DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE RESPALDO DE ENERGÍA SOLAR PARA LA ESTACIÓN DE SERVICIO TERPEL EN LA ENTRADA A CUCAITA (BOYACÁ)

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DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE RESPALDO DE ENERGÍA SOLAR PARA LA ESTACIÓN DE SERVICIO TERPEL EN LA ENTRADA A

CUCAITA (BOYACÁ)

Ing. DANIEL SANTIAGO CÁRDENAS SANTANA Ing. FAUSTO RENÁN MASTRODOMÉNICO BETANCOURT

Ing. NELSON DANIEL RIVERA CÁRDENAS

UNIVERSIDAD SANTO TOMÁS INGENIERÍA ELECTRÓNICA

ESPECIALIZACIÓN EN INSTRUMENTACIÓN ELECTRÓNICA BOGOTÁ

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2

DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE RESPALDO DE ENERGÍA SOLAR PARA LA ESTACIÓN DE SERVICIO TERPEL EN LA ENTRADA A

CUCAITA (BOYACÁ)

Ing. DANIEL SANTIAGO CÁRDENAS SANTANA Ing. FAUSTO RENÁN MASTRODOMÉNICO BETANCOURT

Ing. NELSON DANIEL RIVERA CÁRDENAS

TRABAJO DE GRADO

Para optar por el título de Especialista en Instrumentación Electrónica

TUTOR: Ing. FERNANDO RIVERA, M.Sc.

UNIVERSIDAD SANTO TOMÁS TUNJA

ESPECIALIZACIÓN EN INSTRUMENTACIÓN ELECTRÓNICA INGENIERÍA ELECTRÓNICA

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3

EXONERACIÓN DE RESPONSABILIDADES

La información presentada en este documento fue consultada en libros y páginas web de gran confiabilidad, los escritores no asumen compromiso alguno por el contenido expuesto en el compendio.

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4 CONTENIDO

Pág.

LISTAS ESPECIALES ... 6

LISTA DE IMÁGENES ... 6

LISTA DE TABLAS ... 6

1. INTRODUCCIÓN ... 8

2. OBJETIVOS ... 9

2.1. OBJETIVO GENERAL ... 9

2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS ... 9

3. PLANIFICACIÓN DEL PROYECTO ... 10

3.1. CASO DE NEGOCIO ... 10

3.2. DESCRIPCIÓN DE LA SOLUCIÓN DEL PRODUCTO O DEL SERVICIO 11 3.3. ACTA DE INICIO ... 12

3.4. ALCANCE ... 12

3.5. PARTICIPANTES ... 13

3.6. PLANIFICACIÓN DEL TIEMPO DE EJECUCIÓN ... 13

3.6.1.DIAGRAMA DE GANTT DEL PROYECTO ... 14

3.6.2.DICCIONARIO WBS ... 15

3.7. RECURSOS ... 17

3.7.1.ORGANIGRAMA DEL PERSONAL ASIGNADO AL PROYECTO ... 17

3.7.2.ORGANIGRAMA ADMINISTRATIVO DE LA EMPRESA ... 17

3.7.3.TABLAS DE ASIGNACIÓN DE RECURSOS ... 18

3.7.4.EVALUACIÓN DEL RECURSO SOLAR EN COLOMBIA ... 25

3.8. INSUMOS DEL PROYECTO ... 26

3.8.1. ESPECIFICACIONES TÉCNICAS DE LOS INSUMOS PARA EL DISEÑO DEL SISTEMA DE ABASTECIMIENTO DE RESPALDO DE ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA ... 27

3.9. COSTOS DEL PROYECTO ... 29

(5)

