UNIVERSIDAD TÉCNICA PARTICULAR DE LOJA La Universidad Católica de Loja ÁREA TÉCNICA

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1 UNIVERSIDAD TÉCNICA PARTICULAR DE LOJA La Universidad Católica de Loja C ÁREA TÉCNICA TITULACIÓN DE INGENIERÍA EN ELECTRÓNICA Y TELECOMUNICACIONES Diseño de sistemas para el aprovechamiento de ERNC en la provisión de energía a na vivienda de campo en la provincia de Loja TRABAJO DE FIN DE TITULACIÓN AUTOR: Ortega Ramírez, Silvana Estefanía. DIRECTOR: Jaramillo Pacheco, Jorge Lis, Ing. LOJA ECUADOR 204 i

2 APROBACIÓN DEL DIRECTOR DEL TRABAJO DE FIN DE TITULACIÓN Ingeniero. Jorge Lis Jaramillo Pacheco DIRECTOR DEL TRABAJO DE FIN DE TITULACIÓN De mi consideración: Qe el presente trabajo, denominado: Diseño de sistemas para el aprovechamiento de ERNC en la provisión de energía a na vivienda de campo en la provincia de Loja, realizado por el profesional en formación: Silvana Estefanía Ortega Ramírez; cmple con los reqisitos establecidos en las normas generales para la Gradación en la Universidad Técnica Particlar de Loja, tanto en el aspecto de forma como de contenido, por lo cal me permito atorizar s presentación para los fines pertinentes. Loja, Marzo de 204 f) ii

3 DECLARACIÓN DE AUTORÍA Y CESIÓN DE DERECHOS Yo, Silvana Estefanía Ortega Ramírez, declaro ser la atora del presente trabajo de fin de titlación: Diseño de sistemas para el aprovechamiento de ERNC en la provisión de energía a na vivienda de campo en la provincia de Loja", de la Titlación Electrónica y Telecomnicaciones, siendo Jaramillo Pacheco Jorge Lis, Ing. Director del presente trabajo; y eximo expresamente a la Universidad Técnica Particlar de Loja y a ss representantes legales de posibles reclamos o acciones legales. Además certifico qe las ideas, conceptos, procedimientos y resltados vertidos en el presente trabajo investigativo, son de mi exclsiva responsabilidad. Adicionalmente declaro conocer y aceptar la disposición del Art. 67 del Estatto Orgánico de la Universidad Técnica Particlar de Loja qe en s parte pertinente textalmente dice: Forman parte del patrimonio de la Universidad la propiedad intelectal de investigaciones, trabajos científicos o técnicos y tesis de grado qe se realicen a través, o con el apoyo financiero, académico o institcional (operativo) de la Universidad. f... Atora: Silvana Estefanía Ortega Ramírez Cédla: iii

4 DEDICATORIA A mi madre, por ser mi mejor amiga, mi ejemplo de vida y speración, por darme la mano en aqellos momentos cando más lo necesitaba, por t amor eterno, este logro te lo dedico con mcho cariño. A mi padre, por apoyarme siempre, por ss infinitos consejos y s ejemplo de vida, sé qe este momento es importante para ti como lo es para mí. De manera my especial, a mí qerida abelita, mi segnda madre, por inclcarme los mejores valores y hábitos, para lograr todos los objetivos en mi vida; este es el resltado de todo t amor. A mi abelito, qe a pesar de no estar físicamente a mi lado, sé qe desde el cielo me giaste para cmplir esta meta. A mis hermanas Tairy y Jossenka, por ss benos deseos y s cariño qe me han aydado a salir siempre adelante. A mi sobrino Matias, por ser mi motivación constante, para clminar este objetivo. A ti Diego, por estar jnto a mi cando más lo necesito, de ti he aprendido mcho. A mi familia, amigos, y aqellas personas importantes en mi vida, qe siempre han estado dispestas a ofrecerme todo s apoyo. Silvana iv

5 AGRADECIMIENTO Qiero darle gracias a Dios, por ser qien me ha giado a lo largo de esta carrera, a mis padres Nieves y Fabian, por ser qienes me brindaron s apoyo incondicional para alcanzar esta meta. A mis hermanas Tairy y Jossenka, por estar a mi lado en aqellos momentos difíciles qe tve qe atravesar. A mi sobrino Matias, por ese cariño incomparable qe me brinda todos los días. A ti Diego, por ser mi compañero perfecto qe ha permanecido jnto a mí en las benas y malas. A mi familia, por apoyarme en cada momento difícil, mi gratitd eterna. Mi sincero y especial agradecimiento al Ing. Jorge Lis Jaramillo, qien my acertadamente dirigió este trabajo de fin de titlación, por ss consejos y amistad. Silvana Estefanía v

6 ÍNDICE DE CONTENIDOS APROBACIÓN DEL DIRECTOR DEL TRABAJO DE FIN DE TITULACIÓN... ii DECLARACIÓN DE AUTORÍA Y CESIÓN DE DERECHOS... iii DEDICATORIA... iv AGRADECIMIENTO... v ÍNDICE DE CONTENIDOS... vi LISTA DE TABLAS... xi RESUMEN EJECUTIVO... ABSTRACT... 2 INTRODUCCIÓN... 3 OBJETIVOS... 4 CAPÍTULO DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE CASAS DE CAMPO ENERGÉTICAMENTE SUSTENTABLES: ESTADO DEL ARTE Introdcción Villas disponibles Villa Akarp Casa Aqa Casa Alemana Atosstentable Living Space Pearl Hose Sbrban Loft Hose Plan Análisis de los modelos existentes de viviendas de campo sstentables CAPÍTULO PREDISEÑO DE UN SISTEMA FOTOVOLTAICO PARA PROVISIÓN DE ENERGÍA A UN MÓDULO DE ILUMINACIÓN DE UNA VIVIENDA DE CAMPO EN LA PROVINCIA DE LOJA Introdcción Descripción de la vivienda de campo seleccionada como prototipo Prediseño del sistema fotovoltaico para provisión de energía al módlo de ilminación de la vivienda Aproximación de la demanda de energía reqerida para ilminación de la vivienda Opciones de arqitectra para el sistema PV Dimensionamiento de los elementos del sistema PV Sbsistema de captación de energía Número de paneles fotovoltaicos reqeridos vi

