pfc diseño invernadero fotovoltaico

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UNIVERSIDAD DE LAS PALMAS DE GRAN CANARIA

ESCUELA DE INGENIEROS INDUSTRIALES Y CIVILES

PROYECTO FIN DE CARRERA

DISEÑO DE INVERNADERO PARA PRODUCCIÓN HORTOFRUTÍCOLA DE 1HA

CON INSTALACIÓN FOTOVOLTAICA

Autor:Ignacio Gil de Sagredo Bolaños

Tutor:Javier Cruz Norro

EIIC – JULIO 2010

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1.- Sector primario en Canarias

2.- Situación energética

3.- Objeto del proyecto

4.- Invernadero

5.- Instalación fotovoltaica

6.- Presupuesto

7.- Estudio económico

INDICE DE CONTENIDOS

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• Primera región española que inicia la exportación de tomate al mercado europeo

• 125 años de historia

• Desde el 2000 disminución en nº de productores, producción y superficie cultivada

• Disminución en otros cultivos exportadores

• Aumento en producción para la venta local

SECTOR PRIMARIO EN CANARIAS

1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 20060

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

GC TNF FV Stotalha

1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 20070

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

0

50

100

150

200

250

300

350

400Superficie Producciónha t

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• Menos superficie cultivada

• Plagas y nuevas enfermedades

• Fenómenos atmosféricos adversos

• Movimiento de la mano de obra a sectores más productivos


1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 20070

20

40

60

80

100

120

t/ ha

RENDIMIENTO POR HECTÁREA

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1998/99 El tomate canario suponía

casi el 50% de las exportaciones nacionales

Marruecos exportaba la mitad que Canarias

2004/2005Marruecos supera a

Canarias

2006/2007 Las expediciones desde

Canarias significaron sólo un 30% del total


1998/99 1999/00 2000/01 2001/02 2002/03 2003/04 2004/05 2005/06 2006/070

50000

100000

150000

200000

250000

300000

350000

CanariasMarruecosEspaña peninsular

1992/93

1993/94

1994/95

1995/96

1996/97

1997/98

1998/99

1999/00

2000/01

2001/02

2002/03

2003/04

2004/05

2005/06

2006/07

0

50000

100000

150000

200000

250000

300000

350000

400000

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• Insularidad

• Lejanía de los centros de producción y consumo

• Fenómenos climatológicos adversos

• Reducido tamaño y fragmentación territorial

• Escasez de recursos

• Elevada densidad de población

• Envejecimiento de la población rural

• Baja modernización de los métodos de cultivo

• Competencia por el territorio

• Éxodo de poblaciones rurales

• Incremento de costes de transporte

• Pérdida de competitividad

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-15.200,29 € 7.778,87 €

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SITUACIÓN ENERGÉTICA

Nuestro modo de vida implica un incremento

constante en el consumo energético. Las fuentes

principales siguen siendo los combustibles fósiles,

y sus consecuencias son sufridas y aceptadas a

nivel mundial.

Plan Europa 20-20-20PECAN 2015Mancomunidad del sureste

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La energía solar es la más abundante.

Responsable de la eólica y de la biomasa.

Sistemas fáciles de instalar y manejar.

Generación en el punto de consumo.

Difícilmente predecible.

Algunas horas al día.

Canarias, sistemas aislados.

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2007

Europa 3754 GWh

Alemania 3075 GWh

España 501 GWh

La superficie de España es un 30% superior a la de

Alemania y la irradiación global anual casi del doble.

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España, y en especial Canarias, presentan unas condiciones excepcionales para la energía solar fotovoltaica.

El sector creció exponencialmente hace 3 años,

cambios normativos y la saturación de las

líneas en el archipiélago amenazan con

bloquear nuevamente una tecnología en

avance.

Canarias , 90 MW

El PECAN planea 160 MW en 2015

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OBJETO DEL PROYECTO

El presento documento se marca como objetivo el diseño de una tipología de invernadero capaz de disponer en su cubierta de una instalación generadora fotovoltaica. Se busca la solución evitando que la instalación de paneles en la cubierta suponga un grave descenso del rendimiento de una supuesta explotación agrícola en su interior.