5

3.9.2. JUSTIFICACIÓN DE INVERSIÓN DEL PROYECTO ... 30

3.9.3. GESTIÓN DE LOS COSTOS ... 31

3.9.4. PRECIO DE VENTA DEL PROYECTO (PÚBLICO): ... 32

4. MARCO LEGAL – NORMATIVIDAD. ... 33

4.1. NORMATIVIDAD APLICADA A ESTACIONES DE SERVICIO EN COLOMBIA ... 33

4.2. NORMATIVIDAD APLICADA A ESTACIONES DE SERVICIO EN COLOMBIA ... 33

4.3. NORMATIVIDAD APLICADA AL SECTOR ENERGÉTICO FOTOVOLTAICO... 33

4.3.1.NORMATIVIDAD APLICADA AL SECTOR ENERGÉTICO FOTOVOLTAICO EN COLOMBIA. ... 33

5. UBICACIÓN DE EJECUCIÓN DEL PROYECTO ... 35

6. RESULTADOS Y DISCUSIÓN ... 37

BIBLIOGRAFÍA E INFOGRAFIA ... 38

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6

LISTAS ESPECIALES

LISTA DE IMÁGENES

Figura 1. Diagrama AON de actividades del proyecto. ... 14

Figura 2. Diagrama de Gantt de actividades del proyecto. ... 15

Figura 3. Diagrama de Gantt de actividades del proyecto. ... 15

Figura 4. Organigrama personal asignado al proyecto ... 17

Figura 5. Estructura administrativa Estación de Servicio Terpel. ... 18

Figura 6. Ubicación estación de servicio Terpel... 35

Figura 7. Planta física estación de servicio Terpel. Fuente: Autores. ... 36

LISTA DE TABLAS Tabla 1. Stakeholders (interesados en el proyecto) ... 13

Tabla 2.Cronograma Hitos del proyecto ... 13

Tabla 3. Precedencias de actividades del proyecto. ... 14

Tabla 4. Diccionario WBS. ... 15

Tabla 5. Recursos para la asignación de roles. ... 18

Tabla 6. Recursos para la definición del cronograma. ... 18

Tabla 7. Recursos para la conceptualización de la idea. ... 19

Tabla 8. Recursos para la asignación de la ingeniería de detalle. ... 19

Tabla 9. Recursos para el dimensionamiento del sistema. ... 20

Tabla 10. Recursos para el cálculo del terreno. ... 20

Tabla 11. Recursos para la adquisición de equipos y materiales. ... 21

Tabla 12. Recursos para la adecuación del terreno del montaje. ... 21

Tabla 13. Recursos para la asignación de la estructura y montaje. ... 22

Tabla 14. Recursos para las pruebas de funcionamiento de los paneles. ... 22

Tabla 15. Recursos para las pruebas eléctricas de los acumuladores. ... 23

Tabla 16. Recursos para las pruebas eléctricas del controlador de carga. ... 23

Tabla 17. Recursos para las pruebas del interruptor de transferencia. ... 24

Tabla 18. Recursos para la realización de la prueba general. ... 24

Tabla 19. Recursos para la capacitación. ... 24

Tabla 20. Recursos para la puesta en marcha del sistema. ... 25

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7

Tabla 22. Lista de equipos preliminares. ... 26

Tabla 23. Especificaciones técnicas placa solar. Fuente: Procet Scientific. ... 27

Tabla 24. Especificaciones técnicas baterías. Fuente: Techfine ... 27

Tabla 25. Especificaciones técnicas inversor y controlador. Fuente:PS. ... 28

Tabla 26. Presupuesto del proyecto (aproximados en +/- 30%) ... 30

Tabla 27. Justificación del proyecto. ... 31

Tabla 28.Costos equipos diseño de energía solar. Fuente: Autores... 31

Tabla 29. Costos honorarios de ejecución del proyecto. ... 31

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8

1. INTRODUCCIÓN

El presente trabajo presenta la metodología para la planificación de un proyecto cuyo alcance es el estudio, diseño e implementación de un sistema de respaldo basado en energía fotovoltaica para el funcionamiento continuo de la misma.

Orientado a la solución de la problemática de falta de suministro de energía eléctrica convencional en ciertos periodos de tiempo, y debido a esto no puede prestar los servicios de suministro de combustibles.

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9

2. OBJETIVOS

2.1. OBJETIVO GENERAL

Planificar un proyecto siguiendo lineamientos del PMI para el estudio, diseño e implementación de un sistema de respaldo de energía solar fotovoltaica, para la estación de servicio Terpel en la entrada a Cucaita (Boyacá) con el fin de garantizar el funcionamiento continuo de la planta.

2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS

• Realizar el caso de negocio para contextualizar las características que tiene la ejecución del proyecto.

• Conceptuar el acta de inicio para el desarrollo y ejecución del proyecto. • Planificar el alcance del proyecto.

• Planificar el tiempo (encadenamiento de tareas y cronograma). • Determinar los recursos del proyecto.

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10

3. PLANIFICACIÓN DEL PROYECTO

3.1. CASO DE NEGOCIO

La estación de servicio Terpel ubicada en la entrada del municipio de Cucaita (Boyacá) cuenta con la problemática de falta de suministro de energía eléctrica en ciertos periodos de tiempo, y debido a esto no puede prestar los servicios de suministro de combustibles, debido a que las bombas centrifugas que otorgan la salida de combustible de los tanques de almacenamiento a los surtidores de la planta quedan sin alimentación eléctrica, llevando consigo pérdidas económicas para el gerente de la estación de servicio.

Este proyecto tendrá un gran impacto medioambiental porque a través de la implementación del sistema se ayudará en parte con el problema energético que se presenta en ciertas zonas de la provincia del centro de Boyacá, reduciendo el consumo de energía eléctrica convencional e incentivando el uso de energías renovables ya que se produce energía directamente a partir de la luz solar no requiere ningún tipo de combustión, disminuyendo cierto rango de daño al medio ambiente y generando un gran impacto tecnológico.

Para la implementación del sistema de respaldo de energía se requiere contar con paneles fotovoltaicos, controladores, inversores, bancos de baterías.

El sistema tendrá la capacidad de producir 600 kWh/mes, garantizando el funcionamiento permanente de la estación de servicio.

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11

Este proyecto consiste en la implementación de un sistema de respaldo de energía solar con una carga instalada de 600 kWh/mes en la estación de servicio Terpel en la entrada a Cucaita (Boyacá).

El proyecto estará a cargo de los ingenieros electrónicos de la Universidad Santo Tomás – Tunja:

Daniel Cárdenas

Fausto Mastrodoménico Daniel Rivera

Para la realización de este proyecto se contará con herramientas tecnológicas e innovadoras de última tecnología.

El proyecto será comprendido entre los meses de Agosto 2018 a Noviembre 2018.

