1. proyecto modulos de trabajo didactico para sistemas fv

Módulos de Trabajo Didácticos para Sistemas Solares Fotovoltaicos 2012

ESPECIALIZACION TECNICA INSTALACION DE SISTEMAS SOLARES FOTOVOLTAICOS

CENTRO NACIONAL DE APRENDIZAJE SENA

REGIONAL VALLE DEL CAUCA

CENTRO DE DISEÑO TECNOLOGICO INDUSTRIAL CDTI

PROYECTO ESPECIALIZACION

MÓDULOS DE TRABAJO DIDÁCTICOS PARA SISTEMA SOLAR FOTOVOLTAICA

Guillermo Rojas López Andrés Felipe Victoria Muñoz

Johnny Tenorio Javier España

Carolina Viafara

Profesor: Ing. Adolfo León Escobar

Cali, Diciembre 11 del 2012


PROYECTO

Resumen ¨Este proyecto está encaminado a elaborar módulos didácticos para el manejo de sistemas solares fotovoltaicos para la generación de energía eléctrica, que incluye prácticas relacionadas con la capacitación, el diseño y evaluación de dichos sistemas. El proyecto incluye también la realización de un manual didáctico de Energía Solar Fotovoltaica, el cual es un grupo de guías didácticas básicas, diseñado para poder estudiar todos los parámetros que rigen la conversión directa de la radiación procedente del Sol en energía eléctrica. El módulo de laboratorio está basado en un panel o bastidor el cual consta de medidores de radiación solar, voltaje y corriente, banco de resistencias, control de carga, batería y una carga de corriente directa, así como el panel solar fotovoltaico el cual tiene la posibilidad de orientarse en diferentes posiciones.¨

INTRODUCCIÓN ¨Las Energías Renovables junto con el ahorro y la eficiencia energética, son la clave para un futuro energético, limpio, eficaz, seguro y autónomo. Un futuro que debe hacerse presente con medidas urgentes y decididas, con el fin de evitar el uso de la energía nuclear y la contaminación del medio ambiente, problemas que se deben al consumo desenfrenado de energía y a su irracional modo de producción. Las fuentes de energía renovables son aquellos tipos de energía que utilizan como fuente primaria los recursos naturales para la producción de energía ya sea calórica, eléctrica o motriz. Entre estas fuentes de energía están la energía solar, eólica, pequeñas centrales hidroeléctricas, geotérmica, biomasa y la energía marina. En Colombia la principal fuente de energía proviene de las hidroeléctricas, por la abundancia de aguas o cauces en la mayoría de las zonas del país, y en un segundo lugar de los combustibles fósiles (petróleo, gas y carbón). El agotamiento de estas fuentes convencionales de energía, ha puesto a la mayoría de países a buscar soluciones en las llamadas energías alternativas o limpias. Colombia por su posición geográfica posee un gran potencial en este tipo de energías, por eso el gobierno a través de instituciones como la UPME (Unidad de Planeación Minero Energética), el IPSE (Instituto para la Promoción de Soluciones Energéticas), COLCIENCIAS y el SENA(servicio nacional de aprendizaje) a través del Instituto de Energía y Termodinámica, mediante la realización de trabajos de grado, cursos e investigaciones, buscan promover la divulgación y el desarrollo de tecnologías alternativas, con el fin de mejorar la calidad de vida de las personas que no tienen acceso al sistema interconectado y al mismo tiempo a contribuir a la conservación del medio ambiente. Este trabajo de grado, contribuye en gran parte a la divulgación de esta tipo de tecnología y a comprender los principios básicos de funcionamiento de estos sistemas, el cual incluye un módulo de Energía Solar Fotovoltaica y unas guías prácticas que permitirán la evaluación, mantenimiento y diseño de proyectos

fotovoltaicos¨.


TITULO: Módulos de trabajo didácticos para sistema solar fotovoltaica. ANTECEDENTES: Haciendo un análisis del procedimiento para la ejecución de las practicas propuestas por el

Sena , podemos observar , que no hay organización en los elementos que se proponen en las

practicas ya que los paneles deben ser montados en ladrillos por no existir bases estables para

garantizar los ángulos de inclinación; además los instrumentos que se utilizan son colocados en

el suelo y las conexiones de los elementos (regulador, inversor y cargas), con cables de

diferentes calibres son muy improvisadas ,con el peligro de ser dañados, así como los paneles

que son bien costosos y delicados, además no existe la protección a tierra en el área de

trabajo.

