Informe Final De Practicas Pre-profesionales

UNIVERSIDAD NACIONAL DE JULIACA VICERRECTORADO ACADÉMICO ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA EN ENERGÍAS RENOVABLES

Informe de Prácticas Pre - Profesionales DIMENSIONAMIENTO E INSTALACIÓN DE ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA Y TÉRMICA

PRESENTADO POR: ENRIQUE AMERICO PURACA CALAPUJA

Institución: Empresa Energía y Tecnología Molisol Energy E.I.R.L. Realizado de abril a julio de 2018

JULIACA – PERÚ 2018

UNIVERSIDAD NACIONAL DE JULIACA – UNAJ ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA EN ENERGÍAS RENOVABLES

Informe de Prácticas Pre – Profesionales DIMENSIONAMIENTO E INSTALACIÓN DE ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA Y TÉRMICA

Autor: ENRIQUE AMERICO PURACA CALAPUJA Institución: Empresa Energía y Tecnología Molisol Energy E.I.R.L. Fecha: Abril - Julio JULIACA – PERÚ 2018

UNIVERSIDAD NACIONAL DE JULIACA Escuela Profesional de Ingeniería en Energías Renovables Informe final de prácticas Pre-Profesionales

Dimensionamiento e instalación de energía solar fotovoltaica y térmica ENRIQUE AMERICO PURACA CALAPUJA

Informe presentado como parte de los requisitos para el trámite del grado de Bachiller en Ingeniería en Energías Renovables Aprobada por el siguiente jurado:

Presidente: D.Sc. Henry Pizarro Viveros

Primer miembro: Ing. Edwin Rene Pari Pari

Segundo miembro: Ing. Wilhem Limachi Viamonte

DEDICATORIA

A DIOS Por darme la oportunidad de vivir para escribir estos versos, por protegerme en salud, guiarme en estudio y en el trabajo para lograr mis objetivos.

Gracias por darme la oportunidad de viajar a distintos lugares para conseguir mis objetivos y por guiar mi camino.

A MIS PADRES Isidro y Imelda por darme la oportunidad de estudiar y apoyarme en todo momento.

A MI AMIGA Vianeth por darme esos ánimos para estudiar, que siempre está pendiente de mí en todo momento y por darme las fuerzas para seguir adelante.

AGRADECIMIENTO

Agradezco a dios por guiarme en mi camino.

A mis padres y hermanos por a verme ayudado en todo el momento cuando más lo necesite.

A mis tíos Paul y Mider por darme sus casas para vivir.

A la Universidad Nacional de Juliaca por darme la oportunidad de estudiar

A la Escuela Profesional de Ingeniería en Energías Renovables. A los Ingenieros Reynaldo, Norman, Julio, Henry, Walter, Saúl, Elmer y José Ramos; por trasmitir sus conocimientos y por orientar al bien camino.

A Pronabec a beca permanencia por apoyarme en mi formación profesional.

A la Energía Y Tecnología Molisol Energy E.I.R.L. en especial al gerente Sergio Monroy por abrirme las puertas de su empresa.

INDICE Indice de figuras.................................................................................................................I Indice de tablas................................................................................................................III RESUMEN.......................................................................................................................IV 1.

GENERALIDADES...................................................................................................1 1.

Introducción........................................................................................................1

21.

Empresa energía y tecnología molisol energy E.I.R.L........................................1 1.2.1 Misión, visión de la empresa.....................................................................2 1.2.2 Antecedentes..............................................................................................3

31.

Objetivo...............................................................................................................3 1.3.1 Objetivo general.........................................................................................3 1.3.2 Objetivos específicos.................................................................................3

2.

MARCO TEÓRICO...................................................................................................3 12.

Energía solar........................................................................................................4 2.1.1 Energía solar fotovoltaica..........................................................................5 2.1.2 Energía solar térmica...............................................................................11

3.

DESARROLLO DEL TEMA DE PRACTICAS....................................................12 13.

Energía solar térmica.........................................................................................12 3.1.1 Actividad N° 01: Instalación de una terma solar tipo serpentín en la ciudad de Juliaca......................................................................................12 3.1.2 Actividad Nª 02: Instalación y automatización de una terma solar.........15 3.1.3 Actividad Nª 03: Instalación de terma solar............................................17 3.1.4 Actividad Nª 04: Instalación de terma solar............................................18 3.1.5 Actividad Nª 05: Instalación de terma solar............................................19 3.1.6 Actividad Nª 06: Verificación de terma solar..........................................20 3.1.7 Actividad Nª 07: Mantenimiento de terma solar.....................................21 3.1.8 Actividad Nª 08: Curso de terma solar....................................................22

23.

Energía solar fotovoltaica..................................................................................22 3.2.1 Actividad Nª 09: Verificación de bombeo solar.......................................22

3.2.2 Actividad Nª 10: Ponencia “Demostración de riego tecnificado con paneles solares”........................................................................................27 3.2.3 Actividad Nª 11: Instalación y diseño de un sistema fotovoltaico para iluminación de una vivienda....................................................................28 4.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES......................................................30 14.

