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ESTUDIO Y DISEÑO DE UN SISTEMA HÍBRIDO UTILIZANDO ENERGÍAS ALTERNATIVAS.

Para El Alumbrado de la Cancha de Microfútbol de la Fundación Vida y Liderazgo En El Barrio Ubicada

Monte Blanco Localidad de Usme.

STUDY AND DESIGN OF A HYBRID SYSTEM USING ALTERNATIVE ENERGY.

Deisy Paola Suaterna Fandiño, Sergio David Cano Martínez.**

Resumen: En el presente artículo se expone el estudio y diseño del alumbrado de la cancha

de microfútbol de la fundación vida y liderazgo ubicada en la localidad de Usme, dicho

estudio se realizó para un sistema hibrido compuesto de energía solar y energía eólica, para

ello fue necesario determinar por medio de ecuaciones valores como: corrientes, voltajes,

entre otros; para establecer la cantidad de baterías, paneles solares y referencias

comerciales del aerogenerador e inversor, datos fundamentales para un diseño. Como

resultado se muestran las tablas en las que se plasman precios y se comparan para obtener

las condiciones ideales en las que se lograría la iluminación de la cancha de microfútbol, este

estudio fue realizado con la ayuda del proyecto de investigación GIEAUD de la Universidad

Distrital Francisco José de Caldas.

Palabras clave: energías alternativas, radiación, aerogenerador, panel solar, velocidad del

viento.

Estudiante de Tecnología en electrónica de la universidad distrital Francisco José de Caldas Facultad tecnológica, Bogotá, Colombia, e-mail: [email protected]. **

Estudiante de Tecnología en electrónica de la universidad distrital Francisco José de Caldas Facultad

tecnológica, Bogotá, Colombia, e-mail: [email protected].

mailto:[email protected]

mailto:[email protected]

Abstract: In this paper the study and design of lighting court microfútbol of life foundation and

leadership located in the town of Usme, this study was performed to a hybrid system

composed of solar and wind energy, is exposed for it was necessary determined by means of

equations for currents voltages, among others to establish the number of batteries, solar

panels and wind turbine business references and investor, fundamental data for a design to

scale. As a result tables where prices are expressed and compared for ideal conditions in

which the court lighting microfútbol be achieved is displayed, this study was conducted with

the help of the research project GIEAUD District University of Francisco José Caldas.

Key Words: alternative energy, radiation, wind turbine, solar panel, wind speed.

1. INTRODUCCIÓN

Los costos elevados del mantenimiento de la energía eléctrica proporcionada por una

empresa privada y la conciencia que se está generando con el medio ambiente, llevaron a

plantear el cómo realizar el diseño de una iluminación suministrada por energías alternativas

como lo son la energía solar y la energía eólica, el aprovechar la radiación generada por el

sol se ha vuelto muy popular gracias a los grandes beneficios que tiene además de la fácil

instalación de dicho sistema, Colombia tiene un gran recurso solar debido a su localización

en la zona ecuatorial, pero el país se sienta en una región de los Andes compleja en donde

las condiciones climáticas varían. El aislamiento medio diario es de 4.5 kWh/m2, y el área

con el mejor recurso solar es la península de la Guajira, con 6 kWh/m2 de radiación. De los 6

MW de energía solar instalados en Colombia (equivalente a cerca de 78.000 paneles solares

de tamaño medio), 57 por ciento se distribuyen en usos rurales y 43 por ciento en la

señalización de las vías. [1]



2. ESTUDIO DEL SISTEMA DE ILUMINACIÓN

2.1. Potencia Real de la Carga

Para diseñar un sistema de iluminación con energías alternativas lo primero que se debe

determinar son los elementos que van a ser consumidores como lo pueden ser

electrodomésticos o lámparas, en este caso se van a utilizar reflectores tipo led, se

seleccionaron gracias a su cobertura en luminosidad ideal para la cancha de microfútbol. Hay

parámetros a tener en cuenta de dichos reflectores, como lo es la potencia real que va a

tener la carga, el voltaje y otras especificaciones técnicas.

Según el estudio del terreno la cantidad de reflectores a usar es de 8, cada uno a 200 W de

potencia, con lo cual se conoce la potencia total de carga, que es de 1600 W. El tiempo

estimado en el que estará en funcionamiento el sistema de iluminación es de 6 horas, para

determinar la energía diaria se multiplicara el tiempo por la potencia total de carga esto da

como resultado 9600 W, a este último valor se le debe sumar el 20%, esto con el fin de

establecer un margen de seguridad para que el sistema no quede corto en potencia.

