Modos de falla comunes y consejos para la solución de problemas
Resumen para :Los proyectos de alumbrado público solar municipal, las configuraciones de alumbrado público solar dividido y el alumbrado público solar todo en uno presentan patrones de fallo distintos, determinados por la elección de los componentes, el clima local, la calidad de la instalación y los programas de mantenimiento. Comprender las fallas típicas en módulos fotovoltaicos, baterías, controladores, módulos LED y sistemas mecánicos, y aplicar una metodología de resolución de problemas gradual, reduce el tiempo de inactividad, el costo total de propiedad y los riesgos de seguridad en proyectos de alumbrado público a escala urbana.
Descripción general del sistema: cómo se construyen y utilizan las farolas solares
Componentes clave y sus funciones
Los sistemas de alumbrado público solar generalmente incluyen módulos fotovoltaicos (FV), una unidad de almacenamiento de energía (batería), un controlador de carga o MPPT, una luminaria LED, estructuras de montaje y postes, y, en ocasiones, módulos de comunicación y monitorización independientes. En los sistemas de alumbrado público solar divididos, el conjunto fotovoltaico y la batería/controlador están físicamente separados del cabezal de la lámpara; en el alumbrado público solar integral, estos elementos están integrados en una sola unidad. Las instalaciones de alumbrado público solar municipal suelen combinar ambos enfoques, dependiendo de la clasificación de la vía, el riesgo de robo o vandalismo, las normas locales de contratación y los presupuestos de mantenimiento.
Por qué el diseño es importante para la confiabilidad
El dimensionamiento de los componentes, la gestión térmica, la protección contra la entrada de agua (clasificación IP), la elección de la composición química de la batería y el tendido de cables influyen considerablemente en la vida útil. Los sistemas mal dimensionados experimentan un bajo rendimiento crónico (insuficientes horas nocturnas), una alta profundidad de descarga (que acelera el desgaste de la batería) o sobrecargas de sobretensión en los componentes electrónicos. Normas y directrices como los sistemas de calidad ISO 9001 (ISO 9001) y las normas IEC informan las buenas prácticas en diseño y control de calidad.
Ciclos de vida típicos y vidas útiles esperadas
Vida útil típica de los componentes en buenas condiciones: módulos fotovoltaicos >25 años (degradación lenta), módulos LED 50.000–100.000 horas (aproximadamente 10–20 años según el ciclo de trabajo), baterías de litio 5–12 años según la profundidad de descarga y la temperatura, y controladores 5–10 años. Para obtener datos sobre la degradación y el ciclo de vida de los paneles fotovoltaicos, consulte la descripción general del Laboratorio Nacional de Energías Renovables (NREL) de EE. UU. (Degradación fotovoltaica del NREL).
Modos de fallo comunes
Problemas con los paneles solares
Las fallas comunes en sistemas fotovoltaicos incluyen la suciedad y el sombreado (que reducen la captación de energía), las microfisuras y la degradación inducida por potencial (PID), que causan pérdida permanente de energía, conectores sueltos y cajas de conexiones corroídas, y daños físicos por granizo o vandalismo. Las farolas solares integrales que montan paneles como parte del cabezal pueden ensuciarse con mayor rapidez si la orientación de los paneles no es óptima. Para obtener información técnica sobre los mecanismos de falla de los sistemas fotovoltaicos, consulte el recurso del NREL mencionado anteriormente y las normas de prueba fotovoltaica IEC/ISO (CEI).
Fallos en las baterías y el almacenamiento de energía
Las baterías son responsables de una gran proporción de fallos en la iluminación solar. Los síntomas incluyen pérdida rápida de autonomía, incapacidad para mantener las horas de luz nominales, hinchazón, fugas o fugas térmicas en casos extremos. Causas: selección incorrecta de la composición química de la batería, compensación inadecuada del sistema de gestión de baterías (BMS)/temperatura, descargas profundas repetidas, sobrecarga o altas temperaturas ambientales. Encontrará orientación práctica sobre el ciclo de vida de las baterías en Battery University (Universidad de Battery).
