los derechos. Advancing Resuscitation Today, AED Plus, CPR-D-padz, pedi-padz II, Real CPR Help, stat-padz y ZOLL son marcas comerciales y marcas registradas de ZOLL Medical Corporation en Estados Unidos y en los demás países. Todas las demás marcas comerciales pertenecen a sus respectivos propietarios.Impreso en EE.UU. 061110 9656-0158-10
DESFIBRILADORForma de onda:bifásica rectilínea.
Tiempo de retención de carga del desfibrilador: 30 segundosdel desfibrilador: 30 segundosdel desfibrilador:
Selección de la energía: selección automática preprogramada
(120J, 150J, 200J)
Seguridad del paciente: todas las conexiones de paciente están aisladas desde el punto de vista eléctrico.
Tiempo de carga: menos de 10 segundos con baterías nuevas.
Electrodos: CPR-D-padz, pedi-padz® II o stat-padz® II de ZOLL.
Comprobación automática:Comprobación automática configurable de 1 a 7 días. Valor predeterminado = cada 7 Comprobación mensual a energía completa (200J).
Comprobaciones automáticasCapacidad de batería, conexión de los electrodos, electrocardiograma y circuitos de carga y descarga, hardware y software de microprocesador, circuito de RCP y sensor CPR-D, y circuito de audio
RCP: Metrónomo de frecuenciaVariable entre 60 y 100 CPM
Profundidad: de 3/4” a 3,5”; De 1,9 a 8,9 cm
Asesoramiento de la desfibrilación: evalúa la conexión desfibrilación: evalúa la conexión desfibrilación:del electrodo y el ECG del paciente para determinar si se requiere la desfibrilación.
Ritmos susceptibles de descarga:fibrilación ventricular con amplitud promedio >100 microvoltios y taquicardia ventricular compleja amplia con frecuencias mayores que 150 lpm para adultos o 200 lpm para niños. Para conocer la sensibilidad y especificidad del algoritmo de análisis de ECG, consulte la Guía del administrador de AED Plus.
Rango de medición de la impedancia del paciente:0 a 300 ohmios
Desfibrilador: circuito protegido de ECG
Formato de pantalla: LCD con barra de movimiento opcional
Tamaño: 2,6” x 1,3”; 6,6 cm x Tamaño: 2,6” x 1,3”; 6,6 cm x Tamaño:3,3 cm
Ventana de vista de ECG opcional: 2,6 segundos
Velocidad de barrido de la pantalla de ECG opcional:25 mm/s 1”/s
Capacidad de batería: Nuevas normales (20 °C) = 5 años (225 descargas) o 13 de monitorización continuada. Fin de la vida indicada por la X roja (descargas restantes normales= 9).
Registro de datos y almacenamiento: 50 minutos de datos de ECG y RCP. 20 minutos de grabación de audio y datos de ECG y RCP, si la opción de grabación de audio está instalada y activada. 7 horas de datos de ECG y RCP si la opción de grabación de audio está desactivada.
Requisitos mínimos de PC para configuración y recuperación de los datos del paciente: equipo con Windows®
98,Windows® 2000, Windows®
NT, Windows® XP,compatible con IBM, PII con 16550 UART (o superior).64 MB de RAM. Monitor VGA o mejor. Unidad deCD-ROM. Puerto infrarrojo. Espacio en disco de 2 MB.
DISPOSITIVOTamaño: (alto x ancho x profundidad) 5,25” x 9,50” x 11,50”; 13,3 cm x 24,l cm x 29,2 cm
Peso: 6,7 lb; 3,1 kgPeso: 6,7 lb; 3,1 kgPeso:
Alimentación: baterías reemplazables por el usuario. 10 baterías tipo 123A Photo Flash de litio-dióxido de manganeso.
Clasificación del dispositivo:Clase II con alimentación interna según EN60601-1
Normas de diseño: cumple con los requisitos aplicables de las normas UL 2601, AAMI DF-39, IEC 601-2-4, EN60601-1, IEC60601-1-2.
