Evaluación Técnico-Económica de una Planta Desaladora Empleando ENERGIAS ALTERNATIVAS

Evaluación Técnico-Económica de una Planta Desaladora Empleando ENERGIAS ALTERNATIVAS.

[pic 1]

INTEGRANTES DEL GRUPO

• Alexander Zurita Muñoz

Rut: 20.271.276-2

• Carlos Navarro Valdés

Rut: 17.984.076-6

INTRODUCCION

La crisis hídrica es una situación que se produce cuando la disponibilidad de agua potable, dentro de una región es inferior a la demanda de agua de este sitio.

De acuerdo a lo anterior, nuestro proyecto se encuentra situado geográficamente en la Provincia de Petorca.

Actualmente el déficit de agua le afecta a más de 6.000 habitantes en la Provincia de Petorca, donde, más de 2.000 personas dependen de camiones aljibes para contar con suministro de agua potable, lo que corresponde a un 20% de su población.

Esta situación es recurrente a lo largo del tiempo, ocurriendo por diversas variables que se han acumulado a lo largo de los años.

Existen diferentes soluciones para combatir la crisis hídrica a nivel global. Por ejemplo, la captación de aguas lluvias mediante estanques, también existen los pozos para obtención de agua mediante napas subterráneas, también se utilizan las mangueras para capturar agua en ríos o lagos y finalmente la extracción de agua de embalses. Pero, todas esas soluciones no pueden ser utilizadas en el sector de Los Molles en Petorca. Esto a causa de que la sequía en el lugar es radical y excesiva. Es por ello, que se decide utilizar plantas desaladoras en base al proceso de osmosis inversa.

SITUACION ACTUAL

En la actualidad, el suministro de agua se realiza mediante bombeo y camiones aljibes.

Producto de lo anterior, debemos buscar alternativas para suministrar agua potable en forma segura y confiable las 24 horas del día. Tanto para nivel doméstico, como para el riego relacionado en la agricultura.

OBJETIVO

De esta forma, el objetivo principal de este proyecto será dimensionar de forma eléctrica las alternativas de suministro de agua para la zona de Petorca.

Dado los estudios realizados, tenemos como opción, evaluar una planta desaladora que se ubicará en el sector de Los Molles, bombeando agua hacia la zona de Petorca.

OBJETIVOS SECUNDARIOS

• Estudiar la alternativa de suministro eléctrico para la planta desaladora.
• Seleccionar las alternativas de suministro eléctrico más económica y confiable.
• Minimizar la cantidad de residuos producidos por la planta, en este caso la sal extraída del agua.

VARIABLES A CONSIDERAR EN EL PROYECTO ELECTRICO

Para el suministro de energía de la planta desaladora, debemos definir específicamente sus variables fundamentales, las cuales son; Potencia, Voltaje, Corriente, Rendimiento de la Maquina y Tiempo de funcionamiento. Estas variables son importantes, ya que, el área de nuestra profesión está relacionada con la energía eléctrica.

ESTADO DEL ARTE

Pueden existir diversas alternativas para suministro eléctrico de la planta desaladora;

1. Como la energía tradicional se asocia a fuentes más comunes para producir energía eléctrica.

La energía tradicional se relaciona directamente a compañías generadoras, de transmisión y distribución. Donde su finalidad es otorgar y abastecer a la población con energía eléctrica, estipulando diversas tarifas eléctricas para el cliente.

1. En el ámbito renovable, tenemos la Energía Eólica, que se obtiene a través de la energía cinética generada por el viento, el cual es un recurso inagotable. El aprovechamiento de la ventosidad requiere de la instalación de parques eólicos, ya sea en tierra o en alta mar, con la utilización de diversos aerogeneradores que transforma esta energía cinética de las corrientes del aire en energía eléctrica, considerando como punto fundamental la fuerza del viento. Por ello, los parques eólicos, que agrupan un gran número de aerogeneradores y hacen posible la obtención de esta energía en grandes cantidades, deben implantarse en lugares donde la presencia del viento sea predominante.
2. También, existe la energía solar, una de las energías renovables más conocidas y utilizadas en una época en la cual la responsabilidad hacia nuestro planeta y el medioambiente son clave para un desarrollo sostenible.

De esta forma, se realiza tabla comparativa de las alternativas planteadas, aspectos debidamente cuantificados, que incluyen; Factibilidad del suministro eléctrico, valores aproximados de las soluciones, mano de obra especializada y valor del KWh.

No obstante, es importante considerar la cantidad de residuos producidos por la planta desaladora, siendo en este caso la salmuera o sal extraída del agua, pues, sea cual sea la alternativa de suministro eléctrico seleccionada, la cantidad de residuos serán los mismos, debiendo ser administrados de forma segura y responsable para no perjudicar a los habitantes del sector, contaminando su espacio geográfico.

A continuación, se presenta tabla comparativa de las soluciones:

[pic 2]

Nota: Planta desalinizadora producirá 1000 L de agua

Demanda de energía es de 3,5 Kwh-día (adjunta imagen en anexo)

Sistema de montaje para planta:  230V 50Hz una fase - 9.2 amps a 230V

SELECCIÓN DE LA ALTERNATIVA PROPUESTA

Según la tabla comparativa presentada en la imagen anterior, se aprecia que;

La energía tradicional al inicio es rentable, considerando la disponibilidad del suministro eléctrico las 24 hrs del día, levantamiento de la obra en pocos meses y valor aproximado de la solución más económico. Pero, con el transcurso del tiempo no es conveniente, ya que los costos tarifarios que cobra la Compañía Eléctrica se deben pagar de forma perpetua.

