Diseño e implementación de un sistema de energía solar para la finca Tamarindo en el municipio del Guamo del departamento del Tolima

Contiene: Ilustraciones, gráficas y anexos.

Autores:: Rojas Acosta, Gina Vanessa
Villanueva Torre, Juan José

Tipo de recurso:: Trabajo de grado de pregrado

Fecha de publicación:: 2024

Institución:: Universidad de Ibagué

Repositorio:: Repositorio Universidad de Ibagué

Idioma:: spa

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El sistema solar cuenta con una potencia instalada de 5 kW para satisfacer el consumo de 450 kWh/mes de la finca Tamarindo, el cual se evaluó de acuerdo con la eficiencia teórica para suplir las necesidades de la misma. El valor de la radiación solar máxima alcanzada es de 1500 W/m2, logrando una eficiencia máxima de los paneles del 20 % aproximadamente y una eficiencia del inversor del 90%, demostrando que el sistema trabaja de manera correcta, y que puede suplir las necesidades energéticas de la vivienda y de la bomba eléctrica que se instalará junto con el sistema fotovoltaico en pro del riego del cultivo de limón y alimentación de los lagos. Permitiendo la total autosuficiencia de los recursos principales de la finca Tamarindo.The objective of this project is the implementation of an on-grid solar energy system that seeks to meet the energy needs of the Tamarindo farm, providing an alternative to lemon production for farmers in the municipalities of Guamo and Tolima. In this way, the redesign and construction of a mechanical structure capable of supporting the system modules was carried out, which in turn connect both to the house's energy network and to the already installed pumping system. The solar system has an installed power of 5 kW to satisfy the consumption of 450 kWh/month of the Tamarindo farm, which was evaluated according to the theoretical efficiency to meet its needs. The value of the maximum solar radiation achieved is 1500 W/m2, achieving a maximum efficiency of the panels of approximately 20 % and an efficiency of the inverter of 90%, demonstrating that the system works correctly, and that it can supply the energy needs of the home and the electric pump that will be installed together with the photovoltaic system for irrigation of the lemon crop and feeding the lakes. Allowing total self-sufficiency of the main resources of the Tamarindo farm.PregradoIngeniero MecánicoIntroducción.....1 1 Capítulo:Introducción.....1 1 Capítulo:.....3 1.1 Planteamiento del problema y justificación.....3 1.2 Objetivos.....4 1.1.1 Objetivo General....4 1.1.2 Objetivos Específicos.....4 1.3 Marco teórico.....4 1.4 Metodología propuesta.....7 2 Capítulo: Caracterización de variables.....9 2.1 Metodología Sistema Fotovoltaico.....9 2.2 Estructura mecánica....23 3 Capítulo: Diseño sistema fotovoltaico.....28 3.1 Dimensionamiento del generador fotovoltaico.....28 3.2 Dimensionamiento del inversor.....29 3.3 Selección de inversor y panel solar.....30 3.4 Número máximo y mínimo de paneles en serie.....31 3.5 Número máximo de líneas en paralelo.....32 3.6 Intensidad, tensión y potencia de trabajo.....33 3.7 Relación entre el generador fotovoltaico y el inversor.....33 3.8 Área total del sistema.....34 3.9 Dimensionamiento de cableado.....35 4 Capítulo: Diseño estructura mecánica, análisis estático y de esfuerzos.....42 4.1 Diseño estructura mecánica.....42 4.2 Análisis estático.....43 4.3 Análisis de esfuerzos.....47 5 Capitulo. Instalación y evaluación Sistema de Energía Solar....52 5.1 Construcción e instalación estructura metálica y soporte sistema fotovoltaico.....52 5.2 Resultados y análisis de resultados.....54 Conclusiones y recomendaciones....59 Conclusiones.....59 Recomendaciones.....59 Referencias.....61 A. Anexo: Recibo energía finca Tamarindo.....64 B. Anexo: Ficha técnica bomba.....65 C. Anexo: Cuadros norma NTC-2050...66 D. Anexo: Tablas norma NTC-4552-1...67 E. Anexo: Ficha técnica panel solar IPS 200/250/260.....69 F. Análisis elementos finitos estructura mecánica por medio de software especializado (SolidWorks)..3 1.1 Planteamiento del problema y justificación.....3 1.2 Objetivos ... 