anÁlisis de un sistema fotovoltaico para el ahorro de...
TRANSCRIPT
ANÁLISIS DE UN SISTEMA FOTOVOLTAICO PARA EL AHORRO DE ENERGÍA PARA UNA
EMPRESA PROCESADORA DE ALIMENTOS EN EL BARRIO LAS FERIAS EN BOGOTÁ
NIDIA AGUIRRE CARRANZA
CAMILA A. CAJAMARCA MONTES
DIEGO A. CONTRERAS CERÓN
CÓDIGO: 20162197002
CÓDIGO: 20162197014
CÓDIGO: 20162197018
ESPECIALIZACIÓN DE PROYECTOS DE INGENIERÍA
PROYECTO DE GRADO
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS
FACULTAD DE INGENIERÍA
BOGOTÁ D.C.
I-2017
1. Contenido
2. Introducción ................................................................................................................................................ 6
3. Términos de Referencia ........................................................................................................................... 7
4. Marco Teórico ............................................................................................................................................ 7
4.1. Estado del arte .................................................................................................................................. 7
4.1.1. La inmótica en Edificios .............................................................................................................. 8
4.1.2. Ventajas de la inmótica .......................................................................................................... 9
4.1.3. Control de zonas comunas vs control de estancias individuales ................................. 9
4.2. Marco histórico ................................................................................................................................ 10
4.2.1. Al paso Plaza ........................................................................................................................... 10
4.2.2. Ciudad Empresarial Sarmiento Angulo ............................................................................. 11
4.2.3. Centro Empresarial de la Cámara de Comercio de Bogotá ........................................ 11
4.3. Marco conceptual ........................................................................................................................... 11
4.3.1. La inmótica en las fábricas ................................................................................................... 11
4.4. Problema metodológico ................................................................................................................ 12
4.5. Hipótesis ............................................................................................................................................ 13
4.6. Variables ............................................................................................................................................ 13
4.6.1. Alternativas .............................................................................................................................. 13
4.6.2. Ventajas .................................................................................................................................... 14
4.6.3. Desventajas .............................................................................................................................. 14
5. objetivo General ....................................................................................................................................... 15
5.1. Objetivos específicos ...................................................................................................................... 15
6. Estudio de mercado................................................................................................................................. 15
6.1. Tamaño y estructura ....................................................................................................................... 15
6.1.1. Estructura Electrica Tradicional ................................................................................................ 17
6.1.2. Estructura Eléctrica Fotovoltaica ......................................................................................... 19
6.1.3. Identificación ............................................................................................................................ 21
6.1.4. Estudio ..................................................................................................................................... 25
6.2. Comportamiento del mercado meta ......................................................................................... 26
6.3. Plan de posicionamiento del mercado meta ........................................................................... 29
6.4. Las ventas ......................................................................................................................................... 29
6.5. Participación en el mercado ........................................................................................................ 30
6.6. Utilidades ........................................................................................................................................... 31
6.7. Precio planeado según producto ............................................................................................... 32
6.8. Presupuesto del primer año ........................................................................................................ 32
6.9. Ventas planeadas a largo plazo .................................................................................................. 33
6.10. Metas de utilidad que se pretende alcanzar ........................................................................... 33
7. Estudio Técnico ........................................................................................................................................ 33
7.1. Distribución en planta ................................................................................................................... 33
7.2. Balance maquinaria, personal e insumos ................................................................................. 40
8. Estudio Administrativo ........................................................................................................................... 40
8.1. Estructura Organizacional ............................................................................................................ 40
8.2. Precio por cantidad ....................................................................................................................... 40
8.3. Estudio de mercado ........................................................................................................................ 41
8.4. Estudio Técnico ............................................................................................................................... 42
9. Estudio Legal ............................................................................................................................................ 42
10. Estudio financiero ............................................................................................................................... 46
10.1. Unidades ........................................................................................................................................... 47
10.2. Precio ................................................................................................................................................ 47
10.3. Nómina ............................................................................................................................................. 47
10.4. Gastos generales de fabricación ................................................................................................. 48
10.5. Depreciación .................................................................................................................................... 48
10.6. Impuestos ......................................................................................................................................... 49
10.7. Préstamo .......................................................................................................................................... 49
10.8. Amortización e intereses: ............................................................................................................. 50
10.9. Valor presente neto ....................................................................................................................... 50
10.10. Tasa interna de retorno ............................................................................................................ 50
10.11. Flujo de caja ................................................................................................................................. 51
10.11.1. Con préstamo ......................................................................................................................... 51
10.11.2. Sin préstamo ............................................................................................................................ 51
10.12. Escenarios ..................................................................................................................................... 51
11. Conclusiones y Recomendaciones ...................................................................................................... 52
TABLA DE GRAFICAS
Ilustración 1: Registro promedio de consumo mensual ........................................................................... 16
Ilustración 2: Consumo anual de electricidad 2016 ................................................................................... 17
Ilustración 3: Estructura de red convencional de energía ....................................................................... 17
Ilustración 4: Estructura de sistema fotovoltaico ...................................................................................... 20
Ilustración 5: Ejemplo descripción eléctrica de un panel solar ............................................................... 21
Ilustración 6: Cuadro general de la empresa ............................................................................................ 24
Ilustración 7: Maquinas y su consumo ........................................................................................................ 24
Ilustración 8: Tamaño de la instalación FV ................................................................................................. 27
Ilustración 9: Estimación de producción y consumo ............................................................................... 27
Ilustración 10: Rentabilidad de su instalación FV ...................................................................................... 28
Ilustración 11: Consolidado comportamiento consumo energía ........................................................... 30
Ilustración 12: Comparativo de consumo con y sin el sistema .............................................................. 30
Ilustración 13: Cantidad estimada de KW totales necesarios por mes y por año .............................. 31
Ilustración 14: Cantidad estimada de KW ahorrado por mes y por año .............................................. 31
Ilustración 15: Valor estimado de ahorro, teniendo en cuenta el precio kW/h ................................. 32
Ilustración 16: Esquema de un sistema fotovoltaico con conexión a red ........................................... 34
Ilustración 17: Estructura energía solar ........................................................................................................ 36
Ilustración 18: Distribución en planta del sistema ..................................................................................... 37
Ilustración 19: Representación gráfica del sistema ................................................................................... 37
Ilustración 20: Tamaño de la instalación fotovoltaica .............................................................................. 38
Ilustración 21: Esquema general instalación fotovoltaica ........................................................................ 39
Ilustración 22: Estructura organizacional .................................................................................................... 40
Ilustración 23: Consumo de energía nivel mundial .................................................................................. 45
Ilustración 24: Inversión Inicial ....................................................................................................................... 46
Ilustración 25: Valor del sistema = valor equipos ..................................................................................... 46
Ilustración 26: Mano de Obra ....................................................................................................................... 47
Ilustración 27: Nomina .................................................................................................................................... 48
Ilustración 30: consolidado flujo de caja con préstamo a 10 años ....................................................... 50
Ilustración 31: consolidado flujo de caja sin préstamo a 10 años ......................................................... 50
Ilustración 28: Flujo de caja con préstamo a 10 años ............................................................................... 51
Ilustración 29: Flujo de caja sin préstamo a 10 años ................................................................................. 51
2. Introducción
El sistema energético actual de la planta procesadora de alimentos genera un alto consumo de
energía eléctrica causando una contaminación en sus alrededores, por emisiones de CO2, así
como por otros desechos industriales generando un sobre costo económico causado por este
tipo de procesos indebidos. Sumado a esto, está la inexistencia de recursos renovables o sistema
sostenibles por parte de la empresa procesadora. Se buscará determinar en la empresa la
viabilidad económica para la implementación de un modelo de sistema energético alternativo
por medio de paneles fotovoltaicos, esto con el fin de reducir en más de un 50% la utilización de
energía convencional eléctrica suministrada por la red de energía de Bogotá Codensa.
El estudio de mercado se basó en el análisis energético de la empresa, determinando las
condiciones energéticas. Al tener el proyecto definido se centrará esta estrategia con el fin de
cumplir el objetivo del proyecto el cual es diseñar un sistema integrador que permita generar
ahorro en la empresa procesadora de alimentos. Esto evidenciará las principales variables el
consumo actual, el consumo deseado y las expectativas que va a generar el nuevo modelo de
energía. Todos estos factores son internos, los aspectos como la compra de materiales serán
determinados por el estudio de mercado externo, ya que los proveedores serán lo que
determinaran si el producto será importado o será adquirido por un proveedor local.
3. Términos de Referencia
Energía solar, electricidad, sostenibilidad, ingeniería, arquitectura, renovable.
4. Marco Teórico
4.1. Estado del arte
Como primera fuente de información para la profundización de la implementación del
planteamiento para para el mejoramiento y optimización de los recursos energéticos en las
edificaciones en el mundo y en Colombia, principalmente en la industria productora y
comercializadora de alimentos deshidratados. Se citan una serie de conceptos que contextualizan
los que es la inmótica, los sistemas de energía solar, la energía convencional y su definición. Así
como el impacto ambiental y la soluciones a corto media y largo plazo de cada uno de estos
sistemas tiene en su entorno inmediato, tal fin permitirá tener un concepto general de
sostenibilidad poco existente en la industria colombiana. Esta técnica es aplicada para mejorar las
condiciones sociales e industriales, y tiene la misma importancia social en la actualidad. Por
consiguiente, es necesario reconocer el impacto de la técnica en los individuos y la sociedad, al
igual que las necesidades cambiantes de los individuos y del colectivo, sobre los cuales se
desarrolla la misma técnica.
• Universidad Nacional de Colombia: (2012) la imnótica en un planteamiento para la
aplicación de la tecnología en un entorno físico arquitectónico y urbanístico para
potencializar la inclusión en campus educativos.
• Universidad Politécnica de Madrid: (2014) Metodología y criterios para la evaluación de la
domótica y su preinstalación en los edificios en función de la condicionante construcción
y de la envolvente interior.
• Escuela Superior Politécnica del Litoral: (2006) Panorámica de los sistemas domóticas e
inmóticos. Trabajo de grado Ingeniero en Telecomunicaciones. Sevilla: Escuela Superior
de Ingenieros.
• Universidad de Málaga: (2013) Percepción del impacto social, ambiental y económico del
uso de la energía renovable en zonas rurales de Ecuador.
• Fundación Universitaria Tecnológica Comfenalco. (2014), Los impactos ambientales de la
implementación de las energías eólica y solar en el Caribe Colombiano
Dentro del planteamiento de la inmótica el despliegue tecnológico propio de las viviendas
domóticas, Las fronteras naturales, sociales, temporales, espaciales y efímeras de las esferas
privadas sufren una perturbación notable como consecuencia del uso de info tecnología
en general, y de sus aplicaciones de monitorización y vigilancia en particular. Por otra parte, la
interconexión de las viviendas inteligentes entre sí y con otros sistemas remotos, así como la
creciente digitalización de la vida cotidiana, son factores novedosos que plantean un desafío en
materia de seguridad electrónica. Así las cosas, la noción de Residencia Virtual pretende dar una
respuesta específica para los ámbitos domésticos a los interrogantes en materia de:
Privacidad, identidad y seguridad. Podemos asimilar este concepto a una representación
virtual del hogar inteligente, muy útil para clarificar la percepción de un territorio digital privado
propio de cada individuo o para separar las difusas fronteras que separan lo público y lo privado
en el mundo en línea. La noción de Residencia Virtual también permite estudiar las
infraestructuras domésticas críticas para la seguridad electrónica o los mecanismos de
protección de implementación más urgente. Por último, se trata de un marco muy intuitivo en
el que analizar el problema de alcanzar un compromiso entre la salvaguardia de la privacidad
individual y la protección de la seguridad, una dificultad que también existe en términos similares
en el mundo físico. SÁEZ Y DOMÍNGUEZ (2006). Pág. 131
4.1.1. La inmótica en Edificios
Ahorrar energía, aumentar la seguridad e invertir en la calidad de los puestos de trabajo son los
objetivos que persigue la implantación de sistemas de control abiertos en oficinas.