CANTIDAD DE REFLECTORES

POTENCIA UNITARIA (WATTS)

HORAS DE FUNCIONAMIENTO

DIARIO

TOTAL DE ENERGIA (WATTS)

MARGEN DE SEGURIDAD DE

20%

8 200 6 9600 1920

TOTAL 11520 Tabla 1. Potencia real de la carga considerando el tiempo de autonomía.

En la Tabla 1 se ven estos parámetros y ya con esto se empieza el estudio del sistema de

iluminación. [3].

En la ecuación (1) se determina el consumo de energía medio con base a los datos

consignados en la tabla 1.

(1)

Donde, LmdAC: consumo de cargas alternas, Ninv: rendimiento del inversor, Nbat:

rendimiento de las baterías, Ncon: rendimiento en los conductores.

Con el cálculo obtenido para el consumo de energía medio, se puede determinar el consumo

medio en amperios por día como se verá en la ecuación (2), para ello se debe tener en

cuenta cual va a ser el voltaje de las baterías que almacenara la energía a consumir, en este

caso el voltaje de dicha batería será de 48v.

(2)

Donde, LMD: consumo de energía medio, VB: voltaje de la batería.

De aquí se deduce cual será el consumo total anual de potencia como se ve en la ecuación

(3). [3]

(3)

𝑳𝑴𝑫 =𝑳𝒎𝒅𝑨𝑪/𝑵𝒊𝒏𝒗

𝒏𝒃𝒂𝒕 ∗ 𝒏𝒄𝒐𝒏=

𝟏𝟏𝟓𝟐𝟎𝟎.𝟗

𝟎.𝟗𝟓 ∗ 𝟏= 𝟏𝟑𝟒𝟕𝟑

QAH =𝐿𝑀𝐷

𝑉𝐵=

13473

48𝑉= 280.68 Ah/día

LT = 11520 X 365 = 4320000 W/AÑO



2.2. Selección Módulos Fotovoltaicos.

Para determinar los módulos fotovoltaicos es necesario fijarse antes en la localización del

terreno y los promedios solares allí encontrados, como también tener claro cuál será la

potencia de dichos módulos.

Figura 2. Perfil anual del promedio mensual de la radiación solar en Bogotá.

En la Figura 2 se muestra el perfil anual del promedio mensual de la radiación solar en

Bogotá, junto con el promedio de la temperatura ambiente en Bogotá. [4]

El contenido de la figura 2 es importante para determinar las horas de pico solares (HPS)

como se ve en la ecuación (4) hay una equivalencia entre los kWh/m2 día y HPS. [5]

(4) 1 𝐻𝑆𝑃 = 1 𝑘𝑊ℎ/𝑚2

Para determinar el número de paneles solares es importante dicho factor, para ello se

escogerá el mes en el que el promedio de radiación es más bajo, en este caso es el mes de

julio con aproximadamente 2.5 kWh/m2 día según la tabla anterior, lo que equivale en horas

pico solares a 2.5 HPS.

Con la ecuación (5) y respecto a los valores anteriormente nombrados se va determinar la

cantidad de módulos fotovoltaicos:

(5)

Lo que indica esta ecuación es que el número de módulos fotovoltaicos es de 27 unidades

con una potencia máxima de 230W.

Donde, LMDcrit: consumo diario para el mes crítico, PMPP: potencia pico del módulo, HPS:

horas pico solares, PR: factor global de funcionamiento.

Para realizar la conexión de los módulos se debe tener presente cual es la tensión nominal

del módulo elegido, para un módulo fotovoltaico de 230 W la tensión nominal es de 29.95 V,

en las ecuaciones (6) y (7) arroja la manera correcta de conectar los módulos.