7 Sbsistema de storage de energía Cálclo del reglador de carga Cálclo del Inversor Calclo arreglo de baterías CAPÍTULO INGENIERÍA DE DETALLE DE UN SISTEMA FOTOVOLTAICO PARA PROVISIÓN DE ENERGÍA PARA ILUMINACIÓN DE UNA VIVIENDA DE CAMPO EN LA PROVINCIA DE LOJA Introdcción Línea base Plan para la lección sobre conceptos básicos de energías renovables Demanda programada Niveles disponibles de radiación Potencial de emplazamiento de los módlos PV Ingeniería de detalle de la ilminación interior Módlos PV Storage de energía Emplazamiento final de los módlos PV Cableado eléctrico Tablero de control Tablero de distribción Conexión de los tableros a tierra Conexión de los tableros a tierra Diseño del sistema fotovoltaico para ilminación exterior Cálclo de inversión reqerida CAPÍTULO INGENIERÍA DE DETALLE DE UN SISTEMA DE ENERGÍA SOLAR TÉRMICA PARA PROVISIÓN DE AGUA CALIENTE SANITARIA PARA UNA VIVIENDA DE CAMPO EN LA PROVINCIA DE LOJA Introdcción Diseño preliminar del sistema de provisión de ACS Provisión de ACS a través de colectores solares Reqerimientos generales para el diseño del sistema Arqitectra propesta para el sistema Ingeniería de detalle del sistema vii

8 4.3.. Sobre la metodología de evalación del desempeño del sistema Selección de los colectores solares Evalación del desempeño de los colectores: ganancia y pérdidas Diseño de la red de ACS Control del abastecimiento secndario de ACS Inversión reqerida CONCLUSIONES BIBLIOGRAFÍA ANEXO PAPER: Diseño de sistemas de provisión de energía para na vivienda de campo en la provincia de Loja ANEXO 2 2. Esqema general de las conexiones eléctricas del sistema fotovoltaico para provisión de energía a n módlo de ilminación de na vivienda de campo en la provincia de Loja..83 ANEXO 3 3. Esqema general de las conexiones internas de tberías para provisión de aga caliente sanitaria ACS 85 viii

9 LISTA DE FIGURAS Figra.. Vivienda de campo diseñada y constrida para ser energéticamente sstentable Figra.2. Vista panorámica de Villa Akarp, Secia... 8 Figra.3. Vista panorámica de Casa Aqa, Brasil... 8 Figra.4. Vista panorámica de la casa alemana atosstentable... 9 Figra.5 Living Space 2, Gran Bretaña... 0 Figra.6 Pearl hose, Gran Bretaña Figra.7 Sbrban Loft Hose Plan 02-00, Gran Bretaña.... Figra 2. Planta general de la parcela en la qe se encentra bicada la vivienda seleccionado como prototipo en este proyecto Figra 2.2. Primera opción de arqitectra para el sistema: el módlo PV cbre toda la demanda Figra 2.3. Segnda opción de arqitectra para el sistema: el módlo PV cbre sólo la demanda del bloqe de ilminación interior. Fente: Diseño de los atores. PV módlo fotovoltaico, S storage de energía, Sw módlo de transferencia, Es energía solar, Ee energía eléctrica, ERP energía de la red pública Figra 2.4 Tercera opción de arqitectra para el sistema: dos módlos PV individales cbren la demanda de los bloqes de ilminación interior y exterior Figra 2.5 Carta opción de arqitectra para el sistema: módlos PV individales cbren la demanda de los bloqes de ilminación. Fente: Diseño de los atores. PV módlo fotovoltaico, S storage de energía, Sw módlo de transferencia, Es energía solar, Ee energía eléctrica, ERP energía de la red pública Figra 3. Arqitectra propesta para el sistema: módlos PV individales cbren la demanda de los bloqes de ilminación Figra 3.2 Emplazamiento de los módlos PV sobre la cbierta de la vivienda... 3 Figra 3.3 Emplazamiento de los módlos PV en la cbierta de la vivienda Figra 3.4 Esqema eléctrico del tablero de control Figra 3.5 Módlo de conmtación a tilizar. a) esqema eléctrico, b) implementación física Figra 3.6. Esqema eléctrico del tablero de distribción y de protección Figra 3.7. Esqema de conexiones del módlo de ilminación a) planta baja y b) plata alta de la vivienda Figra 3.8 Esqema general de las conexiones eléctricas del sistema fotovoltaico para provisión de energía a n módlo de ilminación de na vivienda de campo en la provincia de Loja Figra 4.. Arqitectra general del sistema de provisión de ACS a implementar Figra 4.2. Colector solar CHISOL Figra 4.3. Hoja Excel implementada para aplicar el método F-Chart, en la evalación del desempeño del colector solar Figra 4.4. Resltado de la evalación del desempeño del colector solar CHISOL, tilizando el método F-Chart. Significado del parámetro f para cada no de los 2 meses del año Figra 4.5. Emplazamiento del colector solar en la parte posterior de la vivienda Figra 4.7. Esqema general del abastecimiento secndario de ACS ix

10 Figra 4.6. Esqema general de conexiones internas de tberías para provisión de aga caliente sanitaria ACS Figra 4.8. Fljograma de operación del BC x

11 LISTA DE TABLAS Tabla. Análisis comparativo del desempeño de las viviendas de campo preseleccionadas, en fnción de la demanda de energía, y, de la replicabilidad en la provincia de Loja Tabla 2. Demanda de energía proyectada para ilminación interior Tabla 2.2 Demanda de energía proyectada para ilminación exterior Tabla 2.3 Demanda de energía proyectada para ilminación monmental Tabla 2.4 Nivel de radiación solar anal del cantón Loja Tabla 2.5 Dimensionamiento del módlo PV para provisión de energía al bloqe de ilminación interior Tabla 2.6 Prespesto referencial para la implementación del módlo PV para provisión de energía al bloqe de ilminación interior Tabla 2.7 Dimensionamiento del módlo PV para provisión de energía al bloqe de ilminación exterior Tabla 2.8 Prespesto referencial para la implementación del módlo PV para provisión de energía al bloqe de ilminación exterior Tabla 2.9 Dimensionamiento del módlo PV para provisión de energía al bloqe de ilminación monmental Tabla 2.0 Prespesto referencial para la implementación del módlo PV para provisión de energía al bloqe de ilminación monmental Tabla 3. Niveles de radiación solar anal en el cantón Loja Tabla 3.2 Principales características técnicas de los módlos PV SIMAX a tilizar en ilminación interior Tabla 3.3. Características técnicas del reglador Tabla 3.4. Características técnicas del inversor Tabla 3.5 Resmen de los componentes reqeridos para el SPV de ilminación interior Tabla 3.6 Principales características técnicas de los módlos PV SIMAX Tabla 3.7 Resmen de los componentes del sistema fotovoltaico atónomo diseñado. Elaborado por los atores Tabla 3.8 Prespesto referencial para la implementación del módlo PV para provisión de energía al bloqe de ilminación Tabla 4.. Análisis comparativo de las características de algnos colectores solares disponibles en el mercado, y, potencialmente aplicables en este proyecto Tabla 4.2. Radiación solar en la zona de Loja Tabla 4.3. Variables tilizadas para aplicar el método F-Chart Tabla 4.4. Diámetro nominal del sb-ramal en la vivienda Tabla 4.5. Variables a gestionar por el bloqe de control 58 Tabla 4.6. Implementos y dispositivos reqeridos en el bloqe de control 59 Tabla 4.7. Algoritmo de control propesto.. 59 Tabla 4.8. Cálclo de inversión reqerida...6 xi

