5.3. Análisis económico: rentabilidad de la instalación de un aerogenerador de
5.3.6. Indicadores de la rentabilidad esperada del capital
Tabla 17. Rentabilidad esperada del capital
Rentabilidad esperada del capital año 2018 año 2020 año 2021 año 2022-2030 año 2031-2039
Beneficio después de Intereses e
Impuestos -28699,40 5739,88 6751,88 43887,22 308966,03
TIR del Negocio a 20 años 117%
VAN del Negocio a 20 años 133546,59
B/C 1,40
La tasa financiera es 10%
El valor actual neto para ambos casos es mayor que cero, conviene realizar el proyecto.
La rentabilidad esperada del negocio es mayor que la rentabilidad esperada del capital por lo que es atractivo realizar la inversión.
Fórmula VAN o Valor Actual Neto
Veamos los componentes de la fórmula del VAN o Valor Actual Neto y su representación: Vt: representa los flujos de caja en cada periodo t.
I0: es el valor del desembolso inicial de la inversión. n: es el número de periodos considerado.
k: es el costo del capital utilizado.
𝑉𝐴𝑁 = −𝐼0 + ∑
𝐹𝑁𝑗 (1 + 𝑖)𝑗 𝑛
Fórmula de la TIR o Tasa Interna de Retorno
Para la siguiente fórmula, describimos a continuación la representación de sus componentes. Donde:
Qn: es el flujo de caja en el periodo n. n: es el número de períodos.
I: es el valor de la inversión inicial.
𝑇𝐼𝑅 = ∑ 𝐹𝑛
(1 + 𝑖)𝑛 = 0 𝑛
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
CONCLUSIONES
1. La variación de velocidad del aerogenerador de 20kW es directamente proporcional
a la velocidad del viento según los análisis con el software Solidworks y cumple con
los requerimientos técnicos. La velocidad promedio anual, en la estación
Meteorológica de Arapa a una altura de 7 m., asciende a 3,3 m/s.; mientras que, a una
altura de 20 m., asciende a 4, 0 m/s.
2. Al realizar el Análisis y simulación de la variación de las velocidades para un
aerogenerador de 20Kw, se encontró que la velocidad del viento (4m/s) corresponde
a la potencia de energía necesaria (10.32 Kw) y que para obtener la potencia de 20kW
se requerirá una velocidad del viento de (5m/s) para poder obtener la potencia de
(20.02kW); a partir de este hallazgo esta energía puede ser útil para la iluminación
del alumbrado público de una calle o para cuatro familias de la zona rural..
3. La metodología del análisis y simulación de la variación de las velocidades del viento
permitió diseñar un aerogenerador de 20kW mediante el software solidworks y
calcular la velocidad promedio anual permisible (4m/s) y la proporcionalidad de la
potencia requerida para generar energía eléctrica (10.32 Kw).
4. La elaboración del análisis y simulación de la variación de las velocidades para un
aerogenerador de 20kW mediante el software solidworks es económicamente
rentable y puede ser asumido por instituciones del estado como particulares, debido
a que la rentabilidad esperada del negocio es mayor que la rentabilidad esperada del
capital por lo que es atractivo realizar la inversión. En cuanto a la rentabilidad del
negocio, por cada dos unidades monetarias (S/.) existe un beneficio de S/ 0,99; y
respecto de la rentabilidad de capital, por cada unidad monetaria (S/) existe un
RECOMENDACIONES
1. A los ingenieros mecánico eléctricos, a los docentes, graduados e investigadores de
Ingeniería Mecánica Eléctrica, se les recomienda que estudien la variación de
velocidad del aerogenerador de 20kW y su utilidad en otras estaciones meteorológicas,
considerando su cumplimiento con los requerimientos técnicos.
