La muestra seleccionada es te tipo no probabilístico, y será seleccionada basada en el criterio del investigador y estará constituida un aerogenerador en el centro poblado de Huichulan – Ulcumayo que cuenta con solo 5 viviendas y que forma parte del grupo del grupo de localidades que no cuentan con servicio básico de electricidad en la provincia de Junín en las cuales se diseñarán sistemas eólicos individuales ya que dichos centros poblados solo están constituidos por pequeños grupos de entre 1 a 15 viviendas.
55
Figura 22 Captura de pantalla del GIS del MINEM con centros poblados sin electrificar
TÉCNICAS E INSTRUMENTOS DE RECOLECCION DE DATOS
Análisis documental, mediante la recopilación de datos meteorológicos del SENAMHI y de la base de datos online para velocidades de viento https://globalwindatlas.info/ la cual ha sido realizada en cooperación internacional del Department of Wind Energy at the Technical University of Denmark (DTU Wind Energy) and the World Bank Group (consisting of The World Bank and the International Finance Corporation, (IFC). Así también se obtendrán datos de la Dirección General de Electrificación Rural (DGER) del Ministerio de Energía y Minas.
El instrumento que se ha empleado para la recolección de datos es una hoja de cotejo.
56
Figura 23 Instrumento Lista de Cotejo Fuente: Elaboración propia
TÉCNICAS DE PROCESAMIENTO DE DATOS
La técnica de procesamiento de datos se realizó mediante la estadística descriptiva. Se realizó un análisis comparativo entre la producción de energía de los sistemas eólicos aislados que pueden tener con el uso de diferentes tipos de aerogenerador según las condiciones de velocidad de viento y densidad de aire para cada muestra. También se realizó un análisis financiero para las alternativas evaluadas en las que se considerarán los indicadores de VAN, TIR y PayBack considerando un tiempo de vida del proyecto de 20 años. Para el análisis de datos se usó EXCEL. Algunos de los alcances fueron:
• Elaboración de graficas de barras para el análisis de viento.
• Análisis de velocidades de viento promedio.
• Elaboración de la rosa de vientos para las zonas de estudio.
ESTACION:
Departamento: Provincia: Distrito:
Latitud: Longitud: Altitud:
Direccion Velocidad Direccion Velocidad Direccion Velocidad
del del del del del del
Viento 13h Viento 13h
(m /s) Viento 13h Viento 13h
(m /s) Viento 13h Viento 13h
(m /s)
01-jul-11 01-ago-11 01-Sep-2011
02-jul-11 02-ago-11 02-Sep-2011
03-jul-11 03-ago-11 03-Sep-2011
04-jul-11 04-ago-11 04-Sep-2011
05-jul-11 05-ago-11 05-Sep-2011
06-jul-11 06-ago-11 06-Sep-2011
07-jul-11 07-ago-11 07-Sep-2011
08-jul-11 08-ago-11 08-Sep-2011
09-jul-11 09-ago-11 09-Sep-2011
10-jul-11 10-ago-11 10-Sep-2011
11-jul-11 11-ago-11 11-Sep-2011
12-jul-11 12-ago-11 12-Sep-2011
13-jul-11 13-ago-11 13-Sep-2011
Día/m es/año Día/m es/año Día/m es/año
57
MATRIZ DE CONSISTENCIA
“DISEÑO DE UN SISTEMA EÓLICO AISLADO PARA LA ELECTRIFICACION RURAL EN POBLACIONCES DISPERSAS EN LA PROVINCIA DE JUNIN”
PROBLEMA OBJETIVOS HIPOTESIS VARIABLES E
INDICADORES
METODOLOGÍA
Problema General:
¿De qué manera el diseño de un sistema eólico aislado favorece a la electrificación rural en poblaciones dispersas de la provincia de Junín?
Objetivo General:
Determinar de qué manera el diseño de un sistema eólico aislado favorece a la electrificación rural en poblaciones dispersas de la provincia de Junín
Hipótesis General
El diseño de un sistema eólico aislado influye positivamente en la electrificación rural en poblaciones dispersas de Junín.
Variables
Variable Independiente (x) : Diseño de un sistema eólico aislado
Dimensiones:
• Velocidad de viento
• Densidad de aire
• Tipo de aerogenerador
• Costo
Variable Dependiente (y):
Electrificación rural en poblaciones dispersas de la provincia de Junín
Dimensiones
• Energía
• Potencia
• Viabilidad
Método de Inv.: Científico, descriptivo – experimental
Nivel de Inv.: Descriptivo Tipo de Inv.: Aplicada, Longitudinal, descriptiva, cuantitativa.
