Monitoreo del Potencial de las Energas Renovables

Laboratorio N 04

Monitoreo del potencial de las energas renovables en Pimentel

Laboratorio de ing. Mecnica ICATEDRTICO: Ing. Teobaldo Julca OroscoNOMBRE : Luis A. Snchez NinaquispeCDIGO : 120551-EFECHA : 30 de julio del 2015NOTA:

UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUZ GALLOFACULTAD DE INGENIERA MECNICA Y ELCTRICA

RESUMENEl uso de energas renovables en cualquier lugar de nuestro pas requiere tener informacin actualizada sobre las caractersticas y operacin de las alternativas de equipos que se pueden instalar. Tambin es muy importante el conocer si existe o no recurso disponible en el lugar donde se planea realizar la instalacinActualmente en nuestro pas slo existen datos confiables respecto del recurso solar, tal vez este hecho ha influido en que la energa solar sea la que ms aceptacin tenga en nuestro medio, sin embargo existe tambin energa del viento que puede y debe ser aprovechada.En este trabajo se realiza un estudio del potencial de las energas renovables (solarelico) de la localidad de Pimentel. Se escoge este lugar debido a que es uno de los lugares ptimos para la generacin de este tipo de energas.Para lograr esto, se hiso la visita de campo llevando consigo los instrumentos necesarios para realizar las mediciones correspondientes (velocidad del viento, temperaturas y radiacin solar).Finalmente los datos recopilados han sido procesados y evaluados, para ser presentados mediante este informe tcnico.

INDICEMONITOREO DEL POTENCIAL DE LAS ENERGAS RENOVABLES EN LA PLAYA DE PIMENTEL RESUMEN.iINDICE..iiINTRODUCCIONiii

CAPTULO 1: OBJETIVOS31.1. Objetivo del trabajo31.1.1. Objetivo general31.1.2. Objetivos especficos3CAPTULO 2: MARCO TERICO42.1. Energas renovables42.1.1. Tipos de energias renovables42.1.1.1. Solar:42.1.1.2. Geotrmica:42.1.1.3. Hidroelctrica:42.1.1.4. Elica:52.1.2. Impacto ambiental52.1.3. Ventajas52.2. La energa elica62.2.1. El viento como recurso natural62.2.2. Otros patrones de circulacin atmosfrica72.2.3. Efecto de la geografa92.2.4. Aerogneradores:122.2.4.1. Partes de un aerogenerador122.2.5. Aspectos sobre impacto ambiental132.2.6. Potencial elico en el per142.2.7. Mapas eolicos del peru y lambayeque152.3. La energa solar192.3.1. Radiacin del sol192.3.2. Intensidad de la radiacin del sol: la constante solar202.3.3. Radiaciones directa y difusa212.3.4. Irradiacin e intensidad radiante222.3.3.1. Irradiacin (E)222.3.3.2. Intensidad radiante o irradiancia (i)222.3.5. Medicin de la irradiacin total232.3.6. El efecto fotovoltaico como base de la tecnologa solar242.3.7. Tecnologas de clulas fotovoltaicas272.3.7.1. Clulas monocristalinas272.3.7.2. Clulas policristalinas o multicristalinas282.3.7.3. Tecnologa de pelculas delgadas292.3.8. El panel solar302.3.9. Mapas y datos de radiacin solar en el peru y lambayeque322.3.9.1. Energa solar incidente promedio anual en el peru332.3.9.2. Energa solar incidente diaria dept. de lambayeque34CAPTULO 3: ESPECIFICACIONES DE EQUIPOS, INSTRUMENTROS Y MATERIALES35CAPTULO 4: DATOS EXPERIMENTALES37CAPTULO 5: PROCEDIMIENTO38CAPTULO 6: CALCULOS Y RESULTADOS406.1. Energa elica406.1.1. Perfiles de velocidades406.1.2. Evaluacin del recurso elico playa pimentel406.1.2.1. Medida de la velocidad del viento:416.1.2.2. Medida de la temperatura426.2. Energa solar436.2.1. Radiacin del sol436.2.4. Evaluacin del recurso solar en la playa de pimentel446.2.4.1. Medida de la radiacin solar:44CAPTULO 7: GRFICOS Y CURVAS CARACTERSTICAS46CAPTULO 8: OBSERVACIONES, CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES498.1. Observaciones498.2. Conclusiones498.3. Recomendacin50CAPTULO 9: REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS51

ANEXO 1: HOJA DE CALCULOANEXO 2: INFOGRAFIA DE ENERGIA SOLAR PARA EL PERUANEXO 3: INFOGRAFIA DE ENERGIAEOLICA EN EL PERU

INTRODUCCIN

Durante el siglo XX la historia de nuestro planeta ha estado fuertemente marcada por el desarrollo industrial, principalmente en los pases del hemisferio norte. A partir de la segunda mitad del siglo XX este desarrollo va de la mano con una creciente necesidad de petrleo, el cual se convierte en el elemento bsico en toda actividad industrial y de desarrollo.Sin embargo los ms ricos yacimientos de petrleo se encuentran en zonas polticamente inestables y esta situacin ha generado conflictos y diferentes situaciones de tensin, como por ejemplo la crisis del petrleo de 1973. Estos y otros eventos obligaron en su momento a las industrias a buscar otras fuentes de energa y a invertir ms en eficiencia.En estas ltimas dcadas se ha presentado una situacin que en su momento no recibi la debida atencin por parte de los pases ms desarrollados ni de las dems sociedades en general, se trata del cambio climtico. Este fenmeno es la consecuencia del consumo desmedido de combustibles fsiles para atender a una industria cada vez ms hambrienta de energa. Durante dcadas la inyeccin en la atmsfera de toneladas de gases de efecto invernadero, principalmente el CO2, ha desembocado en fenmenos climticos serios y que segn las investigaciones realizadas podran generar desastres de mayor envergadura en el futuro.Es por ello que en estos tiempos hablar del uso de energas renovables para electrificacin es un tema de actualidad y es en ese marco que se ha desarrollado el presente informe, el cual pretende ser un aporte en el estudio de los recursos renovables y la aplicacin de estas tecnologas en nuestro pas con el fin de lograr un mejor nivel de vida en muchas zonas rurales que lo requieren.

CAPTULO 1: OBJETIVOS

MONITOREO DEL POTENCIAL DE LAS ENERGAS RENOVABLES EN PIMENTEL

1.1. OBJETIVO DEL TRABAJO

1.1.1 Objetivo General

Se busca mediante el siguiente informe, evaluar en potencial de las energas renovables en la playa de Pimentel. Conocer cules son los principales parmetros para la evaluacin del potencial de las energas renovables1.1.2 Objetivos Especficos

Realizar el procesamiento de los datos recopilados y representarlos mediante curvas caractersticas para presentarlos mediante un informe tcnico. Familiazarse con los instrumentos destinados para este tipo de medicin (radiacin y melocidad del viento).

CAPTULO 2: MARCO TERICO

2.1. ENERGAS RENOVABLES

Las fuentes energticas de este tipo son inagotables, presentan un nulo o escaso impacto ambiental (reducen el nmero de contaminantes que afectan a la atmsfera), enriquecen los recursos naturales y su utilizacin no ocasiona riesgos potenciales aadidos. Los recursos renovables pueden obtenerse segn ciclos naturales y dependen de los ciclos solares. Todo esto implica que estas energas suponen una alternativa a otras tradicionales. Adems de las que incluimos en este informe, existe alguna otra, englobada en este grupo, como la procedente de la biomasa, que se genera a partir del tratamiento de la materia orgnica, etc.