12 RESUMEN EJECUTIVO En el presente trabajo, se describe el diseño de sistemas para el aprovechamiento de ERNC en la provisión de energía para na vivienda de campo, en la provincia de Loja. Primeramente, se analiza el estado del arte, en bsca de definir los reqerimientos mínimos qe debería cmplir na iniciativa de diseño propio. Para cmplir los reqerimientos identificados, se analiza el desempeño de varias arqitectras posibles de diseño, entre las qe se selecciona la opción óptima. Se explica la ingeniería de detalle de n sistema fotovoltaico y de n sistema termosolar, diseñados de acerdo a normas y estándares nacionales e internacionales. PALABRAS CLAVES: energía, vivienda sstentable, energía solar fotovoltaica, energía solar térmica.

13 ABSTRACT In the present research, describes the system design for sing "ERNC" in spplying energy to a hose that is located in the field, in Loja s province. First of all, the art s state is analyzed in order to define the minimm reqirements that have to comply an own design initiative. in order to meet the identified reqirements, the performance of several possible design architectres is discssed, and among them the optimal option is selected. The detailed engineering of a photovoltaic and a solar thermal system is explained; they are designed according to national and international standards. KEYWORDS: energy, sstainable hosing, solar photovoltaic, solar thermal energy. 2

14 INTRODUCCIÓN Como n aporte a la diversificación de la matriz energética actal, dependiente de los combstibles fósiles, se necesita ampliar la participación de las fentes renovables de energía. Se reqiere entonces implementar na serie de acciones, desde la innovación en tecnología y procesos, hasta la edcación y la concientización del recrso hmano. En este contexto, el diseño de sistemas de provisión energía, jega n papel preponderante. En este contexto y considerando el potencial solar de la provincia de Loja, desde la Sección de Electrónica y Energía SEE del Departamento de Ciencias de la Comptación y Electrónica DCCE de la UTPL, se propso diseñar na propesta tecnológica, orientada a la provisión de energía a na vivienda de campo en la provincia de Loja. El presente trabajo se estrctró en 4 capítlos. En el primer capítlo se analiza el estado del arte en la constrcción de viviendas de campo, diseñadas para ser energéticamente sstentables, y, qe incorporan técnicas pasivas para disminir el gasto energético y sistemas activos potenciados por energías renovables. El análisis de estos modelos, sirve de base para definir los reqerimientos mínimos de n modelo propio de vivienda rral, adecado a las condiciones de la provincia de Loja. En el segndo capítlo, se describe la arqitectra propesta para n sistema PV, y, se detalla la preselección de eqipos. En el tercer capítlo, se desarrolla la ingeniería de detalle de n sistema fotovoltaico para la vivienda, tilizando la metodología recomendada por la Norma Ecatoriana de Constrcción NEC / Energías Renovables. Finalmente en el carto capítlo, se describe la ingeniería de detalle de n sistema de energía solar térmica para la provisión de aga caliente en la vivienda de campo, tilizando la metodología recomendada en el Atlas Solar del Ecador, editado por el CONELEC.. 3

15 OBJETIVOS Objetivo general Diseñar sistemas para el aprovechamiento de ERNC en la provisión de energía a na vivienda de campo en la provincia de Loja Objetivos específicos Analizar el estado del arte en la constrcción de viviendas rrales, de forma tal qe se determinen los reqerimientos mínimos para sistemas de provisión de energía de diseño propio. Diseñar n sistema híbrido fotovoltaico para la provisión de energía a la ilminación interior, exterior, y, monmental. Diseñar n sistema termosolar para provisión de aga caliente sanitaria ACS. 4

16 CAPÍTULO. DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE CASAS DE CAMPO ENERGÉTICAMENTE SUSTENTABLES: ESTADO DEL ARTE 5

17 .. Introdcción De acerdo a [] y [2], n grpo cada vez mayor de personas, la generación C, demestra n alto grado de dependencia respecto a los dispositivos electrónicos, en búsqeda de n acceso permanente a información. Por otra parte, la "cltra slow" propone la desaceleración del ritmo de vida, en búsqeda del eqilibrio entre las obligaciones y el gozar de la vida en familia. Para ambos grpos, el contacto con la natraleza es importante, sin dejar de lado la posibilidad de conectarse con el mndo. Cada vez es mayor el número de citadinos qe adqieren viviendas de campo provistas de todos los servicios, lo qe lleva a n constante crecimiento de la demanda de energía en las zonas rrales, con serios problemas a resolver especialmente en las zonas alejadas o aisladas de las principales redes de provisión de energía. En este trabajo, se describe el estado del arte en la constrcción de viviendas de campo, diseñadas para ser energéticamente sstentables, a través de la incorporación de técnicas pasivas para disminir el gasto energético, y, la instalación de sistemas activos potenciados por energías renovables. El análisis de estos modelos, servirá de base para definir los reqerimientos mínimos de n modelo propio, adecado a las condiciones de la provincia de Loja..2. Algnas propestas exitosas en el diseño y constrcción de viviendas de campo El diseño arqitectónico de viviendas de campo energéticamente sstentables (ver Figra.), bsca aprovechar los recrsos natrales de tal modo qe, se minimice el impacto ambiental de la constrcción y operación de la vivienda [3]. 6

18 Figra.. Vivienda de campo diseñada y constrida para ser energéticamente sstentable. Fente: Las viviendas de campo diseñadas bajo este paradigma, se constryen con materiales ecológicos, reciclables, recperables, o, retilizables; y, son capaces de mantener, prodcir, y, controlar la energía qe reqieren para s operación. Dada la diversidad de variables a considerar en el diseño de na vivienda de campo sstentables, en el marco de este proyecto se decidió analizar propestas existentes en el mercado, cyas condiciones se adapten a la realidad de las zonas rrales de la provincia de Loja..2.. Villas disponibles Villa Akarp. Esta vivienda fe diseñada por Karin Adalberth, especialista en física de edificios, en 2009 (ver Figra.Figra.2). En el diseño de la vivienda, se cidó la orientación solar, y, el so de materiales térmicos. En el tejado, se dispone de 32 m2 de sperficie, aprovechable para disponer paneles solares y para cosecha de llvias [4]. 7

