Diseño y construcción de un módulo carga para celulares por medio de paneles solares en UNIMINUTO sede principal

Camilo Alejandro Aranzalez ardila

ID: 665253

Camilo.aranzalez@uniminuto.edu.co

Tatiana Alejandra Gómez Gómez

ID:660463

tatiana.gomez@uniminuto.edu.co

Luz Angelica Urrego Murillo

ID:666567
Luz.urrego@uniminito.edu.co

Corporación Universitaria Minuto de Dios, sede principal

Metodología de la investigación

NRC: 9112

Diseño y construcción de un módulo carga  para celulares por medio de paneles solares en UNIMINUTO sede principal.

PLANTEAMIENTO DE PROBLEMA

La mayoría de las personas pertenecientes a la comunidad educativa Minuto de Dios cuentan con un dispositivo móvil el cual requiere el suministro de carga energética para su funcionamiento continuo, dadas sus utilidades en diferentes áreas. La infraestructura de la universidad no cuenta con las suficientes tomas de energía eléctrica para las más de 20490 personas (Ávila. 2016) que integran todo el personal; esto produce que los estudiantes se vean afectados en diferentes asignaturas las cuales requieren el aprovechamiento de medios digitales en la práctica del aprendizaje (Erstad, 2013),  además de afectar la comunicación digital. Está claro que entre los gastos de los recursos económicos con los que cuenta la institución no se contempla costear el desarrollo de un cambio o adaptación estructural para nuevas tomas y aún menos para el pago por el consumo de las mismas.

Colombia ha sido uno de los países destacados en Latinoamérica por el desarrollo de políticas de conversión hacia las energías alternativas, es por esto varios espacios industriales, comerciales y académicos han puesto en marcha procesos de para el diseño y la implementación de sistemas de obtención de energía de fuentes alternativas para la el suministro de energía convencional a dispositivos electrónicos útiles en sus respectivas áreas. Uniminuto desde su semillero de investigación DIPIERA ha buscado “aportar en el diseño, construcción e implementación de procesos y tecnologías apropiadas que involucren el uso de las energías renovables y alternativas como opción en la innovación y eficiencia de los procesos industrial” (Alfonso, 2019); objetivo que lleva a plantear el uso de energías alternativas para la solución de problemáticas institucionales.

Ante la problemática planteada, como estudiantes de Ingeniería Industrial de plantea el análisis de la implementación de un sistema de carga para celulares ubicado dentro del espacio universitario, haciendo uso de energía fotovoltaica para evaluar si suple la demanda de los alumnos que requieren el suministro de energía de forma constante para sus dispositivos móviles .

OBJETIVO GENERAL

Analizar la eficacia de la implementación de un módulo de carga para celulares, basado en la obtención de energía fotovoltaica mediantes paneles solares en las cubiertas superiores de  UNIMINUTO sede principal.

JUSTIFICACIÓN

Mediante el desarrollo de esta propuesta de investigación se pretende contribuir la calidad de los servicios prestados por Uniminuto, incluyendo así el desarrollo óptimo de sistemas alternativos de obtención y suministro de energía, dotándolos con herramientas como: paneles solares de recolecciòn de energia solar, y módulos de almacenamiento y distribuciòn de energía eléctrica, como alternativa para economizar los costos adquiridos por la demanda de energía tradicional como lo es el caso de la electricidad,  la cual posee un alto impacto sobre los recursos naturales y la economía. Es por esto que se quiere presentar una energía alterna a la comunidad Uniminuto sede principal, con el fin de brindar un sistema que permita el autoabastecimiento energético de acuerdo a la demanda presentada por los integrantes de la comunidad.

Es importante indicar que con respecto a las energías alternativas son muchas las investigaciones que se han hecho por parte de estudiantes y profesionales, también así como los muchos trabajos que se han presentado, pero asi como lo muestra el estudio realizado por UPME (2015) “el análisis muestra que, actualmente, la tecnología solar FV no es rentable en Colombia sin subsidios, para lo cual la razón principal es que los costos de estos sistemas son relativamente altos a causa de la escasa madurez del mercado”

En cuanto a recursos energéticos en Colombia, la dependencia del petróleo, el carbón y el gas han generado conflictos de orden político y ambiental, por esta razón, es necesario invertir en el desarrollo y aplicación de tecnologías alternativas de producción de energía que funcionen con recursos renovables, y es que las reservas, cada vez más agotadas, de las fuentes tradicionales de energía (combustibles fósiles) han puesto sobre el tapete la inminente necesidad de encontrar soluciones alternativas a la producción energética,garantizando un ambiente más limpio, donde este tipo de energías renovables cubren el 20% del consumo mundial de electricidad (Joshin 2014). Colombia, por su posición geoespacial, presenta un alto potencial de recursos energéticos renovables, como son: El Sol, viento, pequeñas centrales hidroeléctricas -PCH-, biomasa, energía de los océanos y geotermia (UPME,2019). Siendo el sol el factor primordial en el desarrollo de este sistema alternativo propuesto para la comunidad Uniminuto.