2. A los ingenieros mecánico eléctricos, a los docentes, graduados e investigadores de
Ingeniería Mecánica Eléctrica, se les recomienda que calculen la velocidad del viento
e indiquen su respectiva correspondencia a la potencia de energía necesaria, para
beneficiar a las poblaciones que más necesidades energéticas tienen.
3. A los ingenieros mecánico eléctricos, a los docentes, graduados e investigadores de
Ingeniería Mecánica Eléctrica, se les recomienda diseñar y calcular la
proporcionalidad entre velocidad del viento y potencia de un aerogenerador de 20kW
mediante el software solidworks.
4. A los ingenieros mecánico eléctricos, a los docentes, graduados e investigadores de
Ingeniería Mecánica Eléctrica, se les recomienda indagar la viabilidad y rentabilidad
de un aerogenerador de 20kW mediante el software solidworks, para que las distintas
zonas de la Región Puno, con problemas de energía eléctrica, tengan acceso a esta
fuente, con un presupuesto bajo y con capacidad de satisfacción de la demanda
energética, siempre y cuando se cumplan ciertas condiciones geográficas y velocidad
de viento, por lo que se deben aprovechar cada vez que estén disponibles.
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ANEXO A. PANEL FOTOGRÁFICO
Fotografía de Medición N° 1: Toma de datos en lugar donde se ejecutará el Proyecto.
Fotografía de Medición N° 3: Lectura de datos obtenidos con el instrumento anemómetro en la localidad de Arapa.
Fotografía de Medición N° 5: Obtención de datos con velocidad del viento de 4.89m/s.
Fotografía de Medición N° 6: Toma de datos con anemómetro y software de contratación a tiempo real con computador.
Fotografía de Medición N° 7: Software de anemómetro para medición real de la velocidad del viento.
Fotografía de Medición N° 9: Toma de datos en diferentes horarios.
ANEXO B. SIMULACIÓN DE AEROGENERADOR MEDIANTE SOLIDWORKS
Figura 28. Establecimiento de datos en relación al flujo de aire para diseño de ensamblaje de aerogenerador
Fuente: Elaboración propia
Figura 29. Proceso de ensamblaje de aerogenerador simulado, insertando datos obtenidos de campo.
Figura 30. Simulación de aerogenerador con variación de viento 1 Fuente: Elaboración propia
Figura 31. Simulación de aerogenerador con variación de viento 2 Fuente: Elaboración propia
Figura 32. Simulación de aerogenerador con variación de viento 3 Fuente: Elaboración propia
Figura 33. Estudio de movimiento de aerogenerador simulado Fuente: Elaboración propia
Figura 34. Determinación de dirección de viento para aerogenerador simulado Fuente: Elaboración propia
Figura 35. Identificación de ubicación para aerogenerador simulado, según dirección de viento 1.
Figura 36. Identificación de ubicación para aerogenerador simulado, según dirección de viento 2.
Fuente: Elaboración propia
Figura 37. Definición de variación de viento para aerogenerador simulado Fuente: Elaboración propia
REVISION REV.REV.
1 2 3
MIEMBRO DE JURADO DESCRIPCION FECHA APROBACION
Ing. Salvador T. Valdivia Cardenas Ing. Felipe Charaja Cutipa Ing. Msc. Porfirio U. Hurtado Chavez
TITULO: DISEÑADO POR: APROBADO POR: E.A.P. ESCALA: FECHA: LAMINA:
Bach. Edwin Palli Palli Miembros de Jurado de Tesis
INGENIERÍA MECÁNICA ELÉCTRICA
S/E 23/05/2019
01
UNIVERSIDAD ANDINA NÉSTOR CÁCERES VELÁSQUEZ BASE DE SOPORTE
REVISION REV.REV.