Conclusiones.....................................................................................................30

24.

Recomendaciones..............................................................................................30

5.

REFERENCIAS........................................................................................................31

6.

ANEXOS....................................................................................................................32

Índice de figuras

Figura 2-1 Tipos de radiación (Garcia, 2006)........................................................................................5 Figura 2-2 Modulo fotovoltaico (Elaboración propia)...........................................................................6 Figura 2-3 Característica I-V de una célula FV (Castro Gil, 2009)........................................................7 Figura 2-4 Batería Ritar (Elaboración propia)......................................................................................10 Figura 2-5 Inversor Victron energy de 24 a 250 V (Elaboración propia).............................................11 Figura 2-6 Partes del colector solar de tubos de vacío ( Arivilca, 2010)..............................................12 Figura 3-1 Colector solar tipo serpentín (Elaboración propia)............................................................14 Figura 3-2 Instalación de colector solar de 150 litros en Juliaca (Elaboración propia).......................15 Figura 3-3 Conexión de resistencia y sensor de temperatura (Elaboración propia)..............................16 Figura 3-4 Programación de TK-8ª (Elaboración propia).....................................................................16 Figura 3-5 Instalación de estructura colector solar (Elaboración propia).............................................17 Figura 3-6 Instalación de colector solar de 100 litros en Santa Rosa (Elaboración propia)................18 Figura 3-7 Instalación de colector solar de 100 litros en Chupa (Elaboración propia).......................19 Figura 3-8 Instalación de estructura de colector solar de 200 litros en Sicuani (Elaboración propia)..........................................................................................................................19 Figura 3-9 Instalación de colector solar de 200 litros en Sicuani (Elaboración propia)......................20 Figura 3-10 Instalación de colector de tubos de vacío (Elaboración propia)........................................20 Figura 3-11 El estado que se encuentra el colector solar de 120 litros (Elaboración propia)..............21 Figura 3-12 El estado que se encuentra la terma solar (Elaboración propia)........................................21 Figura 3-13 Presentación del curso de colector solar (Elaboración propia).........................................22 Figura 3-14 El arreglo fotovoltaico de bombeo solar (Elaboración propia).........................................23 Figura 3-15 Curva característica de I-V del panel solar PROSTAN 120 Wp. (Elaboración Propia).........................................................................................................................26

Figura 3-16 Comportamiento de la potencia del panel solar respecto al tiempo (Elaboración Propia).........................................................................................................................27 Figura 3-17 El arreglo fotovoltaico de bombeo solar (Elaboración propia).........................................27 Figura 6-1 Comparación y verificación de colectores solares (Elaboración propia)............................32 Figura 6-2 Instalación de estructura de colector solar (Elaboración propia)........................................32 Figura 6-3 Verificación de almacén (Elaboración propia)....................................................................33 Figura 6-4 Instalación de sistema hibrido (Elaboración propia)..........................................................33 Figura 6-5 Instalación de colector solar en Puno (Elaboración propia)................................................34 Figura 6-6 Mantenimiento de colector solar de 2000 litros (Elaboración propia)................................34

2

Índice de tablas

Tabla 3.1 Condiciones ambientales......................................................................................................23 Tabla 3.2 Datos obtenidos del modulo solar........................................................................................24 Tabla 3.3 Datos de instrumentación....................................................................................................24 Tabla 3.4 Datos de radiación, días de autonomía y tensión nominal...................................................28 Tabla 3.5 Datos para la estimación de carga.......................................................................................28 Tabla 3.6 Datos de configuración de módulos fotovoltaicos y de regulador.........................................29

3

RESUMEN

El presente informe da a conocer las Practicas Pre-Profesionales realizadas en la Empresa Energía y Tecnología Molisol Energy E.I.R.L., esta empresa Elabora proyectos a base de energía solar, instalan termas solares, iluminaciones domésticas, bombeo solar para irrigaciones, temperan piscinas. Los objetivos del informe son: Aplicar todo el conocimiento adquirido en las aulas en el área de energías renovables, Aprender a instalar sistemas solares fotovoltaicos y térmicos. Las actividades que se realizaron fue: Instalación de cinco colectores solares de diferentes capacidades de almacenamiento de agua caliente; Instalar la resistencia como un sistema auxiliar y automatizar con TK – 8 A para colectores solares; mantenimiento de los colectores solares instalados; dimensionamiento, instalación del sistema fotovoltaico de baja potencia; participación y asistencia a eventos como son: Demostración de riego tecnificado con paneles solares Ilave; curso de instalaciones de colectores solares en Sicuani. Las conclusiones que se llegaron son: fueron desarrollados y complementados los conocimientos adquiridos en las aulas en el área de energías renovables, los edificios ya optan por las energías renovables tal es el caso los hospedajes ya cuentan con agua caliente continua, y las viviendas aisladas de la red también ya cuentan con energía solar fotovoltaica.