El calentamiento global, los gases invernadero y la desertización que está sufriendo el planeta
están consiguiendo concienciar a la clase política. Ya en el año 2002 el parlamento europeo
impuso una directiva europea sobre eficiencia energética en la construcción de edificios
(2002/91/CE). Actualmente, la citada directiva está siendo implantada en los países comunitarios
a través de reglamentos locales, por ejemplo, en España se han aprobado el Código Técnico de
Edificación (CTE), el Real Decreto de Certificación Energética para Edificios y el Reglamento de
Instalaciones Térmicas en Edificios (Rite). Esta normativa, pretende evitar el derroche energético
de los edificios y entre sus medidas se encuentra el control de climatización y de iluminación en
zonas comunes en función de la ocupación y del aporte de luz exterior.
4.1.2. Ventajas de la inmótica
La inmótica es la integración y el control de todas las instalaciones de un edificio de uso terciario
(oficinas, hoteles, centros comerciales, residencias de la tercera edad, etc). Los objetivos de la
inmótica son reducir el consumo de energía y aumentar el confort y seguridad del edificio. El
control energético automático es imprescindible en edificios terciarios debido a la falta de
responsabilidad directa sobre el mismo y a los derroches de energía que se suelen producir en
este tipo de edificios.
En la actualidad una gran cantidad de edificios disponen ya de sistemas de control que ayudan a
mejorar la gestión energética del edificio y a aumentar la eficiencia energética. El problema se
plantea cuando estos sistemas como el control de accesos, de climatización, de persianas o de
iluminación, no interaccionan entre sí, o lo hacen por medio de relés o pasarelas especiales. Una
buena interoperabilidad entre los distintos sistemas permite alcanzar niveles de eficiencia
energética muchos mayores y seguir la línea del espíritu de la directiva europea. La
interoperabilidad entre varios sistemas de control se alcanza utilizando protocolos de
comunicación abiertos donde productos de varios fabricantes puedan relacionarse.
4.1.3. Control de zonas comunas vs control de estancias individuales
El sistema de control de un edificio se divide conceptualmente en dos subsistemas: Building
Management System (BMS) y Room Management System (RMS). El primero se basa en la
integración de subsistemas generales del edificio y en la utilización de la red de control mientras
que el RMS busca el funcionamiento independiente de cada estancia monitorizada y controlada
desde los puestos de control. En caso de fallo de red se pierde la comunicación entre el puesto
de control y la estancia, pero la estancia sigue funcionando en modo autónomo sin causar
molestias al usuario (la iluminación, climatización, control de accesos, etc., sigue funcionando en
modo local).
En Bogotá como eje y centro de investigación, se focaliza una serie de referentes que proponen
la implementación de los sistemas inmóticos en la ciudad; en la actualidad hay una gran variedad
de edificios a nivel administrativo que poseen las características pertinentes al objeto de estudio,
la inmótica como un sistema de gestión automatizado o tecnología inteligente que se aplica a las
oficinas o los espacios comerciales, y que permite monitorear o controlar la iluminación, la
climatización, la ventilación, las alarmas, los sistemas de cámaras de seguridad y de incendio, los
controles de acceso, los ascensores y hasta la gestión de consumos. Es esencial es un proyecto
para determinar el consumo y previo ahorro de energía. Así mismo en este entorno la gran
cantidad de proyectos que relacionan la tecnología inmótica en sus proyectos es analizándolo
desde el planteamiento previo y en la planeación previamente al desarrollo del proyecto. Ninguno
de los proyectos tiene una infraestructura desarrollada a la cual se le implementara esta serie de
tecnologías, Actualmente existen una serie de empresas que empiezan a proponer la inmótica
como soluciones a la problemática de consumo excesivo de recursos energéticos en las
edificaciones.
4.2. Marco histórico
4.2.1. Al paso Plaza
Este centro empresarial de 5 pisos de oficinas y locales está ubicado en la esquina de la Av. Suba
con Av. Ciudad de Cali. La edificación cuenta con un diseño único, que ha integrado a su
estructura lo último de la tecnología para ser sostenible con el medio ambiente. Este edificio es
inteligente porque cuenta con aspectos como una moderna planta de potabilización de aguas
lluvias; iluminación led; filtro de aire que mantiene limpio el ambiente de bacterias y polvo;
sistemas eléctricos que promueven el ahorro de energía, entre otros detalles. Tal vez lo más
destacado es su terraza, donde se ha diseñado un jardín con un espejo de agua, que además de
servir para el disfrute exclusivo de sus usuarios, recoge las aguas lluvias que se utilizan en los
servicios comunes y en el sistema contra incendios. El proyecto es de Construcciones por
Colombia S. A y cuenta con la certificación internacional LEED, que avala a los edificios sostenibles
con el medio ambiente. Al paso Plaza es un proyecto de 13.124 m² de área de construcción,
ubicado frente al portal de Suba. El edificio cuenta con la certificación ambiental LEED “Core &
Shell” nivel oro, esta certificación busca la incorporación de aspectos relacionados con la eficiencia
energética, la mejora de la calidad ambiental interior y la selección de materiales. En el
recubrimiento de fachada se utilizó los revestimientos Mini wave y Creen panel N de Hunter
Douglas que contribuyeron a la eficiencia energética, el control térmico y lumínico al interior del
edifico gracias a las cualidades que poseen estos productos se pudo destacar las formas
onduladas y rectas del proyecto, logrando que la imagen conceptual inicial planteada se
mantuviera y llegara a la realidad.
4.2.2. Ciudad Empresarial Sarmiento Angulo
Este proyecto urbanístico, ubicado en la calle 26 con carrera 50, entre la Gobernación de
Cundinamarca y el Centro Comercial Gran Estación, tiene sistemas innovadores que fueron
premiados a nivel internacional. Las torres 3 y 4 de la Ciudad Empresarial recibieron la certificación
LEED, porque su estructura capta las aguas lluvias para el uso de baños y riego de zonas
verdes. Además, fueron dotadas con sanitarios y orinales de bajo consumo. Igualmente, tiene
ascensores inteligentes que generan energía para la edificación, e iluminación basada en
detectores de movimiento y sistemas avanzados de detección de incendios, con bajo consumo
energético.
4.2.3. Centro Empresarial de la Cámara de Comercio de Bogotá
Ubicado en la Av. El Dorado, lleva más de 10 años funcionando en el sector de El Salitre. Esta
estructura recibió el premio FIABCI en el 2004 a la mejor construcción corporativa, por su diseño
verde e inteligente. Esta estructura entra en la categoría de edificios inteligentes, porque tiene
adecuados sistemas sofisticados para purificar el aire y reciclar el agua de las lluvias, que alimenta
la red contra incendios y los sanitarios. Además, el edificio posee un cerebro central que controla
la operación de cámaras y sensores de movimiento. Tal vez lo más novedoso es su fachada
traslúcida, que permite que el 90 por ciento de la estructura reciba luz natural.
4.3. Marco conceptual
4.3.1. La inmótica en las fábricas
El ahorro, eficiencia, modernidad, ecología, centralización. Estas son algunas de las ventajas de
fundir todos los sistemas presentes en una industria en uno solo gestionado mediante inmótica,
la domótica aplicada a la empresa. Una tendencia todavía en proceso de definición, pero con
vocación de éxito. Un lugar en el que los accesos al recinto se controlan automáticamente sin
necesidad de fichar al estilo tradicional; donde se ha conseguido lograr el ahorro energético
máximo; donde la climatización, la seguridad y la iluminación se manejan desde un dispositivo
único; y donde el aprovechamiento de los recursos humanos es total gracias a un entorno laboral
perfecto, ergonómico y respetuoso. No es solo fruto de nuestra imaginación. La vertiente de
la domótica aplicada a las construcciones no residenciales, la inmótica, ha logrado introducir en
el ámbito de la industria y la empresa alguna de las comodidades que nacieron para ser
introducidas en los hogares. El resultado es una tendencia, todavía incipiente, con visos de
generalizarse en menos de un lustro. Las razones de este apogeo en la utilización de la inmótica
son claras. Por un lado, la necesidad de adaptarse a las exigencias de frenar la emisión de gases
CO2. En la actualidad existe una vertiente de empresas que, en su necesidad de surgir adelante,
dan la posibilidad de generar entornos sostenibles y con bajos consumos de CO2.
Para entrar a analizar la inmótica es necesario tener en cuenta el paradigma que ha generado el
tema de los edificios inteligentes, mostrando un crecimiento importante en los últimos años.
Como resultado a esta evolución vemos las diferentes definiciones que son utilizadas de forma
diferente para referirse al mismo concepto, Hace más de 10 años, cada sistema operaba de forma
independiente o por aparte, pero ahora la tendencia es integrar todos los procesos, a través de
un sistema denominado Vueling Management Sistemas (BMS), que se convierte en la columna
vertebral de los subsistemas que manejan una edificación. En la última década se evidencia una
preocupación constante por la sostenibilidad, la optimización y el mejoramiento de lo que son
los recursos energéticos en las industrias. Es evidente que las empresas en el sector industrial no
son conscientes
4.4. Problema metodológico
El alto consumo de energía por parte de las industrias procesadoras de alimentos de la ciudad
de Bogotá ha causado contaminación en sus alrededores, por emisiones de CO2, como otros
desechos industriales además de un costo económico causado por este consumo de energía
convencional.
Con la implementación del sistema integra al ser un punto central de recopilación de información
se busca un ahorro energético, y una opción sostenible de recolectar energías renovables para
el sector industrial. esto con el fin de disminuir el consumo a partir de la identificación, estudio,
análisis de la infraestructura eléctrica y arquitectónica de estas industrias, lo que permitirá
identificar las necesidades y alternativas de solución en cuanto ahorro energético que puedan
tener estas empresas.
A través de la identificación de estas industrias y de las identificaciones de las necesidades más
comunes se buscará proveedores que permitan dar solución a estas problemáticas de tal forma
que se den varias alternativas a estudiar e implementar ahorrando costos, desplazamientos,
tiempos, búsqueda y revisión de múltiples propuestas que ofrecerían muchas otras empresas que
solo se enfocarían en un área en un servicio.
Esta estructura tiene como desventajas encontrar en corto tiempo las soluciones más óptimas en
cuanto a retorno de la inversión y disminución por costos de consumo de la energía, son los
casos especiales que necesiten mayor análisis. Otra solución sería que el gobierno implementara
normatividades que exijan un mayor compromiso de las empresas con el ahorro y con el medio
ambiente, pero esto acarrea tiempo e intereses personales por parte de quienes aprueban estas
normas.
4.5. Hipótesis
Diseño de una estructura integradora que dará alternativas de solución en cuanto a optimización
y mejoramiento de los recursos energéticos en las industrias procesadoras de frutas del barrio las
ferias en la ciudad Bogotá, está estructura contará con un conjunto de diferentes proveedores
que permitirán hacer el estudio de la estructura arquitectónica y consumo energético de estas
empresas así como de diversas soluciones basadas en la inmótica y la automatización, para ello
se debe hacer una base de datos con las industrias procesadoras de frutas de la sabana de
Bogotá, necesidades más comunes de estas y una base de datos de proveedores de solución
4.6. Variables
4.6.1. Alternativas
• Base de datos con empresas con el listado de las empresas que producen alimentos en
la sabana de Bogotá
• Base de datos con los diferentes proveedores de soluciones de ahorro energético
• Elementos que afectan el consumo de energía en una empresa de alimentos
• Tiempos de respuesta a las solicitudes del cliente
• Tiempo de respuesta de los proveedores ante solicitudes
• Facilidad de aceptación por parte de las empresas que producen alimentos en el barrio
las ferias
4.6.2. Ventajas
• Conocer todos los posibles usuarios del sistema integrador de ahorro energético.
• Identificar necesidades de los usuarios
• Identificación de diferentes alternativas de solución para generar el ahorro energético en
la planta procesadora de alimentos del barrio las ferias en la ciudad de Bogotá.
• Identificación de procesos/variables generales que aumentan el consumo energético en
las industrias de alimentos.
• Identificación de procesos/variables específicas en las industrias de alimentos que
aumentan el consumo energético
• Permite identificar de manera general las principales causas de consumo energético en
las industrias.
• Da habilidad y conocimiento al integrador para dar la respuesta de la mejor manera y en
el menor tiempo.
• Si es rápida facilita la respuesta del integrador al cliente
• Permite tener más de una alternativa de solución para el usuario
• Soluciones en diferentes niveles de tiempo, ahorro e inversión
• Crear conciencia de la importancia del ahorro energético por su influencia en el medio
ambiente.
• Generar un ahorro en los recursos energéticos que consume la empresa
4.6.3. Desventajas
• El tiempo invertido en la creación de esta base de datos es alto
• Los proveedores pueden estar en diferentes lugares del país
• Puede haber casos específicos que necesiten soluciones no disponibles en los
proveedores que se tienen.
