Análisis de la integración de aerogeneradores en la central de generación hibrida de Nazaret, para el suministro de agua potable en la comunidad de Nazaret y Puerto Estrella – La Guajira
Este proyecto investigativo se basa en la búsqueda de una alternativa de solución a la problemática de agua potable que atraviesa la región, mediante un diseño conceptual de una planta desalinizadora y un sistema de bombeo, para la cual su consumo de energía, se suple por medio de las turbinas eólic...
- Autores:
-
Prada Vega, Juan Sebastián
- Tipo de recurso:
- Trabajo de grado de pregrado
- Fecha de publicación:
- 2019
- Institución:
- Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNAB
- Repositorio:
- Repositorio UNAB
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- OAI Identifier:
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- Acceso en línea:
- http://hdl.handle.net/20.500.12749/7147
- Palabra clave:
- Energy engineering
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Wind turbine
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ZNI
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Consumo de energía
Energía eólica
Sistemas híbridos
Energía solar
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Analysis of the integration of wind turbines in the Nazaret hybrid generation plant, for the supply of drinking water in the community of Nazaret and Puerto Estrella - La Guajira |
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Este proyecto investigativo se basa en la búsqueda de una alternativa de solución a la problemática de agua potable que atraviesa la región, mediante un diseño conceptual de una planta desalinizadora y un sistema de bombeo, para la cual su consumo de energía, se suple por medio de las turbinas eólicas. El objetivo principal es analizar la integración de estas turbinas eólicas en la central de poli-generación existente en esta región, catalogada como ZNI (Zonas no Interconectadas) en el departamento de La-Guajira, Colombia. Esta central cuenta con módulos de paneles solares fotovoltaicos, un generador diésel, baterías y transformadores y dos turbinas eólicas mono palas, las cuales, desde el inicio del proyecto, nunca entraron en funcionamiento por mal diseño de ingeniería y de selección de emplazamiento. El presente estudio contempla desde el dimensionamiento eólico para hallar el tipo de turbina óptimo a utilizar, el diseño conceptual de una planta de desalinización con un sistema de bombeo por tuberías y finalizando con el análisis de la integración de esta a la central de poli generación. La recolección de información se realizó usando la base de datos de LA NASA- MERRA2, el atlas de vientos del IDEAM, Windfinder y Global Wind Atlas esto con el fin de hallar un emplazamiento ideal para el aprovechamiento eólico, lo que supone un diseño conceptual confiable sobre el tipo de turbina a utilizar. Luego del tratamiento de datos, se realizó la simulación en HomerPro, planteando dos escenarios de integración energética. Finalmente se encuentra que es viable suplir la demanda mediante el sistema eólico escogido (WESPA 500 kW), ya que la curva agregada de la oferta siempre estará por encima de la petición en los dos escenarios planteados, y esto también permitiría ampliar las horas de cobertura con los excedentes de energía obtenidos |
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El objetivo principal es analizar la integración de estas turbinas eólicas en la central de poli-generación existente en esta región, catalogada como ZNI (Zonas no Interconectadas) en el departamento de La-Guajira, Colombia. Esta central cuenta con módulos de paneles solares fotovoltaicos, un generador diésel, baterías y transformadores y dos turbinas eólicas mono palas, las cuales, desde el inicio del proyecto, nunca entraron en funcionamiento por mal diseño de ingeniería y de selección de emplazamiento. El presente estudio contempla desde el dimensionamiento eólico para hallar el tipo de turbina óptimo a utilizar, el diseño conceptual de una planta de desalinización con un sistema de bombeo por tuberías y finalizando con el análisis de la integración de esta a la central de poli generación. La recolección de información se realizó usando la base de datos de LA NASA- MERRA2, el atlas de vientos del IDEAM, Windfinder y Global Wind Atlas esto con el fin de hallar un emplazamiento ideal para el aprovechamiento eólico, lo que supone un diseño conceptual confiable sobre el tipo de turbina a utilizar. Luego del tratamiento de datos, se realizó la simulación en HomerPro, planteando dos escenarios de integración energética. Finalmente se encuentra que es viable suplir la demanda mediante el sistema eólico escogido (WESPA 500 kW), ya que la curva agregada de la oferta siempre estará por encima de la petición en los dos escenarios planteados, y esto también permitiría ampliar las horas de cobertura con los excedentes de energía obtenidos1. INTRODUCCION 12 2. OBJETIVOS 13 2.1 OBJETIVO GENERAL 13 2.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS 13 3. MARCO TEORICO 14 3.1ENERGIA EOLICA 14 3.2 MEDIDA DEL VIENTO 14 3.3 VARIACION DEL VIENTO CON LA ALTURA 15 3.4 POTENCIA APROVECHABLE DEL VIENTO 17 3.5 DISTRIBUCION DE VELOCIDADES DEL VIENTO 18 3.6 CENTRAL HIBRIDA DE POLIGENERACION 19 3.7 PLANTA DESALINIZADORA 19 3.8 BANCO DE DATOS 20 3.9 POTENCIAL EOLICO COLOMBIA 21 3.10. SOFTWARE PARA EL ESTUDIO DE SISTEMAS HIBRIDOS HOMER Energy Pro. 23 4 METODOLOGIA DE INVESTIGACION 23 4.1 INFORMACION DEMOGRAFICA 23 4.2 CARACTERIZACION ENERGETICA 24 4.3 CARACTERIZACION DE LA ZONA 24 4.4 IDENTIFICACION DE NECESIDAD BASICA DE SUBSISTENCIA (AGUA POTABLE) 24 4.5. CARACTERIZACION DE LA DEMANDA. 