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PRESENTADO POR: jean sebastian Maldonado corso DOCUMENTO:1

Actividad central unidad 1 conceptos básicos de electricidad Nombre de la actividad: Proyecto energías alternativas.

El propietario de una vivienda necesita que usted le ayude a identificar las fuentes de energía eléctrica que puede utilizar para aumentar su sostenibilidad. Los equipos se conectan a 110 V y las aplicaciones que se desean alimentar con estas fuentes de energía alternativa son: • •

Sistema de Iluminación: Iluminar la granja de noche consume un total de 1000 W Sistema de calefacción: Se cuenta con 4 planchas de calentamiento por resistencias, cada una de 12Ω conectadas en paralelo. • Otros elementos de la casa: Se ha conocido que consumen una corriente de 10A cuando están todos encendidos. Consulte información sobre generación solar, eólica y biogás y prepare un informe aproximado para mostrarle diferentes opciones al propietario de la vivienda, teniendo en cuenta la inversión en equipos, dimensiones de los generadores y modo de operación. Objetivo Identificar diferentes fuentes de energía alternativa y las condiciones para su implementación en instalaciones domiciliarias.

Documento guía Proyecto energías alternativas

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ANALISIS DE LA SITUACIÓN: Se analiza cada sistema (iluminación, calefacción, otros elementos) por separado, con el fin de obtener la potencia requerida del sistema observado. -Para el sistema de iluminación, el enunciado dice que se consumen 1000 W con un voltaje de alimentación de 110V, por ende: P=V∗I 1000[W] = 110[V] ∗ I I=

P 1000[W] = = 9.09[A] V 110[V]

R=

V 110[V] = = 12.10[Ω] I 9.09[A]

-Para el sistema de Calefacción, se abstrae que se tienen 4 resistencias en paralelo, cada una de ellas tiene un valor de 12Ω, por ende: 1 1 1 1 1 = + + + R(equivalente) R1 R2 R3 R4 R1 = R2 = R3 = R4 = 12[Ω] 1 1 1 1 1 4 = + + + = [Ω] R(equivalente) 12 12 12 12 12 R(equivalente) = RT = 3[Ω] P =V∗I=V∗(

P = 110[V] ∗ (

V ) RT

110[V] ) = 4033[W] 3[Ω]

Para los otros elementos de la casa, el enunciado solo afirma que se consumen 10 [A] Amperios de Corriente cuando están todos encendidos, por ende: 𝑃 =𝐼∗𝑉 𝑃 = 10[𝐴] ∗ 110[𝑉] = 1100[𝑊] Ahora, se obtiene la potencia total, cuyo valor es la suma de las potencias totales de cada sistema: 𝑃(𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙) = 1000[𝑊] + 4033[𝑊] + 1100[𝑊] = 6133[𝑊]

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ENERGÍA SOLAR: Es una fuente de energía renovable. Se pude hablar de 3 tipos de energía solar, la fototérmica que aprovecha calor por medio de colectores solares, la termoeléctrica que transforma calor en energía eléctrica, pero de manera indirecta, y la que convierte radiación solar en electricidad de forma directa, conocida como energía solar fotovoltaica. Para este caso nos enfocamos en la Energía solar fotovoltaica, que utiliza los ya conocidos paneles solares. Hay diferentes tamaños de paneles solares al igual que los hay de diferentes potencias, como por ejemplo de 45W ,110W,330W, 550W, entre otros (Industriales). Si, por ejemplo, se asume que se compra paneles con una potencia máxima de 330W y se tiene en cuenta la eficiencia Solar en Colombia, es decir el número de horas promedio de sol en Ciudades como Cali, Barranquilla, Cartagena, entre otras, las cuales son 5.4 horas por día, redondeando este valor a 6 Horas/día. Entonces: 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔í𝑎 = 𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 ∗ 𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔í𝑎 = 330[𝑊] ∗ 6[ℎ] = 1980[𝑊. ℎ] Como la energía total que se requiere con el sistema de iluminación, calefacción y otros dispositivos es de 6133[W], cuyo valor lo redondeamos a 7000[W] Utilizando el criterio Ingenieril de pérdidas y sobrecarga, con una incertidumbre de 400[W] es decir el valor se encuentra en un rango entre 6600[W] y 7400[W] aproximadamente, entonces se necesitarían máximo 4 módulos de paneles solares. El costo de un panel Solar de 330W de 24v Policristalino de 72 celdas en Bogotá D.C es de $795.000 COP en tienda virtual. (foto)