Diseño de Inv.:
Experimental
Población y muestra:
Población: Centros poblados sin electrificar en la provincia de Junín.
Muestra: Centro poblado de Huichulan – Ulcumayo en Junín Técnicas de recolección de datos:
• Análisis Documental
• Guías de Observación de Campo
Técnicas de procesamiento de datos:
Análisis comparativo y validación de indicadores
Problemas Específicos
A. ¿Cómo afectan la velocidad del viento y la densidad de aire a la electrificación rural en poblaciones dispersas de la provincia de Junín?
B. ¿Cómo afecta el tipo de aerogenerador a la electrificación rural en poblaciones dispersas de la provincia de Junín?
C. ¿Cómo afectan los costos de las diferentes tecnologías de aerogeneradores a la viabilidad de los proyectos de electrificación rural en poblaciones dispersas de la provincia de Junín?
Objetivos Específicos
A. Determinar cómo afecta la velocidad del viento y la densidad de aire a la electrificación rural en poblaciones dispersas de la provincia de Junín.
B. Determinar cómo afecta el tipo de aerogenerador a la electrificación rural en poblaciones dispersas de la provincia de Junín.
C. Determinar cómo afectan los costos de las diferentes tecnologías de aerogeneradores a la viabilidad de los proyectos de electrificación rural en poblaciones dispersas de la provincia de Junín.
Hipótesis específicas
A. La velocidad del viento y la densidad del aire influye en la producción de energía en los sistemas de electrificación rural de poblaciones dispersas de Junín.
B. El tipo de aerogenerador usado en el diseño los sistemas eólicos influye en la producción de energía en los proyectos de electrificación rural en poblaciones dispersas de la provincia de Junín.
C. Lo costos de las diferentes tecnologías de aerogeneradores influyen en la viabilidad de los proyectos de electrificación rural en poblaciones dispersas de la provincia de Junín.
58
CAPÍTULO IV
PRESENTACIÓN DE RESULTADOS
RESULTADOS DE LA INVESTIGACIÓN
4.1.1 Análisis del recurso eólico de la provincia de Junín.
Se tomó como referencia los datos de Servicio Nacional de Meteorología e Hidrología del Perú (SENAMHI) de la estación meteorológica JUNIN, ubicada en las coordenadas Latitud: 11° 8' 35.8''; Longitud:75° 59' 19.6'' en una altitud de Altitud: 4101 msnm.
Los datos mostrados representan las velocidades de viento correspondientes a las 8760 horas en una tabla de distribución de frecuencias cuyos valores más representativos van de 0 a 18 m/s. Se puede observar que el mayor rango alcanzado está comprendido entre 4 y 8 m/s, obteniéndose para estos valores una velocidad media de 6.24 m/s, no obstante se pueden apreciar que existen hasta 292 horas anuales con velocidades de viento en el rango de 11-12 m/s
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
FRACCIÓN DE TIEMPO (HORAS)
VELOCIDAD DE VIENTO (M/S)
ESTACIÓN MET. DE JUNÍN (2018)
59
Figura 24 Distribución de frecuencias de velocidad de viento Fuente: Elaboración propia con datos del SENAMHI Tabla 4 Estadísticos de velocidad de viento año 2018
Intervalo (m/s)
Horas 365 días
Porcentaje
%
Ponderado V.T
1 276 3,15% 276
2 533 6,08% 1066
3 853 9,74% 2559
4 1053 12,02% 4212
5 1210 13,81% 6050
6 1023 11,68% 6138
7 1056 12,05% 7392
8 803 9,17% 6424
9 501 5,72% 4509
10 664 7,58% 6640
11 292 3,33% 3212
12 343 3,92% 4116
13 80 0,91% 1040
14 36 0,41% 504
15 22 0,25% 330
16 8 0,09% 128
17 5 0,06% 85
18 2 0,02% 36
8760 horas 6,25
Fuente: Elaboración propia con datos del SENAMHI
Tabla 5 Estadísticos de velocidad de viento de todos los años de estudio
V_VIENTO_2 V_VIENTO_2 V_VIENTO_2 V_VIENTO_2 V_VIENTO_2 V_VIENTO_2 V_VIENTO_2 V_VIENTO_2
Año 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018
N Válido 184 366 362 365 182 306 365 365
Perdido 181 0 3 0 183 60 0 0
Media 5,75 5,96 6,12 5,44 5,98 6,35 6,18 6,25
Mediana 9,50 9,50 9,50 9,50 9,50 9,50 9,50 9,50
Moda 5,00 5,00 5,00 5,00 5,00 5,00 5,00 5,00
Desviación estándar 2,82 2,88 2,75 2,87 2,06 2,75 2,91 2,96
Varianza 7,95 8,32 7,58 8,23 4,25 7,54 8,45 8,76
Rango 18,00 17,00 18,00 19,00 18,00 18,00 17,00 18,00
Mínimo 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00
Máximo 18,00 17,00 18,00 19,00 18,00 18,00 17,00 18,00
También se ha consultado el Atlas Eólico del SENAMHI cuyos datos son valores promedio estimados durante las estaciones de verano, otoño, invierno y primavera y constituyen un indicador general el cual solamente tiene una precisión de 1km tal como se especifica en el mismo documento.