GENERACIÓN DE ENERGÍA

NUEVOS INGRESOS A LOS PRODUCTORES

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INVERNADERO

Gran Canaria Santa Lucía de Tirajana Casa Santa

Polígono 2 Parcela 101 Subparcela p

La superficie ocupada es de 10174 m2

27° 49’ N 15°26’ O

Cota 60 m

Orientación Sur -5° O

Parcela muy llana

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INVERNADERO

Sistema estructural

Instalación de Baja Tensión y Alumbrado

Sistema de cultivo hidropónico NGS®

Instalación generadora fotovoltaica

Superficie 10140 m2

13 naves de 78 m

α= 30°

luz = 10 m

h = 6,9 m

UNE 13031 Invernaderos comerciales

Eurocódigos

Código Técnico de la Edificación

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INVERNADERO

• Cimentación aislada

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INVERNADERO


• Perfiles cuadrados huecos de acero

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INVERNADERO



• Cercha tipo “belga” 30°

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INVERNADERO



• Cercha tipo “belga” 30°

• Cerramiento de Policarbonato celular

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INVERNADERO

1-2, 13-14, 10-15 y 8-9 150x150x5,0 mm

2-6, 6-8, 2-8, 3-13 y 7-10 120x120x3,2 mm

13-6 y 10-6 70x70x3,2 mm

4-12 y 5-11 80x80x3,2 mm

4-5 30x30x3,2 mm

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INVERNADERO

New Growing System, ofrece un sistema

de cultivo hidropónico con recirculación

completo.

•Elementos del soporte del cultivo.

•Sistema de riego.

•Sistema de drenaje.

•Tanque de drenaje o recirculación.

Reducción en el uso de pesticidas

Ahorro en agua de riego y fertilizantes

Reutilización de la multi-banda

No requiere desinfección

Sin sustrato

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INVERNADERO

Multibanda para la recirculación Soporte de cultivo

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INVERNADERO

Luminaria PANTALLA ESTANCA TL 2x58W

Se dota al recinto de un alumbrado básico.

En los consumos se tienen en cuenta los motores para la

ventilación y las bombas del sistema de cultivo

Motor1 (365W, rend.0,85, rel.arr.1,00, f.p.0,90)

Motor 2 (17318W, rend.0,85, rel.arr.1,00, f.p.0,90)

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INSTALACIÓN FOTOVOLTAICA

Instalación de 100 kW de potencia en cubierta.

Módulos semitransparentes.

Toda la producción inyectada en la red en BT trifásica.

Mínimo sombreo a la producción.

Datos de irradiación global horizontal por el ITC.

Sombreo máximo del 20 %.

Necesidades lumínicas y energéticas del cultivo.

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Estimación de paneles en función de la transparencia necesaria

VIDURSOLAR VS41 C60

P200ZYTECH ZT

60 DS monoSILIKEN

GT40P6LSUNTECH

160WEnsta Solar

ES156-T

S cubierta SUR 7610,63125 7610,63125 7610,63125 7610,63125 7610,631248

Transp. PC 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9

Transp. Global. Cub. SUR 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8

Transp. PV 0,41 0,60 0,40 0,50 0,13

S panel 2,65512 0,978 1,607856 1,940352 2,221824P panel 200 60 150 130 255

Peso 75 20,5 17 27 60

% S PC 0,79591837 0,66666667 0,8 0,75 0,87012987

% S PV 0,20408163 0,33333333 0,2 0,25 0,12987013

S PV 1553,19005 2536,87708 1522,12625 1902,65781 988,3936686nº paneles 584 2593 946 980 444

P total 116800 155580 141900 127400 113220Peso paneles 43800 53156,5 16082 26460 26640

Transparencia global en la cubierta Sur al 80%

Los módulos Siliken GT40P6L, con el menor

peso, nos ofrecen la segunda mayor potencia.

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SILIKEN GT40P6L

S cubierta SUR (m2) 7.610,63

nº paneles 702,00

S panel (m2) 1,61

S celulas/panel 0,97

P panel (W) 155,00

Peso (kg) 17,00

Transp. PV 1,00

Transp. PC 0,90

P total 108.810,00

Peso paneles 11.934,00

S PV (m2) 683,35

S PC (m2) 6.927,28

%S PV 8,98% S PC 91,02

Transp. Global. Cub. SUR 0,82

Limitamos la instalación a 100 kW

Distribución en 26 strings de 27 módulos cada una

Disposición de módulos con separación de 0,43 m

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SILIKEN GT40P6LDatos mecánicos Dimensiones (LxAxF) 1634 x 984 x 4,5 mmEspesor (incluida caja de conexiones) 32,5 mmPeso 17 kg

