MANTENIMIENTO DE MAQUINARIA PESADAProyecto integrador

Título del proyectoDisminuir la contaminación ambiental a partir del

aprovechamiento de la energía solar

Integrantes:

Huamani Jacinto, Brian

López Janampa, Raúl

Palma Martínez, Elías

Parado Julcarima, Elva

Pérez Huamán, Misael

Profesor: Jara Alva, Carlos

2016

INTRODUCCIÓN

La humanidad a lo largo de su historia ha ido evolucionando su forma de producir energía. Con las revoluciones industriales, la humanidad dio un nuevo enfoque a su forma de producir materia prima y ello llevo a tener una fuente de energía que pueda hacer posible estas revoluciones. Primero fue el carbón, muy dañino para el medio ambiente; segundo, el petróleo quien hasta el día de hoy es la fuente de energía más utilizada en la industria. En ese entonces nadie imagino que tan dañino era quemar esos hidrocarburos. La contaminación, generada por ese uso indiscriminado de las fuentes de energía, ha generado un cambio en la composición del planeta tierra, generando así un malestar en la población mundial. Pero, que se está haciendo para revertir esta situación. En la actualidad se está impulsando el uso de energías que se puedan renovar y así palear con este mal que aqueja a la humanidad. En este trabajo daremos a conocer una de estas energías que cada vez se está desarrollando con más fuerza, hablamos de la energía solar.

I. DEFINICIÓN DEL PROBLEMA………………………………………... …….52.1. Objetivo General……………………………………………………………...52.2. Objetivos Específicos………………………………………………………..5

II. DESARROLLO DEL CASO O PROBLEMA………………………………...63.1. La energía eléctrica…………………………………………………………..63.1.2. Energías renovables……………………………………………………….63.1.3. Tomaremos en cuenta la energía renovable eólica…………………….73.1.4. Alcance de la electricidad en el Perú…………………………………….8

III. ANÁLISIS DE RESULTADO…………………………………………….114.1. Análisis comparativo de los resultados con gráficas y tablas…………...11

IV. CONCLUSIONES…………………………………………...16 .

V. BIBLIOGRAFÍA………………………………..………..17

I. OBJETIVOS

Justificación del problemaLos objetivos propuestos en este trabajo, están correlacionados a una problemática que nos está afectando a los peruanos; y, sobre todo, darle solución con proyectos muy novedosos.

Objetivos generales: Utilizar la energía solar como medio para frenar la contaminación

ambiental, aprovechándolo como fuente de energía eléctrica y térmica.

Disminuir el uso de energías no renovables por la energía solar,

Objetivos específicos: Aprovechar la energía solar para la producción de energía eléctrica.

Definición del problema:Reducir la contaminación ambiental, originada por el uso indiscriminado de combustibles fósiles y sus derivados, haciendo uso de los paneles solares como generadores de energía eléctrica.

MARCO TEÓRICO

SECADO SOLARAl secar un producto se requiere calor para evaporar el agua que contiene.

 Calentamiento solar del aire.

 Para el calentamiento solar del aire se utiliza un colector solar, en el que se producen dos fenómenos; conversión foto térmica de la energía solar y transferencia de energía térmica (calor) al aire por convección.

El panel o techo su facilidad al sol además sirve como techo para le producción del producto para el consumo humano ya que, existe diferencias de la humedad que obtiene un producto más seleccionado, rápidos y de mejor calidad y genera ahorro que reduce los cuales son:

Los colectores solares: son usados en muchos países para secar café, granos, té, tomate. Maíz, cacao y otros productos agrícolas, como:

Deshidratador solar y secado de alimentos:

Secado solar de higos El secado solar es la forma más antigua y saludable de conservar alimentos. El hombre ha utilizado la energía del sol para secar productos perecederos desde hace miles de años, logrando conservar una gran variedad de alimentos de forma natural. A diferencia de otras formas de conservación a temperaturas extremas como la esterilización o la congelación, el deshidratado es un método sumamente respetuoso con las propiedades y el contenido nutricional de los alimentos.En la dieta mediterránea es habitual el consumo de alimentos secos, con ellos se preparan innumerables y deliciosas recetas.  De igual forma, la cocina sostenible recomienda el secado solar y el uso de productos deshidratados, por ser una forma natural de aprovechar los alimentos de temporada, conservándolos para disponer luego de una fuente de alimentación saludable.Existen dos formas de efectuar el secado solar de alimentos, al aire libre o con un deshidratador solar, ambos métodos llevan hacia los mismos resultados si se sigue un adecuado proceso de deshidratado.