1 2 3
MIEMBRO DE JURADO DESCRIPCION FECHA APROBACION Ing. Salvador T. Valdivia Cardenas
Ing. Felipe Charaja Cutipa Ing. Msc. Porfirio U. Hurtado Chavez
TITULO: DISEÑADO POR: S/E APROBADO POR:
02
ESCALA: FECHA: LAMINA:Bach. Edwin Palli Palli Miembros de Jurado de Tesis
ROTOR
UNIVERSIDAD ANDINA NÉSTOR CÁCERES VELÁSQUEZ
AEROGENERADOR DE 20kW
INGENIERÍA MECÁNICA ELÉCTRICA
23/05/2019 E.A.P.
REVISION REV.REV.
1 2 3
MIEMBRO DE JURADO DESCRIPCION FECHA APROBACION
Ing. Salvador T. Valdivia Cardenas Ing. Felipe Charaja Cutipa Ing. Msc. Porfirio U. Hurtado Chavez
TITULO: DISEÑADO POR: APROBADO POR: ESCALA: FECHA: LAMINA:
Bach. Edwin Palli Palli
Miembros de Jurado de Tesis S/E
03
UNIVERSIDAD ANDINA NÉSTOR CÁCERES VELÁSQUEZÁLAVE
AEROGENERADOR DE 20kW
INGENIERÍA MECÁNICA ELÉCTRICA
23/05/2019
REVISION REV.REV.
1 2 3
MIEMBRO DE JURADO DESCRIPCION FECHA APROBACION Ing. Salvador T. Valdivia Cardenas
Ing. Felipe Charaja Cutipa Ing. Msc. Porfirio U. Hurtado Chavez
TITULO: DISEÑADO POR: APROBADO POR: ESCALA: FECHA: LAMINA:
Bach. Edwin Palli Palli
Miembros de Jurado de Tesis S/E
04
UNIVERSIDAD ANDINA NÉSTOR CÁCERES VELÁSQUEZEJE INFERIOR
AEROGENERADOR DE 20kW
INGENIERÍA MECÁNICA ELÉCTRICA
23/05/2019
REVISION REV.REV.
1 2 3
MIEMBRO DE JURADO DESCRIPCION FECHA APROBACION
Ing. Salvador T. Valdivia Cardenas Ing. Felipe Charaja Cutipa Ing. Msc. Porfirio U. Hurtado Chavez
TITULO: DISEÑADO POR: APROBADO POR: ESCALA: FECHA: LAMINA:
Bach. Edwin Palli Palli
Miembros de Jurado de Tesis S/E
05
UNIVERSIDAD ANDINA NÉSTOR CÁCERES VELÁSQUEZ BASE SOPORTE 2
AEROGENERADOR DE 20kW
INGENIERÍA MECÁNICA ELÉCTRICA
23/05/2019 E.A.P.
REVISION REV.
1 2 3
MIEMBRO DE JURADO DESCRIPCION FECHA APROBACION Ing. Salvador T. Valdivia Cardenas
Ing. Felipe Charaja Cutipa Ing. Msc. Porfirio U. Hurtado Chavez
TITULO: DISEÑADO POR: APROBADO POR: ESCALA: FECHA: LAMINA:
Bach. Edwin Palli Palli
Miembros de Jurado de Tesis S/E
06
UNIVERSIDAD ANDINA NÉSTOR CÁCERES VELÁSQUEZEJE
AEROGENERADOR DE 20kW
INGENIERÍA MECÁNICA ELÉCTRICA
23/05/2019
REVISION REV.
