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Aplicaciones de la termografía al
mantenimiento de instalaciones fotovoltaicas
Sergi Quiles y Aniol Ribot
APLITER Termogafría
El uso de la termografía infrarroja es una herramienta muy valiosa para la inspección de instalaciones
fotovoltaicas, detectando anomalías en instalaciones solares en funcionamiento y pudiendo además
revisar grandes superficies en poco tiempo. Con termografía es posible detectar áreas que podrían
tener problemas o averías potenciales y repararlas antes de que se produzcan.
En el siguiente artículo, basado en el documento Flir, Nota Técnica. Cámaras de imagen
térmica: Una herramienta rápida y fiable para examinar placas solares, se utilizan ejemplos de
módulos con células fotovoltaicas cristalinas para exponer el potencial de la termografía para
el análisis pericial y mantenimiento de instalaciones fotovoltaicas.
Sin embargo las normas y las directrices presentadas se aplican también a la inspección de
termografías de módulos de película delgada, ya que los conceptos termográficos son los
mismos.
Los equipos termográficos
Les cámaras termográficas utilizadas para aplicaciones de mantenimiento son equipos
portátiles que trabajan en la longitud de onda larga del infrarrojo (0,7m – 14m). A modo
orientativo, las principales características en la selección de un equipo dentro de la
planificación de una inspección son las siguientes:
Rango de temperaturas: Indica el intervalo de temperaturas, máxima y mínima, que puede
medir una cámara. Existen equipos que pueden medir hasta más de 2000ºC. En general, para
aplicaciones de mantenimiento fotovoltaico y eléctrico, es suficiente con un rango de -20ºC a
+250ºC.
Tamaño de la imagen: Como en el caso de la fotografía convencional, cuanta más resolución
tengamos mayor será el detalle y la precisión que podemos conseguir. En el mercado existen
cámaras infrarrojas que van desde los 60x60 píxeles hasta los 640x480 píxeles (o más en el
caso de I+D).
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Resolución térmica: La resolución o sensibilidad térmica nos indica cual es la diferencia mínima
de temperatura que la cámara puede detectar. En el mercado existen equipos que
acostumbran a oscilar entre los 100mK y los 35mK. En mantenimiento, una sensibilidad de
60mK es suficiente para la mayoría de aplicaciones.
Opción de lentes intercambiables: Que el equipo tenga la opción de intercambiar lentes es un
factor a considerar. Una lente de gran angular permite captar grandes planos a corta distancia,
mientras que una lente telescópica permite la captación de pequeños objetos a gran distancia.
Esta versatilidad de las lentes permite dar solución a múltiples escenarios con el mismo
equipo.
Condiciones ambientales y de medición
A continuación se recomiendan las condiciones ambientales óptimas para lograr un máximo
contraste térmico y se enumeran las fuentes de error más comunes cuando se realizan
inspecciones termográficas de células fotovoltaicas sobre el terreno.
Radiación solar
Para obtener un resultado máximo, se aconseja que la radiación solar sea de 700 W/m2. Aún
cuando se pueden obtener resultados con radiaciones de 500 W/m2.
Temperatura ambiental
Cuanto menor sea la temperatura del aire, mayor será el posible contraste térmico. Una
posibilidad es efectuar inspecciones de termografía por la mañana temprano.
Cobertura del cielo
Las nubes reducen la radiación solar y además producen interferencias por reflexión. Sin
embargo, es posible obtener imágenes informativas incluso con un cielo cubierto, siempre que
la cámara de imagen térmica utilizada sea lo suficientemente sensible.
Viento
Es preferible que no haya viento, ya que cualquier corriente de aire que circule por la
superficie del módulo solar lo enfriará, reduciendo en consecuencia el gradiente térmico.
Errores de medición
Los errores de medición surgen principalmente debido a un mal posicionamiento de la cámara
y a condiciones ambientales y de medición con contraste térmico insuficiente. Los típicos
errores de medida están causados por:
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-
Ángulo de observación: Demasiado tangencial (inferior a 30º)
Cambios en la radiación solar: No interpretación de cambios de nubosidad del cielo.
Reflejos infrarrojos: Reflexión del sol, nubes, edificios circundantes de mayor altura.
Sombreado parcial: No interpretación de un sombreado parcial, provocado por
estructuras, edificios circundantes.
Recomendación. Inspecciones de la parte trasera:
En la mayoría de los casos, los módulos fotovoltaicos instalados también se pueden
inspeccionar desde su parte trasera. Este método reduce al mínimo las interferencias de las
reflexiones del sol y las nubes. Además, las temperaturas obtenidas en la parte trasera del
módulo pueden ser mayores, ya que la temperatura de la célula se mide directamente y no a
través del calentamiento que pueda producir en la superficie de vidrio.
Análisis de las termografías
Si algunas partes de la placa solar están más calientes que otras, se ve con claridad en la
imagen térmica. Interpretando su forma y su ubicación, estos puntos y áreas calientes pueden
indicar distintas averías. En la tabla siguiente se muestra una lista de errores típicos en los
módulos fotovoltaicos.
Fuente: ZAE Bayern e.V, «Überprüfung der Qualität von Photovoltaik- Modulen mittels InfrarotAufnahmen» [«Verificación de la calidad de módulos fotovoltaicos con imágenes infrarrojas»],
2007.
Imagen 1. Defecto de fabricación
Imagen 2. Avería
Impurezas y bolsas de gas en las células provocan Grietas. Calentamiento en forma principalmente
calentamientos puntuales.
alargada.
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Imagen 3. Avería
Imagen 4. Sombreado temporal
Grieta en las células. Una parte aparece más Puntos calientes. Posibles causas: Contaminación,
caliente.
Excrementos de pájaros, Humedad.
Imagen 5. Diodo de derivación defectuoso
Característico patrón térmico en forma de parches
6.- Interconexiones defectuosas
Módulo o serie de módulos constantemente más
calientes.
Conclusiones
La inspección de los sistemas fotovoltaicos mediante termografía permite localizar en
condiciones de funcionamiento nominal y sin hacer necesaria la desconexión del sistema los
posibles errores a nivel de células o módulos, además de detectar posibles problemas de
interconexión eléctrica.
Para obtener imágenes térmicas correctas e informativas, es necesario tener en cuenta las
condiciones ambientales y aplicar procedimientos de medición.
Una vez detectado un posible defecto, se hace necesaria la correcta comprensión de la
tecnología solar y del sistema inspeccionado, y mediciones eléctricas adicionales pueden
aportar información valiosa para la clasificación y la evaluación de las anomalías.
Las inspecciones termográficas facilitan una comprobación técnica completa y simple de las
condiciones del sistema, lo que ayuda a mantener la funcionalidad de las placas solares y a
extender su productividad y vida útil.
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