AMBIENTETemperatura de funcionamiento:32 °F a 122 °F; 0 °C a 50 °C
Temperatura de almacenamiento: -22 °F a 140 °F; -30° a 60 °C
Humedad: de 10% a 95% de humedad relativa, sin condensación
Vibración: MIL Std. 810F, prueba de helicóptero mínimo.
Descarga: IEC 68-2-27; 100G
Altitud: 300 a 15.000 pies; -91 m a 4573 m
Ingreso de agua y partículas:IP-55.
CPR-D-padzVida útil: 5 años
Gel conductor: hidrogel de polímero
Elemento conductor: estaño
Embalaje: bolsa laminada de múltiples capas
Clase de impedancia: baja
Longitud del cable:48 pulgadas (1,2 m)
Esternón: Longitud: 6,1” (15,5 cm); Ancho: 5,0” (12,7 cm); Largo, gel conductor: 3,5” (8,9 cm); Ancho, gel conductor: 3,5” (8,9 cm); Área, gel conductor: 12,3 pulgadas2 (79,0 cm2);
Ápex: Longitud: 6,1” (15,5 cm); Ancho: 5,6” (14,1 cm); Largo, gel conductor: 3,5” (8,9 cm); Ancho, gel conductor: 3,5” (8,9 cm); Área, gel conductor: 12,3 pulgadas2 (79,0 cm2);
Conjunto completo: Longitud doblado: 7,6” (19,4 cm); Ancho doblado: 7,0” (17,8 cm); Altura doblado: 1,5” (3,8 cm)
Normas de diseño: cumple con los requisitos aplicables según ANSI/AAMI/ISO DF-39-1993.
ZOLL Medical Corporation ZOLL Medical Corporation Worldwide HeadquartersWorldwide Headquarters269 Mill Road269 Mill RoadChelmsford, MA 01824 Chelmsford, MA 01824 978-421-9655 800-348-9011978-421-9655 800-348-9011
Para ver las direcciones y números de Para ver las direcciones y números de fax de las subsidiarias, así como otras fax de las subsidiarias, así como otras ubicaciones globales, vaya a ubicaciones globales, vaya a www.zoll.com/contacts.www.zoll.com/contacts.
Especificaciones de AED Plus
A D V A N C I N G A D V A N C I N G R E S U S C I T A T I OR E S U S C I T A T I O NN. . T O D AT O D A YY..®®
Real CPR HelpReal CPR Help®® ofrece una ayuda única para ofrece una ayuda única para los reanimadores al entregar retroalimentación los reanimadores al entregar retroalimentación en tiempo real sobre la profundidad y la en tiempo real sobre la profundidad y la frecuencia de compresión para RCP.frecuencia de compresión para RCP.
Los Los CPR-D-padzCPR-D-padz de una pieza de ZOLL están de una pieza de ZOLL estándiseñados para ajustarse a la anatomía diseñados para ajustarse a la anatomía torácica del 99% de la población.torácica del 99% de la población.
Los CPR-D-padzLos CPR-D-padz cuentan con ilustraciones cuentan con ilustraciones claras sobre la colocación anatómica y una claras sobre la colocación anatómica y una marca de referencia para la ubicación de marca de referencia para la ubicación de lala mano para RCP.mano para RCP.
Los CPR-D-padzLos CPR-D-padz vienen complementados vienen complementados con elementos de rescate esenciales, con elementos de rescate esenciales, entre ellos, mascarilla protectora, máquina entre ellos, mascarilla protectora, máquina de afeitar, tijeras, guantes desechables de afeitar, tijeras, guantes desechables yy toallita húmeda desechable.toallita húmeda desechable.
Los CPR-D-padzLos CPR-D-padz cuentan con ilustraciones cuentan con ilustraciones
Los CPR-D-padzLos CPR-D-padz vienen complementados vienen complementados
Flexión del cuello
Tórax
Cintura
Profundidad de compresión de al menos 5 cm (2 pulg.)
1
Instrucciones de uso i-PAD CU-SP1
La información que contienen estas instrucciones de uso se refiere a i-PAD CU-SP1. Esta
información está sujeta a cambios. Póngase en contacto con CU Medical Systems, Inc. o sus
representantes autorizados para obtener información relativa a las modificaciones.