3.2. DESCRIPCIÓN DE LA SOLUCIÓN DEL PRODUCTO O DEL SERVICIO

La solución del problema energético presentado en la estación de servicio en zona del departamento de Boyacá es la implementación del sistema de respaldo de energía solar, necesitando para ella un área de aproximadamente de 80 m2, se utilizarán paneles solares con una capacidad de 270 W de material policristalino de 60 celdas, acumuladores de gel a12 V – 200 Ah de construcción sellada y baja autodescarga, y controlador con la función de inversor incluida de 4 kW con salida de onda sinusoidal pura.

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12

condiciones para su correcto uso y almacenamiento de energía, se usará un interruptor de transferencia automática de 250 A de la marca Siemens.

3.3. ACTA DE INICIO

 Los requerimientos de alto nivel del proyecto son los siguientes:

Por parte del cliente: Los elementos que integran el sistema de generación de energía deberá ser de fabricantes reconocidos con estándares de calidad a nivel nacional.

Por parte del contratista: Disponibilidad del sitio de trabajo, anticipo del 50% para la compra de insumos del proyecto.

 Los riesgos que pueden entorpecer el desarrollo del proyecto son los siguientes:

Contratistas que no cumplan los estándares de calidad. Variabilidad de los precios de los materiales y equipos.

 Las metas que se podrán alcanzar al realizar el proyecto son:

Mercado competitivo con horarios flexibles de atención al usuario. Funcionamiento constante de equipos de medición, y control. Monitorización de los activos.

3.4. ALCANCE

(13)

13

El caso de éxito del alcance será la realización de pruebas de funcionamiento del sistema, entrega y aceptación de la gerencia y operarios de la estación de servicio.

3.5. PARTICIPANTES

Tabla 1. Stakeholders (interesados en el proyecto)

GRUPO ROL QUE DESEMPEÑA

Fernando Rivera Sponsor

Asdrúbal Otálora Gerente estación de servicio Equipo proyecto:

Daniel Cárdenas

Fausto Mastrodoménico Daniel Rivera

Diseñador / desarrollador Desarrollador / compra de insumos

Diseñador / desarrollador

Proveedores Venta de equipos necesarios

Usuarios/Clientes Compra de combustible en la

estación

3.6. PLANIFICACIÓN DEL TIEMPO DE EJECUCIÓN

La tabla 2 muestra el cronograma de hitos del proyecto (eventos significativos en la ejecución del proyecto), donde se describen las fechas de ejecución de los diferentes hitos que encadenan el desarrollo de este.

Tabla 2.Cronograma Hitos del proyecto

HITO FECHA PROGRAMADA

Inicio 01 de Agosto de 2018

Plan de actividades 08 de Agosto de 2018

Diseño del sistema 13 de Agosto de 2018

Adquisición equipos y materiales 03 de Septiembre de 2018

Implementación 10 de Septiembre de 2018

Pruebas de funcionamiento 05 de Noviembre de 2018

Capacitación 12 de Noviembre de 2018

Puesta en marcha del sistema de respaldo 19 de Noviembre de 2018

(14)

14

A su vez se realiza una tabla de precedencia y un diagrama AON como se observa en la tabla 3 y la figura 1 respectivamente.

[image:14.612.113.565.170.358.2]

Tabla 3. Precedencias de actividades del proyecto.

Figura 1. Diagrama AON de actividades del proyecto.

3.6.1. DIAGRAMA DE GANTT DEL PROYECTO

Se realizó el diagrama de Gantt del proyecto en el software Project para la visualización de información de la programación del proyecto como se observa a continuación:

ACTIVIDAD DESCRIPCIÓN PRECEDENCIA DURACIÓN

A Inicio - 7

B Plan de actividades A 5

C Diseño del sistema B 21

D Adquisición equipos y materiales C 7

E Implementación D 52

F Pruebas de funcionamiento E 7

G Capacitación F 7

H Puesta en marcha del sistema de respaldo

G 7

(15)

[image:15.612.114.521.87.248.2]

15

[image:15.612.113.520.293.451.2]

Figura 2. Diagrama de Gantt de actividades del proyecto.

Figura 3. Diagrama de Gantt de actividades del proyecto.

3.6.2. DICCIONARIO WBS

El siguiente diccionario WBS presenta de manera detallada cada tarea que debe realizarse para llevar a cabo y con éxito el presente proyecto.

Tabla 4. Diccionario WBS.

ID WBS NOMBRE DE LA TAREA DESCRIPCIÓN DE LA TAREA

1. INICIO Firma de contrato de contrato y anticipo pactado

(16)

16

1.1.1. ASIGNACIÓN DE ROLES Definir roles de trabajo (diseñador, desarrollador, comprador, etc.)

1.1.2. DEFINICIÓN DE CRONOGRAMA Establecimiento de tiempos de entregables y duración de actividades

1.2. DISEÑO DEL SISTEMA Realización de diseño para la carga instalada 1.2.1. CONCEPTUALIZACIÓN DE LA IDEA

Realizar el análisis del consumo, características y factores a tener en cuenta en el desarrollo del proyecto

1.2.2. INGENIERIA DE DETALLE

Realizar los cálculos matemáticos para obtener la energía necesaria con el fin del suministro energético de la planta