4

1. GENERALIDADES 1.1

Introducción En este informe de Prácticas Pre-Profesionales, se indicarán las actividades

desarrolladas, además informar los objetivos trazados y los resultados obtenidos en las prácticas realizadas. Las prácticas fueron desarrolladas en la Empresa Energía Y Tecnología Molisol Energy E.I.R.L. en Juliaca.

El informe se desarrolla en cumplimiento de las Practicas Pre- Profesionales según el Reglamento General de Practicas Pre-Profesionales aprobado con Resolución de Consejo de Comisión Organizadora N° 107-2016- CCO-UNAJ. Las Practicas Pre-Profesionales se realizado desde el 11 de Abril hasta 12 de Julio del 2018. 1.2

Empresa energía y tecnología molisol energy E.I.R.L. Elabora proyectos a base de energía solar, instalamos termas solares, iluminaciones

domésticas, bombeo solar para irrigaciones, temperamos piscinas. Se hace elaboración de proyectos privadas y públicas con municipalidades, teniendo como labor principal promocionar y aprovechar la energía renovable; creada en el año 2014. El objetivo de la empresa es de proporcionar a todos sus clientes, equipos de garantía y calidad como son:  Sistemas Fotovoltaicos: para dar iluminación, electrificación y generación de energía para equipos; para el sector domiciliario (rural o urbano), minería e industrial.  Sistemas de bombeo solar: para brindar agua para la irrigación en el área agrícola e industrial.  Termas solares de tubos al vacío: para el abastecimiento de agua caliente; para el sector domiciliario, industrial, agropecuario y minería.

 Cocinas mejoradas portátiles: para usos doméstico, eficientes porque reduce el humo emitido por la leña.  Horno mejorado portátil: para usos doméstico, restaurante panaderías, etc. Ahorra leña y mejora la calidad.  Equipos portátiles como Cargador solar para celulares, linternas solares, radios solares, etc. 1.1.1

Misión, visión de la empresa  Misión Impulsar el desarrollo con energías renovables y la eficiencia, con calidad,

responsabilidad ambiental, social y económica que nos permite adaptarnos a las necesidades de todos nuestros clientes a través de la mejora continua, que garanticen el liderazgo y rentabilidad de nuestra empresa.  Visión Hacer que Energía y Tecnología Molisol Energy E.I.R.L. Aporte soluciones tecnológicas innovadoras que contribuyan al desarrollo sostenible de la sociedad, ser una empresa líder en el desarrollo de sistemas de aprovechamiento de las energías renovables, para el uso residencial e industrial. Con la máxima calidad, seguridad fiabilidad y cuidado al medio ambiente.  Valores  Honestidad  Liderazgo  Excelencia  Orientación al cliente  Innovación 2

1.1.2

Antecedentes Participación en el taller de cierre - del proyecto de la feria regional sobre eficiencia

energética, energías renovables y gestión ambiental. realizado el 29 de Enero del 2014 - en el salón consistorial - auditorio de la Municipalidad de Arequipa. Participación en la hora del planeta en la plaza de armas de Arequipa, organizado por la Municipalidad de Arequipa - realizado el 29 de Marzo del 2014. Participación por la IV conferencia anual de municipios energía renovables y medio ambiente en puno organizado por organización ideas Perú - se le realizado el apoyo a la Empresa Electrosol Puno para la presentación en temas de termas solares, paneles solares, electrosol trabajo el tema de bombeo solar y picos solares. 1.3 1.1.3

Objetivo Objetivo general  Aplicar todo el conocimiento adquirido en las aulas de UNAJ en el área de energías renovables.

1.1.4

Objetivos específicos  Realizar el dimensionamiento, instalación y mantenimiento de colectores solares.  Instalar la resistencia como un sistema auxiliar y automatizar con TK – 8 A para colectores solares.  Realizar el dimensionamiento e instalación del sistema fotovoltaico

2. MARCO TEÓRICO

Las energías renovables son aquellas que provienen de fuentes de energía inagotables debido a la inmensa cantidad de energía que contiene y cuyo ritmo de generación es muy superior al de consumo.

3

Las energías renovables pueden clasificarse, en función de las reservas disponibles de las fuentes de energía y su capacidad de regeneración. Clasificación de las fuentes de energía       

Energía eólica Energía hidráulica Energía geotérmica Energía marina Energía solar Energía de la biomasa Energía del hidrógeno

Es necesario entender algunos elementos claves en relación al sol como fuente de energía renovable. En este sentido, debemos entender algunos conceptos. 1.4

Energía solar La energía solar es una energía renovable, obtenida a partir del aprovechamiento de la

radiación electromagnética procedente del Sol. La radiación solar que alcanza la Tierra ha sido aprovechada por el ser humano desde la antigüedad, mediante diferentes tecnologías que han ido evolucionando. Radiación solar es la energía que viene del sol hacia la tierra. Puede llegar de varias maneras: 

Radiación directa, es la llega desde el sol, sin que sufra algún desvió en su



camino. Radiación difusa, es la que sufre cambios en su dirección, principalmente debido a la reflexión y difusión de la atmósfera.

