diseño e implementacion de paneles solares
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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DEL VALLE DE TOLUCA
CARRERA DE MANTENIMIENTO INDUSTRIAL
EMPRESA:
UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DEL VALLE DE TOLUCA
NOMBRE DEL PROYECTO:
“DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE PANELES SOLARES”
MEMORIA
QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE:
TÉCNICO SUPERIOR UNIVERSITARIO
PRESENTA:
GONZALEZ SANDOVAL DANIELLA
CUATRIMESTRE
ENERO 2015 – ABRIL 2015
LERMA, ESTADO DE MÉXICO, ABRIL DE 2015
Índice
Resumen…………………………………………………………………………………....I
Abstract……………………………………………………………………………….…….II
Introducción……………………………………………………………………………….III
Planteamiento del problema….…………………………………………………………IV
Objetivo general………………………………….………………………………………..V
Objetivos específicos………………………………………………………………….…VI
Justificación………………………………………………………….…………………...VII
ContenidoCAPITULO I “MARCO CONTEXTUAL”
1. Datos generales “Universidad Tecnología del Valle de Toluca”...................12
1.1 Visión................................................................................................................ 12
1.2 Misión................................................................................................................12
1.3 Valores..............................................................................................................12
1.4 Directorio...........................................................................................................12
1.5 Ubicación...........................................................................................................13
1.6 Laboratorios y talleres.......................................................................................13
1.7 Certificación.......................................................................................................14
CAPÍTULO II "DESCRIPCION DE LA PROBLEMÁTICA DEL PROCESO ACTUAL MEJORABLE"
2. Descripción de la problemática........................................................................16
2.1 Técnica de los 5 por qué...............................................................................16
CAPÍTULO III "MARCO TEÓRICO"
3. Energías Renovables.........................................................................................18
3.1 Sector energético a nivel mundial.....................................................................19
3.2 Fuentes de energía renovables.........................................................................19
3.2.1 Energía por Biomasa..................................................................................19
3.2.2 Energía eólica............................................................................................20
3.2.3 Energía hidráulica.......................................................................................20
3.2.4 Energía Solar..............................................................................................21
3.3 Operación de una celda fotovoltaica.................................................................22
CAPÍTULO IV "DISEÑO TEÓRICO DE LA PROPUESTA DE MEJORA"
4. Cronograma de actividades propuestas..........................................................26
4.1 Estudio del lugar............................................................................................26
4.2 Análisis de energía renovable a utilizar.........................................................27
4.2.1 Descripción del sistema de generación......................................................28
4.2.2 Funcionamiento fotoeléctrico......................................................................28
4.2.3 Análisis económico.....................................................................................29
4.3 Diseño de la instalación de la energía renovable..........................................31
4.4 Implementación de la energía renovable......................................................31
4.5 Realizar pruebas de funcionamiento.............................................................32
4.6 Validación del proyecto.................................................................................32
CAPÍTULO V "APLICACIÓN Y VALIDACIÓN PRÁCTICA DE LA PROPUESTA DE MEJORA"
5. Cronograma de actividades realizadas............................................................34
5.1 Estudio del lugar............................................................................................34
5.2 Análisis de energía renovable a utilizar.............................................................35
5.2.1 Energía eólica.............................................................................................35
5.2.3 Energía solar...............................................................................................36
5.2 Diseño de la instalación de la energía renovable..........................................36
5.3 Implementación de la energía renovable......................................................37
5.4 Realizar pruebas de funcionamiento.............................................................38
6. Conclusiones.....................................................................................................40
7. Resultados..........................................................................................................40
8. Bibliografía.........................................................................................................40
En los últimos años el consumo de energía eléctrica se ha elevado más que el
crecimiento económico, ya que sustituye las necesidades del sector productivo,
porque está relacionado con el crecimiento mayor que se tiene en las industrias en
cuanto al nivel de producción se refiere.
El aumento de la demanda eléctrica es continuo pero la construcción de plantas
generadoras y la ampliación de las que están en operación, se ha visto retardada.
Siendo la energía eléctrica la fuerza que sustenta la mayor parte de los sectores
productivos, pero su generación depende del uso de recursos no renovables, lo que
origina el problema de la emisión de contaminantes.