• Los tiempos dependen del integrador y de los proveedores de servicios
• Puede no solo depender del proveedor sino también de los proveedores que este pueda
tener.
• Puede tomar tiempo el realizar y tener varias alternativas de solución
• Las empresas no estén interesadas en ahorrar e invertir
5. objetivo General
Diseñar un sistema integrador que permita generar ahorro en la empresa procesadora de
alimentos.
5.1. Objetivos específicos
• Identificar los equipos con mayor consumo de energía y realizar el análisis y cálculo para
la determinación de la capacidad que debe tener el sistema de ahorro, esto con el fin de
implementar el sistema y garantizar un porcentaje de retorno de la inversión tomando
como eje fundamental la disminución de consumo de energía.
• Identificar alternativas de solución general para el ahorro energético aplicable a la
empresa procesadora. Mediante procesos sostenibles y sistemas de energías renovables
y que permitan un impacto social y ambiental considerable.
• Incrementar los mercados internos y externos de negocio, a partir de la implementación
de nuevos métodos de energía que benefician los consumos de energía a largo plazo.
6. Estudio de mercado
6.1. Tamaño y estructura
Consumo actual de energía, necesidad, problema del exceso de consumo, estructura de la energía
tradicional en Bogotá, estructura energética de las industrias y estructura de una viabilidad de
nuevas alternativas de energía.
El tamaño hace referencia al consumo actual de energía en la empresa procesadora de alimentos,
la empresa en el análisis realizado se determinó que los consumos promedio están como lo
vemos en la (gráfica 1) constantes y la relación entre consumo mensual al año es una tendencia
de crecimiento (grafica 2) esto da pie a analizar que los primeros meses del año el consumo sea
menos por aspectos sociales como los son ( vacaciones fuera de la ciudad, recesos escolares,
recesos laborales, preferencia a comprar fruta fresca) son una seria de variables que determinan
que los consumos y la producción de fruta deshidratada, los meses como mayo, octubre o
diciembre, son claramente marcados por fechas especiales que se celebren en cada uno de estos
meses, esto repercute en la producción constante de materias primas, y a su vez en un factor
esencial en el consumo de energía a lo largo del año. Bajo el panorama en el cual la empresa
trabaja 24 horas al día, esto aclarando que dentro de la empresa en los turnos no todas las
maquinas procesadoras de alimentos están en 100 % funcionando. Así mismo se evidencia que
el consumo en horas de la mañana es superior que en horas de la noche, de esta manera se
puede determinar que, el mejoramiento a nivel arquitectónico, la redistribución de la iluminación
artificial y así como la implementación de nuevas alternativas de energías renovables que
reducirán el costo promedio de energía que actualmente se está teniendo. La electricidad
tradicional en Colombia la mayor cantidad es energía hidráulica (66%), se basa en el mismo
concepto que las dinamos y el fenómeno de inducción electromagnética. La energía hidráulica,
también llamada energía hídrica o hidroenergía, es la obtenida aprovechando la energía cinética
y potencial de una corriente o salto de agua. Se considera una forma de producción de
electricidad que puede ser sostenible y limpia, sobre todo a pequeña escala.
Ilustración 1: Registro promedio de consumo mensual
Ilustración 2: Consumo anual de electricidad 2016
6.1.1. Estructura Electrica Tradicional
Un sistema eléctrico se define como el conjunto de instalaciones, conductores y equipos
necesarios para la generación, el transporte y la distribución de la energía eléctrica. Desde finales
del siglo XIX y durante todo el siglo XX, el crecimiento de los sistemas eléctricos ha ido a la par
del avance tecnológico de la sociedad, hasta el punto de considerar el consumo de energía
eléctrica como uno de los indicadores más claros del grado de desarrollo de un país.
Ilustración 3: Estructura de red convencional de energía
0
1000
2000
3000
4000
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Consumo Anual 2016
Series2 Lineal (Series2)
La ilustración 3, muestra un esquema de la estructura de un sistema eléctrico actual de
generación, transporte y distribución de energía eléctrica. La generación de energía eléctrica tiene
lugar en las centrales eléctricas. La mayor parte de las centrales son hidráulicas, tanto
convencionales (de carbón, de fuelóleo, de gas, de ciclo combinado y de cogeneración) como
nucleares. Los alternadores de las centrales producen la energía eléctrica en media tensión, de 6
a 30 kV, tensión que se eleva mediante los Tecnología eléctrica transformadores de salida de la
central, para ser inyectada en la red de transporte. La frecuencia del sistema de corriente alterna
que se genera es fija y está normalizada: 60Hz en gran parte de América. La red de transporte y
distribución está formada por las líneas que llevan esa energía hasta los consumidores. El
transporte se hace en alta tensión (400, 220 y 132-110 kV) para disminuir las pérdidas. La red de
alta tensión es una red geográficamente extensa, va más allá de las fronteras de los países, y es
mallada. En los nudos de esa malla, donde las líneas se interconectan (es decir, a donde llegan y
de donde salen), se encuentran las subestaciones en las que están los transformadores, para
cambiar a los niveles de tensión de las líneas, los elementos de mando y de protección, que sirven
para manipular y proteger la red (interruptores, seccionadores, fusibles, pararrayos, etc.), y los
elementos de medida, que permiten conocer en todo momento la situación del sistema y los
valores de las variables más importantes. De algunas de esas subestaciones salen líneas a menor
tensión que forman las redes de distribución en media tensión (de 66 a 1 kV), mucho menos
malladas y de menor tamaño, en las se encuentran los centros de transformación en los que la
tensión se va reduciendo hasta que finalmente, y conforme el sistema llega hasta los últimos
consumidores, se transforman en otras redes de baja tensión (400 y 230 V). Por último, están los
consumidores de esa energía eléctrica que se genera en las centrales. Esos consumidores,
también llamados cargas, se conectan a la red en alta tensión (grandes industrias y, sobre todo,
las redes de distribución de media tensión), en media tensión (industrias, distribución a las
ciudades y redes de distribución en baja tensión) y en baja tensión (la mayoría de los
consumidores como, por ejemplo, pequeñas industrias y los consumidores domésticos finales).
Es claro determinar que el principal objetivo del sistema es la reducción de costos a partir de la
disminución del consumo energético utilizado en el procesamiento de fruta. se busca un ahorro
energético con el fin de disminuir el consumo a partir de la identificación, estudio, análisis de la
infraestructura eléctrica y arquitectónica actual de la industria, lo que permitirá identificar las
necesidades y alternativas de solución en cuanto ahorro energético que puedan tener esta
empresa, A través de la identificación se buscará proveedores que permitan dar solución a estas
problemáticas de tal forma que se den varias alternativas a estudiar e implementar ahorrando
costos, desplazamientos, tiempos, búsqueda y revisión de múltiples propuestas que ofrecerían
muchas otras empresas que solo se enfocarían en un área en un servicio.
6.1.2. Estructura Eléctrica Fotovoltaica
Las energías renovables a partir de paneles fotovoltaicos son unas de las más eficientes y
relevantes en cuanto a la conservación de los recursos renovables, Como toda actividad la
generación de electricidad conlleva una serie de contaminantes.
Las energías alternativas a partir de las celdas fotovoltaicas, se recibe del Sol en la superficie de
la Tierra se puede aprovechar de dos formas: la utilización del efecto térmico de su radiación y el
aprovechamiento directo o fotovoltaico. La primera consiste en la absorción de parte de la
energía de la radiación solar incidente sobre una superficie para transformarla en energía térmica
que se utiliza para calentar un fluido que, a su vez y según la temperatura alcanzada, permite
obtener agua caliente o generar vapor. Así, se habla de aplicaciones solares térmicas de: Baja
temperatura, en la que se calienta agua por debajo de 100 ºC y cuyo objetivo es la climatización
y otros usos del agua caliente sanitaria. Se trata de instalaciones con colectores solares planos.
Media temperatura, en las que el agua se calienta a temperaturas de entre 100 y 300 ºC y cuyo
objetivo es la climatización y la producción de vapor para ciertos procesos industriales. Se trata
de instalaciones con colectores solares parabólicos. Alta temperatura, en los que se produce
vapor a presión y temperaturas superiores a 300 ºC y cuyo objetivo es producir electricidad. Se
trata de instalaciones con una alta concentración de la radiación solar en un punto. Para producir
electricidad es necesario recurrir al último de esos tres tipos de aplicaciones y son las
denominadas centrales termo solares o centrales solares de alta temperatura. El principio de
funcionamiento de estas centrales es conseguir una alta concentración de la radiación solar sobre
una determinada superficie de tal forma que se pueda calentar un fluido térmico lo suficiente
para que pueda producir vapor en un generador de vapor. Llegado a este punto, el resto del
proceso es similar al de una central térmica convencional con un ciclo de agua/vapor: ese vapor
se expande en una turbina que mueve un alternador que produce la energía eléctrica; a la salida
de la turbina el vapor se condensa y vuelve al generador de vapor iniciando el ciclo. En las
centrales termo solares de torre central la concentración se produce mediante un gran número
de espejos de gran tamaño, llamados helióstatos, que a lo largo del día siguen el movimiento del
Sol, orientándose cada uno de ellos de forma prácticamente continua de tal manera que el reflejo
de todos ellos se mantenga fijo en un punto concreto, denominado caldera solar, que se
encuentra en lo alto de una torre1
Ilustración 4: Estructura de sistema fotovoltaico
Un módulo fotovoltaico, es un panel que está formado por un conjunto de células solares, que
se encargan de convertir directamente en electricidad los fotones que provienen de la luz del sol.
La producción de corriente, depende de la irradiancia (nivel de iluminación), de modo que, cuanto
más sea la luz captada, mayor será la intensidad eléctrica a través de la célula. En el panel solar
fotovoltaico, el conjunto de células está conectadas eléctricamente entre sí, encapsuladas, y
montadas en una estructura de soporte o marco.
1 El sistema eléctrico: http://assets.mheducation.es/bcv/guide/capitulo/844814807X.pdf
Ilustración 5: Ejemplo descripción eléctrica de un panel solar
Los tipos de paneles solares fotovoltaicos vienen dados por la tecnología de fabricación de las
células, esta tabla corresponde exactamente a un panel solar fotovoltaico mono cristalino de 150
W de Pmpp. Como se observa, todos los valores que nos ofrecen son interesantes para poder
realizar comparaciones y los cálculos correspondientes.
Otro elemento esencial en la instalación de un sistema fotovoltaico es el inversor, El inversor se
encarga de convertir la corriente continua de la instalación en corriente alterna, igual a la utilizada
en la red eléctrica, es un elemento imprescindible en las instalaciones conectadas a las redes, y
estará presente en la mayoría de las instalaciones autónomas, sobre todo en aquellas destinadas
a la electrificación de viviendas.
6.1.3. Identificación
Para determinar esto se hizo un análisis de las maquinas que actualmente están en la empresa y
así mismo la cantidad de luminarias, este análisis permite determinar la cantidad de energía que
actualmente está consumiendo cada uno de los componentes que consumen energía en la planta
de producción, en la gráfica 4, realizamos una tabla en el cual se evidencia los componentes
físicos que se encuentran en las instalaciones, su consumo, las condiciones físicas de la
infraestructura y como la está beneficiando, una sugerencia en cuanto a iluminación y
redistribución física, así mismo como la mejor opción dentro del mercado para su implantación
en los espacios.
Cada una de las áreas posee una seria de máquinas y una seria de elementos que iluminan cada
uno de los espacios, este análisis también permite determinar que muchos de los espacios no
cumplen con la iluminación mínima para evitar una fatiga visual por parte de las personas que
laboran en estos puntos, así como no se tiene un control de las máquinas y su consumo mensual,
este tipo de análisis pueden determinar una redistribución de horarios para disminuir consumos
o para optimizar los tiempos que están teniendo las diferentes máquinas.
