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UNIVERSIDAD MAYOR REAL Y PONTIFICA DE SAN FRANCISCO XAVIER DE CHUQUISACA FACULTAD DE TECNOLOGIA
DIMENSIONAMIENTO DE UN SISTEMA FOTOVOLTAICO PARA UN HOGAR
Carrera.-
Ing. Mecánica
Materia.-
Energías alternativas e impacto ambiental (MEC 420)
Docente.-
Ing. Walter S. Dominguez L.
Universitario.-
Villca Cala Joel Cristiam
SUCRE – BOLIVIA BOLIVIA 2015
1. TITULO
DIMENSIONAMIENTO DE UN SISTEMA FOTOVOLTAICO PARA UN HOGAR EN COTAGAITA 2. INTRODUCCION Se define como un sistema fotovoltaico en un conjunto de dispositivos que aprovechan la energía producida por el sol y la convierten en energía eléctrica. Los sistemas fotovoltaicos se basan en la capacidad de las celdas fotovoltaicas de transformar energía solar en energía eléctrica (DC).en un sistema conectado a la red eléctrica esta energía, mediante el uso de un inversor, es transformada a corriente alterna (AC), la cual puede ser utilizada en hogares e industrias. La generación de energía eléctrica dependerá de las horas que el sol brille sobre el panel solar y del tipo y cantidad de módulos instalados, orientación, inclinación, radiación solar que les llegue, cantidad de la instalación y la potencia nominal. Con este sistema la energía generada se inyecta a la red eléctrica y de allí se toma cuando uno la necesita. La otra opciones un sistema “isla” que permite el suministro de energía eléctrica en lugares inaccesibles para la red eléctrica, estos sistemas son usados principalmente en casas de campo o en antenas de telecomunicación.
3. OBJETIVOS 3.1. OBJETIVO GENERAL Abastecer a una vivienda del área rural de energía fotovoltaica 3.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS Seleccionar los equipos para el sistema fotovoltaico Elaborar una tabla para la evaluación de demanda eléctrica Estimar costos de los equipos a ser usados (paneles, baterías, regulador de carga, inversor y conductores)
4. CARACTERIZACION DEL LUGAR DEL PROYECTO Cotagaita es un municipio y un pueblo, es la capital de la provincia Nor Chichas en el departamento de Potosí. Población: 24025 habitantes Altitud: 2624 m.s.n.m. Latitud: 20*49¨04 Longitud: 65*39¨31¨O La ciudad se encuentra en el territorio ancestral de los chichas. Constituye la primera sección de la provincia Nor Chichas del departamento de Potosí, la que preside administrativamente, limita la norte con Chuquisaca, la sur con Tupiza y Atocha, y al oeste con Uyuni y Tomave. Esta ubicada en la ruta caminera villazon - Tupiza – Cotagaita – vitichi – potosí antiguamente el camino del inca. Santiago de Cotagaita se encuentra a 180 kilómetros de la ciudad de potosí.
Ubicación geográfica
5. DESARROLLO DEL DIMENSIONAMIENTO 5.1. Datos de radiación de la zona de Cotagaita MES
5.2. Irradiación solar diaria media Gn [kWh/m2*día] MES
E 5.7
F 5.6
M 5.5
A 5.1
M 4.4
5.3. Plano de planta de la vivienda
J 4.0
J 4.2
A 4.9
N 6.8
D 6.4
Total
62.3
1473.6 4.2
5.4. Estudio de la demanda 3 dormitorios 1 cocina 1 sala 1 patio
Está previsto para los siguientes artefactos electrodomésticos:
Luminarias TV DVD Licuadora Cargadores de celular Radio Laptop 5.5. Tabla de datos para iluminación HORAS (hrs/semana)
ENERGIA SEMANA (Wh/semana)
Nro.
LUMINARIA
POTENCIA (watts)
1
Dormitorio 1
20
3*7
420
2
Dormitorio 2
20
3*7
420
3
Dormitorio 3
20
4*7
560
4
Cocina
18
6*7
756
5
Sala
20
2*7
280
7
Patio
15
5*7
525
TOTAL (w-H AC/ semana )
2961
5.6. Tabla para los electrodomésticos
Nro.