19 Figra.2. Vista panorámica de Villa Akarp, Secia. Fente: Casa Aqa. Esta vivienda, diseñada por Rodrigo Mindlin Loeb, es n prototipo de bajo costo, constrido para n Expo Ambiental (ver Figra.3) La vivienda se diseñó para n clima cálido, con niveles de llvia media. Centa con n sistema de cosecha de llvias, y, cortinas verdes para el control de temperatra. La vivienda se constryó con tierra, hormigón, y, ladrillos [5]. La vivienda posee paneles y colectores solares, y, sistemas de reciclado de aga. Figra.3. Vista panorámica de Casa Aqa, Brasil Fente: 8

20 Casa Alemana Atosstentable. Esta vivienda es na propesta arqitectónica de la Universidad Técnica de Darmstadt, Alemania (ver Figra.4). Este prototipo es implsado por el gobierno alemán, y, propone el aprovechamiento de energía solar pasiva y activa [6]. Figra.4. Vista panorámica de la casa alemana atosstentable. Fente: mana_broschere_span_webversion.pdf Living Space 2. Esta vivienda fe diseñada por Avalon Timber Frame Homes. Es la primera solción inglesa para lotes peqeños (ver Figra.5). La vivienda se constrye con materiales de fácil reposición (madera); cosecha el aga de llvia; y, optimiza la ganancia solar pasiva para ilminación, ventilación, y, generación de electricidad [7]. 9

21 Figra.5 Living Space 2, Gran Bretaña Fente: Pearl Hose. Esta vivienda fe diseñada por David Fanchon. Esta vivienda se constryó con materiales natrales, e, inclye el aprovechamiento solar activo y pasivo optimizado, para ventilación, calefacción, provisión de aga caliente sanitaria, y, electricidad (ver Figra.6) [8]. Figra.6 Pearl hose, Gran Bretaña. Fente: 0

22 Sbrban Loft Hose Plan Esta vivienda fe diseñada por Free Green s. Este prototipo es óptimo para zonas rrales sin dotación de servicios básicos, y, posee na estrctra solar activa y pasiva optimizada (ver Figra.7) [9]. Figra.7 Sbrban Loft Hose Plan 02-00, Gran Bretaña. Fente: Análisis de los modelos existentes de viviendas de campo sstentables Un breve análisis de los modelos de viviendas de campos descritos, en canto a s potencial adaptabilidad a las condiciones de la provincia de Loja, permitió preseleccionar dos modelos: villa Akarp y Living Space 2 [4], [7]. Los modelos preseleccionados, feron analizados con profndidad, sobre la base de los principales parámetros constrctivos y operativos qe inflyen en el consmo de energía, y, considerando la replicabilidad en la provincia de Loja (ver Tabla.). Los resltados mestran qe el modelo qe mejor se adapta a las condiciones de la provincia de Loja es Living Space 2.

23 Tabla. Análisis comparativo del desempeño de las viviendas de campo preseleccionadas, en fnción de la demanda de energía, y, de la replicabilidad en la provincia de Loja. Parámetros Materiales empleados en la constrcción Villa Akarp Hormigón y ladrillos. Replicable Living Space 2 Madera, vidrio. Replicable Ilminación Natral Natral Calefacción/ Ventilación No X Ventanas en el techo Provisión Energía Eléctrica Paneles solares Paneles solares Provisión aga caliente sanitaria No X No X Cosecha de llvias Si Si Fente: diseño de los atores 2

24 CAPÍTULO 2 2. PREDISEÑO DE UN SISTEMA FOTOVOLTAICO PARA PROVISIÓN DE ENERGÍA A UN MÓDULO DE ILUMINACIÓN DE UNA VIVIENDA DE CAMPO EN LA PROVINCIA DE LOJA 3

25 2.. Introdcción El creciente costo económico y ambiental de los combstibles fósiles, ha promovido el desarrollo de fentes renovables como alternativas energéticas, tanto en zonas rbanas como rrales con el potencial sficiente. En el caso de la provincia de Loja, en amplias zonas rrales se registra na alta radiación solar aprovechable para la generación de energía eléctrica y para la provisión de aga caliente sanitaria. En este docmento, se describe el prediseño de n sistema fotovoltaico para alimentación de n módlo de ilminación, para ser tilizado en na vivienda de campo de la provincia de Loja, al sr del Ecador Descripción de la vivienda de campo seleccionada como prototipo En n trabajo anterior, se analizó las características más relevantes de las viviendas de campos energéticamente sstentables, diseñadas y constridas en diferentes lgares del mndo, con la intención de evalar la prefactibilidad de la implementación de las mejores prácticas constrctivas y operativas de esas viviendas, en las condiciones geográficas de la provincia de Loja. En este contexto, se decidió evalar la potencialidad de emplear energía fotovoltaica para la provisión de energía a n módlo de ilminación de na vivienda de campo. La vivienda seleccionada como prototipo, se encentra bicada a n costado de la vía Loja - Malacatos, en el sector de Landangi, a 25 Km de Loja. La vivienda seleccionada pede ser catalogada como na casa de descanso, diseñada para ser habitada por 4 o 5 personas, en espacios distribidos en dos plantas (primera planta: cocina-comedor, sala, y, baño social; segnda planta: dos habitaciones, n baño, y, n ático). La vivienda se constryó con estrctra metálica, ladrillo, techo de zinc, y, piso de cemento. En la parcela en la qe se encentra la vivienda, se planea implementar a ftro na piscina, jardines, jegos infantiles, y, n área de cltivo (ver Figra 2.). El prediseño e 4

26 ingeniería de detalle de las solciones tecnológicas para proveer de energía a estas implementaciones, forman parte de los trabajos ftros en este proyecto. Por la bicación geográfica (en la cabecera del Valle de Catamayo) y por la altra (900 msnm), la zona en la qe se encentra la vivienda, posee n clima acogedor, con na temperatra promedio de 2 C. Figra 2. Planta general de la parcela en la qe se encentra bicada la vivienda seleccionado como prototipo en este proyecto. Fente: Diseño del Arq. William Medina Maldonado 2.3. Prediseño del sistema fotovoltaico para provisión de energía al módlo de ilminación de la vivienda Aproximación de la demanda de energía reqerida para ilminación de la vivienda En na casa de campo, la demanda de energía pede variar en fnción de las costmbres de los ocpantes, y, de las condiciones del clima. 5

