capitulo ii(tesis omar)-1

8/18/2019 Capitulo II(Tesis Omar)-1

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ona con los datos de radiación solar y velocidades del viento entre otros

suministros por la oficina coordinadora de hidrografía y navegación (1/230) de

la base naval de &unto *ijo con lo mismo se logró ratificar la fiabilidad del recurso

solar y eólico de la región# &osteriormente con la determinación de las cargas y el

periodo de operatividad de la estación de bombeo se dimensiono los sistemas de

energía estudiados a lo largo del proyecto y así conocer cuántos paneles o tipos

de turbina eólica se necesita para el arranque de la bomba y su óptimo

funcionamiento# *inalmente, para la propuesta se compara la energía solar

fotovoltaica y la energía eólica para determinar cuál trae mayor beneficio a partir

de la utiliación de m'todos de evaluación de alternativa como lo son 0nalitic y

2ierarchy &rocess (02&) y el 4coring, con lo que ambos m'todos dieron como

resultado el sistema fotovoltaico# 0unque desde el punto de vista ambiental yt'cnico el sistema fotovoltaico es confiable su aplicación, el análisis financiero

arrojo que se requiere de mucho tiempo para recuperar la inversión inicial es alta

pero amortia con el tiempo#

R'dr"ez, R'+ner 3'sé (201) *!se5' !e Un $ste%a 't''-tac' Para

E-ectr6cacn !e- Cercad' !e Las Insta-ac'nes !e La Ar'+ecara

Tacara, Mnc+' Ac'sta, Estad' a-cn, contempla el dise.o de un sistemafotovoltaico para electrificación del cercado de la 0gropecuaria 5acarigua, ubicada en el

sector 5acarigua del +unicipio 0costa del estado *alcón# El esquema funcional de

electrificación se planteó en función del sistema de generación fotovoltaico, sistema de

regulación de la carga, acondicionamiento de potencia, almacenamiento, sistema de

cone!ión, maniobra, líneas, puestas a tierra y estructura de apoyo# En este trabajo se

caracteriaron los sistemas fotovoltaicos autónomos e!istentes en el mercado, para

establecer el principio de funcionamiento de los cercados el'ctricos alimentados con

energía no convencional# -uego se determinó la demanda energ'tica, se seleccionó deacuerdo al m'todo de criterios ponderados (&ugh), el sistema fotovoltaico de

electrificación rural a utiliar para la alimentación# 0 partir de lo anterior, se establecieron

los criterios de dise.o considerando la conceptualiación y detalle como factores

primordiales, que fundamentaron la selección de la alternativa acorde con la

caracteriación de los sistemas e!istentes en el mercado# *inalmente se dise.ó del


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sistema de manera conceptual y detallada6 estableciendo los procesos de fabricación y

ensamblaje del sistema, así como los costos asociados al dise.o, incluyendo los costos

de los componentes del sistema fotovoltaico y los costos de instalación, concluyendo una

inversión de 7s. 8299,2:# /abe se.alar, que la construcción será objeto de otra

investigación#

;ern


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En Marz' de (2008), se presentó el trabajo de investigación titulado

*!%ens'na%ent' de n sste%a ="&rd' ( E-c'>s'-ar) (2ernánde , =), en

el cual se dimensiono un sistema híbrido de aprovechamiento de energías

renovables para la comunicación de n el proceso de generación, entre los cuales se mencionan a

continuación6

Generacn de Ener"a ;dr'e-éctrca

na central hidroel'ctrica consta generalmente de una presa que almacena una

gran cantidad de agua, un aliviadero que libera el agua sobrante de forma

controlada y una casa de máquinas# -a central hidroel'ctrica tambi'n puede

contar con diques y otras estructuras de control y contención del agua, que no

participan directamente en la generación de electricidad# -a casa de máquinas


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contiene canales de conducción que hacen pasar el agua a trav's de unas