1.2.3. DIMENSIONAMIENTO Definir la cantidad y el tipo de materiales necesarios

1.2.4. CALCULO DE TERRENO Delimitar el área a utilizar en la implementación

1.3. ADQUISICIÓN DE EQUIPOS Y MATERIALES

Coordinar con los proveedores la adquisición de los equipos y materiales necesarios

1.4. IMPLEMENTACIÓN Montaje del sistema en la planta 1.4.1. ADECUACIÓN DEL TERRENO PARA LA

PUESTA DEL SISTEMA Obras civiles de estructura y montaje

1.4.2. ESTRUCTURA Y MONTAJE Montaje de paneles, acumuladores, reguladores, inversor y transferencia

1.5. PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO Medición de entradas y salidas de voltaje y corriente del sistema

1.5.1. PRUEBAS ELECTRICAS DE LOS PANELES

Medición de entradas y salidas de voltaje y corriente de los paneles

1.5.2. PRUEBAS ELECTRICAS DE LOS ACUMULADORES

Medición de entradas y salidas de voltaje y corriente de los acumuladores

1.5.3. PRUEBAS ELECTRICAS DEL REGULADOR

Medición de entradas y salidas de voltaje y corriente del regulador

1.5.4. PRUEBAS ELECTRICAS DEL INVERSOR Y TRANSFERENCIA

Medición de entradas y salidas de voltaje y corriente del inversor y a transferencia 1.5.5. PRUEBA GENERAL

Medición prueba entradas y salidas prueba voltaje y corriente del sistema en conjunto con los elementos ya examinados

1.6. CAPACITACIÓN

Acompañamiento y entrenamiento de los operarios de la planta para el manejo del sistema

1.7. PUESTA EN MARCHA DEL SISTEMA DE RESPALDO

Conexión y establecimiento del sistema a la planta

(17)

17 3.7. RECURSOS

3.7.1. ORGANIGRAMA DEL PERSONAL ASIGNADO AL PROYECTO

[image:17.612.124.541.228.480.2]

A continuación, se presenta la estructura orgánica del personal asignado al proyecto, donde se pueden apreciar los diferentes niveles de mando y dependencia, para que todo el personal esté familiarizado con el mismo y siga las líneas de conducto regular establecidas.

Figura 4. Organigrama personal asignado al proyecto

3.7.2. ORGANIGRAMA ADMINISTRATIVO DE LA EMPRESA

(18)

[image:18.612.144.530.84.271.2]

18

Figura 5. Estructura administrativa Estación de Servicio Terpel.

3.7.3. TABLAS DE ASIGNACIÓN DE RECURSOS

A continuación, se presentan las tablas de asignación de recursos para el plan de actividades:

Tabla 5. Recursos para la asignación de roles.

TAREA 1.1.1 ASIGNACIÓN DE ROLES

RECURSO NOMBRE CANTIDAD DURACIÓN Directivo

Responsable Director de Ingeniería 1 2 s

Personal Operativo Director planta 1 2 s

Ingeniero 2 1 s

Bienes de Capital

(Maquinaria)

Bienes de Capital (Equipo)

Computador 1 1 s

Insumos, Materiales

y Equipos a entregar al cliente.

Documentación, elección de

personal 1 1 s

Tabla 6. Recursos para la definición del cronograma.

TAREA 1.1.2 DEFINICIÓN DEL CRONOGRAMA

(19)

19

Personal Operativo Director planta 1 1s

Supervisor de proyecto 2

Bienes de Capital

(Maquinaria)

Computador 1 1 s

Insumos, Materiales y

Equipos a entregar al cliente.

Cronograma de actividades 1 1 s

A continuación, se presentan las tablas de asignación de recursos para el diseño del sistema:

Tabla 7. Recursos para la conceptualización de la idea.

TAREA 1.2.1 CONCEPTUALIZACIÓN DE LA IDEA

RECURSO NOMBRE CANTIDAD DURACION Directivo Responsable Director de ingeniería 1 1 s

Personal Operativo Supervisor de proyecto 1 1 s

Desarrollador 1 1 s

Bienes de Capital

(Maquinaria)

Computador 1 1 s

Documentación idea 1 1 s

Tabla 8. Recursos para la asignación de la ingeniería de detalle.

TAREA 1.2.2 INGENIERÍA DE DETALLE

Desarrollador 1 2 s

Bienes de Capital

(Maquinaria)

(20)

20 Bienes de Capital

(Equipo)

Computador 1 1 s

Planos del sistema 1 1 s

Tabla 9. Recursos para el dimensionamiento del sistema.

TAREA 1.2.3 DIMENSIONAMIENTO

Desarrollador 1 1 s

Bienes de Capital

(Maquinaria)

Sistema de energía de respaldo 1 2 s

Insumos, Materiales y Equipos a entregar al

cliente.

Paneles solares 25 2 s

Acumuladores 55 2 s

Regulador 3 2 s

Interruptor de transferencia 1

Tabla 10. Recursos para el cálculo del terreno.

TAREA 1.2.3 CALCULO TERRENO

Desarrollador 1 1 s

Bienes de Capital

(Maquinaria)

Documentación del terreno 1 1 s

Documentación cantidad

(21)

21 Insumos, Materiales y

A continuación, se presentan las tablas de asignación de recursos para la adquisición de equipos y materiales:

Tabla 11. Recursos para la adquisición de equipos y materiales.

