República de Panamá Autoridad Nacional del Ambiente Unidad de Cambio Climático y Energía Renovable

Transcripción

1 República de Panamá Autoridad Nacional del Ambiente Unidad de Cambio Climático y Energía Renovable Instalación de un Sistema de Bombeo Hibrido Renovable Eólico- Solar como reemplazo al consumo de Petróleo, para pequeños Productores de sal de la A) Datos del líder de la agrupación: Organización Autoridad Nacional del Ambiente (ANAM) Dirección Albrook, Edificio 804, ciudad de Panamá, República de Panamá Persona a contactar Ing. Eduardo Reyes Cargo Sub-Administrador General de la ANAM Teléfono ; Fax ; Correo electrónico e.reyes@anam.gob.pa; d.martinez@anam.gob.pa; r.lindo@anam.gob.pa; B) Datos de los otros miembros del grupo: Organización Cooperativa de Salineros Santeños R..L, Provincia de Los Santos Dirección Calle David Díaz y calle 10 de Noviembre, Los Santos República, de Panamá Persona a contactar Ing. Dalida Rodríguez/ Sra. Guillermina Bernal Cargo Productores de Sal de la Cooperativa de Salineros santeños R..L Teléfono ; Fax Correo electrónico postgra@hotmail.com Organización Universidad Tecnológica de Panamá/ Facultad de Ingeniería Mecánica Dirección Avenida Universidad Tecnológica, Aptdo Persona a Dr. Félix Henríquez, correo: felix.henriquez@utp.ac.pa contactar Dr. Julio Rodríguez, correo: julio.rodriguez@utp.ac.pa Cargo Docentes- Investigadores Teléfono (507) o Fax/correo (507) / felix_henriquez21@yahoo.es Página 1 de 26

2 ÍNDICE I. RESUMEN EJECUTIVO Figura N 1. Destajo y lagos de maduración para producción de sal...3 II. DESCRIPCIÓN GENERAL DEL PROYECTO...5 A. Tabla N 1. Explicación de gastos de Egresos e Ingresos por Zafra Equivalente a 5 productores..6 B. Figura N 2 Esquema de Aerogenerador Eólico para Bombeo del agua Producto de las mareas para los lagos de Maduración.7 C. Figura N 3 Esquema de paneles Solares y Baterías para Bombeo de agua de Maduración a los Plásticos y Destajos...7 III. EL CLIMA DE LA PROVINCIA DE LOS SANTOS...8 A. Figura N 4 Mapa Eólico de Panamá según Lahmeyer Internacional IV. OBJETIVO GENERAL DE PROYECTO.. 9 V. OBJETIVO ESPECÍFICOS DEL PROYECTO VI. JUSTIFICACIÓN DEL PROYECTO. 10 VII. RESULTADOS ESPERADOS...11 VIII. ACTIVIDADES A REALIZAR EN EL PROYECTO IX. CÁLCULOS TEÓRICOS PARA LA SELECCIÓN DE LOS EQUIPOS A UTILIZAR EN EL DISEÑO HÍBRIDO (EÓLICO-SOLAR) COMO REEMPLAZO AL CONSUMO DE PETROLEO DE LOS PRODUCTORES DE SANTA ANA DE LOS SANTOS PANAMÁ X. DISEÑO Y CÁLCULO DEL SISTEMA EÓLICO-SOLAR CON SUS BOMBAS Y SELECCIÓN DE MATERIALES A UTILIZAR EN EL SISTEMA CON EL PROGRAMA WINDCAPS XI. DISEÑO Y CÁLCULO DE EFICIENCIA EN EL SISTEMA DE PANELES SOLARES CON SUS BOMBAS UTILIZANDO EL PROGRAMA WINDCAPS XII. CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES A DESARROLLAR EN EL PROYECTO XIII. DESCRIPCIÓN DE EQUIPOS A UTILIZAR EN EL PROYECTO CON LOS PRECIOS APROXIMADOS DE TODOS LOS EQUIPOS A INSTALAR EN EL SISTEMA HIBRIDO EOLICO-SOLAR COMO REMPLAZO AL CONSUMO DE PETROLEO, PARA PEQUEÑOS PRODUCTORES DE SAL DE LA COMUNIDAD DE SANTA ANA DE LOS SANTOS-PANAMÁ. 25 XIV. GARANTIA DE EQUIPOS DEL SITEMA Página 2 de 26

3 I. RESUMEN EJECUTIVO: El Proyecto Instalación de un Sistema de Bombeo Eólico- Solar como reemplazo al consumo de Petróleo, para pequeños Productores de sal de la Comunidad de Santa Ana de Los Santos Panamá tiene como objetivo general promover la Instalación de una Fuente de Energías Renovables Eólico-Solar para minimizar el uso del petróleo que se da por los más de 200 productores de sal en la región de Azuero, Provincia de los Santos. La producción de sal marina por medio de la evaporación en esta región alcanza más del 50% de la producción Nacional a la vez este proyecto contribuirá con un desarrollo sostenible cónsono con las tecnologías actuales; reducirá el incremento de gases de efecto invernadero que contribuyen al cambio climático, mejorará el costo de operación utilizando tecnologías de producción mas limpia y mas eficiente en la elaboración de este vital mineral. Con el desarrollo de este tipo de proyectos se logra que las energías renovables tengan una mayor participación en la aplicación del desarrollo sostenible en pequeñas comunidades de la República de Panamá. A continuación, daremos una breve descripción de las técnicas de producción de sal en forma general y especialmente como se realiza en la región del proyecto. Este proceso depende de si se realiza una explotación directa de la sal que se halla disuelta en una masa de agua. En el caso que nos concierne, la sal es obtenida a partir del tratamiento de las aguas saladas. El procedimiento para la extracción de la sal es preciso el proceso físico de la evaporación: Técnicas de evaporación solar (Observar fig. N 1): procedimiento a partir del cual la sal se obtiene por evaporación del agua de mar por efecto de la radiación solar. Para que una instalación salinera utilice esta técnica debe contar con unas condiciones climáticas adecuadas: escasas precipitaciones en la época de producción, elevada insolación anual y régimen de vientos favorables. A) Figura Nº 1 Destajo y lagos de maduración para producción de sal Página 3 de 26

