Propuesta para la mejora en el abastecimiento de agua de la cabecera del municipio de Barichara – Santander mediante la implementación de un sistema fotovoltaico

En el presente trabajo se lograron desarrollar diferentes propuestas de mejora en el sistema de bombeo de agua en los pozos profundos de la empresa de servicios públicos del municipio de Barichara – Santander, para lo cual se llevó a cabo un análisis técnico – económico que contó con una fase de rec...

Full description

Autores:: Becerra Sánchez, Andrés Felipe
Ortiz Ardila, Oskar Iván

Tipo de recurso:: Trabajo de grado de pregrado

Fecha de publicación:: 2021

Institución:: Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNAB

Repositorio:: Repositorio UNAB

Idioma:: spa

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description	En el presente trabajo se lograron desarrollar diferentes propuestas de mejora en el sistema de bombeo de agua en los pozos profundos de la empresa de servicios públicos del municipio de Barichara – Santander, para lo cual se llevó a cabo un análisis técnico – económico que contó con una fase de reconocimiento del lugar en donde se logró obtener la información operacional disponible de los pozos. Se identificaron errores en el dimensionamiento del sistema de bombeo, lo que se traduce en un consumo elevado de energía eléctrica, que presente constantes fallas técnicas y que el suministro de agua en m3 diarios sea limitado. Adicionalmente, la vida del sistema es de 18 años debido al largo tiempo que ha operado en estas condiciones sin haber sido remplazado. En este documento se presentan 2 propuestas principales para la mejora del desempeño del suministro de agua al municipio de Barichara. La metodología planteada se divide en cuatro fases: en la primera fase del proyecto se dispuso al levantamiento de la información en donde se llevó a cabo una visita preliminar en los pozos profundos de municipio y el respectivo reconocimiento del sistema de bombeo. La segunda fase consistió en la caracterización de la carga eléctrica del lugar, en donde se realizó un diagnóstico al sistema de bombeo de los pozos y posteriormente se realizó el cálculo del recurso solar para la futura propuesta de la implementación de un sistema solar fotovoltaico como fuente de suministro de energía eléctrica en la estación de bombeo del pozo 1. La tercera fase engloba el planteamiento y el estudio de las propuestas de mejora en donde se logró el diseño de un nuevo sistema de bombeo y un sistema de generación solar fotovoltaico conectado a la red. Por último, la cuarta fase de la metodología contiene un análisis financiero de la implementación del sistema fotovoltaico y del nuevo diseño del sistema de bombeo. Finalmente, de los resultados es posible evidenciar que el impacto en la implementación de un sistema fotovoltaico es favorable en el lugar, ya que reduce considerablemente el consumo de energía en este. De igual forma, el diseño de un nuevo sistema de bombeo tiene un impacto favorable ya que en este se diseñaron tuberías y bombas que se ajusten a las especificaciones técnicas de los pozos, también logrando de esta forma reducir el consumo energético y lograr mayores cantidades de volúmenes de agua bombeados.
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Se identificaron errores en el dimensionamiento del sistema de bombeo, lo que se traduce en un consumo elevado de energía eléctrica, que presente constantes fallas técnicas y que el suministro de agua en m3 diarios sea limitado. Adicionalmente, la vida del sistema es de 18 años debido al largo tiempo que ha operado en estas condiciones sin haber sido remplazado. En este documento se presentan 2 propuestas principales para la mejora del desempeño del suministro de agua al municipio de Barichara. La metodología planteada se divide en cuatro fases: en la primera fase del proyecto se