turbinas que convierten el caudal lineal en caudal rotativo# El agua cae por las

palas de la turbina o fluye horiontalmente a trav's de ellas# -a turbina y el

generador están interconectados# =e este modo, la rotación de la turbina hace

girar el rotor del generador#

Generacn de Ener"a a Partr de C'%&st&-es s-es

&or lo general son llamadas 5ermoel'ctricas, las mismas usan la energía liberada

por los combustibles fósiles en forma de calor aprovechando la combustión a

trav's de un ciclo termodinámico, dicho ciclo es el encargado de mover un

alternador y producir energía el'ctrica# =ichas plantas de generación se dividen en

termoel'ctricas de ciclo convencional y ciclo combinado, las mismas generan unimpacto ambiental considerable ya que producen grandes emanaciones de gases

al medio ambiente#

Generacn de Ener"a ?c-ear

Es aquella donde el calor obtenido se debe a la fisión del n>cleo atómico del

ranio, se caracterian por producir grandes cantidades de energía más sin

embargo los residuos radioactivos que derivan de dicha fisión son radioactivos lo

que puede producir un impacto considerablemente irreversible en el medio

ambiente#

2.2.2 $ste%as de Generacn de Ener"a E-éctrca ?' C'nenc'na-

(Ren'a&-es)

4e refiere aquellas formas de energía que no son muy comunes en el mundo ycuyo uso es muy limitado debido a los elevados costos para su producción y su

difícil forma para captarla y transformarlas en energía el'ctrica# Entre estas formas

de generación estas son las más recurrentes6


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7'%asa

4ustancia orgánica renovable de origen animal o vegetal, fue para la humanidad la

principal fuente de energía hasta el descubrimiento del petróleo y el inicio de larevolución industrial# -os tipos de biomasa más usados para la producción de

energía son6 ?iomasa residual seca, h>meda, energ'tica y biocarburante#

Ener"a E-ca

-a energía eólica es una de las fuentes de energías renovables para la que se

dispone de una tecnología madura, por lo que su e!plotación es t'cnica y

económicamente viable, en unas condiciones de producción y coste competitivas

con las fuentes de energía tradicionales (hidráulica, t'rmica, clásica o

termonuclear)# +iguel @illarrubia (8;;A)

$ste%a E-c'

El viento representa un gran potencial de energía disponible, que con la ayuda de

aerogeneradores se puede aprovechar, transformándolo tanto como en energía

mecánica (*uera impulsora para bombas) como energía el'ctrica (generación de

electricidad)# -os aerogeneradores deben ser dise.ados y optimiados de acuerdo

al trabajo específico que realiaran, ya que dependiendo de la aplicación

(Beneración de electricidad o fuera impulsora)# -os aerogeneradores utilian

como aire circulante el viento, una parte de la energía cin'tica contenida (energía

de movimiento) y la transforma en energía rotacional# /on la energía rotacional,

que se encuentra disponible en el eje del aerogenerador, se pueden accionar

distintas maquinas, trituradora de granos, bombas de agua y generadores

el'ctricos#

C-ases de Aer'enerad'res

-os generadores se dividen en tres grandes clases6

Aer'enerad'res Pe@e5's /on una potencia de hasta C;; D# &ertenecen a

los grandes sistemas comercialiados y poseen una tecnología madura# =e estos


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modelos se instalaron miles en =inamarca y en #4#0# En muchos otros lugares

se agrupaban en parques eólicos#

-os campos de aplicaciones típicos para estos sistemas son, en paralelo con la

red, suministro a la red abierta al igual que sistemas islas#

Aer'enerad'res Med's &oseen una potencia de hasta C +, de estos hay en

muchos lugares de Europa en construcción# En la isla de 2elgoland por ejemplo,

opera un sistema de C,8 + desde CFF;, lo que debe cubrir CGH de las

necesidades el'ctricas de la isla# En general en nuestras latitudes los

aerogeneradores medios proceden poseer la mayor probabilidad de ser

implementados#

Aer'enerad'res Grandes 1btienen potencia de algunos +, aquí aparecen

aun grandes problemas# -os pocos sistemas, prototipos instalados hasta hoy,

están pensado para adquirir e!periencia en la operación y para probar materiales#

