Diseño y contrucción de un sitema de bombeo de agua, alimentado por energía solar

El objetivo de este proyecto es ofrecer una alternativa para atender las necesidades de la producción de limón en el Tolima. Por lo tanto, se realizó el diseño y la construcción de un sistema de bombeo de agua, alimentado con energía solar, el cual cuenta con una potencia instalada de 5 kWp, y se ev...

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Autores:
Corredor Valderrama, Juan Felipe
Tipo de recurso:
Trabajo de grado de pregrado
Fecha de publicación:
2021
Institución:
Universidad de Ibagué
Repositorio:
Repositorio Universidad de Ibagué
Idioma:
spa
OAI Identifier:
oai:repositorio.unibague.edu.co:20.500.12313/4977
Acceso en línea:
https://hdl.handle.net/20.500.12313/4977
Palabra clave:
Sistema de bombeo de agua - Energia solar
Sistema de bombeo de agua - Plan de mantenimiento - Citricos
Energía Solar
Bombeo de agua
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Water Pumping
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description El objetivo de este proyecto es ofrecer una alternativa para atender las necesidades de la producción de limón en el Tolima. Por lo tanto, se realizó el diseño y la construcción de un sistema de bombeo de agua, alimentado con energía solar, el cual cuenta con una potencia instalada de 5 kWp, y se evalúa con respecto a su eficiencia en comparación con la literatura, demostrando en primera instancia que el valor de radiación solar más alto registrado en la zona se presenta en el rangos horario de 12 m a 1 pm, superando los 1000 w/m^2, lo cual coincide con lo reportado en el mapa de brillo solar elaborado por la UPME y los valores que se obtienen a través del Software RETScreen, obteniendo una eficiencia global constante para los diferentes intervalos de tiempo con valores mínimos del 8% durante las primeras horas de la mañana y luego casi constante promediando los 13.5% durante el resto del día, evidenciando que se encuentra trabajando al 97% de su máxima capacidad. Además, el montaje realizado permite que la energía generada alimente completamente la bomba, permitiendo que el agricultor cuente con disponibilidad de agua todo el día, al igual, genera energía suficiente para alimentar la vivienda. Por otro lado, se desarrolla un plan de mantenimiento preventivo y de operación, para el correcto uso y conservación del sistema. Por último, se busca apoyar la Cadena de cítricos, en este caso el Limón, para que el agricultor incremente su producción y disminuya costos en la cosecha.
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Por lo tanto, se realizó el diseño y la construcción de un sistema de bombeo de agua, alimentado con energía solar, el cual cuenta con una potencia instalada de 5 kWp, y se evalúa con respecto a su eficiencia en comparación con la literatura, demostrando en primera instancia que el valor de radiación solar más alto registrado en la zona se presenta en el rangos horario de 12 m a 1 pm, superando los 1000 w/m^2, lo cual coincide con lo reportado en el mapa de brillo solar elaborado por la UPME y los valores que se obtienen a través del Software RETScreen, obteniendo una eficiencia global constante para los diferentes intervalos de tiempo con valores mínimos del 8% durante las primeras horas de la mañana y luego casi constante promediando los 13.5% durante el resto del día, evidenciando que se encuentra trabajando al 97% de su máxima capacidad. Además, el montaje realizado permite que la energía generada alimente completamente la bomba, permitiendo que el agricultor cuente con disponibilidad de agua todo el día, al igual, genera energía suficiente para alimentar la vivienda. Por otro lado, se desarrolla un plan de mantenimiento preventivo y de operación, para el correcto uso y conservación del sistema. Por último, se busca apoyar la Cadena de cítricos, en este caso el Limón, para que el agricultor incremente su producción y disminuya costos en la cosecha.The objective of this project is to offer an alternative to meet the needs of lemon production in Tolima. Therefore, the design and construction of a solar powered water pumping system was carried out, which has an installed power of 5 kWp, and is evaluated with respect to its efficiency in comparison with the literature, demonstrating in the first instance that the highest solar