27 La Tabla 2., aproxima la demanda de energía reqerida para ilminación interior de la vivienda. La vivienda seleccionada estará habitada por 4 o 5 personas drante los fines de semana, pero se prevé qe el número de ocpantes o la intensidad de so amenten en días feriados. La proyección de demanda de energía se realizó para n so extensivo, considerando las horas lz disponibles en la zona. Se considera como parte de la ilminación interior, a todas las lminarias dispestas dentro de la vivienda. Para la proyección de la demanda, se consideró el consmo de lámparas LFC SYLVANIA de 20W, de 6000 h de vida útil, y, de color blanco lz día. La Tabla 2.2, resme el cálclo de la demanda de energía reqerida para ilminación exterior. Se entiende como parte de la ilminación exterior, a todas las lminarias fera de la vivienda. La proyección se realizó asmiendo la tilización de lámparas High Power LED Streetlight SP90 de 28W, h de so, de color blanco pro. Tabla 2. Demanda de energía proyectada para ilminación interior. Espacio Número de lámparas Potencia, W Uso, h Energía W/h Cocina comedor Sala Baño Baño Escalera Habitación Habitación Ático SUBTOTAL, W/h 5 00 Entrada 280 FACTOR DE RESERVA, 25% 320 TOTAL, W/h 600 Fente: Elaboración de los atores. 6

28 Tabla 2.2 Demanda de energía proyectada para ilminación exterior. Modelo Número de lámparas Potencia, W Uso, h Energía W/h SP SUBTOTAL, W/h 280 FACTOR DE RESERVA, 5% 4 TOTAL, W/h 294 Fente: Elaboración de los atores. La Tabla 2.3, describe el cálclo de la demanda de energía reqerida para ilminación monmental. La ilminación monmental inclye todas las lámparas bicadas en jardines, en la fachada exterior, y, en la zona de la piscina. La proyección de demanda de energía se realizó asmiendo la tilización de reflectores y cintas LED. Tabla 2.3 Demanda de energía proyectada para ilminación monmental. Ubicación Número de lámparas Potencia, W Uso, h Fachada exterior (reflectores LED) Piscina (cintas LED flexibles smergibles RGB) Jardinería 0 SUBTOTAL, W/h FACTOR DE RESERVA, 5% TOTAL, W/h Energía W/h Fente: Elaboración de los atores. En total, trabajando en régimen extendido, el módlo de ilminación (interna, externa, y, monmental), reqeriría de 4,8 kw/h. Para cbrir esta demanda, se reqiere de n sistema PV robsto cyo costo estaría fera del prespesto previsto, razón por la cal fe necesario analizar diversas arqitectras para el sistema. 7

29 Opciones de arqitectra para el sistema PV. Analizar el comportamiento del sistema PV para provisión de energía al módlo de ilminación de la vivienda de campo, bajo 4 diferentes arqitectras, aydó a seleccionar la mejor opción técnica y económica para cbrir la demanda de energía proyectada. La Figra 2.2 mestra la primera opción de arqitectra qe, cbre toda la demanda de energía desde el módlo PV. En fnción de la disponibilidad de energía en el módlo de storage, n bloqe electrónico se encarga de conmtar la alimentación de la carga, ya sea desde el módlo PV o ya desde la red pública. Figra 2.2. Primera opción de arqitectra para el sistema: el módlo PV cbre toda la demanda. Fente: Diseño de los atores. PV módlo fotovoltaico, S storage de energía, Sw módlo de transferencia, Es energía solar, Ee energía eléctrica, ERP energía de la red pública En la segnda opción de arqitectra (Ver Figra 2.3), el módlo PV alimenta sólo el bloqe de ilminación interior, respaldado por la red pública a través del módlo de transferencia. Los otros bloqes de ilminación se alimentan directamente de la red pública. 8

30 Figra 2.3. Segnda opción de arqitectra para el sistema: el módlo PV cbre sólo la demanda del bloqe de ilminación interior. Fente: Diseño de los atores. PV módlo fotovoltaico, S storage de energía, Sw módlo de transferencia, Es energía solar, Ee energía eléctrica, ERP energía de la red pública. En la tercera opción de arqitectra (Ver Figra 2.4.), n módlo PV alimenta el bloqe de ilminación interior, respaldado por la red pública a través del módlo de transferencia. Un segndo módlo PV, sin apoyo de la red pública, alimenta el bloqe de ilminación externa. El bloqe de ilminación monmental se alimenta directo de la red pública. Figra 2.4 Tercera opción de arqitectra para el sistema: dos módlos PV individales cbren la demanda de los bloqes de ilminación interior y exterior. Fente: Diseño de los atores. PV módlo fotovoltaico, S storage de energía, Sw módlo de transferencia, Es energía solar, Ee energía eléctrica, ERP energía de la red pública. 9

31 En la carta opción de arqitectra (Ver Fig. 2.5.), 3 módlos PV individales alimentan la ilminación interior, exterior, y, monmental, respaldados por la red pública a través de módlos individales de transferencia. Figra 2.5 Carta opción de arqitectra para el sistema: módlos PV individales cbren la demanda de los bloqes de ilminación. Fente: Diseño de los atores. PV módlo fotovoltaico, S storage de energía, Sw módlo de transferencia, Es energía solar, Ee energía eléctrica, ERP energía de la red pública Entre las opciones presentadas, se ha escogido, la carta opción de arqitectra, ya qe es la qe mejor se adapta a los reqerimientos. Esta arqitectra presenta n sistema qe lo diferencia de los anteriores, ya qe como se pede apreciar (Ver Figra 2.5), este sistema presenta na distribción bien definida en canto a ilminación. Es por ello, qe al trabajarlo de esta manera, separada, se pede controlar la ilminación de forma eficaz, para cada no de los sistemas (interior, monmental y exterior) Dimensionamiento de los elementos del sistema PV. En el marco de este proyecto, para el dimensionamiento de los elementos del sistema PV, se decidió tilizar la metodología sgerida en el atlas solar del Ecador con fines de generación eléctrica, editado por el CONELEC [0]. Los módlos PV qe proveerán de energía a los bloqes de ilminación interior y monmental, operarán en 24 V; mientras qe el módlo de alimentación a la ilminación exterior, lo hará en 2V. 20