60 Para los cálculos de corrección de velocidades de viento por altura se ha considerado los valores de rugosidad del terreno propuestos también en el Atrás Eólico del SENAMHI, los cuales para la zona de estudio presentan un valor medio de 0,20.
Figura 25 Factor de escala para la distribución de Weibull a 10m de altura Fuente: Atlas Eólico del SENAMHI
61
Figura 26 Rugosidad del terreno Fuente: Atlas Eólico del SENAMHI
La velocidad con mayor frecuencia medida a 10 m de altura es de 5 m/s y la velocidad media para 8760 horas tiene un valor promedio de 6.25 m/s
62 Para el diseño se calculado la velocidad media a 25 metros empleado la ley exponencial de Hellmann ya que se aprovechará el incremento de altura para potenciar las máximas velocidades de viento obtenibles.
𝑉ℎ = 𝑉𝑥(𝐻ℎ 𝐻𝑥)𝛼 Donde:
Vh = Velocidad de viento corregida debido a la altura
= Coeficiente de rugosidad del terreno Hh = Altura de la góndola del aerogenerador
Hx = Altura de la toma de datos de la estación meteorológica.
Para el cálculo se emplea valores de coeficiente de rugosidad del terreno
Figura 27 Clasificación de las rugosidades según el tipo de superficie
Según los datos mostrados en el Atlas Eólico del SENAMHI se considerará una rugosidad de 0,2 para ello se tendrá en cuenta el valor de la toma de datos de la estación meteorológica Hx = 10m y la altura del aerognerador Hh = 25m con una velocidad media de 6.25 m/s
𝑉ℎ = 𝑉𝑥. (𝐻ℎ 𝐻𝑥)𝛼 𝑉ℎ = 6.25. (25
10)0.2 𝑉ℎ = 7.51 𝑚/𝑠
63 Con los datos anteriores se puede obtener el valor de densidad de potencia de la zona, para lo cual se empleará la siguiente formula:
P/A = densidad (W/m2) = 1
2𝜌𝑣3
Como la investigación que se realiza para viviendas ubicadas en la provincia de Junín se toma en consideración la altitud de 4120 m.s.n.m. una densidad de 0.819 Kg/m3, con una velocidad a 25 metros de altura de 6.84 𝑚/𝑠 reemplazando tenemos.
P/A = 1
2∗ 0.819 ∗ 7.513 = 188.48 𝑤/𝑚2
Cabe mencionar que una implementación de un sistema eólico de eje horizontal eficiente, según el Wind Energy Handbook se requiere que la zona de ubicación que cuente con una velocidad promedio del viento superior a 3.5 m/s o densidades superiores a 47 W/ m2. En nuestro caso cumplimos con esta condición de manera exitosa.
Así mismo para observar las densidades de viento de la zona de estudio se realizó un cuadro referente a W/m2 y con el coeficiente de potencia máximo de una turbina eólica.
