PROPUESTA DE ALUMBRADO ELÉCTRICO CON USO DE FOTOCELDAS
INTRODUCCIÓN El objetivo de este documento es determinar la factibilidad técnica y viabilidad económica de instalar y operar, durante 5 años, un sistema de iluminación alimentado por paneles solares, en el área de acceso al edificio de Bioquímica AH. Esta idea surge a partir de observar que no existe existe un sistema de iluminación por ser una área nueva y por la preocupación de proponer un sistema que no genere consumos de energía, ni costos elevados de mantenimiento mantenimiento que han provocado el descuido de dos puntos principales los cuales son:
La estética de las instalaciones o vías públicas.
La seguridad de las personas al caminar por lugares oscuros.
En el proceso de la innovación tecnológica se han diseñado equipo que permite la reducción en el consumo de las energías. En este caso nos enfocamos a la aplicación de estos equipos innovadores para reducir el consumo de la energía eléctrica y a su vez dar beneficios a la sociedad. El proceso de obtención de energía eléctrica consiste en captar los rayos a través de paneles solares convirtiendo en energía eléctrica la cual se almacena en baterías para su posterior uso mediante lámparas LED de bajo consumo de energía. La implementación de este sistema eléctrico seria en puntos estratégicos donde la iluminación no exista iluminación alguna
y en su momento remplazar las luminarias existentes que sean alimentadas por la red eléctrica de la institución. La temática anterior es abordada en cinco capítulos de los cuales en el primero se hace una justificación de la idea, en el segundo se realiza un estudio técnico, en el tercero se muestra una estructura organizacional para su operación, en el cuarto se hace el estudio económico y en el quinto capítulo se muestra el impacto social de esta idea.
CAPÍTULO 1
JUSTIFICACIÓN DE LA IDEA
El objetivo este proyecto es demostrar la importancia de operar un sistema de alumbrado con paneles solares, para la zona de acceso y escalera del edificio de bioquímica AH.
1.1 Necesidades actuales. La necesidad actual de iluminar esta área del Instituto Tecnológico de Morelia es porque en esta escalera no existe luminaria alguna para alumbrar en la noche cuando el personal o alumnos utilizan las escaleras de acceso al edificio de bioquímica. Por cual motivo puede provocar un accidente al personal que labora en esas instalaciones o alumnos que hagan uso de la misma por falta de visibilidad. Se va implementar un prototipo tecnológico que ayudara a la modernización del alumbrado propio instituto lo que proporcionara una mejor iluminación de esta área en específico y por lo tanto un ahorro de energía. 1.2 Condiciones actuales de operación. No existe luminaria alguna que ilumine la escalera que baja desde el pasillo a la biblioteca edificio AG al edificio de bioquímica AH y esto se convierte en una situación peligrosa para las personas que circulan por ahí ya que normalmente son alumnos o profesores que tienen su vehículo en el estacionamiento y algunos salen tarde cuando ya no hay la luz del sol. 1.3 Estudio de tendencias. La propuesta que se hará, estará fundamentada en tendencias futuras, evitando proponer alternativas obsoletas.
1.3.1 Tecnológicas En este apartado damos mención aplicación de estas tecnologías conlleva factores importantes que ayudan al ahorro de energía y costos por gastos de energía remunerados a corto plazo. Luminarias con paneles solares Luminarias LED Sensores de movimiento Temporizadores mecánicos o digitales
1.3.2 Económicas Como se mencionaba en el punto anterior la instalación de este tipo de iluminación como inversión es de alguna manera costosa pero a largo plazo es demasiado benéfica ya que se ahorra por completo el costo por utilización de energía eléctrica de la red. . 1.3.3 Culturales
En lo cultural las personas que hagan uso de esta escalera no se tendrán que preocupar por que todo el tiempo se encuentre encendida la luminaria del acceso. Este sistema de iluminación será utilizada por futuras generaciones por su gran calidad de servicio que ofrece. Totalmente automática al paso de personas que hagan uso de la escalera en la noche.
1.3.4 Ecológicas
Totalmente ecológica sin consumo de energía eléctrica generada por hidrocarburos en las plantas generadoras de energía eléctrica. Es muy eficiente y fiable su instalación de la luminaria por que no afecta el medio donde se instalar sin afectar el modelo del diseño del edificio AH. Poco mantenimiento en su tiempo de utilidad lo cual utilizara menos equipo que contiene metales pesados, plásticos los cuales contaminan muy drásticamente el medio ambiente.