1 2 3
MIEMBRO DE JURADO DESCRIPCION FECHA APROBACION
Ing. Salvador T. Valdivia Cardenas Ing. Felipe Charaja Cutipa Ing. Msc. Porfirio U. Hurtado Chavez
TITULO: DISEÑADO POR: APROBADO POR: ESCALA: FECHA: LAMINA:
Bach. Edwin Palli Palli
Miembros de Jurado de Tesis S/E
07
UNIVERSIDAD ANDINA NÉSTOR CÁCERES VELÁSQUEZARANDELA
AEROGENERADOR DE 20kW
INGENIERÍA MECÁNICA ELÉCTRICA
23/05/2019
REVISION REV. 1 2 3 MIEMBRO DE JURADO
DESCRIPCION FECHA APROBACION
Ing. Salvador T. Valdivia Cardenas Ing. Felipe Charaja Cutipa Ing. Msc. Porfirio U. Hurtado Chavez TITULO: DISEÑADO POR: APROBADO POR: ESCALA: FECHA: LAMINA:
Bach. Edwin Palli Palli
Miembros de Jurado de Tesis S/E
08
UNIVERSIDAD ANDINA NÉSTOR CÁCERES VELÁSQUEZ GÓNGOLA
AEROGENERADOR DE 20kW
INGENIERÍA MECÁNICA ELÉCTRICA
23/05/2019
REVISION REV.REV. 1 2 3 MIEMBRO DE JURADO
DESCRIPCION FECHA APROBACION Ing. Salvador T. Valdivia Cardenas
Ing. Felipe Charaja Cutipa Ing. Msc. Porfirio U. Hurtado Chavez
TITULO: DISEÑADO POR: APROBADO POR: HOJA: ESCALA: FECHA: LAMINA:
Bach. Edwin Palli Palli Miembros de Jurado de Tesis
A3
S/E 20/12/2018
09
UNIVERSIDAD ANDINA NÉSTOR CÁCERES VELÁSQUEZ
40 35 30 25 20 15 10 5 0 -5 -10 -15 -20 -25 -30 -35 -40 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 23/12/2018 03:21:26 p.m. Hasta 3:22:60 p.m
Medición de Velocidad del Viento a 7m
VELOCIDAD m/s
40 35 30 25 20 15 10 5 0 -5 -10 -15 -20 -25 -30 -35 -40 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 23/12/2018 03:24:16 p.m. Hasta 3:25:23 p.m.
Medición de Velocidad del Viento a 7m
VELOCIDAD m/s
10 8.75 7.5 6.25 5 3.75 2.5 1.25 0 -1.25 -2.5 -3.75 -5 -6.25 -7.5 -8.75 -10 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 23/12/2018 03:55:09 p.m. Hasta 3:56:41 p.m.
Medición de Velocidad del Viento a 7m
TIEMPO Seg. VELOCIDAD
10 8.75 7.5 6.25 5 3.75 2.5 1.25 0 -1.25 -2.5 -3.75 -5 -6.25 -7.5 -8.75 -10 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 23/12/2018 03:59:40 p.m. Hasta 04:01:17
Medición de Velocidad del Viento a 20m
VELOCIDAD m/S
10 8.75 7.5 6.25 5 3.75 2.5 1.25 0 -1.25 -2.5 -3.75 -5 -6.25 -7.5 -8.75 -10 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 23/12/2018 04:01:20 p.m. Hasta 04_02:478 p.m.
Medición de Velocidad del Viento a 20m
TIEMPO Seg. VELOCIDAD
10 8.75 7.5 6.25 5 3.75 2.5 1.25 0 -1.25 -2.5 -3.75 -5 -6.25 -7.5 -8.75 -10 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 23/12/2018 04:02:48 p.m. Hasta 04:04:15 p.m.
Medición de Velocidad del Viento a 20m
VELOCIDAD m/S
10 8.75 7.5 6.25 5 3.75 2.5 1.25 0 -1.25 -2.5 -3.75 -5 -6.25 -7.5 -8.75 -10 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 23/12/2018 04:20:05 p.m. Hasta 04:21:35 p.m.
Medición de Velocidad del Viento a 20m
TIEMPO Seg. VELOCIDAD
10 8.75 7.5 6.25 5 3.75 2.5 1.25 0 -1.25 -2.5 -3.75 -5 -6.25 -7.5 -8.75 -10 1 50 100 23/12/2018 04:36:14 p.m. Hasta 04:37:18 p.m.
Medición de Velocidad del Viento a 20m
VELOCIDAD m/S