Secado solar natural pimiento y setas colgadas en hilos1. Colocando el producto directamente en el suelo sobre una manta o lona.2. Utilizando bandejas planas, o colocándolos directamente sobre una mesa u

otra superficie.3. Poniendo los alimentos en rejillas o bastidores provistos de malla, y dispuestas

sobre apoyos de modo que estas queden suspendidas en el aire para facilitar la eliminación de la humedad.

4. Atando el producto mediante un hilo o gancho y colgándolo al aire libre.En relación a las técnicas anteriores, ubicar los alimentos en el suelo no es nada recomendable por razones obvias de higiene. De otro lado, colocar los alimentos sobre superficies planas, mesas o bandejas no es favorable para un deshidratado rápido y que asegure una buena calidad final, el hacerlo de esta forma limita la evaporación del agua a aquella zona del alimento expuesta al aire, dando lugar a un secado poco homogéneo. Además, este sistema origina que el producto se pegue a la superficie de contacto y se formen costras indeseables.

Bandeja negra de horno expuesta al sol, registrando 67 ºC de temperatura

El uso de bandejas metálicas es absolutamente desaconsejable para secar alimentos, más aún si éstas son negras o de color oscuro.Las bandejas metálicas negras expuestas al sol absorben mucho el calor y pueden alcanzar temperaturas en torno a los 70 ºC, valores demasiado elevados para deshidratar alimentos. El producto final obtenido de este modo, será un alimento tostado, de baja calidad y con una elevada pérdida de nutrientes y vitaminas.Sin duda alguna, las técnicas más adecuadas de realizar el secado solar al aire libre son aquellas que utilizan marcos provistos de malla o rejillas, ya que de esa forma se evita el sobre calentamiento del producto y se favorece la eliminación de la humedad del alimento. El colgar los alimentos mediante hilos o ganchos, es también un método adecuado, muy empleado en pimientos, uvas en racimo y hierbas aromáticas. En el deshidratador solar, la energía del sol se transforma en calor útil mediante efecto invernadero, este calor eleva la temperatura del aire contenido en una cámara donde se encuentran los alimentos convenientemente dispuestos sobre rejillas. El proceso de secado se realiza por acción del aire caliente que circula y pasa entre los alimentos, lo cual causa la evaporación del agua del producto y lleva esa humedad hacia el exterior del deshidratador. Deshidratador solar directo, En los deshidratadores solares directos la radiación solar es absorbida también por el propio producto, con lo cual la energía se aprovecha mejor para producir la eliminación de la humedad, acelerándose de esta forma el proceso de secado.

Características del secador solar.El colector solar se ha hecho con panel sándwich de color oscuro que hace de cerramiento y de colector a la vez, y consta por un lado de policarbonato ondulado y por el otro, dispone de una cámara entre ambos por la que circula el aire calentado por el sol.La cámara de secado tiene una superficie total de 25m2 en la que se alojan ocho carros con bandejas móviles y cuatro carros de bandejas fijas, todas hechas de madera y acero inoxidable. La instalación suma un total de 100m2 de superficie de secado. En la que se pueden secar entre 300 - 400Kg. de planta fresca cada 2-3 días que queda reducida, una vez seca, a unos 45 a 60Kg.

La particularidad de este secador solar radica en que se puede seleccionar la temperatura óptima de secado, siempre y cuando esté un mínimo de 5 ºC por encima de la temperatura ambiente.

Economía del secador solarEl secador solar consta de una cámara de secado que se encuentra en el centro del edificio. A ambos lados dispone de sendas salas adjuntas, una sirve para la recepción, carga y vaciado de las plantas, y la otra para el almacenaje y posterior envasado, exposición y venta de productos.

 

 

El efecto invernadero, en referencia a la tierra, es la capacidad que tiene la atmósfera de retener calor. Esto es debido a que los gases que hay en la atmósfera son trasparentes a la radiación solar, pero opacos a la radiación infrarroja emitida por la tierra, eso quiere decir que se retiene el calor entre la atmósfera y la tierra. Si este fenómeno no se diera la temperatura media de la tierra serían -18C.

