PROYECTO UTTEHUACAN

PROYECTO UTTEHUACANINTEGRANTES:Ing. Israel Benjamn Arroyo LunaIng. Odn Corts VzquezPROYECTO UTTEHUACANEstudio de factibilidad de iluminacin con tecnologa LED conectado con panel fotovoltaico.0BJETIVO GENERALRealizar un estudio de factibilidad para un sistema de iluminacin LED con fuente de energa a base de celdas fotovolticas que solvente el consumo energa elctrica en el rea de aulas del edificio de electromecnica industrial reduciendo el costo de facturacin, sirviendo como modelo de implementacin y fomento de los sistemas de suministro elctrico fotovoltico en los mbitos institucional, social e industrial.OBJETIVOS ESPECFICOSDeterminar las caractersticas de iluminacin requeridas en las aulas del rea de electromecnica industrial.

Determinar las caractersticas de operacin de cada elemento que integra el sistema fotovoltaico.

Determinar el consumo del sistema actual a base de lmparas ahorradoras y la propuesta LED.

Realizar la comparativa econmica entre la instalacin actual contra la propuesta LED as como determinar la viabilidad econmica.

JUSTIFICACIONEn la Universidad Tecnolgica de Tehuacn se imparte la carrera de Energas Renovables por lo que se debe considerar a la institucin como ejemplo para utilizar algn tipo de energa alternativa y tiene el compromiso de promoverlas en su mismo entorno, en el social y en el industrial, impulsando el desarrollo energtico alternativo de la regin.

Disear e implementar un sistema de iluminacin con fuente de energa a base de fotoceldas que brinde el conocimiento para acadmicos y alumnos para disear e implementar sistemas similares.

Reducir el consumo de energa elctrica mostrando el consecuente ahorro al utilizar el sistema de suministro elctrico fotovoltico y utilizacin de tecnologa de iluminacin LED.

Contar con un sistema fotovoltico que muestre la aplicacin de este tipo de fuentes de energa alternativa para difundir su implementacin y uso en los mbitos institucional, social e industrial.

Contribuir mediante un sistema que se geste en la eficiencia y responsabilidad a la reduccin de consumo energtico a base de hidrocarburos fsiles y su consecuente efecto en la atmosfera terrestre.

Hiptesis

La implementacin de un sistema de iluminacin LED con fuente de suministro a base de celdas fotovoltaicas en la Universidad Tecnolgica de Tehuacn contribuir a la reduccin en el costo de la energa elctrica consumida aprovechando las nuevas tecnologas.

Ubicacin

LAT: 19.02 NLONG: -98.12 ODisponibilidad del recurso

DATOS DE ENERO A DICIEMBREEstudio de sombras

GRUPO DE TRABAJO

LEVANTAMIENTO DE INFORMACIN

CARGA CONECTADA

DIMENCIONES DE LABORATORIO A ILUMINAR

CARACTERSTICAS DE LUMINARIA SELECCIONADA

CALCULO DE ILUMINACINConsumo total por lmpara 12Wx Luminarias= 12Watts.Consumo total por aula= 12 W x 6 Luminarias= 72 Watts.Consumo total por 8 aulas del edificio= 496 Watts.

Por lo tanto la carga total a mantener con paneles fotovoltaicos que es objeto del presente trabajo es de 496 Watts, as mismo el suministro se le dar un rango mayor para soportar la carga sin problemas de calentamiento.

Costo por Luminaria= 800.00 mxpCosto total por 6 Luminarias= 4800 mxpCosto total por 8 aulas= 38400 mxp

Para un tiempo de reemplazo de 30 aos.Con un costo de 3.5 mxp por da para recueracin de infraestructura.

Lista de coordenadas de distribucin de luminarias

Distribucin de luminarias.