24 4.6 CARACTERIZACION DE LA OFERTA 26 4.7 SIMULACION INTEGRACION AL SISTEMA DE GENERACION 27 4.8 ANALISIS DE RESULTADOS DESARROLLO DEL PROYECTO 27 5 APLICACIÓN METODOLOGIA 28 5.1 INFORMACION DEMOGRAFICA 28 5.2 INFORMACION ENERGETICA 30 5.4 IDENTIFICACION DE NECESIDAD BASICA DE SUBSISTENCIA (AGUA POTABLE) 42 5.5. CARACTERIZACION DE LA DEMANDA. 48 5.6 CARACTERIZACION DE LA OFERTA 60 5.7 SIMULACION DE INTEGRACION AL SISTEMA DE GENERACION 79 6. ANALISIS DE RESULTADOS DESARROLLO DEL PROYECTO 84 6.1 ESCENARIO EMPLAZAMIENTO DE AEROGENADORES NAZARETH. 84 6.2 ESCENARIO EMPLAZAMIENTO DE AEROGENADORES PUERTO ESTRELLA 88 7. CONCLUSIONES Y OBSERVACIONES 92 BIBLIOGRAFIA 94PregradoThis research project is based on the search for an alternative solution to the problem of drinking water that crosses the region, through a conceptual design of a desalination plant and a pumping system, for which its energy consumption, is supplied by means of of wind turbines. The main objective is to analyze the integration of these wind turbines in the existing poly-generation plant in this region, cataloged as ZNI (Non-Interconnected Zones) in the department of La-Guajira, Colombia. This plant has modules of photovoltaic solar panels, a diesel generator, batteries and transformers and two single blade wind turbines, which, since the beginning of the project, never came into operation due to bad engineering design and site selection. The present study includes from the wind dimensioning to find the type of optimal turbine to be used, the conceptual design of a desalination plant with a pumping system by pipes and ending with the analysis of the integration of this to the power generation plant. The collection of information was done using the database of NASA-MERRA2, the wind atlas of the IDEAM, Windfinder and Global Wind Atlas, in order to find an ideal location for the use of wind, which supposes a reliable conceptual design about the type of turbine to be used. After the data processing, the simulation was carried out in HomerPro, proposing two energy integration scenarios. Finally it is found that it is viable to supply the demand through the chosen wind system (WESPA 500 kW), since the aggregate supply curve will always be above the request in the two proposed scenarios, and this would also allow extending the hours of coverage with the surplus energy obtainedapplication/pdfspahttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/co/Abierto (Texto Completo)info:eu-repo/semantics/openAccesshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Atribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 ColombiaAnálisis de la integración de aerogeneradores en la central de generación hibrida de Nazaret, para el suministro de agua potable en la comunidad de Nazaret y Puerto Estrella – La GuajiraAnalysis of the integration of wind turbines in the Nazaret hybrid generation plant, for the supply of drinking water in the community of Nazaret and Puerto Estrella - La GuajiraIngeniero en EnergíaUniversidad Autónoma de Bucaramanga UNABPregrado Ingeniería en Energíainfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisTrabajo de Gradohttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fhttp://purl.org/redcol/resource_type/TPEnergy engineeringPoly-generation plantWind turbineIdeal siteZNIDesalinization plantEnergy integrationInnovaciones tecnológicasAbastecimiento de aguaConsumo de energíaEnergía eólicaSistemas híbridosEnergía solarIngeniería en energíaCentral de poli-generaciónTurbina eólicaEmplazamiento idealZNIPlanta desalinizadoraIntegración energéticaA. S. Alcaide, “Estudio Comparativo De Los Principales Procesos De Desalinización Y Diseño De Una Planta Desalinizadora De Agua Mediante Ósmosis Inversa Con Una Capacidad De 10.000 M3/Día,” 2017.B. a Grandjean, “Rolling Revision of the WHO Guidelines for Drinking-Water Quality Draft for review and comments ( Not for citation ) Water Requirements , Impinging Factors , and Recommended Intakes,” Calderon and, no. August, pp. 1–9, 2004.G. D. Valencia Agudelo, “La propuesta de un mínimo vital de agua en Colombia,” Rev. Debates - Univ. Antioquia, vol. 67, no. 6, pp. 50–55, 2007.Garni, H. and Awashti, A., Techno-economic feasibility analysis of a solar PV grid-connected system with different tracking using HOMER software. Proceedings of the 5th IEEE International Conference on Smart Energy Grid Engineering, pp. 217-223, 2017.Global Modeling and Assimilation Office (GMAO) (2015), MERRA-2 tavg1_2d_slv_Nx: 2d,1-Hourly, Time-Averaged, Single-Level, Assimilation, Single.Level Diagnostics V5.12.4, Greenbelt, MD, USA, Goddard Earth Sciences Data and Information Services Center (GES DISC),Global Wind Atlas (GWA 2.0) https://globalwindatlas.info/about/introductionGlobal Wind Atlas (GWA 2.0) https://globalwindatlas.info/about/introductionHIRIART, G. Desalinización de agua con energías renovables: interrogantes jurídicas. Instituto de Investigaciones jurídicas de la UNAM [en línea]. Citado el 29 de octubre de 2007. Disponible para World Wide Web: htpp://www. juridicas.unam.mx, 2007I. Eolicas, I. Manual, and S. C. Pardillos, Instalaciones eolicas. 2007.I. G. E. Dévora and E. R. 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