Uno de los gases que permiten el efecto invernadero es el CO2 (dióxido de carbono). La quema de combustibles fósiles provoca una mayor emisión de dióxido de carbono (se ha duplicado su concentración desde principios del siglo XX hasta ahora) lo que provoca un exceso de temperatura o calentamiento global que tiene como consecuencia el conocido cambio climático.

Aumento de la temperatura en la tierraSe dice que la temperatura en la tierra aumentara en un grado Celsius, por el cambio de temperatura en la tierra. Este problema, producirá problemas mayores que afectara al ser humano. Un caso que ya es una realidad es el derretimiento de los glaciares, ya sea en el polo norte y sur, como también en los andes sudamericanos. El Perú no es ajeno al problema, ya que, el retroceso de los nevados es cada vez más notorio. Un ejemplo claro es el nevado Pastoruri, ubicado en Ancash, que ha reducido su porcentaje de nevado.

ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA EN SISTEMAS DE RIEGO

Actualmente la producción agrícola va en aumento, y ello conlleva a que los productores agrícolas usen nuevas tecnologías para poder mejorar su producción. En zonas donde la producción agrícola depende del suministro de agua subterránea, la extracción de esta es muy costosa y en zonas alejadas donde no cuentan con el servicio eléctrico, hacen uso de las bombas que funcionan con combustibles fósiles, que no solo emiten gases contaminantes, sino que también su coste es muy elevado. Para mejorar la producción y solucionar el problema del acceso a la electricidad se puede hacer uso de las bombas solares, que no solo sirve para la extracción de agua, también pueden ser utilizadas en sistemas de riego tecnificado como, por ejemplo: el riego por goteo.

Problemas al que se enfrentaban los agricultores antes de utilizar las bombas solares:

El riego es un gran desafío que enfrenta la agricultura en el Perú. Frecuentemente no queda otra solución que bombear agua diariamente para asegurar una producción rentable.Con una parte importante de las vastas áreas de agricultura no conectadas a la red eléctrica, se mantiene grupos electrógenos de diésel que generan la electricidad para el bombeo. Es la forma más costosa:o Diésel, por el transporte y el almacenaje, cuesta considerablemente más

que en las estaciones de servicio.o Gastos de mantenimiento de los grupos, cambios de aceite y filtros, etc.

añaden a los costos.o Reparaciones son frecuentes.o La eficiencia es menos de 45% por la baja conversión de la energía del

diésel a la electricidad, además no operan en su mayoría a su óptimo punto energético, contrario de los generadores grandes que producen electricidad para la red.

o La vida de los generadores depende de la calidad, del buen manejo y el mantenimiento. Frecuentemente es corta.

El ruido y los gases tóxicos no entran en las cuentas fiscales, pero son otros aspectos desagradables. Un generador, por ende, aunque no muy caro para comprar, es una inversión muy alta por sus elevados gastos continuos y una vida reducida.LAS BOMBAS SOLARES

Son máquinas que mediante el aprovechamiento de la energía solar generan electricidad, esta se aprovecha para hacer funcionar un motor el cual se usa para la extracción de agua.

1) Las bombas solares sumergibles se colocan bajo el suelo. La principal aplicación es para sacar agua de un pozo profundo. Las hay de varias capacidades, dependiendo de la cantidad de agua que quieras sacar.

2) Las de superficie se utilizan básicamente para aumentar la presión del agua y aplicaciones de riego:a) Riego por goteob) Riego programadoc) Elevación del caudal de riego. Esto último ocurre cuando el campo o

huerto a regar está más alto que el canal de riego. Supone una incomodidad estar llenando el depósito de gasoil cada x tiempo.

Usos más habituales para el riego.Las bombas de agua solares de riego son quizás, a parte del agua caliente sanitaria, la aplicación de energía solar más extendida. Se pueden utilizar tanto para riego por goteo como riego por aspersión.

Regadío con la bomba de agua solar sumergibleSi tu necesidad de regadío es mayor de 4500 litros por día, necesitarás una bomba de agua sumergible. Este tipo de bombas puede tener una capacidad de hasta 13500 litros por día o incluso mayor. Puede que te frenen los precios, pero merece la pena.Hasta ahora, los grupos de presión y bombeo de agua utilizados en la agricultura funcionan con diésel o gasolina. Evidentemente no se puede conectar a la red eléctrica por su incompatibilidad (electricidad y agua… mal vamos). Tienes el gasto del combustible, más el transporte, más la incomodidad que supone. Con el sistema de bombas de agua solares de riego la energía que generas es pequeña, por lo que no tienes el inconveniente agua-electricidad. Sin embargo, es suficiente para hacer llegar el agua justo en el momento adecuado.