(6)

𝑁𝑇 =𝐿𝑀𝐷𝑐𝑟𝑖𝑡

𝑃𝑀𝑃𝑃 ∗ 𝐻𝑃𝑆 ∗ 𝑃𝑅=

13473

230 ∗ 2.5 ∗ 0.9= 26.03

𝑵𝒔𝒆𝒓𝒊𝒆 =𝑽𝑩

𝑽𝒎𝒑𝒑=

𝟒𝟖𝑽

𝟐𝟗.𝟗𝟓𝑽= 𝟏.𝟔 = 𝟐



(7)

De esta manera se deduce que consta de catorce ramas con dos módulos por cada rama

para un total de 28 paneles. [3]

2.3. Parámetros Para Elegir el Regulador.

Para conocer los parámetros más cercanos del regulador es importante tener claro la

corriente máxima que debe soportar, tanto de entXrada como de salida. Para determinar la

corriente de entrada se necesita conocer corriente de corto circuito de un módulo

fotovoltaico, que en el módulo que se va a usar es de 8.22 A, como se ve en la ecuación (8).

(8)

Donde, Imodcc: corriente unitaria del módulo fotovoltaico en corto circuito, Np: Número de

ramas de módulos en paralelo, 1.25 es un factor de seguridad para evitar daños ocasionales

al regulador.

En la ecuación (9) se determina la corriente de salida, es necesario conocer la potencia de

las cargas alternas.

𝑵𝒑𝒂𝒓𝒂𝒍𝒆𝒍𝒐 =𝑵𝑻

𝑵𝒔𝒆𝒓𝒊𝒆=

𝟐𝟕

𝟐= 𝟏𝟑.𝟓 = 𝟏𝟒

𝐼𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎 = 1.25 𝑥 𝐼𝑚𝑜𝑑𝑐𝑐 𝑥 𝑁𝑝 = 1.25 𝑥 8.22 𝑥 14 = 143.85 𝐴

(9)

Donde, PAC: potencia de las cargas alternas, Ninv: rendimiento del inversor, VB: voltaje de la

batería. [6]

2.4. Parámetros Para Elegir el Banco de Baterías.

Para los cálculos en el banco de baterías es importante tener en cuenta que cada batería

posee una profundidad de descarga máxima de 70% y una de descarga máxima diaria del

15%. En la ecuación (10) se determina la capacidad nominal de la batería en función de su

descarga máxima diaria.

(10)

Donde, Cnd: capacidad nominal de la batería en función de su descarga máxima diaria, Lmd:

consumo de energía medio.

Para obtener la capacidad nominal es necesario dividir por el voltaje de la batería como se

puede ver en la ecuación (11)

𝑰𝒔𝒂𝒍𝒊𝒅𝒂 =𝟏.𝟐𝟓(𝑷𝑨𝑪/𝑵𝒊𝒏𝒗)

𝑽𝑩=

𝟏.𝟐𝟓(𝟐𝟎𝟎/𝟎.𝟗𝟓)

𝟒𝟖= 𝟓.𝟒𝟖 𝑨

𝐶𝑛𝑑 𝑤

ℎ =

𝐿𝑚𝑑

0.15 ∗ 1=

13473

0.15= 89820

𝑤

ℎ



(11)

De esta manera se determina la capacidad nominal de la batería, para saber la cantidad de

baterías es también necesario conocer el voltaje de salida que es de 48 V y el voltaje nominal

que en este caso es de 2 V, lo que significa que la cantidad de baterías es de 24 unidades.

[6] [3]

2.5. Parámetros Para Elegir el Inversor.

En la ecuación (12) se determinara la potencia del inversor.

(12)

Donde, PAC: potencia de las cargas alternas

Un factor que se debe tener en cuenta en este tipo de diseños son los altos picos que

producen las cargas a la hora de arrancar lo que significa que necesitara más potencia de la

establecida, conociendo que la potencia total de consumo es de 1600 W por eso hay que

multiplicarlo por 8 para tener una potencia aproximada a la que se solicita como se ve en la

ecuación (13).

(13)

𝑪𝒏𝒅 𝒘

𝒉 =

𝑪𝒏𝒅(𝒘/𝒉)

𝑽𝑩=

𝟖𝟗𝟖𝟐𝟎

𝟒𝟖= 𝟏𝟖𝟕𝟏.𝟐𝟓 𝑨𝒉

𝑃𝑖𝑛𝑣: 1.2 𝑥 𝑃𝐴𝐶 = 1.2 (200) = 240 𝑊

𝑃𝑖𝑛𝑣 = 1.2 𝑥 𝑃𝐴𝐶 = 1.2 (200 𝑋 8) = 1920 𝑊

Con esta potencia calculada se sabe que el inversor elegido debe tener 1920 W o más.

