UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA DEPARTAMENTO DE ENERGA Y FISICA INFORME FINAL DE INVESTIGACIN 2003 EV

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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTADEPARTAMENTO DE
ENERGÍA Y FISICA INFORME FINAL DE
INVESTIGACIÓN 2003 EVALUACIÓN DEL POTENCIAL
EOLICO EN EL CAMPUS DE LA UNIVERSIDAD DEL SANTA Y
DETERMINACIÓN DE LAS CARACTERISCTICAS DEL
AEROGENERADOR A SER INSTALADO
Msc. Hugo
Calderón Torres

I ngeniero Energético

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Nuevo Chimbote - 2004
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INTRODUCCION
El presente trabajo es un
estudio preliminar, dirigido a responder a la
interrogante planteada acerca del potencial
eólico disponible en el campus de la Universidad
del Santa, a través de la evaluación de este
recurso. Básicamente, para
determinar el potencial energético eolico es
necesario conocer características del viento,
tales como clasificación velocidad,,
distribución horaria, mensual, anual, frecuencia
de las velocidades máximas y mínimas, así como el
tipo de clima de los lugares seleccionados, para
tales fines. Para evaluar el
potencial eolico, fue necesario realizar
mediciones y cálculos de las características del
viento en los lugares seleccionados, lo que a su
vez nos permitió contar con la información
necesaria, para determinar los parámetros de
diseño y de una selección adecuada del
aerogenerador, que opere en las condiciones de
viento del campuis de la universidad del santa.
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• DATOS GENERALES

• 1.1 Facultad a la que Pertenecen los
  Investigadores
• Facultad de Ingeniería

1.2 Área y Línea de Desarrollo de la
Investigación Área Desarrollo
Energético Renovable y no
Renovable. Línea Potencial
Energético
1.3 Tipo de Investigación Según su
Naturaleza o Profundidad Descriptiva

• 1.4 Lugar y Centro de Ejecución del Proyecto
• Localidad Nuevo Chimbote, Campus
  Universitario
• Institución Universidad Nacional del
  Santa

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II. PLANTEAMIENTO DEL ESTUDIO
2.1 PROBLEMA Cuál es el
potencial eólico del campus de la
Universidad Nacional del Santa y las
características optimas del
aerogenerador a instalarse para
aprovechar convenientemente este potencial ?
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II. PLANTEAMIENTO DEL ESTUDIO
2.2 OBJETIVOS 2.2.1 OBJETIVOS
GENERALES 1. Evaluar el potencial
energético eólico y determinar las
características del aerogenerador a ser
instalado en el campus de la ciudad
Universitaria.
2.2.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS
1. Determinar el potencial eólico en el campus.
2. Determinar el lugar mas optimo
dentro del campus para la
instalación. 3. Determinar las
características del aerogenerador.
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2.3 IMPORTANCIA DEL ESTUDIO

• La presente investigación es de
  gran importancia y tiene su justificación en lo
  siguiente
• Se obtendrá información esencial del potencial
  energético de la zona de estudio.
• Esta orientado a resolver los problemas
  relacionados con la demanda insatisfecha de
  energía.
• La ejecución del proyecto servirá para impulsar
  el uso adecuado de los recursos energéticos
  renovables.
• El proyecto se enmarca dentro de los fines de la
  universidad.

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III. MEDICIÓN Y ESTIMACIÓN DEL RECURSO

• 3.1 Medios, Materiales y Equipos
• Entre los principales instrumentos de
  medición, equipos y materiales utilizados para
  la medición de la velocidad del viento en el
  campus son
• 1 anemómetro digital tipo aspas
• 1 anemómetro artesanal calibrado tipo cazoleta,
  especialmente
• construido para la medición, compuesta de
  3 superficies
• semicilíndricas.
• 1 Multitester digital
• 1 cronómetro
• Una Veleta
• Mastiles
• Grupos de Medición
• 1 computadora

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3.2 DE LOS LUGARES Las
mediciones se realizaron en varios sectores del
campus universitario, los mismos que fueron
seleccionados de acuerdo a la necesidad y las
características que presentaban visualmente los
vientos en forma libre, teniendo en cuenta que la
presencia de obstáculos dificultan el libre
desplazamiento de las masas de aire.
Los lugares que se eligieron por convenir a
nuestro requerimientos teniendo en cuenta sus
características, se encuentran ubicados
respectivamente en Punto 1 La losa
solar Punto 2 El pabellón de energía ( techo
del tercer piso) Punto 3 El espacio entre el
pabellón de energía y el de humanidades Punto 4
En el médano a un costado de la cancha de gras

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Características de los Lugares

• Algunos de los parámetros y
  características comunes del lugar para todos los
  puntos de medición en general son
• La ubicación geográfica aproximada para todos
  los puntos
• es de latitud 9,17º S y longitud 78.50 O.
• 2. Una altura aproximada de 10 metros sobre el
  nivel del
• mar.
• 3. Una humedad relativa promedio anual de 70 .
• 4. Temperatura promedio anual de 20.7 ºC.