TAREA 1.3 ADQUISICIÓN DE EQUIPOS Y MATERIALES

RECURSO NOMBRE CANTIDAD DURACION Directivo Responsable Supervisor de proyecto 1 2 s

Personal Operativo Desarrollador 1 2 s

Ingeniero de campo 1 2 s

Bienes de Capital

(Maquinaria)

Sistema de energía de respaldo 1 2 s

cliente.

Acumuladores 55 2 s

Regulador 3 2 s

Interruptor de transferencia 1 2 S

A continuación, se presentan las tablas de asignación de recursos para la implementación:

Tabla 12. Recursos para la adecuación del terreno del montaje.

TAREA 1.4.1 ADECUACIÓN DEL TERRENO PARA LA PUESTA DEL SISTEMA RECURSO NOMBRE CANTIDAD DURACION Directivo Responsable Director de ingeniería 1 1 s

Obrero 6 3 s

Bienes de Capital

(Maquinaria)

Alquiler excavadora 1 2 s

Maquina concreto 1 2 s

(22)

(Equipo)

Terreno adecuado para el

sistema 1 2 s

Tabla 13. Recursos para la asignación de la estructura y montaje.

TAREA 1.4.2 ESTRUCTURA Y MONTAJE

Personal Operativo Ingeniero de campo 2 1 s

Obrero 5 3 s

Bienes de Capital

(Maquinaria)

Automóvil para el transporte de

elementos 1 2 s

cliente.

Acumuladores 55 2 s

Regulador 3 2 s

Interruptor de transferencia 1 2 S

A continuación, se presentan las tablas de asignación de recursos para las pruebas de funcionamiento:

Tabla 14. Recursos para las pruebas de funcionamiento de los paneles.

TAREA 1.5.1 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO DE LOS PANELES RECURSO NOMBRE CANTIDAD DURACION Directivo Responsable Supervisor de proyecto 1 1 s

Ingeniero de pruebas 1 1 s

Bienes de Capital

(Maquinaria)

(23)

(Equipo)

protocolo de pruebas 1 1 s

Funcionamiento paneles 1 2 s

Tabla 15. Recursos para las pruebas eléctricas de los acumuladores.

TAREA 1.5.2 PRUEBAS ELECTRICAS DE LOS ACUMULADORES RECURSO NOMBRE CANTIDAD DURACION Directivo Responsable Supervisor de proyecto 1 1 s

Bienes de Capital

(Maquinaria)

Protocolo de pruebas 1 1 s

Funcionamiento acumuladores 1 2 s

Tabla 16. Recursos para las pruebas eléctricas del controlador de carga.

TAREA 1.5.3 PRUEBAS ELECTRICAS DEL CONTROLADOR DE CARGA RECURSO NOMBRE CANTIDAD DURACION Directivo Responsable Supervisor de proyecto 1 1 s

Bienes de Capital

(Maquinaria)

Funcionamiento regulador 1 2 s

(24)

24

Tabla 17. Recursos para las pruebas del interruptor de transferencia.

TAREA 1.5.4 PRUEBAS ELECTRICAS DEL INTERRUPTOR DE TRANSFERENCIA RECURSO NOMBRE CANTIDAD DURACION Directivo Responsable Supervisor de proyecto 1 1 s

Bienes de Capital

(Maquinaria)

Funcionamiento inversor y

transferencia 2 2 s

Tabla 18. Recursos para la realización de la prueba general.

TAREA 1.5.5 PRUEBA GENERAL

Bienes de Capital

(Maquinaria)

Funcionamiento del sistema de

respaldo 1 3 s

A continuación, se presentan las tablas de asignación de recursos para la capacitación:

Tabla 19. Recursos para la capacitación.

(25)

25

Personal Operativo Supervisor de proyecto 1 1 s Ingeniero de capacitación 1 1 s

Bienes de Capital

(Maquinaria)

Capacitación 1 1 s

Documentación 1 1 s

Capacitación del personal de la

planta 1 1 s

Entrega de documentos de

equipos 1 1 s

A continuación, se presentan las tablas de asignación de recursos para la puesta en marcha del sistema de respaldo de energía solar fotovoltaica:

Tabla 20. Recursos para la puesta en marcha del sistema.

TAREA 1.7 PUESTA EN MARCHA DEL SISTEMA DE RESPALDO RECURSO NOMBRE CANTIDAD DURACION Directivo Responsable Director de ingeniería 1 1 s

Ingeniero supervisor 1 1 s

Bienes de Capital

(Maquinaria)

Entrega del sistema de respaldo 1 1 s Puesta en marcha del sistema

con la planta 1 1 s

3.7.4. EVALUACIÓN DEL RECURSO SOLAR EN COLOMBIA

(26)

26

meteorológica en información energética. La energía solar se ha evaluado para varias regiones como la Costa Atlántica, la Sabana de Bogotá y para el país. (Acciona)

A continuación, se muestran algunos de los datos relacionados con la energía solar fotovoltaica en Colombia.

Tabla 21. Potencial de la energía solar en Colombia.