1.4 Condiciones necesarias Las condiciones necesarias para determinación del proyecto se determinan en puntos anteriores que se mencionan a continuación:
Luminarias con paneles solares Luminarias LED Sensores de movimiento Temporizadores mecánicos o digitales Inversión de alguna manera costosa pero a largo plazo es demasiado benéfica. Poco mantenimiento en su tiempo de utilidad Es muy eficiente e instalación con mayor facilidad.
CAPÍTULO II
ESTUDIO TÉCNICO
El objetivo de este capítulo es determinar la factibilidad técnica de diseñar, implementar y operar durante 5 años, un sistema de iluminación mediante paneles solares. 2.1 Diseño del proyecto El proyecto consiste en iluminar una zona de alto riesgo para el personal que hace uso de esa área en horario nocturno. Ante esto mencionamos puntos importantes que definen el diseño tecnológico, características y especificaciones técnicas del equipo.
Figura.- Se muestra el diseño del proyecto ya instalado.
2.1.1 Características técnicas del proyecto El sistema de operación está basado en la generación eléctrica por medio de módulos fotovoltaicos para ser almacenada en un banco de baterías y usar esta energía durante la noche, cuando la lámpara se enciende de manera automática.
No requieren de tendido de cable eléctrico.
Elimine el antiestético y excesivo cableado y su robo continuo.
Son de alto grado de seguridad.
Si se presenta algún fallo en la red eléctrica pública, las luminarias tradicionales no encenderán, en cambio, las luminarias solares garantizan encendido diario, lo que ayudará a mejorar la seguridad en cualquier lugar.
Un sistema a favor del Equilibrio Natural del Planeta.
Poco mantenimiento.
2.1.2 Especificaciones técnicas
Generador fotovoltaico 80W con optimizador de carga 12 a 18 VCD en estructura
metálica especial para Luminaria.
Centro de carga y descarga electrosolar 115 A-H (libre de mantenimiento), en gabinete metálico aislado térmicamente para montaje en poste.
Lámpara en carcasa metálica, hermética, tipo reflector de 23 W con acabado en espejo, con sistema de iluminación fluorescente de inducción combinado con Súper LEDs.
Tarjeta electrónica inteligente modelo EDOCA (Encendido-Descarga ÓptimaCambio-Apagado)
La vida promedio del sistema es mayor a 60,000 horas de encendido.
2.1.3 Marco normativo - NOM-001-2012 artículo 410-30-b al 411-3, articulo 690 en los cuales artículos abarcan las características principales como es la calidad del equipo que se va instalar, ambiental el daño ambiental sea el mínimo, la higiene y seguridad.
2.2 Selección de maquinaria y equipo
CONCEPTO EQUIPO FOTOVOLTAICO BATERIAS
DESCRIPCION
AREA
COSTO
Poste de la US$90 Panel fotovoltaico 80 W para 12 luminaria horas de operación. Baterías con carga para 12 horas de Poste de la uso continuo 12 VCD luminaria
POSTE
Poste cónico circular de 6 mts de altura, calibre 11, placa de 3/8 pulgadas con dos brazos, soporte para panel.
LUMINARIA
32 Watts ,Color blanco, 2100 lúmenes, Voltaje 90 - 260 VAC 50/60 HZ, Color de luz 5000-6000K, Ángulo Poste de la de apertura LED 130º, IP 65 US$158.20 luminaria (resistencia a la intemperie), Medidas 520 x 70 x 195 mm, Entrada para brazo de poste 45mm.
BASE PIRAMIDAL
GABINETE
BRAZO PARA LAMPARA TEMPORIZADOR TOTALES
Base piramidal de concreto 40X75X70 cm, 506 KG Gabinete metálico modelo: IP65 400x300x160 mm con puesta a tierra con resistencia de 0.5 ohms, en cuerpo y puerta. Brazo metálico con placa de 3/8”
Simiento
US$250
Poste de la US$375 luminaria Poste de la US$180 luminaria Poste de la US$65 luminaria Poste de la luminaria US$1,250.00
2.3 Sistemas de servicios diversos En este caso no aplica para este punto ya que se toma energía del sol y no se requiere ningún sistema de servicio aparte.