4 La producción de sal en Panamá data a mediados del siglo pasado (siglo XX) cuando estos pequeños productores establecidos en las regiones de Aguadulce, Guararé, Sarigua y Santa Ana de Los Santos producía este rubro y los intercambiaban con otros productos de primera necesidad suministrado también parte de la producción a los pequeños criadores de ganado de la época. Estos pequeños productores de sal no contaban con una ley que estableciera medidas de control para su producción y protección de su rubro sobre todo porque un gran porcentaje del producto entraba al país de otro mercado. Así fue que el Gobierno de turno para protección del pequeño productor Nacional crea el Decreto de gabinete Nº 366 del 26 de noviembre de 1969 Por el cual se Establece Medidas sobre la Industria Salinera en el País. Este decreto reglamenta, por este medio, la producción, procesamiento, almacenamiento, transporte y venta de sal cruda o cualquiera otro tipo que se produzca en el país, así como la importación y venta de cualquier otra clase de sal (NaCl) que se requiera para consumo interno. De igual manera, se reglamenta la exportación de sal cruda, industrial o refinada. Como podemos observar esta actividad esta regulada bajo este decreto y la producción de sal a nivel nacional se produce bajo el control de pequeñas cooperativa de productores que en la actualidad están desapareciendo como es el caso de la cooperativa de productores de sal de Aguadulce provincia de Coclé la cual, debido a que producir un quintal de sal para estos pequeños productores, no les es rentable ya que se invierte casi lo mismo que lo que reciben y se han visto en la penosa necesidad algunos, de dejar esta actividad, que es la que le daba el sustento diario para su familia. Debido al alza del consumo de petróleo, que es uno de los grandes problemas que afrontan estos pequeños productores de sal y que posiblemente, si el Estado no los apoya motivándolos a utilizar otro tipo de tecnología para producir este rubro a nivel Nacional, puede que de aquí a un corto periodo, éstas cooperativas tendrán que dejar esta actividad. Por tales motivos, somos creyentes de que las nuevas tecnologías existentes en el mercado, pueda darle un nuevo rumbo a estos pequeños productores y apoyar a que estas cooperativas puedan seguir produciendo este vital y necesario mineral que utilizamos cada día en nuestra mesa. Página 4 de 26

5 II. Descripción General Del Proyecto: Este proyecto Piloto denominado Instalación de un Sistema de Bombeo Hibrido Renovable Eólico- Solar como reemplazo al consumo de Petróleo, para pequeños Productores de sal de la Comunidad de Santa Ana de Los Santos Panamá consiste en instalar un Aerogenerador eólico de 2 Kw.( 2000 watt) conectado a una bomba eficiente de 1.5 HP de capacidad de 500 litros de H 2 O de mar por minuto, para bombear agua recolectada de las mareas para los lagos y plazas de maduración (Observar fig. Nº 2). El uso de un aerogenerador que se instalará se basa al hecho de que aproximadamente un 65% de los casos, las mareas se dan en la noche y en las tardes cuando hay muy poco incidencia solar; posterior de los lagos de maduración y plazas, se pretende utilizar dos módulos solares, cada modulo tendrá 12 paneles eficientes de 100 watt (Observar Fig. Nº 3) con dos bombas eficientes cada una de 1 HP de potencia y de 10,00 litros/hora, este sistema se instalará en la Finca modelo ubicada en la comunidad de Santa Ana que es donde se encuentra concentrado más de 100 productores de sal a nivel Nacional. Se utilizará como proyecto modelo piloto para la adecuación de esta tecnología las Fincas que se encuentran más distantes de la playa, apoyando en este caso inicial a 5 productores de sal de la Cooperativa de Salineros de Santa Ana de los Santos, Finca que posee excelentes condiciones de viento con velocidades promedios en los meses de producción del rubro de 6 a 8mts/seg (observar figura Nº 4) y una radiación solar al año promedio arriba de 450 W/m 2. El diseño e Instalación de está Tecnología se realizará con el apoyo de la Facultad de Ingeniería Mecánica de la Universidad Tecnológica de Panamá específicamente, con los estudiantes de la Maestría en Ciencias de la Ingeniería Mecánica con Especialidad en Energías Renovables que han recibido una beca a dedicación tiempo completo por cinco años consecutivos, becados por la Secretaría Nacional de Ciencia y Tecnología de Panamá (SENACYT) y con la colaboración de los profesionales Dr. Tomás Bazán especialista en Energías renovables, Dr. Julio Rodríguez especialista en Energías Renovables, Dr. Félix Henríquez especialista en Energía y Ambiente y el Ingeniero Antonio Clement especialista en Energías renovables, todos ellos docentes de la Facultad de Ingeniería Mecánica de la UTP. El sitio donde se instalará el proyecto posee al año aproximadamente 5 a 6 meses de verano desde los meses de (Diciembre a finales de Mayo) es un lugar excelente para la Instalación de aerogeneradores con viento promedios de 6-8 mts/seg y también excelente para la evaporación por radiación solar técnica que consisten en un conjunto de balsas artificiales poco profundas, a las que se conduce el agua por medio de canales impulsadas por bombas y distribuidas por gravedad en estas balsas (Observar Figura Nº 1) es donde por efecto de la insolación, se obtiene la sal. Sin embargo, como en el caso de las Salinas de Santa Ana, aunque la técnica de obtención fundamental era la de evaporación solar, está combinaba con la evaporación asistida por medio de plásticos para aumentar las temperaturas con el objeto de aumentar la producción. No debemos olvidar que en la ubicación de una instalación salinera y en su arquitectura, tres son los factores clave: La geología del lugar que propicia la existencia de acuíferos salinos. Las condiciones climáticas (buena insolación, escasas precipitaciones, régimen de vientos favorables) y la disponibilidad de combustible. Es precisamente en este último factor que se enfoca nuestros objetivos del proyecto; en disminuir el consumo de combustible y utilizar una Fuente de Energías Renovables. Página 5 de 26