2.6. Parámetros para el aerogenerador

Para la parte eólica del sistema fue importante revisar lo datos climáticos tanto en el IDEAM

como en páginas de internet que indiquen el clima en Bogotá, de allí se observa que Usme

caracterizado por ser frio ya que queda cerca al páramo de Sumapaz, no tiene la capacidad

suficiente en viento como para hacer funcionar un aerogenerador comercial ya que la

velocidad media de la zona no alcanza para la velocidad de arranque de la mayoría de

aerogeneradores, es por eso que se ve la necesidad de mostrar un diseño de aerogenerador

donde cumpla con los parámetros del terreno. Dichos parámetros se pueden tomar como la

velocidad media del viento con la que se cuenta que es de 2.5 m/s, la potencia que se

necesita que en este caso es la necesaria para reemplazar un módulo fotovoltaico lo que

quiere decir 230 W a este valor se le suma el 20% debido a las pérdidas causadas por

distancia y otros factores.

Figura 3. Diseño del aerogenerador.



Como se puede ver en la Figura 3 para un terreno como en el que se está trabajando se

necesita de un motor de 129 RPM para un aerogenerador es necesario que el motor sea DC

de imán permanente, la cantidad de aspas será de 3, las cuales tienen un radio de

aproximado de 3 m, dichas aspas se realizarían en triplex ya que es un material liviano y por

último los postes galvanizados deben ser resistentes, esmaltados, espesor de 3mm y de 10

m de altura. Como se observar en la figura anterior el voltaje que entrega el aerogenerador

es de 69.4 W por lo que será necesario realizar 4 aerogeneradores para captar la potencia

necesaria. De ahí se conoce el costo de los aerogeneradores y es bastante alto, es por eso

que el diseño se hizo completamente de energía solar.

Con este diseño del sistema de iluminación se conoce que el número de paneles solares es

de 28 unidades y el número de aerogeneradores es de 4. [3]

3. DISEÑO DEL SISTEMA DE ILUMINACION.

El diseño de iluminación se hizo para la cancha de la Fundación, este es un terreno que no

cuenta con ningún tipo de iluminación, donde se encuentra una caseta rodeada de pasto

como se observa en la Figura 4 opción a). En cuanto a la cancha que es también con prado

se puede observar que no es una cancha como tal, así se puede ver en la Figura 4 opción b),

pero las medidas si son las de una cancha de microfútbol que son de 25m*15m.

Figura 4. Imágenes de dimensiones del terreno.

3.1. PLANIFICACION BASICA

Para conocer la posición de los reflectores se propuso 3 opciones, el primer planteamiento

fue seccionar la cancha en ocho cuadros con un área aproximada de 50m2 como se ve en la

Figura 5 opción a). Con el fin que cada cuadro tuviera un reflector de 400W con capacidad de

alumbrar dicha área, el motivo de no seleccionar esta opción es que se debía realizar una

especie de malla a una gran altura para poder tener la cobertura de luminosidad deseada,

por esta razón la opción fue descartada. La segunda opción se observa en la Figura 5 opción

b) donde los laterales de la cancha cuentan con 5 reflectores de 200W cada uno y se cubriría

con toda la iluminación de la cancha, lo que no logro convencer es la cantidad de postes y

reflectores. En el tercer planteamiento que en la Figura 5 es la opción c) se pensó en

reflectores con una altura aproximada de 15 metros con tres reflectores de 400W de a dos

postes por cada lateral para que la apertura de la luz logre cubrir la totalidad de la cancha,



esta opción fue descartada debido a que la instalación de postes tan altos va a presentar

problema además de lo costoso que puede salir.

Figura 5. Opciones de la ubicación de los reflectores.

Finalmente en la Figura 5 opción d) vemos el planteamiento elegido que es poner postes de

aproximadamente de seis a diez metros de altura en las esquinas de la cancha con dos

reflectores de 200W tipo led los cuales tienen 15m de apertura en su luminosidad. [8], La

normativa contempla un mínimo de 200 lux para competiciones como las que se realizan en

la fundación es decir de tipo recreativas, cada reflector ofrece 354 lux ofrece un ahorro

energético del 60% y cuenta con un ángulo de iluminación de 120° el clima en la fundación

tiene un promedio de 16°C por lo que no que no hay ningún problema ya que estos

reflectores trabajan en un rango de -25°Ca+55°C trabajan con un voltaje AC100-240V 47-

63Hz, tienen una duración de >50.000 horas y su cuerpo hecho en aluminio garantiza que

no va a tener ningún problema si se deja en la intemperie.

