capitulo 1
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CAPITULO I
EL PROBLEMA
Planteamiento del Problema
Según Parra (2004), “La telecomunicación, consiste en la transmisión de
palabras, sonidos, imágenes o datos en forma de impulsos o señales electrónicas o
electromagnéticas.” Es importante resaltar que los medios de transmisión incluyen
el teléfono (por cable óptico o normal), la radio, la televisión, las microondas y los
satélites. En la transmisión de datos, el sector de las telecomunicaciones la rama
que presenta un más rápido crecimiento, y de mayor implementación e inversión en
los actualmente, transmitiendo datos digitales en forma analógica o digital.
Las buenas comunicaciones son esenciales para mejorar la calidad de vida
en áreas alejadas. Sin embargo el costo de energía eléctrica de hacer funcionar estos
sistemas y el alto costo de mantenimiento de los sistemas convencionales han
limitado su utilidad. El buen uso de la energía eléctrica, le permite a las empresas
ser cada vez más competitiva, en una economía que tiende a la globalización. Por
lo tanto, el ahorro de energía es una alternativa viable para reducir costos de
operación y mejorar los niveles de competitividad dentro del mundo industrial.
Actualmente existen una gran variedad de equipos de alta tecnología y
constantes avances que permiten brindar a diferentes sectores de la población
facilidades de comunicación, servicios y entretenimiento. Estos equipos están
diseñados para satisfacer las necesidades de los usuarios y abarcan una gran
diversidad de áreas en la economía mundial. Los sectores de petróleo y gas,
servicios de salud, transporte en general, la banca, la industria del comercio y las
empresas de distribución eléctrica son ejemplos de estos elementos importantes que
forman parte de la vida de las sociedades desde hace varias décadas.
Las telecomunicaciones, las cuales abarcan todas las formas de
comunicación a distancia, son actualmente la invención más utilizada, y se ha
convertido en un recurso de primera necesidad. Cada uno de estos sistemas de
última generación requiere alimentación de energía eléctrica para trabajar. Todos
estos equipos capaces de ofrecer desarrollo a las poblaciones son lo que se
denominan cargas críticas. Son críticas porque para su correcto funcionamiento
necesitan ser alimentadas por ondas de excelentes características eléctricas, tener
una alta seguridad de suministros, o en la mayoría de los casos, ambas.
En Venezuela existen infinidad de cargas críticas conectadas al Sistema
Eléctrico Nacional y que necesitan ser respaldadas por energía limpia y confiable.
Sin embargo, aún existen zonas retiradas que no han sido beneficiadas con los
sistemas antes mencionados por las distancias que las separan del Sistema Eléctrico
Nacional Por ello, se han diseñado soluciones de respaldo de energía
convencionales y no convencionales capaces de brindar seguridad, continuidad y
calidad en el suministro auxiliar o complementario de esas cargas de gran criticidad.
El Sistema Eléctrico Venezolano (SEN) ha presentado grandes fallas en los
últimos años y se han venido incrementando a lo largo del tiempo, actualmente
enfrenta perturbaciones que presentan sobretensión y caídas de tensión
momentáneas o permanentes, ruido o interferencia, distorsión de las señales,
variaciones de frecuencia y hasta el desvanecimiento o pérdida total de tensión por
un período razonable de tiempo; razones por las cuales han aumentado la necesidad
de agregar o robustecer las soluciones de respaldo de energía, las cuales cada vez
son de mejor tecnología, y gracias a su masificación, han disminuido los costos para
cumplir con las necesidades de los usuarios.
Por lo anterior expuesto se propone diseñar una fuente ininterrumplib le
(UPS) solar fotovoltaica para sistemas de telecomunicaciones. Dichos sistemas
fotovoltaicos han proporcionado una solución rentable a este problema del consumo
elevado de energía y al desarrollo de estaciones repetidoras de telecomunicaciones
en área remotas.
Un sistema fotovoltaico contiene un conjunto de módulos cuya función es
transformar la energía solar directamente en energía eléctrica, acondicionando esta
última a los requerimientos de una aplicación determinada. La producción está
basada en el fenómeno físico denominado "efecto fotovoltaico", descrito por
primera vez en 1.839 por el físico francés Edmond Becquerel. Básicamente consiste
en convertir la luz solar en energía eléctrica por medio de unos dispositivos
semiconductores denominados células fotovoltaicas. Son capaces de generar cada
una corriente de 2 a 4 Amperios, a un voltaje de 0,46 a 0,48 Voltios utilizando como
fuente la radiación luminosa.