6 A) Tabla N 1 Explicación de gastos de Egresos e Ingresos por Zafra equivalente a 5 productores ( Cada productor tiene 100 cristalizadores de sal) según la Ley Nº 366 de l 26 de Noviembre de DESGLOCE DE LAS ACTIVIDADES A REALIZAR EN LA ZAFRA EQUIVALENTE A 5 PRODUCTORES Actividades cantidad unidad costo unitario total comentarios Rendimiento 500*15 destajos $3.00 $22, Producción total 22, ( Quítales por Zafra) 1) Arreglo de muros 6 peones*sem $8.00 $ ) Cortar áreas cegadas 6 peones*sem $8.00 $ repicar tercio 3) Bombeado de las aguas para maduración 190 galones*sem $4.00 $4, ) limp de cristalizadores 30 peones*sem $10.00 $1, ) Reconstrucción de crist. 15 peones*sem $8.00 $ ) limpieza de caños 10 peones $10.00 $ ) Bombeado de agua madura en 15 semanas Duración de la Zafra ( 22 semanas de producción) con consumo de aprox. 9 gal/semana 4,560 en combustible para mantener la producción 5 gal/sem galones*sem $4.00 $ $ ) Gastos del peón 21 semana de 6 permanente semana días $10.00 $1, ) Pago por cada qq 15 por producido destajo 7500 mano de obra (500 quintales a partir de inicio de destajos) producción $0.50 $3, ) Pago por cada qq producido acarreo 7500 quintal $0.30 $2, ) Pago por cada saco 7500 sacos $0.20 $1, ) Administración 21 semana 2 personas/día $10.00 $2, diario a cada uno gasto total $17, CUADRO DE INGRESO Y EGRESOS POR ZAFRA Rendimiento de producción 15 qq por destajo 15 c/u $3.00 $22, Gasto total -$17, Impuesto municipal 500 destajos por cada destajo $0.50 -$ Ingreso neto total para los 5 productores $4, * Este Cálculo se ha realizado con los valores del combustible del año Página 6 de 26

7 B) Figura N 2 Esquema de Aerogenerador Eólico para Bombeo del agua Producto de las mareas para los lagos de Maduración C) Figura Nº 3 Esquema de Paneles Solares y Baterías para Bombeo de agua de Maduración a los Plásticos y Destajos. Página 7 de 26

8 A) Fig. Nº 4 Mapa Eólico de Panamá según Lahmeyer Internacional III. El Clima de la Provincia de los Santos: La provincia de Los Santos, lugar donde se desarrollará el proyecto se encuentra localizada entre los 80º44'10'' de longitud oeste. Limita al norte con la provincia de Herrera y golfo de Parita, al Sur y al Este con el océano Pacífico y al oeste con la provincia de Veraguas. Tamaño: la provincia tiene una superficie total de km 2 de los cuales 20.1 km 2 corresponden al área urbana y km 2 al resto de la provincia. División Política Administrativa: comprende 7 Distritos y 76 corregimientos. El clima de la región de Azuero (Provincia de Los Santos), puede ser clasificado como un clima tropical húmedo y seco, existiendo dos estaciones bien marcadas que son la estación lluviosa de abril a diciembre y la estación seca de diciembre a abril. Las temperaturas oscilan entre 20º C y 35º C. Página 8 de 26

9 IV. Objetivo General del Proyecto: 1. Diseñar e Instalar un sistema hibrido Eólico-Solar para minimizar el uso de petróleo que se da en los más de 200 productores de sal en la Región Azuero, Provincia de Los Santos. 2. Mejorar el costo de operación mediante el uso de tecnologías más limpias, más económicas y más eficientes en el proceso de producción de sal para mejorar la calidad de vida de estos pequeños productores. 3. Reducir el incremento de gases de efecto invernadero que contribuyen al cambio climático por el uso de bombas que consumen (Gasolina Diesel) que intervienen en el proceso de producción de sal por estos pequeños productores. V. Objetivos específicos del Proyecto: 1. Implementar las Tecnologías de Energías Renovables como un sistema ideal para apoyo al pequeño productor de sal de la Región de Santa Ana provincia de Los Santos para abaratar costo de producción. 2. Promover el uso de la Energía Renovable Eólica- Solar con los productores de sal del país, como reemplazo al consumo de Petróleo para la producción de este rubro a nivel nacional. 3. Concientizar y motivar a las Cooperativas de Salineros que la producción de sal se puede mejor utilizando una tecnología de producción mas limpia contribuyendo a minimizar el impacto que causa al ambiente el consumo del petróleo y generando mayores ingresos para sus familias. 4. Capacitar a miembros de las comunidades beneficiadas de la Región donde se instalará el proyecto en el uso, operación y mantenimiento de los sistemas Híbridos Eólico- Solar para que posteriormente pueda trasmitir sus experiencias a los demás miembros de su comunidad. 5. Utilizar este sistema hibrido Eólico-Solar en los meses de invierno para producción de camarones en los lagos de maduración como incremento de las actividades económicas de estos pequeños productores para potenciar su incorporación en la economía nacional. Página 9 de 26