2.1.1. TIPOS DE ENERGIAS RENOVABLES

2.1.1.1. SOLAR: Llega a la Tierra en forma de fotones. Esta energa, de elevada calidad, escaso impacto ecolgico y largo periodo de duracin, se recibe de forma dispersa y no se puede almacenar directamente. La orientacin del dispositivo receptor influye en la cantidad de energa que puede recogerse y la intensidad disponible depende del da del ao, de la hora y de la latitud.2.1.1.2. GEOTRMICA: El calor del interior de la Tierra se ha empleado a lo largo de los siglos. El vapor de agua, atrapado a gran profundidad, se enva a la superficie para mover una turbina que genere electricidad. Otra opcin es bombear agua a travs de rocas profundas para calentarla.2.1.1.3 HIDROELCTRICA: Se crea a partir del agua que cae sobre una turbina y mueve su eje obteniendo energa elctrica en un alternador o generador de corriente. Su desarrollo implica la construccin de pantanos, presas, canales de derivacin y la instalacin de turbinas y equipamiento para generar electricidad2.1.1.4. ELICA: La energa elica es la energa cuyo origen proviene del movimiento de masa de aire3 es decir del viento.En la tierra el movimiento de las masas de aire se deben principalmente a la diferencia de presiones existentes en distintos lugares de esta, movindose de alta a baja presin, este tipo de viento se llama viento geoestrofico.

2.1.2. IMPACTO AMBIENTAL

Las energas renovables afectan al medio natural de una forma menor y ms localizada que las otras, por lo que sus impactos resultan ms fcilmente corregibles o controlables. Los efectos que provocan no son permanentes, ya que no se prolongan despus de la utilizacin de la fuente energtica.Estas energas daan 31 veces menos la naturaleza que las tradicionales, especialmente la energa elica y la minihidrulica, que son las ms limpias de todas.Para esta cuantificacin del impacto se ha contabilizado no slo el causado por la produccin energtica, sino tambin el generado desde la obtencin del combustible y su transporte, hasta la construccin de la central y el tiempo de explotacin de la misma2.1.3. VENTAJAS

Estas energas no emiten CO2 (anhdrido carbnico) a la atmsfera, con lo que evitan el proceso de calentamiento terrestre, consecuencia del efecto invernadero; y no contribuyen a la formacin de lluvia cida.

Tampoco provocan la generacin de NOx (xidos de nitrgeno). Adems, no necesitan sofisticadas medidas de seguridad, ni producen residuos txicos de difcil o imposible tratamiento o eliminacin.

2.2LA ENERGA ELICA

La energa elica es una fuente de energa renovable que utiliza la fuerza del viento para generar electricidad. El principal medio para obtenerla son los aerogeneradores, molinos de viento de tamao variable que transforman con sus aspas la energa cintica del viento en energa mecnica.2.2.1EL VIENTO COMO RECURSO NATURAL

Todas las fuentes de energa renovables (excepto la mareomotriz y la geotrmica), e incluso la energa de los combustibles fsiles, provienen, en ltimo trmino, del sol. El sol irradia 100.000.000.000.000 kW-h de energa hacia la Tierra. En otras palabras, la Tierra recibe 1017 W de potencia. Alrededor de un 1 a un 2 por ciento de la energa proveniente del sol es convertida en energa elica. Esto supone una energa alrededor de 50 a 100 veces superior a la convertida en biomasa por todas las plantas de la tierra.Las corrientes de aire son causadas por diferencias de presin en diferentes regiones del planeta debido a diferencias de calentamiento en la superficie por la radiacin solar. Por ejemplo, la radiacin solar absorbida por la tierra en latitudes cercanas al ecuador es mayor que en los polos. El aire caliente es ms ligero que el aire fro, por lo que subir hasta alcanzar una altura aproximada de 10 km y se extender hacia el norte y hacia el sur.Fig. 2.2.1.1: Circulacin del aire a escala planetaria, sin considerar la rotacin terrestre.Si la tierra no rotase, el aire simplemente llegara al Polo Norte y al Polo Sur, para luego descender y volver al ecuador. Debido a la rotacin del globo, cualquier movimiento en el hemisferio norte es desviado hacia la derecha, si se mira desde nuestra posicin en el suelo (en el hemisferio sur es desviado hacia la izquierda). Esta aparente fuerza de curvatura es conocida como fuerza de Coriolis (debido al matemtico francs Gustave Gaspard Coriolis 1792-1843) y tiene efecto sobre las corrientes de aire.En el hemisferio norte el viento tiende a girar en el sentido contrario al de las agujas del reloj (visto desde arriba) cuando se acerca a un rea de bajas presiones. En el hemisferio sur el viento gira en el sentido de las agujas del reloj alrededor de reas de bajas presiones.El viento sube desde el ecuador y se desplaza hacia el norte y hacia el sur en las capas ms altas de la atmsfera. Alrededor de los 30 de latitud en ambos hemisferios la fuerza de Coriolis evita que el viento se desplace ms all. En esa latitud se encuentra un rea de altas presiones, por lo que el aire empieza a descender de nuevo. Cuando el viento suba desde el ecuador habr un rea de bajas presiones cerca del nivel del suelo atrayendo los vientos del norte y del sur. En los polos, habr altas presiones debido al aire fro.Esto tiene como consecuencia un modelo de corrientes de aire (Fig. 2.2.1.2) ms complicado al mostrado en la Fig. 2.2.1.1.Fig. 2.2.1.2:Circulacin del aire, considerando la rotacin terrestre.

2.2.2. OTROS PATRONES DE CIRCULACIN ATMOSFRICA

El modelo de circulacin descrito anteriormente se dara en una superficie esfrica suave. La superficie terrestre vara considerablemente y contiene masas de ocanos y continentes. Estas diferentes superficies afectan el flujo de aire debido a variaciones de presin, la absorcin de radiacin solar y la humedad presente. Los ocanos actan como un gran almacn de energa, por lo que el movimiento del aire est frecuentemente asociado a la circulacin ocenica. Estos efectos se producen por diferencias de presiones y afectan los vientos globales y regionales como por ejemplo los monzones. El calentamiento o el enfriamiento locales pueden causar vientos locales por temporadas o diarios, como por ejemplo brisas y vientos de montaa (Fig. 2.2.2.1).Durante el da el aire caliente de la montaa sube por las pendientes y reemplaza al aire fro pesado situado sobre l. En la noche la direccin se invierte y el aire fro desciende.

Fig, 2.2.2.1: Esquema de circulacin del viento de valle y montaa, en la noche y en el da.Otras variaciones del viento respecto al tiempo son:Las variaciones inter-anuales ocurren en perodos mayores a un ao, tienen efecto sobre la produccin de las turbinas en el largo plazo y se deben a cambios en el clima, los meteorlogos estiman que se requieren 30 aos de datos para poder predecir de manera confiable como afecta el clima a la velocidad de viento promedio, este tipo de estudio se considera en los casos en que se planifica la instalacin de bosques elicos,Las variaciones anuales se deben a los cambios estacionales propios de cada regin en el mundo, lo que tiene un efecto sobre la salida elctrica anual de un aerogenerador.

Las variaciones diarias en la velocidad de viento se deben a las diferencias de calentamiento en la superficie terrestre a lo largo del ciclo diario de radiacin. Una variacin tpica diaria es el aumento de la velocidad de viento durante el da con un decremento durante la noche hasta el amanecer en que se repite nuevamente el ciclo. Las mayores variaciones diarias ocurren en verano y primavera mientras que las menores ocurren en invierno.