La distribución en planta de las maquinas está determinada por el proceso productivo de la
empresa, es también importante resaltar que esta distribución se hace con base a la estructura
inicial que poseía el predio en su momento de la compra, esto porque la principal función del
perdió era residencial, y al ser adquirido por la empresa no se hizo ningún tipo de modificación
espacial, lo que género que cada uno de los espacios existentes se mantuviera pero cambiaran
su uso y tuvieran otro destino a nivel espacial
Nombre del Área Área [m] H1 [m] H2 [m] Equipos/ iluminaciónPotencia
[W]Observaciones Sugerencias Opción iluminación
1 Molino 1500
1 Ventilador
Monofásico180
luminaria 1 x 28W 28
1 Sellador de Bolsa 330
2 Balas Led 12W 24
1 Balanza
Almacén 2 3.90 x 2.77 2,2 * 2 Balas Led 12W 24 / / /
3.10 x 3.90 2,2 3 balas led 12 W 36
1 luminaria LED 24
1 Luminaria 2 x 32W 64
7 luminarias 2 x 28w 392
Horno No. 1 2700
Chispa 20
Horno No. 2 3700
Regulador 66
Horno No. 3 3700
Regulador 66
1 Sellador de Bolsa 330
1 luminaria LED 72
2 Tajadoras 270
1 procesador 250
Lavado entrada No No
No tiene iluminación hace falta para
las horas de la noche y además es
necesaria para la iluminación
emergencia de la ruta de evacuación
colocar luminaria que sirva de
emergencia a la vez para la ruta de
evacuación
Bala LED 12W 8"
Oficina Producción 1 Computador 120
1 Computador 120
1 Impresora 270
1 Luminaria 2 x 28W 56
1 Telefono inhalámbrico 20
Archivo 1.40 x 2.96 2,40 * 1 Luminaria 2 x 28W 56 Cambiar tecnología Cambiar tecnología Balas led de 12W 8"
Corredor Gerencia 7.70 x 1.40 3,18 * No No
Corredor frente a
Gerencia4.56 x 1.20 2,73 * No No
Baño gerencia 1 luminaria 12 w 12 / / /
5 luminarias 6W 30
1 Luminaria sobreponer 12 W 12
1 computaror 120
1 impresora 270
1 televisor 200
Fechadora 150
Selladora 330
5 Balanzas
3 luminarias 2 x 28W 168
ventilador 60
3 Computadores 360
1 Impresora 270
2 luminarias 12 W 24
2 luminarias 12 W 24
1 cafetera black & decker 1000
1 Microondas 1200
1 estufa eléctrica 2400
Vestier1 2.83 x 2.86 2,56 * 1 luminaria 12 w 12 / / /
Parqueadero mezclador
Falta iluminación a manera de
corredor para pasar del corredor
principal hacia el área de baños y
vestier
balas led que sirvan a la vez de
emergencia para corredor guia hacia
los baños y área de residuos
balas led similar a las del corredor
principal 12W 8"
Baños-corredor 5 luminarias 6W 30 / / /
Área de residuos No No No hay iluminación Bala led Bala led 12 W 8"
/
2 Luminarias led hermética 40W
Total de luminarias LED 4 luminarias
Led de 12 W 8" (2 ya existentes, 2
adicionales)
El área esta repartida en dos zonas, el
área 2 necesita cambio de tecnología
y aumento de luminarias , 3 luminarias
lineales de 40W o 6 luminarias de
12W, 8"
9 luminaria lineales LED distribuidas
uniformemente garantizando niveles
de ilumianción, uniformidad y confor
visual a la planta de producción.
Bala LED 12W 8"
ubicar balas led 12W que mejoren los
niveles de iluminación del área
Balas led de 12W 8" como esta en el
corredor principal.
Balas led 12W 8"
3 Luminarias led hermética 40W
Balas led 12W 8"
/
Cambiar iluminación fluorescente por
iluminación led dando uniformidad y
confort visula al área.
se sugiere colocar iluminación para la
ruta de evacuación en especial para
las horas de la noche
Colocar luminarias led como las que
ya existen ubicandolas de tal manera
que mejore los niveles de ilumianción
del área
Se sugiere cambiar de tecnología
fluorescente a LED
Reubicar la claraboya y colocar
luminarias complemetarias
Cambiar iluminación fluorescente por
iluminación led dando uniformidad y
confort visula al área de Molienda.
Colocar 2 luminarias de 12 w
adicionales y ubicarlas de tal forma
que haya uniformidad evitando
deslumbramiento y fatiga visual.
Unificar la iluminación, cambiar
tecnología Fluorescente por
tecnología LED de tal forma que haya
homogenidad evitando luz y sombra
en el área lo que causa agotamiento
por esfuerzo visual
Unificar la iluminación cambiar
tecnología Fluorescente por
tecnología LED de tal forma que haya
homogenidad evitando luz y sombra
en el área lo que causa agotamiento
por esfuerzo visual. La iluminación del
área de Producción y Alistaiento se
puede aprovechar para iluminar los
corredores de salida
Iluminación led
Comedor 3.20 x 3.40 2,40 2,76
Gerencia 5,4
Área
Administrativa4,86 2,4 3,6
Área de sellado 2.44 x 6.77 2,44 2,6
/
La ilumianción no cumple con los
niveles de iluminación que solicita el
RETILAP para oficinas
si se trabaja en las horas de la noche
en el área administrativa hace falta la
luz del corredor para los
desplazamientos y la ruta de
evacuación
Los niveles de iluminación inferiores a
los exigidos por el RETILAP, puede
causar fatiga visual
Cumple con los niveles de iluminación
hay exceso de luz en el puesto de
trabajo que se encuentra debajo de la
claraboya, y deficiencia en los otros
dos , contabilidad y sisoma, causa
fatiga visual y esfuerzo
La luminaria que tiene actualmente el
área solo ilumina una parte del lugar
la iluminación actual no cubre toda el
área
Ausencia de luz en el área de los
mesones
No tiene iluminación hace falta para
las horas de la noche
El área de los hornos es oscura
respecto a las áreas de alistamiento y
revisión de producto causando fatiga
visual, la luminaria de apoyo que hay
en el área de revisión causa
deslumbramiento y fatiga visual.
2.80 x 2.30 2,08 2,35
Calidad
3,27 2,4
No
Lavado y
Desinfección
4.90 x 3.30 2,3 2,7
Producción
Alistamiento 16 x 16.40 3,56 4,8
Almacenamiento
empaque2x2 2,3 * No
Molienda 3.32 x 2.33 2,3 2,7
Almacén 1 3.40 x 3.90 2,16 *
Ilustración 6: Cuadro general de la empresa
Ilustración 7: Maquinas y su consumo
La empresa procesadora de alimentos entre sus equipos cuenta con un molino ubicado en el
área de molienda y como principal elemento para la trituración de los alimentos este se trata de
un triturador con cuchillas rotativas, especialmente estudiado para las pequeñas y medianas
empresas. Esta máquina tiene por función reducir toda clase de desechos con el fin de poderlos
meter en sacos. La potencia eléctrica necesaria es muy pequeña y esta trituradora, de gran
fiabilidad, es muy silenciosa, gracias al empleo de un limitador de función de los productos a
destruir, Este tiene un consumo promedio de 1.5 kW/h. Seguido después de la trituración se
encuentran 3 elementos que se consideran los más esenciales dentro del proceso de fabricación
y procesamiento de la fruta, pero que a su vez son los que mayor consumo de energía generan
dentro del proceso de producción de la fábrica que son los hornos. Los encargados de
deshidratar la fruta El deshidratador es una pieza clave. utiliza aire caliente a no más de 42 grados.
De esta manera se conservan y no se pierden los valores y enzimas de los alimentos. El
deshidratador, es de gran ayuda para conservar los alimentos. Las verduras por ejemplo se
Nombre del Área Potencia [W] Equipos/ iluminación 1kw= 1000w Consumo kW/h
Molienda 1500 1 molino 1,5
Almacén 1 330 1 sellador de Bolsa 0,33
Producción de Alimento
2700 Horno No. 1 2,7
3700 Horno No. 2 3,7
66 Regulador 0,066
3700 Horno No. 3 3,7
66 Regulador 0,066
330 1 sellador de Bolsa 0,33
270 2 tajadoras 0,27
250 1 procesador 0,25
Área de sellado 150 Fechadora 0,15
330 Selladora 0,33
Área Administrativa
360 3 computadores 0,36
270 1 impresora 0,27
24 2 luminarias 12 W 0,024
TOTAL, CONSUMO 14,046 KW/h
pueden deshidratar y luego congelar para mantenerlas intactas por mucho tiempo. Un
deshidratador de alimentos es un dispositivo que calienta una cámara de aire a una determinada
temperatura y la mantiene constante durante todo el proceso. Para ello utiliza una resistencia
eléctrica. Durante el tiempo en el cual esta resistencia esté desconectada, el consumo será nulo.
Su consumo en la empresa varia y existen dos hornos que su consumo es de 3.7 kW/h y uno de
2.7 kW/h. como tercer elemento fundamental en el proceso de producción de la planta
procesadora de alimentos se encuentra Una máquina selladora de bolsas es necesaria para
muchas ocasiones, tanto para uso particular como para empresas, sobre todo en supermercados
y en fábricas de alimentos u otro tipo de producto perecedero, pues su función es la misma pero
los productos para el sellado son muy diversificados. Estas máquinas son seguras y precisas en
su trabajo y sirven para efectuar cualquier tipo de sellado, tanto para alimentos o medicamentos,
como para juguetes u otro tipo de bultos. La máquina selladora de bolsas alberga una estructura
muy sólida para dar una mayor durabilidad al aparato y tiene una fijación adecuada a las
funciones que cumple. El sellado lo realiza mediante presión y es muy sencillo y rápido. Por
supuesto, la calidad de su sellado es excelente. No posee cuchilla, con lo que es más segura a la
hora de prevenir cualquier tipo de accidente.
6.1.4. Estudio
El ahorro energético a partir de energías alternativas o renovables y/o cambio de tecnología en
iluminación en las diferentes áreas de la empresa procesadora de fruta. Serán el punto de partida
a través del análisis y el estudio de una base de datos de la empresa, con el listado de sus
máquinas y cuanto es el consumo de cada una de ellas, los elementos que afectan el consumo
de energía en la empresa de alimentos, Tiempos de respuesta a las solicitudes del cliente y
respuesta de los equipos. Permitirá implementar el nuevo sistema de energía renovable, este
sistema lo que permitirá es involucrar una nueva forma de generar energía a través de paneles
fotovoltaicos a la antigua y convencional forma de electricidad que es proveía por codensa. El
ahorro a través de un sistema fotovoltaico que tiene la capacidad de generar energía eléctrica a
través de energía solar que produce un ahorro estimado del 80% acompañado de una
actualización en la tecnología de la iluminación contribuyendo aún más en el ahorro del sistema.
Este porcentaje de ahorro no se llevará al máximo, es decir no se buscará el ahorro inicialmente
del 80% esto debido a que los sistemas iniciales de paneles fotovoltaicos no contaran con un
banco de baterías. Esto es un factor esencial para determinar un sistema con cobertura superior
al 80%, este no contara con un banco de baterías por el valor adicional que generar el incluir en
el sistema este banco de baterías. Inicialmente se buscará obtener una reducción del 50% del
sistema tradicional de energía que cuenta actualmente la infraestructura de la empresa. Esta
decisión se toma como relación día y noche, esto quiere decir que el servicio se implementara
solo para las horas del día y al llegar la noche transpolar la energía del sistema para continuar el
suministro de energía por medio de la red tradicional energética.
El estudio inicial de las necesidades del cliente, toma de consumo en vatios de los equipos en la
empresa, servicio de mantenimiento preventivo cada seis meses que garantice el óptimo
funcionamiento del sistema instalado. Esto permite que el sistema eléctrico existente se vea en
gran medida reducido en gran cantidad. Permitiendo que las nuevas energías renovables
permitan un ahorro a nivel general esto apoyado con un diseño general de las posibilidades de
mejorar la luz natural dentro de los espacios y permitiendo disminuir la iluminación artificial. Esto
permitirá que a futuro genere una mayor cantidad de energía inyectándola a la red y vendiéndola
a las industrias o viviendas vecinas.
6.2. Comportamiento del mercado meta
expectativa financiera y de ahorro con el consumo de energía con paneles fotovoltaicos, es
identificar las ventajas, niveles de consumo y diferencia con relación a la energía convencional
Energía tradicional es agente de varios contaminantes, pero estos dependen de la fuente de
energía primaria utilizada, de la tecnología elegida y del entorno del emplazamiento de la
instalación. Las centrales térmicas generan contaminantes debido a dos causas esencialmente.