10 VI. Justificación del Proyecto: Actualmente, la producción de sal a nivel Nacional está viviendo los peores momentos de su historia, debido al alza del petróleo, a consecuencia, esta producción se ha visto mermada, tanto así que hay algunas cooperativas que son las que agrupan a estos pequeños productores que han cerrado esta actividad, esto aunado a la poca disponibilidad de recursos económicos y tecnologías con que cuentan estos productores de la zona. Debido al incremento del consumo del petróleo que es uno de los grandes problemas que afrontan estos pequeños productores de sal y que posiblemente si el Estado no los apoya motivándolos a utilizar otro tipo de tecnologías para producir este rubro a nivel Nacional, puede que de aquí a un corto periodo de tiempo, éstas cooperativas tendrán que dejar está actividad. Por tales motivos, somos creyente que este proyecto denominado Instalación de un Sistema de Bombeo Hibrido Renovable Eólico- Solar como reemplazo al consumo de Petróleo, para pequeños Productores de sal de la es una alternativa viable razonable y tangible para ellos, éstas nuevas tecnologías existentes en el mercado pueda darle un nuevo rumbo a estos pequeños productores y apoyar a que éstas cooperativas puedan seguir produciendo este vital y necesario mineral que utilizamos cada día en nuestra mesa. La implementación del sistema hibrido Eólico- Solar es una excelente combinación de tecnología para el sitio, ya que para ambas tecnologías a usar, hay excelentes condiciones para el uso adecuado de las mismas y debido a la necesidad de utilizar bombas en las noches, aprovechando que en la mayor cantidad de veces, las mareas se dan a estas horas, vemos ideal utilizar el aerogenerador combinado con paneles solares ya que, en el día que hay una excelente radiación solar se utilizará paneles para bombear agua a los destajos o plásticos cristalizadores para su debida evaporación final. La instalación de este sistema hibrido Eólico- Solar en la comunidad, coadyuvará a adaptar una tecnología que aliviará tanto los problemas económicos para la producción del sustento diario de sus familias, como el aspecto ambiental que permitirá implementar una tecnología más limpia que no produzca emisiones gaseosas y que contribuyen al calentamiento global. Como permitirá la generación de otros ingresos, como lo es dedicarse en los meses de invierno que no hay producción de sal a utilizar estos lagos de maduración para actividades camaroneras y potenciar su incorporación en la economía nacional. Página 10 de 26

11 VII. Resultados Esperados: Al final de este proyecto se espera obtener los siguientes resultados: 1. Disminuir la concentración de gases de efecto invernadero que contribuyen al cambio climático como consecuencia de no usar combustibles derivados de petróleo. 2. Mejorar el costo de operación mediante el uso de tecnologías más limpias, más económicas y más eficientes en el proceso de producción de sal, para mejorar la calidad de vida de estos pequeños productores. 3. Solucionar el problema de los gastos de operación a estos pequeños productores que actualmente es uno de los mayores obstáculos que tienen, no descartando la posibilidad de que está actividad desaparezca del país si no se les apoya integralmente. 4. Incrementar las actividades económicas de estos pequeños productores, utilizando los lagos de maduración en estaciones lluviosas con otro rubro como lo es la cría de camarones. 5. Firmar un convenio con los 5 productores beneficiarios de la Cooperativa de Salineros de Santa Ana de Los Santos que los comprometa a garantizar la sostenibilidad y el buen uso del aerogenerador, bombas y módulos solares del proyecto. VIII. Actividades a Realizar en el Proyecto: 1. Cálculo y Diseño del Sistema hibrido Eólico- Solar conjuntamente con los equipos a utilizar para el Almacenamiento de los lagos de maduración, plaza y cristalizadores. 2. Selección de materiales a utilizar en el sistema. 3. Adquisición, Instalación y pruebas de equipos del sistema. 4. Elaborar una cartilla para la divulgación de los aspectos técnicos, sociales, ambientales y económicos de la tecnología solar fotovoltaica, con el propósito de que sea tomada en consideración a la hora de ejecutar decisiones de empresarios y consultores. 5. Diseño, elaboración y difusión de guías, afiches y folletos informativos sobre los beneficios y usos de las Energías Renovables, especialmente el sistema hibrido Eólico-Solar alusivos al proyecto, con la finalidad de promocionar la utilización de esta tecnología, especialmente con los productores de sal a Nivel Nacional. 6. Capacitar a los beneficiarios de la cooperativa de Salineros de Santa Ana de Los Santos especialmente a los de la Finca piloto, para fines de seguimiento en el uso, mantenimiento e instalación de los sistemas híbridos Eólico y Solar, a través de dos (2) cursos talleres de dos días cada uno. Página 11 de 26

12 IX. CÁLCULOS TEÓRICOS PARA LA SELECCIÓN DE LOS EQUIPOS A UTILIZAR EN EL DISEÑO HÍBRIDO (EÓLICO-SOLAR) COMO REEMPLAZO AL CONSUMO DE PETROLEO DE LOS PRODUCTORES DE SANTA ANA DE LOS SANTOS PANAMÁ. La factibilidad de aplicación para el sistema de generación eólico solar se sostiene sobre la base de extracción de potencia efectiva de ambos prototipos de generación de acuerdo con las ventajas y limitaciones que puede brindar la tecnología actual. En referencia a lo anterior expuesto, se parte de la verificación de elementos presentes en la configuración sistémica presente en la región, los cuales deben ser suplidos por medio de las fuentes energéticas propuestas. Es así que, puesto que la demanda energética principal se centra en requerimientos de transporte a presión de agua salada a lo largo de una zona específica, se requiere establecer los datos básicos de radiación solar y campo de velocidad de viento promedio. Estos, se presentan a continuación, u = 6 8 m*s 1 Observar Mapa Eólico según Lahmeyer Internacional, Pag. 8 W = 450 W*m 2 La longitud de transporte para la carga fluida se estima en 25 m. Bajo términos generales, según criterios de turbomaquinaria, al utilizar la ecuación de balance energético para elementos de incremento de presión se tiene, E = E PUNTO INICIAL PUNTO FINAL Lo cual implica que, para realizar la transmisión de flujo una línea de flujo desde un punto se requiere de una unidad de bombeo eficiente para ejecutar este tipo de transporte. En el caso del sistema solar, ηgaggd Cu CA = y CS = L L Donde, C A = capacidad del generador η = eficiencia de conversión del generador G A G = área de captación del panel G = valor medio de la irradiación diaria en zona de aplicación d L = valor medio de la energía consumida por la carga C s = capacidad del acumulador C u = capacidad útil del acumulador Puesto que el sistema se dedicará en forma exclusiva al bombeo de agua de mar para ser sometida al proceso de producción salina, para una eficiencia de conversión del generador estimada en 50% (sobre la base de tecnología actual) se calcula, L = 24Vcd *2.5Ah = 60 Ah Con un área de panel de 4 m 2 (utilizada en forma común en paneles de 24 Vcd) Reemplazando estos valores, en la relación anterior, Página 12 de 26