2.2.3. EFECTO DE LA GEOGRAFA

Las caractersticas geogrficas del lugar de instalacin pueden afectar severamente el comportamiento del viento y todo el proyecto puede depender de slo este factor. Los terrenos pueden clasificarse en planos y terrenos no planos, esta es la clasificacin bsica para los terrenos. Los terrenos planos son aquellos que poseen pequeas irregularidades como por ejemplo arbustos, etc. Los terrenos no planos son aquellos con grandes irregularidades ya sean elevaciones o depresiones como por ejemplo colinas, valles, caones, picos, etc. Para poder clasificar adecuadamente un terreno como plano se requieren ciertos criterios: Las diferencias de elevacin entre el lugar de instalacin y el terreno circundante no deben ser mayores de 60 m en un rea circular de 11,5 km de dimetro con centro en la turbina. Ninguna colina debe tener una relacin altura/base mayor de 1/50 dentro de los 4 km corriente arriba ni corriente abajo respecto del lugar de instalacin. La diferencia de elevacin entre el punto ms bajo del rotor y la mnima de las elevaciones del terreno debe ser mayor a tres veces la mxima diferencia de elevaciones del terreno (h) dentro de los 4 km corriente arriba (Fig. 2.2.3.1).Los terrenos no planos consisten en una gran variedad de formas, por ejemplo, depresiones o elevaciones aisladas, terrenos montaosos. Las condiciones de flujo en terrenos montaosos son complejas debido a que las depresiones y elevaciones tienen una gama de formas bastante aleatoria.El flujo a travs de terrenos planos tambin es afectado por obstculos hechos por el hombre, el caso ms comn es el de los edificios, casas, graneros, torres, tanques elevados de agua y tambin rboles que han sido sembrados en un determinado lugar.

Fig. 2.2.3.1: Recomendacin en terreno plano La forma ms sencilla de representar estos obstculos es con un bloque rectangular y considerar el flujo en dos dimensiones. Este tipo de flujo, como se muestra en la Fig. 2.2.3.2 produce una turbulencia y el decremento en la potencia ha sido cuantificado en base a numerosos estudios. En el ejemplo de la Fig. 1.6 se muestra este efecto debido a una construccin de altura hs, es evidente que a una distancia igual 15hs corriente abajo el efecto de la prdida de potencia ya no es importante.Fig. 2.2.3.2: Influencia de obstculos y formacin de remolinos.El cambio en la rugosidad de los terrenos tambin tiene efecto sobre el perfil de velocidades del viento.En el caso de terrenos no planos las variaciones en la geografa como las colinas, cadenas montaosas, gargantas en forma de embudo, colinas y picos producen concentraciones en las lneas de flujo lo cual se traduce en un aumento de la velocidad; tambin la generacin de torbellinos provoca cambios en el perfil de velocidades.

Fig. 2.2.3.3: Aceleracin del viento sobre una colina

Fig. 2.2.3.4: Aceleracin del viento entre cadenas montaosas.

En la siguiente imagen se muestrarecomendaciones dedistancias para la instalacin de aerogeneradores luego que el viento pasa por el obstculo.Fig. 2.2.3.5: Recomendaciones para la instalacin de aerogeneradores luego de obstculos

2.2.4. AEROGNERADORES:

Los aerogeneradores o turbinas de viento como tambin se les conocen, son mquinas que se encargan de convertir la energa cintica del viento en energa elctrica. El diseo de los aerogeneradores recrea la apariencia de los antiguos molinos de viento. Su principio de funcionamiento se basa en aprovechar la energa elica y transformarla limpiamente en energa elctrica. Para explicarlo de manera ms sencilla, el flujo del viento hace girar las paletas de la turbina dentro del aerogenerador de manera que genera electricidad a travs de la rotacin de una gigantesca bobina magntica.

2.2.4.1. PARTES DE UN AEROGENERADOR

Las partes de un aerogenerador que transforman la energa cintica del viento en energa elctrica se encuentran en la gndola, que sirve para proteger esos componentes claves.

Las partes principales de un aerogenerador son: La gndola, carcasa que protege las partes fundamentales del aerogenerador Las palas del rotor que transmiten la potencia del viento haca el buje. Eje de baja velocidad, que conecta el buje del rotor al multiplicador. Su velocidad de giro es muy lenta. El multiplicador, permite que el eje de alta velocidad gire mucho ms rpido que el eje de baja velocidad. Eje de alta velocidad, gira a gran velocidad y permite el funcionamiento del generador elctrico. El generador elctrico que es una de las partes ms importantes de un aerogenerador. Transforma la energa mecnica en energa elctrica.

2.2.5. ASPECTOS SOBRE IMPACTO AMBIENTAL

Los sistemas de energas renovables en general son de mucho beneficio debido a que no hay subproductos de gases contaminantes como es el caso de las plantas de energa convencionales. Se muestra en la siguiente tabla una equivalencia en la produccin de gases contaminantes para dos tipos de plantas de generacin de energa, a base de carbn y gas, con los sistemas elicos.Tabla 2.2.5: Produccin de gases contaminantes en kg/MW-hGas contaminanteCarbnGasTurbinas elicas

xidos de azufre1,20,0040

xidos de nitrgeno2,30,0020

Slidos0,80,00

Dixido de carbono8656500

Sin embargo, en el caso de sistemas elicos, existen efectos nocivos sobre el medio ambiente no relacionados con la emisin de gases contaminantes. El impacto negativo sobre el medio ambiente de las turbinas elicas puede ser clasificado en las siguientes categoras: Interaccin con aves Impacto visual sobre el paisaje Ruido producido2.2.6. POTENCIAL ELICO EN EL PER

El potencial elico probable no aprovechado en nuestro litoral es de 65,152 MW en un rea de 4,654 Km2, es decir, un aproximado del 2% del rea de cada uno de los departamentos de nuestro litoral, comprende los departamentos de la Costa, a excepcin del Departamento de Lima.Los Departamentos con reas a ser aprovechadas para bosques elicos son: Tumbes, Piura, Lambayeque, La Libertad, Ancash, Ica, Arequipa, Moquegua y Tacna, se estima un promedio del 2 % del rea de cada departamento que resulta 4,654 Km2 aprovechables. Como referencia, los diseos de bosques elicos consideran turbinas de 750 kW, se estima una densidad superficial de potencia 14 MW/Km2, es decir, un potencial energtico probable de 65,152 MW (La capacidad instalada a Diciembre del 2006 alcanz los 6 658 MW, de los cuales 48% fue de origen hidrulico y 52% trmico), lo que nos indica que si aprovecharamos solamente el potencial elico de la Costa este sera suficiente y superara con creces el consumo del pas.Tambin se realiz un estudio por el Ministerio de Energa y Minas, especificando las velocidades medias en cada departamento del pas, as como la energa aprovechable por este recurso, los cuales se muestran en el cuadro 2.2.6. La implementacin de proyectos que aprovechen fuentes de energa renovable como la energa elica dependen en gran manera de la rentabilidad de los mismos y esto se ve afectado directamente en los incentivos que el Estado pueda reglamentar sobre el sistema tarifario de la utilizacin de las fuentes de energas renovables no convencionales (FERNC) como forma alternativa de generacin elctricaActualmente es muy difcil competir contra las otras fuentes de generacin de electricidad como lo son el agua (Energa Hidroelctrica) y los combustibles de origen fsil (carbn, gas natural y petrleo) que generan Energa termoelctrica, y al resultar ms costosa la electricidad generada por las FERNC, no estimula la inversin y por lo tanto no hay desarrollo de este sector.

Cuadro 2.2.6. Velocidades medias de los vientos en los departamentos del pas, dados por la MEM.