Costos de bombear agua con energía solar

La excelente radiación en el Perú y la reducción de los precios de los sistemas fotovoltaicos permiten reemplazar gran parte de estos generadores con energía solar. A pesar de una inversión inicial considerable, la ausencia de gastos corrientes para combustibles, un mantenimiento muy reducido y su larga vida, los vuelven frecuentemente económicamente más viables.

En un sitio de buena radiación con los precios actuales del diésel (a pesar de su reciente reducción), el tiempo de amortización puede ser de seis años. La vida de un sistema solar frecuentemente es más de 20 años, solamente hay que cambiar baterías (si las hay).

Una idea muy aproximada sobre los rangos de precios: desde un tamaño de bombeo de 20 hp, cada hp generado por energía solar completo cuesta en un sitio de buena radiación entre 2500.-US$ para un sistema sin baterías y 4700.-US$ para un sistema con baterías que también puede generar electricidad para otros fines. Más grande el tamaño, el precio disminuye, mientras más pequeño, el costo por hp es más elevado.

Puntos importantes para el riego con energía solar

Queremos explicar las pautas para el uso de la energía solar para los sistemas de bombeo que es determinado fuertemente por la radiación solar en cada lugar:o Uno o más reservorios, tanques o depósitos elevados para asegurar el

riego por gravedad es la mejor solución. Representa según volumen una reserva que permite el riego independiente de la energía solar del momento y permite ajustar el flujo del agua según la necesidad del riego.

La instalación de filtros es más simple. Además, brinda la posibilidad de realizar mantenimientos y reparaciones al sistema de energía sin interrumpir el riego. Como la radiación solar varía sobre el día, nubes y neblina afectan la producción de electricidad en el momento, mantener el volumen y la presión constante en un sistema sin reservorio o tanque elevado es técnicamente más exigente.

o Adaptar el bombeo a la disponibilidad de la energía solar reduce o elimina (según sistema) los altos costos de baterías. Es más apropiado bombear el máximo del agua durante las horas de buena radiación que bombear menos agua durante más horas.

o Si es necesario bombear durante más horas que el sol permite, puede ser más económico usar parcialmente un generador en vez de instalar una alta cantidad de baterías.

Tipos de sistemas para el bombeo solar

Hay bombas solares de todo tamaño (hasta aproximadamente 40hp c/u) que se pueden implementar según sus requerimientos. Hay bombas sumergibles y de superficie que se elige según su fuente de agua. Principalmente el volumen requerido y la altura del bombeo necesario determinan el tamaño y la característica de cada bomba. Un clic sobre el diagrama a la derecha abre el diagrama (fuente: Lorentz).

Para el bombeo de agua en la agricultura existen tres formas para el uso de la energía solar para el bombeo. Se puede combinar según cada situación.o Bombas especiales (a veces incorrectamente conocidas como tipo DC)

que son alimentadas directamente de los paneles solares a través de controladores especiales. Son sistemas completos con las bombas bien adaptadas para el uso solar.

o Bombas convencionales (AC, mono o trifásicas) con un inversor especial para el bombeo solar que lleva incorporado un variador de frecuencia.

o Bombas convencionales (AC, mono o trifásicas) con un sistema solar que produce una corriente similar a la de la red o de un generador. Un ejemplo es el bombeo solar para el riego en el fundo Samaca.

Mientras las primeras dos opciones tienen la ventaja de no usar baterías, no da electricidad para otros fines, la última puede dar corriente para todo. Se puede alimentar, dentro del límite de la capacidad instalada, todo tipo de aparatos eléctricos como máquinas, computadoras, ventiladores, luz, etc.

Gráficos estadísticos del uso de la energía solar

25 m^2 100 m^245 - 60 300 - 400

30-Dec

8-Sep

18-May

24-Jan

3-Oct

11-Jun

18-Feb

28-Oct

6-Jul

15-Mar

2-Mar2-Mar

dias

bandeja negra bamdeja metálica1 2

65.566

66.567

67.568

68.569

69.570

70.5

67

70

temperatura

temperatura Linear (temperatura)

Tipo de bandeja

tem

pera

tura

ANÁLISIS DE RESULTADOS

Tipos KW h kW h Variación %Solar - eólica 71 82 15.8%Solar- térmica 1956 2300 17.0%

Solar-hidroeléctrica 1862 1781 -4.3%

Tabla Nº 02: Uso de la energía solar en el Perú hasta el mes de octubre de 2015

Solar - eolica Solar- termica Solar-hidroelectrica0

500

1000

1500

2000

2500

71

19561862

82

2300

1781

Gráfica Nº 02: consumo de energía solar en comparación con otros tipos de energía.