Por un lado, la quema de combustibles fósiles como el carbón o el fuel generan cenizas y humos
entre los cuales encontramos emisiones de CO 2 (dióxido de carbono), SO x (óxidos de azufre) y
NO x (óxidos de nitrógeno). Por otro, generan un cambio térmico en el agua que utilizan para
refrigeración.
El CO 2 es uno de los gases que favorecen el efecto invernadero. Este efecto es el responsable
de que la tierra tenga su temperatura, pero un exceso de CO 2 en la atmosfera puede provocar
un exceso de temperatura. Hay diferentes maneras de reducir el CO 2, la más extendida es con
el uso de filtros que lo retienen.
El efecto de la lluvia acida es la deposición de protones H+, que arrastran ciertos iones del suelo
empobreciendo los nutrientes de los ecosistemas. Para eliminar estos contaminantes se realizan
diferentes tratamientos, como por ejemplo la introducción de convertidores catalíticos en las
centrales o la adición de compuestos alcalinos en los ríos.
EXPECTATIVA FINANCIERA
Con esta instalación Solar Fotovoltaica le será posible ahorrar aproximadamente el 50% de sus
costos de factura eléctrica en un horizonte de 25 años, asumiendo que la totalidad de la
producción Solar Fotovoltaica sería utilizada a través del autoconsumo instantáneo o vendiendo
los excedentes a la red eléctrica por un valor proporcional al que se le carga en su factura de
suministro. En caso que opte por el autoconsumo instantáneo, el ahorro final estará influenciado
por el perfil concreto de su consumo eléctrico durante las 12 horas de radiación solar de cada
día, teniendo en cuenta que los paneles solares producen electricidad en el día y no durante la
noche.
ÍTEM Indicador Dato
Número de paneles # 60
Potencia por panel W 300
Potencia total instalada KWP 18,00
Área utilizada M2 109,20
Ilustración 8: Tamaño de la instalación FV
En ausencia de la inversión Solar Fotovoltaica, estimamos que su factura eléctrica acumulada
durante los próximos 25 años ascenderá a $605.612.482 en valores constantes, asumiendo que
su volumen de consumo no se incrementa y que el costo promedio anual de la electricidad
aumenta 2 puntos porcentuales más que la inflación.
ÍTEM Indicador Dato
Irradiación anual KW/m2 1.837,6
Producción anual de la instalación FV (1er año) KW 21.610
Consumo anual de electricidad KW7/h 36.000
Precio unitario de la electricidad consumida de
la red eléctrica $ / KW/h 545,0
Ilustración 9: Estimación de producción y consumo
De otro lado, si usted decide implementar la solución Solar Fotovoltaica que le detallamos por
valor total de $103.100.000 (IVA no incluido), al combinar los datos de consumo que nos ha
proporcionado y nuestra simulación de producción, estimamos un ahorro de $393.404.367
constantes (valor de la moneda hoy) durante este mismo horizonte, gracias a la posibilidad de
consumir su propia producción eléctrica, reduciendo el volumen de electricidad comprada a su
proveedor tradicional y evitando en gran medida los aumentos en las tarifas de luz.
ÍTEM Indicador Dato
Factura eléctrica sin FV para 25 años.
(precios constantes). $ 605.612.482
Ahorros generados por la instalación
FV (precios constantes). $ 393.404.367
Tasa interna de retorno anual. % 16,50
Punto de equilibrio. Años 5,7
Ilustración 10: Rentabilidad de su instalación FV
El punto de equilibrio financiero de esta solución Solar Fotovoltaica, definido como aquel
momento donde los beneficios obtenidos compensan totalmente a los costos de la inversión, se
proyecta para el año 5,7 de vida de la instalación. Este análisis captura los beneficios tributarios y
contables que permite la ley 1715 y que se enumeran en el apéndice A, en particular la exclusión
del IVA, la aplicación del método de depreciación acelerada y la deducción del impuesto sobre
la renta.2 Para obtener dichos beneficios es necesario que el cliente gestione los trámites
respectivos ante las autoridades competentes (Ministerio de Minas y Ministerio del Ambiente).
2 Ley 1415 de 2014 art A: La presente ley tiene por objeto promover el desarrollo y la utilización de las fuentes no
convencionales de energía, principalmente aquellas de I carácter renovable, en el sistema energético nacional, mediante su integración al mercado eléctrico, su participación en las zonas no interconectadas y en otros usos. energéticos como medio necesario para el desarrolle económico sostenible, la reducción de emisiones de gases de efecto invernadero y la seguridad del abastecimiento energético. Con los mismos propósitos se busca promover la gestión eficiente de la energía, que comprende tanto la eficiencia energética como la respuesta de la demanda.
6.3. Plan de posicionamiento del mercado meta
Determinar la reducción de energía en el tiempo, como posicionare en cuanto a consumo el
sistema de paneles fotovoltaicos como principal generador de energía
Se logrará determinar que la reducción a partir del análisis Dos opciones: 1. ampliar el sistema del
50 al 100%, esto quiere decir que no se tendrá como suministro una red paralela a la generada
por los paneles fotovoltaicos. Esto quiere decir que se implementaría una banco de barias para
guardar la energía absorbida a lo largo de todo el día y utilizada en las noches para suplir las
necesidades eléctricas que la infraestructura lo demande, esto tiene un beneficio adicional, ya
que el tener un banco de baterías no dependerá de una red alterna que es la tradicional que
genera codensa y en caso de una falla eléctrica en la red convencional como no se dependerá
de esta, no habrán cortos en el flujo de energía y se trabajara sin interrupciones y constante para
no tener retrasos en la producción. Esto influenciara mucho en el aspecto económico ya que se
verá mucho más rápido el retorno de la inversión aumentando la capacidad de energía y
vendiéndolo al vecino, sea el valor de kW/h más barato sea en $200.
6.4. Las ventas
Los kW/h ahorrados por la nueva implementación del sistema de paneles fotovoltaicos “grafica de
ahorro
El punto de equilibrio financiero de esta solución Solar Fotovoltaica, definido como aquel
momento donde los beneficios obtenidos compensan totalmente a los costos de la inversión, se
proyecta para el año 5,7 de vida de la instalación. Este análisis captura los beneficios tributarios y
contables que permite la ley 1715 y que se enumeran en el apéndice A, en particular la exclusión
del IVA, la aplicación del método de depreciación acelerada y la deducción del impuesto sobre
la renta. Para obtener dichos beneficios es necesario que el cliente gestione los trámites
respectivos ante las autoridades competentes (Ministerio de Minas y Ministerio del Ambiente).
Durante los 5 años siguientes después del flujo de caja, el incremento anual se basado en un
promedio móvil simple
año Consumo Anual en kW/h consumo promedio/mes consumo
promedio / día
Consumo energía
convencional anual con la
implementación sistema FV
1 30254 2521 120 15127
2 32199 2683 128 16099
3 33055 2755 131 16528
4 33287 2774 132 16644
5 33601 2800 133 16801
TOTAL 162.396 81.198
PROMEDIO 32.479 16.240
Ilustración 11: Consolidado comportamiento consumo energía
Ilustración 12: Comparativo de consumo con y sin el sistema
6.5. Participación en el mercado
Participación de la energía solar a partir de los paneles fotovoltaicos en la empresa)
Debido a los costos del sistema y adicionalmente a la intermitencia del suministro directo de luz
solar en la ciudad de Bogotá, para el almacenamiento y entrega constante de energía al flujo del
proceso (maquinaria), se decidió analizar y costear el 50% de la corriente eléctrica, por tal motivo,
el 100% de la energía necesaria para el funcionamiento normal de la planta procesadora de
15000
20000
25000
30000
35000
1 2 3 4 5
ConsumoAnual en kw/h
Consumo energìa convencional anual con la implementacionsistema FV
alimentos, se utilizará un 50% proporcionada por los paneles fotovoltaicos y un 50% de la energía
tradicional.
Ilustración 13: Cantidad estimada de KW totales necesarios por mes y por año
6.6. Utilidades
Los kW/h que produce el sistema por el precio de kW/h, es el ahorro en el consumo de energía
que se está generando
Las utilidades del proyecto se evaluaron con respecto a la cantidad de KW ahorrados durante un
año, se tomó como base el promedio de consumo del año anterior y utilizando promedio móvil
simple se calculó la cantidad de utilización para el siguiente año. Teniendo en cuenta que el
sistema implementado ahorrará inicialmente un 50% del consumo, se calculó este porcentaje de
ahorro por el precio también estimado, como la utilidad del sistema.
Ilustración 14: Cantidad estimada de KW ahorrado por mes y por año
Ilustración 15: Valor estimado de ahorro, teniendo en cuenta el precio kW/h
6.7. Precio planeado según producto
Retorno de la inversión proyectada a 5 años, a partir del 6 año es ganancia del sistema)
En la evaluación realizada y teniendo en cuenta el valor total del proyecto, se estima obtener el
retorno después del año número 7 después de la puesta en marcha, pues durante los primeros
años de funcionamiento se debe cancelar el préstamo adquirido para la compra de los equipos.
6.8. Presupuesto del primer año
Presupuesto de inversión y presupuesto anual de mantenimientos y demás para la ejecución del
proyecto, aumento y ganancias evidenciadas en el flujo de caja
Teniendo en cuenta que el proyecto se evaluó directamente para una empresa procesadora de
alimentos, se entiende que el presupuesto de mercadotecnia se analiza con base en los costos
de mantenimiento del sistema, apoyo en la instalación y puesta en marcha del mismo; por lo que
se estimó que para el primer año sería de $1.500.000, el cual es la sumatoria del porcentaje de
colaboración del ingeniero del área de mantenimiento y del director del proyecto a nivel interno,
quienes coordinarán la instalación por los dos meses estimados y el costo del mantenimiento
semestral para el segundo periodo luego de la instalación.
6.9. Ventas planeadas a largo plazo
Las ventas a largo plazo del proyecto se traducen en el ahorro estimado del sistema durante su
tiempo de vida útil es decir (25 años – años del retorno inversión).
Una vez implementado el sistema Fotovoltaico tendrá un ahorro del 50% hasta cumplir los 25
años de vida útil respecto al consumo actual.
Adicional si el sistema se amplia y produce más potencia de la que necesita la planta de
producción durante las horas de radiación solar, este excedente se pretende vender a las
industrias vecinas que estén interesadas en el uso de energía fotovoltaica y que deseen contribuir
con el medio ambiente a través de la disminución de las emisiones de CO2, esta decisión también
les permitirá recibir beneficios tributarios por el uso de energías no convencionales como lo indica
la ley 1714 de 2014.
6.10. Metas de utilidad que se pretende alcanzar
• Ahorrar como mínimo el 50% del consumo de energía actual durante los próximos 25
años.
• Recibir los beneficios tributarios del pago del 50% del impuesto predial durante los 5 años
siguientes a la implementación del sistema apoyados en la ley 1714 de 2014.
• Valorización del predio en donde se instaló el sistema Fotovoltaico.
• Utilidad para el proyecto, es la ganancia obtenida que es un valor de jjjj después de tener
el retorno de la inversión y que asciende al valor de (yyyy) dinero que la empresa se
ahorra, hasta cuando el sistema llega a su tiempo de vida útil que es de 25 años.
7. Estudio Técnico
7.1. Distribución en planta
Un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red (SFCR) es un sistema cuya función es producir
energía eléctrica en condiciones adecuadas para poder ser inyectada en la red convencional.
Como se muestra en la ilustración 16, un SFCR se compone del generador fotovoltaico, un
inversor DC/AC y un conjunto de protecciones eléctricas. La energía producida por este sistema
será consumida parcial o totalmente en las cercanías, y la energía sobrante será inyectada en la
red para su distribución a otros puntos de consumo. Es común que existan mecanismos de
retribución económica que compensan al propietario del sistema por la energía que su sistema
intercambia con la red. Pueden distinguirse, de forma simplificada, dos esquemas: la retribución
con prima (feed-in tariff) y el balance neto (net-metering).
Ilustración 16: Esquema de un sistema fotovoltaico con conexión a red
En el mecanismo de retribución con prima, generalmente el propietario del SFCR recibe ingresos
derivados de la energía total producida (independientemente de la que haya sido consumida en
las cercanías del SFCR). En este caso, el diseño no necesita considerar un consumo a satisfacer,
como sí será el caso en los sistemas autónomos o de bombeo. Con este mecanismo, el objetivo
del diseñador es que la producción anual del sistema sea la máxima posible sin tomar en
consideración los consumos cercanos (siendo posible instalar un SFCR sin ningún consumo
asociado). Este mecanismo favorece la implantación de los sistemas fotovoltaicos cuando el coste
de la energía producida es superior al de la tarifa eléctrica convencional (sin tener en
consideración las externalidades ambientales). Aunque formalmente favorece la generación
distribuida, sin ningún condicionante adicional puede ocasionar un crecimiento desordenado que
disocie las ubicaciones de los sistemas fotovoltaicos de los centros de consumo.