Comparndonos con otro pas que si impulsa el uso de este tipo de fuentes de energas renovables no convencionales (FERNC), notamos una gran diferencia, Estados Unidos es un claro ejemplo ya que segn su legislatura obligan a las empresas distribuidoras de electricidad a comprar esta energa a cualquier persona que genere electricidad en su casa, incentivando de esta manera la utilizacin de este tipo de fuente de energa.

2.2.7. MAPAS EOLICOS DEL PERU Y LAMBAYEQUE

Los mapas elicos proporcionan una informacin global sobre el nivel medio de los vientos en una determinada rea geogrfica, mostrando las zonas ms idneas desde el punto de vista energtico.

Monitoreo del Potencial de las Energas Renovables

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2.3. LA ENERGA SOLAR

El origen de la energa que el Sol produce e irradia est en las reacciones nucleares que se producen en su interior. En ellas, los tomos de hidrgeno, que es el elemento ms abundante del Sol, se combinan entre s para formar tomos de helio y, al mismo tiempo, una pequea parte de la masa de dichos tomos se convierte en energa, la cual fluye desde el interior hasta la superficie (fotsfera) y desde all es irradiada a todo el espacio en todas las direcciones. Aunque el Sol tambin emite partculas materiales, la mayor parte de la energa irradiada es transportada en forma de ondas electromagnticas (fotones) en una amplia gama de longitudes de onda diferentes, las cuales se desplazan en el espacio vaco a la velocidad de la luz (300 000 km/s), tardando solamente ocho minutos en recorrer los 150 millones de km que hay entre el Sol y la Tierra.2.3.1. RADIACIN DEL SOL

La distribucin espectral de la radiacin solar recibida en los lmites exteriores de la atmsfera terrestre est comprendida entre los 0,3 m y los 2,6 m de longitudes de onda, alcanzando su mxima energa con una longitud de onda de 0,5 m, que equivale a la emisin de energa de un cuerpo negro ideal a unos 6000 K. De este rango de longitudes de onda, la luz visible para el ojo humano se encuentra entre los 0,4 y 0,7 m.La Fig. 2.3.1 muestra el porcentaje de radiacin directa espectral captada en la superficie terrestre despus de atravesar la atmsfera, segn la longitud de onda de la radiacin.

2.3.2. INTENSIDAD DE LA RADIACIN DEL SOL: LA CONSTANTE SOLAR

La energa radiante emitida por el Sol se extiende por el espacio en todas las direcciones. Si consideramos superficies esfricas con el Sol en el centro y como foco emisor, y con un radio que crece conforme la radiacin se propaga. A mayor distancia del Sol, la relacin entre la energa emitida y el rea cada vez mayor decrece. La intensidad de la radiacin en un punto de una superficie esfrica ser ms pequea cuanto mayor sea el radio de la misma, esto es cuanto mayor sea la distancia de dicho punto al Sol.La intensidad de la radiacin se define como: Dnde:P: 4x1026 W Energa por unidad de tiempo emitida por el Sol. S: Superficie de una esfera de radio R cuyo centro es el Sol.La Tierra se encuentra a una distancia aproximada del Sol de 1,5x1011 m. Utilizando la ecuacin anterior se determina la intensidad de la radiacin solar en la Tierra:I =1,4 kW/mMediciones hechas por satlites artificiales en el espacio, encima de la atmsfera terrestre arrojan como valor medio de esta intensidad radiante o radiacin: 1353 W/m, a este valor se le denomina Constante Solar.Como la Tierra gira alrededor del Sol en una rbita elptica y no circular (Fig. 2.3.2), de excentricidadmuy pequea igual a 0,0167; la constante solar tiene ligeras variaciones a lo largo del ao.

Fig. 2.3.2: La rbita terrestre alrededor del Sol.

Es un poco mayor durante los meses de diciembre y enero, en que la distancia de la Tierra al Sol es ms pequea, y menor durante los meses junio y julio, en que la distancia es mxima. La Fig. 2.3.2.2 muestra la variacin de la constante solar a lo largo del ao.

Fig. 2.3.2.2: La Constante Solar a lo largo del ao.

2.3.3. RADIACIONES DIRECTA Y DIFUSA

Debido a que la capa atmosfrica terrestre se comporta como un obstculo al libre paso de la radiacin, solo parte de la radiacin solar interceptada por la Tierra llega hasta la superficie. Los efectos de mayor influencia son la reflexin en la parte superior de las nubes y la absorcin parcial por las diferentes molculas de aire. Este ltimo efecto causa que la intensidad que llega a la superficie sea como mximo 1100 W/m, aun en das despejados y con atmsfera muy limpia. Sin embargo las mediciones de valores superiores a 1000 W/m no son comunes.No obstante que los rayos solares viajan en lnea recta, los fotones al llegar a las capas atmosfricas y chocar con las molculas y el polvo en suspensin, sufren difusiones y dispersiones y ocasionan cambios bruscos de direccin en los rayos solares. La radiacin difusa tiene su origen aqu y cuando llega a la superficie esta luz difundida al haber cambiado muchas veces de direccin a medida que ha atravesado la atmsfera, da la impresin que procediera de toda la atmsfera y no del Sol. En cambio, la radiacin directa alcanza la superficie manteniendo la lnea recta desde el Sol.

La suma de las radiaciones directa y difusa es la radiacin total, que es la que interesa para efectos energticos. La radiacin difusa hace que un cuerpo siempre est recibiendo una cierta cantidad de energa por todas sus partes, incluso por las que no estn expuestas directamente a la luz del Sol. En un da despejado la radiacin directa es mucho mayor que la difusa, sin embargo en das nublados ser la radiacin difusa es la nica que puede ser aprovechada. La radiacin difusa es aproximadamente la tercera parte de la radiacin total que se recibe a lo largo del ao.Otro tipo de radiacin es la de albedo que es la reflejada por los cuerpos situados alrededor de la superficie que interesa evaluar la radiacin, y hay que aadirla a la directa y difusa que dicha superficie recibe. El albedo de los cuerpos es tanto mayor cuanto ms claro sea el color de los mismos. La influencia del albedo del entorno sobre la radiacin incidente en un colector solar suele ser despreciable, y tan solo en casos de ubicaciones muy particulares, como por ejemplo cuando existen paredes de color claro detrs de los colectores, puede suponer una pequea ganancia adicional de energa.2.3.4. IRRADIACIN E INTENSIDAD RADIANTE

2.3.3.1. Irradiacin (E)Es la cantidad de energa radiante que llega a una superficie en un tiempo determinado. Es una medida de la energa incidente sobre dicha superficie y se expresa en unidades de energa (por ejemplo el megaJoule).2.3.3.2. Intensidad Radiante o Irradiancia (I)

La intensidad radiante (I) o irradiancia es la energa incidente o irradiacin (E) por unidad de tiempo y de superficie:

La energa de la radiacin directa que una superficie expuesta a los rayos solares puede interceptar, depender del ngulo formado por los rayos y la superficie en cuestin. Si la superficie es perpendicular a los rayos este valor es mximo (Fig. 2.3.3.1).La ecuacin siguiente muestra la relacin entre la intensidad I normal a la superficie inclinada y la intensidad I proveniente de la radiacin directa que la superficie recibira si estuviera perpendicular a los rayos solares:

Fig. 2.3.3.1: Irradiacin sobre una superficie inclinadaLa inclinacin de los rayos solares es la causa por la cual los rayos solares calientan mucho ms al medioda que en las primeras horas de la maana o que en las ltimas de la tarde, ya que en estos ltimos casos el ngulo que forma el rayo con la normal a la superficie es grande y, por lo tanto, el factor cos() hace que la intensidad sea pequea. Asimismo, las diferentes inclinaciones de los rayos solares causan que regiones de latitudes altas, ms cercanas a los polos, reciban mucha menos energa que las ms cercanas al ecuador.2.3.5. MEDICIN DE LA IRRADIACIN TOTAL

La irradiacin total que una superficie recibe en un tiempo determinado que puede ser un nmero de das o meses, se emplean los piranmetros, los cuales detectan la intensidad de la radiacin en cada instante y, acoplados a un registrador electrnico, acumulan estos datos durante el tiempo que duran las mediciones (Fig 2.3.5).Un piranmetro colocado sobre una superficie perfectamente horizontal, libre de obstculos a su alrededor que pudieran arrojar sombra sobre l, recibe la radiacin total (directa ms difusa) de toda la bveda celeste, permitiendo evaluar la energa disponible en la zona en que se ubica, y as, efectuar una estimacin de la viabilidad de un sistema solar.Fig. 2.3.5: Piranmetro con registradorLos piranmetros ms usuales se basan en la deteccin de la diferencia de temperaturas entre una superficie negra y una superficie blanca mediante termopilas o clulas fotoelctricas, que deben estar protegidas del viento y compensadas para cambios de temperatura ambientales mediante una doble semiesfera de vidrio para suprimir los fenmenos de conveccin.

Fig. : Esquema tpico de un piranmetro

2.3.6. EL EFECTO FOTOVOLTAICO COMO BASE DE LA TECNOLOGA SOLAR

La tecnologa fotovoltaica convierte directamente la luz solar en electricidad. Este principio se conoce como el efecto fotovoltaico, fue observado por primera vez por el cientfico francs Becquerel al detectar que cuando la luz era dirigida hacia un lado de una celda simple de batera, la corriente generada poda incrementarse. En la dcada de 1950, los programas espaciales impulsaron el desarrollo de clulas solares cristalinas de silicio.El efecto fotovoltaico es la conversin de la energa que transportan los fotones de luz incidentes sobre materiales semiconductores, convenientemente tratados, en energa elctrica. Esta energa elctrica impulsa los electrones a travs de un circuito exterior realizndose un trabajo til.Las clulas solares estn constituidas por dos tipos de materiales: silicio tipo p y silicio tipo n. El silicio tipo p contiene boro, que al tener menos electrones que sus tomos vecinos de silicio para enlazarse, produce vacancias o huecos (cargas positivas). El silicio tipo n contiene fsforo que al tener ms electrones que los tomos cercanos de silicio, lo que determina la conductividad electrnica (Fig. 2.3.6.1). Al ser ionizados los tomos en el silicio por la luz incidente, las cargas positivas (agujeros) son empujadas en la capa p (positiva) y las cargas negativas (electrones) son empujadas en la capa n (negativa) Estas cargas opuestas son atradas la una a la otra, y se recombinan pasando a travs de un circuito externo al material. Por lo tanto, si se establece un circuito, las clulas producen energa puesto que los electrones libres pueden pasar a travs de la carga de consumo para recombinarse con los agujeros positivos (Fig. 2.3.6.2).

Fig. 2.3.6.1: Cristales (tomos) de Silicio con inclusiones de tomos de Boro y Fsforo

Fig. 2.3.6.2: Esquema del efecto fotovoltaico

Los primeros paneles solares se hicieron con clulas monocristalinas de silicio (Fig. 2.3.6.3) y a la fecha se siguen produciendo y lideran el mercado. Posteriormente aparecieron los paneles con clulas policristalinas de silicio (Fig. 2.3.6.4), de fabricacin ms econmica, eficiencia menor y de forma cuadrada lo que permite aprovechar mejor el rea del panel.La tecnologa ms reciente es la de pelculas delgadas, que a diferencias de las anteriores tecnologas el panel no est compuesto por clulas individuales (Fig. 2.3.6.5). En el apartado 2.3.7 se detalla ms sobre las tecnologas existentes de clulas fotovoltaicas en el mercado.

Fig. 2.3.6.3: Panel con clulas monocristalinas de silicio

Fig. 2.3.6.4: Panel con clulas policristalinas de silicio. Fig. 2.3.6.5: Panel de silicio amorfo o pelculas delgadasLas primeras aplicaciones de la electricidad fotovoltaica fueron en sondas o vehculos espaciales, para la alimentacin de equipos de control, de medicin o de retrasmisin de datos. Posteriormente se inici la produccin industrial de paneles para aplicaciones terrestres de electrificacin de viviendas o estaciones de telecomunicaciones aisladas, y es a partir de fines de la dcada de 1980 que los paneles fotovoltaicos empiezan a ser ms competitivos en el mercado.2.3.7. TECNOLOGAS DE CLULAS FOTOVOLTAICAS

Los modernos dispositivos comerciales fotovoltaicos emplean el silicio como material base. Las tecnologas de clulas solares presentes en el mercado son la monocristalina, la policristalina y la de silicio amorfo o tecnologa de pelculas delgadas.2.3.7.1. Clulas Monocristalinas

Estas clulas fueron las que primero se produjeron. El mtodo Czochralski (de manera abreviada Cz) es el procedimiento tpico para la fabricacin de las clulas monocristalinas. Primero se debe obtener silicio extremadamente puro a partir de la slice (material muy abundante en la superficie terrestre), el cual luego se funde en un crisol junto con una pequea proporcin de boro hasta formar una masa denominada silicio tipo p a 1400 C. Estando en estado lquido se introduce una varilla en cuyo extremo hay un cristal germen de silicio sobre el cual se van depositando otros tomos procedentes del material lquido que quedan perfectamente ordenados siguiendo la estructura del cristal.Una vez enfriado el monocristal cilndrico, es cortado en obleas circulares o cuadradas (el monocristal es cortado previamente como paraleleppedo) de espesores pequeos de 0,3mm que luego son puestas en hornos. Estas obleas contienen boro, por lo que sobre una de las caras se depositan tomos de fsforo para que se difundan bajo la superficie de la oblea. Seguidamente se da un tratamiento antirreflectante que consiste en la formacin de estructuras piramidales muy pequeas sobre la superficie que va a recibir la radiacin, para que el rayo reflejado tenga ms posibilidades de volver a incidir sobre las clulas antes de perderse definitivamente. Finalmente empleando mtodos electroqumicos de evaporacin al vaco o serigrficos, se provee a la clula de contactos elctricos para que los electrones encuentren un camino que facilite el establecimiento del circuito elctrico. Este camino es una red o rejilla de una aleacin conductora que no debe ocupar mucha superficie til de la clula.La eficiencia o rendimiento de una clula monocristalina no supera el 15%. Ocurren prdidas por reflexin, por incidencia de los rayos sobre la rejilla metlica donde no se produce efecto fotovoltaico, y por efecto Joule al circular una corriente por la clula.La Fig. Muestra los tipos de clulas monocristalinas producidas comercialmente.

Fig. : Clulas monocristalinas de secciones circular y cuadrada

2.3.7.2. Clulas Policristalinas o Multicristalinas

El proceso de fabricacin es similar al de las clulas monocristalinas, solo que en vez solidificar un monocristal, se deja enfriar la pasta de silicio en un molde rectangular. El slido formado contiene muchos pequeos cristales o granos de silicio, del cual se cortan las clulas policristalinas o multicristalinas cuadradas (Fig. 2.3.7.2).

El rendimiento de estas clulas es de alrededor del 12%,3 su precio de es inferior a las monocristalinas y la forma cuadrada de la clula permite aprovechar al mximo el rea del panel.