Tabla 6 Densidades de potencia con velocidades de viento corregidas Velocidades
(m/s) 10m
Velocidades (m/s) 25m
Incremento
%
P/A w/m2
P/A .(Cp) w/m2
1 1,20 20% 0,77 0,46
2 2,40 20% 6,18 3,65
3 3,60 20% 20,87 12,31
4 4,80 20% 49,46 29,18
5 6,01 20% 96,61 57,00
6 7,21 20% 166,94 98,49
7 8,41 20% 265,09 156,40
8 9,61 20% 395,70 233,46
9 10,81 20% 563,41 332,41
10 12,01 20% 772,86 455,99
11 13,21 20% 1028,67 606,92
12 14,41 20% 1335,50 787,94
64
Figura 28 Densidades de potencia neta y bruta
4.1.2 Elección del Aero generador:
Se realiza un cuadro de cargas para una vivienda de la zona alto andina de la provincia de Junín teniendo en cuenta las demandas energéticas actuales en dichas zonas rurales basadas en la educación inclusiva y programas Aprendo en Casa.
Tabla 7 Análisis de carga de una vivienda alto andina
LUGAR Concepto Cantidad Pot(W) Tiempo(h) Energía(Wh)
COCINA
Luminaria 1 15 3 45
Radio 1 55 6 330
Licuadora 1 300 1 300
SALA
Luminaria 1 15 4 60
Televisor 1 120 4 480
Laptop 1 75 6 450
DORMITORIO1
Luminaria 1 15 1 15
Cargado de celular 1 20 1 20
DORMITORIO2 Luminaria 1 15 1 15
Cargado de celular 1 20 1 20
650 1735
Fuente: Elaboración propia 0.00
200.00 400.00 600.00 800.00 1000.00 1200.00 1400.00 1600.00
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Densidades de Potencia
P/A w/m2
P/A .(Cp) w/m2
65 Del cuadro de demanda se obtiene los siguientes datos:
Tabla 8 Datos de la demanda de una vivienda
Demanda de potencia y energía
Máxima demanda de la carga 650 W
Energía diaria consumida 1735 W-h
Fuente: Elaboración propia
Es decir la potencia que necesitamos cubrir es de 928 Watts diarios para el cual buscamos diferentes aerogeneradores con potencia nominal de 1000 Watts, a continuación presentamos un cuadro comparativo de fabricantes conocidos.
Tabla 9 Selección de Aerogeneradores TIPOS DE AEROGENERADORES Datos del Generador Bornay
600
Air 30 SilentWind EN-600 ZONHAN WINDPOWER
Número de palas 2 3 3 3 3 3
Longitud de pala (m) 1,00 0,58 0,58 0,80 0,90 1,40
Tipo de eje Horizontal Horizontal Horizontal Vertical Horizontal Horizontal
Velocidad de arranque (m/s) 3,50 2,00 3,00 1,50 2,50 3,10
Velocidad nominal (m/s) 11,00 12,50 14,50 14,00 12,00 10,00
Velocidad de frenado (m/s) 13 22 18 20 16 15
Potencia Nominal (W) 600 400 420 600 600 1000
Coeficiente de potencia (Cp) 0,2225 0,3057 0,2056 0,2997 0,2115 0,2518
Velocidad seleccionada (m/s) 7,51 7,51 7,51 7,51 7,51 7,51
Potencia máxima a 0 msnm 600 400 420 620 610 1000
Potencia máxima a 4000 msnm 131,73 59,85 40,26 63,89 101,47 292,23
Peso (kg) 7,00 7,50 5,50 23,00 8,00 12,00
Voltajes (V) 12, 24 12, 24 12, 24 12, 24 12, 24 24, 48
Fuente: Elaboración propia
Tomando en consideración la mayor potencia útil del aerogenerador determinado a partir de la fórmula 𝑷𝒖𝒕𝒊𝒍 = 𝑪𝒑.𝟏
𝟐𝝆𝑨𝑽𝟑 se han calculado los coeficientes de potencia para cada aerogenerador, lo que permitirá predecir la potencia máxima de generación de cada generador con una velocidad de 7,51 m/s y una densidad de aire de la zona de 0,89
66
Tabla 10 Coeficientes de potencia de aerogeneradores Marca Pmax (W) Energía
kWh Mensual
Densidad Nominal
(kg/m3)
Velocidad Nominal
(m/s)
Cp lp (m)
Bornay 600 600 216,00 1,29 11,00 0,2225 1,00
Air 30 400 144,00 1,29 12,50 0,3057 0,58
SilentWind 420 151,20 1,29 14,50 0,2056 0,58
EN-600 600 216,00 1,29 14,00 0,2997 0,60
ZONHAN 600 216,00 1,29 12,00 0,2115 0,90
WINDPOWER 1000 360,00 1,29 10,00 0,2518 1,40
Aerogeneradores y su producción de energía a condiciones nominales de operación Fuente: Elaboración propia
Según se puede apreciar en la tabla 7, el aerogenerador que cuenta con la velocidad nominal más baja te operación presenta mejores resultados para la producción de potencia en comparación a otros similares.