1. Marco de antecedentes

En esta parte del proyecto se evidenciara un recuento de investigaciones que se han desarrollado en este  tema de energías renovables y proyectos de sistemas fotovoltaicos que se han realizado en Colombia y paises de Latinoamerica.

En primer lugar se mostrarán un proyecto de la universidad de PIURAS en el Perú y en la universidad Jorge Tadeo Lozano en colombia, bogotá; en lo cuales se realizó la implementación de sistemas fotovoltaicos para la carga de celulares. Después de esto, se hará un compendio de factores que afectan la cantidad de energía que captan los paneles solares según un enfoque en infraestructura del sistema fotovoltaico, basados en algunos proyectos de investigación que consideran el tipo de panel fotovoltaico y el método de seguimiento solar y el ángulo de inclinación de los paneles solares.

1.1  Implementación de sistemas fotovoltaicos.

        Villavicencio, Castellón, Bernal, & Águila, 2016, exponen el procedimiento para implementar un sistema fotovoltaico en 8 edificaciones de la central Ronera y para esto se plantea la metodología en 6 etapas: Identificación de las posibilidades de absorción de la tecnología, evaluación de las superficies, selección de la tecnología, evaluación de la factibilidad, absorción e implementación y validación, los resultados obtenidos de la superficie disponible y otras especificaciones como orientación e inclinación se presentan en la siguiente tabla:

Tabla 1

Resultados de la evaluación de las superficies disponibles para la instalación del Sistema Fotovoltaico sobre techos

[pic 1]

Nota. Recuperado de “Procedimiento para instalación de un sistema fotovoltaico sobre techos en la corporación cuba ron s.a ”, de Villavicencio, M., Castellón, C., Bernal, I., & Águila, J., (18 de octubre de 2016). Recuperado de http://cort.as/-HU85 .

 Se decidió emplear módulos de solares.

 2 752 módulos fotovoltaicos, acoplados a 23 unidades de inversores trifásicos SMA STP 25000TL-30, que transforman la corriente continua en corriente alterna compatible con la b v     red, de esta forma el sistema cuenta con una potencia total de 688kWp y 552kWn de corriente alterna, en base a lo cual se estima que en los periodos de producción de la ronera el 40% de dicha energía generada será consumida por la propia entidad, entregando el resto a la red; en los periodos en los que esta no tenga producción, toda la energía generada en la planta fotovoltaica será entregada a la red. (Villavicencio, Castellón, Bernal, & Águila, 2016, Pg. 9)

Frente al análisis de factibilidad y rentabilidad, se revela que al generar energía se eliminan pérdidas de transmisión y distribución de energía eléctrica llevando a un ahorro anual de 289,4 tn de petróleo, equivalente a $ 159,17 MCUC anuales como efecto país, además de que la instalación de sistemas fotovoltaicos reducen las emisiones de CO2 al medio ambiente en 676.63 tn al año.

         También Liomnis & Reineris (2015) y Teixeira, Coriolano & Rocha (2016)  han realizado análisis energético y de viabilidad de los sistemas fotovoltaicos donde se calcularon parámetros del sistema FV, la productividad Final, la productividad de referencia,  rendimiento global, cálculo de la energía producida por cada módulo y cálculo del poder ahorrado. los resultados obtenidos presentados por Liomnis & Reineris (2015) se evidencian en la siguiente tabla:

Tabla 3

Coeficientes de rendimiento normalizados

[pic 2]

Nota. Recuperado de Energetic analysis of a photovoltaic system integrated to a horizontal flatrooftop ”, deLiomnis, O. L., & Reineris, M. L., (septiembre de 2015). Recuperado de http://cort.as/-HUSy .

 Mientras Teixeira, Coriolano & Rocha (2016) llega a la conclusión de que en el campus donde se implementó el sistema FV se recibe una media de “5,690Wh de energía solar por día en cada metro cuadrado de área, equivalente a una potencia promedio de 1,000 W de energía solar en cada metro cuadrado durante 5 horas y 42 minutos al día”, esta energía generada llevaría a un ahorro mensual de R $ 1,174.34,además la potencia instalada de GCPVS disminuirá la necesidad de demanda de energía del proveedor. Esta reducción deberá representar ahorros de R $ 1,117.33 por mes.

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