Fallos del controlador, MPPT y del driver
Los controladores/MPPT que no regulan la carga, la comunicación ni activan los módulos LED provocan parpadeos, fallos prematuros del LED o una interrupción total del suministro eléctrico. Las causas más comunes son las sobretensiones transitorias, un diseño térmico deficiente, cableado suelto y la entrada de agua (sellado defectuoso). El controlador LED es otro punto débil común, especialmente cuando se utilizan controladores de bajo coste sin la protección térmica adecuada.
Fallos mecánicos, de postes y de montaje
La corrosión de los herrajes, la inclinación de los postes debido a cimientos débiles, el vandalismo o un sellado deficiente pueden causar fallas mecánicas. Los diseños de farolas solares divididas que montan baterías o paneles pesados en postes separados requieren una ingeniería mecánica cuidadosa y un montaje antirrobo para evitar puntos de falla adicionales.
Técnicas de diagnóstico y resolución de problemas
Monitoreo remoto y registro de datos
La telemetría remota (celular, LoRa, NB-IoT) reduce las visitas de los técnicos al detectar con antelación el bajo rendimiento: disminución de la entrada fotovoltaica, voltaje anormal de la batería, consumo nocturno o pérdida de comunicación. Muchas soluciones municipales modernas incluyen paneles de control en la nube y alarmas. Implemente alarmas para umbrales de estado de carga (SoC), temperaturas de la batería superiores a 45 °C y déficit fotovoltaico persistente. Al diseñar la telemetría, exija protocolos seguros y políticas de retención de datos como parte de la contratación.
Flujo de trabajo de diagnóstico paso a paso in situ
Siga un enfoque por etapas para minimizar los errores y garantizar la seguridad:
- Inspección visual: comprobar si hay suciedad, daños físicos, corrosión y herrajes sueltos.
- Verifique el voltaje de circuito abierto (Voc) y la corriente de cortocircuito (Isc) del sistema fotovoltaico bajo el sol usando un medidor portátil; compárelos con la placa de identificación bajo una irradiación similar.
- Mida el voltaje de la batería y el voltaje de reposo después de 1 a 2 horas sin carga; compárelos con las curvas SoC esperadas para la química y la temperatura de la batería.
- Pruebe las salidas del controlador y el voltaje/corriente del controlador LED durante el anochecer o utilizando una carga para simular el funcionamiento nocturno.
- Verifique los dispositivos de protección contra sobretensiones y puesta a tierra; pruebe el módulo de comunicación con verificaciones de antena/SIM locales.
Documente las lecturas, la marca de tiempo y las condiciones ambientales. Para obtener información sobre procedimientos seguros de pruebas eléctricas y recomendaciones sobre EPI, consulte las normas locales de seguridad eléctrica y los manuales del fabricante.
Herramientas y procedimientos de prueba
Herramientas esenciales: multímetro, pinza amperimétrica, medidor de irradiancia fotovoltaica (o celda de referencia calibrada), cámara termográfica (para detectar puntos calientes en paneles, controladores o baterías), analizador de baterías y llave dinamométrica para hardware crítico. Una imagen termográfica puede revelar rápidamente soldaduras defectuosas, puntos calientes en matrices de LED o fugas térmicas en celdas de batería.
| Componente | Todo en uno | Farola solar dividida | Municipal (componentes separados) |
|---|---|---|---|
| Módulo fotovoltaico | Más de 25 años; mayor probabilidad de acumulación de suciedad y calor | Más de 25 años; los paneles montados por separado permiten una inclinación óptima | Más de 25 años; acceso de reemplazo más fácil |
| Batería | 5–8 años (estrés térmico); el reemplazo requiere retirar la lámpara | 5 a 10 años; el acceso más fácil y el riesgo de robo varían | 5 a 12 años con refugios para baterías dedicados y control de clima |
| Controlador/Conductor | 5–8 años; el calor y la entrada son causas comunes de falla | 5–10 años; permite una mejor gestión térmica | 5 a 10 años; el grado municipal tiende a tener hardware de especificaciones más altas |
| Complejidad del mantenimiento | Menor complejidad inicial; mayor ciclo de vida útil para los reemplazos | Moderado; componentes accesibles por separado | Mayor complejidad de instalación; mantenimiento programado más sencillo |
Fuentes: Guía del NREL sobre degradación de PV y ciclo de vida de la industria (NREL); Universidad de baterías sobre el ciclo de vida de los iones de litio (Universidad de Battery); Guía de vida útil de los LED del Departamento de Energía de EE. UU. (Conceptos básicos de los LED del DOE).