El aerogenerador más grande, e!istente en 0lemania es el 0E1-4 8 y se

encuentra en el parque eólico de


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E-e%ent's @e n6-#en en e- 6nc'na%ent' de n Aer'enerad'r

• -os efectos giroscópicos (se deben al cambio de orientación del eje de la

eólica debido a la variación en la dirección del viento)# 0umenta las

esfueros en palas#• -as vibraciones producen el aumento de fatiga de las palas#

Casas de -as &rac'nes

• 5riángulo de velocidades diferente para todas las palas (disimetría a!ial)#• Jepartición desigual del flujo en las partes superior e inferior del eje#• @ariaciones instantáneas de la velocidad del viento#•

Efectos giroscópicos#

Pnt's ?'ta&-es de Aer'enerad'res

• @a K @elocidad de arranque (HmGs)#• @n K @elocidad nominal#• @p K @elocidad de parada#• &n K &otencia nominal#

E-e%ent's a C'nsderar en -a Ut-zacn de- $ste%a E-ca

• Error de C;L en la determinación de la velocidad#• 3nfluencia de la altura de las mediciones del viento y la altura del

aerogenerador#• /aracterísticas topográficas del lugar#

A+-cac'nes de- $ste%a E-c'

• ?ombeo de líquidos#• 4uministro el'ctricos a viviendas#• =esaliniación de agua de mar#

entaas


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• Es un sistema de energía ilimitado en los sitios favorables y se pueden

construir grandes granjas eólicas en solo tres a seis meses#• 5ienen una producción de energía >til neta entre moderada y elevada, y

estos sistemas no emiten dió!ido de carbono ni otro contaminante al aire

durante su operación#• o necesitan de agua para enfriamiento y su manufactura y uso causan

poca contaminación del agua#• El terreno ocupado por granjas eólicas puede utiliarse para pastoreo y

otros propósitos

!esentaas

• 4olo puede utiliarse en onas de muchos vientos#• /uando no hay corriente de aire es necesario contar con electricidad de

respaldo de la red de la compa.ía de electricidad o de un sistema

almacenador de energía#• -a construcción de estas plantas en pasos de monta.as y onas de costas

puede causar contaminación visual#

Ener"a $'-ar

-a energía solar es una energía limpia obtenida mediante una fuente de recursos

renovables e inagotables producida por ondas electromagn'ticas sol, la cual

puede ser captada por medio de equipos como las celdas fotovoltaicas y los

colectores solares# -as celdas fotovoltaicas convierten la energía solar en

corriente directa#

&osteriormente puede ser utiliado otros equipos como inversores ytransformadores que permitan obtener corriente alterna con el voltaje requerido

para el funcionamiento de los artefactos el'ctricos#

En relación a lo anterior, 0lonso70bella(8;;$), destaca que para un mejor

aprovechamiento es necesario considerar elementos o factores que van desde la


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inclinación de los paneles que puedan captar la energía e inclusive, las mismas

características de los equipos del sistema fotovoltaico, en este sentido la captación

o cosecha de la energía se debe implementar seg>n la tecnología disponible e

incluso en relación a la forma como llega la energía solar a la superficie de un

generador, lo cual por lo general depende básicamente del ángulo de inclinación

que forma con la horiontal# En sistemas autónomos el ángulo óptimo de

inclinación depende de los perfiles de consumo de la instalación, mientras que en

sistemas conectados a red hay un ángulo óptimo de inclinación que ma!imia la

captación energ'tica anual#

Ener"a s'-ar 't''-taca

4eg>n conerme! (8;C8), el funcionamiento de un 4istema *otovoltaico se logra

cuando la lu solar incide sobre la superficie del arreglo (panel) fotovoltaico, en