13 CA = = 9W 60 Para condiciones promedio en cada celda. Con un arreglo de 10 celdas se tendrá un panel de aproximadamente 100 W. Este valor se ajusta, a los requerimientos del equipo. Se logra observar que para una bomba de 1hp se requiere suplir, 776 POTENCIA DE LA BOMBA = 1hp = 776W hp En el sistema propuesto se instalará dos bombas de iguales características conectados a dos módulos solares que contienen cada uno 12 paneles solares que cumplen con la demanda de potencia de cada una de las bombas en todo momento, puesto que 100 x 12 = 1200W. Al mismo tiempo, se tendrá energía extra porque la cogeneración con el sistema eólico restará parte de la demanda del sistema, sin sobre exigir a la configuración fotovoltaica. Por otra parte, para el sistema eólico se está proponiendo un juego de 8 a 10 paneles solares adicionales para cumplir con el requerimiento de la potencias de la Bomba que se instalará en este equipo 1 3 PEOLICA = AdV 2 Si toma la velocidad del viento estimada en 6 m*s 1, con un área de barrido de 5 m 2 y una densidad de aire de 1.225kg*m 3, se aprecia que, kg 3 m PEOLICA = 5m W 3 3 = 2 m s El aerogenerador se ha destinado para alimentar a una bomba de 1.5 hp. Es decir, 776 POTENCIA DE LA BOMBA = 1.5hp = 1164W hp Donde se puede verificar que el aerogenerador tendría que completar aproximadamente dos horas de operación para suplir la potencia de la bomba. Puesto que las actuales tecnologías de aerogeneradores, permiten la extracción de 60% de la energía nominal, se tomará un valor conservador de 50% de eficiencia de extracción. Lo cual conlleva a que, teóricamente, se tendrá que tener más potencia para mover la bomba y por tales motivos estamos proponiendo apoyarnos con paneles solares que justificamos más adelante donde anexamos también los cálculos de requerimiento de demanda energética de las tres bombas a utilizar con el programa WINCAPS POTENCIA EXTRAÍBLE DE LA BOMBA = 1291W 0.5 = 646W Con referencia a esto, se ha seleccionado un aerogenerador de 2000 kw con eficiencia de extracción de 59%, lo cual conlleva a que el aerogenerador en todo momento pueda aportar (bajo condiciones favorables) 1180 W, lo cual se tendrá que utilizar energía adicional para soportar la capacidad de la bomba por hora. Finalmente, se puede aclarar que el sistema eólico se prefiere para ejecución nocturna, lo cual permitirá que la potencia pueda utilizarse en forma desahogada en colaboración con el sistema fotovoltaico, y son, por tanto, una configuración más eficiente. Página 13 de 26

14 X. Diseño y Cálculo del Sistema Eólico-Solar con sus Bombas y Selección de materiales a utilizar en el sistema con el programa Windcaps. Descripción Valor Modelo 75 SQF-3 Código Número EAN: Líquido: Temperatura max. del líquido: 40 C Datos técnicos: Certificados en placa motor: Certificados en placa de la bomba: CE CE Materiales: - Bomba Acero inoxidable, DIN W.-Nr. 304 AISI - Impulsor Acero inoxidable, DIN W.-Nr. 304 AISI Instalación: Presión ambiente max. Dimensión, descarga bomba: Diámetro min. de la perforación: Datos eléctricos Tipo de motor Potencia de entrada velocidad 1-2-3: Potencia de entrada (P1): Voltage nominal dc: Tipo de arranque: Corriente nominal: Factor de Potencia: Velocidad nominal: Grado de protección (IEC 34-5): Clase de aislamiento (IEC 85): Longitud del cable: Peso neto: Peso bruto: Volumen: Modelo: Código: Número EAN: Instalación: Temperatura ambiente min.: Temperatura ambiente max.: Máximo punto de voltage: Voltage de circuito abierto: Máx punto de corriente: Módulo de corriente de corto circuito: Máxima potencia de salida: Módulo solar tipo: Marca: Peso neto: Volumen: Modelo: Código: Número EAN: Modelo: Código: Número EAN: Ajustes a los siguientes productos: Modelo: Código: Número EAN: Ajustes a los siguientes productos: 15 bar 2" NPT 102 mm MSF kw V DOL 7 A rpm IP68 F 2 m kg 12.4 kg m³ GF 65 C C 85 C 31,4 V 39,7 V 2.07 A 2.3 A 65 W Cristalino Grundfos 7.7 kg 0.06 m 3 Whisper H kit cable sistema/caja control GF 55 C, GF 65 C Kit cable sistema/ sistema GF 55 C, GF 65 C Página 14 de 26