32 Para el proceso de cálclo del sistema fotovoltaico para ilminación, es necesario, tener en centa los sigientes sbsistemas para el prediseño: Sbsistema de captación de energía. Sbsistema de storage de energía Sbsistema de captación de energía Número de paneles fotovoltaicos reqeridos. Como primer paso se debe realizar la transformación de la corriente en AC (corriente alterna) a DC (corriente directa), como se mestra en la ecación (): =, () En dónde,, es la carga total en DC., es la carga total en AC., es el factor de inversión, igal a,2 qe representa las pérdidas de inversión de voltaje. La intensidad de corriente diaria = En dónde,,, (2) es la carga total en DC. es la tensión del sistema fotovoltaico. La carga de corriente corregida En dónde,, se obtiene mediante la ecación (2):, se obtiene mediante la ecación (3): = (3) 2

33 ,, es la corriente diaria del sistema. es el factor de segridad del sistema, igal a.2 (pérdidas del sistema). De acerdo al atlas solar del Ecador [0], (Ver Tabla 2.4), mestra los valores mensales de la radiación solar en el cantón Loja. Tabla 2.4 Nivel de radiación solar anal del cantón Loja. Meses año Nivel de radiación 2 solar (Wh/m /día) Enero 4750 Febrero 4925 Marzo 4575 Abril 4050 Mayo 4275 Jnio 4400 Jlio 4575 Agosto 500 Septiembre 5275 Octbre 5450 Noviembre 5450 Diciembre 5275 Promedio Anal: 484,67 Fente: CONELEC. Consejo Nacional de Electricidad. Atlas Solar del Ecador. [Online]: Disponible en: Por lo tanto la radiación solar media ( ) en el peor mes del año, es de 4050 Wh/m2/día en el mes de Abril, entonces la corriente pico En dónde,,, = (4) es la carga de corriente corregida. es la radiación solar media. 22 se calcla con la ecación (4):

34 Para calclar el número de paneles fotovoltaicos y con la ayda de la ecación (5), se obtiene: = En dónde,,, (5) es la corriente pico del sistema., es la corriente pico del panel fotovoltaico Sbsistema de storage de energía. Los sbsistemas de storage de energía, son dispositivos qe almacenan energía de tal manera, qe esta peda ser tilizada posteriormente. El sbsistema de energía consta de n arreglo de baterías, n reglador de carga, y de n inversor Cálclo del reglador de carga El reglador de carga evita las sobrecargas posibles qe peden presentarse en las baterías, asegra qe el sistema sea eficiente, y, para determinar la corriente máxima del reglador, se calcla a través de la ecación (6): = (6) En dónde,, es la corriente en corto circito del panel fotovoltaico., número de paneles Cálclo del Inversor El inversor es el dispositivo qe se encarga de transformar la corriente directa qe es generada en el sistema fotovoltaico, en corriente alterna, para determinar la capacidad reqerida por el inversor, es necesario determinar la carga pico del sistema. 23

35 Calclo arreglo de baterías La fnción principal de las baterías, es la de acmlar energía del sistema fotovoltaico drante las horas de radiación solar, para poderla tilizar en la noche o en días nblados con poca radiación solar. Para determinar la reserva de energía reqerida por el sistema, debemos calclar la capacidad nominal de batería ( corregida ( ), considerando la carga de corriente ), y los días de atonomía del sistema, este valor por lo general no pasa de 3 a 4 días de atonomía. = í Para determinar el arreglo de las baterías, debemos obtener la capacidad corregida del banco de baterías ( ), con na profndidad de descarga de la batería qe es 0,8. = Por lo tanto, el arreglo de las baterías en paralelo, se lo determina con la capacidad corregida del banco de baterías y la capacidad nominal de la batería qe se encentra en las hojas de datos: = En dónde,,, (7) es la capacidad corregida del banco de baterías. es la capacidad nominal de batería. La Tabla 2.5. resme los resltados obtenidos en el dimensionamiento del módlo PV qe alimenta a la ilminación interior. 24

36 Tabla 2.5 Dimensionamiento del módlo PV para provisión de energía al bloqe de ilminación interior. Carga total en AC 600 W/día Carga total en DC 920 W/día Tensión sistema 24 Vdc del Módlo PV Módlo storage de Modelo: SIMAX Potencia: 90 Wp Número de paneles: 4 Modelo: Morningstar TriStar Reglador Tensión nominal: 24Vdc Corriente máxima: 45ª Modelo: EXMORK Inversor Potencia: 2000W Vac/f: 20Vac/60Hz Modelo: MILLENIUM Capacidad nominal: 5 Baterías Ah Número de baterías: 6 Fente: Diseño de los atores. La Tabla 2.6 resme el cálclo del prespesto referencial de implementación del módlo PV para provisión de energía al bloqe de ilminación interior, considerando rbros de transporte, mano de obra, y, materiales y eqipos. Tabla 2.6 Prespesto referencial para la implementación del módlo PV para provisión de energía al bloqe de ilminación interior. 5442,45 Materiales y eqipos, USD 470,00 Mano de obra, USD 036,86 Dirección técnica y administrativa, USD 345, ,94 Imprevistos, USD Total, USD Fente: Diseño de los atores. La Tabla 2.7 resme los resltados obtenidos en el dimensionamiento del módlo PV qe alimenta a la ilminación exterior. 25

37 Tabla 2.7 Dimensionamiento del módlo PV para provisión de energía al bloqe de ilminación exterior. Carga total en AC 294 W/día Carga total en DC 352,8 W/día Tensión sistema 2 Vdc del Módlo PV Módlo storage de Modelo: SIMAX Potencia: 40 Wp Número de paneles: Modelo: Morningstar SolarHome SHS Reglador Tensión nominal: 2Vdc Corriente máxima: 0ª Modelo: Inversor Potencia: Vac/f: Modelo: MILLENIUM Baterías Capacidad nominal: 5 Ah Número de baterías: Fente: Diseño de los atores La Tabla 2.8 resme el cálclo del prespesto referencial de implementación del módlo PV para provisión de energía al bloqe de ilminación exterior, considerando rbros de transporte, mano de obra, y, materiales y eqipos. Tabla 2.8 Prespesto referencial para la implementación del módlo PV para provisión de energía al bloqe de ilminación exterior. Materiales y eqipos, USD 729,05 Mano de obra, USD 35,00 Dirección técnica y administrativa, USD 29,6 Imprevistos, USD 43,20 Total prespesto general, USD 036,86 Fente: Diseño de los atores. La Tabla 2.9 resme los resltados obtenidos en el dimensionamiento del módlo PV qe alimenta a la ilminación monmental. 26