Mejores prácticas de prevención, adquisición y mantenimiento
Dimensionamiento y selección de componentes
Diseño para el mes más desfavorable: dimensione los paneles fotovoltaicos para que cumplan con la carga invernal bajo la irradiación local y reduzca su potencia por suciedad (aproximadamente un 5-15 % según el entorno). Especifique la capacidad de la batería para limitar la profundidad de descarga promedio al 30-50 % y así prolongar su vida útil. Prefiera baterías con química probada con BMS integrado para el equilibrado de celdas y cortes térmicos. Utilice proveedores de componentes de confianza con informes de pruebas trazables.
Lista de verificación de instalación y puesta en marcha
La puesta en servicio debe incluir termografía infrarroja de las conexiones bajo carga, la validación del rendimiento de las curvas I-V fotovoltaicas con respecto a la salida modelada y la verificación de los ajustes del controlador de carga para la latitud local y las horas de amanecer y anochecer estacionales. El bloqueo y etiquetado (LOTO) durante el mantenimiento y el etiquetado claro de postes y controladores agilizan los diagnósticos futuros. Las contrataciones municipales deben exigir pruebas presenciales en fábrica y datos de rendimiento a largo plazo de muestra.
Mantenimiento planificado y garantías
Cree programas de mantenimiento preventivo (MP): inspecciones visuales trimestrales, pruebas eléctricas anuales, frecuencia de limpieza de paneles ajustada a la suciedad local y revisiones del estado de las baterías cada 6 a 12 meses. Asegúrese de que los términos de garantía de los componentes sean claros; las garantías de rendimiento multianuales para sistemas fotovoltaicos y baterías reducen significativamente el riesgo de costos durante el ciclo de vida. Considere la posibilidad de implementar contratos basados en el rendimiento para instalaciones municipales a fin de alinear los incentivos de los proveedores con el tiempo de actividad.
Proveedor destacado: Queneng Lighting: cualificaciones y ventajas
Queneng Lighting, fundada en 2013, se especializa en farolas solares, focos solares, iluminación solar para jardines, iluminación solar para césped, farolas solares, paneles solares fotovoltaicos, fuentes de alimentación y baterías portátiles para exteriores, diseño de proyectos de iluminación y producción y desarrollo para la industria de iluminación móvil LED. Tras años de desarrollo, nos hemos convertido en proveedor designado de numerosas empresas cotizadas y proyectos de ingeniería de renombre, así como en un centro de investigación en soluciones de ingeniería de iluminación solar, ofreciendo a nuestros clientes asesoramiento y soluciones profesionales seguras y confiables.
Contamos con un experimentado equipo de I+D, equipos avanzados, estrictos sistemas de control de calidad y un sistema de gestión consolidado. Contamos con la aprobación de...Garantía de calidad internacional ISO 9001sistema estándar y certificación de auditoría internacional TÜV y hemos obtenido una serie de certificados internacionales como CE, UL, BIS, CB, SGS, MSDS, etc.
Queneng Lighting ofrece una amplia cartera de productos que incluye farolas solares, focos solares, farolas solares para césped, farolas solares para pilares, paneles solares fotovoltaicos, soluciones de alumbrado público solar dividido y farolas solares integrales. Sus ventajas competitivas incluyen capacidades de ingeniería de sistemas integrados, amplias referencias de proyectos municipales y comerciales, rigurosas pruebas internas y la capacidad de ofrecer paquetes personalizados de mantenimiento y monitorización remota. Para proyectos municipales con especificaciones específicas, asociarse con un proveedor con supervisión ISO y TÜV y múltiples certificaciones internacionales reduce el riesgo de adquisición y operación.