15 Posición Contar Descripción Precio unitario 1 75 SQF-3 Código: La bomba SQF 3" rotor de hélice es para pequeñas alturas y grandes caudales. Precio bajo pedido Características y beneficios: -Protección contra la marcha en seco. -Alto rendimiento del motor de imán permanente -Protección sobrevoltaje y bajo voltaje -Protección contra sobrecarga -Máximo Punto de Rastreo de Potencia (MPPT) -Amplia gama de voltaje Líquido: Temperatura max. del líquido: 40 C Datos técnicos: Certificados en placa motor: CE Certificados en placa bomba: CE Materiales: Material, bomba: Acero inoxidable DIN W.-Nr. 304 AISI Material, impulsor: Acero inoxidable DIN W.-Nr. 304 AISI Instalación: Presión ambiente max.: 15 bar Dimensión, descarga bomba: 2" NPT Diámetro min. de la perforación: 102 mm Datos eléctricos: Tipo de motor: MSF3 Potencia de entrada velocidad 1-2-3: Potencia de entrada (P1): 0.9 kw Voltaje nominal DC: V Tipo de arranque: DOL Corriente nominal: 7 A Corriente en velocidad 1-2-3: Factor de potencia: 1 Velocidad nominal: rpm Grado de protección (IEC 34-5): IP68 Clase de aislamiento (IEC 85): F Longitud del cable: 2 m Peso neto: 10.9 kg Peso bruto: 12.4 kg Volumen: m³ Página 15 de 26

16 Posición Contar Descripción Precio unitario 30 GF 65 C Código: El panel solar GF 65 C es del tipo cristalino. Los paneles solares deben ser montados en una estructura, inclinados al ángulo que asegure la óptima utilización de energía solar. Instalación: Temperatura ambiente min.: -40 C Temperatura ambiente max.: 85 C Datos eléctricos: Potencia de entrada velocidad 1-2-3: Corriente en velocidad 1-2-3: Máximo punto de voltaje: 31,4 V Voltaje de circuito abierto: 39,7 V Máx punto de corriente: 2.07 A Módulo de corriente de corto circuito: 2.3 A Máxima potencia de salida: 65 W Módulo solar tipo: Cristalino Marca: Grundfos Peso neto: 7.7 kg Volumen: 0.06 m³ Precio bajo pedido 1 Whisper H80 Código: Precio bajo pedido Datos eléctricos: Potencia de entrada velocidad 1-2-3: Corriente en velocidad 1-2-3: 1 Modelo:kit cable sistema/caja control Código: Número EAN: Precio bajo pedido Datos eléctricos: Potencia de entrada velocidad 1-2-3: Corriente en velocidad 1-2-3: Ajustes a los siguientes productos: GF 55 C, GF 65 C 5 Modelo:Kit cable sistema/ sistema Código: Número EAN: Precio bajo pedido Datos eléctricos: Potencia de entrada velocidad 1-2-3: Corriente en velocidad 1-2-3: Ajustes a los siguientes productos: GF 55 C, GF 65 C Página 16 de 26

17 Modelo: Entrada - sumario Volumen de agua (máx): 95 m³/day Mes de intensidad máxima: Noviembre Altura: 8.1 m "Lectura" solar : No (fijado) Ubicación datos solares: Los Santos, Panamá (0.0N, 0.0E) Ubicación de los datos eólicos: Los Santos, Panamá (0.0N, 0.0E) Altitud: 0 m Productos Bomba: 75 SQF-3, 1 x Modulo solar: GF 65 C, 30 x Kit de cable (matriz a controlador): 1 x Kit de cable (interpanel): 5 x Turbina eólica: Whisper H80, 1 x Resultado de la selección - sumario Prestaciones típicas irradiación sol 800 W/m² y velocidad del viento de 6 m/s Caudal: 12.7 m³/h Pérdida de carga: 0.9 m Altura total: 9.1 m Pérdida en el cable total : 2.8 % Producción de agua total por año: m³ producción diaria agua: m³ Pico de caudal: 12.7 m³/h Precio del sistema: Bajo pedido Prestación del sistema - media mensual Condiciones valores tabla Datos solares Ubicación: Los Santos, Panamá (0.0N, 0.0E) Origen de datos: U Lowell: PAN2A, type U Datos eólicos Ubicación: Los Santos, Panamá (0.0N, 0.0E) Altitud: 0 m Origen de datos: NCEP/NCAR Página 17 de 26

18 Po AC - producción de agua Efecto de salida mínimo requerido: 1 kw AC 115 V: Productos: 11.8 m³/h AC 230 V: Productos: 11.8 m³/h Modelo: SQF-3 Cifras de instalación Ubicación Datos solares Ubicación: Los Santos, Panamá (0.0N, 0.0E) Origen de datos: U Lowell : PAN2A, type U Datos eólicos Ubicación: Los Santos, Panamá (0.0N, 0.0E) Altitud: 0 m Origen de datos: NCEP/NCAR Bomba Modelo de bomba: 75 SQF-3 Diámetro de la bomba: 102 mm Material de la bomba: Acero inoxidable ( / AISI 304) Pozo y tuberías Altura: del agua pozo y tanque: 8.1 m Capacidad requerida de perforación (caudal de punta): 12.7 m³/h Diámetro de la tubería: DN50(44) Longitud total de tubería: 8.1 m Cables Cable de la bomba (bomba - cuadro de seguridad) Longitud: 8.1 m Tamaño: 2.5 mm² Cable del modulo solar (sistema solar - cuadro de seguridad) Longitud: 5 m Tamaño: 1.5 mm² cable de turbina eólica ( turbina eólica - cuadro de seguridad) Longitud: 15 m Tamaño: 2.5 mm² Módulos solares Modulo solar: GF 65 C, 65 W, Cristalino Número de modulos solares en serie: 5, en paralelo: 6 Potencia nominal del sistema solar: 1.95 kwp Tensión nominal del sistema solar: 157 V "Lectura" solar : No (fijado) Turbina eólica Turbina eólica: Whisper H80 Número de turbinas solares: 1 Grado de aspereza del terreno: Clase 0 (IDS SQ CLASS ) Altura del rotor: 9 m Tipo de colina: Ninguno Efecto de protección: 0.0 % Po AC - producción de agua Efecto de salida mínimo requerido: 1 kw AC 115 V: Productos: 11.8 m³/h AC 230 V: Productos: 11.8 m³/h Sistema solar - orientación básica (azimuth): 0 deg. 0 S, 90 O, 180 N, 270 E Reflejo (superficie): 0.20% (Hierba seca) Página 18 de 26