4

Figura 2-1 Tipos de radiación [ CITATION Gar06 \l 3082 ]

Mientras más alta sea la radiación solar más podemos aprovechar la energía de sol para transformarla en energía eléctrica. La energía solar, se deriva del sol y se puede aprovechar al transformarla de dos maneras:  La energía del sol que se utiliza para producir electricidad se le llama energía solar fotovoltaica. Para transformarla en energía eléctrica se utilizan los módulos o paneles fotovoltaicos.  La energía del sol que se utiliza para producir agua caliente se le conoce energía solar térmica, utilizando los colectores o termas solares.

2.1.1

Energía solar fotovoltaica La energía fotovoltaica aprovecha directamente del sol y lo transforma en energía

eléctrica. El modulo fotovoltaico consiste en la conexión eléctrica de células FV en serie – paralelo hasta obtener los valores de voltaje y corriente destacados deseados [CITATION Gar06 \p 5 \l 10250 ].

5

Figura 2-2 Modulo fotovoltaico (Elaboración propia)

 Efecto fotovoltaico Es un conjunto de componentes que permite captar la energía del sol o energía solar y transformarla en energía eléctrica [CITATION Car09 \p 254 \l 10250 ]. La energía solar es obtenida directamente del sol dentro de la energía solar se encuentra la energía solar fotovoltaica y la energía térmica. 2.1.1.1. Parámetros de funcionamiento de panel solar La Error: Reference source not found representa la corriente en función de la tensión que aparece en la célula. El lector puede ir viendo en dicha figura algunos de los parámetros de funcionamiento de panel solar, que serán explicados en el presente epígrafe. [CITATION Car09 \l 10250 ].

6

Figura 2-3 Característica I-V de una célula FV [CITATION Car09 \l 10250 ].

Los parámetros de funcionamiento de panel solar, son los que a continuación se detallan: 

La corriente de cortocircuito, ISC. Es la corriente que se obtiene de la célula cuando la tensión en sus bornes es de cero voltios; es la máxima corriente que



se puede obtener de la célula. La tensión de circuito abierto, VOC. Es la tensión para la que los procesos de recombinación igualan a los de generación y, por lo tanto, la corriente que se extrae de la célula es nula; constituye la máxima tensión que se puede extraer de una célula solar. En las células de Si de tipo medio es del orden de 0,6 V



mientras que en las de GaAs es de 1 V [CITATION Car09 \l 10250 ]. Potencia máxima, Pmax. La potencia, P, es el producto de la corriente por la tensión; tanto en cortocircuito como en circuito abierto la potencia es 0, por lo que habrá un valor entre 0 y VOC para el que la potencia será máxima y vale Pmax = Vmáx . Imáx.



Factor de forma, FF. Que se relaciona con la potencia máxima, la tensión en circuito abierto y la corriente de cortocircuito por la Ecuación (4.1). Obsérvese que el máximo valor que puede tomar es FF =1; así, cuanto más próximo sea este número a la unidad, mejor será la célula.

7

PMax =I SC .V OC . F F (2.1) 

Eficiencia, ŋ. Expresado en %, es el parámetro por excelencia que define el funcionamiento de la célula solar. Representa la relación entre la potencia que obtenemos de la célula y la potencia de la luz que incide sobre ella. Así (4.2): ŋ=

I SC . V OC . F F .100 A . Psol

(2.2) Donde Psol es la potencia luminosa por unidad de área que se recibe del sol en forma de fotones (en condiciones estándar, 100 mW/cm2) y A es el área de la célula [CITATION Car09 \p 272 \l 10250 ]. 2.1.1.2. Factor de forma y eficiencia El área encerrada por el rectángulo definido por el producto Impp · Vmpp es, como es observable en la Error: Reference source not found, inferior a la representada por el producto Isc · Voc. La relación entre estas dos superficies se cuantifica con el factor de forma: FF=

I mpp . V mpp I SC . V OC

(2.3)

El factor de forma es tanto más cercano a la unidad cuánto más acentuado sea el codo localizado en el punto de máxima potencia. Su valor, normalmente comprendido entre 0,7 y 0,8, varía poco de unas células a otros. Conociendo los valores de I sc y Voc es posible calcular la potencia en el punto de máxima potencia, dado que Pmpp = FF · Isc · Voc. Por otra parte, la calidad de una célula se puede cuantificar con la eficiencia de conversión según la ecuación ŋ=

I mpp . V mpp PL

(2.4)