4 1.1.1 Objetivo General....4 1.1.2 Objetivos Específicos..4 1.3 Marco teórico.....4 1.4 Metodología propuesta.....7 2 Capítulo: Caracterización de variables.....9 2.1 Metodología Sistema Fotovoltaico.....9 2.2 Estructura mecánica.... 23 3 Capítulo: Diseño sistema fotovoltaico.....28 3.1 Dimensionamiento del generador fotovoltaico.....28 3.2 Dimensionamiento del inversor.....29 3.3 Selección de inversor y panel solar.....30 3.4 Número máximo y mínimo de paneles en serie.....31 3.5 Número máximo de líneas en paralelo.....32 3.6 Intensidad, tensión y potencia de trabajo.....33 3.7 Relación entre el generador fotovoltaico y el inversor.....33 3.8 Área total del sistema.....34 3.9 Dimensionamiento de cableado.....35 4 Capítulo: Diseño estructura mecánica, análisis estático y de esfuerzos.....42 4.1 Diseño estructura mecánica.....42 4.2 Análisis estático.....43 4.3 Análisis de esfuerzos.....47 5 Capitulo. Instalación y evaluación Sistema de Energía Solar....52 5.1 Construcción e instalación estructura metálica y soporte sistema fotovoltaico.....52 5.2 Resultados y análisis de resultados.....54 Conclusiones y recomendaciones....59 Conclusiones.....59 Recomendaciones .. 59 Referencias.....61 A. Anexo: Recibo energía finca TamarindoIntroducción.....1 1 Capítulo:Introducción.....1 1 Capítulo:.....3 1.1 Planteamiento del problema y justificación.....3 1.2 Objetivos.....4 1.1.1 Objetivo General....4 1.1.2 Objetivos Específicos.....4 1.3 Marco teórico.....4 1.4 Metodología propuesta.....7 2 Capítulo: Caracterización de variables.....9 2.1 Metodología Sistema Fotovoltaico.....9 2.2 Estructura mecánica....23 3 Capítulo: Diseño sistema fotovoltaico.....28 3.1 Dimensionamiento del generador fotovoltaico.....28 3.2 Dimensionamiento del inversor.....29 3.3 Selección de inversor y panel solar.....30 3.4 Número máximo y mínimo de paneles en serie.....31 3.5 Número máximo de líneas en paralelo.....32 3.6 Intensidad, tensión y potencia de trabajo.....33 3.7 Relación entre el generador fotovoltaico y el inversor.....33 3.8 Área total del sistema.....34 3.9 Dimensionamiento de cableado.....35 4 Capítulo: Diseño estructura mecánica, análisis estático y de esfuerzos.....42 4.1 Diseño estructura mecánica.....42 4.2 Análisis estático.....43 4.3 Análisis de esfuerzos.....47 5 Capitulo. Instalación y evaluación Sistema de Energía Solar....52 5.1 Construcción e instalación estructura metálica y soporte sistema fotovoltaico.....52 5.2 Resultados y análisis de resultados.....54 Conclusiones y recomendaciones....59 Conclusiones.....59 Recomendaciones.....59 Referencias.....61 A. Anexo: Recibo energía finca Tamarindo.....64 B. Anexo: Ficha técnica bomba.....65 C. Anexo: Cuadros norma NTC-2050...66 D. Anexo: Tablas norma NTC-4552-1...67 E. Anexo: Ficha técnica panel solar IPS 200/250/260.....69 F. Análisis elementos finitos estructura mecánica por medio de software especializado (SolidWorks)..3 1.1 Planteamiento del problema y justificación.....3 1.2 Objetivos ... 4 1.1.1 Objetivo General....4 1.1.2 Objetivos Específicos..4 1.3 Marco teórico.....4 1.4 Metodología propuesta.....7 2 Capítulo: Caracterización de variables.....9 2.1 Metodología Sistema Fotovoltaico.....9 2.2 Estructura mecánica.... 