38 Tabla 2.9 Dimensionamiento del módlo PV para provisión de energía al bloqe de ilminación monmental. Carga total 2930 W/día en AC Carga total 4392 W/día en DC Tensión del 24 Vdc sistema Modelo: SIMAX Módlo PV Potencia: 90 Wp Número de paneles: 8 Modelo: Morningstar TriStar Reglador Tensión nominal: 24Vdc Corriente máxima: 60ª Modelo: Módlo de Inversor Potencia: storage Vac/f: Modelo: MILLENIUM Capacidad nominal: 5 Baterías Ah Número de baterías: 2 Fente: Diseño de los atores La Tabla 2.0 resme el cálclo del prespesto referencial de implementación del módlo PV para provisión de energía al bloqe de ilminación monmental, considerando rbros de transporte, mano de obra, y, materiales y eqipos. Tabla 2.0 Prespesto referencial para la implementación del módlo PV para provisión de energía al bloqe de ilminación monmental. 8356,50 Materiales y eqipos, USD 690,00 Mano de obra, USD Dirección técnica USD Imprevistos, USD y administrativa, 506,97 502,32 Total prespesto general, USD Fente: Diseño de los atores ,80

39 CAPÍTULO 3 3. INGENIERÍA DE DETALLE DE UN SISTEMA FOTOVOLTAICO PARA PROVISIÓN DE ENERGÍA PARA ILUMINACIÓN DE UNA VIVIENDA DE CAMPO EN LA PROVINCIA DE LOJA 28

40 3.. Introdcción Como parte del proyecto de diseño e implementación de na vivienda de campo atosstentable desde na perspectiva energética, respondiendo a los reqerimientos de energía y a la disponibilidad de fentes de energía en la zona sr del Ecador, en n trabajo anterior se diseñó n sistema fotovoltaico SPV para alimentación de la ilminación de la vivienda. En este trabajo, se describe la ingeniería de detalle del SPV reqerido para ilminación interior, exterior, y, monmental de la vivienda, tilizando la metodología sgerida en el Atlas Solar del Ecador con fines de generación, editado por el CONELEC [0] Línea base Plan para la lección sobre conceptos básicos de energías renovables. En n trabajo anterior, se jstificó la decisión de adoptar para el SPV na arqitectra en la qe módlos PV individales alimentan la ilminación interior, exterior, y, monmental, respaldados por la red pública a través de módlos individales de transferencia (ver Figra 3.) Figra 3. Arqitectra propesta para el sistema: módlos PV individales cbren la demanda de los bloqes de ilminación. Fente: Diseño de los atores. PV módlo fotovoltaico, S storage de energía, Sw módlo de transferencia, Es energía solar, Ee energía eléctrica, ERP energía de la red pública. 29

41 Demanda programada. Para efectos de ingeniería de detalle, se estableció na demanda de energía en la vivienda de,6 kw/día para ilminación interior y monmental (carga total reqerida en AC), y, de 0,294 kw/día para ilminación exterior Niveles disponibles de radiación. Por la bicación geográfica (en la cabecera del Valle de Catamayo) y por la altra (900 msnm), la zona en la qe se encentra la vivienda registra na temperatra promedio de 2 C y altos niveles de radiación (ver Tabla 3.) [0]. Tabla 3. Niveles de radiación solar anal en el cantón Loja. Meses del año Nivel de radiación 2 solar (Wh/m /día) Enero 4750 Febrero 4925 Marzo 4575 Abril 4050 Mayo 4275 Jnio 4400 Jlio 4575 Agosto 500 Septiembre 5275 Octbre 5450 Noviembre 5450 Diciembre 5275 Promedio anal 4842 Fente: Potencial de emplazamiento de los módlos PV. La vivienda para la cal se diseña la ingeniería de detalle del SPV, se encentra bicada a n costado de la vía Loja - Malacatos, en el sector de Landangi, a 25 Km de Loja. 30

42 Considerando la posición geográfica, y, con la intención de captar la mayor radiación solar posible, se propso bicar los módlos PV sobre la cbierta de la vivienda, en dirección noreste, tal como lo mestra la Figra 3.2. Figra 3.2 Emplazamiento de los módlos PV sobre la cbierta de la vivienda Fente: Realizado por atores 3.3. Ingeniería de detalle de la ilminación interior Módlos PV. Considerando ss prestaciones técnicas y disponibilidad en el mercado, se decidió tilizar módlos PV SIMAX de 90Wp y 24VCD, cyas características principales se mestran en la Tabla

43 Tabla 3.2 Principales características técnicas de los módlos PV SIMAX a tilizar en ilminación interior. Tipo de célla Policristalino Largo, mm Ancho, mm Profndidad, mm Peso, Kg Voltaje nominal, V Máxima potencia, W 5, Corriente pico, A 5,77 Fente: La carga diaria total reqerida en DC ( reqerida en AC ( ), se determinó a través de la carga total ), tilizando la expresión (8) [0]: = (8) Por lo general, se recomienda n factor de inversión de,2 para cbrir las pérdidas de energía en la inversión de voltaje. Con esto, la se aproximó en 920 Wh/día. A partir de la carga diaria total reqerida en AC y la tensión del sistema fotovoltaico, se estimó la intensidad de corriente diaria ( ) en 80 Ah, mediante la ecación (9). = La carga de corriente corregida ( (9) ) de 96 Ah, se obtvo al mltiplicar la corriente diaria por n factor de segridad del sistema, eqivalente a,2 (ver expresión 0). = (0) Considerando qe la radiación solar media ( ) en el cantón Loja, en el peor mes del año (Abril), es del orden de 4050 Wh/m2/día, la corriente pico del sistema ( ) se estimó en 23,73 A (ver ecación ). = () 32

44 Conociendo la corriente pico del sistema y la corriente pico del módlo PV ( tilizando la expresión (2), se calcló el número reqerido de módlos PV ( = ), y, ) en 4. (2) Storage de energía. Para este proyecto, se decidió tilizar n arreglo de baterías, n reglador de carga, y, n inversor. La corriente máxima del reglador ( de corto circito ( ) de 25,63 A, se calcló a partir de la corriente ) de los módlos PV, y, del número de módlos paneles, considerando n factor de sobredimensionamiento, tal como lo mestra la ecación (3). = (3) Considerando qe la tensión nominal del reglador ( ), es la misma de los módlos PV, se escogió el reglador Morningstar ProStar30M, cyas características más importantes se mestran en la Tabla 3.3. Tabla 3.3. Características técnicas del reglador Tensión nominal 24 V Corriente máxima 30 A Temperatra de servicio -40 C a + 60 C Peso 0,34 kg Atoconsmo - Fente: Realizado por atores Para calclar la capacidad reqerida en el inversor, se determina la carga pico del sistema en DC, en este caso 600W. Considerando na potencial real de energía en el sistema, se decidió tilizar como referencia 2000W. El inversor qe cmple con las exigencias establecidas, es el EXMORK 2000W, cyas características técnicas se mestran en la Tabla