Adicional a esto los reflectores deben ir ubicados dentro del perímetro de la cancha y en las

esquinas, esto se hace para evitar el deslumbramiento, y su montaje debe tener la siguiente

ubicación en los postes visto desde el centro del campo, el ángulo formado por el plano

horizontal y el eje de cualquier proyector debe ser superior a 25° y la distancia mínima entre

los reflectores y el campo debe ser de un metro, como se muestra en la figura 6.

Figura 6. Disposiciones de las luminarias

Figura 7. Boceto ubicación reflectores.

Para entender la ubicación de los reflectores se realizó un pequeño boceto donde se puede

notar la ubicación correcta de ellos y la forma en que van a cubrir la cancha con iluminación,

dicho boceto se observa en la Figura 7.



3.2. REQUERIMIENTO DE ILUMINACION

Al ser una cancha deportiva de carácter recreativa el IDRD (instituto de recreación y

deporte), sugiere que para este tipo de escenarios se debe contar con una iluminación de

60(150) (EH) 1:3, 2:3 este nivel de iluminación determina el estado de adaptación de la vista

de los jugadores sobre el cual desarrollan sus actividades.

Rigiéndose bajo las normas técnicas para el diseño de redes de iluminación se presenta el

diseño e implementación del sistema.

La iluminación de la cancha debe ser tal que permita una visión clara a los niños que están

jugando tanto del área en la cual se encuentran como en los elementos que intervienen en

ella como los balones los conos banderines y demás instrumentos que utilizan para

entrenar.

4. DISEÑO DETALLADO

4.1. POSTES

En el capítulo 3 se encuentra la descripción de porque se seleccionan los reflectores y de

qué tipo, es importante y por norma, se debe conocer las características de los postes en los

que irán dichos reflectores.

ℎ = [15

3+ 1] . tan(30°) = 3,5𝑚 (14)

La asimetría y la altura del reflector deberá estar acorde con la longitud L del área a iluminar

la ecuación (14) indica la altura indicada para montar los reflectores, para este caso la altura

ideal es de 3.5 m, su montaje se deberá realizar en postes galvanizados de alumbrado

exterior que tengan doble soporte para los reflectores, estos postes tienen que ir recubiertos

en pintura de esmalte para que sean anticorrosivos, el espesor debe ser de 3 mm según las

normas y deben ser libres de soldaduras deformaciones físicas aristas cortantes y defectos

de laminación.

Tabla 3 características mínimas de resistencia

La tabla 3. Presenta las características mínimas de resistencia de la estructura que

necesitamos.

4.2. Conexiones

Para las conexiones hay que tener en cuenta que se tendrán dos entornos, el que va dentro

de la caseta de la fundación, son conexiones que deben soportar los 210 voltios, para este

entorno se va a utilizar un cable Nº 10 AWG con un aislamiento THHN, esta conexión debe ir

con unos ductos EMT. Para el segundo entorno que es el de la cancha como hay que tener

en cuenta que este sistema de iluminación es una red eléctrica de baja tensión, por tal motivo

el cableado debe ser de tipo subterráneo ya que nos permite minimizar el riesgo eléctrico

controlando también la contaminación visual, el cableado debe ir dentro de unos ductos de

PVC (poli cloruro de vinilo) de tipo pesado de 1/2”, esta tubería garantiza impermeabilización

del cableado eléctrico, esta conexión contara con un cable Nº 12 AWG con aislamiento

THHN. Este cable tiene un aislamiento de goma libre de alógeno, según la norma este cable

permite una baja emisión de humo y gases corrosivos en caso de incendio, típicamente



viene en embalaje de longitud de 50m y 100m cumple con la norma internacional IEC

60332-1 / IEC 60754-1 / IEC 60754-2 / IEC 61034 diseñados especialmente para paneles

fotovoltaicos y la intemperie.