Región del país Radiación Solar (𝒌𝑾𝒉/𝒎𝟐/𝒂ñ𝒐)

Guajira 2 000 – 2 100

Costa Atlántica 1 730 – 2 000

Orinoquía – Amazonía 1 550 – 1 900

Región Andina 1 550 – 1 750

Costa Pacífico 1 450 – 1 550

Fuente: (Rodriguez Murcia, 2009). Desarrollo de la energía solar en Colombia y sus

perspectivas. Recuperado el 17 de Mayo de 2018, de

https://ojsrevistaing.uniandes.edu.co/ojs/index.php/revista/article/view/269/306.

3.8. INSUMOS DEL PROYECTO

 Lista de equipos preliminar:

Tabla 22. Lista de equipos preliminares.

EQUIPOS A UTILIZAR ACUMULADORES

CABLES CONECTORES

CONTROLADOR DE CARGA PANELES SOLAR ES

INTERRUPTOR DE TRANSFERENCIA

(27)

27

3.8.1. ESPECIFICACIONES TÉCNICAS DE LOS INSUMOS PARA EL DISEÑO DEL SISTEMA DE ABASTECIMIENTO DE RESPALDO DE ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA

 Paneles solares: Para el diseño del sistema de respaldo de energía solar, se utilizará la placa solar Policristalino 270 W a 24 V. Ya que cumple altos estándares de calidad y ofrece un excelente rendimiento según el fabricante, con la ventaja que incluye cableado y conectores. La tabla 23 muestra las características técnicas de la placa solar. Tabla 23. Especificaciones técnicas placa solar. Fuente: Procet Scientific.

PLACA SOLAR POLICRISTALINO 270 W 24 V

POTENCIA 270 W

VOLTAJE EN CIRCUITO ABIERTO (Voc) 37, 90 V VOLTAJE EN EL PUNTO DE MÁXIMA POTENCIA (Vmp) 30,70 V

CORRIENTE DE CORTO CIRCUITO (Isc) 9,76 A

SISTEMA DE VOLTAJE MÁXIMO 1000 VDC

TIPO DE CÉLULA Policristalino

NÚMERO DE CÉLULAS 60

DIMENSIONES 164 x 99 x 4 cm

PESO 19 kg

GARANTIA CONTRA DEFECTOS DE FABRICACIÓN 12 Años

GARANTIA DE RENDIMIENTO 12 Años al 90 %

GARANTIA DE RENDIMIENTO 25 Años al 80 %

 Batería o acumulador: Para el almacenamiento de energía del sistema de respaldo energético, se utilizarán las baterías UD200-12 12V200AH, la tabla 24 muestra las características técnicas de la batería como se muestra a continuación:

Tabla 24. Especificaciones técnicas baterías. Fuente: Techfine

(28)

28 CAPACIDAD NOMINAL(10HR) 200 AH

DIMENSIONES

LONGITUD (522 ± 3mm) ANCHO (240 ± 2 mm)

ALTURA ENVASE (218 ±2 mm) ALTURA TOTAL (244 ± 2 mm

PESO Aprox 55,5 kg

TERMINAL T11

MATERIAL ENVASE ABS

 Inversor: Para la conversión de DC – AC se usará el inversor PV3000 LMPK Series, se trata de un inversor multifuncional, que combina funciones de inversor y controlador de cargador solar mppt, cargador solar y cargador de batería para ofrecer soporte de alimentación ininterrumpida. La pantalla LCD completa ofrece operación de botón configurable por el usuario y de fácil acceso, como la corriente de carga de la batería, la prioridad del cargador de CA / solar y el voltaje de entrada seleccionable en función de las diferentes aplicaciones. Este inversor cuenta con las siguientes características técnicas de la tabla 25:

Tabla 25. Especificaciones técnicas inversor y controlador. Fuente:PS.

PV3000 LMPK Series Low Frequency Off Grid Solar Inverter Potencia nominal 1 kW - 4 kW

Salida Onda sinusoidal pura

tasa de carga 70 A

Controlador de carga solar MPPT incorporado 40A

Eficiencia MPPT máx. 98%

Transformador de UI de cobre puro incorporado DIP Switch ofrece un rendimiento personalizado

Diseño de alta eficiencia y "Modo de ahorro de energía" para conservar energía

comunicación RS232, AGS, puerto BTS Panel de control remoto (opcional)

(29)

29

 INTERRUPTOR AUTOMÁTICO DE TRANSFERENCIA – 250 A:

Cuenta con las siguientes características:

La Serie 300 está listada en la norma UL 1008 para el Interruptor de Transferencia, Cumple con NFPA 110 para Sistemas de Energía de Emergencia y Standby los Artículos 700, 701 702 del Código Eléctrico Nacional (NEC). 30 a 3000 amperios en un diseño compacto. Disponible para 600 VAC, monofásico o trifásico. Funcionamiento verdadero de doble tiro.

El diseño de un solo solenoide es inherentemente Inter-bloqueado y evita que los contactos se detengan entre fuentes o de estar en contacto con ambas fuentes al mismo tiempo.

3.9. COSTOS DEL PROYECTO

Estimación económica de la inversión: Se estima que el costo aproximado del proyecto para su implementación es de $ 180.000.000 (± 30%), el criterio de éxito es no exceder el presupuesto estimado.