Por lo que el Costo total de solo la materia prima sería de $3.180.000 COP sin costo de envío. ENERGÍA EÓLICA: La energía eólica se obtiene mediante las corrientes de aire, generando energía cinética que es convertida en otras formas de energía (por ejemplo, en energía mecánica). Este tipo de energía utiliza la fuerza del viento para generar electricidad, la obtención de este tipo de energía es mediante molinos de viento o generadores eólicos. Este tipo de energía es muy viable siempre y cuando las condiciones del sitio sean las mas adecuadas, es decir que las corrientes de aire suministren lo necesario que necesita el generador y que también dichas corrientes, permanezcan

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constantes. El coste de un aerogenerador de 600W es de alrededor de $2.679.000,COP las condiciones del viento para obtener la potencia máxima deben ser de 12.5 m/s y suponiendo que tengamos esa velocidad del viento 12 horas de las 24 horas totales, entonces: 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔í𝑎(𝑊ℎ) = 𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎(𝑊) ∗ 𝑡𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜(𝑡) 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔í𝑎(𝑊ℎ) = 600𝑊 ∗ 12ℎ 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔í𝑎(𝑊ℎ) = 7200 Puesto que se tiene una demanda de aproximadamente 6600W Y 7400W suponiendo errores de sobrecarga y perdidas. ENERGÍA BIOGÁS: Son productos derivados de materia orgánica como, por ejemplo, estiércol compuestos por metano. Como su nombre lo dice, son gases que pueden ser utilizados como combustible y para la producción de electricidad. El biogás se produce mediante la conversión de energía química en energía mecánica y finalmente en energía eléctrica, mediante generadores y urbanas de conversión. Una de las ventajas de este tipo de energía respecto a las dos anteriores es que no depende de las condiciones meteorológicas. Para la generación de electricidad necesitamos un generador de 6000W el cual almacena el vapor que llega de una caldera que quema la biomasa y ya que incurrimos en este tipo de energía, esta se puede reutilizarla utilizando un condensador que convierta el vapor que sale del generador en agua. No obstante, a mi parecer, el precio de estos dispositivos es muy elevado para implementarlo en una sola vivienda, si la implementación fuese a mayor escala, entonces si sería mucho mas rentable analizando el costo-veneficio de dicha implementación.

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a.

Identifique las fuentes de energía alternativa que se podrían encontrar en la finca, equipos necesarios para implementación y capacidad de generación. Fuente

Equipos necesarios para la implementación

Energía Solar (Fotovoltaica)

4 módulos fotovoltaicos, cada módulo está compuesto por: -Panel Solar de 330W de 24v Policristalino de 72 celda. -Regulador. -Batería. -Convertidor/Inversor

Energía Eólica

Un módulo eólico de 600W totales, está compuesto por: -Generador de 500W. -Turbina eólica de 100W. -Torre.

Energía Biogás

Un módulo está compuesto por: - Motor de gas - Generador - Pistones para la quema del gas - Caldera - Condensador

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Capacidad de generación aproximada Asumiendo una eficiencia solar promedio de 6 Horas al día con un panel de 330W, entonces se estaría hablando de 1980 W.h. por lo que para poder suplir la demanda se necesitarán máximo 4 paneles obteniendo una capacidad de generación de 7920 W.h Asumiendo que las condiciones del viento para obtener la potencia máxima deben ser de 12.5 m/s y suponiendo que tengamos esa velocidad del viento 12 horas de las 24 horas totales. Dado que cada módulo eólico tiene una capacidad de 600W, entonces, según nuestras condiciones el módulo generaría 7200W.h en condiciones ideales. La capacidad de generación es alrededor de 4GWh a 7Gwh

b. Con base en la información del planteamiento, haga un cálculo del consumo de los sistemas de la finca que se desean alimentar.

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Sistema Iluminación Calefacción Otros

Consumo (W) 1000W 4033W 1100W

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c.

Basado en la información diligenciada en los puntos a y b, complete el informe solicitado. Sistema

Consumo (W)

Fuente recomendada

Ventajas

Desventajas

Iluminación

1000W

Energía Solar

-Rápida instalación -Sistema renovable. -Generación durante el día -Distribución durante la noche. - De acuerdo a la ley, no se necesita trámites ante ninguna entidad.

Es completamente dependiente de las condiciones meteorológicas del día. -Los módulos son muy delicados.

Calefacción

4033W

Energía Solar

-No se debe pagar facturación. -tiene suficiente garantía. -Mayor rentabilidad y funcionalidad.

-El costo inicial es elevado.

Otros

1100W

Energía Solar

El costo de los paneles solares cada día es menor, por ende, es una muy buena opción, lo que lleva a una solución viable

-Para hacer uso de la energía renovable, lo más difícil es la inversión inicial puesto que es muy elevada

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d. Esquema aproximado de la implementación Ilustre con un gráfico como sería la instalación de la fuente (o fuentes) de energía alternativa recomendada en la finca.

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