La energía eólica, que, a pesar de ser una energía renovable y eficaz en ciertos lugares, se presenta un cierto insegura, ya que este sistema depende del viento para otorgar energía. Lamentablemente en la Provincia de Petorca, los vientos no superan los 14 km/hrs en el mejor de los días. Es decir, es un sistema de generación poco oportuno.

Es por ello, que el suministro eléctrico más idóneo para la alimentación de la planta desalinizadora será; Durante el día Energía Solar con un sistema Off-Grid, mientras que en la noche se ejecutará con baterías.

Claramente, la inversión inicial es más costosa en comparación a las dos soluciones expuestas anteriormente, sumando también una tardanza mayor para el levantamiento de la obra. Pero, lo beneficioso de esta solución, es que, nos podremos independizar de la Compañía Eléctrica del sector, durante las 24 hrs del día. Evitando así, pagar cualquier tipo de tarifa, que ciertamente es una variable importante al momento de considerar los costos.

ENUMERA Y DESCRIBE LOS ASPECTOS A CONSIDERAR EN EL DISEÑO DE LAS SOLUCIÓN PROPUESTA.

1. Nivel de radiación: La radiación solar es la energía emitida por el Sol, que se propaga en todas las direcciones a través del espacio mediante ondas electromagnéticas. Lo beneficioso, es que tenemos radiación solar garantizada todos los días del año. Medir la radiación solar es importante como aspecto a considerar. A continuación, se adjunta medición solar realizada en explorador solar del Ministerio de Energía.

[pic 3]

[pic 4]

1. Orientación solar (latitud): Para ubicar en la orientación correcta un panel solar hay que valorar el ángulo acimutal, esto se refiere a la posición de los paneles solares con respecto a la línea ecuatorial. Esta posición depende de la ubicación geográfica desde donde nos encontremos, para ser claros, los paneles siempre deben apuntar hacia el ecuador. En el sector de Los Molles, la latitud estipulada para orientar los paneles de mejor manera es equivalente a -32,2401 grados. Se adjunta foto a continuación;

[pic 5]

1. Potencia requerida al día: La potencia que se necesita para operar la planta equivale a 3,5 kwh-día.

1. Paneles solares (Marca SUNERGY): Como la instalación fotovoltaica será un sistema eléctrico trifásico; Necesitaremos una cantidad de 33 paneles en total. Utilizando un orden de 3 strings. En cada string irán 11 paneles conectados en serie para luego juntar los strings en paralelo, generando cada fase una cantidad de 3,685 Kwh-día

Cada panel es policristalino, tiene 72 celdas solares de alta eficiencia, genera 335 W, teniendo un voltaje de 24V. Proveniente del Norte América. Autorizado por la SEC para instalar sus placas en sistema de generación ciudadana en Chile. Una característica para destacar es su vida útil, proyectada en alcanzar los 25 años.

1. Potencias del panel: La potencia que puede generar cada panel es de 335 W, ancho 1000 cm, alto 2000 cm y largo 35 cm, su área de superficie es de 2 m2.

1. Rendimiento o eficiencia del panel: El rendimiento de un panel representa la eficiencia con la que una placa solar convierte la energía solar en energía eléctrica. Cuanto mayor es el rendimiento, la placa genera mayor cantidad de kWh de energía por vatio de capacidad de potencia.

Es decir, un panel solar de alta eficiencia genera más electricidad que un panel con una eficiencia estándar. El rendimiento es un factor determinante en el caso de que tengas espacio limitado en tu tejado y pagues elevadas facturas eléctricas. De esta forma, se considera un 19% de eficiencia para cada panel.

1. Área del lugar: Como necesitaremos 4 paneles, con una dimensión de 2000x1000 cm cada uno, requeriremos un área total de 19,25m2 para el levantamiento fotovoltaico. Se considera la distancia de cada panel con un espacio de 1.5 metros, esto para evitar sombras que puedan averiar los paneles.

1. Baterías (Marca EVEREXCEED): son un gran elemento de una instalación fotovoltaica. Estas aumentan el ahorro en las facturas, puesto que almacenan la energía producida por las placas solares. Para el levantamiento necesitaremos una cantidad de 9 baterías. Cada batería es de un voltaje de 12V, una corriente de 200 Ah, una vida útil de 13 años, una cantidad de 3000 ciclos, permitiendo descargas de un 95%, soporta una potencia de 2.4Kw.  LAS BATERIAS DEBEN ESTAR ALINEADAS CON EL MOTOR O MOTORES DE LA DESALADORA (La instalación esta dada por corriente, para que funcione el motor necesitamos el voltaje y corriente. Como pusimos que funciona a 24 hrs debemos considearrra, paneles, reguladores de tensión, baterías de respaldo e inversores ya que motores se conectan a 220 V. 

1. Inversores (Marca SOLIS): Es un componente de los sistemas solares fotovoltaicos que se encarga de convertir la corriente continua (energía producida por las placas solares) en corriente alterna (electricidad que podemos utilizar), de tal forma que podamos generar y consumir nuestra propia electricidad. Utilizando en esta instalación fotovoltaica 3 inversores. Cada inversor híbrido genera una potencia de 4.6 KW, un voltaje de 48V, posee un cargador incorporado, la unidad puede funcionar en modo desconectado o en red con certificado SEC.

1. Regulador de carga (Marca Victron Energy): Los reguladores de carga son cargadores solares que recogen energía desde los paneles solares y la almacenan en las baterías del sistema fotovoltaico.

Cada regulador de carga es de 250V y 100A. Utilizan tecnología MPPT que maximiza esta colecta de energía, gestionándola de forma inteligente para así alcanzar la carga máxima en el menor tiempo posible, En este proyecto se utilizará una cantad de 3 reguladores de carga.

...