19 XI. Diseño y Cálculo de eficiencia en el Sistema de Paneles solares con sus bombas utilizando el programa Windcaps. Observación: Para este sistema se instalaran 2 bombas Descripción Valor Descripción Valor Modelo 25 SQF-3 Código Ajustes a los siguientes productos: GF 55 C, GF 65 C Número EAN: Modelo: Kit cable sistema/ sistema Código: Líquido: Número EAN: Temperatura max. del líquido: 40 C Datos técnicos: Certificados en placa motor: Certificados en placa de la bomba: CE CE Materiales: - Bomba Acero inoxidable, DIN W.-Nr. 304 AISI - Impulsor Acero inoxidable, DIN W.-Nr. 304 AISI Instalación: Presión ambiente max. Dimensión, descarga bomba: Diámetro min. de la perforación: Datos eléctricos Tipo de motor Potencia de entrada velocidad 1-2-3: Potencia de entrada (P1): Voltage nominal dc: Tipo de arranque: Corriente nominal: Factor de Potencia: Velocidad nominal: Grado de protección (IEC 34-5): Clase de aislamiento (IEC 85): Longitud del cable: Peso neto: Peso bruto: Volumen: Modelo: Código: Número EAN: Instalación: Temperatura ambiente min.: Temperatura ambiente max.: Máximo punto de voltage: Voltage de circuito abierto: Máx punto de corriente: Módulo de corriente de corto circuito: Máxima potencia de salida: Módulo solar tipo: Marca: Peso neto: Volumen: Modelo: Código: Número EAN: Modelo: Código: Número EAN: 15 bar 1 ½ 2" NPT 102 mm MSF3 0.9 kw V DOL 7 A rpm IP68 F 2 m 8.1 kg 9.6 kg m³ GF 65 C C 85 C 31,4 V 39,7 V 2.07 A 2.3 A 65 W Cristalino Grundfos 7.7 kg 0.06 m 3 Whisper H kit cable sistema/caja control Observación: Para este sistema se instalaran 2 bombas Página 19 de 26

20 Posición Contar Descripción Precio unitario 1 25 SQF-3 Código: La bomba SQF 3" rotor de hélice es para pequeñas alturas y grandes caudales. Características y beneficios: -Protección contra la marcha en seco. -Alto rendimiento del motor de imán permanente -Protección sobrevoltaje y bajo voltaje -Protección contra sobrecarga -Máximo Punto de Rastreo de Potencia (MPPT) -Amplia gama de voltaje Líquido: Temperatura max. del líquido: 40 C Datos técnicos: Certificados en placa motor: CE Certificados en placa bomba: CE Materiales: Material, bomba: Acero inoxidable DIN W.-Nr. 304 AISI Material, impulsor: Acero inoxidable DIN W.-Nr. 304 AISI Instalación: Presión ambiente max.: 15 bar Dimensión, descarga bomba: 1 1/2" NPT Diámetro min. de la perforación: 102 mm Datos eléctricos: Tipo de motor: MSF3 Potencia de entrada velocidad 1-2-3: Potencia de entrada (P1): 0.9 kw Voltage nominal dc: V Tipo de arranque: DOL Corriente nominal: 7 A Corriente en velocidad 1-2-3: Factor de potencia: 1 Velocidad nominal: rpm Grado de protección (IEC 34-5): IP68 Clase de aislamiento (IEC 85): F Longitud del cable: 2 m Peso neto: 8.1 kg Peso bruto: 9.6 kg Volumen: m³ Precio bajo pedido Página 20 de 26

21 Posición Contar Descripción Precio unitario 14 GF 65 C Código: El panel solar GF 65 C es del tipo cristalino. Los paneles solares deben ser montados en una estructura, inclinados al ángulo que asegure la óptima utilización de energía solar. Instalación: Temperatura ambiente min.: -40 C Temperatura ambiente max.: 85 C Datos eléctricos: Potencia de entrada velocidad 1-2-3: Corriente en velocidad 1-2-3: Máximo punto de voltaje: 31,4 V Voltaje de circuito abierto: 39,7 V Máx punto de corriente: 2.07 A Módulo de corriente de corto circuito: 2.3 A Máxima potencia de salida: 65 W Módulo solar tipo: Cristalino Marca: Grundfos Peso neto: 7.7 kg Volumen: 0.06 m³ 1 Modelo: kit cable sistema/caja control Código: Número EAN: Datos eléctricos: Potencia de entrada velocidad 1-2-3: Corriente en velocidad 1-2-3: Ajustes a los siguientes productos: GF 55 C, GF 65 C 1 Modelo: Kit cable sistema/ sistema Código: Número EAN: Datos eléctricos: Potencia de entrada velocidad 1-2-3: Corriente en velocidad 1-2-3: Ajustes a los siguientes productos: GF 55 C, GF 65 C 1 IO 100 Código: El controlador IO 100 está diseñado especialmente para el sistema solar SQ Flex. El controlador IO 100 habilita el arranque manual y parada de la bomba en un sistema SQFlex Solar y funciona como una caja de conexión uniendo todos los cables necesarios. Instalación: Temperatura ambiente min.: -30 C Temperatura ambiente max.: 50 C Datos eléctricos: Potencia de entrada velocidad 1-2-3: Corriente en velocidad 1-2-3: Grado de protección (IEC 34-5): IP55 Precio bajo pedido Precio bajo pedido Precio bajo pedido Precio bajo pedido Página 21 de 26