23 3 Capítulo: Diseño sistema fotovoltaico.....28 3.1 Dimensionamiento del generador fotovoltaico.....28 3.2 Dimensionamiento del inversor.....29 3.3 Selección de inversor y panel solar.....30 3.4 Número máximo y mínimo de paneles en serie.....31 3.5 Número máximo de líneas en paralelo.....32 3.6 Intensidad, tensión y potencia de trabajo.....33 3.7 Relación entre el generador fotovoltaico y el inversor.....33 3.8 Área total del sistema.....34 3.9 Dimensionamiento de cableado.....35 4 Capítulo: Diseño estructura mecánica, análisis estático y de esfuerzos.....42 4.1 Diseño estructura mecánica.....42 4.2 Análisis estático.....43 4.3 Análisis de esfuerzos.....47 5 Capitulo. Instalación y evaluación Sistema de Energía Solar....52 5.1 Construcción e instalación estructura metálica y soporte sistema fotovoltaico.....52 5.2 Resultados y análisis de resultados.....54 Conclusiones y recomendaciones....59 Conclusiones.....59 RecomendacionesIntroducción.....1 1 Capítulo:Introducción.....1 1 Capítulo:.....3 1.1 Planteamiento del problema y justificación.....3 1.2 Objetivos.....4 1.1.1 Objetivo General....4 1.1.2 Objetivos Específicos.....4 1.3 Marco teórico.....4 1.4 Metodología propuesta.....7 2 Capítulo: Caracterización de variables.....9 2.1 Metodología Sistema Fotovoltaico.....9 2.2 Estructura mecánica....23 3 Capítulo: Diseño sistema fotovoltaico.....28 3.1 Dimensionamiento del generador fotovoltaico.....28 3.2 Dimensionamiento del inversor.....29 3.3 Selección de inversor y panel solar.....30 3.4 Número máximo y mínimo de paneles en serie.....31 3.5 Número máximo de líneas en paralelo.....32 3.6 Intensidad, tensión y potencia de trabajo.....33 3.7 Relación entre el generador fotovoltaico y el inversor.....33 3.8 Área total del sistema.....34 3.9 Dimensionamiento de cableado.....35 4 Capítulo: Diseño estructura mecánica, análisis estático y de esfuerzos.....42 4.1 Diseño estructura mecánica.....42 4.2 Análisis estático.....43 4.3 Análisis de esfuerzos.....47 5 Capitulo. Instalación y evaluación Sistema de Energía Solar....52 5.1 Construcción e instalación estructura metálica y soporte sistema fotovoltaico.....52 5.2 Resultados y análisis de resultados.....54 Conclusiones y recomendaciones....59 Conclusiones.....59 Recomendaciones.....59 Referencias.....61 A. Anexo: Recibo energía finca Tamarindo.....64 B. Anexo: Ficha técnica bomba.....65 C. Anexo: Cuadros norma NTC-2050...66 D. Anexo: Tablas norma NTC-4552-1...67 E. Anexo: Ficha técnica panel solar IPS 200/250/260.....69 F. Análisis elementos finitos estructura mecánica por medio de software especializado (SolidWorks)..3 1.1 Planteamiento del problema y justificación.....3 1.2 Objetivos ... 4 1.1.1 Objetivo General....4 1.1.2 Objetivos Específicos..4 1.3 Marco teórico.....4 1.4 Metodología propuesta.....7 2 Capítulo: Caracterización de variables.....9 2.1 Metodología Sistema Fotovoltaico.....9 2.2 Estructura mecánica.... 23 3 Capítulo: Diseño sistema fotovoltaico.....28 3.1 Dimensionamiento del generador fotovoltaico.....28 3.2 Dimensionamiento del inversor.....29 3.3 Selección de inversor y panel solar.....30 3.4 Número máximo y mínimo de paneles en serie.....31 3.5 Número máximo de líneas en paralelo.....32 3.6 Intensidad, tensión y potencia de trabajo.....33 3.7 Relación entre el generador fotovoltaico y el inversor.....33 3.8 Área total del sistema.....34 3.9 Dimensionamiento de cableado.....35 4 Capítulo: Diseño estructura mecánica, análisis estático y de esfuerzos.....42 4.1 Diseño estructura mecánica.....42 4.2 Análisis estático.....43 4.3 Análisis de esfuerzos.....47 5 Capitulo. Instalación y evaluación Sistema de Energía Solar....52 5.1 Construcción e instalación estructura metálica y soporte sistema fotovoltaico.....52 5.2 Resultados y análisis de resultados.....54 Conclusiones y recomendaciones....59 Conclusiones.....59 Recomendaciones .. 