Ante esta situación energética, los aumentos del consumo de energía eléctrica, las
tarifas eléctricas, el derroche en las instituciones educativas, el uso inadecuado, la
despreocupación, la falta de mantenimiento y la falta de inversión para la mejora del
servicio, se ha hecho urgente la necesidad de plantear una estrategia que permita
reducir el uso y consumo de energía y que no contribuya a la contaminación del
medio ambiente.
El tema de generación de energía solar, es sólo una fracción del complejo problema
del consumo energético, en el cual se plantea la búsqueda de soluciones que
puedan existir para corregir el consumo de energía eléctrica y evitar daños al medio
ambiente. El estudio alcanza desde los antecedentes de los proyectos de energía
solar, estudios realizados con anterioridad y resultados obtenidos, así como la
realización del diagnóstico energético hasta el diseño del sistema fotovoltaico y los
programas de mantenimiento.
Con el objeto de llegar a formular un diagnóstico y presentar soluciones, se evalúa la
situación energética del país y ciudad, presentando la información general sobre la
capacidad de generación y la necesidad e importancia de la energía utilizada para el
abastecimiento, adquiriendo indicadores para conseguir mejores resultados y
Introducción
determinar la viabilidad de la implementación de un sistema de energía fotovoltaica
en La Universidad Tecnológica del Valle de Toluca.
Cabe mencionar que este tipo de sistemas fotovoltaicos les falta difusión a nivel
comercial en áreas urbanas o con posibilidad de conectarse a una red de
electrificación, debido a que la fabricación de las celdas solares que conforman los
paneles, principales componentes del sistema fotovoltaico, requieren actualmente un
elevado consumo energético; lo que se traduce en alto costo de inversión inicial.
Por otra parte, este tipo de tecnología presenta numerosas ventajas: instalación
simple, emplea una fuente de energía limpia y gratuita, su operación es automática y
silenciosa, requiere poco mantenimiento y es amigable con el ambiente. Dos
ventajas en las instalaciones de generación de energía eléctrica a través de un
sistema fotovoltaico es que son autónomos y pueden estar interconectadas a la red
de suministro eléctrico, de donde se deriva una de sus más importantes aplicaciones
en la actualidad.
Este proyecto hace mención al uso de las energías renovables, que son aquellas que
provienen de los recursos naturales inagotables; en este caso se implementó el uso
de la energía solar que hace uso de paneles solares y este a su vez constituye uno
de los métodos más simples que se pueden usar para convertir la energía del sol en
energía eléctrica aprovechable.
Para lograr dicho objetivo, como primer punto se realizó el análisis del lugar donde se
iba a desarrollar, se tomaron en cuenta los puntos donde sería factible instalar la
energía renovable y análisis de terreno.
El siguiente punto fue el análisis de la energía renovable a utilizar, entre la energía
eólica y la energía solar. Se decidió hacer uso de la energía solar, ya que la eólica no
es viable debido a la escases de viento en la zona. Dentro de esta actividad se
analizó el funcionamiento de sistemas fotovoltaicos autónomos, sus principales
componentes y las recomendaciones que deben tomarse en cuenta a la hora de
realizar el dimensionamiento y escoger los equipos. Asimismo, se estima el nivel de
radiación solar promedio en la zona de interés, así como el consumo eléctrico diario
para conocer los diversos factores que están relacionados con las cargas eléctricas
conectadas y disponibles en la institución. Otro punto impórtate es el análisis
económico, esto se realizará para determinar la viabilidad y rentabilidad del proyecto
así como el periodo de recuperación del capital invertido En seguida de lo anterior,
se diseñó la instalación de dicha energía, donde se realizó principalmente el
diagrama de conexión, el total de luminarias y paneles, así como la distribución
correcta de los mismos.
Como penúltimo punto se realizaron pruebas de funcionamiento del sistema
fotovoltaico, conexión, captación de los rayos solares hacia los paneles, voltaje en el
sistema de carga y la cantidad de lúmenes emitida por el sistema de iluminación.
Por último, el proyecto fue entregado en óptimas condiciones de operación y validado
por la Universidad Tecnológica del Valle de Toluca.
Resumen
Abstract
This project mentions the use of renewable energies, which are those that come from
the inexhaustible natural resources; in this case the use of solar energy that makes
use of solar panels and this in turn is implemented is one of the simplest methods that
can be used to convert the sun's energy into usable electricity.
To achieve this, the first point analysis of where they would develop was done, we
took into account the points where it would be feasible to install renewable energy
and terrain analysis.