radiation value recorded in the zone is presented in the time ranges from 12 m to 1 pm, exceeding 1000 w/m 2, which coincides with what is reported in the solar brightness map prepared by the UPME and the values obtained through RETScreen Software, obtaining a constant overall efficiency for the different time intervals with minimum values of 8% during the first hours of the morning and then almost constant averaging 13.5% during the rest of the day, showing that it is working at 97% of its maximum capacity. In addition, the assembly carried out allows the generated energy to completely feed the pump, allowing the farmer to have available water all day, at the same time, generates enough energy to power the house. On the other hand, a preventive maintenance and operation plan is developed, for the correct use and conservation of the system. Finally, it seeks to support the citrus chain, in this case the lemon, so that the farmer increases his production and decreases costs in the harvest.PregradoIngeniero Mecánico1. Introducción.....1 1. Capítulo 1: Aspectos generales.....3 1.1. Planteamiento del problema y Justificación.....3 1.2. Objetivos.....4 1.1.1 Objetivo General.....4 1.1.2 Objetivos Específicos.....4 1.3. Contexto del problema.....4 1.4. Definición de términos.....7 1.5. Metodología propuesta.....10 2. Capítulo 2: Requerimientos hídrico de la región para el cultivo de cítricos y el potencial energético solar.....11 2.1. Caracterización de la finca objetivo y cuantificación de la producción de limón.....11 2.2. Identificación de las variables que intervienen en el sistema de riego.....12 2.2.1. Caracterización de las variables del sistema de riego existente.....12 2.2.2. Caracterización de las variables del sistema de riego propuesto.....13 3. Capítulo 3: Diseño sistema de bombeo de agua mediante energía sola.....¡Error! Marcador no definido. 3.1. Metodología dimensionamiento fotovoltaico.....17 3.2. Metodología dimensionamiento de la estructura mecánica.....31 3.3. Dimensionamiento fotovoltaico.....35 3.3.1. Dimensionamiento del Inversor.....37 3.3.2. Cálculo del número máximo y mínimo de módulos que pueden ser ligados en serie.....39 3.3.3. Cálculo del número máximo de líneas conectadas en paralelo.....41 3.3.4. Determinación de la intensidad, tensión y potencia de trabajo.....42 3.3.5. Determinación de la relación entre el generador fotovoltaico y el inversor.....42 3.3.6. Determinación del área requerida para el montaje del sistema.....43 3.3.7. Dimensionamiento de la parte eléctrica.....45 3.4. Dimensionamiento de la estructura mecánica.....52 4. Capítulo 4: Plan de operación y mantenimiento.....63 4.1. Mantenimientos y precauciones básicas del sistema de módulos fotovoltaicos.....63 4.1.1. Diagnóstico.....63 4.1.2. Plan de mantenimiento preventivo.....63 4.2. Uso y Operación del sistema de módulos fotovoltaicos.....65 4.2.1. Puesta en marcha del sistema.....65 5. Capítulo 5: Construcción y evaluación del sistema de bombeo con energía solar.....67 5.1. Construcción y montaje de la estructura metálica de soporte para el sistema fotovoltaico.....67 5.2. Montaje del sistema fotovoltaico.....69 5.3. Puesta a punto del sistema de bombeo con energía sola.....70 5.4. Evaluación del sistema solar fotovoltaico para el bombeo de agua.....71 6. Capítulo 6: Conclusiones y Recomendaciones.....75 9.1. Conclusiones.....75 9.2. Recomendaciones.....75 10. Referencias.....7693 páginasapplication/pdfCorredor Valderrama, J.F. (2021). Diseño y construcción de un sistema de bombeo de agua, alimentado por energía solar. [Trabajo de grado, Universidad de Ibagué]. https://hdl.handle.net/20.500.12313/4977https://hdl.handle.net/20.500.12313/4977spaUniversidad de IbaguéIngenieríaIbaguéIngeniería Mecánica[1] M. d. A. y. D. R. MADR, «Plan Frutícola Nacional: Desarrollo de la Fruticultura en Tolima,» 2006. [En línea]. Available: http://www.asohofrucol.com.co/archivos/biblioteca/biblioteca_116_FRUTALES%20TOLIMA.pdf. [Último acceso: Noviembre 2018].[2] DANE, «Boletín mensual INSUMOS Y FACTORES ASOCIADOS A LA PRODUCCIÓN AGROPECUARIA,» Noviembre 2015. [En línea]. Available: https://www.dane.gov.co/files/investigaciones/agropecuario/sipsa/Bol_Insumos_nov_2015.pdf. [Último acceso: Noviembre 2018].3] I. Amórtegui, E. Capera y J. Godoy, «El cultivo de los cítricos. 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