este se logra la conversión de la energía solar en energía el'ctrica (corriente

directa), esta energía pasa hasta otro dispositivo el cual controla la carga el'ctrica

con la función de enviar toda o parte de esta energía hasta el banco de baterías

en donde es almacenada para su respectivo uso#

=esde los bancos la energía almacenada es posteriormente transmitida a lo que

sería la red o cableado que servirá de división para el sistema de pastoreo y en

especial esta energía se utilia para abastecer las cargas de la cerca el'ctrica,

suple durante la noche o en días de baja insolación o cuando el arreglo

fotovoltaico es incapa de satisfacer la demanda por sí solo#

4i las cargas a alimentar son de corriente directa, estas pueden hacerse a trav's

del arreglo fotovoltaico o desde la batería# /uando las cargas son de corrientes

alterna, la energía proveniente del arreglo y de las baterías, limitadas por el

controlador, es enviada a un inversor de corriente, en donde es convertida a

corriente alterna#

Ce-das 6't''-tacas (+rnc+' de 6nc'na%ent')


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-as celdas fotovoltaicas funcionan por el efecto fotovoltaico# /ada celda está

compuesta de dos delgadas láminas de silicio (arena refinada), & y (positivo y

negativo respectivamente), separadas por un semiconductor#

-os fotones procedentes de la fuente luminosa inciden sobre la superficie de la

capa &, y al interaccionar con el material liberan electrones de los átomos de silicio

los cuales, en movimiento, atraviesan la capa de semiconductor, pero no pueden

volver#

-a capa adquiere una diferencia de potencial respecto a la si se conectan

unos conductores el'ctricos a ambas capa y estos, a su ve, se unen a un

dispositivo o elemento el'ctrico consumidor de energía, se iniciara una corriente

continua#

-as celdas se producen tanto de forma circular como rectangular, de un tama.o

apro!imado de $ a C; cm de diagonal#

Pane-es s'-ares

&anel solar de silicio monocristalino son los más utiliados, construidos a partir de

silicio muy puro, son costosos y difícilmente de fabricar# 0 su ve, tiene buenos

rendimientos y larga durabilidad#

&anel solar de silicio policristalino son muchos más factibles de fabricar,

construidos por muchos peque.os cristales de silicio unidos entre sí# 5ienen un

rendimiento y durabilidad inferior a los monocristalino, son más fáciles de

adquirirlos debido a su precio, poseen gran resistencia, soportando condiciones

climáticas contraproducentes# /on una vida >til de 8; a H; a.os#

Re-ad'rB es el elemento que regula la inyección de corriente desde los paneles

a la batería# El regulador interrumpe el paso de energía cuando la batería se halla


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totalmente cargada evitando así los negativos efectos derivados de una

sobrecarga#

En todo momento el regulador controla el estado de carga de la batería para

permitir el paso de energía el'ctrica proveniente de los paneles cuando estaempiea a bajar#

7ater"asB almacena la energía de los paneles para los momentos en qu' no hay

sol, o para los momentos en que las características de la energía proporcionada

por los paneles no son suficientes o adecuadas para satisfacer la demanda (falta

de potencia al atardecer, amanecer, días nublados)#

-a naturalea de la radiación solar es variable a lo largo del día y del a.o, la

batería es el elemento que solventa este problema ofreciendo una disponibilidad

de energía de manera uniforme durante todo el a.o#


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Iners'rB el elemento que transforma las características de la corriente continua a

alterna# -a mayoría de los aparatos el'ctricos funcionan con corriente alterna y

tanto los paneles como las baterías suministran energía el'ctrica en forma de

corriente continua# Es por ello que se hace necesario este elemento que modifique

la naturalea de la corriente y la haga apta para su consumo por muchos aparatos#

C'ntad'r !e Caras el sistema solar fotovoltaico necesita dos contadores

ubicados entre el inversor y la red6 uno para cuantificar la energía que se genera e