Tabla 11 Producción de energía en Junín de cada aerogenerador Marca Pmax (W) Energía
kWh Mensual
Densidad Nominal
(kg/m3)
Velocidad promedio
(m/s)
Cp lp (m)
Bornay 600 131,73 85,36 0,89 7,51 0,2225 1,00
Air 30 59,85 38,78 0,89 7,51 0,3057 0,58
SilentWind 40,26 26,09 0,89 7,51 0,2056 0,58
EN-600 63,89 41,40 0,89 7,51 0,2997 0,60
ZONHAN 101,47 65,75 0,89 7,51 0,2115 0,90
WINDPOWER 292,23 189,36 0,89 7,51 0,2518 1,40
Aerogeneradores y su producción e energía operando sobre los 4000 msnm a una velocidad media de 7.25 m/s corregida con la góndola del aerogenerador a 25 m de altura.
Fuente: Elaboración propia
Cálculo de la energía total suministrada a la carga:
Para ello consideraremos:
• Energía demandada por la carga
• Eficiencia del sistema: Eficiencia del inversor, pérdidas por caídas de tensión de +/- 5%, eficiencia el sistema de acumulación de un 95%
67 𝐸𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝐸𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎
𝑛𝑖𝑛𝑣. 𝑛𝑒𝑙𝑒𝑐. 𝑛𝑏𝑎𝑡 Donde:
𝐸𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = Energía total diaria demandada por la carga considerando las Pérdidas acumuladas del sistema.
𝐸𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 = Energía diaria demandada por la carga.
𝑛𝑖𝑛𝑣 = eficiencia del inversor (0,95)
𝑛𝑒𝑙𝑒𝑐 = eficiencia del cableado debido a caídas de tensión (0,95) 𝑛𝑏𝑎𝑡 = eficiencia del banco de baterías (0,95)
𝐸𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 1,418 𝑘𝑊ℎ
(0,91) . (0,95) . (0,98)= 1,735 𝑘𝑊ℎ 0,8574 𝐸𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 2.023,56 kWh
𝐸𝑚𝑒𝑛𝑠𝑢𝑎𝑙 = 2,023 𝑥 30 (kWh) 𝑬𝒎𝒆𝒏𝒔𝒖𝒂𝒍 = 𝟔𝟎, 𝟕𝟎 𝒌𝑾𝒉
Por lo tanto, seleccionaremos el aerogenerador de la marca ZONHAN de 600W de potencia nominal, modelo de 24 V para minimizar caídas de tensión, que es el que produce la energía suficiente para abastecer a la carga sin tener que sobredimensionar demasiado la instalación. Tal como se aprecia en la tabla, la ZONHAN 600 es capaz de producir hasta 65,75 kWh mensualmente, que está por encima de Air30, SilentWind y EN-600 pero no es tan alta como Bornay 600 y Windpower 1000. Las cuales también tienen un precio de mercado más elevado.
68
Tabla 12 Producción de potencia y energía de los aerogeneradores en Junín Marca Pmax (W) Energía
kWh Mensual Bornay 600 131,73 85,36
Air 30 59,85 38,78
SilentWind 40,26 26,09
EN-600 63,89 41,40
ZONHAN 101,47 65,75
WINDPOWER 292,23 189,36 Fuente: Elaboración propia
La energía promedio producida anualmente por el Sistema Eólico Aislado será de 789 kWh con el uso del Aerogenerador ZONHAN 600 bajo las condiciones meteorológicas de la zona de estudio.
4.1.3 Cálculo del inversor
El criterio para selección de inversor se hace teniendo en cuenta la potencia de máxima demanda y utilizando la siguiente expresión:
𝑃𝑖𝑛𝑣 =𝑃𝑚𝑑 𝑛𝑖𝑛𝑣
Pinv = Potencia del inversor
Pmd = Potencia de máxima demanda
N
inv = Eficiencia del inversor𝑃𝑖𝑛𝑣 =650 𝑤 0.91 𝑃𝑖𝑛𝑣 = 714.28
69 Por ello seleccionaremos el inversor VICTROM 700VA de 12V, que tiene una potencia máxima de 900W.
4.1.4 Cálculo del banco de baterías de ciclo profundo
Los fabricantes recomiendan realizar el diseño teniendo en cuenta los siguientes aspectos:
Energía total: Es la cantidad de energía total consumida en un día por la carga incluyendo las pérdidas del sistema. Está expresada en kilowatts - hora (kWh)
Capacidad del banco de baterías: Es la energía total del banco de baterías expresado en Ampere-hora.
