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PROYECTO FIN DE CARRERA INGENIERÍA INDUSTRIAL MICRORRED EN ISLA EN EL VALLE DE GISTAÍN MEDIANTE EL USO DE ENERGÍAS RENOVABLES. Autor: Luis Martín Rodríguez-Medel Director: Mariano Sanz Badía Noviembre de 2011 Centro Politécnico Superior Departamento de Ingeniería Eléctrica Universidad de Zaragoza Contenido 1 INTRODUCCIÓN ................................................................................................................ 1 1.1 Justificación .......................................................................................................................................... 1 1.2 Objeto ...................................................................................................................................................... 1 1.3 Estructura ............................................................................................................................................. 2 2 ESTADO ACTUAL .............................................................................................................. 3 2.1 Situación y emplazamiento .......................................................................................................... 3 2.2 Antecedentes ....................................................................................................................................... 4 2.3 Instalaciones Campamento Virgen Blanca ............................................................................ 4 2.3.1 Instalación eléctrica ............................................................................................................... 4 2.3.2 Instalación térmica ................................................................................................................. 6 2.4 Instalaciones Camping El Forcallo ............................................................................................ 6 2.4.1 Instalación eléctrica ............................................................................................................... 6 2.4.2 Instalación térmica ................................................................................................................. 7 3 ESTUDIO DE CONSUMO Y NECESIDADES ................................................................... 8 3.1 Método de estudio de los consumidores ............................................................................... 8 3.2 Estudio de consumos Campamento Virgen Blanca........................................................... 8 3.3 Estudio de consumos Camping El Forcallo ......................................................................... 10 3.4 Necesidades de los consumidores .......................................................................................... 12 4 RED EN ISLA A TRAVÉS DE FUENTES RENOVABLES ............................................14 4.1 Esquema de instalaciones ........................................................................................................... 14 5 INSTALACIONES ELÉCTRICAS .....................................................................................16 5.1 Proyecto de iluminación .............................................................................................................. 17 5.2 Instalación fotovoltaica ................................................................................................................ 18 5.2.1 Situación actual ...................................................................................................................... 18 5.2.2 Memoria de la instalación ................................................................................................. 19 5.3 Proyecto central micro-hidroeléctrica .................................................................................. 20 5.3.1 Situación actual ...................................................................................................................... 20 5.3.2 Estudio de caudales .............................................................................................................. 25 5.3.3 Turbina ....................................................................................................................................... 26 5.3.4 Generador y sistema eléctrico ........................................................................................ 27 5.3.5 Memoria de la instalación ................................................................................................. 27 5.4 Control de consumos ..................................................................................................................... 31 5.5 Acumuladores de energía............................................................................................................ 31 6 INSTALACIONES TÉRMICAS ........................................................................................33 6.1 Proyecto instalación termosolar Virgen Blanca ............................................................... 33 6.1.1 Sistema de captadores solares ........................................................................................ 33 6.1.2 Producción de los captadores ......................................................................................... 33 6.2 Proyecto instalación Biomasa El Forcallo ........................................................................... 34 6.2.1 Comparativa económica combustibles ....................................................................... 34 7 RESUMEN PRESUPUESTO ............................................................................................35 8 VIABILIDAD DE LAS INSTALACIONES ......................................................................36 8.1 Inversión ............................................................................................................................................. 36 8.2 Costes actuales de combustible y mantenimiento .......................................................... 36 8.3 Rentabilidad de la creación de una microrred .................................................................. 37 8.4 Rentabilidad individual de las instalaciones...................................................................... 37 8.4.1 Rentabilidad micro-central hidroeléctrica ............................................................... 37 8.4.2 Rentabilidad instalación termosolar ........................................................................... 38 8.4.3 Rentabilidad instalación biomasa ................................................................................. 38 9 CONCLUSIONES ...............................................................................................................39 9.1.1 Ampliaciones futuras........................................................................................................... 