Los paneles solares estarán ubicados en la parte superior del techo de la fundación donde

se garantiza que no va a caer ningún tipo de sombra se tiene que asegurar que esta

superficie esté libre de cualquier irregularidad, deben quedar fijos y su montaje se realizara

sobre soportes metálicos, se debe tener en cuenta que la el techo de la fundación se

encuentre firme y que el viento no perturbe la teja ya que las vibraciones podrían causar

lentamente abrasiones en el panel fotovoltaico.

Para evitar cualquier tipo de corrosión estos paneles deben ir sujetados con pernos de

acero inoxidable. Al instalar los paneles solares se deben tener cubiertos ya que la mínima

cantidad de radiación ocasiona que empiece a generar voltaje y una mala manipulación

puede causar riesgos a la salud del instalador o generar daños al mismo panel, estos

paneles solares cuentan con un sistema de conexión mediante terminales rápidos, esto

permite el perfecto aislamiento contra personas o materiales susceptibles a sufrir daños.

Los cables de conexión se identifican de la siguiente manera: rojo para el positivo y azul

para el negativo, los cables negros tienen la siguiente configuración terminal de plástico

hembra para positivo y terminal de plástico macho para negativo.

El banco de baterías el regulador y el inversor se ubicarían dentro de la caseta de la

fundación como se logra ver en el diseño final Figura 8. Allí también se encontraría la caja de

distribución la cual va a ser bifásica a 20 amperios y técnicamente bipolar. Las conexiones

anteriormente nombradas deben estar a disposición para un eventual mantenimiento, por

esto se encontraran aislados de la humedad y los rayos del sol.

Hay que tener en cuenta que se deben ubicar cajas de paso una primera que será la de

empalme que se encarga de derivar las conexiones en dos, las cuales llegaran a otras cajas

de paso con medidas de 30x30cm que estarían ubicadas antes de los postes.

Para prevenir riesgos, hay que tener en cuenta algunas medidas. Como es la puesta a tierra

de todos los elementos metálicos, esta puesta a tierra se realiza conectando el perfil de

aluminio con un conductor, el panel trae un agujero especifico de 8mm de diámetro que está

identificado con el símbolo de tierra en esta conexión de igual manera se deben utilizar

tornillos de acero inoxidable, y si es necesario instalar una punta captora para prevenir los

rayos que pueden dañar el sistema en su totalidad.

5. RESULTADOS.

5.1. Comparativo de los Datos tomados en la Fundación

Aunque en las entidades meteorológicas tienen todos los datos climáticos como lo son

radiación solar, velocidad del viento, temperatura, entre otros, en este proyecto se tomó la

decisión de ir a la zona de donde se iba a realizar el diseño y con ayuda del laboratorio de

mecánica de la universidad quien nos facilitó el préstamo de los equipos para tomar datos

climáticos del terreno tomar datos como lo son velocidad del viento y radiación solar,

indispensables para el tipo de diseño a realizar, esto con el fin de hacer un comparativo que

tan cercanos están los datos climáticos a los consignados en las páginas y libros de

referencia.

Mes

Medida en la

fundación

(Km/h)

Medida en la página (Km/h)



Agosto máx. 20.9 17.2

Agosto min. 5.22 7.8

Septiembre máx. 13.68 14.6

Septiembre min. 4.68 7

Octubre máx. 14.04 15

Octubre min. 5.36 6.1

Tabla 4. Variación De La Velocidad Del Viento

En la Tabla 4 se muestra los datos tomados en la fundación de velocidad del viento

obtenidos con el anemómetro junto con los datos consultados en la página www.tutiempo.net

[9]

MES IRRADIANCIA

W/m2

Agosto máx. 1605

Agosto min. 243,8

Septiembre máx. 1876

Septiembre min. 138

Octubre máx. 1474

Octubre min. 258

Agosto máx. 1550

Agosto min. 502

Tabla 4. Incidencia solar en la cancha de microfútbol

En la Tabla 5 se muestra los datos tomados de incidencia solar, para ello fue necesario

utilizar el piranómetro el cual no mostro datos muy reales ya que por ser pequeño no es de

mucha confiabilidad, en este cuadro no se logró establecer una comparación con otros datos

ya que las últimas fechas de los datos del IDEAM datan desde el año 2004, y de la página

ingenieria.uniandes.edu.co/grupos/giap/images/Files/gerardo%20gordillo%20seminario%20si

lice.pdf donde los datos son del 2010 (datos utilizados para los cálculos), claramente los

datos no son comparables.