8

Donde PL representa la potencia luminosa que incide en la célula. Como es evidente de la ecuación 4.4, este valor de eficiencia se corresponde al caso en el que el acoplamiento entre la carga y la célula permite a ésta trabajar en el punto de máxima potencia. Las células industriales de silicio suelen ofrecer eficiencias comprendidas entre el 13 % y el 17 % [ CITATION Per18 \l 10250 ].  Eficiencia con respecto al área total Esta definición implica la relación entre la máxima potencia generada por el dispositivo y la cantidad de radiación solar incidente en el dispositivo completo [ CITATION Alo06 \l 10250 ]. ŋarea total= Donde η

área total

P max AT . ET

(2.5)

es la eficiencia con respecto al área total, Pmax es la potencia máxima

que puede generar el dispositivo, AT es el área total del mismo y ET es la radiación solar incidente total, para saber la eficiencia con respecto al área de la celular solar, solo se debería remplazar AT por Ac que vendría a ser el área de la célula[ CITATION Alo06 \l 10250 ] . 2.1.1.3. Componentes de una instalación de energía solar fotovoltaica  Batería Es el componente que almacena la energía eléctrica que recibe del panel fotovoltaico para luego distribuir la electricidad en el momento que se necesite. Las baterías realizan tres funciones importantes dentro del sistema fotovoltaico:   

Almacenar energía eléctrica Proporcionar la energía eléctrica Distribuir la energía eléctrica de forma estable y adecuada

9

Figura 2-4 Batería Ritar (Elaboración propia)

 El controlador o regulador de carga Se encarga de conectar y desconectar el panel fotovoltaico, dependiendo de si la batería está cargada o descargada. Además, deja al panel fotovoltaico en circuito abierto cuando debe desconectarlo.  El inversor Tiene como función transformar la tensión de corriente continua (CC) de la batería a corriente alterna (CA) y poder utilizar los equipos y artefactos que normalmente funcionan con este tipo de corriente, que suelen ser los convencionales a 110V / 220V. Hay tres tipos de inversores:  Onda cuadrada.  Onda modificada.  Onda senoidal.

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Figura 2-5 Inversor Victron energy de 24 a 250 V (Elaboración propia)

2.1.2

Energía solar térmica La energía que viene del sol en forma de calor se llama energía solar térmica. Este

calor puede ser aprovechado y transferido a otros cuerpos mediante colectores térmicos, por ejemplo, los colectores solares de agua. 2.1.2.1. Colectores de tubos de vacío La tecnología de tubos de vacío es actualmente la más eficaz de las empleadas en los colectores solares térmicos. Durante un tiempo fue un sistema muy caro y de difícil acceso. Sin embargo, este sistema comienza a hacerse cada vez más accesible para algunas aplicaciones, como lo demuestra la proliferación de sistemas compactos de agua caliente por termosifón con tubos de vacío que en los últimos años han invadido mercados en varios países. Se puede decir que los colectores de vacío son más eficientes que los de placa plana, es importante dar una pequeña explicación sobre los procesos físicos (radiación, convección y conducción) por los cuales la energía calorífica pasa de un cuerpo a otro y que intervienen en los procesos que determinan la mayor o menor eficacia de un colector con respecto a otro.

11

Figura 2-6 Partes del colector solar de tubos de vacío [ CITATION Ari10 \l 3082 ].

3. DESARROLLO DEL TEMA DE PRACTICAS

En este punto se describirá las actividades realizadas en la Empresa energía y tecnología molisol energy E.I.R.L.

1.5 3.1.1

Energía solar térmica Actividad N° 01: Instalación de una terma solar tipo serpentín en la ciudad de

Juliaca Debe tener en cuenta lo siguiente:  Vistita al lugar  Cuantas personas son en hotel. Registrar datos  Cuantos puntos de Agua caliente tiene, si va cuenta con otros servicios (Cocinas, Lavanderías).  Zona o lugar de instalación  Tipo de Presión de agua o cuenta con tanque Elevado

12

 Tener en Cuenta con los arranques en el techo

Antes de iniciar a instalación, es necesario verificar:  Disponibilidad de área  Necesidad de soporte metálico  Sombra  Orientación del techo o cobertura  Inclinación del techo o cobertura (latitud)  Facilidad de acceso al techo o cobertura  Relación de materiales y Herramientas completa  Utilización de Equipos de Protección Personal (EPP) Preparación para Instalación herramientas a utilizar  Una tijera corta tubo  Llave inglesa  Un alicate  Un alicate de presión  Terrajas de ½ , ¾ y 1 “ de IPS  Termo fusión. De diferentes pulgadas El consumo de agua caliente Hay que distinguir entre la demanda pico que se utiliza para el dimensionado del sistema convencional de preparación de agua caliente y la demanda media diaria que se emplea para el cálculo de prestaciones de los sistemas solares.[ CITATION Vit96 \l 10250 ] . 13