The next item was the analysis of renewable energy use, including wind and solar
power. It was decided to make use of solar energy, because the wind is not feasible
due to the shortage of wind in the area. Within this activity the operation of
autonomous photovoltaic systems, its main components and the recommendations to
be taken into account when performing sizing and choosing the equipment was
analyzed. Also, the average level of solar radiation is estimated in the region of
interest and daily electricity consumption to meet the various factors that are related
to electrical loads connected and available at the institution. Another point is
importate economic analysis, this will be done to determine the viability and
profitability of the project and the recovery period followed the capital invested in the
above, the installation of such energy, where the connection diagram is designed
primarily performed The total luminaire and panels, as well as the proper distribution
thereof.
As penultimate point function tests photovoltaic system, connection, capturing
sunlight back panels, voltage charging system and the number of lumens emitted by
the lighting system were performed.
Finally, the project was delivered in proper operating condition and validated by the
Technological University of Valle de Toluca.
Planteamiento del problema
En las instituciones educativas se realizan diversas actividades las cuales requieren
que se mantengan las luces encendidas la mayor parte del día, así como
computadoras, copiadoras, impresoras, etc. Esto produce un alto consumo de
energía eléctrica, ocasionando pérdidas económicas en los ingresos de la institución
y un deterioro al medio ambiente.
Es el caso de la Universidad Tecnológica del Valle de Toluca, donde uno de los
principales objetivos que tiene, es la de contar con la iluminación adecuada durante
la noche, ya que no se cuenta con luz en la parte externa de la institución y se
pretende mejorar la interna de los pasillos de los diferentes edificios que la
conforman, por tal motivo, la institución busca un sistema de generación de energía
eléctrica para la iluminación exterior en la entrada y fachada principal que es donde
mayor necesidad de iluminación, con base en el uso de energías renovables.
Objetivo general
Diseñar e implementar un sistema de generación de energía eléctrica en la
Universidad Tecnológica del Valle de Toluca, con base en el uso de energías
renovables, con el fin de optimizar el consumo de energía eléctrica.
Objetivos Específicos
Estudio del lugar
Análisis de la energía renovable a utilizar.
Diseño de la instalación de la energía renovable.
Implementación de la energía renovable.
Realizar pruebas de funcionamiento.
Validar proyecto.
Las energías renovables son energías limpias que contribuyen a cuidar el medio
ambiente. Frente a los efectos contaminantes, las energías renovables son ya una
alternativa, por ende al Implementar un sistema de energía renovable en la
institución se obtendrán diversos beneficios, a corto plazo, se logrará la iluminación
adecuada en la parte externa de la institución, a mediano plazo se obtendrá una
reducción en el consumo de la energía eléctrica y a largo plazo se podrá implementar
en otras zonas de la institución.
Justificación
Capítulo I
Marco Contextual
1. Datos generales “Universidad Tecnología del Valle de Toluca”
1.1Visión
Ser una Institución líder en Educación Superior Tecnológica, reconocida por su
calidad y pertinencia, que contribuya al desarrollo del país, vinculada en el ámbito
académico, empresarial y social, a nivel regional, nacional e internacional, con base
en un modelo educativo de vanguardia, flexible, innovador y trabajo académico
consolidado.
1.2 Misión
Formar Profesionistas Universitarios con sólida preparación integral, mediante
programas educativos basados en competencias profesionales, intensivas y de
excelencia académica.