El proceso de funcionamiento de un sistema típico comienza con la
incidencia de la luz solar sobre la superficie del arreglo fotovoltaico, donde es
trasformada en energía eléctrica de corriente directa por las celdas solares. Esta
energía es recogida y conducida hasta un regulador fotovoltaico, el cual tiene la
función de enviar toda o parte de esta energía hasta el banco de baterías, en donde
es almacenada, cuidando que no se excedan los límites de sobrecarga y sobre
descarga. En algunos diseños, parte de esta energía es enviada directamente a las
cargas
Una vez definido los criterios que rigen esta investigación surgen las
siguientes interrogantes:
a) ¿Cuál es la situación actual de energía eléctrica en las estaciones repetidoras
de telecomunicaciones ubicadas en aéreas remotas?
b) ¿Sera factible desde los puntos de vista, económico, técnico y operativo la
propuesta planteada?
c) ¿Qué esquema electrónico se utilizara para la construcción de un UPS con
aplicación solar fotovoltaica para los sistemas de telecomunicaciones en
aéreas remotas?
Objetivos de la Investigación
Objetivo General
Diseñar una fuente ininterrumpible (UPS) con aplicación solar fotovolta ica
para sistemas de telecomunicaciones.
Objetivos Específicos
1. Diagnosticar la situación actual, en cuanto a la energía eléctrica que le
suministran a las estaciones repetidoras de telecomunicaciones ubicadas en
aéreas remotas.
2. Estudiar la factibilidad operativa, técnica y económica del proyecto, que
confirme la viabilidad del mismo.
3. Diseñar un sistema electrónico que se pueda utilizar para la construcción de
un UPS con aplicación solar fotovoltaica para los sistemas de
telecomunicaciones en aéreas remotas.
Justificación e Importancia
La energía solar fotovoltaica es la que se obtiene por medio de paneles
solares fotovoltaicos expuestos al Sol. Esta energía es a nivel mundial la más
difundida para electrificación en zonas remotas donde la red pública no ha llegado.
La energía solar fotovoltaica en un enfoque económico, es la más viable para la
generación de electricidad en zonas remotas como las que existen en Venezuela.
Esta aplicación incorpora como equipos básicos: paneles solares fotovoltaicos,
regulador o reguladores profesionales, interfaces tipo RS232, batería, inversores
profesionales, cargadores de baterías, equipos de transferencia automática y
sistemas de respaldo de energía. Sistemas básicos para uso profesional para
sistemas de trasmisión, repetición, transferencia de datos, voz, etc., que utilizan
equipos de telecomunicaciones diseñados especialmente para sistemas solares
fotovoltaicos. Estos sistemas operan en 12, 24 o 48 VDC.
Este trabajo de grado está enmarcado dentro del modelo de investigación de
la Universidad Fermín Toro en el Polo II: Hombre, Ciudad y Territorio; en el Eje
Conceptual: Electrónica aplicada a las telecomunicaciones y bajo la Línea de
Investigación: Análisis, diseño y construcción de dispositivos electrónicos útiles
para la detección, monitoreo y transmisión de parámetros como instrumentos de
beneficios colectivos.
Alcances y Limitaciones
Alcances
El diseño busca no solo complementar el suministro de energía eléctrica a
las cargas sino también solventar las perturbaciones y mantener la tolerancia para
proteger los equipos que simbolizan las cargas críticas. Su aplicación básicamente
es en telecomunicaciones de baja, mediana y alta capacidad que demanden
flexibilidad y eficiencia. Fundamentalmente la solución contiene dos equipos
vitales, un arreglo de módulos de rectificación y un modulo de baterías. Adiciona l
a estos equipos principales, existen elementos secundarios y opcionales que
acompañan al proceso y garantizan confiabilidad y disponibilidad en un momento
critico.
Limitaciones
Las limitaciones según el Manual de Normas para la presentación del Trabajo
de Grado de la Universidad Fermín Toro (2000), son “…obstáculos o restricciones
enfrentadas en cualquiera de las etapas del desarrollo de la investigación, que sean
relevantes para los resultados. Son referidas a la investigación y no al
investigador.”(pág. 7).
En toda investigación el autor hace frente a un conjunto de limitaciones, en
este caso particular, solo se han observado muy poca información publicada al
respecto y además por estar en el proceso investigativo aun no surgen limitaciones
relacionadas con el diseño.