inyecta a la red para su posterior remuneración, y el otro para cuantificar tambi'n

el peque.o consumo#

A+-cac'nes !e La Ener"a $'-ar 't''-taca

• Electrificación rural• sos agrícolas• /alentamiento de agua para el uso de hogar (calefacción, duchas,

lavamanos)•

=esaliniación de agua (poos o mar)• Estaciones meteorológicas autónomas• /entrales frigoríficas• Escuelas y dispensadores rurales• 3luminación de t>neles• &roducción de hidrogeno#

entaas

• 4e caracteria por su simplicidad y por ser silenciosa• -arga duración con una vida >til de apro!imadamente de 8$ a.os• 0 diferencia de los combustibles fósiles y la energía nuclear, el sistema

fotovoltaico no contamina el medio ambiente• Jequiere muy poco mantenimiento#

!esentaas


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-os costos actuales de las celdas fotovoltaicos son elevados

&odría haber límites potenciales en su uso a una cantidad insuficiente de galio y

cadmio

-a ausencia de un control efica de la contaminación podría permitir la producción

de niveles moderados de la contaminación del agua por desechos químicos

introducidos en el proceso de manufactura#

2.D !e6ncn !e Tér%n's 7


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7'%&a E-éctrca

na bomba se utilia para incrementar la presión de un líquido a.adiendo energía

al sistema hidráulico, para mover el fluido de una ona de menor presión o altituda otra de mayor presión o altitud# (Biacosa, 8;CC)#

;dr'ne%menes variables de agua y aire#

Tan@e de A-%acena%ent'

Estructura normalmente de sección circular o cuadrada construida de plástico,

ladrillo, concreto, mampostería o metal, y dise.ados para una capacidad que

permita soportar las variaciones de consumo# (0rnaldo @elasco, 8;;%)#

C'ne/n Tr6


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Interr+t'r ter%'%anetc' (7reaer)

Elemento de maniobra y protección cuya capacidad de ruptura a la tensión de

servicio deberá ser igual o mayor a la corriente de cortocircuito en el punto de suutiliación#

Re-é

=ispositivo electromagn'tico que, estimulado por una corriente el'ctrica muy d'bil,

abre o cierra un circuito en el cual se disipa una potencia mayor que en el circuito

estimulador#

Pr'tect'res Tr6n es que se comprima aire, pero en la industria es

frecuente la necesidad de comprimir otros gases#

C'ntact'r

Es un dispositivo con capacidad de cortar la corriente el'ctrica de un receptor o

instalación, con la posibilidad de ser accionado a distancia, que tiene dosposiciones de funcionamiento una estable o de reposo, cuando no recibe acción

alguna por parte del circuito de mando, y otra inestable, cuando act>a dicha

acción#


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Re-é tér%c'

Es un aparato dise.ado para la protección de motores contra sobrecargas, fallo de

alguna fase y diferencias de carga entre fases#

s&-e de C'ntr'-

Es un dispositivo constituido por un soporte adecuado, un filamento o lámina de un

metal o aleación de bajo punto de fusión que se intercala en un punto determinado

de una instalación el'ctrica para que se funda, por Efecto


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c'%+-e'

acadé%c' L's

Per'z'.