Días de autonomía: Son los días de reserva de batería necesarios para suministrar energía a la carga, dependiendo de las necesidades, la autonomía puede ser de 1, 2, 3 días o más, para sistemas rurales se suele usar un día de autonomía.
Profundidad de descarga: Representa la cantidad de energía de la batería que se puede tomar en forma porcentual en cada ciclo de carga –descarga. Las descargas profundas reducen la vida útil de las baterías. Se recomienda no someter la batería a una descarga mayor del 50% de su capacidad. En aplicaciones independientes de la red, una profundidad de descarga del 25% extenderá considerablemente la vida útil de la batería.
Margen de seguridad por temperatura: Temperaturas bajas producen reducción de la capacidad de la batería y temperaturas altas ocasionan reducción de la vida útil de la batería. Se recomienda una temperatura de 25 ºC. Se recomienda mantener el número de cadenas paralelas de baterías en tres o menos. Si se utilizan más de tres cadenas de baterías, se corre el riesgo de reducir la vida útil de la batería debido a una carga irregular.
70 Tensión del banco de baterías: Se considerará el valor dado por el inversor y se tendrá en cuenta el valor de la tensión de cada batería independientemente. Por lo general las baterías trabajan con tensiones de 12V y para obtener 24V será necesario poner 2 baterías en serie.
Se utilizará la siguiente expresión de cálculo:
𝑄 =(100 + 𝑀𝑠). 𝐸𝑡𝑜𝑡. 𝐷 𝑇. 𝑃𝑑
Donde:
Q = Capacidad del banco de baterías en A-h Ms = Margen de seguridad (10% – 15%) Etot = Energía total demandada por el sistema.
D = Días de autonomía
T = Tensión del banco de baterías
Pd = Profundidad de descarga máxima en %.
𝑄 =(100 + 15)% x 2023,50 x1 24 . 50%
𝑄 =(100 + 15)% x1673,30 x1 24 . 50%
𝑄 = 193,92 𝐴ℎ
Calculamos el número de baterías en serie y paralelo, para ello trabajaremos con baterías de 165 A-h de capacidad y 12V.
𝑁º 𝐵𝑎𝑡 𝑆𝑒𝑟𝑖𝑒 = 𝑇 𝑇𝑏𝑎𝑡 Donde:
Nº Bs = Número de baterías en serie T = Tensión del banco de baterías
Tbat = Tensión de la batería seleccionada.
71 𝑁º 𝐵𝑠 =24
12 𝑁º 𝐵𝑠 = 2 Calculamos el número de baterías en paralelo
𝑁º 𝐵𝑝 = 𝑄 𝑄𝑏𝑎𝑡 Donde:
Nº Bp = Número de baterías en paralelo Q = Capacidad del banco de baterías.
Qbat = Capacidad de la batería seleccionada 𝑁º 𝐵𝑝 =193,91
205 𝑁º 𝐵𝑝 = 1
La cantidad total del banco de baterías (Nº Bsp) está determinada por:
𝑁º 𝐵𝑠𝑝 = 𝑁º𝐵𝑠 . 𝑁º𝐵𝑝 𝑁º 𝐵𝑠𝑝 = 2
Se emplearan 2 baterías de 12 V de 205 Ah conectadas en serie. La marca seleccionada es U-POWER C-100
72
Figura 29 Batería seleccionada U-POWER Fuente: Ficha técnica de U-POWER
4.1.5 Sistema de puesta a tierra
Según la NTP EM90 se debe instalar un sistema de puesta a tierra para el sistema eólico que cumpla lo establecido en el CNE Utilización. Se tendrá en cuenta que deberán de existir dos puestas a tierra independientes, una para la red de tierras del sistema y la otra para el pararrayo.
• Red de Tierras del Sistema: Para ello se unirán todas las partes metálicas de la estructura, del aerogenerador y partes metálicas del inversor y el tablero de protección y se conectaran a la puesta a tierra constituida por una varilla de cobre electrolítico de 2.40m hincada en el terreno con materiales como bentonita o Torgel que mejoraran la resistencia de la puesta a tierra.