Cables de salidaLongitudes de cable simétricas de 1m, Ø4 mm2, doble capa aislante, libre de halogenuros, resistene a la radiación UV

caja de conexiones IP-65 don diodos bypass de protección

Anclaje o instalaciónSe instalará en perfilería adecuada, fijación por los 4 cantos o los 2 cantos largos

Vidrio delanteroVidrio templado de 3.2 mm con bajo contenido de hierro con elevada capacidad de transmisión

Folio trasero Folio trasero transparenteCélulas solares 40 células policristalinas 156 x 156 mm

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SILIKEN GT40P6LDatos eléctricos Potencia máxima a STC (+3/0 %) Pmp (Wp) 155Eficiencia a STC η (%) 10,32Factor de llenado FF 0,749

Voltaje a potencia máxima Vmp (V) 19,6

Corriente a potencia máxima Imp (A) 7,9Voltaje de circuito abierto Voc (V) 24,6

Corriente de cortocircuito Isc (A) 8,4

Voltaje máxima UL / IEC Vmax (V) 600/1000Coeficiente temperatura de Pmp TkPmp (%/°C) -0,43Coeficiente temperatura de Voc TkVoc (%/°C) -0,356Coeficiente temperatura de Isc TkIsc (%/°C) 0,062Temperatura de célula normal de operación NOCT (°C) 49±2

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DatosPotencia DC max 130 kWRango de tensiones MPP 430…800 VccTensión de entrada máxima 900 VccGenerador solar, rango de tensiones STC 540…635 VccCorriente de entrada 0…225 AccSeparación de corrientes < 4 % peak-peakPotencia nominal de salida 100 kWPotencia máxima de salida 100 kWTensión máxima de salida 3*400 + 10 %/-15% VcaCorriente de salida 0…153 AcaFactor de potencia >0,98Frecuencia nominal de red 7 gama de ajustes 50 Hz / 45..52 HzFactor de vibración <3%Consumo nocturno 2…7 WRendimiento máximo 96%Rendimiento europeo 94,80%Temperatura ambiente -20..40 °CTipo de protección IP20Forma de conexión PWM /IGBT) con transformadorHumedad del aire 0..98 % no hay condensaciónSegún la CEE EN 61000-6-2, EN 61000-6-4. EN 50178Símbolo de verificación Tyo Bauart geprüft TÜV RheinlandIndicación Display LC de 2 lineas con iluminación de fondoComunicación de datos Interfaz RS232 / RS485 integradaDimensiones 120 x 80 x 130 x cmPeso 935 kg

SOLARMAX 100C

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MAX CONNECT 16 PLUS Caja de conexiones SolarMax 16 Plus

• 16 ramales como máximo

• Imax ramal = 10 A

• Imax coletiva = 160 A

• Incluye protecciones en CC

• Funciones de supervisión

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Módulo - Caja de conexiones [Cond. Unipolares en CC]L (m) P (W) V (V) I (A) I·1,25 (A)S (mm2) Icc (A) Icc·1,25 (A) Imax (A) ε (%) Imax cc (A)

150,00 4185,00 529,20 7,91 9,89 10,00 8,40 10,50 48,00 0,81 820,00

Caja de conexiones - Inversor [Cond. Unipolares CC]L (m) P (W) V (V) I (A) I·1,25 (A)S (mm2) Icc (A) Icc·1,25 (A) Imax (A) ε (%) Imax cc (A)70,00 54405,00 529,20 102,81 128,51 95,00 109,20 136,50 325,00 0,52 7790,00

Inversor - Pto enganche [Cond. Tripolar CA]L (m) P (W) V (V) I (A) I·1,25 (A)S (mm2) Icc (A) Icc·1,25 (A) Imax (A) ε (%) Imax cc (A)10,00 100000,00 400,00 153,00 191,25 95,00 19245,01 24056,26 310,00 0,12 23370,00

CONDUCTORES

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E = 178,13 MWh/año

Pozo IzquierdoIG mensual (kWh/m2) a

30°

Enero 136,4204Febrero 143,681Marzo 196,0347Abril 184,6908Mayo 203,2372Junio 209,1144Julio 221,8304