DISTRIBUCIN DE LUZ

DISTRIBUCIN EN PLANTA

VISTA LATERAL

VISTA POSTERIOR

DETERMINACION DE LAS NECESIDADES ENERGTICAS DE USO DIARIO

CargaCantidadPotencia en Watts(W)Potencia total en Watts(W)Intensidad total en Amperios(A)I=P/VTiempo de uso diario en horas(h)Capacidad en amperios.hora(Ah)Q=I.tEnerga necesaria calculada diaria (W.h)E=PtCLC-45HFSO 60X60 12 WATTS48125764.51567.58640TOTAL5764.567.58640Dimencionamiento6.6.1 ENERGA NECESARIA DIARIA.Aplicamos un coeficiente corrector de 1.3 a la energa necesaria diaria calculada en concepto de margen de seguridad y prdidas en la instalacin.ENERGIA NECESARIA DIARIA (Wh)= 8640 * 1.3= 11232 Wh.6.6.2 CLCULO DE LA ENERGA DIARIA SUMINISTRADA POR EL PANEL ELEGIDO.ENERGA PANEL (Wh) = POTENCIA DEL PANEL . HORAS DE SOL = 180W *5.475 hrs. = 985.5 Wh

6.6.3 CLCULO DEL NMERO DE PANELES CONECTADOS EN PARALELO.N DE PANELES = ENERGA REAL DIARIA/ENERGA PANEL = 11232 / 985.5 = 11.39 PANELES TOTALES = 12 paneles.El sistema puede funcionar con 11 paneles, pero considerando el diseo tomaremos 12 para que el sistema este holgado.Lo que nos da una produccin total de 12 paneles x 180 W x 5.475 hrs de sol=11826 W = 11.826Kwh, dia.

6.6.4 CLCULO DEL ACUMULADOR.Hemos de tener en cuenta los das de autonoma deseados, pensando en todos aquellos das que nuestro panel no suministre la energa necesaria. Porotro lado hay que conseguir que la profundidad de descarga mxima diaria de la batera no sobrepase el valor recomendado en funcin del tipo de batera.CAPACIDAD BATERA (Ah) = (Ah diarios necesarios. Das de autonoma)/profundidad de descarga = (75) / 0,65 = 115.38 AhPodemos tomar para nuestra instalacin 3 das de autonoma y una profundidad de descarga del 65 % (0,65).

6.6.5 ELECCIN DEL REGULADOR DE CARGA.

La intensidad soportada por nuestro regulador debe ser superior a la suma de las mximas intensidades de los paneles conectados en paralelo. La intensidad mxima del panel ser un dato aportado por el fabricante del panel.El panel que hemos elegido de 180 W tiene una corriente mxima de cortocircuito de 5.9 A, por lo que la It= 5.9 x 12 paneles= 70.8 A por el sistema, por lo que un regulador de carga puede ser de 80 A en una capacidad comercial.

6.6.6 ELECCIN DEL INVERSOREn el cuadro de necesidades, tenemos la potencia total en watios que podemos conectar de forma simultnea, aplicamos un coeficiente como margen de seguridad (puede ser un 25 %).POTENCIA INVERSOR = POTENCIA TOTAL . 1,25 = 576 * 1,25 = 720 WBuscaremos un valor comercial inmediatamente superior.

Fig. 67 Especificaciones del inversor.

6.6.7 CLCULO DE LAS PROTECCIONES Y SECCIN DE LOS CONDUCTORES.Atendiendo al RBT, los calibres de las protecciones termomagnticas se calculan multiplicando por 1,3 el valor de consumo real en amperios.Las secciones de los conductores empleados sern lo mayor posible, ya que al trabajar con tensiones pequeas, 24 voltios en nuestro caso, las corrientes sern elevadas y tambin las cadas de tensin (V=RI). Las longitudes de los conductores sern lo ms cortas posibles para disminuir la resistencia. En el RBT tenemos las expresiones para el clculo de las secciones y los valores mximos aconsejados de cadas de tensin. En nuestro clculo simplificado y dada las exigencias mnimas de nuestra instalacin, adoptaremos una seccin de 4 6 mm.6.6.8 CLCULODESOMBRASYDISTANCIAENTREPANELESLa presencia de objetos que lleguen a tapar una parte del recorrido solar respecto a un punto de captacin solar, provocar la proyeccin de sombra sobre ste. Cuanto mayor sea el recorrido solar tapado por dicho objeto, menos energa podr captar. En el da ms desfavorable del periodo de utilizacin del sistema, los mdulos solares no han de tener ms del 5% de la superficie til de captacin cubierta por sombras. Resultara inoperante si el 20% de la superficie de captacin estuviese sombreada.En el caso que nos ocupa, no existen edificios, tampoco existen montaas, rboles o cualquier otro obstculo cercano. En el caso de la cubierta de doble vertiente, el estudio de sombras no es necesario ya que todos los paneles fotovoltaicos se situarn sobre el mismo plano y por tanto no proyectarn sombras unos sobre otros.