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3.3 RESULTADO DE LAS MEDICIONES
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TABLA Nº 1 VELOCIDAD PROMEDIO DE VIENTOPUNTO 2
FEBRERO JULIO 2003PUNTO 4 DICIEMBRE 2003
ENERO 2004
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Variación de la Velocidad Promedio Mensual
Grafico Nº 1
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Grafico Nº2. Variación de la Velocidad Promedio
Mensual en el Transcurso del Día
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Grafico Nº 3. Comportamiento de la Velocidad
Promedio Horaria del día 07 de Enero del 2004.
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3.4 RESULTADO DE LAS ESTIMACIONES Y PROYECCIONES
DEL RECURSO
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Histograma de Frecuencias de la velocidad
Promedio Periodo Febrero- Julio 2003, Diciembre-
Enero 2004
17
TABLA Nº 3 Proyección de la Cantidad de Horas de
Velocidad Para el Año en Base a los Parámetros
de Rayleich
18
Grafico Nº 5 Probabilidad de Ocurrencia de las
Velocidades Según Rayleigh
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Grafico Nº 7 Variación de la Energía Disponible
en el Periodo de Medición a 10m. del suelo.
20
Grafico Nº 8 Variación de la Velocidad con la
Altura
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Grafico Nº 9 probabilidad de Ocurrencia de
Velocidades a una altura de 25m
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Gráfico Nº10 Energía Disponible Proyectada a
25 m. del suelo
E/EREF (Z/ZREF) 3a
23
3.5 RESULTADO DE LAS ESTIMACIONES Y PROYECCIONES
DEL RECURSO
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3.5 CARACTERISTICAS, CALCULO DEL DISEÑO Y
SELECCIÓN DEL AEROGENERADOR
3.5.1 CARACTERISTICAS

• Consideramos que
• La potencia eléctrica de demanda de salida,
  Ptotal 8 kW
• Una transmisión entre el eje del rotor y el del
  generador que
• asegure un rendimiento, ?mec 95
• Generador eléctrico de calidad con
  rendimiento, ?elec 87
• La densidad del aire será ? 1,293 kg/m3
• Un Diseño para la de modo que asegure, un Cp
  0,4.

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CALCULOS
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Variantes Seleccionadas

27
SELECCIÓN
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PARÁMETROS DE DISEÑO
Considerando velocidad de supervivencia 60 m/s
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CONCLUSIONES

• El campus Universitario, tiene zonas con buen
  potencial eólico.
• Con los datos obtenidos, podemos afirmar que es
  posible la implementación de aerogeneradores de
  baja potencia,.
• Básicamente la dirección del viento es de
  dirección Sur ( 60-70) y en dirección
  Sur-Este o Sur Oeste. Esto se a podido
  contrastar con otras fuentes.
• Podemos parcialmente afirmar, que las mayores
  velocidades de viento se presentan en la segunda
  mitad del día.
• Preliminarmente podemos decir que uno de los
  mejores lugares para aprovechar el recurso
  eólico, es el punto signado con el numero 4.
• Los datos no nos permiten asegurar la
  implementación de aerogenerdores de mayor
  potencia, por lo que es necesario seguir
  evaluando el recurso.
• Se ha logrado cumplir con los objetivos
  planteados en el proyecto. Se determino en base a
  los datos medidos el potencial eólico a una
  altura de referencia, así mismo se sentó el
  criterio para proyectar y evaluar el recurso a
  otras alturas diferentes a la de referencia .

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RECOMENDACIONES

• Utilizar un estación meteorológica con
  almacenamiento y procesamiento de datos, que nos
  permita cubrir las 24 horas del día
• Establecer un monitoreo Permanente de la
  velocidad del viento dentro del campus
  universitario y sus alrededores.
• Enriquecer y corregir los datos obtenidos a fin
  de lograr una base de datos, que a futuro nos
  permita con certeza hacer una buena estimación
  de la velocidad del viento.
• Implementar Aerogeneradores de baja Potencia, en
  lugares estratégicos dentro del campus.

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GRACIAS
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VENTAJAS
1. Es una fuente Inagotable y permite reducir
el uso de los combustibles fósiles.
2. No produce contaminación y su uso
contribuye a evitar el cambio climático.
3. Evita la contaminación en el transporte,
reduce el tráfico marítimo y terrestre,
suprimiendo los riesgos de accidentes.
4. Es un recurso barato y al alcance de todos
.
5. La eólica en particular ofrece como
beneficios la no generación de residuos
peligrosos.

• Sus costos disminuyen como consecuencia del
  avance tecnológico y la complementación con
• la moderna tecnología electrónica.

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VENTAJAS
Un Parque eólico de 10 MW
- Evita 28 480 Tn al año de CO2.
- Sustituye 2 447 TEP.
- Genera Energía eléctrica para 11 000 familias.
- Proporciona Industria y tecnología.
- Trabajo a 130 personas al año durante el
diseño y la construcción.
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DESVENTAJAS
1. El aire tiene un peso específico pequeño, lo
que implica fabricar máquinas grandes.
2. El ruido producido por el giro del rotor.
3. Un impacto visual inevitable.
4. Interferencias electromagnéticas que
distorsionan las señales de televisión en un
área de hasta 5 Km.
5. Cambios microclimaticos. No son significativos
a no ser que se coloquen muchos generadores
próximos unos a otros.
6. Migraciones de pájaros, no son significativos.
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TENDENCIA
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PARQUE EOLICO