El mecanismo de balance neto, compensa los saldos de energía eléctrica entre el SFCR y un
sistema de consumo asociado. Cuando la producción del SFCR supera al consumo, la red eléctrica
el excedente puntual, generándose derechos de consumo diferido para el propietario del SFCR.
Estos derechos de consumo se pueden ejercer cuando la producción del SFCR no es suficiente
para satisfacer el consumo asociado. La interacción entre el SFCR, el consumo y la red bajo este
mecanismo de retribución favorece la generación distribuida y la gestión de la demanda. El diseño
de un SFCR en el contexto de este mecanismo debe incluir el consumo asociado como una
variable adicional que condicionará el tamaño del generador fotovoltaico.
El diseño de un SFCR en edificación es complejo. La integración del sistema fotovoltaico con el
edificio exige tener en cuenta muchos factores que condicionan la ubicación y la configuración
del generador. Así, la orientación e inclinación del generador ya no puede ser elegida para
optimizar la producción energética, sino que las características propias del edificio y de los
elementos que alberga obligan muy frecuentemente a optar por ángulos que difieren del óptimo.
En este tipo de sistemas, el diseñador debe tomar las decisiones oportunas para aprovechar las
sinergias entre edificio y sistema fotovoltaico, reduciendo las posibles interferencias entre uno y
otro. Por ejemplo, un generador fotovoltaico puede ser instalado como toldo fijo sobre ventanas
reduciendo la insolación que entra en el edificio y, por tanto, disminuyendo la carga térmica en
el mismo. La ubicación del generador vendrá determinada por la orientación de la fachada que
se pretende sombrear, su inclinación será un compromiso entre la producción energética del
SFCR y la cantidad de sombra deseada, y el tamaño del generador dependerá del área acristalada
a sombrear.
Las condiciones técnicas de instalación para percibir una compensación económica por la energía
producida o intercambiada con la red, el SFCR debe cumplir determinados requisitos legales en
cuanto a su conexión. Debe tenerse en cuenta que la reglamentación eléctrica colombiana
establece la separación administrativa entre la comercialización y la distribución de la energía.
Así, la empresa que nos suministra energía eléctrica en nuestro hogar es distinta de la que
adquiere la energía que produce el SFCR que podamos tener en nuestro tejado (aunque, como
es habitual, pertenezcan a una misma corporación). Por tanto, al menos administrativamente, la
generación fotovoltaica y el consumo “cercano” son dos sistemas independientes. No obstante,
es claro que la corriente eléctrica no entiende de leyes ni contratos, sino que fluye según las leyes
de Kirchhoff. Así, la energía producida por un SFCR será consumida parcial o totalmente en el
propio edificio que lo alberga o en las cercanías de la instalación. La separación existente entre
empresa comercializadora y empresa distribuidora se refleja en la separación de contratos y
facturas y, por tanto, también de elementos y puntos de medida. La consecuencia evidente es
que, en general, no pueden utilizarse las lecturas de dos contadores distintos (uno de venta y
otro de compra) para componer una única factura. De esta forma, para poder vender la energía
eléctrica producida es necesario conectar el sistema fotovoltaico en un punto propiedad de la
compañía eléctrica, siempre externo a las instalaciones eléctricas propias de la edificación o lugar
que acoge al SFCR. Más aún, tal y como se puede deducir del listado de normativa aplicable, los
SFCR que superan la potencia de 100 kW no pueden conectarse en la red de BT. De aquí que, en
ciertos casos, la legalización de un sistema fotovoltaico presente ciertas complicaciones.
La orientación de los sistemas fotovoltaicos debe ser hacia el nororiente. La inclinación de los
paneles debe ser tal que maximice la producción anual, de forma que estará comprendida entre
la que prima la producción de energía. Una recomendación sencilla consiste en inclinar el
generador 10° menos que la latitud del lugar. los ángulos de inclinación y latitud están en grados,
En cualquier caso, es necesario que la inclinación no se encuentre por debajo de 15° para permitir
que la suciedad acumulada pueda ser retirada por la lluvia. No obstante, y particularmente en
sistemas ubicados en la edificación, no siempre es posible optar por la orientación e inclinación
óptimas. Debe tenerse en cuenta que los módulos planos tienen un gran ángulo de visión, lo que
quiere decir que las pérdidas por reflexión sólo son importantes a partir de un ángulo en torno a
70°. Dicho de otra forma, la sensibilidad al des apuntamiento de un módulo fotovoltaico plano
es muy baja y también las pérdidas energéticas asociadas. De aquí se aprende que es posible
emplear ángulos diferentes al valor óptimo sin consecuencias apreciables en la generación. Por
tanto, es preferible adaptarse a las condiciones del edificio que buscar a toda costa la orientación
indicada, y también es aconsejable emplear estructuras estandarizadas con valores prefijados de
inclinación que construir unas a medida para obtener la inclinación.
Ilustración 17: Estructura energía solar
Los paneles solares serán ubicados en la cubierta ligera que posee actualmente el predio, así
mismo y de acuerdo a las especificaciones técnicas realizadas se utilizarán 60 paneles solares de
1.80 mt. * 1.00 mt. Estos con una potencia cada uno de 300w, esto quiere decir que cada panel
generara 0.30 KW/h, lo que corresponde a que los 60 paneles generaran una potencia de 18
kW/h que si hacemos referencia a las 12 horas (diurnas) en las que estará en funcionamiento el
sistema corresponden a 216 kW diarios.
Ilustración 18: Distribución en planta del sistema
Ilustración 19: Representación gráfica del sistema
Poniendo esto en la realidad decimos que en el estudio realizado necesitamos 18 kW/h para que
las maquinas procesadoras de alimentos funcionen (potencia pico). Esto aclarando que el cálculo
se hace analizado que todas las maquinas estén en funcionamiento las 12 horas del día, para lo
cual no es real, ya que dependiendo del proceso de producción en las diferentes horas del día
así mismo se tendrán prendidas las máquinas para dicho proceso. Esto quiere decir que las
maquinas necesitaran para su funcionamiento como mínimo 216 kW/h. Teniendo en cuenta este
factor determinamos que el consumo real que se generara a diario en la planta será suponiendo
que las máquinas que más energía consumen en este caso los tres hornos estuvieran funcionando
al mismo tiempo. El consumo de estos tres equipos es de 8.10 kW/h de las cuales estarán
trabajando las 12 horas del día (horas en las que estará funcionando el sistema de paneles
fotovoltaicos), corresponderían a un consumo total diario de 97.2 kW diarios.
ÍTEM Indicador Dato
Número de paneles # 60
Potencia por panel W 300
Potencia total instalada KWp 18,00
Área utilizada M2 109,20
Ilustración 20: Tamaño de la instalación fotovoltaica
Ya teniendo en cuenta estos datos, podemos analizar que el sistema fotovoltaico está por encima
del consumo total de las máquinas que requeriría, esto quiere decir que se tiene una cobertura
de un 100% total a lo que necesitaría los equipos. Si bien es exacto, cabe aclarar que es una
supuesto si todas las maquinas estuvieran encendidas, y el sistema tendría la capacidad de
abarcar toda la producción. Si ponemos como ejemplo la utilización de los tres equipos más
esenciales de la producción que son los hornos deshidratadores estos tendrían un consumo diario
de 97.2 kW, el sistema fotovoltaico estaría por encima del uso en un 185%. Esto quiere decir que
el sistema a nivel técnico tiene una viabilidad de más del 80% para su utilización, es importante
aclarar que nos todos los hornos estarán en funcionamiento las 12 horas diurnas diarias por lo
cual el consumo será menos y así mismo tendrá mayor capacidad el sistema.
El inversor es esencial ya que la señal de potencia suministrada por un generador fotovoltaico
iluminado es en tensión continua, que debe ser acondicionada para permitir el correcto
acoplamiento a la red eléctrica. El equipo de acondicionamiento de potencia, denominado
inversor DC/AC11, realiza la conversión de continua a alterna cumpliendo con determinados
requisitos de tensión eficaz, frecuencia, distorsión armónica de las ondas de tensión y corriente,
eficiencia y rendimiento, seguridad eléctrica, etc. Como será explicado en un apartado posterior,
el inversor generalmente funciona como fuente de corriente auto conmutada y sincronizada con
la red.
Ilustración 21: Esquema general instalación fotovoltaica
Es importante tener este estudio técnico ya que a partir de esto podemos implementar estrategias
para disminuir el tiempo en que se retornaría la inversión, y así mismo tener una ganancia
adicional. Esto se debe ya que en promedio una vivienda multifamiliar consume en promedio
10.93 kW diarios, esto quiere decir que, como plan de retorno de la inversión, es una opción el
vender energía a los predios aledaños a la empresa, esto beneficiando en grandes medidas a la
empresa. Si las condiciones del tejado o área instalable son las correctas y permiten la ejecución
de una instalación típica, el precio final no variara al generado como inversión inicial. De lo
contrario, el será ajustado incorporando cualquier sobrecosto particular que sea necesario para
el correcto desempeño de su instalación fotovoltaica.
7.2. Balance maquinaria, personal e insumos
8. Estudio Administrativo
8.1. Estructura Organizacional
Ilustración 22: Estructura organizacional
8.2. Precio por cantidad
El ahorro energético a partir de energías alternativas o renovables y/o cambio de tecnología en
iluminación en las diferentes áreas de la empresa procesadora de fruta. Serán el punto de partida
a través del análisis y el estudio de una base de datos de la empresa, con el listado de sus
máquinas y cuanto es el consumo de cada una de ellas, los elementos que afectan el consumo
de energía en la empresa de alimentos, Tiempos de respuesta a las solicitudes del cliente y
respuesta de los equipos. Permitirá implementar el nuevo sistema de energía renovable, este
sistema lo que permitirá es involucrar una nueva forma de generar energía a través de paneles
fotovoltaicos a la antigua y convencional forma de electricidad que es proveía por codensa. El
ahorro a través de un sistema fotovoltaico que tiene la capacidad de generar energía eléctrica a
través de energía solar que produce un ahorro estimado del 80% acompañado de una
actualización en la tecnología de la iluminación contribuyendo aún más en el ahorro del sistema.
Este porcentaje de ahorro no se llevará al máximo, es decir no se buscará el ahorro inicialmente
del 80% esto debido a que los sistemas iniciales de paneles fotovoltaicos no contaran con un
banco de baterías. Esto es un factor esencial para determinar un sistema con cobertura superior
al 80%, este no contara con un banco de baterías por el valor adicional que generar el incluir en
el sistema este banco de baterías. Inicialmente se buscará obtener una reducción del 50% del
sistema tradicional de energía que cuenta actualmente la infraestructura de la empresa. Esta
decisión se toma como relación día y noche, esto quiere decir que el servicio se implementara
solo para las horas del día y al llegar la noche transpolar la energía del sistema para continuar el
suministro de energía por medio de la red tradicional energética.
El estudio inicial de las necesidades del cliente, toma de consumo en vatios de los equipos en la
empresa, servicio de mantenimiento preventivo cada seis meses que garantice el óptimo
funcionamiento del sistema instalado. Esto permite que el sistema eléctrico existente se vea en
gran medida reducido en gran cantidad. Permitiendo que las nuevas energías renovables
permitan un ahorro a nivel general esto apoyado con un diseño general de las posibilidades de
mejorar la luz natural dentro de los espacios y permitiendo disminuir la iluminación artificial. Esto
permitirá que a futuro genere una mayor cantidad de energía inyectándola a la red y vendiéndola
a las industrias o viviendas vecinas.
8.3. Estudio de mercado
Las utilidades del proyecto se evaluaron con respecto a la cantidad de KW ahorrados durante un
año, se tomó como base el promedio de consumo del año anterior y utilizando promedio móvil
simple se calculó la cantidad de utilización para el siguiente año. Teniendo en cuenta que el
sistema implementado ahorrará inicialmente un 50% del consumo, se calculó este porcentaje de
ahorro por el precio también estimado, como la utilidad del sistema.