Fig.2.3.7.2: Clula Policristalina Cuadrada2.3.7.3. Tecnologa de Pelculas Delgadas

Esta tecnologa tiene la ventaja de no producir desperdicio de material semiconductor en forma de polvo como sucede con las anteriores tecnologas como resultado del proceso de cortar las clulas a partir de una pieza inicial. Este mtodo consiste en producir una fina tira de material policristalino que se corta en trozos rectangulares. La tecnologa de pelculas delgadas no produce clulas individuales para posteriormente conectarlas elctricamente en serie o paralelo, sino una capa muy fina de 1 o 2 m de espesor de material semiconductor que se deposita sobre un sustrato apropiado, formndose un mdulo continuo que no requiere de interconexiones interiores. El tipo de pelcula que se produce ms es la de Silicio-Hidrgeno (TFS) que es el material semiamorfo que se observa en las calculadoras, relojes, radios porttiles y otros pequeos dispositivos solares y en paneles de mayor potencia.Las eficiencias que se obtienen estn entre 6 a 9%, el proceso de fabricacin requiere menos material y su costo de produccin es menor. Sin embargo se presenta cierta degradacin en la salida de potencia con el paso del tiempo.

2.3.8. EL PANEL SOLAR

Las clulas fotovoltaicas, monocristalinas y policristalinas, son conectadas en serie o en paralelo para alcanzar el voltaje de salida requerido por el panel solar, de 12 o 24V. Una clula solo puede proporcionar un voltaje de alrededor de 0,5 V y una potencia mxima de 1 o 2 W. La conexin de las clulas se efecta por soldadura, se une el dorso de una clula con la cara frontal de la adyacente (Fig. 2.3.8.1). Un panel de 12 V nominales requiere de 30 a 40 clulas, segn las caractersticas que tengan stas.

Fig. 2.3.8.1: Unin de clulas fotovoltaicas en un panel solar.Realizadas las conexiones elctricas, las clulas son encapsuladas en una estructura tipo sndwich, que consiste en una lmina de vidrio templado, otra de un material orgnico como el acetato de etileno-vinilo (EVA), las clulas, otra capa de sustrato orgnico y finalmente una cubierta posterior compuesta por varias lminas de polmeros u otro vidrio (Fig. 2.3.8.2). Este encapsulado tiene variaciones entre fabricantes. El sellado al vaco y la encapsulacin se hace en un horno especial. El permetro del panel se cubre con neopreno u otro material que lo aisl de las partes metlicas del marco soporte de aluminio anodizado o acero inoxidable.Dentro de lo que es control de calidad, el panel solar es sometido a pruebas como ciclos trmicos que varan desde 40 a 90C, ciclos de humedad y congelacin y pruebas de vientos fuertes junto con su estructura. Los paneles pueden tener formas cuadradas o rectangulares, con superficies de 0,1 m2 hasta 1 m2. El espesor de un panel sin incluir el marco protector no sobrepasa los 3 cm.En cuanto al peso, los paneles son relativamente ligeros, por ejemplo un panel de 0,5 m2 puede pesar entre 6 a 7 kg. Comercialmente en el rango de los 100W existen paneles solares con potencias mximas o pico de 50W, 75W, 100W, 120W.

Fig.: Esquema de un panel solar con sus clulas.

2.3.9. MAPAS Y DATOS DE RADIACIN SOLAR EN EL PERU Y LAMBAYEQUE

En el Per existe un potencial solar importante y puede ser aprovechado. La Tabla 2.3.9 muestra datos de radiacin solar en el Per. Tabla 2.3.9: Datos de radiacin solar en el PerDEPARTAMENTOPROVINCIADISTRITOMEDIA ANUALkW-h/mdia

TumbesTumbesCorales4,5

PiuraTalaraEl Alto4,0

PiuraHuancabambaHuancabamba4,7

LambayequeLambayequeLambayeque4,9

LambayequeChiclayoCayalt5,5

La LibertadAscopeCasagrande4,4

La LibertadAscopeCartavio4,8

AncashSantaNepea5,2

AncashHuarazHuaraz5,1

LimaBarrancaParamonga3,0

LimaLimaJess Mara3,8

LimaLimaLa Molina3,4

IcaChinchaChincha Alta4,2

IcaIcaCaucato4,8

IcaNazcaMarcona4,9

ArequipaArequipaArequipa5,3

ArequipaArequipaCharacato5,3

ArequipaArequipaPampa de Majes5,6

MoqueguaMariscal NietoMoquegua5,4

TacnaTarataPaucarani5,4

TacnaTacnaCalana5,0

CajamarcaCajamarcaCajamarca4,5

HunucoLeoncio PradoTingo Mara4,0

HunucoHunucoHunuco4,5

JunnChanchamayoHumaya4,7

JunnHuancayoHuachac4,9

HuancavelicaCastrovirreynaAconococha4,6

AyacuchoHuamangaAyacucho4,9

ApurmacAbancayAbancay4,7

CuzcoLa ConvencinSanta Ana4,0

CuzcoCuzcoSan Jernimo4,7

PunoPunoPuno5,2

AmazonasBaguaHda. Valor4,5

San MartnSan MartnJuan Guerra4,0

LoretoMaynasIquitos3,7

LoretoRequenaRequena3,9

UcayaliPadre AbadPadre Abad4,0

UcayaliAtalayaYuruac-Yurua3,1

Madre de DiosTahuamanIberia3,9

2.3.9.1. ENERGA SOLAR INCIDENTE DIARIA PROMEDIO ANUAL EN EL PERU

2.3.9.2. ENERGA SOLAR INCIDENTE DIARIA DEPARTAMENTO DE LAMBAYEQUECAPTULO 3: ESPECIFICACIONES DE EQUIPOS, INSTRUMENTROS Y MATERIALES

Los equipos que ase describirn a continuacin han sido los necesarios para poder realizar la toma de datos.1. ANEMOMETRO DIGITAL2. RADIOMETRO DIGITAL

DESCRIPSIONDESCRIPSION

El medidor Kestrel K 1000 realiza la funcin de: anemmetro. Fabricado con cojinetes de rub y controlado mediante un microprocesador electrnico, permite realizar mediciones de alta precisin incluso en las condiciones ms adversas. Su pequeo tamao, compacto diseo y alto grado de proteccin le confiere una gran versatilidad, haciendo que resulten ideales para mltiples aplicaciones.

CARACTERISTICAS Escala: 0,3 a 40 m/s Resolucin: 0,1 m/s Precisin: 3%

El Radimetro Digital utilizado es un instrumento pequeo, manual y fcil de utilizar para efectuar mediciones de radiacin en un rango de 0.01-2000 W/m^2

CARACTERISTICAS Sensibilidad: 0,1 W/m^2. Tiempo de respuesta: 0,25 s. Rango de medida: 0 - 2000 W/m^2. Precisin: +/- 2 %.