1.3 Valores
Honestidad
Integridad
Respeto
Actitud de Servicio
Puntualidad
Espíritu de Superación
Liderazgo
1.4 Directorio
Página web: http://UTVTOL.com
Teléfono 1: (52728) 2859552
Teléfono 2: (52728) 2859969
Teléfono 3: (52728) 2822247
Dirección: Carretera del Departamento del D.F. km 7.5 s/n (Lerma)
Carácter: Público
Fecha de creación: 2001
Número de alumnos: 1198
Número de profesores: 101
Rector de la Universidad Tecnológica del Valle de Toluca: Fausto Riveros Acosta
1.5 Ubicación
Imagen 1.5 Ubicación de la universidad
Fuente: universidad tecnológica del valle de Toluca
1.6 Laboratorios y talleres
• Análisis ambientales
• Diseño gráfico
• Serigrafía
• Idiomas
• Informática
• Instalaciones industriales
• Gestión de la producción
• Salud pública y paramédico
• Planta piloto de aguas residuales
1.7 Certificación
El 16 de agosto de 2010 se obtuvo la certificación al Sistema de Gestión de la
Calidad de la UTVT bajo la Norma ISO 9001:2008.1
Imagen 1.7 Certificación de la universidad
Fuente: Universidad Tecnológica del Valle de Toluca
1 www.utvt.edu.mx
Capítulo II. Descripción de la
problemática del proceso
actual mejorable
2. Descripción de la problemática
La universidad no cuenta con un sistema de generación de energía eléctrica que
pueda disminuir el consumo de dicha energía, se requiere colocar un sistema de
iluminación adecuada en la parte exterior de la universidad, sin embargo esto
ocasionara un incremento en el consumo de energía eléctrica lo cual repercute en
una fuerte erogación económica que impacta directamente al presupuesto; como
este tipo de gastos no está subsidiado por la paraestatal CFE, afecta el desarrollo de
los programas de carácter académico, institucional y de servicios; y aunque se ha
trabajado con el personal en la sensibilización referente a la adopción de una cultura
de consumo mesurado de energía, las características de las actividades que en esa
Institución se realizan requiere que se mantengan las luces prendidas la mayor parte
del día, utilizándose de manera permanente equipos de trabajo como copiadoras,
cafeteras, despachador de agua, impresoras, etc. Las computadoras y otros equipos
(fotocopiadoras e impresoras) suelen estar encendidos todo el día y hasta en la
noche; lo que se traduce en un alto consumo de energía eléctrica ocasionando
pérdidas económicas en los ingresos propios de la Institución y un impacto nocivo al
medio ambiente.
2.1Técnica de los 5 por qué
Una herramienta con la cual se detectó la necesidad de proponer un sistema de
generación de energía eléctrica por medio del uso de renovables. Es la técnica de los
5 por qué, que es una técnica de análisis utilizada para la resolución de problemas
que consiste en realizar sucesivamente la pregunta "¿ por qué ?" hasta obtener la
causa raíz del problema, con el objeto de poder tomar las acciones necesarias para
erradicarla y solucionar el problema.
¿Por qué no se cuenta con un sistema de iluminación en la parte externa de la
institución? Porque no se cuenta con los recursos necesarios para realizar
dicho proyecto.
¿Por qué no se cuenta con los recursos necesarios para el proyecto? Porque
existe una demanda excesiva en el consumo de energía eléctrica.
¿Por qué existe dicha demanda? Porque los existen equipos que están
encendidos la mayor parte del día.
¿Por qué se requiere que los equipos estén encendidos? Porque son equipos
que son utilizados para fines didácticos.
Detectamos el problema principal que es la falta de iluminación en la parte externa, y
una de sus consecuencias es que no se realiza por el alto consumo de energía
eléctrica. Por tal motivo se propone el uso de energías renovables, teniendo como
finalidad, disminuir el consumo de energía eléctrica y brindar un sistema de
iluminación en la parte externa de la institución.
Capítulo III. Marco teórico
3. Energías Renovables
Las energías renovables (ver Figura 1.) ofrecen la oportunidad de obtener energía
útil para diversas aplicaciones, su aprovechamiento tiene menores impactos
ambientales que el de las fuentes convencionales y poseen el potencial para
satisfacer todas nuestras necesidades de energía presentes y futuras. Además, su
utilización contribuye a conservar los recursos energéticos no renovables y propicia
el desarrollo regional, por ende, la sociedad fija sus esperanzas en las fuentes
renovables de energía.
Figura 3 “Clasificación de las fuentes renovables”
Fuente: http://caracteristicasdelaenergiaenelmundo.blogspot.mx/2010/07/tipos-de-energias-renovables-no.html
3.1 Sector energético a nivel mundial
Los mercados energéticos tienen características específicas que dependen de la
naturaleza de los combustibles, de la organización industrial y de las políticas
energéticas de cada país.
A nivel mundial los europeos adolecen de la falta de competitividad del carbón
comunitario en relación al carbón importado, la electricidad y el sector de gas no
están suficientemente abiertos a la competencia, mientras que la nuclear es objeto
de polémica por los residuos de la materia prima que se utiliza, bajo este contexto
cobra mayor fuerza la utilización de energías renovables en la unión europea
(Fernández 2009). En América Latina y Norte América el sector energético posee
importantes reservas de hidrocarburos, sufriendo la explotación de las empresas
transnacionales, lo cual ha agudizado la desigualdad existente en el acceso a la
energía, así como en los niveles de desarrollo tecnológico y de infraestructura para el
desarrollo del sector energético.
