Diseño de un sistema híbrido (fotovoltaico - eólico) autónomo, con plan de gestión energética para uso en viviendas ubicadas en zonas no interconectadas.

Baquero Castillo Edwin Alfonso

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Title:	Diseño de un sistema híbrido (fotovoltaico - eólico) autónomo, con plan de gestión energética para uso en viviendas ubicadas en zonas no interconectadas.
metadata.dc.creator:	Baquero Castillo Edwin Alfonso
metadata.dc.date.created:	2025-06-28
metadata.dc.subject.keywords:	Ambiental Energía Eólico Fotovoltaico Generación de energía
metadata.dc.format.*:	pdf
metadata.dc.type:	Proyecto aplicado
Abstract:	Debido a la crisis ambiental y energética que enfrentamos en la actualidad, en este proyecto se plantea el diseño de un sistema hibrido de generación de energía no convencional, lo anterior, se desarrollará metodológicamente usando un diseño de investigación no experimental de tipo descriptivo con enfoque mixto, donde se espera tener resultado satisfactorios en la presentación de un modelo de generación hibrido (Eólico - Fotovoltaico) con plan de gestión energética, que permita cubrir las necesidades básicas de hogares ubicados en zonas no interconectadas aprovechando el potencial de generación de energías limpias del departamento de La Guajira. Lo anterior de la mano con la última tecnología en dispositivos electrónicos llevando todo a reducir la emisión de gases efecto invernadero y de esa manera aportar soluciones de falta de electricidad en zonas apartadas.
Description:	Equipos de Seguridad y Conexión a Tierra. El cableado y otras partes de una instalación solar están protegidos de subidas de tensión, contra sobrecargas de energía y otras fallas del sistema mediante estas desconexiones de seguridad manuales o automáticas. También garantizamos la desconexión segura de la infraestructura para mantenimiento y reparaciones. Estos componentes cortan la conexión en sistemas conectados a la red para proteger a operadores que trabajan en las redes de distribución y transmisión. Para sistemas eólico y fotovoltaico con sobrecargas provocadas por rayos u otros errores de instalación al ofrecer un conducto de baja resistencia desde su sistema a tierra Protecciones para instalaciones eólicas y fotovoltaicas También llamados fusibles solares son elementos que protegen los circuitos eólicos y solares de las sobrecorrientes (figura 67). Su trabajo es interrumpir el flujo de corriente cuando se produce una sobrecorriente, evitando que los dispositivos eléctricos del sistema se averíen, que se produzcan episodios de riesgos como incendios y evitar corrientes inversas. Para calcular el tamaño del fusible de un sistema solar, se puede usar la siguiente fórmula: Tamaño del fusible = 1,56 x Isc, donde Isc es la corriente máxima de cortocircuito de los paneles o cadenas de paneles. El componente encargado de proteger el fusible interno se llama potafusible (Figura 84). Este Dispositivo es encargado de salvaguarda el fusible junto con otros componentes eléctricos del sistema destinados a proteger de sobrecargas, se caracteriza por actuar base o soporte donde se fijará un fusible para brindar una protección segura contra factores ambientales y mecánicos. Figura 84. Portafusible - fusible Fuente: Solar Fácil Los fusibles son especiales para corriente continua están fabricados de 1000 voltios hasta 30 amperios de capacidad, es recomendable utilizar fusible en todas las series de paneles solares conectados, y que estén conectados estos en paralelo para evitar la corriente inversa debido a un panel defectuoso de la instalación. Figura 85. Protecciones para paneles solares Fuente: Solar Fácil Un tipo de disyuntor, es un magnetotérmico, artefacto capas de cortar el flujo de la corriente eléctrica en un sistema si este alcanza un margen máximo de consumo o sobre corrientes, esto gracias a sus mecanismos internos equipo o mecanismo que puede cortar la corriente eléctrica de un circuito si ha superado ciertos umbrales máximos de consumo o sobrecorriente, especialmente limitando los picos de corriente (figura 86). Cabe agregar que esta protección es totalmente diferente a la protección en corriente alterna, igual que el fusible estos van instalados entre el aerogenerador o los paneles solares y el inversor, poseen una polaridad para su conexión explicada por el fabricante en la placa de características Figura 86. Magnetotérmico Fuente: Solar Fácil Los interruptores-seccionadores fotovoltaicos han sido especialmente fabricados para aislar la Corriente Continua de las instalaciones de las turbinas eólicas y placas solares (figura 87). Funcionan incluso en condiciones extremas, conmutan la CC hasta 1500 V de CC en varios circuitos eléctricos para aplicaciones con aerogeneradores y fotovoltaicas (flotantes o bipolares), facilitan el trabajo a la hora de realizar reparaciones o