La estimación de la demanda pico permite determinar la potencia instantánea de un calentador instantáneo o la capacidad del depósito y la potencia necesaria para el caso de un sistema de acumulación. En los sistemas de acumulación se emplea también el tiempo de preparación para el dimensionado de equipos y corresponde al tiempo que se tarda en calentar el volumen del depósito a una determinada temperatura de consigna. El cálculo de los equipos convencionales de preparación de agua caliente sanitaria en base a las demandas pico se realiza por procedimientos muy normalizados y ampliamente experimentados[ CITATION Vit96 \l 10250 ]. Las mediciones de los consumos reales de agua caliente en viviendas están demostrando que los valores son, en general, menores que los valores utilizados para el dimensionado (50 a 60 litros por persona y día), normalmente basados en datos procedentes de manuales de diseño de sistemas convencionales[ CITATION Peu05 \l 10250 ]. Temperatura de consumo La temperatura de consumo es uno de los factores que influyen en el aporte global del sistema. A efectos de diseño pueden aceptarse temperaturas de suministro de agua caliente sanitaria entre 45 °C y 50 °C, pero conviene ajustar estos valores siempre que sea posible. [ CITATION Mar13 \l 10250 ]. Lugar de instalación: Jr. Huancané. Especificaciones de la terma:    

Cantidad: 30 tubos Marca: Molisol Nro. de serie: 21170341 Capacidad de almacenamiento de agua caliente: 300 litros

14

Figura 3-7 Colector solar tipo serpentín (Elaboración propia)

3.1.2

Actividad Nª 02: Instalación y automatización de una terma solar Antes de iniciar a instalación, es necesario verificar:  Disponibilidad de área  Necesidad de soporte metálico  Sombra  Orientación del techo o cobertura  Inclinación del techo o cobertura (latitud)  Facilidad de acceso al techo o cobertura  Relación de materiales y Herramientas completa  Utilización de Equipos de Protección Personal (EPP) Lugar de instalación: Juliaca. Especificaciones de la terma  Cantidad: 15 tubos  Marca: Molisol  Nro. de serie: 20170301

15

Figura 3-8 Instalación de colector solar de 150 litros en Juliaca (Elaboración propia)

Figura 3-9 Conexión de resistencia y sensor de temperatura (Elaboración propia)

16

Figura 3-10 Programación de TK-8ª (Elaboración propia)

3.1.3

Actividad Nª 03: Instalación de terma solar Lugar de instalación: Santa Rosa Especificaciones de la terma    

Cantidad: 10 tubos Marca: Molisol Nro. de serie: 20170301 Capacidad de almacenamiento de agua caliente: 100 litros

Datos del cliente    

Propietario: Jesús Flores Calcina DNI: 23806928 Cel. 984449623 Fecha de instalación: 27/05/18

17

Figura 3-11 Instalación de estructura colector solar (Elaboración propia)

Figura 3-12 Instalación de colector solar de 100 litros en Santa Rosa (Elaboración propia)

3.1.4

Actividad Nª 04: Instalación de terma solar Lugar de instalación: Distrito de Chupa, Comunidad Rinconada sector aguas castillo 18

Especificaciones de la terma  Cantidad: 15 tubos  Marca: Molisol  Capacidad de almacenamiento de agua caliente: 100 litros Datos del cliente    

Propietario: Cosme Pilco Mamani DNI: 80161222 Cel. 929603754 Fecha de instalación: 15/04/18

Figura 3-13 Instalación de colector solar de 100 litros en Chupa (Elaboración propia)

3.1.5

Actividad Nª 05: Instalación de terma solar Lugar de instalación: Sicuani Especificaciones de la terma  Cantidad: 15 tubos  Marca: Molisol  Capacidad de almacenamiento de agua caliente: 100 litros

19

Figura 3-14 Instalación de estructura de colector solar de 200 litros en Sicuani (Elaboración propia)

Figura 3-15 Instalación de colector solar de 200 litros en Sicuani (Elaboración propia)

3.1.6

Actividad Nª 06: Verificación de terma solar Lugar de verificación: Puno Especificaciones de la terma  Cantidad: 100 tubos  Marca: Molisol  Capacidad de almacenamiento de agua caliente: 1000litros

20

Figura 3-16 Instalación de colector de tubos de vacío (Elaboración propia)

3.1.7

Actividad Nª 07: Mantenimiento de terma solar Lugar de mantenimiento: Juliaca Especificaciones de la terma  Cantidad: 12 tubos  Marca: Molisol  Capacidad de almacenamiento de agua caliente: 120 litros

Figura 3-17 El estado que se encuentra el colector solar de 120 litros (Elaboración propia)

21

Figura 3-18 El estado que se encuentra la terma solar (Elaboración propia)

3.1.8

Actividad Nª 08: Curso de terma solar Lugar del curso: Sicuani Objetivo del curso Dar a conocer el comportamiento de un sistema térmico a los clientes y usuarios de la

empresa cerámica Fredy

Figura 3-19 Presentación del curso de colector solar (Elaboración propia)