La incomodidad de los aprendices para efectuar las prácticas a veces sentados en el piso,

genera malestar e incomodidad a la hora de realizar y manipular los equipos de medición y

herramientas, incurriendo en errores y creando malos hábitos y posturas en el desarrollo de la

práctica. Esto nos lleva a la conclusión que debemos implementar y desarrollar un método

práctico y didáctico, canalizando la cantidad y calidad de las prácticas.

DEFINICION DEL PROBLEMA

Darle una solución a los Inconvenientes y peligros que se presentan en las prácticas de energía

solar fotovoltaica para su realización con los aprendices, equipos y paneles, además generando

de esta forma malos hábitos de trabajo a la hora de hacerle frente a estas tecnologías.

JUSTIFICACION:

De acuerdo a la ley 697 del 2001 la cual promueve la utilización de energías alternativas

mediante el programa de uso racional de la energía PROURE y siguiendo el plan de acción al

2015 en el que se definen estrategias que se deben desarrollar para permitir un resultado

positivo en lo que se refiere a productividad, competitividad disminución de la intensidad

energética y de los impactos ambientales.

Promover el uso de tecnologías limpias disponibles de fuentes convencionales y no

convencionales, como la biomasa, solar, Eólica, hidráulica, geotérmica y otras fuentes

renovables, que aporten soluciones al desarrollo local y para la protección ambiental, así como

la adaptación de tecnologías de bajas emisiones que puedan impulsar el crecimiento

económico, al desarrollo social y la sostenibilidad ambiental.

En el mejoramiento de la calidad de vida y acceso a fuentes limpias y renovables,

constituyéndose estos elementos de política como propósito fundamental. Para dar viabilidad


al plan de acción que compete al SENA se ve la necesidad de implementar un equipo

centralizado como herramienta pedagógica que permita a los aprendices adquirir

conocimientos en la Energía Solar Fotovoltaica, para llevar a cabo este plan de acción y

alcanzar una cultura de ahorro energético y preservación del medio ambiente.

Mediante la implementación del equipo centralizado con elementos bien ubicados y

garantizando el fácil acceso de las conexiones eléctricas, sin peligro para los equipos e

instrumentos y mantener a los aprendices en una posición cómoda y ordenada podremos

lograr dar solución a los Inconvenientes y peligro que se presentan en las prácticas de energía

solar fotovoltaica. Este compromiso nos obliga en la implementación de Módulos de trabajo

didácticos para un sistema solar fotovoltaica.

OBJETIVOS

Crear un modulo didáctico para energía solar fotovoltaica que permita centralizar, conocer y

manipular todos los elementos y equipos apoyados con guías de aprendizaje y un manual de

funcionamiento que mantengan un orden y organización para los aprendices.

OBJETIVOS ESPECIFICOS:

Parámetros fundamentales de las celdas solares

Analizador solar, radiación, factor de forma, medición de variables técnicas de las

celdas solares

Conexión de módulos en serie y paralelo de las celdas solares

Conexión de Reguladores

Conexión de Acumuladores

Conexión de Inversores

Simulación de un sistema autónomo practico con celdas solares.

ALCANCES Y LIMITACIONES

Los módulos didácticos permitirán el transporte de los equipos y elementos necesarios para la

ejecución de la práctica desde el aula de fotovoltaica hasta el sitio donde se ejecutaran las

mediciones de campo.

Como limitación tendremos en cuenta el cambio climático el cual afecta la ejecución de las

mediciones sobre el modulo fotovoltaico en el campo.


PROCEDIMIENTO

Crear un modulo didáctico para energía solar fotovoltaica que permita centralizar todos los

elementos y equipos, apoyados con guías de aprendizaje que mantengan un orden y

organización seguiremos lo siguiente:

DESCRIPCION DE ACTIVIDADES

1. Diseño de una estructura metálica en Aluminio de acuerdo a grafico No 1

2. Diseño de tablero frontal para conexiones y mediciones grafico No 2

3. Inventario y Listado de Materiales.

4. Diseño de guías didácticas.

5. Comprobación de las guías didácticas y elaboración de los informes.

6. Presentación del proyecto al CDTI.

7. Construcción de una estructura metálica en Aluminio

8. Construcción del tablero para conexiones y mediciones


CONCLUSION

En conclusión con la elaboración de este proyecto queremos ofrecer una Herramienta con su respectiva información en un documento de consulta para estudiantes y docentes, con el fin de que pongan en práctica el manejo de equipos e instrumentos que se emplean durante la ejecución de las prácticas. Durante el desarrollo de este texto se hizo énfasis en los temas más importantes de la energía solar fotovoltaica, desarrollándolos y ampliando los aspectos más relevantes, con ejemplos y prácticas de laboratorio; Esta consta de un módulo de Energía Solar Fotovoltaica el cual es un equipo a escala real de laboratorio, diseñado para estudiar todos los parámetros que rigen la conversión directa de la radiación procedente del Sol en energía eléctrica. También uno de los fines de este trabajo es promover la divulgación de este tipo de tecnología, campo poco investigado en Colombia y que con una buena implementación sería de gran ayuda para el desarrollo social y económico de las zonas que no cuentan con el servicio de energía eléctrica, donde el acceso al sistema eléctrico u otro tipo de energía se hace demasiado costoso. Los sistemas fotovoltaicos proporcionan una gran ayuda a estas zonas, suministrando energía eléctrica para algunas necesidades como: alimentación, educación, entretenimiento, etc. La ejecución de buenos proyectos con energías renovables trae como beneficios a las zonas no interconectadas y a la población en general los siguientes aspectos: Mejoramiento de la calidad de vida, por tener una oferta energética más amplia. Mejor capacitación de la población, al manejar tecnologías nuevas. Reducción de la contaminación ambiental. Al ser utilizadas en las zonas rurales se puede reducir de cierta manera el éxodo de la población que habita en el campo. Por último la adquisición de nuevos equipos para el laboratorio de energía solar fotovoltaica, traería como beneficio una mejor utilización del laboratorio así como el desarrollo de prácticas en relación con las energías renovables, permitiendo una mayor facilidad de manejo y mayor seguridad en el manejo del módulo didáctico.

CRONOGRAMA:

Diseño y elaboración del anteproyecto Diseño de una estructura metálica Diseño de tablero frontal para conexiones y mediciones Inventario y listado de materiales entrega del listado de materiales Diseño de guías didácticas Recibo de materiales Construcción de la estructura metálica Construcción del tablero frontal para conexiones y mediciones instalación de puesta a tierra con varilla copper well cobre cobre Comprobación guia1 didáctica

Realización del informe de la guia1 Parámetros fundamentales de las celdas solares

Comprobación guia2 didáctica

Realización del informe de la guia2 Analizador solar, radiación, factor de forma, medición de variables técnicas


Realización del informe de la guia3 Conexión módulos en serie y paralelo


Realización del informe de la guia4 Reguladores


Realización del informe de la guia5 Acumuladores


Realización del informe de la guia6 Inversores



Realización del informe de la guia7 Ejemplo de un sistema autónomo practico

presentación y sustentación del proyecto diseño e impresión de un manual de funcionamiento del modulo fv.

PRESUPUESTO:

BIBLIOGRAFIA:

MANUAL DE LABORATORIO PARA LA CAPACITACIÓN, EL DISEÑO Y EVALUACIÓN DE SISTEMAS FOTOVOLTAICOS Victor Alfonso Gómez Sepúlveda Facultad de ingeniería eléctrica. Universidad Pontificia Bolivariana http://www.kyocerasolar.com/residential-solutions/solar-panels/current-products.htm http://www.fluke.com/fluke/coes/Accesorios/Sondas-Amperimetricas/i1010.htm?PID=56281 http://www.amprobe.com/Amprobe/usen/Environmental-Test/Solar-Meters-and-Analyzers-/SOLAR-100.htm?PID=73342 http://www.stecasolar.com/index.php?Steca_Solarix_PRS_es http://www.morningstarcorp.com/es/tristar%20mppt NOTA:

Este documento esta basado en la publicación hecha en

http://www.tectijuana.mx/carreras/residencias.html, donde se explica brevemente cuales son

los pasos para realizar un apropiado anteproyecto de investigación.

http://www.kyocerasolar.com/residential-solutions/solar-panels/current-products.htm

http://www.fluke.com/fluke/coes/Accesorios/Sondas-Amperimetricas/i1010.htm?PID=56281

http://www.amprobe.com/Amprobe/usen/Environmental-Test/Solar-Meters-and-Analyzers-/SOLAR-100.htm?PID=73342

http://www.amprobe.com/Amprobe/usen/Environmental-Test/Solar-Meters-and-Analyzers-/SOLAR-100.htm?PID=73342

http://www.stecasolar.com/index.php?Steca_Solarix_PRS_es

http://www.morningstarcorp.com/es/tristar%20mppt


ESQUEMA DEL MODULO DIDACTICO PARA SISTEMAS FOTOVOLTAICOS

FIGURA1 : UBICACIÓN DE LOS DIFERENTES INSTRUMENTOS Y CABLEADO

FIGURA 2 : UBICACIÓN DE LOS DIFERENTES PANELES SOLARES

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