El gráfico estadístico muestra la producción de energía solar comparado con otros tipos de producción de energía en el Perú:

En el primer conjunto de barras se observa la producción de energía solar y la energía eólica; se nota la mayor producción de energía eólica con un 82 mwh comparado con un 71 kWh de energía sola, existiendo una diferencia de 11 kwh.

En segundo conjunto de barras se observa que la producción de energía térmica es superior con una producción de 2300 kwh; la producción de energía solar es de 1956 mwh; la diferencia es de 144 kwh entre estas dos energías.

En el último conjunto de barras se observa la superioridad de producción de energía solar comparada con energía hidroeléctrica con 1862 kwh, con una diferencia 81 kwh sobre la producción de energía hidroeléctrica con una producción de 1781 kwh.

Empresas productoras de energía solar Producción en MWh

MOQUECGUA FV S.A.C 281.92PANAMERICA SOLAR S.A.C 267.67GTS MAJES S.AC 240.56GTS REPARTICIÓN S.A.C 233.42TACNA SOLAR S.A.C 183.94

Tabla Nº 03: empresas productoras de energía solar en el Perú

(Los datos corresponden de 22/05/16 hasta 23/05/16) ministerio de energía y minas)

MOQUECGUA FV S.A.C

PANAMERICA SOLAR S.A.C

GTS MAJES S.AC

GTS REPARTICIÓN S.A.C

TACNA SOLAR S.A.C

0

50

100

150

200

250

300 281.92 267.67240.56 233.42

183.94

PRODUCCION DE ENERGÍA SOLAR EN EL PERÚ

empresas productoras de enrgía solar

prod

ucci

ón e

n kw

H

Gráfico Nº 03: producción de energía solar en el Perú

El grafico muestra 5 empresas dedicadas a la producción de energía solar en el Perú:

Moquegua FV S.A.C es la empresa con mayor producción de este tipo de energía con 281.92 kwh.

Panamericana solar S.A.C es la segunda empresa en producción de energía solar con 267.67 kwh.

GTS MAJES S.A.C es la tercera empresa productora de energía solar con 240.56 kwh

GTS REPARTICION S.A.C es la penúltima empresa dedica a la producción de energía solar con 233.42 kwh

TACNA SOLAR S.A.C es la última empresa en producción con 183.94.

CONCLUSIONES

Utilizando la energía solar podremos disminuir la contaminación ambiental, ya que este tipo de energía no produce agentes contaminantes que alteran el equilibrio ecológico; además se puede aprovechar como energía eléctrica y térmica.

La energía solar es una alternativa de energía renovable y su utilización disminuirá el uso de energías no renovables como la energía producida a base de petróleo o carbón; además ayudara a la conservación del medio ambiente; ya que no produce agentes contaminantes que alteran el equilibrio ecológico.

La producción de energía solar en el Perú, en los últimos años ha tenido un crecimiento considerable, una de las empresas que tiene mayor producción de este tipo de energía es Moquegua FV S.A.C con 281.92 kwh.

La energía solar es también utilizada empíricamente en el secado de alimentos para su deshidratación posterior; también se usa secadores solares que están constituidos de policarbonato que permiten la circulación de aire calentado.

La energía solar es considerada como una alternativa de producción de energía en el futuro de tipo renovable; por la baja inversión económica y variada aplicación; como la energía eléctrica; bombas solares para la agricultura, secadores solares.

BIBLIOGRAFÍA

Secadores agroecológicos, recuperado de: http://deltavolt.pe/pv-systems/mini-red-solar/samaca-solar

Secadores solares, recuperado de : http://www.pqa.com.co/secadores

Proyectos de energía solar en el Perú {en línea}, recuperado de : http://gruporural.pucp.edu.pe/noticias/nacionales/el-desarrollo-de-la-energia-solar-en-el-peru/

Atlas de energía solar del Perú {en línea} recuperado de : http://www.senamhi.gob.pe/pdf/Atlas%20_de_Radiacion_Solar.pdf