Agosto 220,2057Septiembre 199,9932

Octubre 176,736Noviembre 139,3698Diciembre 127,8382

Anual (kWh/m2) 2159,1518

Pérdidas energéticas (%)

Temperatura 6Suciedad, dispersión 5

Cableado 1,5Inversor 5TOTALES 17,5

HSP 2159,1518Pp 100000k 0,825

E = HSP·Pp·k

k = 1 - pérdidas

HSP = IG anual / 1000

EIIC – JULIO 2010

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PRESUPUESTO

Acondicionamiento del terreno

Nivelación del terreno

Cimentación

Estructura metálica

Cerramiento

Seguridad y Salud

Instalación de BT e Iluminación

Instalación FV

Sistema de cultivo

Caseta inversor

Gastos generales

Beneficio industrial

IGIC

Resumen del presupuesto

Código Nat Ud Resumen Parcial CanPres PrPres ImpPres

1 Capítulo Acondicionamiento del terreno 1 34.966,96 34.966,96

2 Capítulo Nivelación del terreno 1 58.697,64 58.697,64

3 Capítulo Cimentación 1 170.045,02 170.045,02

4 Capítulo Estructura metálica 1 193.120,65 193.120,65

5. Capítulo Cerramiento 1 88.400,00 88.400,00

6 Capítulo Seguridad y Salud 1 1.460,20 1.460,20

7 Capítulo Instalación de BT e Iluminación 1 31.862,68 31.862,68

8 Capítulo Instalación FV 1 294.244,12 294.244,12

9 Capítulo Sistema de cultivo 1 49.500,00 49.500,00

10 Capítulo Caseta inversor 1 2.475,83 2.475,83

Presupuesto de ejecución material 924.773,10 924.773,10

Gastos generales 10% 92.477,31 1.017.250,41

Beneficio industrial 6% 55.486,39 1.072.736,80

IGIC 5% 46.238,66 1.118.975,45

Presupuesto de ejecución por contrata 1.118.975,45

EIIC – JULIO 2010

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ESTUDIO ECONÓMICO

Inversión total 1.118.975,45

Energía anual de la planta (kWh/año) ≤ 10 AÑOS 178.130,00Energía anual de la planta (kWh/año) > 10 AÑOS 160.317,00

Precio de venta de energía (€/kWh) 0,2952Producción de tomates anual (t) 450,00

Precio de venta tomates (€/t) 534,60Inflación Anual sobre costes(%) 2,50

Financiación externa 0,70Años de prestamo 15,00

Interés de préstamo 0,06

Periodo de estudio 25 años

Ingresos por venta de energía

Ingresos por venta de producción vegetal

EIIC – JULIO 2010

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ESTUDIO ECONÓMICO

Inversión inicial (30% PEC) = 335.692,64 €

Costes FV

fuente: Sevillana-Endesa €/kWp instalado €Mantenimiento técnico de planta 40 4000