Este proyecto se encuentra asociado a beneficios económicos de largo alcance para la región donde se implantará el proyecto, de ahí su importancia estratégica para los planes de desarrollo de la zona a fin de generar fuentes de trabajo e ingreso de divisas a partir de la prestación de servicios y el ahorro en energía eléctrica convencional. Teniendo en cuenta que la finalidad de este proyecto es la satisfacción del cliente con el sistema, y generación de ingresos mediante el funcionamiento y operación de la estación de servicio de manera permanente (24 horas).

3.9.1. PRESUPUESTO DEL PROYECTO

(30)

30

costos a las actividades del proyecto, y a todos los aspectos del mismo, incluyendo el costo del recurso humano interno y externo, equipo, viajes, materiales e insumos, todos deben ser incorporados, como se observa detalladamente en la siguiente tabla:

Tabla 26. Presupuesto del proyecto (aproximados en +/- 30%)

3.9.2. JUSTIFICACIÓN DE INVERSIÓN DEL PROYECTO

Un informe de la agencia internacional de energías renovables (IRENA por sus siglas en inglés), cuantifica por primera vez el impacto macroeconómico de duplicar la cuota mundial de las energías renovables para el año 2030. El estudio denominado “Beneficios de las Energías Renovables: La medición de la economía”; proporciona el primer análisis global del impacto del despliegue de las energías renovables en la economía y las interdependencias entre sectores y mercados; demostrando que si se alcanzara un 36 % de generación renovable en el mix energético global en el año 2030; se lograría un incremento del producto interior bruto (PIB) a nivel mundial del 1,1 %, o sea unos USD 1,3 trillones; una mejora del bienestar humano de hasta el 3,7 por ciento y la generación de más de 24 millones de empleos en el sector. (RSANTACRUZ, 2016)

CONCEPTO VALOR

1.- Personal Diseñadores, técnicos, trabajadores de instalación.

$60.000.000 2.- Maquinarias Equipos de medición, de cómputo y

herramientas manuales

$2.300.000 3.- Insumos Paneles solares, Baterías, Controladores,

Interruptor de transferencia.

$94.700.000

4.- Otros costos Refrigerios, transportes, otros. $3.000.000 Total Costos directos $160.000.00

5.- Reserva imprevistos $10.000.000

6.- Costos gestión $10.000.000

(31)

31 Tabla 27. Justificación del proyecto.

JUSTIFICACIÓN CUALITATIVA JUSTIFICACIÓN CUANTITATIVA

Generar ingresos para la estación de servicio Flujo de ingresos Generar ahorro a la estación de servicio Flujo de ingresos Ampliación de horarios de atención al usuario,

ampliando los clientes de la estación.

Flujo de egresos

3.9.3. GESTIÓN DE LOS COSTOS

La tabla 28 muestra los costos de cada equipo e instrumento necesario para la realización del diseño de abastecimiento de respaldo de energía solar:

Tabla 28.Costos equipos diseño de energía solar. Fuente: Autores.

ELEMENTOS SISTEMA DE

RESPALDO DE ENERGÍA SOLAR CANTIDAD

PRECIO UNIDAD

(COP) TOTAL (COP) PANEL SOLAR 25 $ 419.832,00 $ 10.495.800,00 BATERÍA 55 $ 963.697,00 $ 53.003.335,00 INVERSOR + CONTROLADOR 3 $ 2.560.335,00 $ 7.681.005,00 INTERRUPTOR DE TRANSFERENCIA 1 $ 5.000.000,00 $ 5.000.000,00

TOTAL (COP) SIN IVA $ 76.180.140,00 IVA (19%) $ 14.474.226,60 TOTAL (COP) $ 90.654.366,60

La tabla 29 muestra los costos de honorarios de cada uno de los participantes en la ejecución del proyecto:

Tabla 29. Costos honorarios de ejecución del proyecto.

CONCEPTO RECURSO NOMBRE CANTIDAD DURACIÓN (H) COSTO POR HORA (COP) COSTO TOTAL COSTOS VARIABLES DIRECTOS

RESPONSABLE GERENTE DE

PROYECTO 1 0 0

- PERSONAL JEFE DE INGENIERIA DE CAMPO 1 416 $

(32)

32 JEFE DE INGENIERIA DE DISEÑO 1 416 $

35.000 $14.560.000 JEFE DE ADECUACIÓN DE TERRENO 1 208 $ 25.000 $ 5.200.000 JEFE DE ADECUACIÓN DE ESTRUCTURA METALICA 1 104 $ 20.000 $ 2.080.000 INGENIERO

MECANICO 2

104 $ 20.000 $ 2.080.000 INGENIERO

ELECTRONICO 2

208 $ 30.000 $ 6.240.000 INGENIERO

PROCESISTA 2

120 $ 24.000 $ 2.880.000 INGENIERO

CIVIL 2

208 $ 26.000 $ 5.408.000 INGENIERO

DE SOPORTE 2

200 $ 24.000 $ 4.800.000 TECNICO 2

416

$ 15.000

$ 6.240.000

3.9.4. PRECIO DE VENTA DEL PROYECTO (PÚBLICO):

Tabla 30. Precio de venta del proyecto al público.