3.2 Fuentes de energía renovables
Como ya indicamos, son fuentes que producen constantemente energía, de forma
que la energía consumida se renueva continuamente y en consecuencia su
utilización es ilimitada.2
3.2.1 Energía por Biomasa
Las plantas verdes mediante su función clorofílica utilizan la energía solar y sintetizan
materia orgánica a partir del atmosférico del agua y de las sustancias minerales del
suelo. Parte de esta materia orgánica vegetal es susceptible de ser ingerida por los
animales herbívoros que la transforman en energía química y másica de su cuerpo.
3.2.2 Energía eólica
La energía del viento está relacionada con el movimiento de las masas de aire que
se desplazan de áreas de alta presión atmosférica hacia áreas adyacentes de baja
2 http://caracteristicasdelaenergiaenelmundo.blogspot.mx/2010/07/tipos-de-energias-renovables-no.html ABRIL_2015_PDF
presión, con velocidades proporcionales al gradiente de presión. Estos vientos se
generan a causa del calentamiento no uniforme de la superficie terrestre por parte de
la radiación solar, entre el 1 y 2% de la energía proveniente del sol se convierte en
viento. Durante el día, las masas de aire sobre los océanos, los mares y los lagos se
mantienen frías con relación a las áreas vecinas situadas sobre las masas
continentales.
Los vientos predominantes se combinan con factores locales, tales como la
presencia de colinas, montañas, árboles, edificios y masas de agua, para determinar
las características particulares del viento en una localización específica. Puesto que
el aire posee masa, el aire en movimiento en forma de viento lleva con él energía
cinética. Una turbina del viento convierte esta energía cinética en electricidad. Los
parques eólicos proporcionan diferente cantidad de energía dependiendo de las
diferencias sobre diseño, situación de las turbinas, y por el hecho de que los antiguos
diseños de turbinas eran menos eficientes y capaces de adaptarse a los cambios de
dirección y velocidad del viento. Además en la antigüedad fue utilizado para impulsar
los barcos con los que dieron lugar a los grandes descubrimientos, la energía eólica
ha sido la una fuente de energía utilizada en los molinos de viento para moler grano,
bombear agua y producir electricidad. En la actualidad la producción de electricidad a
través de las turbinas eólicas ha tenido un gran desarrollo tecnológico y son
ampliamente usados en muchas zonas de forma competitiva con otras fuentes de
electricidad.
3.2.3 Energía hidráulica
El agua almacena energía según las características de su flujo y su posición dentro
del campo de la gravedad. Utilizando presas para almacenar agua y así aumentar su
la energía 33 potencial por la posición relativa del agua que podrá ser usada
mediante una salida controlada. De esta forma primero se transforma en energía
cinética y posteriormente en energía mecánica y al final en eléctrica. Esta energía
también tiene su origen primario en el sol, ya que el ciclo hidrológico esta movido por
la energía solar, primero para evaporar el agua de los océanos y luego una vez
formadas las nubes las transporta mediante el viento. Esta fuente de energía puede
ser de gran aplicación en los países en vías de desarrollo pues es fácil encontrar
numerosos lugares útiles para la instalación de minicentrales eléctricas,
especialmente en zonas montañosas.
3.2.4 Energía Solar
La energía solar es una energía renovable que no contamina conocida como energía
limpia o energía verde. La energía solar se puede transformar de dos maneras: La
primera utiliza una parte del espectro electromagnético de la energía del sol para
producir calor. A la energía obtenida se le llama energía solar térmica. La
transformación se realiza mediante el empleo de colectores térmicos. La segunda,
utiliza la otra parte del espectro electromagnético de la energía del sol para producir
electricidad. A la energía obtenida se le llama energía solar fotovoltaica. La
transformación se realiza por medio de módulos o paneles solares fotovoltaicos.
Ventajas y desventajas de la energía solar
Ventajas
La energía solar fotovoltaica es una de las fuentes más prometedoras de las
energías renovables en el mundo. Comparada con las fuentes no renovables, las
ventajas son claras:
es no contaminante, no tiene partes móviles que analizar y no requiere mucho
mantenimiento. No requiere de una extensa instalación para operar.