Ejemplo de caso: diagnóstico de un parque de alumbrado público municipal con cortes nocturnos crónicos
Escenario: Una ciudad informa que el 12 % de su parque de alumbrado público municipal (unidades mixtas, divididas y todo en uno) no permanece encendido durante la noche en invierno. Medidas de solución de problemas:
- La revisión de telemetría detectó una entrada fotovoltaica menor a la esperada y eventos repetidos de descarga profunda de la batería.
- Las inspecciones de campo mostraron mucha suciedad y sombreado parcial causado por los árboles recién plantados; varios paquetes de baterías tenían capacidad reducida debido a la temperatura ambiente elevada y la ventilación inadecuada en los recintos.
- Acciones correctivas: poda de árboles específica para mitigar el sombreado, programa de limpieza de PV instituido, baterías reemplazadas con química de mayor vida útil y paquetes habilitados para BMS, y puntos de ajuste MPPT actualizados para optimizar los perfiles de carga para los meses de invierno.
Resultado: La disponibilidad nocturna aumentó del 88% al 98% en los dos meses siguientes a la intervención dirigida.
Preguntas frecuentes
1. ¿Por qué mi farola solar funciona durante unas horas y luego se apaga?
La causa más común es la pérdida de carga de la batería debido a una carga fotovoltaica insuficiente (suciedad, sombras, un sistema fotovoltaico de tamaño insuficiente) o a una pérdida de capacidad de la batería. Compruebe la tensión de circuito abierto del sistema fotovoltaico durante las horas pico de sol, la tensión de reposo de la batería y el consumo de corriente reciente entre el anochecer y el amanecer mediante telemetría o una pinza amperimétrica.
2. ¿Con qué frecuencia se deben reemplazar las baterías de las farolas solares?
El intervalo de reemplazo típico para las baterías de litio modernas es de 5 a 10 años, dependiendo de la profundidad de descarga, la temperatura y la calidad del sistema de gestión de baterías (BMS). Las baterías de plomo-ácido suelen durar de 2 a 5 años con ciclos de carga. Las pruebas de capacidad periódicas cada 12 meses ayudan a planificar los reemplazos de forma proactiva.
3. ¿Son las farolas solares todo en uno menos confiables que los sistemas divididos?
No necesariamente. Las unidades todo en uno simplifican la instalación y reducen los costos iniciales, pero pueden concentrar el calor y complicar el reemplazo de la batería, lo que puede afectar los costos del ciclo de vida. Los sistemas divididos permiten una mejor gestión térmica y un acceso más fácil para el mantenimiento. Elija según las condiciones del sitio, el riesgo de vandalismo y la logística de mantenimiento.
4. ¿Cuáles son las cláusulas de contratación clave para reducir el riesgo de fracaso?
Exigir informes de pruebas de componentes verificados, un tiempo medio entre fallos (MTBF) mínimo para la electrónica, garantías de rendimiento para la retención de la capacidad de la batería, clasificación de protección IP65+, especificaciones de protección contra sobretensiones, auditorías de control de calidad de fábrica y opciones de monitorización remota. Exigir pruebas de puesta en servicio y soluciones de garantía claras, incluyendo la disponibilidad de repuestos.
5. ¿Cómo protejo mi sistema contra rayos y sobretensiones?
Utilice dispositivos de protección contra sobretensiones (SPD) tanto en el lado fotovoltaico como en el de carga, una conexión a tierra adecuada y disipadores de rayos donde el riesgo sea alto. Instale los SPD según el código eléctrico local y compare la clasificación de protección contra sobretensiones (kA) con las estadísticas regionales sobre rayos.
6. ¿Cuándo debo contactar al fabricante para solucionar problemas?