ACTIVIDAD COSTO

Costos del proyecto $ 170.000.000,00

Overhead $ 3.000.000,00

Costo de venta $ 173.000.000,00

Utilidad (30%) $ 51.900.000,00

(33)

33

4. MARCO LEGAL – NORMATIVIDAD.

4.1. NORMATIVIDAD APLICADA A ESTACIONES DE SERVICIO EN COLOMBIA

Decreto 1521 de 1998, por el cual se reglamenta el almacenamiento, transporte y distribución de combustibles líquidos y derivados del petróleo, para estaciones de servicio.

4.2. NORMATIVIDAD APLICADA A ESTACIONES DE SERVICIO EN COLOMBIA

Ley 1715 del 13 de mayo del 2014, "regulación a la integración de las energías renovables no convencionales al sistema energético nacional", que, por primera vez en la historia del país, abre directamente la puerta a la generación distribuida en el sistema eléctrico nacional, principalmente de NCES, la cual puede ser instalada por cualquier tipo de usuario.

4.3. NORMATIVIDAD APLICADA AL SECTOR ENERGÉTICO FOTOVOLTAICO.

A nivel internacional las organizaciones más importantes que se dedican a la creación y gestión de normas para el sector fotovoltaico son:

IEC (International Electrotechnical Comission)

ISO (INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARIZATION)

4.3.1. NORMATIVIDAD APLICADA AL SECTOR ENERGÉTICO FOTOVOLTAICO EN COLOMBIA.

(34)

34

Ley 1715 del 13 de mayo del 2014, "regulación a la integración de las energías renovables no convencionales al sistema energético nacional", que, por primera vez en la historia del país, abre directamente la puerta a la generación distribuida en el sistema eléctrico nacional, principalmente de NCES, la cual puede ser instalada por cualquier tipo de usuario. (Johann Hernández, 2015)

NTC 2575 – Terminología y definiciones.

NTC 2883 – Módulos fotovoltaicos (FV) de silicio cristalino para aplicación terrestre. Calificación del diseño y aprobación de tipo.

NTC 2959 – Guía para caracterizar las baterías de almacenamiento para sistemas fotovoltaicos.

(35)

35

5. UBICACIÓN DE EJECUCIÓN DEL PROYECTO

[image:35.612.152.518.261.465.2]

Se realiza una descripción de la planta para el desarrollo de este proyecto, permitiendo tener en cuenta los indicadores claves para el desarrollo del diseño, con base en los objetivos planteados, a continuación, se realiza una descripción detallada de la localización de la estación de servicio TERPEL ubicada a la entrada del municipio de Cucaita – Boyacá; en la figura 6 se puede observar la localización de la estación de servicio, y la figura 7 muestra la planta física de la misma.

Figura 6. Ubicación estación de servicio Terpel.

Fuente: (Google). Ubicación en google maps de la estación de servicio Terpel. Recuperado el 19 de Febrero de 2018, de

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[image:36.612.138.531.85.295.2]

36

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6. RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Gracias al diseño del sistema de respaldo de energía solar se hace una concientización respecto al medio ambiente entorno a la utilización de fuentes de energías alternativas que disminuyan las emisiones contaminantes a la atmosfera y reducir el costo de pago de servicio energía convencional

La realización de este proyecto en términos financieros, es totalmente rentable, puesto que la relación costo beneficio es viable, dado que la recuperación de la inversión es de aproximadamente 14 meses, pese a que los costos son altos se tendrán equipos de muy buena calidad, ofreciendo eficiencia y confiabilidad en cada uno de los procesos de la planta, considerando que la vida útil de los equipos es bastante alta se tendrá un beneficio económico durante un periodo prolongado de tiempo.

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BIBLIOGRAFÍA E INFOGRAFIA

Acciona. (s.f.). acciona. Obtenido de https://www.acciona.com/es/energias-renovables/energia-solar/fotovoltaica/

Google. (s.f.). Google Maps.

Johann Hernández, C. L. (2015). Photovoltaic projects developed in Non-Interconnected Zones in Colombia. . IEEE XPLORE.

Rodriguez Murcia, H. (2009). Desarrollo de la energía solar en Colombia y sus perspectivas. Dossier, 87.

RSANTACRUZ. (17 de 01 de 2016). Obtenido de

https://ingenierosantacruz.wordpress.com/2016/01/17/el-impacto-de-las-energias-renovables-en-la-economia-global/

UPME. (s.f.). Unidad de Planeación Minero Energética. Obtenido de

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39 DATOS DE LOS AUTORES

Daniel Santiago Cárdenas Santana

Nacido en Sogamoso – Boyacá el 30 de octubre de 1995. El 1 de diciembre del Año 2012 se le otorgo el título de bachiller académico con énfasis en habilidades comunicativas y valores del Colegio Evangélico Luterano de Colombia “CELCO” Sogamoso. Seguido de esto el 21 de enero del año 2013 ingreso a la Universidad Santo Tomas De Tunja a la carrera de Ingeniería Electrónica, con énfasis en energías renovables, ingeniería clínica y automatización industrial. El 26 de agosto de 2017 inicio su estudio de posgrado en la especialización de instrumentación electrónica de la Universidad Santo tomas – Bogotá Sus pasatiempos son estar con sus amigos, jugar baloncesto, de vez en cuando leer un libro, video juegos entre otros.

Fausto Renán Mastrodoménico Betancourt

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Nelson Daniel Rivera Cárdenas