59 Referencias.....61 A. Anexo: Recibo energía finca Tamarindo ..64 B. Anexo: Ficha técnica bomba.....65 C. Anexo: Cuadros norma NTC-2050...66 D. Anexo: Tablas norma NTC-4552-1...67 E. Anexo: Ficha técnica panel solar IPS 200/250/260.....69 F. Análisis elementos finitos estructura mecánica por medio de software especializado (SolidWorks)Introducción.....1 1 Capítulo:Introducción.....1 1 Capítulo:.....3 1.1 Planteamiento del problema y justificación.....3 1.2 Objetivos.....4 1.1.1 Objetivo General....4 1.1.2 Objetivos Específicos.....4 1.3 Marco teórico.....4 1.4 Metodología propuesta.....7 2 Capítulo: Caracterización de variables.....9 2.1 Metodología Sistema Fotovoltaico.....9 2.2 Estructura mecánica....23 3 Capítulo: Diseño sistema fotovoltaico.....28 3.1 Dimensionamiento del generador fotovoltaico.....28 3.2 Dimensionamiento del inversor.....29 3.3 Selección de inversor y panel solar.....30 3.4 Número máximo y mínimo de paneles en serie.....31 3.5 Número máximo de líneas en paralelo.....32 3.6 Intensidad, tensión y potencia de trabajo.....33 3.7 Relación entre el generador fotovoltaico y el inversor.....33 3.8 Área total del sistema.....34 3.9 Dimensionamiento de cableado.....35 4 Capítulo: Diseño estructura mecánica, análisis estático y de esfuerzos.....42 4.1 Diseño estructura mecánica.....42 4.2 Análisis estático.....43 4.3 Análisis de esfuerzos.....47 5 Capitulo. Instalación y evaluación Sistema de Energía Solar....52 5.1 Construcción e instalación estructura metálica y soporte sistema fotovoltaico.....52 5.2 Resultados y análisis de resultados.....54 Conclusiones y recomendaciones....59 Conclusiones.....59 Recomendaciones.....59 Referencias.....61 A. Anexo: Recibo energía finca Tamarindo.....64 B. Anexo: Ficha técnica bomba.....65 C. Anexo: Cuadros norma NTC-2050...66 D. Anexo: Tablas norma NTC-4552-1...67 E. Anexo: Ficha técnica panel solar IPS 200/250/260.....69 F. Análisis elementos finitos estructura mecánica por medio de software especializado (SolidWorks)..3 1.1 Planteamiento del problema y justificación.....3 1.2 Objetivos ... 4 1.1.1 Objetivo General....4 1.1.2 Objetivos Específicos..4 1.3 Marco teórico.....4 1.4 Metodología propuesta.....7 2 Capítulo: Caracterización de variables.....9 2.1 Metodología Sistema Fotovoltaico.....9 2.2 Estructura mecánica.... 23 3 Capítulo: Diseño sistema fotovoltaico.....28 3.1 Dimensionamiento del generador fotovoltaico.....28 3.2 Dimensionamiento del inversor.....29 3.3 Selección de inversor y panel solar.....30 3.4 Número máximo y mínimo de paneles en serie.....31 3.5 Número máximo de líneas en paralelo.....32 3.6 Intensidad, tensión y potencia de trabajo.....33 3.7 Relación entre el generador fotovoltaico y el inversor.....33 3.8 Área total del sistema.....34 3.9 Dimensionamiento de cableado.....35 4 Capítulo: Diseño estructura mecánica, análisis estático y de esfuerzos.....42 4.1 Diseño estructura mecánica.....42 4.2 Análisis estático.....43 4.3 Análisis de esfuerzos.....47 5 Capitulo. Instalación y evaluación Sistema de Energía Solar....52 5.1 Construcción e instalación estructura metálica y soporte sistema fotovoltaico.....52 5.2 Resultados y análisis de resultados.....54 Conclusiones y recomendaciones....59 Conclusiones.....59 Recomendaciones .. 59 Referencias.....61 A. Anexo: Recibo energía finca Tamarindo ..64 B. Anexo: Ficha técnica bomba.....65 C. Anexo: Cuadros norma NTC-2050...66 D. Anexo: Tablas norma NTC-4552-1...67 E. Anexo: Ficha técnica panel solar IPS 200/250/260.....69 F. Análisis elementos finitos estructura mecánica por medio de software especializado (SolidWorks)Introducción.....1 1 Capítulo:Introducción.....1 1 Capítulo:.....3 1.1 Planteamiento del problema y justificación.....3 1.2 Objetivos.....4 1.1.1 Objetivo General....4 1.1.2 Objetivos Específicos.....4 1.3 Marco teórico.....4 1.4 Metodología propuesta.....7 2 Capítulo: Caracterización de variables.....9 2.1 Metodología Sistema Fotovoltaico.....9 2.2 Estructura mecánica....23 3 Capítulo: Diseño sistema fotovoltaico.....28 3.1 Dimensionamiento del generador fotovoltaico.....28 3.2 Dimensionamiento del inversor.....29 3.3 Selección de inversor y panel solar.....30 3.4 Número máximo y mínimo de paneles en serie.....31 3.5 Número máximo de líneas en paralelo.....32 3.6 Intensidad, tensión y potencia de trabajo.....33 3.7 Relación entre el generador fotovoltaico y el inversor.....33 3.8 Área total del sistema.....34 3.9 Dimensionamiento de cableado.....35 4 Capítulo: Diseño estructura mecánica, análisis estático