Proyecto Centrales

7/23/2019 Proyecto Centrales

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Proyecto de implementacin de un Aerogenerador para un sistema aislado comoabastecimiento de energa para las radio bases de la empresa TIGO

Estado actual de la radio base.-

Tenemos una radio base que se encuentra situada en zona franca, esta radio base tiene unademanda de cubierta a travs de la red pblica que consta con 15 kva potencia que es asumidapor su transformador (15kva-14.4kv!."#!kv$5!%z&, adem's de contar con un enerador acombustible que consta con la misma potencia para suministrar la cara total ) el sistema del*%elter (sistema de telecomunicaci+n&.

Propuesta

*e plante+ el desarrollo de un plan de implementaci+n de un aeroenerador como sistemaaislado para el abastecimiento de enera de una radio base de tio con una potencia instaladade 15kva.

oltica ) reulaci+n

l /ice ministerio de lectricidad ) nera 0lternativas, dentro del inisterio de 2idrocarburos )

nera, es el encarado de establecer las polticas ) dise3ar la reulaci+n para el sector

elctrico. a 0utoridad de iscalizaci+n ) 6ontrol *ocial de lectricidad (0& es la responsable de

aplicar la reulaci+n. as compa3as que pertenecen al sistema interconectado 7acional (*87&

deben estar verticalmente separadas. *in embaro, las compa3as del sistema aislado tiene

permitido realizar m's de unas actividades definidas dentro del sector de la electricidad (esdecir ,eneraci+n, transmisi+n ) distribuci+n&.


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Energa elica

Resea general del desarrollo de la EO.-es una de las eneras renovables con m's potencia

instalada en el mundo ) la que %a vivido un crecimiento m's r'pido.

l desarrollo de la tecnoloa asociada a la enera e+lica %a permitido la fabricaci+n de

eneradores e+licos cada vez m's randes. l aeroenerador con mas potencia es9

1. *eaTitan

:ise3ado por la empresa estadounidense 0*6*e, se trata del enerador e+lico m's rande

que se conoce %asta la fec%a. Tiene un di'metro de rotor de 1;! metros ) una altura de torre de1"5 metros, lo que equivaldra a un edificio de m's de 4! pisos. o m's destacable es la potencia

nominal de 1! < de su turbina.

istemas aislados

n la actualidad, su principal uso es para la eneraci+n de electricidad mediante la utilizaci+n de

maquinas e+licas. sto puede ser a ran escala (como los parques e+licos&, tambien conocido

como centralizado, cu)a eneraci+n de importantes cantidades de electricidad es capaz de

abastecer a una poblaci+n de cientos, miles o millones de personas. = tambin, puede ser a una

escala muc%o menor, aut+nomos, en la que el ob>etivo es el de abastecer electricidad a una

vivienda, brindarle un efecto de molino o bombeo de aua.Justificacin de eleccin del emplazamientoa selecci+n ) el an'lisis de posibles emplazamientos que sean

0decuados para la instalaci+n de aeroeneradores comprenden en eneral las*iuientes fases9

?ase de e@ploraci+n9 6aracterizada por la prospecci+n e+lica eneral ) el:ise3o preliminar del sistema e+lico.?ase de planificaci+n9 6aracterizada por una evaluaci+n pormenorizada:el emplazamiento ) el dise3o del sistema e+lico.?ase de operaci+n9 6aracterizada por la predicci+n del rimen de viento= la valuaci+n operacional del sistema e+lico (predicci+n de la enera

+lica producida ) condiciones de operaci+n del sistema&.n la etapa de selecci+n del emplazamiento debe atenerse de formaAeneral a los siuientes criterios96aractersticas e+licas del emplazamiento9

/elocidad media del viento lo m's elevada posible.0usencia de rac%as fuertes ) frecuentes./iento laminado con la mnima turbulencia posible./iento con direcci+n predominante.0usencia de calmas duraderas.

6ondiciones del terreno.resentar un nivel de comple>idad lo menor posible. 6olinas suaves )

de ba>a ruosidad.6onviene, que el luar no est pr+@imo a ncleos %abitados para evitar el


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impacto paisa>stico ) sonoro que pudiesen producir los aeroeneradores.0dem's es importante que el luar presente una accesibilidad adecuada.8mpacto medioambiental9

*e debe contemplar el impacto sonoro que puede ocasionar sobre

poblaciones cercanas, el impacto paisa>stico, efectos sobre la flora )fauna ) las posibles interferencias sobre ondas de radio, televisi+n otelefona.

