Diseño de un sistema fotovoltaico para la planta de agua potable de la Vereda Palagua en el Municipio de Puerto Boyaca
Se diseñó un sistema fotovoltaico que garantice el consumo energético mensual del acueducto Palagua del municipio de Puerto Boyacá Departamento de Boyacá (690 /). Se realizaron cálculos para del sistema fotovoltaico, selección de inversor, dimensionamiento del sistema eléctrico y diseño estructural....
- Autores:
-
Echeverria Villada, Jordán
- Tipo de recurso:
- Trabajo de grado de pregrado
- Fecha de publicación:
- 2024
- Institución:
- Universidad de Ibagué
- Repositorio:
- Repositorio Universidad de Ibagué
- Idioma:
- spa
- OAI Identifier:
- oai:repositorio.unibague.edu.co:20.500.12313/4615
- Acceso en línea:
- https://hdl.handle.net/20.500.12313/4615
- Palabra clave:
- Vereda Palagua (Puerto Boyacá) - Agua potable
Vereda Palagua (Puerto Boyacá) - Agua potable - Sistema fotovoltáico
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Vereda Palagua (Puerto Boyacá) - Agua potable Vereda Palagua (Puerto Boyacá) - Agua potable - Sistema fotovoltáico Energía Fotovoltaico Inversor Solar RETScreen Generador Electrico Energy Photovoltaic Inverter Solar RETScreen Generator Electric |
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Se diseñó un sistema fotovoltaico que garantice el consumo energético mensual del acueducto Palagua del municipio de Puerto Boyacá Departamento de Boyacá (690 /). Se realizaron cálculos para del sistema fotovoltaico, selección de inversor, dimensionamiento del sistema eléctrico y diseño estructural. Como resultados finales de este proyecto se obtuvo un generador fotovoltaico que consta de 22 paneles solares Marca Trina solar _Vertex_Deg19RC.20 de 575 W, estos tienen un esquema de conexión de módulos iguales en paralelo. Cada uno de los módulos tienen 11 paneles conectados en serie y un inversor marca Huawei -SUN2000-12-20KTL Trifásico. En el diseño estructural, se utilizó soportes prefabricados de aluminio para la sujeción de los paneles solares a la estructura, y para sostener el peso total del sistema, se seleccionaron vigas con perfiles de acero estructural negro NTC 4526 de 60X40X2mm ASTM A500. La estructura que soporta todo el peso y está en contacto con el techo de la planta del acueducto, se encuentra conformada por 12 vigas horizontales de 7 metros de largo con apoyos simples en los extremos, formado 3 filas de 14 metros cada una. Los soportes verticales son del mismo tipo de perfil ASTM A500 y tiene 40 cm de altura. Para el diseño del sistema eléctrico, se seleccionaron conductores calibre 10 AWG para la sección DC y la sección AC. Se decidió no agregar equipos de protección ya que el inversor tiene implícito un sistema de desconexión integrado. Finalmente, mediante la aplicación del software: RETScreen, se pudo determinar que para este proyecto se obtendrá una reducción anual bruta de 6.3TonCO2 y que la inversión la realizará la empresa UT IJP administradora del campo petrolero Palagua-Caipal por ende la empresa acueducto Palagua se ahorraría el pago de energía que suma en promedio $1.200.000 mensuales esto a su vez reduciría el valor del metro cubico. |
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[1] C. M. G. L. Gloria Rocio Jimenez Osorio, Situacion actual de la industria de la energia fotovoltacia en colombia, Medellin, 2021. [2] S. A. Eastman, «La republica,» 29 Noviembre 2022. [En línea]. Available: https://www.larepublica.co/especiales/hacia-la-transicion-energetica/avanza-la-generacion-de-energia-solar-en-el-territorio-3497895#:~:text=Con%2023%20granjas%20en%20operaci%C3%B3n%2C%20seis%20m%C3%A1s%20en,la%20Ley%202099%20de%20Transici%C3%B3n%20Energ%C. [Último acceso: Marzo 2024]. [3] B. w. CELCO, «CELCO,» 27 Febrero 2023. [En línea]. Available: https://celco.com.co/preparados-8-proyectos-de-energia-fotovoltaica-en-colombia/. [Último acceso: 11 Marzo 2024]. [4] F. J. M. G. Q. Karen Rodriguez Rosales, «Revistaciencia,» Septiembre 2020. [En línea]. Available: https://www.revistaciencia.amc.edu.mx/online/X1_71_3_1267_EnergiaSolar.pdf. [Último acceso: 15 Febrero 2024]. [5] Q. E. W. Z. G. C. Usama Becerra Alessandro, «ResearchGate,» 20 Septiembre 2023. [En línea]. Available: https://www.researchgate.net/publication/372391036_Articulo_cientifico_sobre_Diseno_de_un_Sistemas_Fotovoltaicos_Autonomos_para_las_escuelas_de_educacion_basica. [Último acceso: 12 Junio 2024]. [6] O. M. H. G. Andres Santiago Rojas Morales, «Sistesis de la normatividad colombiana