8.4. Estudio Técnico
Con esta instalación Solar Fotovoltaica le será posible ahorrar aproximadamente el 50% de sus
costos de factura eléctrica en un horizonte de 25 años, asumiendo que la totalidad de la
producción Solar Fotovoltaica sería utilizada a través del autoconsumo instantáneo o vendiendo
los excedentes a la red eléctrica por un valor proporcional al que se le carga en su factura de
suministro. En caso que opte por el autoconsumo instantáneo, el ahorro final estará influenciado
por el perfil concreto de su consumo eléctrico durante las 12 horas de radiación solar de cada
día, teniendo en cuenta que los paneles solares producen electricidad en el día y no durante la
noche.
En ausencia de la inversión Solar Fotovoltaica, estimamos que su factura eléctrica acumulada
durante los próximos 25 años ascenderá a $605.612.482 en valores constantes, asumiendo que
su volumen de consumo no se incrementa y que el costo promedio anual de la electricidad
aumenta 2 puntos porcentuales más que la inflación.
De otro lado, si usted decide implementar la solución Solar Fotovoltaica que le detallamos por
valor total de $103.100.000 (IVA no incluido), al combinar los datos de consumo que nos ha
proporcionado y nuestra simulación de producción, estimamos un ahorro de $393.404.367
constantes (valor de la moneda hoy) durante este mismo horizonte, gracias a la posibilidad de
consumir su propia producción eléctrica, reduciendo el volumen de electricidad comprada a su
proveedor tradicional y evitando en gran medida los aumentos en las tarifas de luz.
9. Estudio Legal
Ley 697/2001
Mediante la cual se fomenta el uso racional y eficiente de la energía, se promueve la utilización
de energías alternativas y se dictan otras disposiciones”. Decreto 3683/2003:
• Se declara el URE como un asunto de interés social, público y de conveniencia nacional,
fundamental para asegurar el abastecimiento energético pleno y oportuno, la competitividad de
la economía colombiana, la protección al consumidor y la promoción del uso de energías no
convencionales de manera sostenible con el medio ambiente y los recursos naturales.
• Fuentes no convencionales de energía: aquellas fuentes de energía disponibles a nivel mundial
que son ambientalmente sostenibles, pero que en el país no son empleadas o son utilizadas de
manera marginal y no se comercializan ampliamente.
• Se crea el PROURE. Programa de uso racional y eficiente de la energía y demás formas de
energía no convencionales.
• El Ministerio de Minas y Energía formulará los lineamientos de las políticas, estrategias e
instrumentos para el fomento y la promoción de las fuentes no convencionales de energía, con
prelación en las zonas no interconectadas, estudiando la viabilidad tecnológica, ambiental y
económica.
• Comisión Intersectorial para el Uso Racional y Eficiente de la Energía y Fuentes No
Convencionales de Energía, CIURE.
• Artículo 24. Inventario de fuentes de energías convencionales y no convencionales. La UPME
hará un inventario de fuentes de energía convencionales y no convencionales que será tomado
como referencia para la formulación y estructuración de planes, programas y proyectos a
consideración del Comité de Administración del FAZNI, en todo caso priorizando aquellos que
utilicen fuentes no convencionales de energía.
Ley 1715 de 2014
Tiene como objeto el desarrollo y uso de fuentes no convencionales de energía dentro del sistema
energético colombiano. Esta ley da incentivos tributarios a las empresas que ejecuten todo tipo
de proyectos de energía renovable, pero solo hasta el 3 de febrero de este año salió su
reglamentación.
Los incentivos tributarios son realmente atractivos, pues permiten recuperar la inversión realizada
en energías renovables en poco tiempo. Por un lado, está la depreciación acelerada de los activos
del proyecto a cinco años, ya que al depreciar un activo en un mayor porcentaje se pagan menos
impuestos. También está el derecho a reducir de la renta el 50% del valor de la inversión del
proyecto dentro de los primeros cinco años de la realización y según el Artículo 12 los equipos,
elementos, maquinaria y servicios importados para la ejecución de estos emprendimientos están
exentos de IVA y aranceles.
De esta manera la Ley 1715 realmente presenta una oportunidad para animar a los inversionistas
a desarrollar proyectos de energía renovable
Decreto 343 de 01 marzo de 2017
Por el cual se adiciona el Decreto 1073 de 2015, en lo que respecta al establecimiento de los
lineamientos de política pública en materia de gestión eficiente de la energía y entrega de
excedentes de autogeneración a pequeña escala.
En la sección 4A el Decreto establece los lineamientos de política pública en materia de gestión
eficiente de la energía y de la entrega de excedentes de auto generadores de pequeña escala al
Sistema de Transmisión Regional (STR) o al Sistema de Distribución Local (SDL), según
corresponda. Específicamente, el Decreto adiciona una Sección al Decreto 1073 de 2015 (Decreto
Único Reglamentario del Sector Administrativo de Minas y Energía), indicando que corresponderá
al Ministerio de Minas y Energía (en adelante (MIN. MINAS”), establecer e implementar
lineamientos de política energética relacionados con sistemas de medición para lograr la gestión
eficiente de la energía. Así mismo, indica que corresponderá al MIN. MINAS establecer la
gradualidad en la que dichos sistemas de medición deberán ponerse en funcionamiento, de
conformidad con la información técnica que a los efectos provean las entidades adscritas del
sector.
Ventajas que tiene Colombia
Colombia es autosuficiente en energía y puede continuar siéndolo.
• Cuenta con amplias reservas de carbón, buena parte sin utilizar.
• Las reservas de petróleo venían declinando, pero se han estabilizado y se espera que aumenten
con la creciente actividad de exploración.
• Colombia tiene amplias posibilidades en la energía renovable, incluyendo los biocombustibles.
Ilustración 23: Consumo de energía nivel mundial
Incentivos tributario proyectos MDL
788 de 2002 introduce modificaciones al Estatuto Tributario
Artículo 18: establece que está exenta de renta por 15 años, “la venta de energía con base en los
recursos eólicos, biomasa o residuos agrícolas, realizada únicamente por las empresas
generadoras”, siempre y cuando el proyecto genere y venda certificados de reducción de GEI y
destine a obras de beneficio social el 50% de los recursos obtenidos por este concepto.
Artículo 95: determina que la importación de maquinaria y equipos destinados a proyectos que
generen certificados de reducción de GEI estará exenta de IVA. (Reglamentada por la Resolución
0978 de 2007)
10. Estudio financiero
El flujo de caja para este proyecto fue evaluado para dos horizontes de tiempo, uno de 5 años y
otro para 10 años, esto debido a que en la evaluación inicial de 5 años no se observó el retorno
de la inversión ni ganancia alguna. A continuación de describirán los datos hallados para realizar
el análisis:
Está tomada como la suma del valor del sistema, es decir, los equipos a instalar más la mano de
obra necesaria para realizar la evaluación e instalación del sistema:
Ilustración 24: Inversión Inicial
Ilustración 25: Valor del sistema = valor equipos
Mano de obra calculada con seguridad social, prestaciones sociales y parafiscales, y calculando
un porcentaje de inversión de tiempo para la evaluación e instalación del sistema en los dos
meses que dura el proyecto en la instalación:
Valor del sistema 82,170,000$
Mano de obra (instalación) 13,121,712$
inversiòn inicial 95,291,712$
Elemento cantidad
Unidad
medida valor unitario valor total
Vida ùtil en
años
Panel Solar 60 Unidad 626,000$ 37,560,000$ 25
Inversores 3KW 5 Unidad 3,870,000$ 19,350,000$ 25
Mòdulo metàlico 60 Unidad 180,000$ 10,800,000$ infinito
Cableado 3720 metros 3,000$ 11,160,000$ infinito
Protecciòn elètrica 5 Unidad 180,000$ 900,000$ 25
Empalmes metàlicos 240 Unidad 10,000$ 2,400,000$ infinito
82,170,000$
Ilustración 26: Mano de Obra
10.1. Unidades
Se toman como unidades a producir la cantidad de KW pronosticados como de ahorro para cada
año.
Inicialmente se tomó para el año 1 los consumos reales según la factura de Codensa, la cual
factura todo el consumo de las máquinas de la planta de producción de la empresa procesadora
de alimentos; con base en estos datos y utilizando promedio móvil simple se pronosticaron los
consumos totales de los siguientes años.
Teniendo en cuenta que la empresa decidió evaluar el montaje de un sistema de ahorro de
energía del 50% del consumo total, dichos datos son evaluados al 50%, esto debido a que
trabajaran con 50% de energía tradicional y 50% de energía fotovoltaica.
10.2. Precio
El precio se toma como el valor del KW/H según la factura de energía tradicional y se hace un
incremento anual del 7%, el cual es el promedio de incremento de los últimos 3 años.
10.3. Nómina
La nómina calculada anualmente es el porcentaje del pago del personal que realizará los
mantenimientos semestrales (cada año 2 mantenimientos), los cuales tienen una duración de dos
días, el incremento anual se calculó con un 7%.
% Costo % Costo
Ingeniero electricista 1,500,000$ -$ 1,500,000$ 2,371,794$
100% 2,371,794$ 100% 2,371,794$
Tècnico instalaciòn 900,000$ 83,140$ 983,140$ 1,520,899$ 20% 304,180$ 100% 1,520,899$
Ayudante 800,000$ 83,140$ 883,140$ 1,362,779$ 5% 68,139$ 100% 1,362,779$
Vendedor 1,200,000$ 83,140$ 1,283,140$ 1,918,265$ 100% 1,918,265$ 5% 95,913$
Logìstica 1,000,000$ 83,140$ 1,083,140$ 1,614,638$ 80% 1,291,711$ 80% 1,291,711$
Secretaria - recepcionista 800,000$ 83,140$ 883,140$ 1,311,275$ 10% 131,127$ 20% 262,255$
Varios 800,000$ 83,140$ 883,140$ 1,311,451$ 5% 65,573$ 5% 65,573$
7,000,000$ 498,840$ 7,498,840$ 11,411,101$ 6,150,789$ 6,970,923$
13,121,712$
Empleado Sueldo
Auxilio
transporte
primer mes Segundo mes
TOTAL
NÒMINA
MENSUALSALARIO
Ilustración 27: Nomina
10.4. Gastos generales de fabricación
Se evaluó el consumo real de un mes en la empresa que realizará la instalación del sistema y se
determina asígnale el 5% de consumo de estos gastos a este proyecto; por lo que se inicia en el
año 1 con un cobro de $23.980 y luego va incrementando anualmente un 7%.
10.5. Depreciación
Teniendo en cuenta que el sistema tiene una vida útil de 25 años, se determina depreciar el valor
total del sistema a la misma cantidad de años, pasando de depreciar del 10% al 4% anual, durante
los 25 años de vida útil.
Ingeniero electricistaAnaliza los procesos y determina y diseña la
capacidad de la red - Coordina los contratos,
las instalaciones y los cumplimientos
1,500,000$ -$ 1,500,000$ 2,371,794$ 79,060$
25%
19,765$ 19,765$
Tècnico instalaciònRealiza la instalaciòn de los equipos en el
proceso analizado900,000$ 83,140$ 983,140$ 1,520,899$ 50,697$
100%50,697$ 101,393$
Ayudante Ayuda en las instalaciones de los equipos 800,000$ 83,140$ 883,140$ 1,362,779$ 45,426$ 100% 45,426$ 90,852$
Vendedor Busca clientes y genera contratos 1,200,000$ 83,140$ 1,283,140$ 1,918,265$ 63,942$ 0% -$ -$
Logìstica Compras de elementos, insumos y materiales 1,000,000$ 83,140$ 1,083,140$ 1,614,638$ 53,821$ 20% 10,764$ 10,764$
Secretaria - recepcionistaOrganiza elementos y citas 800,000$ 83,140$ 883,140$ 1,311,275$ 43,709$ 10% 4,371$ 4,371$
Varios Aseo, mensajerìa 800,000$ 83,140$ 883,140$ 1,311,451$ 43,715$ 0% -$ -$
7,000,000$ 498,840$ 7,498,840$ 11,411,101$ 227,145$
Empleado VALOR DIASueldoActividades
Auxilio
transporte
mantenimiento
cada seis meses
valor de
una dìa
valor
mantenimiento
2 dìas
TOTAL
NÒMINA
MENSUALSALARIO
Descripciòn Elemento Cantidad
Unidad
medida valor unitario valor total
Papelerìa Papel 1 resma 15,000$ 15,000$
Implementos (lapices, cuadernos) 8 Unidad 1,200$ 9,600$
Cafeterìa Vasos 8 Paquetes 1,500$ 12,000$
Café 7 Libra 9,000$ 63,000$
Aseo Papel 20 Rollo 17,000$ 340,000$
Detergentes 8 Paquetes 5,000$ 40,000$
479,600$
5% para proyecto 23,980$
Gastos mes
Valor del sistema 82,170,000$
% depreciación anual 4%
Depreciación anual 3,286,800$
10.6. Impuestos
El impuesto es una clase de tributo (obligaciones generalmente pecuniarias en favor del acreedor
tributario) regido por derecho público. Se caracteriza por no requerir una contraprestación directa o
determinada por parte de la administración hacendaria (acreedor tributario).