TERMOCUPLA

FIG. TERMOCUPLA: Para la medicin de temperatura de bulbo hmedo (TBH)

MULTETERTER

FIG. MULTITESTER DIGITAL CON SENSOR DE TEMPERATURA: Para la medicin de temperatura de bulbo seco (TBS)

CAPTULO 4: DATOS EXPERIMENTALES

Los datos obtenidos de las mediciones realizadas se detallan a continuacin en la presente tabla.DATOS EXPERIMENTALES

TEMAMONITOREO DEL POTENCIAL DE LAS ENERGIAS RENOVABLES EN LA PLAYA PIMENTEL

LUGARPLAYA PIMENTEL - LAMBAYEQUE

FECHA27 DE JULIO DEL 2015

TIEMPO (hrs)VELOCIDAD DEL VIENTO (m/s)RELACION (W/m^2)TEMPERATURA (C)

TBSTBH

09:002.2060020.0018.00

09:152.5062320.6019.50

09:302.9063920.1019.00

09:453.1065321.0019.50

10:002.9070321.2019.50

10:153.6076020.1020.00

10:303.8080621.0020.60

10:452.9089021.8020.30

11:004.5091722.0020.40

11:154.0095322.3020.60

11:304.3098723.0020.40

11:453.20100922.9020.10

12:003.00105623.1020.60

12:154.00107323.0021.30

12:303.00110622.9021.50

12:453.20112522.5021.60

13:003.50116423.0021.80

13:152.90117924.5022.00

13:302.80119024.3022.30

13:452.90120823.3022.40

14:003.50118424.0022.60

14:154.00116923.5022.50

14:303.20113523.6022.40

14:453.40107924.3023.00

15:003.60106524.3023.40

15:154.5099524.0023.50

15:304.3095623.4023.60

15:453.9091723.0023.50

16:004.5087523.0022.60

16:154.6083023.1022.80

16:304.8082021.0020.90

16:454.9078621.5020.60

17:005.1077821.3020.60

17:155.2073320.3019.00

17:304.9068320.1019.20

17:455.2062720.3019.80

18:005.6058119.0019.00

CAPTULO 5: PROCEDIMIENTO

1. En primer lugar se hicieron el acuerdo para poder determinar un lugar ptimo donde se puedan hacer las respectivas mediciones (Playa de Pimentel).

2. Despus de haber elegido la playa de Pimentel como el lugar donde se llevara a cabo las mediciones, el da 27de julio del 2015 a partir de las 9:00 a.m. se empezaron a realizar las toma de datos, para lo cual se realizaron los siguientes pasos:

2.1. Para medir la temperatura de bulbo seco, se utiliz el multitester con sensor d temperatura, el cual se ubica de manera fija en un lugar, y se procede a ser la lectura del mismo.

2.2. La medicin de la temperatura de bulbo hmedo se realiz con una termocupla, para lo cual se coloc un trapo hmedo en el sensor y seguidamente se hace la lectura.

2.3. La medida de la velocidad del viento de realizo con anemmetro digital, para poder dar lectura del anemmetro, primero se localiza la direccin del viento y levantando el anemotro hacia arriba se hace la lectura respectiva.

FIG. Estudiantes haciendo las mediciones de velocidad del viento, temperatura de bulbo seco y bulbo hmedo.2.4. Para la medicin de la radiacin solar se cont con radimetro digital, el cual se ubica en la direccin del sol y en seguida se hace la lectura respectiva.

FIG: Estudiante realizando la ubicacin del radimetro y haciendo la respectiva lectura del mismo.

3. Todos los pasos descritos anteriormente, debern ser repetidos cada un intervalo de tiempo de 15 minutos hasta las 6.00 p.m.

4. Finalmente los datos sern procesados y evaluados para que sean presentados en un informe tcnico.

CAPTULO 6: CALCULOS Y RESULTADOS

ESTUDIO Y EVALUACIN DE LOS RECURSOS ELICO Y SOLAR EN LA PLAYA DE PIMENTEL6.1. ENERGA ELICA

El viento est definido por dos parmetros principales que son la velocidad y la direccin. Es importante conocer la variacin de estos parmetros en el tiempo pues de ello depende la salida de energa de la turbina elica. El estudio del viento puede ser representado de diferentes formas, siendo la principal: Perfiles de velocidades.6.1.1. PERFILES DE VELOCIDADES

Como se mencion la velocidad del viento se ve afectada por la altura y por factores geogrficos. Normalmente las mediciones de velocidad de viento se realizan a una altura de 10m sobre el nivel del terreno, para optimizar generalmente se requiere instalar la turbina a mayor altura, siendo usual encontrar torres de 24 o 36m de altura.6.1.2. EVALUACIN DEL RECURSO ELICO PLAYA PIMENTEL

La informacin utilizada para evaluar el potencial elico, corresponde a los datos recopilados por estudiantes de la facultad de Ing. Mecnica y Elctrica de la Universidad Nacional Pedro Ruiz gallo. Este estudio fue realizado en el la playa de Pimentel el da lunes 27 lunes de julio del 2015.

Fig. 6.1.1: Ubicacin de la playa de Pimentel-Lambayeque.6.1.2.1. Medida de la velocidad del viento:Como se ha mencionado previamente, los parmetros de inters para evaluar el potencial elico son la velocidad de viento y la direccin del viento, siendo de mayor inters el primero de ellos. Actualmente la Facultad de Ing. Mecnica y Elctrica cuenta con un anemmetro digital, el cual ha sido facilitado a los estudiantes para realizar las respectivas mediciones (velocidad del viento).

Fig. 6.1.2: Anemmetro digital Kestrel 1000.

Fig.6.1.2: Estudiantes realizando mediciones de la velocidad del viento6.1.2.2. Medida de la temperaturaLa medida de la temperatura se utiliza para la determinacin de la potencia suministrada, as como para evaluar la climatologa local en emplazamientos de parques elicos. Los termmetros corrientes basados en un elemento de resistencia de platino son los ms utilizados.Para obtener la medicin de las temperaturas se han utilizado una termocupla para la medicin de temperatura de bulbo hmedo (TBH) y un multitester con sensor de temperatura para la medicin de la temperatura de bulbo seco (TBS).

(2): Multitester con sensor de temperatura

(1): Termocupla

Estudiantes realizando las respectivas mediciones de temperaturas tanto TBS (C) como TBH (C)

6.2. ENERGA SOLARComo se explic, el origen de la energa solar es radiactivo. El Sol es un inmenso reactor nuclear con una temperatura en la superficie exterior, la fotsfera, de unos 5900 a 6000K. El Sol irradia cada segundo una energa de 4x1026 Joules en todas las direcciones del espacio, es decir que genera una potencia de 4x1023 kW. La energa que la Tierra recibe del Sol depende de la distancia de separacin entre ellos y de la actividad solar6.2.1. RADIACIN DEL SOL

La distribucin espectral de la radiacin solar recibida en los lmites exteriores de la atmsfera terrestre est comprendida entre los 0,3 m y los 2,6 m de longitudes de onda, alcanzando su mxima energa con una longitud de onda de 0,5 m, que equivale a la emisin de energa de un cuerpo negro ideal a unos 6000 K. De este rango de longitudes de onda, la luz visible para el ojo humano se encuentra entre los 0,4 y 0,7 m.La Fig. Muestra el porcentaje de radiacin directa espectral captada en la superficie terrestre despus de atravesar la atmsfera, segn la longitud de onda de la radiacin.Fig. 6.2.1: Radiacin solar captada en la superficie terrestre despus de atravesar la atmsfera.El 99% de la energa solar se encuentra comprendida entre bandas de 0,28 mm (rayos ultravioleta) y de 4,96 mm (rayos infrarrojos).6.2.4. EVALUACIN DEL RECURSO SOLAR EN LA PLAYA DE PIMENTEL

La informacin utilizada para evaluar el recurso solar, corresponde a los datos recopilados por estudiantes de la facultad de Ing. Mecnica y Elctrica de la Universidad Nacional Pedro Ruiz gallo. Este estudio fue realizado en el la playa de Pimentel el da lunes 27 lunes de julio del 20156.2.4.1. Medida de la radiacin solar:Para poder realizar las mediciones de la radiacin solar ha sido conveniente utilizar un radimetro digital.