Los generadores de energía pueden ser instalados de una forma distribuida
en la cual los edificios ya construidos, pueden generar su propia energía de
forma segura y silenciosa.
No consume combustibles fósiles.
No genera residuos.
No produce ruidos es totalmente silenciosa.
Es una fuente inagotable.
Ofrece una elevada fiabilidad y disponibilidad operativa excelente.
Además de las ventajas ambientales también debemos tener en cuenta las socio-
económicas:
una instalación tiene una vida larga (los paneles solares duran
aproximadamente 30 años).
Además resisten condiciones climáticas extremas: granizo, viento,
temperatura, humedad.
No existe una dependencia de los países productores de combustibles.
Puede instalarse en zonas rurales desarrollo de tecnologías propias.
Se puede utilizar en lugares de bajo consumo y en casas ubicadas en
parajes rurales donde no llega la red eléctrica general.
3.3 Operación de una celda fotovoltaica
El diagrama ilustra la operación de una celda fotovoltaica, llamada también celda
solar. Las celdas solares están hechas de la misma clase de materiales
semiconductores, tales como el silicio, que se usan en la industria microelectrónica.3
Para las celdas solares, una delgada rejilla semiconductora es especialmente tratada
para formar un campo eléctrico, positivo en un lado y negativo en el otro. Cuando la
energía luminosa llega hasta la celda solar, los electrones son golpeados y sacados
de los átomos del material semiconductor. Si ponemos conductores eléctricos tanto
del lado positivo como del negativo de la rejilla, formando un circuito eléctrico, los
electrones pueden ser capturados en forma de una corriente eléctrica, es decir, en
electricidad. La electricidad puede entonces ser usada para suministrar potencia a
una carga, por ejemplo para encender una luz o energizar una herramienta.
3 http://www.anes.org/anes/index.php?option=com_wrapper&Itemid=11 ABRIL_2015
Imagen: operación de una celda fotovolcaica
Fuente: http://www.anes.org/anes/index.php?option=com_wrapper&Itemid=11
Un arreglo de varias celdas solares conectadas eléctricamente unas con otras y
montadas en una estructura de apoyo o un marco, se llama módulo fotovoltaico. Los
módulos están diseñados para proveer un cierto nivel de voltaje, como por ejemplo el
de un sistema común de 12 voltios. La corriente producida depende directamente de
cuánta luz llega hasta el módulo.
Imagen: estructura del panel solar
Fuente: http://www.anes.org/anes/index.php?option=com_wrapper&Itemid=11
Hoy en día, los dispositivos fotovoltaicos (FV) más comunes usan una sola juntura o
interface para crear un campo eléctrico dentro de un semiconductor, como por
ejemplo una celda FV. En una celda FV de una sola juntura, solamente aquellos
fotones cuya energía sea igual o mayor a la del espacio interbanda del material de la
celda, pueden liberar un electrón para ser usado en un circuito eléctrico. En otras
palabras, la reacción fotovoltaica de las celdas de una sola juntura está limitada a la
porción del espectro solar cuya energía esté por encima del espacio interbanda del
material absorbente, y por tanto aquellos fotones con energías más bajas no son
utilizados.
Capítulo IV. Diseño teórico de
la propuesta de mejora
4. Cronograma de actividades propuestas
Iniciando por la planeación de actividades teóricas para la construcción de este
proyecto, se utilizó un cronograma de actividades, el cual, muestra las actividades
programadas.
Figura 4 “Cronograma de actividades propuestas”
MesSemana 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
1 Estudio del lugar Planeado
2 Análisis de la energía renovable a utilizar Planeado
3 Diseño de la instalación de la energia renovable Planeado
4 Implementacion de la energia renovable Planeado
5 Realizar pruebas de funcionamiento Planeado
6 Validacion del proyecto Planeado
Responsable: Daniella Gonzalez Sandoval Reviso: Luis Tomas Avalos
No. Actividad Enero Febrero Marzo Abril
Fuente: Propia
4.1 Estudio del lugar
Se analizará la parte exterior frontal de la escuela, identificando los lugares clave
para la colocación de las luminarias, con una distribución apropiada de tal manera
que pueda abastezca toda la iluminación requerida, así como también la mejora de la
parte interna de los pasillos que conducen a los diferentes edificios.