6onfiuraciones eomtricas simples que no llamen la atenci+n ) sea>usten a la forma del terreno.

inturas suaves. os eneradores tienden a ser bienvistos por la sociedad en eneral ) si

se colocan en los sitios adecuados no afectan demasiado a la vidaanimal.Acuerdos con propietariosTodas ) cada uno de los aeroeneradores del parque se encuentrandentro de una nica finca. a mpresa inversora tendr' un acuerdo firmado con

los dos propietarios de dic%a finca para el desarrollo del parque e+lico. ste%ec%o se traduce en una facilidad ) rapidez de tramitaci+n, dado que se %aceinnecesario recurrir a procedimientos de e@propiaci+n. or tanto el pro)ecto sepodra e>ecutar de forma inmediata, una vez se %a)an obtenido lasautorizaciones pertinentes.

!bicacin en el terreno

antener una distancia entre aeroeneradores del orden de unos diezdi'metros en la direcci+n del viento dominante ) de tres a siete di'metrosen la direcci+n perpendicular al mismo.

Estudio del "iento

os datos recolectados para %acer el estudio del potencial e+lico mostrado en ste traba>o, fueron

obtenidos del 8nstituto de 8nvestiaciones lctricas (88& con colaboraci+n del :r. Bos uis

ern'ndez Ca)as quien es el :irector >ecutivo de dic%o 8nstituto. Aracias a su a)uda pudimos

obtener los datos que, en la Depblica e@icana, es mu) difcil obtener debido a la ran

competencia que e@iste entre las compa3as de eneraci+n elctrica por medio del recurso

e+lico.

os datos obtenidos, son datos diez minutales (datos de cada diez minutos& medios develocidades de viento, de las direcciones de viento, temperatura, %umedad relativa ) presi+n

atmosfrica a una.

altura de "! m. ) otra de 4! m. sobre el nivel del suelo, en un periodo de un a3o, con lo que

podremos comparar c+mo se comporta el viento a dos diferentes alturas en el mismo luar.


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#.$.- Tratamiento de datos:entro del tratamiento de datos %a) varios par'metros que se deben tomar en cuenta para tenerun buen estudio del potencial e+lico como lo son los siuientes9

0. as condiciones enerales de viento en un emplazamiento9a& 6ondiciones meteorol+icas (Temperatura, presi+n, %umedad relativa, densidad del aire&.b& :istribuci+n de frecuencias de direcci+n.c& :istribuci+n de frecuencias de velocidad.d& /ariaci+n temporal de la velocidad.e& otencial e+lico disponible.

E. as caractersticas del viento para el funcionamiento del sistema9a& erfil vertical de velocidad %orizontal.b& 6aractersticas de turbulenciac& :esviaci+n de la direcci+n.

#.%.-

Rosa de los "ientosFna rosa de los vientos nos sirve para mostrar la informaci+n sobre las distribuciones de velocidades deviento ) la frecuencia de variaci+n de las direcciones del viento durante el a3o de estudio.n el cuadro 1, podemos observar las repeticiones de datos diriidas en la direcci+n de aln sector ) el

rano de velocidades en el que se encuentra. :atos a "! m. de altura.

&uadro# *ector

1 " # 4 5 G H I

/elocidad

7orte 7oreste ste *ureste *ur *uroeste

Jeste 7oroeste

!-"& 115G HI; 114# G## #"; ";1 G4H 1!;1"-4& 4H1 G41 "H14 1"5" 4GH 1#5 H#! 1;4"4-G& H5! II 514 15I! #G# 1# 45I 4"5!G-I& H41 1# 4! 1!H1 HH ! "I G";5I-1!& GH1 4 G 1II G ! ! H15I1!-1"& 4;H " 1 "" ! ! ! 5I"51"-14& "4; 1 ! # ! ! ! #H4414-1G& 14! ! ! ! ! ! ! 155G1G-1I& #4 ! ! ! ! ! ! GIH

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n este cuadro observamos que la direcci+n predominante es en el sector I, ) con unasvelocidades que van de I a 1! ms, repetido H15I veces, las cuales son unas velocidadesfavorables para la eneraci+n elctrica por aeroeneradores, ) tambin nos a)uda asaber en qu direcci+n deberan estar orientados los aeroeneradores )a que sabemosque la ma)or parte del tiempo, el viento flu)e en esta direcci+n.Trasladando los datos a una r'fica para poder observar me>or ste comportamiento,

tenemos la siuiente r'fica. (/ase iura 1&9

6omo se puede observar en la r'fica ) )a mencionado anteriormente, la direcci+npredominante del viento es %acia el sector I, con velocidades predominantes de entre I )1! ms repetido H15I veces, por lo que los aeroeneradores deben estar posicionados enesa direcci+n.or otra parte, tambin podemos observar la velocidad media en cada uno de los sectores

) el porcenta>e de tiempo en el que van direccionados a cada uno de los sectores (vase

6uadro " ) la iura "&.