y de esfuerzos.....42 4.1 Diseño estructura mecánica.....42 4.2 Análisis estático.....43 4.3 Análisis de esfuerzos.....47 5 Capitulo. Instalación y evaluación Sistema de Energía Solar....52 5.1 Construcción e instalación estructura metálica y soporte sistema fotovoltaico.....52 5.2 Resultados y análisis de resultados.....54 Conclusiones y recomendaciones....59 Conclusiones.....59 Recomendaciones.....59 Referencias.....61 A. Anexo: Recibo energía finca Tamarindo.....64 B. Anexo: Ficha técnica bomba.....65 C. Anexo: Cuadros norma NTC-2050...66 D. Anexo: Tablas norma NTC-4552-1...67 E. Anexo: Ficha técnica panel solar IPS 200/250/260.....69 F. Análisis elementos finitos estructura mecánica por medio de software especializado (SolidWorks)..3 1.1 Planteamiento del problema y justificación.....3 1.2 Objetivos ... 4 1.1.1 Objetivo General....4 1.1.2 Objetivos Específicos..4 1.3 Marco teórico.....4 1.4 Metodología propuesta.....7 2 Capítulo: Caracterización de variables.....9 2.1 Metodología Sistema Fotovoltaico.....9 2.2 Estructura mecánica.... 23 3 Capítulo: Diseño sistema fotovoltaico.....28 3.1 Dimensionamiento del generador fotovoltaico.....28 3.2 Dimensionamiento del inversor.....29 3.3 Selección de inversor y panel solar.....30 3.4 Número máximo y mínimo de paneles en serie.....31 3.5 Número máximo de líneas en paralelo.....32 3.6 Intensidad, tensión y potencia de trabajo.....33 3.7 Relación entre el generador fotovoltaico y el inversor.....33 3.8 Área total del sistema.....34 3.9 Dimensionamiento de cableado.....35 4 Capítulo: Diseño estructura mecánica, análisis estático y de esfuerzos.....42 4.1 Diseño estructura mecánica.....42 4.2 Análisis estático.....43 4.3 Análisis de esfuerzos.....47 5 Capitulo. Instalación y evaluación Sistema de Energía Solar....52 5.1 Construcción e instalación estructura metálica y soporte sistema fotovoltaico.....52 5.2 Resultados y análisis de resultados.....54 Conclusiones y recomendaciones....59 Conclusiones.....59 Recomendaciones .. 59 Referencias.....61 A. Anexo: Recibo energía finca Tamarindo ..64 B. Anexo: Ficha técnica bomba.....65 C. Anexo: Cuadros norma NTC-2050...66 D. Anexo: Tablas norma NTC-4552-1...67 E. Anexo: Ficha técnica panel solar IPS 200/250/260.....69 F. Análisis elementos finitos estructura mecánica por medio de software especializado (SolidWorks).....59 Referencias.....61 A. Anexo: Recibo energía finca Tamarindo ..64 B. Anexo: Ficha técnica bomba.....65 C. Anexo: Cuadros norma NTC-2050...66 D. Anexo: Tablas norma NTC-4552-1...67 E. Anexo: Ficha técnica panel solar IPS 200/250/260.....69 F. Análisis elementos finitos estructura mecánica por medio de software especializado (SolidWorks).....7164 B. Anexo: Ficha técnica bomba.....65 C. Anexo: Cuadros norma NTC-2050...66 D. Anexo: Tablas norma NTC-4552-1...67 E. Anexo: Ficha técnica panel solar IPS 200/250/260.....69 F. Análisis elementos finitos estructura mecánica por medio de software especializado (SolidWorks)..7184 páginasapplication/pdfRojas Acosta, G. V. & Villanueva Torres, J. J. (2024). Diseño e implementación de un sistema de energía solar para la finca Tamarindo en el municipio del Guamo del departamento del Tolima. [Trabajo de grado, Universidad de Ibagué]. https://hdl.handle.net/20.500.12313/4398https://hdl.handle.net/20.500.12313/4398spaUniversidad de IbaguéIngenieríaIbaguéIngeniería MecánicaAndrés, Q. (2012). Diseño e implementación de inversor fotovoltaico de bajo costo. Santiago de Chile: Universidad de Chile.Benjia, L., Zhongbing, L., Yaling, W., Pengcheng, W., Ruimiao, L., & Ling, Z. (2023). Review on photovoltaic with battery energy storage system for power supply to buildings: Challenges and opportunities. 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Diseño e implementación de un sistema de energía solar para la finca Tamarindo en el municipio del Guamo del departamento del Tolima

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