• Red de Tierra del Pararayo: Para ello se unirá con el uso de la ferretería el cable de tierra de 35mm2 a la puesta a tierra independiente constituida por una varilla de cobre
73 electrolítico de 2.40m hincada en el terreno con materiales como bentonita o Torgel que mejoraran la resistencia de la puesta a tierra. El cable de bajada deberá de contar con aisladores cerámicos o poliméricos para evitar el contacto de la línea de fuga del pararrayo a cualquier parte de la estructura de la torre.
4.1.6 Pararrayos
Se ha seleccionado el Pararrayos FOREND según lo establecido en la Norma Técnica EM90 y la Norma UNE 21.186 para uso de pararrayos en protección de edificaciones.
Figura 30 Ficha técnica del pararrayos FOREND
Por recomendación de fabricantes se usará un conductor de cobre desnudo de 35mm2 de sección para la unión del pararrayo con la puesta a tierra, la que según lo especificado en el Código Nacional de Electricidad y el Norma UNE, deberá de ser independiente.
4.1.7 Instalación del aerogenerador
El aerogenerador se instalará según recomendación del fabricante sobre una estructura metálica de 25 m, la cual será anclada al suelo con 4 cables de acero de tipo Siemens Martin. Para ello se cimentará en un dado de concreto de 1 m3 y cada cable
74 estará anclado a un dado de concreto de 40cm x 40cm x 60cm con el uso de varillas de anclaje.
Figura 31 Instalación fotovoltaica Fuente: Catalogo de Bornay 600
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Figura 32 Representación de un Sistema Eólico Aislado Fuente: Catalogo Bornay600
El uso de los sistemas eólicos aislados permitirá emplazar los pequeños aerogeneradores en los puntos en que están ubicadas las viviendas dispersas de la provincia de Junín.
Figura 33 Disposición de aerogeneradores en las viviendas aisladas
76 La turbina eólica debe estar como mínimo a 76 m de distancia de cualquier obstáculo y a 25 m de altura, con una altura mínima de 6m sobre la vivienda como lo recomienda el fabricante.
Figura 34 Ubicación del aerogenerador propuesta por el fabricante
4.1.8 Presupuesto del Sistema Eólico Aislado
Se ha elaborado el presupuesto en base a cotizaciones de las empresas de energía renovable y ferreterías como MAESTRO, PROVIENTO, AUTOSOLAR Y BLAUBERT ENERGÍA Y PROMELSA. Los precios de mano de obra ya incluyen las utilidades de la empresa contratista.
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Tabla 13 Presupuesto del proyecto
Item Descripción Unidad Cantidad Precio Total
1.00 SUMINISTROS 10272,50
1.01 Aeorogenerador ZONHAN de 600W UND 1,00 1860,00 1860,00
1.02 Estructura metálica 25m UND 1,00 1450,00 1450,00
1.03 Inversor VICTROM 700VA UND 1,00 680,00 680,00
1.04 Bateria 205 Ah U-POWER UND 2,00 560,00 1120,00
1.05 Sistema de Pararayos FOREND Petex-S UND 1,00 1635,00 1635,00
1.06 Kit Puesta a Tierra GLB 2,00 180,00 360,00
1.07 Cable de Cu desnudo 35mm2 m 25,00 17,50 437,50
1.08 Cable de Cu 16mm2 m 100,00 8,50 850,00
1.09 Conductor de Cu 3x 4 mm2 m 100,00 12,50 1250,00
1.10 Tablero de Mando y Protección GLB 1,00 180,00 180,00
1.11 Cimentaciones (Cemento y Acero) GLB 1,00 450,00 450,00
2.00 MANO DE OBRA 1875,00
2.01 Instalación de Aerogenerador GLB 1,00 270,00 270,00
2.02 Instalación de Estructura metálica GLB 1,00 480,00 480,00
2.03 Instañación de Inversor GLB 1,00 90,00 90,00
2.04 Instalación de Banco de baterias GLB 1,00 120,00 120,00 2.05 Instalación de Sistema de Pararayos GLB 1,00 350,00 350,00 2.06 Instalación de Sistema de Puesta a Tierra GLB 2,00 240,00 480,00
2.07 Instalación de Tablero GLB 1,00 85,00 85,00
SUB-TOTAL (COSTO DIRECTO) 12147,50
IGV 18% 2186,55
TOTAL S/. 14334,05
Fuente: Elaboración propia