22

1.6 3.1.9

Energía solar fotovoltaica Actividad Nª 09: Verificación de bombeo solar Lugar de verificación: Juliaca Equipos a utilizar  1 panel solar fotovoltaico de 100 w  Banco de resistencia variable de 0 a 100 ohmios, y de 10 A  Multímetro  Pinza amperimétrica  Un inclino metro digital  Cables de conexión adecuados Características del panel solar Poli cristalino

Figura 3-20 El arreglo fotovoltaico de bombeo solar (Elaboración propia)

 Cálculos En base a los datos tomados evaluar:  La potencia máxima entregada por los paneles solares (watts) 23

 Eficiencia de los paneles solares (%)

 Hoja de datos Fech

15 de Mayo del 2018

Hora

4: 16 pm

a

Tabla 3.1 Condiciones ambientales

Variables

Símbolo

Unidades

Valor

Velocidad del viento Temperatura ambiental Radiación solar horizontal

V Tamb Ho

m/s °C W/m2

1 24 1100

Tabla 3.2 Datos obtenidos del módulo solar

Tensión (V) 0.6 2.65 6.84 6.85 8.46 10.11 11.85 13.65 15.8 16.72 18.11 18.81 19.47 19.46 19.66 19.79

Corriente (A) 5.6 5.5 5.5 5.5 5.3 5.1 5.1 5 4.9 4.8 4.7 4.4 4.2 3.9 3.7 3.6

Resistencia (Ohm) 0 0.4 0.8 1.2 1.6 2 2.4 2.8 3.2 3.6 4 4.4 4.8 5.2 5.6 6

Potencia (W) 3.36 14.575 37.62 37.675 44.838 51.561 60.435 68.25 77.42 80.256 85.117 82.764 81.774 75.894 72.742 71.244 24

19.97 20.12

3.4 3.2

6.4 6.8

67.898 64.384

Tabla 3.3 Datos de instrumentación

Instrumento

Marca

Modelo

% de Error

Pinza Amperimetrica Resistencia Variable Multímetro

Fluke Ekm Fluke

375 TRUE RMS CLAMP METER YT 175 TRUE RMS MULTIMETER

5% 5% 5%

 Que es eficiencia de un panel solar fotovoltaico Como lo menciona Carta Gonzales en su libro “Centrales de energías renovables” la eficiencia de un panel fotovoltaico es el parámetro por excelencia que define el funcionamiento de la célula solar, expresado en %. Representa la relación entre la potencia que obtenemos de la célula y la potencia de la luz que incide sobre ella. Así (4.2): ŋ=

I SC . V OC . F F .100 A . Psol

Donde: Psol: Es la potencia luminosa por unidad de área que se recibe del sol en forma de fotones (en condiciones estándar, 100 mW/cm2) A:

Es el área de la célula

ISC:

Corriente de corto circuito del panel fotovoltaico

VOC:

Voltaje en circuito abierto del panel fotovoltaico 25

F F:

Factor de Forma.

En el laboratorio de la empresa se analizaron la eficiencia del panel solar PROSTAN 120 Wp La eficiencia se determinó mediante la ecuación (2.2) resulto la siguiente: ŋ=

I SC . V OC . F F .100 …………….. (1) A . Psol FF=

I mpp . V mpp I SC . V OC

…….. (2)

Remplazando 2 en 1 tenemos:

ŋ=

ŋ=

I mpp . V mpp .100 A . Psol

4.7 x 18.11 w w (1.125 x 0.6208)m .1000 2 m 2

.100

ŋ=12.18  la potencia máxima del panel solar medido con el de la placa del fabricante La potencia máxima del panel solar: 85.11 Watts La potencia de placa del fabricante: 120.00 Watts Nota: La potencia máxima que se obtuvo en el laboratorio es 85.11 Watts menos al de la placa de 120 Watts, esto debido a que los datos se recolectaron fuera de la hora solar pico (4:16 pm).

26

Curva caracteristica del panel solar I-V 6 5.6

5.5

5.55.5 5.3

5.1 5.1

5

4.94.8 4.7 4.4 4.2 3.9 3.7 3.6 3.4 3.2

Corriente (Ampe)

5 4 3 2 1 0 0

5

10

15

20

25

Voltaje (Voltios)

Figura 3-21 Curva característica de I-V del panel solar PROSTAN 120 Wp. (Elaboración Propia).

NOTA: La potencia Máxima del panel fotovoltaico se dará en el puno (18.11V -4.7 Amp), esta potencia es 85.11 Watts.

Potencia del panel (Watts)

Potencia del Panel solar PROSTAN 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 4:14

4:16

4:17

4:19

4:20

4:22

4:23

120 Wp

4:24

4:26

4:27

Tiempo (Horas PM)

27

Figura 3-22 Comportamiento de la potencia del panel solar respecto al tiempo (Elaboración Propia).

3.1.10

Actividad Nª 10: Ponencia “Demostración de riego tecnificado con paneles

solares” Lugar de ponencia: Centro Poblado Coraraca - Ilave Objetivo de la ponencia Demostrar el riego tecnificado con paneles solares a Centro Poblado Coraraca Distrito de Ilave Provincia de Collao.