2.4 Equipo de oficina En este caso no aplica para este punto ya que es instalación en un área abierta a intemperie y no se necesitan artículos de oficina.
2.5 Edificios y áreas diversas.
Concepto Almacén Gabinete Poste de la luminaria Espacio iluminado
Descripción 50 metros cuadrados Medidas de 50cm de ancho x 180cm alto 1metro cuadrado 40m de largo x 8m ancho
Área Edificio Edificio Pasillo de Bioquímica Pasillo de Bioquímica
Costo Disponible el área Disponible el área Disponible el área Disponible el área
2.6 Distribución de la planta. Debido a que las a áreas regidas son pequeñas y geográficamente deben estar juntas, no es necesario aplicar una metodología formal de distribución de la planta, por lo tanto la propuesta que se da a continuación se hace considerando:
Facilidad de manejo de materiales. Facilidad de la instalación y mantenimiento. Facilidad de uso del equipo. Facilidad de reemplazo en caso de que se requiera. Iluminación correcta de lúmenes por área alumbrada. Cercanía de los equipos por si existe alguna falla.
En la siguiente figura se muestra el croquis de donde se va instalar la planta la cual se instalara en el edificio AH con su orientación cartesiana correspondiente:
Fig. 1) Distribución de la planta
2.6 Localización de la planta. La planta se localizara en el pasillo del edificio AH la cual constara de dos luminarias. Los criterios considerados son:
Lúmenes correctos de iluminación Distribución correcta de las luminarias para que no afecten la visión visual. Distancias correctas entre luminaria y luminaria.
Fig. 2) Croquis de la ubicación de la planta.
CAPÍTULO
3.
ESTRUCTURA
3.1 Estructura Organizacional de Operación
ORGANIZACIONAL
Nombre
Coordina ción
Dependen cia
Departamento Je de de operacion mantenimiento es y equipo
Mantenimi ento y equipo
Funciones principales
Conocimient Característica oy s personales habilidades Solicitar Conocimient Preocupación refacciones. os en por el Buscar sistemas aprovechamie apoyos por el eléctricos, nto de uso de planeación e energías energía interpretació alternativas. alternativa. n de Responsable proyectos por operaciones de equipo. Trato con el personal. Interpretacion es eléctricas básicas, investigar sobre programas de apoyo para energías
Sueld o 0
Persona de Jefe de mantenimiento operacion predictivo es
Persona de Jefe de mantenimiento operacion correctivo es
Mantenimi ento y equipo
Mantenimi ento y equipo
Revisar el buen funcionamien to del sistema de suministro eléctrico. Solicitar servicio de mantenimient o.
Conocer el funcionamie nto y tipo de fallas comunes en los equipos eléctricos
alternativas Conocimiento s básicos en sistemas eléctricos, en nuevas tecnologías de alumbrado
Reporte de fallas. Realizar Dar Responsable, inspecciones mantenimien puntual, , sustitución to a paneles interesada de piezas, solares por verificación y fotovoltaicos, innovaciones pruebas de transformad tecnológicas funcionamien ores, eléctricas. to baterías de CD
CAPITULO IV
El objetivo de este capítulo es determinar la VIAVILIDAD ECONOMICA de diseñar, implementar y operar durante 5 años, un sistema de iluminación mediante paneles solares.
4.1 Inversión inicial (I.I.) Es la suma de la inversión fija (I.F.), la diferida (I.D.) y el capital de trabajo para operar el primer mes (C.T.).
II= 7046+3200+416.60=10662.6
0
0
4.11 Inversión Fija
CONCEPTO
DESCRIPCION
COSTO
EQUIPO FOTOVOLTAICO
Panel fotovoltaico 80 W para 12 horas de operación.
$90.00
BATERIAS
Baterías con carga para 12 horas de $ uso continuo 12 VCD -
POSTE
Poste cónico circular de 6 metros de altura, calibre 11, placa de 3/8 pulgadas con dos brazos, soporte para panel.
$158.20
LUMINARIA
32 Watts ,Color blanco, 2100 lúmenes, Voltaje 90 - 260 VAC 50/60 HZ, Color de luz 5000-6000K, Ángulo de apertura LED 130º, IP 65 (resistencia a la intemperie), Medidas 520 x 70 x 195 mm, Entrada para brazo de poste 45mm.