Los impuestos a en la mayoría de legislaciones surgen exclusivamente por la “potestad tributaria del
Estado”, principalmente con el objetivo de financiar sus gastos. Su principio rector, denominado
“Capacidad Contributiva”, sugiere que quienes más tienen deben aportar en mayor medida al
financiamiento estatal, para consagrar el principio constitucional de equidad y el principio social de la
libertad.
Los impuestos son cargas obligatorias que las personas y empresas tienen que pagar para financiar
al estado. En pocas palabras: sin los impuestos el estado no podría funcionar, ya que no dispondría
de fondos para financiar la construcción de infraestructuras (carreteras, puertos, aeropuertos,
eléctricas), prestar los servicios públicos de sanidad, educación, defensa, sistemas de protección social
(desempleo, prestaciones por invalidez o accidentes laborales), etc.
En ocasiones, en la base del establecimiento del impuesto se encuentran otras causas, como disuadir
la compra de determinado producto (por ejemplo, tabaco) o fomentar o desalentar determinadas
actividades económicas. De esta manera, se puede definir la figura tributaria como una exacción
pecuniaria forzosa para los que están en el hecho imponible. La reglamentación de los impuestos se
denomina sistema fiscal o fiscalidad.
Para el ejercicio de la planta procesadora de alimentos los impuestos se calculan con un
porcentaje del 33,5%. Esto debido a que se toma como valor general en un escenario académico
y como valor general, si dado el caso se proyectara en un escenario real se llevara a lo que la
normatividad exija el impuesto.
10.7. Préstamo
Se evalúa el proyecto con una inversión del 20% por parte de la empresa y con un préstamo
bancario del 80%.
Inversiòn inicial 95,291,712$ 80% 76,233,369$
20% 19,058,342$
10.8. Amortización e intereses:
Teniendo en cuenta el préstamo evaluado del 80% de la inversión inicial, se realiza la tabla de
amortización, generando los valores de los intereses y la amortización para los años de evaluación
del flujo de caja.
10.9. Valor presente neto
El valor presente neto (VPN) de una serie temporal de flujos de efectivo, tanto entrantes como
salientes, se define como la suma del valor presente (VP) de los flujos de efectivo individuales. En
el caso de que todos los flujos futuros de efectivo sean de entrada (tales como cupones y principal
de un bono) y la única salida de dinero en efectivo es el precio de compra, el valor actual neto
es simplemente el valor actual de los flujos de caja proyectados menos el precio de compra (que
es su propia VP).
10.10. Tasa interna de retorno
CON PRÉSTAMO
Tasa Interna de Oportunidad TÍO 8,72%
Valor Presente Neto VPN $5.803.532
Tasa Interna de Retorno TIR 10,99%
Ilustración 28: consolidado flujo de caja con préstamo a 10 años
SIN PRÉSTAMO
Tasa Interna de Oportunidad TÍO 8,72%
Valor Presente Neto VPN $16.730.141
Tasa Interna de Retorno TIR 11,56%
Ilustración 29: consolidado flujo de caja sin préstamo a 10 años
PERIODO SALDO INTERES PAGO AMORTIZACION TASA DE INTERÈS
0 76,233,369$
1 61,616,484$ 13,722,006$ 28,338,891$ 14,616,885$ 18%
2 44,368,560$ 11,090,967$ 28,338,891$ 17,247,924$ 18%
3 24,016,010$ 7,986,341$ 28,338,891$ 20,352,551$ 18%
4 -$ 4,322,882$ 28,338,891$ 24,016,010$ 18%
10.11. Flujo de caja
10.11.1. Con préstamo
Ilustración 30: Flujo de caja con préstamo a 10 años
10.11.2. Sin préstamo
Ilustración 31: Flujo de caja sin préstamo a 10 años
10.12. Escenarios
Cuando se realiza el Flujo de caja tanto sin préstamo como con préstamo y evaluando los
diferentes escenarios, para un horizonte de tiempo de 5 años se obtiene:
NORMAL OPTIMISTA REALISTA PESIMISTA NORMAL OPTIMISTA REALISTA PESIMISTA
Tasa Interna de Oportunidad TIO 8.72% 8.72% 8.72% 8.72% 8.72% 8.72% 8.72% 8.72%
Valor Presente Neto VPN -$6,135,484 -$3,250,550 -$5,654,662 -$8,539,596 -$11,789,294 -$8,904,360 -$11,308,472 -$14,193,406
Tasa Interna de Retorno TIR 6.95% 7.78% 7.09% 6.25% 2.33% 3.86% 2.58% 1.07%
precio 900$ 960$ 910$ 850$ 900$ 960$ 910$ 850$
CON PRÉSTAMO - 80%SIN PRESTAMO
RESUMEN - Flujo de caja a 5 años
tomando como base los mismos datos descritos anteriormente, pero con un horizonte de tiempo
de 10 años, pues como se observa en la tabla anterior en los primeros 5 años no se evidenció ni
recuperación de la inversión ni ganancia, entonces se decidió extrapolar los datos a 10 años para
mostrar cuándo se iniciaría el retorno de la inversión, entonces se obtuvo:
11. Conclusiones y Recomendaciones
Técnicas
- El sistema Fotovoltaico tiene la capacidad de ahorrar en un 50% del consumo mensual
de la factura mediante el aprovechamiento de las horas de luz que hay en Bogotá durante
los próximos 25 años.
- El mantenimiento se realizará cada seis meses con el fin de garantizar el buen
funcionamiento del sistema.
- El sistema tendrá la capacidad de ampliarse según las futuras necesidades de la empresa
teniendo en cuenta los equipos que esta adquiera.
- Para efectuar las ventas de excedentes eléctricos a la red es necesario un contador bi-
direccional que cuantifique tanto los usos como las ventas de electricidad. Los términos
económicos precisos de compra de electricidad por parte de la red de suministro, están
por definirse por parte de la Comisión de Regulación de Energía y Gas – CREG (Comisión
de Regulación de Energía y Gas).
Económicas
- El punto de equilibrio financiero de esta solución Fotovoltaica, definido como aquel
momento donde los beneficios obtenidos compensan totalmente a los costos de la
inversión, se proyecta para el año 6 de vida de la instalación.
NORMAL OPTIMISTA REALISTA PESIMISTA NORMAL OPTIMISTA REALISTA PESIMISTA
Tasa Interna de Oportunidad TIO 8.72% 8.72% 8.72% 8.72% 8.72% 8.72% 8.72% 8.72%
Valor Presente Neto VPN $15,776,900 $21,496,342 $16,730,141 $11,010,699 $4,850,292 $10,569,734 $5,803,532 $84,090
Tasa Interna de Retorno TIR 11.40% 12.34% 11.56% 10.60% 10.61% 12.87% 10.99% 8.75%
precio 900$ 960$ 910$ 850$ 900$ 960$ 910$ 850$
CON PRÉSTAMO - 80%SIN PRESTAMO
RESUMEN - Flujo de caja a 10 años
- El precio del producto varía según las alternativas de compra de equipos y materiales al
hacer el estudio de proveedores a nivel nacional e internacional se determinó que debido
a la cantidad de paneles necesarios para este proyecto es mejor comprarlos a nivel local
ya que los costos de transporte incurren en el precio final del producto, así como en los
tiempos de respuesta al cliente.
- Los costos del producto se estimaron teniendo en cuenta los requisitos del cliente en
cuanto al % de ahorro solicitado, lo que se traduce en la cantidad de equipos, estructura,
materiales y tiempo del personal involucrado en el proyecto.
- Al utilizar el sol como fuente de energía la generación de electricidad tendrá el costo de
la inversión inicial en el sistema Fotovoltaico y los mantenimientos semestrales.
- Al revisar el resultado del flujo de caja, inicialmente evaluado para 5 años, podemos
evidenciar que, durante este periodo, ya sea con inversión total o con préstamo, el
proyecto no da resultados positivos en su Valor Presente Neto, lo que indica que no es
viable, pues se tendrán pérdidas bastante altas.
- Teniendo en cuenta los resultados obtenidos en el análisis a 5 años y con el fin de
evidenciar en qué año se podría obtener rentabilidad, se realizó el análisis del flujo de
caja con un horizonte de tiempo de 10 años y un préstamo a la misma cantidad de tiempo,
evidenciando que se empezarían a recibir ganancias a partir del año número 6.
- Cuando comparamos la TÍO (Tasa interna de Oportunidad), para la cual se eligió el
porcentaje promedio otorgado por un CDT (8,72% E. A.), comparándolo con la TIR (Tasa
Interna de Retorno) la cual arrojó como resultado un promedio de 4,7% E. A., en la
evaluación de 5 años, se puede concluir que el proyecto no es rentable, analizándolo
económicamente, pues se está perdiendo un 4,02% E. A. que no es recuperable a corto
plazo.
- Cuando se comparan estas dos tasas TÍO y TIR, con el análisis de 10 años, se evidencia
que la Tasa Interna de Retorno aumenta a un 11,14% E. A. promedio, mostrando que se
obtendría una ganancia del 2,42% E. A., concluyendo que el proyecto es rentable, pero
a un mediano plazo, para lo cual la compañía debe decidir.
-
Ambientales
- No emite sustancias tóxicas que afecten al medio ambiente.
- No generan contaminación sonora, pues no generan ningún ruido cuando están en
funcionamiento.
- Tiene una vida útil muy larga de 25 años
- La implementación del sistema solar Fotovoltaico reducirá emisiones de CO2, al
demandar electricidad con insumos renovables y sostenibles lo que se traduce en menos
árboles talados y menos consumo de barriles de petróleo.
- Mejora urbanística. Las instalaciones renovables sobre tejados aprovechan una superficie
que por lo general no se utiliza, por lo que el costo de oportunidad es casi nulo. Esta
instalación en tejado logra que la necesidad del tendido eléctrico sea menor, reduciendo
postes y cables.
BENEFICIOS
- La empresa tendrá un ahorro del 50% en su factura eléctrica durante los próximos 25
años.
- El establecimiento se valorizará.
- Exclusión del IVA (artículo 12 de la ley 1715 de mayo 2014).
- Exención de gravámenes arancelarios (artículo 13 de la ley 1715).
- Los declarantes contribuyentes podrán obtener los beneficios fiscales y contables que se
indican a continuación:
- Deducción del impuesto sobre la renta hasta el 50% de la inversión del Sistema
Fotovoltaico en un plazo de 5 años (artículo 11 de la ley 1715 de mayo 2014).
- Aplicación del régimen de depreciación acelerada hasta el 20% anual respecto de lo
invertido en maquinaria, equipos y obras (artículo 14 de la ley 1715 de mayo 2014).
- Para la consecución de los beneficios fiscales, arancelarios y contables indicados, el cliente
deberá atender los trámites respectivos ante el Ministerio de Minas (Unidad de Planeación
Minero Energética - UPME) y el Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible.
RECOMENDACIONES
- Teniendo en cuenta que durante los primeros 5 años de evaluación del Flujo de caja, este
arroja resultados negativos, pero al analizarlo a un horizonte más amplio a 10 años se
evidencia que se podría obtener ganancias desde el 6to año, es una decisión de la
gerencia de la empresa procesadora de alimentos; pues se debe evaluar también con
respecto a las perspectivas de vida de la compañía y de los beneficios tanto ambientales
como económicos que se puedan traer a largo plazo.
- Aunque inicialmente el proyecto podría evaluarse como no viable, se debe analizar
también que en el futuro se requerirán casi por obligatoriedad gubernamental, sistemas
alternativos de disminución de consumo de energía, por temas ambientales, lo que es
deber de la Gerencia evaluar también dicho escenario.