para instalaciones solares fotovoltaicas,» Tunja, 20218. [7] N. t. colombiana, «Incotec,» 31 10 2012. [En línea]. Available: https://docplayer.es/96047859-Norma-tecnica-colombiana-5930.html. [Último acceso: 14 Junio 2024]. [8] N. t. colombiana, «Icontec,» 26 07 2006. [En línea]. Available: https://docplayer.es/82817427-Norma-tecnica-colombiana-2883.html. [Último acceso: 14 Junio 2024]. [9] N. t. c. N. 5. M. fotovoltaicos, «Incontec,» 2010. [En línea]. [10] Incotec, «Norma Tecnica Colombiana NTC 5512,» 2013. [En línea]. [11] Incontec, «Normas tecnica colombianas NTC 5287,» 2009. [En línea]. [12] Incotec, «Norma tecnica colombiana NTC 6016,» 2013. [En línea]. [13] R. A. F. Gallo, «Dimensionamiento de una red experimental de 5 KW de salida,» 2019. [En línea]. Available: https://repositorio.unibague.edu.co/server/api/core/bitstreams/e861f0c0-a972-4654-aa1b-905ee344d47f/content. [14] WORDPRESS, «Analisis de carga. Matariales de apoyo didactico (Version digital),» de Capitulo 2 analisis de carga, 2017, p. 16. [15] V. R. Jorge Perez, Inetabilidad Elastica, Caracas, 2020. [16] Propuesta de un sistema fotovoltaico para consumo electrico en el municipio de Quebradanegra, 2018. [17] Un metodo rapido para dimesionar sistemas fotovoltaicos, 2018. [18] J. D. P. Gonzalez, «Evaluacion de una red experimental para un sistema fotovoltaico con capacidad de 5.0 kW en la universidad de ibague,» Ibague, 2019. [19] J. S. C. Miguel eduardo Gamboa, «Dimensionamiento de un sistema fotovoltaico On-Grid para la planta de beneficio de Pollos GAR SAS,» Ibague, 2021. [20] W. A. B. Salacar, «Propuesta de un sistema fotovoltaico para consumo electrico en el municipio de Quebradanegra,» Bogota, 2018. |
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Valverde Granja, Agustínf07eb342-e6c7-4afb-9641-055d229d7b3f-1Echeverria Villada, Jordán45850a50-8f56-4f97-bd22-90e689632049-1Araque de los Ríos, Oscar Javier58e17046-5d9e-4ba8-8c85-8c8fc1d2683d-12024-12-13T18:38:09Z2024-12-13T18:38:09Z2024Se diseñó un sistema fotovoltaico que garantice el consumo energético mensual del acueducto Palagua del municipio de Puerto Boyacá Departamento de Boyacá (690 /). Se realizaron cálculos para del sistema fotovoltaico, selección de inversor, dimensionamiento del sistema eléctrico y diseño estructural. Como resultados finales de este proyecto se obtuvo un generador fotovoltaico que consta de 22 paneles solares Marca Trina solar _Vertex_Deg19RC.20 de 575 W, estos tienen un esquema de conexión de módulos iguales en paralelo. Cada uno de los módulos tienen 11 paneles conectados en serie y un inversor marca Huawei -SUN2000-12-20KTL Trifásico. En el diseño estructural, se utilizó soportes prefabricados de aluminio para la sujeción de los paneles solares a la estructura, y para sostener el peso total del sistema, se seleccionaron vigas con perfiles de acero estructural negro NTC 4526 de 60X40X2mm ASTM A500. La estructura que soporta todo el peso y está en contacto con el techo de la planta del acueducto, se encuentra conformada por 12 vigas horizontales de 7 metros de largo con apoyos simples en los extremos, formado 3 filas de 14 metros cada una. Los soportes verticales son del mismo tipo de perfil ASTM A500 y tiene 40 cm de altura. Para el diseño del sistema eléctrico, se seleccionaron conductores calibre 10 AWG para la sección DC y la sección AC. Se decidió no agregar equipos de protección ya que el inversor tiene implícito un sistema de desconexión integrado. Finalmente, mediante la aplicación del software: RETScreen, se pudo determinar que para este proyecto se obtendrá una reducción anual bruta de 6.3TonCO2 y que la inversión la realizará la empresa UT IJP administradora del campo petrolero Palagua-Caipal por ende la empresa acueducto Palagua se ahorraría el pago de energía que suma en promedio $1.200.000 mensuales esto a su vez reduciría el valor del metro cubico.A photovoltaic system was designed to guarantee the monthly energy consumption of the Palagua aqueduct in the municipality of Puerto Boyacá Department of Boyacá (1690 kWh/month). Calculations were made for the photovoltaic system, inverter selection, sizing of the electrical system and structural design. As final results of this project, a photovoltaic generator was obtained consisting of 22 solar panels Trina brand solar _Vertex_Deg19RC.20 of 575 W, these have a connection scheme of equal modules in parallel. Each of the modules has 11 panels connected in series and a Huawei brand inverter -SUN2000-12-20KTL Three-phase. In the structural design, prefabricated aluminum supports were used to fasten the solar panels to the structure, and to support the total weight of the system, beams with NTC 4526 black structural steel profiles of 60X40X2mm ASTM A500 were selected. The structure that supports all the weight and is in contact with the roof of the aqueduct plant, is made up of 12 horizontal beams of 7 meters long with simple supports at the ends, formed 3 rows of 14 meters each. The vertical supports are of the same type of ASTM A500 profile and are 40 cm For the design of the electrical system, 10 AWG gauge conductors were selected for the DC section and the AC section. It was decided not to add protective equipment since the inverter has an integrated disconnection system. high. Finally, through the application of the software: RETScreen, it was possible to determine that for this project a gross annual reduction of 6.3TonCO2 will be obtained and that the investment will be made by the UT IJP company administrator of the Palagua-Caipal oil field, therefore the Palagua aqueduct company would save the payment of energy that adds up to an average of $1,200,000 per month, this in turn would reduce the value of the cubic meter. Keywords: Energy, Photovoltaic, Inverter, Solar, RETScreen, Generator, ElectricPregradoIngeniero MecanicoIntroducción . . . . . 13 OBJETIVOS . . . . . 15 OBJETIVO GENERAL . . . . . 15 OBJETIVOS ESPECÍFICOS . . . . .15 Capítulo 1: Marco teórico . . . . . 16 1.1 Marco conceptual . . . . . 16 1.1.1 Energía solar fotovoltaica . . . . . 16 1.1.2 Sistema fotovoltaico . . . . . 16 1.1.3 Sistema fotovoltaico a la red . . . . . 17 1.1.4 Sistema fotovoltaico híbrido . . . . . 18 1.2 Marco normativo . . . . . . 19 1.2.1 Normatividad en colombiana . . . . .19 1.2.2 Ley 1715 del 13 de mayo de 2014 . . . . . 19 1.2.3 Normas Técnicas Colombianas Para Instalaciones solares fotovoltaicas. . . . . . 20 1.2.4 Normatividad Internacional . . . . . 22 1.3 Marco de referencia . . . . . 23 1.3.1 Área tributaria . . . . . 23 1.3.2 Pandeo . . . . . 24 1.3.3 Criterios de la caída de tensión . . . . . .25 1.3.4 Criterio de la intensidad máxima admisible o de calentamiento . . . . . 26 1.3.5 Metodología a utilizar en el diseño . . . . . 26 Capítulo 2: Identificación de variables relevantes de la zona de implementación . . . . . 38 2.1 Ubicación geográfica . . . . . 38 2.2 Consumo de energía . . . . . 40 2.3 Mapa de brillo solar . . . . . 41 Capítulo 3: Dimensionamiento del sistema fotovoltaico de acuerdo con los requisitos eléctricos de la zona de estudio.. . . . . 42 3.1 Resultado . . . . . 42 3.1.2 Diseño del generador fotovoltaico . . . . . 43 3.1.3 Dimensionamiento del inversor . . . . . 43 3.1.4 determinación de la intensidad IT y la tensión de trabajo UT . . . . .48 3.1.5 Determinar la relación entre el generador fotovoltaico y el inversor RFI . . . . . 49 3.1.6 Determinación del área necesaria para el montaje del sistema (A) . . . . . 50 3.1.7 Diseño sistema eléctrico . . . . . 53 3.1.7 Diseño de la estructura . . . . .61 Capítulo 4: Evaluación de impacto ambiental, social y viabilidad económica . . . . . 74 4.1 Análisis del proyecto . . . . . 74 4.2 Análisis de impacto ambiental . . . . . 75 4.2 Análisis de impacto social . . . . . 78 Capítulo 5: Conclusiones . . . . . 79 Bibliografía . . . . . 81 ANEXOS . . . . . 8396 páginasapplication/pdfEcheverria Villada, J.E, (2024). Diseño de un sistema fotovoltaico para la planta de agua potable de la Vereda Palagua en el Municipio de Puerto Boyacá. [Trabajo de grado, Universidad de Ibagué]. https://hdl.handle.net/20.500.12313/4615https://hdl.handle.net/20.500.12313/4615spaUniversidad de IbaguéIngenieriaIbaguéIngenieria Mecanica[1] C. M. G. L. Gloria Rocio Jimenez Osorio, Situacion actual de la industria de la energia fotovoltacia en colombia, Medellin, 2021.[2] S. A. Eastman, «La republica,» 29 Noviembre 2022. [En línea]. Available: https://www.larepublica.co/especiales/hacia-la-transicion-energetica/avanza-la-generacion-de-energia-solar-en-el-territorio-3497895#:~:text=Con%2023%20granjas%20en%20operaci%C3%B3n%2C%20seis%20m%C3%A1s%20en,la%20Ley%202099%20de%20Transici%C3%B3n%20Energ%C. [Último acceso: Marzo 2024].[3] B. w. CELCO, «CELCO,» 27 Febrero 2023. [En línea]. Available: https://celco.com.co/preparados-8-proyectos-de-energia-fotovoltaica-en-colombia/. [Último acceso: 11 Marzo 2024].[4] F. J. M. G. Q. 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