mantenimiento; tanto los fusibles como los magnetotérmicos no son elementos de corte de energía de ahí que es indispensable integrar un seccionador en el sistema de generación de energías limpias. Figura 87. Seccionador Fuente: Solar Fácil Los Descargadores o protecciones de sobretensión son protecciones que se ejecutan frente a picos de voltaje no requeridos (figura 88). En los sistemas eólicos y solares fotovoltaicos, el descargador de sobretensiones se aplica sobre cada una de las líneas de panales solares que se tengan y aerogeneradores, que bajan hasta el regulador de carga del inversor. Figura 88. Protección de Sobretensiones Fuente: Solar Fácil El uso de este dispositivo se acopla con las instalaciones de fusibles para garantizar una protección por intensidad adecuada, ya que el descargador contra sobretensiones se encarga de proteger frente a voltajes excesivos producidos tanto por las turbinas, palcas solares o los impactos de rayos. Cuando se supera el umbral de protección, en este caso como ejemplo, 1000V, se realiza una derivación a tierra para que la sobretensión no llegue hasta el inversor de la instalación. Es necesario instalar una conexión a puesta a tierra que sea independiente de la que ya se usa en la instalación de corriente alterna del hogar, el dispositivo de sobretenciones indica su borne que va conectado a tierra (figura 89). Figura 89. Borne puesta a tierra Fuente: Solar Fácil En la figura 90 se observa la correcta conexión de las protecciones y puesta a tierra partiendo de una serie de paneles solares donde se destaca la polaridad para cada elemento allí expuesto y su correspondiente línea de energización, iniciando con los fusibles o Magnetotérmico, posteriormente el protector de sobretensiones de descargar atmosféricas, seguido del seccionador llegando al final al inversor. Figura 90. Conexión de protecciones fotovoltaicas Fuente: Solar Fácil Los cálculos de las protecciones se hacen con base a las fichas técnicas de cada dispositivo como lo son los aerogeneradores y paneles solares. Mantenimiento El correcto funcionamiento de estos sistemas energéticos de autoconsumo se garantiza mediante el mantenimiento rutinario de las instalaciones en los equipos eólicos y solares. Es fundamental que los paneles solares de alta calidad tengan una vida útil de más de 25 años; sin embargo, esto dependerá de una serie de elementos, incluido el mantenimiento continuo de toda la infraestructura y de los componentes que lo comprende. El usuario de la instalación puede, por un lado, realizar una limpieza sencilla de los paneles solares usando una fibra suave preferiblemente de algodón. Realizar otras formas de mantenimiento más técnicas se realizan por expertos en turbinas eólicas y paneles solares que solo son posibles con empresas especializadas. Ponemos mucho énfasis en este tipo de cuidado porque, en la mayoría de las situaciones, un mantenimiento bien realizado o inacabado provoca una diferencia del porcentaje entre la eficiencia del sistema bien cuidado o las pérdidas de energía por inconvenientes de elementos en el circuito, en la mayoría de las situaciones, un mantenimiento mal efectuado o incompleto provoca una reducción del 30% en la eficacia del sistema. En las siguientes líneas se describe brevemente en qué consisten todas estas opciones: Mantenimiento básico de aerogeneradores Cualquier turbina eólica necesita un mantenimiento rutinario y regular realizado por técnicos profesionales a fin de evitar posibles daños en los componentes y sus consiguientes reparaciones no programadas. Este mantenimiento planeado se realiza una o dos veces al año y puede durar hasta un día por aerogenerador. El técnico de turbinas eólicas inspeccionará todo el equipo para verificar si se necesita reparar alguno de los componentes, que incluyen filtros de aire, el eje del rotor, el sistema de giro, la caja de engranajes o el armario eléctrico. Otra importante tarea de mantenimiento de aerogeneradores es comprobar y reponer piezas ya desgastadas y lubricación. Un engrase correcto es vital para minimizar la probabilidad de avería, elevar la vida útil de los equipos y reducir los costes operativos. En general, el mantenimiento planificado realizado por técnicos expertos en turbinas eólicas es fundamental para evitar que se produzcan averías en sus componentes y reducir los costes de su vida útil. Mantenimiento básico de instalaciones fotovoltaicas Los paneles solares eficientes instalados de forma profesional y con todos sus requerimientos apenas necesitan una limpieza periódica. Es importante seguir las siguientes recomendaciones: • Usar una fibra blanda y agua templada sin mucha presión limpiar las placas solares más accesibles. No usar esponjas duras ni materiales rugosos o ásperos. De esta forma evitas que se deterioren los paneles. • Aplicar muy poco jabón. El exceso de detergente dificulta