Historial de modificaciones
Edición 1
Fecha de publicación: agosto de 2011
Nº de documento: OPM-SP1- E-01
Publicado por: CU Medical Systems, Inc.
Impreso en la República de Corea
Copyright
© 2011 CU Medical Systems, Inc.
Ninguna parte de estas instrucciones de uso puede reproducirse sin el permiso de CU Medical
Systems, Inc.
Directiva sobre productos sanitarios
i-PAD CU-SP1 cumple los requisitos de la Directiva 93/42/CEE relativa a productos sanitarios y
sus modificaciones.
Importante:
La desfibrilación debe llevarse a cabo rápidamente en caso de paro cardíaco repentino. Dado
que las posibilidades de éxito se reducen entre un 7% y un 10% por cada minuto que se tarde
en realizar la desfibrilación, esta debe hacerse con prontitud.
2
El dispositivo i-PAD CU-SP1 está fabricado por:
CU Medical Systems, Inc.
Dongwha Medical Instrument Complex
1647-1 Dongwha-ri, Munmak-eup, Wonju-si, Gangwon-do,
220-801 República de Corea
Representante autorizado en la UE
Medical Device Safety Service
Schiffgraben 41, 30175 Hannover (Alemania)
Contacto
Producto y otras dudas
Equipo de venta internacional CU Medical Systems, Inc.
5F, Cheonggye Plaza, 991-4, Cheonggye, Uiwang,
Gyeonggi (República de Corea)
Tfno.: +82 31 421 9700 / Fax: +82 31 421 9911
Correo electrónico: [email protected]
Sucursal de CU Medical Systems, Inc. en Alemania Kuester Strasse 6, 30519 Hannover (Alemania) Tfno.: +49 511 365 4353 / Fax: +49 511 848 6054
Servicio y asistencia técnica
Equipo de atención al cliente CU Medical Systems, Inc.
5F, Cheonggye Plaza, 991-4, Cheonggye, Uiwang,
Gyeonggi (República de Corea)
Tfno.: +82 31 421 9700 / Fax: +82 31 421 9911
Correo electrónico: [email protected]
59
E . Especificaciones del dispositivo
Nombre del modelo: CU-SP1
Físicas
Categoría Especificaciones nominales
Dimensiones 260 mm x 256 mm x 69,5 mm (ancho x largo x alto)
Peso 2,4 kg (incluidas la batería y las almohadillas)
Medioambientales
Categoría Especificaciones nominales
Estado de funcionamiento (el dispositivo se está usando para una emergencia)
Temperatura: 0 ~ 43 (32 ~ 109)
Humedad: 5% ~ 95% (sin condensación)
Estado de almacenamiento (el dispositivo se almacena junto con las almohadillas del desfibrilador
y con la batería insertada, listo para ser utilizado en caso de emergencia)
Temperatura: 0 ~ 43 (32 ~ 109)
Humedad: 5% ~ 95% (sin condensación)
Estado de transporte (solo el dispositivo, sin almohadillas ni batería incluidas)
Temperatura: -20 ~ 60 (-4 ~ 140)
Humedad: 5% ~ 95% (sin condensación)
Altitud 0 a 4.500 m (de funcionamiento y de almacenamiento)
Caídas Soporta caídas de hasta 1,2 metros sobre cualquier borde, esquina o
superficie
Vibración Funcionamiento: cumple con MIL-STD-810G Fig.514.6E-1, aleatoria
En espera: cumple con MIL-STD-810G Fig.514.6E-2, barrido senoidal
(helicóptero)
Sellado IEC 60529: IP55
ESD Cumple con IEC 61000-4-2:2001
EMI (radiada) Cumple con los límites de IEC 60601-1-2, método EN 55011:2007 +A2:2007,
grupo 1, clase B
EMI (inmunidad) Cumple con los límites de IEC 60601-1-2, método EN 61000-4-3:2006
+A1:2008 nivel 3 (10 V/m 80 MHz a 2500 MHz)
60
Desfibrilador
Categoría Especificaciones nominales
Modo de
funcionamiento Semiautomático
Forma de onda e-cubo bifásica (tipo exponencial truncado)
Corriente de salida Carga de 150 J a 50 Ω para adultos
Carga de 50 J a 50 Ω para niños
Control de carga Controlada por un sistema de análisis de pacientes automático
Tiempo de carga Diez segundos desde que se emite la instrucción de voz "Se necesita una
descarga eléctrica."