Figura 3-23 El arreglo fotovoltaico de bombeo solar (Elaboración propia)

3.1.11

Actividad Nª 11: Instalación y diseño de un sistema fotovoltaico para iluminación

de una vivienda. Ubicación de la instalación: Puerto Maldonado Dimensionamiento del sistema El sistema hace funcionar los 03 reflectores de 12 Watts desde las 06:00 a 11:00 p.m. Las formulas del dimensionamiento se encuentra en el anexo 1 cumpliendo con la Norma Técnica Peruana, la Norma Técnica en Edificaciones, Reglamentos Técnicos.

28

Tabla 3.4 Datos de radiación, días de autonomía y tensión nominal.

Radiación inclinada KWh/m2

Días de autonomía

Tensión nominal (V)

5.5

2

12

Tabla 3.5 Datos para la estimación de carga XEstimación de carga Descripción Foco led Televisor de 40" DVD Potencia del inversor (W)

Unidades Potencia Potencia Horas uso Energía/día Carga/día (Uds.) AC (W) DC (W) (h) (Wh/día) (Ah/día) 3 12.0 5 194 16.13 1 50.0 4 215 17.92 1 22.0 4 95 7.89 108.0 503 41.94

Tabla 3.6 Datos de configuración de módulos fotovoltaicos y de regulador Dimensionamiento GENERADOR FOTOVOLTAICO MODULO (Wp) Imax Isc Vn módulo

BATERÍA Prof. Descarga 0.5 Cap. Teórica 176,57 4,77 (Ah) Batería 5,20 stock 200 12 Total Bat. 1 85

Ah Ah Ah 29

Ns (Numero de módulos en serie) Np (Numero de módulos en paralelo) N° Paneles totales

1

REGULADOR Cap. 2 Regul. (A) 11,91 Amperios Nº 2.0 reguladores 20 1

Equipos utilizados 1.- 2 Módulo solar de 85 Watts - Marca Yingli Solar. 2.- 01 Controlador Pro Chargue de 20 A. 3.- 01 batería de 200 Ah - Gel Everexceed. 4.- 01 Inversor de 300 W.

4. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 1.7

Conclusiones Fueron desarrollados y complementados los conocimientos adquiridos en las aulas en

el área de energías renovables, los edificios ya optan por las energías renovables tal es el caso los hospedajes ya cuentan con agua caliente continua, y las viviendas aisladas de la red también ya cuentan con energía solar fotovoltaica La automatización de TK – 8ª es más practico que un regulador de larga LIGHT, debido a que el regulador de carga LIGHT es automático tiene sensores de temperatura no es recomendable para lugares donde no hay agua. Además, se concluye la mayoría de las personas utilizan pozo tubular eso afecta enormemente a los colectores solares ya sean de tubos de vacío o de placa plana.

30

1.8

Recomendaciones  Al realizar las instalaciones eléctricas utilizar los equipos de seguridad  Tener cuidado con la programación debido a que la hora no está definida en un TK-8.  Tener cuidado al momento de realizar la conexión de los paneles solares con el regulador de carga.

5. REFERENCIAS

Arivilca, R. (2010). Energia Termica. Arequipa. Alonso Garcia, C. (17 de Noviembre de 2006). El Generador Fotovoltaico. eoi, 33. Barros

Borgoño,

M.

(2016).

Tritec

-

Intervalo.

Obtenido

de

http://www.tritec-

intervento.cl/productostritec/tipos-de-paneles-fotovoltaicos/ Castro Gil, M. A. (2009). Centrales de energias renovables Generacion electrica con energias renovables. Madrid, España. Recuperado el 20 de Mayo de 2018 Garcia, A. (17 de Noviembre de 2006). El Generador Fotovoltaico. Martunez Escribano, Franco Noceto & Alonso Suarez, J. C. (2013). Manuel Tecnico de energia solar termica. Facultad de I ngenieria universidad de la repiblica de Uruguay. 31

Perpiñam Lamigueiro, O. (2018). Energia Solar Fotovoltaica. España, España: cc Creative Commons. Recuperado el 21 de Mayo de 2018 Peuser, Remmers, Schnauss, F. (2005). Sistema solares termicos. Diseño e instalacion. Viti, A. (1996). Calentamiento de agua de piscinas. Asociacion Tecnica Española de Climatizacion y Refrigeracion.

6. ANEXOS

a)

Figura 6-24 Comparación y verificación de colectores solares (Elaboración propia)

32

b)

Figura 6-25 Instalación de estructura de colector solar (Elaboración propia)

c)

Figura 6-26 Verificación de almacén (Elaboración propia)

d)

33

Figura 6-27 Instalación de sistema hibrido (Elaboración propia)

e)

Figura 6-28 Instalación de colector solar en Puno (Elaboración propia)

34

f)

Figura 6-29 Mantenimiento de colector solar de 2000 litros (Elaboración propia)

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