la remoción del mismo y por lo tanto aclarar la superficie será más difícil. • Revisar una vez al año el depósito de acumulación de la placa fotovoltaica y comprobar si hay grietas o fugas, tanto en la superficie como en las gomas aislantes del perímetro. • Asegurar de quitar todo el polvo, que es el verdadero causante de ineficiencias en la generación de energía solar. • Esta operación puede realizarse unas tres veces al año para que tu instalación fotovoltaica pueda cumplir con eficacia todos sus años de vida útil. • La efectividad de los paneles solares por estar en una zona donde suele nevar mucho se puede solventar con una inclinación apropiada asegurándose de que el personal técnico los haya instalado con una inclinación superior a los 15º. Con esta disposición se podrá evitar la acumulación de nieve en las placas solares. Mantenimiento preventivo Para que los sistemas funcionen correctamente, el mantenimiento preventivo es esencial. Además de verificar rutinariamente los componentes esenciales, estas acciones incluyen la inspección visual y física del sistema. La frecuencia de estas acciones se considerará en ambas situaciones, teniendo en cuenta las directrices proporcionadas por los fabricantes de sistemas de aerogeneradores y paneles solares, así como los manuales de funcionamiento. El objetivo del servicio de mantenimiento es disminuir desviaciones de potencia, rendimiento errático o deterioro y prever futuros fracasos antes de que ocurran. El mantenimiento preventivo aborda procedimientos en diferentes ámbitos. He aquí un resumen de los mismos: En los módulos fotovoltaicos: • Observar las condiciones de los módulos. • Limpieza y mantenimiento de placas solares, retirando las partículas que afecten su funcionamiento o causen la elevación de la temperatura. • Constatar la potencia instalada. • Verificar el estado de las conexiones. • Revisar las estructuras de apoyo. En los inversores: • Evaluar las funcionalidades del inversor. • Medir la frecuencia de arranques y paradas. • Comprobar el estado de las protecciones eléctricas. En el cableado: verificación del estado físico de las líneas de conexión, extremos de cables, puestas a tierra y aseguramiento de tornillos finales, etc. La temperatura, radiación y otros datos ingresados remotamente en el software estarán visibles en la pantalla, como también cualquier condición de variación en la transmisión de corriente en el sistema que pueda afectar la forma en que se trata y recibe la información del generador de energía, para así monitorear todo el proceso. Frecuencia de mantenimiento preventivo: Debe estar bien familiarizado con los paneles solares y otros elementos de la infraestructura. Así sabrá con qué frecuencia hay que comprobar determinados componentes y qué matices requieren más atención. Cada elemento tiene su requerimiento particular de mantenimiento para asegurar su buen funcionamiento. De esto depende la periodicidad de la intervención presencial de los profesionales de servicios energéticos. Mantenimiento correctivo El mantenimiento correctivo, como su nombre indica, reúne las tareas necesarias para reparar un sistema fotovoltaico o alguna de sus partes comprometidas en el mal funcionamiento del circuito. La meta principal es lograr que el elemento o elementos que han dejado de funcionar debido a un mal trabajo o avería vuelvan a proporcionar desenvolvimiento óptimo. El mantenimiento correctivo, a diferencia del mantenimiento preventivo, evalúa y detecta una animalia en el trascurso de las inspecciones periódicas, monitoreo remoto o en el sitio. Hay tres tareas primordiales que se tiene en cuenta al proceder con respecto al mantenimiento correctivo: • Por medio de la observación y un historial de revisiones se compara el estado del sistema para ubicar la causa de la avería. • Para no parar el trabajo de la instalación se puede aplicar una reparación temporal, para más adelante ejecutar un saneamiento definitivo sobre la causa del problema. • Llevar a la optimización de funcionamiento del sistema mediante una pronta ejecución de la reparación definitiva. Asimismo, el mantenimiento correctivo se divide en tres categorías de intervención: • Para reemplazar la funcionalidad de un componente sin necesidad de sustituir una o varias de sus partes. • Intervención para restaurar la funcionalidad de un dispositivo sustituyendo alguna de sus piezas. Por ejemplo, cambiar el ventilador del inversor. • La acción para modificar el software del dispositivo para restaurar su configuración con el fin de restaurar su funcionalidad. Es decir, la reparación de un dispositivo mediante actualizaciones de software o reconfiguración cae dentro de la tercera categoría de mantenimiento correctivo.
URI:	https://repository.unad.edu.co/handle/10596/72746
metadata.dc.coverage.spatial:	udr_-_socha
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