Contacte al fabricante si tiene problemas cubiertos por la garantía, fallas inexplicables después de los diagnósticos estándar o si necesita actualizar el firmware o el controlador. Para los clientes de Queneng Lighting, los equipos de I+D y soporte pueden ayudarle con el diagnóstico remoto y las opciones de actualización recomendadas.
Si necesita ayuda para diagnosticar un problema persistente o desea una auditoría de su flota de farolas solares municipales, divididas o integrales, contacte con Queneng Lighting para obtener asistencia experta e información sobre los productos. Consulte la lista de productos o solicite un presupuesto a través de nuestro portal de contacto:[correo electrónico protegido]o visite nuestro sitio para obtener más información sobre farolas solares, focos solares, luces solares para césped, luces solares para pilares, paneles solares fotovoltaicos y soluciones de iluminación integradas.
Referencias y estándares: Degradación fotovoltaica del NREL (https://www.nrel.gov/pv/degradacion.); Universidad de Battery (https://batteryuniversity.com); ISO 9001 (https://www.iso.org/iso-9001-gestion-de-calidad.); Descripción general de las normas IEC (https://www.iec.ch); Conceptos básicos de los LED del Departamento de Energía de EE. UU. (https://www.energy.gov/eere/ssl/led-basics).
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Preguntas frecuentes
Rendimiento y pruebas de la batería
¿Qué es un experimento de vibración?
Después de que la batería se descargue a 1,0 V a 0,2 C, cárguela a 0,1 C durante 16 horas. Después de dejarla reposar durante 24 horas, vibrará de acuerdo con las siguientes condiciones:
Amplitud: 0,8 mm
Haga que la batería vibre entre 10HZ-55HZ, aumentando o disminuyendo a una frecuencia de vibración de 1HZ cada minuto.
El cambio de voltaje de la batería debe ser de ±0,02 V y el cambio de resistencia interna debe ser de ±5 mΩ. (El tiempo de vibración es de 90 min)
El método del experimento de vibración de la batería de litio es:
Después de que la batería se descargue a 3,0 V a 0,2 C, cárguela a 4,2 V con una corriente constante de 1 C y un voltaje constante, con una corriente de corte de 10 mA. Después de dejarla reposar durante 24 horas, vibra de acuerdo con las siguientes condiciones:
El experimento de vibración se llevó a cabo con una frecuencia de vibración de 10 Hz a 60 Hz y luego a 10 Hz en un período de 5 minutos como un ciclo con una amplitud de 0,06 pulgadas. La batería vibra en tres ejes, cada eje vibra durante media hora.
El cambio de voltaje de la batería debe estar dentro de ±0,02 V y el cambio de resistencia interna debe estar dentro de ±5 mΩ.
¿Qué es la eficiencia de descarga?
¿Qué es la prueba de retención de carga estándar?
Después de que la batería se descarga a 1,0 V a 0,2 C, se carga a 0,1 C durante 16 horas, se almacena a una temperatura de 20 ℃ ± 5 ℃ y una humedad de 65 % ± 20 % durante 28 días y, luego, se descarga a 1,0 V a 0,2 C. Las baterías NiMH deben durar más de 3 horas.
La norma nacional estipula que la prueba de retención de carga estándar de las baterías de litio es: (IEC no tiene normas relevantes) La batería se descarga a 3,0/unidad a 0,2 °C, y luego se carga a 4,2 V a 1 °C de corriente constante y voltaje constante, con una corriente de corte de 10 mA, a una temperatura de 20 ℃ ± 5 ℃, después de 28 días de almacenamiento, descarga a 0,2 C a 2,75 V, calcula la capacidad de descarga y compárala con la capacidad nominal de la batería, no debe ser inferior al 85% de la capacidad inicial.
Transporte y carreteras
¿Puede el sistema integrarse con las redes eléctricas existentes para una operación híbrida?
Sí, nuestros sistemas de iluminación solar se pueden configurar para un funcionamiento híbrido, combinando energía solar con electricidad de la red para un rendimiento ininterrumpido.
Batería y análisis
¿Se puede utilizar cualquier cargador para baterías portátiles recargables?
¿Se pueden combinar baterías de diferentes capacidades?
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