LUMINARIA
POTENCIA (watts)
HORAS (Hrs/semana)
ENERGIA (W-r/semana)
1
TV de 14 pulga
70
5*7
2450
2
DVD
12.2
2*7
170.8
3
Licuadora
200
1*7
1400
4
Cargador de celular
13
3*7
273
5
Radio
20
4*7
560
6
Laptop
140
3*7
2940
TOTAL (W-h DC/semana)
7793.8
5.7. Consumo de energía total Consumo total = 7793.8 (Wh/sema) + 7793.8 (Wh/sema) = 15587.6 (Wh/sema) 5.8. Demanda de energía diaria de (Wh AC-DC/sema)
ℎ = 15587.6 = 17319.555 Wh/sema = WhAC−DC sema 0.9 17319.555 =2474.22Wh/dia (Wh ) = dia 7 5.9. Compensación de pérdidas de cargas Se multiplicara por una constante de 1.25 el consumo
ℎ =2474.22(Wh)∗1.25= 3092.78 Wh/dia dia
5.10. Potencia requerida en los paneles La radiación horas sol en el pueblo es de 4.00
El número de paneles a usar será de 8 5.12. Capacidad de las baterías Para determinar dicha capacidad es muy necesario tomar encuentra los días nublados o días de autonomía, este valor este entre rango de 5 a 10
.= (Wh as autonomía dia )comp∗di .= 3092.78(Wh dia )∗3 = 9278.34 Wh
5.13.
Capacidad real de baterías La profundidad de descarga será del 85%
Capacidad requerida Depende de la temperatura de la localidad el factor de corrección
T. ambiente
Factor de corrección
21 C
1.00
16 C
1.04
10 C
1.11
4C
1.19
-1 C
1.30
-7 C
1.40
Se usara el factor de 1.04 Cap. Requerida = cap. Real * factor corrección Cap. Requerida = 10915.7 Wh * 1.04 = 11352.33 5.15.
5.16.
Tensión del sistema Será de
Baterías
ℎ . ℎ = . ℎ = 11352.2433 ℎ =473.01 ℎ . ..= ..= 473.23001 =2.05 El número de baterías será 2
5.17.
Orientación del panel:
∝ = +15 ∝
= 20.49 + 15 = 35.49
5.18.
Selección del inversor La función de un inversor es de cambiar un voltaje de entrad de corriente continua a un voltaje simétrico de salida de corriente alterna, con la magnitud y frecuencia deseada por el usuario o el diseñador.
Inversor de 500 watts apto para tv, radio, etc. (sun) national
5.19.
Selección del regulador Es un dispositivo encargado de proteger a la batería frente a sobrecargas y sobre descargas profundas. El regulador de tensión controla constantemente el estado de carga de las baterías y regula intensidad de carga de las mismas para alagar su vida útil.
Inversor de 12/24 V charge controller / chino
6. ESTIMACION DE COSTOS Componentes
Precio En (Bs)
8 paneles
8*1550
2 baterías
2*1800
1 inversor
850
1 regulador
300
Conductores
150
Costo total
17300
7. RECOMENDACIONES Se debe hacer un mantenimiento para evitar fallas o averías esto toma un costo y tiempo y algo de dinero para realizar esta actividad no se acostumbra limpiar el vidrio de un sistema solar diariamente, pero limpiarlo una vez cada dos años no es suficiente lo adecuado sería limpiarlo con un frecuencia al menos una vez por mes dependiendo de las condiciones locales (polvo, lluvia) Se debe evitar sombras y no permitir la presencia de objetos sobre el modulo Sobre el funcionamiento controlar que el ángulo de inclinación no cambie, examinar las conexiones a la misma vez asegurarlas e inspeccionar los módulos y observar si hay celdas rotas o despegándose. No arrogar objetos cerca del módulo no jalar los cables y por ningún motivo se debe desconectar el modulo. 8. CONCLUSIONES Una vez concluido con el estudio y la cotización de los materiales pudimos observar que llegamos al objetivo porque se logró abastecer a una vivienda de la localidad de Cotagaita del departamento de potosí con los diferentes aspectos de consumo y demanda de la generación de energía tomando en cuenta los consumos de los diferentes equipos de uso de la vivienda. El costo total del equipo del proyecto es de 17300 Bs de esa manera se podrá hacer el abastamiento de energía eléctrica para el desarrollo ya que de esa manera ayudamos a la preservación del medio ambiente con minina contaminación al mismo tiempo damos la posibilidad a localidades rurales de beneficiarse de este recurso que poco a poco con los años se ha vuelto fundamental para nuestra vida diaria