Figura 4.1 “Fachada de la parte frontal de la Universidad”
Fuente: Propia
Figura 4.1 “Pasillos de acceso a los diferentes edificios”
Fuente: Propia
4.2 Análisis de energía renovable a utilizar
Se realizará un análisis comparativo con ventajas y desventajas de dos fuentes de
energía renovable, las cuales son la energía eólica y la energía solar.
Energía eólica
Primero se realizará una campaña de medición de viento a diferentes alturas (tanto
dirección del viento, como velocidad de viento; esto es conocido como la rosa de los
vientos) que durará alrededor de 2 semanas. De esta manera, se sabrá si es factible
el uso de esta energía.
Energía Solar
Se realizará un análisis del lugar disponible para la colocación de los paneles
solares, posteriormente se analizará el número de paneles requeridos y la
inclinación que estos deben tener para tener un mejor aprovechamiento de la
energía.
4.2.1 Descripción del sistema de generación
Durante el día, cuando el sol está brillando en tu totalidad, el sistema eléctrico
(Fotovoltaico o FV) produce energía limpia tan solo usando la energía del sol. Esta
energía eléctrica se utiliza primero en los consumos de la institución, en este caso en
las luminarias instaladas y en cuando no se esté utilizando, la energía adicional se
devuelve a través de un medidor de electricidad de nuevo a la red eléctrica de la
CFE, esto en consecuencia generará así créditos ante la comisión.
4.2.2 Funcionamiento fotoeléctrico
Los paneles solares están formados por celdas fotovoltaicas que reciben los rayodel
sol y dicha energía es transformada en corriente directa, después es enviada a un
inversor convirtiendo la corriente en energía alterna, esta se designara a las
luminarias que se colocaran en la parte externa frontal de la institución, cuando se
produzca más de lo necesario, (créditos) el exceso se enviara a CFE
Imagen 2.3: funcionamiento de los paneles solares
Fuente: http://www.anes.org/anes/index.php?option=com_wrapper&Itemid=11
Durante la noche y los días nublados, solo se hace uso del crédito extra que se te ha
sido otorgado por la energía devuelta. Estos créditos se pueden transferir a periodos
de facturación siguientes si es necesario y los resultados en ahorro económico serán
mayores durante los siguientes 30 años de duración del sistema.
Considerando que las tarifas convencionales de energía eléctrica seguirán subiendo.
Figura 2.3 implementación de paneles solares
Fuente: Propia
4.2.3 Análisis económico
Se instalará un medidor bidireccional digital, con éste medidor es posible registrar la
energía excedente generada por el SSFV, y que no es consumida en determinado
momento del periodo diurno, los kWh inyectados a la red de CFE se toman como un
crédito temporal, mismos que se restan del total de su consumo al final del bimestre.
El sistema solar fotovoltaico estará dimensionado de tal forma, que genere energía
eléctrica de acuerdo al promedio anual de su residencia o instalación, teniendo
diferentes variantes con el objetivo de pagar la menor cantidad en su facturación de
su recibo de CFE.
Figura 2.4 Análisis económico
Fuente: Propia
Costos
El paquete que será adquirido consta de 8 módulos solares, inversor de corriente de
5000w a 120 VCD, batería sellada y un controlador MPPT y el precio es de $9360
pesos.
Figura 2.4”Paquete de módulos”
Fuente: http://www.geckologic-mex.com/productos/
4.3 Diseño de la instalación de la energía renovable
Una vez que se tenga un resultado sobre el análisis previamente hecho se
proseguirá a realizar el diseño de la instalación de la energía renovable
seleccionada, que tardará alrededor de media semana donde se mostrara a
profundidad las ventajas del diseño y el diagrama utilizado.
4.4 Implementación de la energía renovable
En este punto se mostrará cómo quedará la instalación final de la energía renovable
referente al aspecto que este tenga.
4.5 Realizar pruebas de funcionamiento
Alrededor de un mes se estarán realizando pruebas de funcionamiento para evitar
cualquier falla en un futuro, se verificara el buen funcionamiento de los componentes
que la energía requiera.
Figura 4.5 “Pruebas de funcionamiento”
Fuente: Propia
4.6 Validación del proyecto
Se presentará el proyecto final ante los directivos de la institución esperando su aprobación.