Tiempo desde el inicio del análisis de ritmos (comando de
voz:
"NO TOQUE AL PACIENTE, ANALIZANDO RITMO
CARDÍACO")
hasta que la descarga está lista (comando de voz: "PULSE EL
BOTÓN NARANJA PARPADEANTE AHORA. APLIQUE LA
DESCARGA AHORA")
Batería nueva
10 segundos normalmente
Batería nueva: 16ª descarga
eléctrica 11 segundos
normalmente
Tiempo desde el encendido hasta que la descarga está lista
(comando de voz: "PULSE EL BOTÓN NARANJA
PARPADEANTE AHORA. APLIQUE LA DESCARGA AHORA")
Batería nueva: 16ª descarga
eléctrica 25 segundos
normalmente
Indicador de
carga
• Comando de voz "Pulse el botón naranja parpadeante ahora. Aplique la
descarga ahora")
• Botón de descarga parpadeante
• Pitido
Tiempo desde
RCP hasta
descarga
Al menos 6 segundos desde la finalización de la RCP hasta la aplicación de la
descarga
Descarga
El dispositivo realiza una descarga automática en los siguientes casos:
• Cuando el ECG del paciente cambia a un ritmo que no requiere desfibrilación.
• Cuando el botón de descarga no se pulsa en los 15 segundos siguientes a la
finalización de la carga.
• Cuando el dispositivo se apaga pulsando el botón de encendido durante al
menos un segundo.
• Cuando las almohadillas se retiran del cuerpo del paciente o el conector de las
almohadillas se extrae del dispositivo.
• Cuando la impedancia del paciente está fuera del rango de desfibrilación
(25 Ω ~ 175 Ω)
Aplicación de la
descarga La descarga eléctrica se aplica si se pulsa el botón de descarga mientras el
CU-SP1 está activado.
Vector de
aplicación de
descarga
• Almohadillas de adulto en posición anterior-anterior
• Almohadillas pediátricas en posición anterior-anterior
Aislamiento del
paciente Tipo BF, con protección para desfibrilación
65
Prueba de autodiagnóstico
Automática
• Prueba automática durante el encendido, prueba automática en tiempo de
ejecución
• Prueba automática diaria, semanal y mensual
Manual Prueba de inserción de batería (se realiza cuando el usuario inserta la batería
en el compartimento correspondiente del dispositivo)
Batería desechable
Categoría Especificaciones nominales
Tipo de batería 12 V CC, 2,8 Ah LiMnO2, desechable: estándar
12 V CC, 4,2 Ah LiMnO2, desechable: larga duración
Capacidad
Estándar: al menos 50 descargas para una batería nueva
o 4 horas de funcionamiento a temperatura ambiente
Larga duración: al menos 200 descargas para una batería nueva
u 8 horas de funcionamiento a temperatura ambiente
Duración en modo de
espera (después de
insertar la batería)
Estándar: al menos 3 años desde la fecha de fabricación, si se almacena
y conserva de acuerdo con las instrucciones de este
documento.
Larga duración: al menos 5 años desde la fecha de fabricación, si se
almacena y conserva de acuerdo con las instrucciones
de este documento.
ntervalos de
temperatura
• Funcionamiento
Temperatura: 0 ~ 43 (32 ~ 109)
• Almacenamiento
Temperatura: -20 ~ 60 (-4 ~ 140)
Diemer s.l. C/ Enkarterri nº 1 Bis Local 1 48840 Güeñes - Vizcaya Tlfno. 946690037 - Fax. 946690357 Email. [email protected] www.diemer.es