$90.00
BASE PIRAMIDAL
Base piramidal de concreto 40X75X70 cm, 506 KG
$52.00
GABINETE
Gabinete metálico modelo: IP65 400x300x160 mm con puesta a tierra con resistencia de 0.5 ohms, en cuerpo y puerta.
$180.00
BRAZO PARA LAMPARA Brazo metálico con placa de 3/8”
$ -
TEMPORIZADOR
Almacén Gabinete
$17.00
50 metros cuadrados Medidas de 50cm de ancho x 180cm alto
Poste de la 1metro cuadrado luminaria Espacio iluminado 40m de largo x 8m ancho TOTAL DE IF(precio en dólares) TOTAL DE IF (COSTO POR DÓLAR A 12 PESOS)
$
-
$
-
$
-
$ $ 587.20 $7046
4.1.2. Inversión diferida CONCEPTO Permisos de construcción
Acondicionamiento de espacios Construcciones Costo de montaje de equipo Costo de seguro de construcción
DESCRIPCION
COSTO
No aplica
$
-
$
200.00
Elaboración de cepas para la instalación de las bases piramidales que sostienen el poste (p/día) No aplica Renta de grúa para colocación de postes p/hora
$ 3,000.00
No aplica
$ $ 3,200.00
TOTAL DE CAPITAL DE TRABAJO (CT)
-
4.1.3. Capital de trabajo para operar el 1er mes (C.T.) CONCEPTO
DESCRIPCION
Materia prima No aplica Materiales No aplica Mano de obra Personal de mantenimiento mensual (2500 p/6 meses) Gastos No aplica generales TOTAL DE CAPITAL DE TRABAJO (CT)
Inversión inicial
COSTO MENSUAL
COSTO ANUAL
$ 416.60
$ 5,00.00 $ 5,00.00
II= 7046+3200+416.60=10662.6 pesos
4.2 Costo de operación (Co)
COSTOS DIRECTOS CONCEPTO
DESCRIPCION
COSTO MENSUAL Materia prima No aplica $ Materiales No aplica $ Mano de obra No aplica $ Gastos No aplica $ generales TOTAL DE CAPITAL DE TRABAJO (CT)
COSTO ANUAL $ $ $ $ $ -
COSTOS INDIRECTOS.
CONCEPTO
DESCRIPCION
Materiales
No aplica
COSTO MENSUAL $ $ -
Mano de obra Personal de mantenimiento mensual (2500 p/6 meses) Gastos No aplica $ generales TOTAL DE CAPITAL DE TRABAJO (CT)
COSTO ANUAL $ $ $ $ -
Comprobar que CD+CI=CT Por lo tanto Co= 4.3 Programa de inversión. Programa de inversiones tabla que muestra el calendario de construcción e inicio de operaciones propuestos para el proyecto para el proyecto.
PROGRAMA MAESTRO DE INVERSION SEMANAS CONSEPTO 1 2 Permios municipales 0 0 Acondicionamiento de area 200 0 Contratos de servicios 0 0 Construccion y montaje 0 0 (renta de grua. Fabricacion/ compra de 3523 1761.5 equipo Compra de materiales 0 0 consumibles 0
3 0 0 0 3000
4 0 0 0 0
TOTAL POR CONSEPTO. 0 200 0 3000
1761.5
0
7046
0
0
0
0
416.6
416.6
0 416.6 GRAN TOTAL
0 10662.6 10662.6
Contratacion y capacitacion
0
Pruebas con carga TOTAL POR MES
0 0 0 3723 1761.5 4761.5
4.4 Esquema de financiamiento. Suponer que solicitamos $10662.6 prestados, a pagar en anualidades iguales, durante 5 años, al 24% anual, capitalizable al final del periodo: P= $1000 N=5 años i= 24% Por lo tanto
] [
A=10662.6[.24(1+.24)^5/((1+.24)^5-1)]= 3883.83 TABLA DE FINANCIAMIENTO A O INTERESES ANUALIDAD 0 1 2 3 4 5 TOTALES
0.0 2559.0 2241.1 1846.8 1357.9 751.7 5445.8
0.0 3883.8 3883.8 3883.8 3883.8 3883.8 19419.2
AMORTIZACION DE CAPITAL
BASES DE CALCULO
0.0 1324.8 1642.8 2037.0 2525.9 3132.1 10662.6
10662.6 9337.8 7695.0 5658.0 3132.1 0.0