*ector 1 " # 4 5 G H I/elocidadedia

4.#55"I1H"

".!GG45I#;

".H"14;11H

4.5GGI;!";

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!.G#54544G


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7uevamente apreciamos en la r'fica que la direcci+n predominante del viento es en elsector I, con un G#.55K del tiempo en sta direcci+n ) una velocidad media de viento deI.;# ms por lo que reafirmamos lo antes dic%o, los aeroeneradores deben irposicionados en esta direcci+n.

s interesante comparar las r'ficas anteriores que est'n realizadas con datos a "! m. dealtura con datos tomados a 4! m. de altura )a que el comportamiento es distinto debido a

que estamos m's ale>ados del relieve ) ste nos afecta con menor intensidad ) los datos

obtenidos son m's cercanos a la realidad de vientos que tendramos en un

aeroenerador. = las r'ficas obtenidas son las siuientes9

*ector 1 " # 4 5 G H I/elocidad!-"& ;"; 4G" H55 55" #5; 1I; ";G G"#


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"-4& ;!I #4I "154 1#;; HH1 1#; "I4 14;4-G& "!## ;1 14HG ;I1 11"I 14 1"H "4HG-I& ";;# 1I ;! 5#5 I#5 " 1 #!#I-1!& #;;H # 11 1;I "5H ! ! ##41!-1"& 4H"4 ! H #4 1I ! ! ""H1"-14& #5G" 1 1 5 4 ! ! 1"414-1G& "!I! ! 1 ! " ! ! G541G-1I& IGG ! ! ! ! ! ! #!!1I-"!& #GG ! ! ! ! ! ! 15!"!-""& 1G4 ! ! ! ! ! ! I;""-"4& ;5 ! ! ! ! ! ! 45"4-"G& 5; ! ! ! ! ! ! """G-"I& "5 ! ! ! ! ! ! "Total ""I!1 ;"# 44;5 #H!4 ##H4 #44 H!I 15H

n ste caso, el sector donde tenemos m's repeticiones, es en el sector 1, con

velocidades entre 1! ) 1" ms ) 4H"4 repeticiones, ) visto r'ficamente, tenemos9

n sta r'fica observamos que las direcciones de viento, cambian m's que a los "! m.de altura, aunque oscilan entre el sector 1 ) el sector I, por lo que la me>or direcci+n paraposicionar los aeroeneradores, sera un punto intermedio entre el sector 1 ) el sector I.


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ara poder eleir en cu'l de los " sectores debemos posicionar los aeroeneradores, nos

a)udamos de la r'fica de velocidades medias con el porcenta>e de tiempo.

*ector 1 " # 4 5 G H I/elocidadedia

H.#G5H"1 "."4#G4#55

#.4115!H!1

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I.##""IHG;

K dedirecci+n

4#.HH 1.HH I.G# H.11 G.4I !.GG 1.#G #!."#


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odemos observar que es predominante la direcci+n %acia el sector 1 con un 4#.HHK del

tiempo, comparada con un #!."#K del tiempo %acia el sector I, aunque la velocidad

media en el sector 1 es de H.#H ms, menor que la del sector I de I.## ms por lo que los

aeroeneradores deberan.

estar direccionados %acia el sector 1 debido a que es m's el tiempo durante el a3o en el

que el viento corre en esa direcci+n.Obtencin del da medio de un mes con datos 'orarios.n esta parte se obtendr' el da medio de cada mes de los datos recoidos por laestaci+n. s decir, para cada uno de los doce meses del a3o, se modelar' un da medioque represente a ese mes, ) en l se mostrar'n las velocidades %orarias del da.ara clasificar la informaci+n ) presentarla en modo de tabla se us+ la funci+n de @cel

DJ:8J.*8.6J7BF7TJ, asinando los valores de %ora ) mes sobre los que se quera

%acer el promedio. l resultado para 4! m de altura fue9


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es 1 " # 4 5 G H I ; 1! 11 1"2ora! 1!.;H

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1!.GH

Para cada uno de los meses, se ha modelado un da medio con velocidadeshorarias. Si representamos estos datos en un grfco:


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n el r'fico observamos que los das medios de los meses 11, 1, ", 1! ) 1" (7oviembre,

nero, ebrero, Jctubre ) :iciembre& presentan velocidades ma)ores que en el resto delos meses.Tambin observamos que a lo laro del da, en todos los meses el viento se comporta convelocidades mu) parecidas, se ve que son m's cambiantes en los meses con ma)oresvelocidades durante la tarde ) noc%e obteniendo ma)ores velocidades.ara que estos datos sean m's e@actos, deberamos compararlos con datos de diferentes

a3os ) ver si se mantiene este patr+n o cambia, se suele recomendar que sea de 1! a3os

pero muc%as veces es mu) complicado contar con tal cantidad de datos.

eleccin del aerogenerador*eleccionamos el siuiente enerador debido a que cumple con todos los requerimientosenerticos desde abastecimiento ) de la potencia instalada %asta la potencia disponibledel viento que podemos apreciar en los anteriores estudios del viento.


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(atos del aerogenerador eleccionadoAeolos #)*+

/elocidad del

viento

D (revmin& /olta>e salida

(/&:6

otencia

Jbtenida(


13/19

!ima Potencia de Salida 1" kw

#enerador #enerador de $mpulsi%n &irecta

agn'tico Permanente

N(mero de Palas ) Palas de *i+ra de idrio

&imetro del -otor de

Palas

m /0.0 pies2

elocidad de 3rran4ue del

iento

). m6s /.7 mph2

elocidad Nominal del

iento

m6s /00.) mph2

elocidad de

So+revivencia del iento

85 m6s /1.7 mph2

9ontrolador P9 9on Pantalla ;ctil

Sistema de Seguridad 9ontrol de


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l aeroenerador 0eolos-2 15kL es el dise3o actualizado con enerador de ba>as D )

sistema de control 6. s m's confiable ) tiene ma)or salida de enera anual que el

tradicional aeroenerador con cola. l aeroenerador 0eolos-2 1!kL tiene tripleprotecci+n de seuridad con control de orientaci+n, freno electr+nico ) freno %idr'ulico. a

confiuraci+n opcional para el aeroenerador 15kL es el monitor ) control remotos.

a salida fuera de la red del aeroenerador 15kL es :6 #!!v ) en cone@i+n con la red :6

44!v. n los ltimos 1! a3os se %an instalado m's de cien aeroeneradores 0eolos-2 en

parques, supermercados, ran>as, islas, estaciones de telecomunicaciones ) en pla)as.

a torre de elevaci+n %idr'ulica 0eolos de "!m ) 1Im est' disponible para el

aeroenerador 1!kL reducir' los costos de instalaci+n ) mantenimiento. "!m Torre eso

(k& #"!!.

6osto apro@imado del producto9 "5.!!!Mamericanos

Aenerdor 15kL#!!dc

Torre "!m 1 set NI"!OGmO5I

6ontrolador 15kL#!!v 16

Deductor #!!v4Iv 16

8nversor 4Iv""!/ 16

Eanco de Eatera 4Iv1!!!02 (s decir 4.I %oras de suministro a mi sistema&.

Recuperacin del dinero in"ertido

*uministro de enera (potencia disp.& 15kva

otencia (nera por %ora& 1!kL%

nera 6onsumida por da "4!kL


15/19

nera 6onsumida por mes (#1dias& H44!kL

6osto de venta por kL sen cateora de

6omerciales " ba>a demanda alto consumopor mes.

!.G"IbskL

6osto fi>o por 15kva instalado ##.#bsmes

&ostoa paar por mes(#1dias& P 6f H4!5.G"bs

&ostopor ao*in 6. 55!1".Ibs

&ostopor aocon 6. 5541".4bsH;1G.!5M

&osto Total del AE. "5!!!M

Tiempo en recuperar el dinero in"ertido #.15I 03os (#a3os ) "meses&

Estimacin de la produccin elican este captulo se va a tratar el estudio de viabilidad econ+mica as comotodo lo que pertenece al 'mbito econ+mico ) financiero de la inversi+n durante elperiodo de vida del aeroenerador e+lico. sta es la parte m's importante a la %ora de laimplantaci+ne+lica. Toda la tecnoloa aplicada ) las instalacionesdeben ser econ+micamente viables, sino no se llevara a cabo ninn tipo de

instalaci+n de enera renovable.n primer luar %a) que calcular la producci+n enertica del aeroeneradore+lico, esto se va a %acer sen la curva de potencia del aeroenerador teniendoen cuenta las condiciones de viento ) altura de la zona, as como la temperaturaque va a condicionar la densidad del aire.*en la curva de potencia del aeroenerador ) el nmero de %oras deara cuantificar la enera que realmente puede ser entreada a lared, se consideran los siuientes coeficientes de prdidas9

#K de prdidas de transformaci+n ) transporte en el interiordel parque

4K de prdidas en concepto de indisponibilidad, motivado poroperaciones de mantenimiento ) reparaci+n de averas.