Ident6car -'s

d6erentes t+'s de

ener"as n'

c'nenc'na-es de

acerd' a -a

&cacn

e'r


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O73ETIO

E$PECIICOARIA7LE !EI?ICIO? I?!ICA!ORE$

=imensionar el

sistema au!iliar no

convencional para el

abastecimiento de

energía el'ctrica del

sistema de bombeo#

=imensiones y

capacidad del

4istema au!iliar

no convencional

de

abastecimiento

de energía

el'ctrica#

+etodología de

cálculo para

establecer las

=imensiones y

capacidades de

los componentes

del sistema#

• 4istema de

generación#

• 4istema de

almacenamiento#

• 4istema de

inversor y

suministro

*ormular la

propuesta de

instalación de un

sistema au!iliar no

convencional para el

suministro de

energía el'ctrica en

la estación de

bombeo de agua

potable en el

complejo acad'mico

los &eroo

&ropuesta de

instalación del

sistema au!iliar

no convencional

para el suministro

de energía

el'ctrica

Establecer los

elementos

requeridos para

la instalación del

sistema au!iliar#

• Especificaciones

de los

componentes del

sistema#

• Estimación de

/ostos de los

componentes del

sistema#

CAPITULO III


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MARCO METO!OLFGICO

D.1 T+' de nestacn.

En este trabajo de investigación se aborda la investigación de tipo descriptiva, yaque lo que se pretende es describir, registrar, analiar e interpretar determinadoproceso o fenómeno a estudiar# Este tipo de investigación seg>n Jamíre 5ulio(CFFF), “es un proceso sistemático de indagación, organiación, b>squeda,selección , lectura, análisis e interpretación de información, e!traídas de fuentesdocumentales e!istente aun problema basado en una estrategia de análisis dedocumentación con el fin de encontrar una solución a interrogantes planteadas"#

&or otra parte es necesario se.alar que esta investigación es de tipo factible yaque seg>n el +anual de trabajo de grado de especialiación y maestría y tesisdoctorales (&E-, 8;;9) se desea investigar, elaborar y desarrollar una propuestade un modelo operativo viable para solucionar problemas, requerimientos,necesidades de organiaciones o grupos sociales, puede referirse a la formulaciónde políticas, programas, tecnologías, m'todos o procesos# (p#8C)

D.2. !se5' de -a nestacn.

4eg>n 5amayo (CFFF), el dise.o de la investigación es la estrategia a seguir por elinvestigador para la adecuada solución del problema planteado# Es la forma encómo se concibe el desarrollo de la investigación, de tal manera que se pueda dar respuesta a las interrogantes planteadas# Jepresenta el planteamiento de unaserie de etapas a efectuar y las t'cnicas e instrumentos a utiliar para recabar toda la información necesaria para el desarrollo de este proyecto#

Esta investigación en particular se considera de campo porque se e!trajeron losdatos directamente de la realidad , se efectuó entrevistas no estructuradas alpersonal administrativo , obreros y estudiantes de la E*+ con el propósito de

constatar la situación actual de la estación de bombeo# 0 su ve, la necesidad de buscar información bibliográfica referente al tema deestudio que sirviese como antecedente o apoyo al desarrollo del proyecto, haceque esta investigación sea de tipo documental ya que seg>n el manual de la &E-(8;;9) “se entiende por investigación documental, el estudio de problemas con elpropósito de ampliar y profundiar el conocimiento de su naturalea, con apoyo,principalmente en trabajos previos, información y trabajos divulgados en medios


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impresos, audiovisuales y electrónicos# -a originalidad del estudio se refleja en elenfoque, criterio, conceptualiaciones, refle!iones, conclusiones,recomendaciones, y en general, el pensamiento del autor" (p#9)#

D.D. P'&-acn # %estra.P'&-acn.

4eg>n 0rias (8;;9) la población se define como el “grupo de sujetos que presentacaracterísticas en com>n, de inter's para el investigador# -a población sujeta aestudio puede ser finita o infinita, conociendo que la población finita es aquellaagrupación en la que se conoce la cantidad de unidades que la integran# 0demás,e!iste un registro documental de dichas unidades" (p#%8)#

Esta investigación presenta dos tipos de población, una población humanaconformada por el personal y estudiantes de la E*+ los cuales fueron

entrevistador con el fin de recabar información t'cnica necesaria para el desarrollodel estudio y una población de equipos, representada por todos los activos físicospertenecientes al área#

capitulo ii(tesis omar)-1

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