5.2. Costos.

En la Tabla 5. Se encuentran especificaciones técnicas y precios de los elementos del

sistema de iluminación

DESCRIPCIÓN R.C P.N M.P I.N (A)

V.O V.N FAB PRE C/U (col $)

REFLECTOR R. led 200W 200W 200W X X 85-265V

X 825.000

INVERSOR Vyctronphoenyx

(48-3000)

3000 6000 X 110-230

48V Vyctron 3’613.000

REGULADOR TriStar MPPT 45

X 2000 75 X 48-120

Stecasolarix

1’224.000

POSTES X X X X X X NOVALUX 2.400.000

MÓDULO LX-230P 230 236.49W 7.73 X X LUXOR 731.950

Tabla 5. Referencias y precios.

Donde, R.C: Referencia comercial, P.N: Potencia nominal, M.P: Máxima Potencia, I.N:

Corriente nominal, V.O: Voltaje de salida, V.N: Voltaje nominal, FAB: Fabricante.

En la tabla 6. Se encontrara las especificaciones de la batería.

DESCRIPCIÓN REFERENCIA PROFUNDIDAD DE DESCARGA

DIAS DE AUTONOMIA

PESO TECNOLOGÍA FAB PRE C/U (col $)

BATERÍA TZS12 (2V) 2335 Ah 3 117.6 Kg

Plomo Ácido

Ecosafe 1’380.820

Tabla 6. Características de la batería

Finalmente en la Tabla 7 se encuentran los costos de los componentes para realizar el

aerogenerador es necesario tener en cuenta que los aerogeneradores a realizar son 4.

PARTES AEROGENERADOR

MOTOR ASPAS POSTES

REFERENCIA M007RHR151BR6 Realizadas en madera

Postes Galvanizados

PRECIO C/U (col $)

4’405.825 200.000 1’800.000

Tabla 7. Costos aerogenerador



Además de estos precios se debe tener en cuenta costos adicionales como lo son bases de

los paneles, estudios previos, conexiones y mano de obra, que esta alrededor de los

4’180.000 pesos colombianos.

De esta manera se puede apreciar que el precio total del proyecto es de 78’851.280 pesos

colombianos

Con las tablas anteriores se puede ver que las especificaciones de cada elemento cumplen

con los cálculos obtenidos en la sección dos, son referencias comerciales y precios reales en

pesos colombianos.[10][11][12][13]

5.3. Diagrama final del sistema de iluminación.

En la Figura 8 se puede ver el diagrama del sistema de iluminación para apreciar mejor el

diseño se anexa a este documento las impresiones de los mismos.

Figura 8. Diagrama del sistema de iluminación.

6. CONCLUSIONES

Inicialmente se pensó que iba a ser factible realizar un diseño donde los aerogeneradores

desempeñarían un papel importante, pero al analizar los datos históricos proporcionados

de distintos medios, se llegó a la conclusión que la energía que proviene del sol es más

incidente en la zona que la que proviene del viento, teniendo en cuenta esta información

se concluye que las condiciones climáticas de la zona no son aptas para la captación del

viento, por lo que implementar aerogeneradores no es rentable, se debería realizar una

configuración en la cual se implemente varios aerogeneradores trayendo consigo gastos

injustificados para el poco potencial que se obtendrá, es por eso que el diseño de

iluminación funciona en su totalidad con energía solar, los aerogeneradores entrarían en

funcionamiento cuando hayan condiciones óptimas para su operación.

Uno de los problemas por los que se planteó diseñar un sistema de energías alternativas,

fue los altos costos de mantener un sistema de iluminación eléctrico por empresa, al

finalizar este estudio se observa que los costos de dicho diseño son bastante altos

respecto a la instalación e inicio de la operación, pero es claro que el mantenimiento de

ese sistema va a ser bastante bajos, ya que a partir de ese momento los recursos con los

que se obtiene la energía son naturales, representando un gasto mensual no mayor a

90.000 pesos colombianos, lo cual representa un gran ahorro respecto a obtener energía

obtenida una través de una ESP Domiciliarios, sin contar el beneficio que trae a la

fundación tanto socialmente como al planeta ambientalmente.

REFERENCIAS



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ESTUDIO Y DISEÑO DE UN SISTEMA HÍBRIDO UTILIZANDO...

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