dispuso al levantamiento de la información en donde se llevó a cabo una visita preliminar en los pozos profundos de municipio y el respectivo reconocimiento del sistema de bombeo. La segunda fase consistió en la caracterización de la carga eléctrica del lugar, en donde se realizó un diagnóstico al sistema de bombeo de los pozos y posteriormente se realizó el cálculo del recurso solar para la futura propuesta de la implementación de un sistema solar fotovoltaico como fuente de suministro de energía eléctrica en la estación de bombeo del pozo 1. La tercera fase engloba el planteamiento y el estudio de las propuestas de mejora en donde se logró el diseño de un nuevo sistema de bombeo y un sistema de generación solar fotovoltaico conectado a la red. Por último, la cuarta fase de la metodología contiene un análisis financiero de la implementación del sistema fotovoltaico y del nuevo diseño del sistema de bombeo. Finalmente, de los resultados es posible evidenciar que el impacto en la implementación de un sistema fotovoltaico es favorable en el lugar, ya que reduce considerablemente el consumo de energía en este. De igual forma, el diseño de un nuevo sistema de bombeo tiene un impacto favorable ya que en este se diseñaron tuberías y bombas que se ajusten a las especificaciones técnicas de los pozos, también logrando de esta forma reducir el consumo energético y lograr mayores cantidades de volúmenes de agua bombeados.ABREVIACIONES 14 RESUMEN 16 ABSTRACT 17 1. INTRODUCCIÓN 18 2. MARCO REFERENCIAL 20 2.1. ANTECEDENTES 20 2.1.1. POZOS PROFUNDOS PARA BOMBEO DE AGUA 20 2.1.2. BOMBAS SUMERGIBLES 20 2.1.3. BOMBEO DE AGUA CON ENERGÍA SOLAR 21 2.2. MARCO CONCEPTUAL 23 2.2.1. Sistemas de Generación Fotovoltaica 23 2.2.1.1. Sistemas Conectados a la Red (GRID TIE) 23 2.2.1.2 Componentes de un Sistema Conectado a la Red 25 2.2.1.3 Sistemas Aislados 27 2.2.1.4 Componentes de Sistemas Aislados 28 2.2.2. Sistema de Bombeo en Pozos Profundos 29 2.2.2.1 Generalidades 30 2.2.2.2. Estación de Bombeo 31 2.2.2.3. Capacidad de la Estación de Bombeo 32 2.2.2.4 Parámetros Hidráulicos de un Pozo y Prueba de Bombeo 32 3. OBJETIVOS 33 3.1. OBJETIVO GENERAL 34 3.2. OBJETIVOS ESPECIFÍCOS 34 4. METODOLOGÍA 34 4.1 FASE 1. OBTENCIÓN DE LA INFORMACIÓN 35 4.2 FASE 2. CARACTERIZACIÓN DE LA CARGA Y EL RECURSO SOLAR 35 4.3 FASE 3. PLANTEAMIENTO Y ESTUDIO DE PROPUESTA DE MEJORA 36 4.4 FASE 4. ANÁLISIS FINANCIERO 36 5. OBTENCIÓN DE LA INFORMACIÓN 37 5.1 Levantamiento de información del sistema de bombeo 37 5.1.1 Visita preliminar 38 5.1.2 Configuración del sistema de bombeo 38 5.1.3 Identificación del pozo 1 38 5.1.4 Identificación del pozo 2. 39 5.2 Consumo histórico mensual de energía en los pozos 40 5.3 Suministro histórico mensual de agua bombeada de los pozos 41 6. CARACTERIZACIÓN DE LA CARGA Y EL RECURSO SOLAR 44 6.1 Diagnóstico del sistema de bombeo en los pozos 44 6.1.1 Diagnóstico del sistema de bombeo en el pozo 1 45 6.1.2 Diagnóstico del sistema de bombeo en el pozo 2 48 6.1.3 Cálculo de pérdidas por accesorios 50 6.2 Caracterización energética del sistema de bombeo 51 6.3 Cálculo del recurso solar 53 6.4 Generación de energía 55 7. PLANTEAMIENTO Y ESTUDIO DE PROPUESTA DE MEJORA 56 7.1 Marco legal del aspecto técnico 56 7.2 Dimensionamiento del sistema solar fotovoltaico 57 7.2.1 Simulación en PVsyst 57 7.2.2 Propuesta de implementación de sistema fotovoltaico 61 7.3 Diseño del nuevo sistema de bombeo 68 7.3.1 Informe de mantenimiento del pozo 1 69 7.3.2 Informe de mantenimiento del pozo 2 70 7.3.3 Diseño de las tuberías 70 7.3.4 Selección de la bomba 75 7.4 Diseño del plan de mantenimiento predictivo 80 7.4.1 Criterios de operación del sistema de bombeo 82 7.4.1.1 Hoja de reporte diario de operación 82 7.4.1.2 Procedimiento para la puesta en marcha de la estación de bombeo 82 7.4.2 Criterios para el mantenimiento predictivo del sistema de