45 Tabla 3.4. Características técnicas del inversor. Modelo Exmork Potencia de Salida 2000W Factor de potencia 0,9 Eficiencia óptima 85% Frecencia de salida 60Hz +/- 0,5% Voltaje de salida 20 VAC +/- 0,5% Entrada de tensión directa 24 VDC Salida de onda Onda sinsoidal Fente: Realizado por Atores Para determinar la reserva de energía reqerida por el sistema, se calcla la capacidad nominal de la batería ( ), considerando la carga de corriente corregida y los días de atonomía del sistema (ver expresión 4). La se estimó en 96 Ah, considerando na atonomía de día. = í (4) La capacidad corregida del banco de baterías ( ) se aproximó en 20 Ah, considerando na profndidad de descarga de la batería de 0,5 (ver expresión 8). = (5) El número de baterías reqeridas, en n arreglo paralelo, ( ) se determinó considerando la capacidad corregida del banco de baterías y la capacidad nominal de la batería. Para las baterías MILLENIUM tilizadas en este proyecto, la capacidad nominal es de 5 Ah. Por lo tanto, se reqiere de batería (ver ecación 6). = (6) 34

46 Considerando qe la tensión nominal del SPV es de 24 VDC, y, qe la tensión de la batería es de 2V, se reqiere entonces de n arreglo en serie de al menos 2 baterías. En la Tabla 3.5, se resme los componentes reqeridos para el SPV de ilminación interior. Tabla 3.5 Resmen de los componentes reqeridos para el SPV de ilminación interior. Carga total en AC 600 W/día Carga total en DC 920 W/día Tensión del 24Vdc sistema Modelo: SIMAX Sbsistema de captación de Potencia: 90 Wp energía Número de paneles: 4 Modelo: ProStar 30M Tensión nominal: Reglador 24Vdc Corriente Máxima: 30A Modelo: EXMORK Sbsistema de storage de Inversor Potencia: 2000W energía Vac/f: 20Vac/60Hz Modelo: MILLENIUM Capacidad nominal: Baterías 5 Ah Número de baterías: 2 Fente: Realizado por Atores Emplazamiento final de los módlos PV. El emplazamiento final de los módlos PV en la cbierta de la vivienda, dependerá de la carga estrctral qe representen. De acerdo a las especificaciones técnicas de los módlos seleccionados, estos tienen n área eqivalente de,28 m2, por lo qe los 4 módlos reqeridos representan n área total de 5, m2. Considerando los 4 Kg de peso de cada módlo, entonces se tiene na carga total de 62 Kg. Finalmente, la carga estrctral es del orden de 2,4 Kg/m 2, qe por información del propietario de la vivienda, son fácilmente asmibles por la estrctra. 35

47 La Figra 3.3 mestra el emplazamiento final de los módlos PV en la cbierta de la vivienda, en correspondencia a los criterios de montaje de la Norma Ecatoriana NEC- sobre energías renovables. Los módlos PV se conectan entre sí en paralelo. Los cables de interconexión se dirigen, a través de na canaleta, a n tablero de distribción, cidando qe la longitd del recorrido sea mínima, a fin de redcir las pérdidas en condcción. Figra 3.3 Emplazamiento de los módlos PV en la cbierta de la vivienda Fente: Diseño de los atores Cableado eléctrico. El tipo de cable para conectar los paneles, la batería, el controlador de carga, el inversor, y, el tablero de distribción, se seleccionó de acerdo a los reqerimientos eléctricos de ampacidad, caída de voltaje, y, segridad [], [2]. Se tilizó también la tabla de caída de tensión sgerida por Green Empowerment [3], en bsca de garantizar qe la caída de tensión no sea mayor al 3%. Como información preliminar para la selección, se estableció qe los paneles dispestos en paralelo proporcionan na corriente pico de 23,73 A a n voltaje de 24 V, y, qe los paneles y el controlador de carga están a más o menos 6 m de distancia. En estas 36

48 condiciones, considerando pérdidas de voltaje menores al 3%, se tilizó la tabla sgerida por Green Empowerment [3] para seleccionar el condctor, escogiendo no tipo AWG 8. La corriente a circlar entre el tablero de distribción y los interrptores, en na longitd de 20 m, se aproximó en A, con lo cal el condctor seleccionado es del tipo AWG 4. Bajo el mismo principio, las lámparas LFC se conectarán con n conector AWG 4, seleccionado para na corriente de A y na distancia total de 33m. Las tomas corrientes se conectaran con cable AWG 0, para n voltaje de 0V, en correspondencia a los criterios de montaje de la Norma Ecatoriana NEC- sobre energías renovables. Para identificar los diversos condctores, se adaptó el código de colores previsto en la norma NOM-00-SEDE-2005 [4], de tal manera qe: Utilizar cables sólidos AWG 8, color naranja para el positivo y celeste para el negativo, en la conexión de los paneles fotovoltaicos. Utilizar cable de hilos AWG 0 color rojo para fase y gris para netro. Utilizar cables sólidos AWG 4, color gris para el netro y azl para la fase. Utilizar cable verde AWG4 para la conexión entre las lámparas, y, conexión a tierra Tablero de control. El tablero de control propesto, permite centralizar la conexión de los módlos de storage y de conmtación (ver Figra 3.4). 37

49 Entrada (+) PV Entrada (-) PV Fase Figra 3.4 Esqema eléctrico del tablero de control. Fente: Diseño de atores El módlo de conmtación apoya la provisión constante e interrmpida de energía al bloqe de ilminación. Para este proyecto, se retilizo n módlo de conmtación diseñado en la SEE del DCCE con anterioridad. Desde la perspectiva del control atomático, el módlo responde a la variable nivel de energía disponible en las baterías, qe caracteriza al módlo de storage del sistema (ver Figra 3.5) [5]. La lógica de operación propesta para el módlo de conmtación, opera en régimen atomático. En na primera etapa, se monitorea el nivel de voltaje en los bornes de las baterías del módlo de storage. Un descenso en el nivel más allá de lo permitido, emite na señal qe activa la segnda etapa. En la segnda etapa, n temporizador crea n delay en la activación de n relé, qe redirecciona la alimentación del tablero de protección y del módlo de ilminación, hacia el módlo de la red pública eléctrica EERSSA. 38