En el caso de la cubierta fotovoltaica en diente de sierra, deber estar diseada de modo que no aparezcan sombras en los paneles. Para ello estos debern instalarse a una distancia mnima que nos asegure la imposibilidad de proyeccin de sombras entre los mismos. Lgicamente, la distancia mnima entre fila y fila est marcada por la latitud del lugar de la instalacin, dado que el ngulo de incidencia solar vara tambin con este parmetro. La separacin entre filas de mdulos fotovoltaicos se establece de tal forma que al medioda solar del da ms desfavorable (altura solar mnima) del periodo de utilizacin, la sombra de la arista superior de una fila se proyecte, como mximo, sobre la arista inferior de la fila siguiente, tal y como se observa en la figura.Fig. 68 Distancia entre paneles.

Distancia mnima entre filas de paneles solares.

En instalaciones que se utilicen todo el ao, como es el caso que nos ocupa, el da ms desfavorable corresponde al 21 de diciembre. En este da la altura solar es mnima y al medioda solar tiene el valor siguiente:H = (90 - latitud del lugar) 23.5H= (90-18.4)-23.5= 48.1 De la figura anterior deducimos:Donde:dmin es la distancia entre mdulos para evitar sombras expresada en metros.l es la longitud del mdulo (incluido el marco y el soporte correspondiente).H altura solar en el medioda del mes ms desfavorable. es el grado de inclinacin de los mdulos respecto a la horizontalTeniendo en cuenta que la longitud del modulo es 0.8 mts, tenemos que la distancia mnima entre mdulos debe ser de 0.89 mts. Aunque por factores de mantenimiento y as permitindolo el espacio disponible la distancia podr ser de 1.8 mts.

Diagrama unifilarEnerga generada por la instalacinMes Rdiacin promedio KWh/M2Enega generada al mes KWClculo por solarhouseENERO4.935.2832.5FEBRERO5.539.633MARZO6.244.6442.3ABRIL6.446.0839.9MAYO6.143.9242.1JUNIO5.741.0434.5JULIO5.841.7635.2AGOSTO5.841.7636.2SEPTIEMBRE5.237.4431.7OCTUBRE53633.9NOVIEMBRE4.733.8431.2DICIEMBRE4.431.6829.3PROMEDIO39.4235.15TOTAL ANUAL473.04421.8Fig. 70 Produccin mensual de energa elctrica Cotizacin proporcionada por solar house

GASTO ENERGETICO Y VIAVILIDAD ECONOMICA.

Tarifa horaria para servicio general en media tensin, con demanda de 100 kW o ms

Tarifa H-M (2012 - 2013)Periodos de punta, intermedio y base Regiones Central, Noreste, Noroeste, Norte, Peninsular y Sur

VIABILIDAD ECONOMICA.TIPO DE ILUMINACINPOTENCIA POR LUMINARIAPOTENCIA POR AULATOTAL DE CARGAFLUORECENTE 2X3264W384W3072WPotencia consumida por lmparas fluorecentes.Se considera en base al recibo de consumo de energa elctrica que los porcentajes del consumo se distribuyen de la siguiente manera:Considerando los consumos de la Universidad se tienen los siguientes porcentajes demandados en base a la tarifa y la hora del da.Tarifa base KWh = 13%Tarifa intermedia KWh = 82%Tarifa punta KWh = 5%Horas de uso 15 Hrs. Por lo tanto tendremos que la energa consumida por da ser de 15 hrs x 3.072 Kw = 46.08 Kwh.Por mes tendremos 30 das x 46.08 Kwh = 1382.4 Kwh.El consumo energtico segn la tarifa HM y la hora del da queda distribuida como:Tarifa base KWh = $ 183.376Tarifa intermedia KWh = $1399.9131Tarifa punta KWh = $155.3828Consumo total mensual = $1738.6725

Comparativa entre lmparas fluorecentes y lmparas LED.