bombeo 83 7.5 Proyección de los requerimientos energéticos 84 8. ANÁLISIS FINANCIERO 87 9. CONCLUSIONES 89 BIBLIOGRAFÍA 91 ANEXOS 95PregradoIn this work, different proposals were developed to improve the water pumping system in the deep wells of the “Empresa de servicios públicos” in the municipality of Barichara - Santander, for which a technical-economic analysis was carried out, which included a reconnaissance phase of the place where the available operational information of the wells was obtained. Errors were identified in the sizing of the pumping system, which results in high electricity consumption, constant technical failures, and limited water supply in m3 per day. In addition, the life of the system is 18 years due to the long time it has operated in these conditions without being replaced. This document presents 2 main proposals to improve the performance of the water supply to the municipality of Barichara. The proposed methodology is divided into four phases: in the first phase of the project, a preliminary visit was made to the deep wells of the municipality and the respective recognition of the pumping system. The second phase consisted of the characterization of the electrical load of the site, where a diagnosis was made of the pumping system of the wells and then the calculation of the solar resource for the future proposal of the implementation of a solar photovoltaic system as a source of electricity supply in the pumping station of well 1. The third phase encompasses the approach and study of the improvement proposals where the design of a new pumping system and a solar photovoltaic generation system connected to the grid was achieved. Finally, the fourth phase of the methodology contains a financial analysis of the implementation of the photovoltaic system and the new pumping system design. Finally, from the results it is possible to show that the impact of the implementation of a photovoltaic system is favorable for the site since it considerably reduces energy consumption. Likewise, the design of a new pumping system has a favorable impact, since pipes and pumps were designed to meet the technical specifications of the wells, thus reducing energy consumption, and achieving higher volumes of pumped water.Modalidad Presencialapplication/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 ColombiaPropuesta para la mejora en el abastecimiento de agua de la cabecera del municipio de Barichara – Santander mediante la implementación de un sistema fotovoltaicoProposal for the improvement in the water supply of the head of the municipality of Barichara - Santander through the implementation of a photovoltaic systemIngeniero 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 engineeringTechnological innovationsEnergyDeep wellsPumping systemGrid-connected solar photovoltaic systemRenewable energiesWater distributionWater supplyPublic servicesPumpingIngeniería en energíaInnovaciones tecnológicasEnergíaDistribución del aguaAbastecimiento de aguaServicios públicosBombeoPozos profundosSistema de bombeoSistema solar fotovoltaico conectado a redEnergías renovables[1] “Historia y piedra en Barichara, ‘el pueblo más lindo de Colombia,’” EL ESPECTADOR, Jul. 11, 2013[2] “Sector turístico de Barichara anhela llegada de visitantes,” VANGUARDIA, Barichara, Jun. 25, 2020[3] “Empresa de Servicios Públicos de Barichara.” http://www.espbarichara.gov.co/.[4] “EL MUNICIPIO DE BARICHARA,” Municipios de Colombia. https://www.municipio.com.co/municipio-barichara.html[5] DANE, “Censo Nacional de Población.” https://geoportal.dane.gov.co/.[6] M. 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Propuesta para la mejora en el abastecimiento de agua de la cabecera del municipio de Barichara – Santander mediante la implementación de un sistema fotovoltaico

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