22 Modelo: SQF-3 Entrada - sumario Volumen de agua (máx): 35 m³/day Mes de intensidad máxima: Noviembre Altura: 10 m "Lectura" solar : No (fijado) Ubicación datos solares: Los Santos, Panamá (0.0N, 0.0E) Productos Bomba: 75 SQF-3, 1 x Modulo solar: GF 65 C, 30 x Kit de cable (matriz a controlador): 1 x Kit de cable (interpanel): 5 x Turbina eólica: Whisper H80, 1 x Resultado de la selección - sumario Prestaciones típicas irradiación sol 800 W/m² y velocidad del viento de 6 m/s Caudal: 12.7 m³/h Pérdida de carga: 0.9 m Altura total: 9.1 m Pérdida en el cable total : 2.8 % Producción de agua total por año: m³ producción diaria agua: m³ Pico de caudal: 12.7 m³/h Precio del sistema: Bajo pedido Prestación del sistema - media mensual Condiciones valores tabla Datos solares Ubicación: Los Santos, Panamá (0.0N, 0.0E) Origen de datos: U Lowell: PAN2A, type U Página 22 de 26

23 Po AC - producción de agua Efecto de salida mínimo requerido: 1 kw AC 115 V: Productos: 5.35 m³/h AC 230 V: Productos: 5.35 m³/h Modelo: SQF-3 Cifras de instalación Ubicación Datos solares Ubicación: Los Santos, Panamá (0.0N, 0.0E) Origen de datos: U Lowell : PAN2A, type U Bomba Modelo de bomba: 25 SQF-3 Diámetro de la bomba: 102 mm Material de la bomba: Acero inoxidable ( / AISI 304) Pozo y tuberías Altura del :agua pozo y tanque: 10 m Capacidad requerida de perforación (caudal de punta): 5.4 m³/h Diámetro de la tubería: DN40(35.2) Longitud total de tubería: 10 m Cables Cable de la bomba (bomba -matriz solar) Longitud: 10 m Tamaño: 0.75 mm² Módulos solares Modulo solar: GF 65 C, 65 W, Cristalino Número de módulos solares en serie: 7, en paralelo: 2 Potencia nominal del sistema solar: 0.91 kwp Tensión nominal del sistema solar: V "Lectura" solar : No (fijado) Accesorios Cuadro de mando / unidad de control: IO 100 Po AC - producción de agua Efecto de salida mínimo requerido: 1 kw AC 115 V: Productos: 5.35 m³/h AC 230 V: Productos: 5.35 m³/h Sistema solar - orientación básica (azimuth): 0 deg. 0 S, 90 O, 180 N, 270 E Reflejo (superficie): 0.20% (Hierba seca) Página 23 de 26

24 XII. CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES A DESARROLLAR EN EL PROYECTO Meses Actividad Diciembre abril mayo junio julio 2008/Marzo Cálculos teóricos del X X sistema y Selección de Materiales Diseño de la X X Obra, conjuntamente con los accesorios a utilizar Cotización y X X Adquisición de equipos Instalación de X X Equipos Guías y Afiches del Proyecto Prueba de Equipos Seminario de capacitación a los Salineros de la Región Productora de Sal X X X * Los cálculos teóricos del sistema, el Diseño Selección e Instalación del Sistema Hibrido será realizados y inspeccionado por la Universidad Tecnológica de Panamá. Página 24 de 26

25 XIII. DESCRIPCIÓN DE EQUIPOS A UTILIZAR EN EL PROYECTO CON LOS PRECIOS APROXIMADOS DE TODOS LOS EQUIPOS A INSTALAR EN EL SISTEMA HIBRIDO EOLICO-SOLAR COMO REMPLAZO AL CONSUMO DE PETROLEO, PARA PEQUEÑOS PRODUCTORES DE SAL DE LA COMUNIDAD DE SANTA ANA DE LOS SANTOS-PANAMÁ Articulo Cantid ad No. de art. Descripción Precio Unitario Aprox. Total aprox Panel Solar Cristalino 120W/12V $ $23, Bomba Sumergible 75-SQF-3 $2, $2, Bomba Sumergible 25-SQF-3 $2, $4, Aerogenerador Whisper H80, SQFlex, 1000W $4, $4, South West 50 Whisper Guyed Tower Kit $ $ Controlador IO 102 Grundfos $ $ Controlador IO 100 Grundfos $90.00 $ Estructura para paneles solares $3, $3, Cableado y Accesorios de instalación $1, $1, Mano de Obra* $2, $2, Transporte* $1, $1, Diseño y cálculo* $1, $1, Guías y Afiches de divulgación del Proyecto $ Rubro por la contraparte $ 4, Inspección de la Obra ANAM ( Expertos) Rubro solicitado a la Alianza de Energía $2, $ 39, Total $46, * Esta parte del presupuesto ($4,700.00) será sufragada por la Cooperativa de Salineros y la UTP. Observación: Este proyecto en su primera fase de aprobación tenía aprobado 40,000 Euros. Los precios descritos en la propuesta están en dólares. Actualmente el euro se encuentra aproximadamente un Euro = $1.25, esto hace que el presupuesto descrito en está propuesta solicitado a la alianza de Energía para Centroamérica que es de : $ 39,770.00, este bajo el margen asignado al proyecto. Página 25 de 26

26 XIV. GARANTIA DE EQUIPO: Las garantías del suministro, selección e instalación de equipos a instalar en el sistema hibrido Eolico- Solar como remplazo al consumo de petróleo, para pequeños productores de sal de la comunidad de Santa Ana de los Santos-Panamá; consistirá en exigirle a la empresa que suministrará los equipos en lo siguiente: Obra Civil: a. Materiales y defectos de construcción... 1 año Sistema Solar: a. Módulos Solares años b. Bombas Sumergibles/Controlador... 3 años c. Cables y Alambrado... 5 años d. Aerogenerador Eólico.. 3años Obra Eléctrica: a. Mano de obra... 3 años b. Materiales y defectos de instalación...1 año c. Baterías...3años Página 26 de 26