TIPO DE ILUMINACINPOTENCIA POR LUMINARIAPOTENCIA POR AULATOTAL DE CARGAFLUORECENTE 2X3264W384W3072WLED 1212W72W576WPor lo que se tiene que el slo cambio del tipo de lmparas representa una disminucin en el consumo de 62.5%, es decir se dejan de consumir 2496 Watts, por el tiempo de uso tenemos 2496 X 15 Horas igual con 37440 Watts/Hora por da y 1123200 Wh (1.1232 KWh x 30 dias), 33.696 Kwh mes.El consumo energtico segn la tarifa HM y la hora del da queda distribuida como:Tarifa base KWh = $ 29.8464Tarifa intermedia KWh = $227.8504Tarifa punta KWh = $25.29018Consumo total mensual = $282.9869Con lo que se tiene un ahorro mensual de $1455.6856As mismo el ahorro anual ser: $17468.2272As mismo el tiempo de recuperacin del costo total queda en 6.084 aos, slo por concepto de ahorro en diferencia de consumos segn la tecnologa utilizada.

Tomando en cuenta que:La irradiacin media anual 5.475 hrs.Potencia de un panel por 5.475 horas efectivas de sol.Paneles totales 12.Produccin de energa elctrica por 12 paneles de 180W es de 11826Wh.Los sbados en tarifa intermedia y los domingos en tarifa base se tendrn los siguientes si inyectramos a la red estos das la produccin tendra los siguientes resultados:

Sbado.11.826 KWh x $1.2583 = $14.880 x 4 sbados= $59.520Domingo11.826 KWh x $1.0469= $13.80 x 4 domingos= $49.520Lo que al mes constituye $109.040Lo que al ao constituye $1308.48 por consepto de venta de energa electrica unicamente en fin de semana.

Adisionales a los $ 17468.227 por concepto de ahorro anual por sustitucin de lamparas, lo que da un total de $ 18388.5742.As mismo nos da un tiempo de recuperacin en base a lo estimado de la instalacin completa de disminuira de 6.0 a 5.8 aos para la recuperacin de la inversin.

Conclusiones

Las instalaciones solares fotovoltaicas presentan una opcin vanguardista para la utilizacin de energas alternativas con lo que se puede bajar o eliminar el consumo energtico suministrado, en nuestro caso, por C.F.E. No slo aplicable para zonas rurales si no incluyendo las zonas urbanas.Tcnicamente estas tecnologas provocan que las instalaciones para utilizacin tengan que ser un tanto diferentes para la correcta utilizacin de la energa con fuente fotovoltaica o cualquier otra fuente en la modalidad de suministro de C.D.El presente proyecto puede tener dos vertientes las cuales si se analizan muestran factibilidad econmica en diferentes grados, iniciando con la utilizacin nicamente de lmparas LED se obtiene un ahorro considerable an sin cambiar la fuente suministradora de energa. Por la segunda opcin el sistema aumenta sustancial mente sus costos obtenindose un proyecto ms robusto y cuyo tiempo de recuperacin se calcula a mediano plazo, aunque se obtienen las consecuentes ventajas de que la infraestructura elegida se mantendr por mayor tiempo y el sistema continuar en funciones, lo que representa una continuidad en la funcin de recuperacin econmica. Este tipo de sistemas toma perfiles ms atractivos cuando se incluyen programas de fomento a la utilizacin de nuevas tecnologas con lo que definitivamente se impulsa a la inversin para autogeneracin y mucho ms atractivo cuando se considera la opcin remunerativa por concepto de venta.

FIN