Radimetro digital Tomando la lectura del radimetro Estudiante realizando la medicin de radiacin Toda la informacin recopilada se detalla a continuacin (Velocidad de Viento, promedios, temperaturas, radiacin y hora de medicin).Tabla 6.1.1: Toma de datos de la velocidad del viento, radiacin y temperaturas.UNIVERCIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO FACULDA DE ING. MECANICA Y ELECTRICA

TEMAMONITOREO DEL POTENCIAL DE LAS ENERGIAS RENOVABLES EN LA PLAYA DE PIMENTEL

FECHA27 DE JULIO DEL 2015

TIEMPO (hrs)VELOCIDAD DEL VIENTO (m/s)RELACION (W/m2)TEMPERATURA (C)

TBSTBH

09:002.2060020.0018.00

09:152.5062320.6019.50

09:302.9063920.1019.00

09:453.1065321.0019.50

10:002.9070321.2019.50

10:153.6076020.1020.00

10:303.8080621.0020.60

10:452.9089021.8020.30

11:004.5091722.0020.40

11:154.0095322.3020.60

11:304.3098723.0020.40

11:453.20100922.9020.10

12:003.00105623.1020.60

12:154.00107323.0021.30

12:303.00110622.9021.50

12:453.20112522.5021.60

13:003.50116423.0021.80

13:152.90117924.5022.00

13:302.80119024.3022.30

13:452.90120823.3022.40

14:003.50118424.0022.60

14:154.00116923.5022.50

14:303.20113523.6022.40

14:453.40107924.3023.00

15:003.60106524.3023.40

15:154.5099524.0023.50

15:304.3095623.4023.60

15:453.9091723.0023.50

16:004.5087523.0022.60

16:154.6083023.1022.80

16:304.8082021.0020.90

16:454.9078621.5020.60

17:005.1077821.3020.60

17:155.2073320.3019.00

17:304.9068320.1019.20

17:455.2062720.3019.80

18:005.6058119.0019.00

PROMEDIO3.79914.97297322.2221.09

CAPTULO 7: GRFICOS Y CURVAS CARACTERSTICAS

VELOCIDAD DEL VIENTO (m/s) VS TIEMPO (hrs).En la siguiente grafica podemos ver como es el comportamiento de la velocidad del viento durante el da, adems se representa el valor promedio el cual es de mucha importancia.

Los datos graficados han sido tomados de la tabla (6.2.4.1) del tem: EVALUACION DEL RECURSO SOLAR EN LA PLAYA PIMENTEL (medida de la radiacin solar)

TEMPERATURA DE BULBO HMEDO TBH (C) VS TIEMPO (hrs).

TEMPERATURA DE BULBO SECO TBS (C) VS TIEMPO (hrs)

CURVA CARACTERISTICA: RADIACION (W/m^2) VS TIEMPO (hrs)

En la siguiente grafica podemos ver como es el comportamiento de la radiacin solar durante el da, adems se representa la curva de ajuste la cual es de mucha importancia.

Los datos graficados han sido tomados de la tabla (6.2.4.1) del tem: EVALUACION DEL RECURSO SOLAR EN LA PLAYA PIMENTEL (medida de la radiacin solar)

CAPTULO 8: OBSERVACIONES, CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

8.1. OBSERVACIONES

Despus de haber concluido el presente informe, podemos observar que se pudo alcanzar con los objetivos trazados antes de realizar la evaluacin del potencial de las energas renovables en la playa Pimentel, ya que:

Se pudo realizar las mediciones sin contratiempos y en da acordado. Los datos recopilados al ser procesados, nos arrojan informacin til del potencial elico y solar del lugar de estudio.

En las curvas caractersticas, podemos observar como es el comportamiento de la velocidad del viento, temperaturas y radiacin solar durante el da en la playa de Pimentel. Comparando nuestros resultados obtenidos con los datos que nos proporciona el Ministerio de Energa y Minas (MEM) mediante sus mapas elicos, se puede notar una varicion, eso debido a la diferencia de altura en que se ha realizado la medicin.

Altura de medicin realizadaAltura de medicin por MEM

2-3 m50-80 m

Esto se puede mejorar teniento una estacin de medicin a una mayor altura (mayor a 20m).

8.2. CONCLUSIONES

La principal conclusin de este trabajo es el haber demostrado que el uso de energas alternativas, solar y elico en el presente caso, representan una opcin altamente competitiva para sistemas aislados y de electrificacin rural.

El uso de fuentes de energas alternativas, son medidas que permiten aliviar el uso de las energas convencionales, logrando con esto alcanzar una cierta independencia, consiguiendo adems, disminuir los niveles de contaminacin al dejar de utilizar en parte combustibles fsiles, disminuyendo tambin la necesidad de construir centrales hidroelctricas para satisfacer la demanda energtica.

En base al estudio de los datos de viento de la playa Pimentel queda tambin demostrado el gran potencial elico en la zona, tambin en base a los mismos datos, se observa que el potencial de energa solar es bastante susceptible de ser aprovechado.VELOCIDAD PROMEDIO DEL VIENTO (m/s)RADICION PROMEDIO (W/m^2)

3.8914.9

8.3. RECOMENDACIN

El anlisis presentado puede servir como precedente para que anlisis similares se puedan realizar en otras zonas geogrficas de nuestro pas, empleando los recursos naturales con los que cuentan pudiendo ser estos la biomasa, energa solar, energa hidrulica utilizndolos como nica fuente de energa o como base para el empleo de sistemas hbridos.

Es importante mencionar que los resultados obtenidos en este trabajo no se pueden extrapolar a otros lugares, ya que los valores obtenidos estn influenciados por la zona, cada lugar debe ser trabajado independientemente.

CAPTULO 9: REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

Fernndez Diez, PEDRO, (2003). Energa elica. Universidad de Cantabria 147, 1-2. ISBN 84-8102-019-2.

Generacin elctrica a partir de fuentes nuevas: Energa elica [En lnea].2001. Web:

Manuales sobre energa renovable: Elica/ Biomass Users Network (BUN-CA). 1 Edicin. -San Jos, C.R : Biomass Users Network (BUN-CA), 2002. Pag 6. 48

Velsquez, J. Mapa Elico Preliminar del Per [En lnea]. 2007. Disponible en Web :< http://www.adinelsa.com.pe/energia_eolica>

Velsquez Santos, JORGE. Evaluacin Tcnica Centrales Elicas de Malabrigo y Marcona. ADINELSA.

Cruz Cruz, IGNACIO. Diseo de sistema hbridos para poblaciones rurales aisladas. (2004). Web:

GUIA BASICA DE METEOROLOGIA GENERAL (11). Disponible en URL: http://www.senamhi.gob.pe/main.php?u=inter&p=1502

Cdiz Deleito, Juan Carlos; La Energa Elica, tecnologa e historia Madrid (Espaa): H. Blume, 1984.

CENSOLAR; Instalaciones de energa solar, Tomos II, V Sevilla (Espaa): PROGENSA, 1992.

Espinoza, Rafael y Horn, Manfred; "Electrificacin rural con sistemas fotovoltaicos" Lima : Universidad Nacional de Ingeniera, 1992

ANEXO 2: INFOGRAFIA DE ENERGIA SOLAR PARA EL PERU

ANEXO 3: INFOGRAFIA DE ENERGIAEOLICA EN EL PERU

En el Per tenemos una potencia instalada de 700 kW, distribuida, aun cuando tenemos un potencial de viento mayor que muchos de los lugares en Europa, Asia y USA, la capacidad instalada en nuestro pas todava es incipiente.El Per ocupa el puesto nmero 67 en generacin de energa elica, solo por encima de 7 pases.