Seguros y coberturas riesgos planta 11 1100

Admon. Gestión y conservación planta 15 1500TOTAL 6600

Costes Cultivo

Costes de producción € € Semillas/plantones 7087,5

Fertilizantes 5050,5 Productos fitosanitarios 5500

Agua e irrigación 8190 Combustible y energía 1336,13

Otros (especificar: colmenas para polinización) 887,25

Seguro de cosecha (neto descontada subvención) 2524,25

SUBTOTAL 30.575,63Costes fijos

Mantenimiento de edificios y maquinaria 1000

Otros seguros (edificios, equipos, de accidentes laborales, etc) 1470

Otros (especificar) 1008 SUBTOTAL 3.478,00

Factores externos Salarios y pagos a la seguridad

social 51364

Otros costes (por ejemplo, estimación del coste del trabajo de

los familiares) 14269,5 SUBTOTAL 70.433,50

Totales Gastos €/ha 104.487,13

Costes adicionales

Cambio PC (10 años) 88.400

Ingresos de explotación agrícola 240.570,00

Ingresos de explotacion fotovoltaica 52.583,98

Ingresos 272.430,00

Ingresos

EIIC – JULIO 2010

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ESTUDIO ECONÓMICO

Año Ingresos Ingresos acum Inversión propia Cuota anual Amortización Intereses Cap. Pdte. Cotes Cotes acum Cash flow Total acumulado0 0,00 0,00 335.692,64 0,00 0,00 0,00 783.282,82 1.118.975,45 1.118.975,45 -1.118.975,45 -1.118.975,451 293.153,98 293.153,98 0,00 94.647,12 50.000,00 44.647,12 733.282,82 250.381,37 1.369.356,82 42.772,61 -1.076.202,852 299.168,23 592.322,20 0,00 91.797,12 50.000,00 41.797,12 683.282,82 247.458,55 1.616.815,37 51.709,68 -1.024.493,173 305.332,83 897.655,03 0,00 88.947,12 50.000,00 38.947,12 633.282,82 244.605,16 1.861.420,53 60.727,68 -963.765,494 311.651,55 1.209.306,59 0,00 86.097,12 50.000,00 36.097,12 583.282,82 241.822,93 2.103.243,46 69.828,62 -893.936,875 318.128,24 1.527.434,83 0,00 83.247,12 50.000,00 33.247,12 533.282,82 239.113,65 2.342.357,11 79.014,60 -814.922,276 324.766,85 1.852.201,68 0,00 80.397,12 50.000,00 30.397,12 483.282,82 236.479,13 2.578.836,24 88.287,72 -726.634,567 331.571,42 2.183.773,10 0,00 77.547,12 50.000,00 27.547,12 433.282,82 233.921,25 2.812.757,49 97.650,17 -628.984,398 338.546,11 2.522.319,21 0,00 74.697,12 50.000,00 24.697,12 383.282,82 231.441,93 3.044.199,42 107.104,18 -521.880,219 345.695,16 2.868.014,37 0,00 71.847,12 50.000,00 21.847,12 333.282,82 229.043,12 3.273.242,54 116.652,04 -405.228,17

10 353.022,94 3.221.037,31 88.400,00 68.997,12 50.000,00 18.997,12 283.282,82 315.126,84 3.588.369,39 37.896,10 -367.332,0811 355.275,52 3.576.312,83 0,00 66.147,12 50.000,00 16.147,12 233.282,82 224.495,16 3.812.864,55 130.780,36 -236.551,7212 362.974,27 3.939.287,09 0,00 63.297,12 50.000,00 13.297,12 183.282,82 222.350,18 4.035.214,73 140.624,08 -95.927,6313 370.865,48 4.310.152,58 0,00 60.447,12 50.000,00 10.447,12 133.282,82 220.294,08 4.255.508,81 150.571,40 54.643,7714 378.953,98 4.689.106,56 0,00 57.597,12 50.000,00 7.597,12 83.282,82 218.329,08 4.473.837,89 160.624,90 215.268,6715 387.244,69 5.076.351,25 0,00 54.747,12 50.000,00 4.747,12 33.282,82 216.457,45 4.690.295,33 170.787,24 386.055,9116 395.742,67 5.472.093,92 0,00 35.179,94 33.282,82 1.897,12 0,00 197.964,34 4.888.259,68 197.778,32 583.834,2417 404.453,10 5.876.547,01 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 164.909,47 5.053.169,15 239.543,63 823.377,8718 413.381,28 6.289.928,30 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 169.032,21 5.222.201,35 244.349,08 1.067.726,9419 422.532,68 6.712.460,97 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 173.258,01 5.395.459,36 249.274,67 1.317.001,6120 431.912,85 7.144.373,83 88.400,00 0,00 0,00 0,00 0,00 265.989,46 5.661.448,82 165.923,39 1.482.925,0021 436.794,98 7.581.168,80 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 182.029,20 5.843.478,02 254.765,78 1.737.690,7822 446.650,03 8.027.818,83 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 186.579,93 6.030.057,95 260.070,10 1.997.760,8823 456.751,45 8.484.570,28 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 191.244,43 6.221.302,37 265.507,03 2.263.267,9124 467.105,41 8.951.675,69 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 196.025,54 6.417.327,91 271.079,88 2.534.347,7825 477.718,22 9.429.393,92 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 200.926,17 6.618.254,09 276.792,05 2.811.139,83

TIR 9%VAN 1.532.617 €

Cash Flow Acumulado 2.811.140 €Pay Back 12

EIIC – JULIO 2010

36EIIC -- JULIO 2010

FIN

UNIVERSIDAD DE LAS PALMAS DE GRAN CANARIA

ESCUELA DE INGENIEROS INDUSTRIALES Y CIVILES

PROYECTO FIN DE CARRERA

pfc diseño invernadero fotovoltaico

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