; K de prdidas producidas por el efecto estela ) posiblesturbulencias de vientos. a estimaci+n de estas prdidas se %arealizado en base a la rosa de vientos ) ubicaci+n de los aeroeneradores.

:adas las condiciones establecidas por nuestro aeroenerador seleccionado podemosaseura suplir las condiciones b'sicas de eneraci+n ) suplir toda necesidad de la radiobase tambin tomando en cuenta el costo que sinifica ) como se recuperara el dineroinvertido9


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Tipos de mantenimiento en las instalaciones elicasFna vez finalizada la obra de un parque e+lico, se inicia la e@plotaci+n del mismo. n esemomento, la disponibilidad ) rendimiento de los aeroeneradores se convierten en los dosfactores m's importantes, ) ambos dependen de un adecuado mantenimiento.2asta la actualidad, en ma)or o menor medida, se %an aplicado planes de tipo peri+dicobasados principalmente en las acciones ) perodos de mantenimiento recomendados por

los fabricantes.l principal inconveniente es que suele fi>arse para toda la vida de funcionamiento de unaeroenerador, sin tener en cuenta los condicionantes de traba>o que soporta dic%am'quina, como las climatol+icas ) de viento, los traba>os en altura ) de rieso elevado,los desplazamientos difciles, los repuestos de ran peso ) dimensiones, los esfuerzossoportados por sus distintos componentes o el nmero de %oras que el aeroeneradorest' traba>ando.:entro de una instalaci+n e+lica, en los aeroeneradores ) la subestaci+n elctrica seencuentran los siuientes tipos de mantenimiento9 preventivos, peque3os correctivos,randes correctivos ) modificaciones o me>oras de dise3o.


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antenimiento pre"enti"on el caso de una instalaci+n e+lica, se proraman unas intervenciones peri+dicas para larealizaci+n de unos traba>os de acuerdo a la situaci+n cl'sica del preventivo. asintervenciones est'n proramadas para realizarse cada cierto tiempo, repitindosecclicamente. 6omo es l+ico, el contenido de cada intervenci+n vara de una frecuencia a

otra, siendo m's e@%austivo cuando ma)or es el intervalo definido.:urante los dos primeros a3os desde la puesta en marc%a del aeroenerador9 Revisin a los 3 meses

Revisin a los 6 meses




0 partir de los dos primeros a3os de la puesta en marc%a Revisiones semestralesa realizaci+n de estos mantenimientos preventivos tiene una duraci+n variabledependiendo del tipo de revisi+n ) del tipo de aeroenerador. 0dem's, e@ie disponer detodos los recursos previamente. ara ser realizado de manera eficiente no requiere

desmontar ninn componente o equipo principal de la instalaci+n.n la parte elctrica, aparte de las revisiones anuales realizadas por el personalcualificado, %a) que tener en cuenta las inspecciones relamentarias que deben pasarsecada tres a3os.antenimiento por ao.*i la disponibilidad de un aeroenerador es superior al ;IK alo %abitual %o) en da

normalmente se prev una media de oc%o das al a3o en los cuales el aeroenerador

estar' fuera de servicio. *e estima que cuatro de esos das se dedicar'n a mantenimiento

preventivo ) correctivo ) el resto corresponden al tiempo que se utiliza en detectar la

posible avera, lleada del equipo de mantenimiento u obtenci+n de materiales ) piezas

de repuestos.

as un mantenimiento cada #!,!!!%rs. ara %acer una revisi+n completa de la parte

mec'nica de aeroenerador, ) sus componentes del enerador.


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Instalacin.-&ambiaremos nuestro trans,ormador por el aerogenerador aelos


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&onclusin.-a instalaci+n de un aeroenerador en remplazo de la alimentaci+n de la Ded tendra randesventa>as econ+micas con una recuperaci+n en tan solo " a3os adem's del confiable sistema decontrol autom'tico, mas los mantenimientos que vienen incluido por el proveedor, esto es sin luar

a duda una ran venta>a para las radio base.

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