Capítulo V. Aplicación y
validación práctica de la
propuesta de mejora
5. Cronograma de actividades realizadas
Figura 5. “Cronograma de actividades realizadas”
MesSemana 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Planeado
Real
Planeado
Real
Planeado
Real
Planeado
Real
Planeado
Real
Planeado Real
Realizar pruebas de funcionamiento
Implementacion de la energia renovable
Validacion del proyecto
3
4
5
6
Responsable: Daniella Gonzalez Sandoval Reviso: Luis Tomas Avalos
1
2
Estudio del lugar
Análisis de la energía renovable a utilizar
Diseño de la instalación de la energia renovable
No. Actividad Enero Febrero Marzo Abril
Fuente: propia
5.1 Estudio del lugar Se realizó el estudio del lugar donde se implementaron las luminarias
Figura 5.1 “Estudio del lugar”
Fuente: Propia
5.2 Análisis de energía renovable a utilizar
Las fuentes de energía más convenientes a utilizar serian la energía Eólica y energía
Solar, pero haciendo un análisis profundo acerca de estas dos se decidió
implementar la energía solar de acuerdo a lo siguiente:
5.2.1 Energía eólica
Medición de viento
Se realizaron pruebas de medición del viento alrededor de dos semanas en
diferentes puntos de la institución para poder obtener un lugar clave para la
colocación de los molinos de viento, sin embargo el lugar era escaso y las
mediciones variaban.
Para producir electricidad con una central eólica es necesario que el viento sople a
una velocidad de entre 3 y 25m/s.
De acuerdo a los resultados obtenidos la velocidad del viento en esta zona es de 7.2
m/s, lo cual alcanza el nivel de viento requerido pero a muy baja cantidad en cuanto
a generación de energía, además de que la variación del viento no es de mucha
ayuda.
Figura 5.2.1 “Mediciones de viento”
Fuente: Propia
5.2.3 Energía solar
Paneles solares
La energía que se decidió utilizar fue la energía solar, a través de paneles solares ya
que en la energía eólica requiere de muchos más requerimientos y características
que la universidad no posee, en cambio la energía solar solo requiere de los paneles
y un medidor bidireccional, además que generara un mejor ahorro de acuerdo a su
sistema de créditos mediante CFE que se utilizara cuando no exista una buena
energía solar debido a los cambios climáticos.
5.2 Diseño de la instalación de la energía renovable
Figura 5.2 “Distribución y medidas de luminarias”
Fuente: Propia
5.3 Implementación de la energía renovable
Se colocaron 6 luminarias con panel solar en la parte exterior frontal de la institución,
con una distribución adecuada para brindar una mejor iluminación durante la noche.
Figura 5.3 “Funcionamiento de las luminarias”
Fuente: Propia
Figura 5.3 “Implementación de paneles solares para luminarias”
Fuente: Propia
5.4 Realizar pruebas de funcionamiento
Durante un mes completo se estuvo verificando el funcionamiento adecuado de los
componentes de todo el sistema de generación de energía eléctrica.
Figura 5.4”Medidos bidireccional, pruebas de funcionamiento”
Fuente: Propia
Como se observa en la imagen las lámparas colocadas brindan la iluminación
adecuada para la parte exterior frontal de la universidad.
Figura 6 “Luminarias implementadas, parte exterior”
1. Resultados
Fuente: Propia
En la parte de los pasillos se colocaron algunas lámparas pequeñas con un elegante
diseño, con el mismo funcionamiento de las luminarias anteriores, como se muestra
en la figura 6.
Figura 6 “Luminarias implementadas, pasillos internos”
Fuente: Propia
Se realizó el estudio del lugar donde se implementaron las luminarias, de
acuerdo al espacio y distribución de estas.
Se hizo una comparación de las dos energías renovables más convenientes,
se decidió utilizar la energía solar por la economía y el ahorra que
proporcionaban.
Se diseñó la instalación de la energía renovable en este caso la energía solar
a través de celdas fotovoltaicas.
Se implementaron dichas celdas, así como también se mostraron los
beneficios económicos que esta traería a la institución solucionando con ello el
problema de la falta de iluminación en la parte externa frontal de la
universidad.
2. Conclusiones
Se realizaron las pruebas de funcionamiento alrededor de un mes, con ello se
obtuvo la verificación de que todo el sistema funcionara correctamente.
Se presentó el proyecto ante los directivos de la institución, el cual obtuvo
excelentes resultados.
6. Bibliografía
http://erenovable.com/energias-renovables/
http://www.instalacionenergiasolar.com/energia/energiasolarenmexico.html
Donal G. Fink (2008) Manual de Ingeniería eléctrica, Editorial Mc. Graw Hill, México