39 9.1.2 Una mirada hacia el futuro inmediato ........................................................................ 40 ANEXOS I. ANEXOS .............................................................................................................................42 I.1. Sistemas de almacenamiento ACS ........................................................................................... 43 I.2. Estudio de Caudales ....................................................................................................................... 49 I.3. Cálculos Tubería de Derivación ................................................................................................ 55 I.4. Estudio de insolación .................................................................................................................... 58 I.5. Cálculos eléctricos .......................................................................................................................... 61 I.6. Cálculos estructurales ................................................................................................................... 63 I.7. Descripción grupo turbina-generador .................................................................................. 66 I.8. Dimensionado instalación termosolar para ACS ............................................................. 71 I.9. Cronología de documentación .................................................................................................. 80 I.10. Estudio de iluminación ............................................................................................................ 81 I.11. Presupuestos recibidos ........................................................................................................ 113 I.12. Presupuesto ............................................................................................................................... 128 I.13. Estudio económico ................................................................................................................. 139 I.14. Anteproyecto central hidroeléctrica .............................................................................. 152 I.15. Planos ............................................................................................................................................ 163 II. REFERENCIAS ............................................................................................................... 164 III. SOFTWARE .................................................................................................................... 165 Proyecto Fin de Carrera Ingeniería Industrial Fecha: Diciembre de 2011 RED EN ISLA EN EL VALLE DE GISTAÍN MEDIANTE EL USO DE ENERGÍAS RENOVABLES Luis Martín Rodríguez-Medel Memoria - 1 1 INTRODUCCIÓN 1.1 Justificación En la sociedad actual, las personas tenemos gran dependencia con la energía para realizar nuestras funciones básicas. Utilizamos aparatos eléctricos y térmicos para conseguir una buena calidad de vida. Es necesario mantener la higiene, realizar tareas con un mínimo de confort y en un tiempo reducido de forma continua, siendo indiferente el sitio donde nos encontremos. Incluso en lugares alejados del entorno urbano requerimos de un consumo energético que se suple con unas instalaciones que funcionan, casi su totalidad, con recursos energéticos fósiles. El modelo energético actual se basa, en su mayoría en el consumo de recursos fósiles como fuente energética primaria. Cada vez son más las alternativas al uso de estos combustibles y a precios competitivos existiendo amplias posibilidades aplicables a escenarios distintos. 1.2 Objeto El presente proyecto pretende mostrar la validez de un modelo de microrred basado en la generación de energía en el punto de consumo mediante fuentes energéticas renovables haciendo una gestión inteligente de ellas. El proyecto se llevará a cabo en el Valle de Gistaín (Huesca), donde dos puntos de consumo cercanos necesitan de grupos electrógenos para satisfacer sus elevadas necesidades energéticas derivadas del elevado número de personas a las que tienen que dar servicio. Se creará una microrred de interconexión de los consumidores auto-regulada y eficiente compuesta por la ampliación de las instalaciones fotovoltaicas existentes, la rehabilitación de una micro-central hidroeléctrica y otras nuevas instalaciones termosolares y de biomasa eliminando el uso de combustibles fósiles. La instalación eléctrica se realizará mediante una microrred de corriente continua para disminuir las pérdidas y por las ventajas que presenta desde el punto de vista de control e interconexión de elementos y reducción de fases de transformación de la corriente desde su generación hasta el punto de consumo final. Con el fin de reducir la potencia pico demandada por la instalación se dispondrá de un control jerárquico de los consumos evitando la activación de elevadas potencias simultáneamente sin perjudicar la calidad del servicio. Para satisfacer las necesidades térmicas de agua corriente sanitaria se dispondrán dispositivos de captación termosolar y calderas de biomasa. Adicionalmente se contará con resistencias eléctricas que entrarán en funcionamiento cuando exista exceso de producción eléctrica. Se pretende con este proyecto mostrar, a través de un ejemplo concreto de proyecto de ejecución, la viabilidad tecnológica y mejora energética y medioambiental de esta tipología de microrred eléctrica e instalaciones para que sirva como ejemplo para zonas rurales y Proyecto Fin de Carrera Ingeniería Industrial Fecha: Diciembre de 2011 RED EN ISLA EN EL VALLE DE GISTAÍN MEDIANTE EL USO DE ENERGÍAS RENOVABLES Luis Martín Rodríguez-Medel Memoria - 2 urbanas. Se quiere mostrar el método de estudio, diseño y ejecución de distintas formas de obtención de energía renovable. 1.3 Estructura El proyecto engloba 5 partes fundamentales que se desarrollan a lo largo de sus capítulos. En la Ilustración 1 se presenta un esquema de las fases de ejecución del proyecto Ilustración 1. Esquema de la estructura del proyecto. Una vez recopilados todos los datos de los consumidores se realizan simulaciones de posibles sistemas que den solución a las necesidades energéticas. Una vez definidas las variables principales de la red se proyecta cada una de las instalaciones con el suficiente detalle para su correcta ejecución y puesta en marcha. •Se describe la situación actual de las instaciones de los consumidores. Estado actual •Se realiza un estudio intenso de las necesidades energéticas actuales y futuras así como de los hábitos de los consumidores con el fin de proyectar una instalación acorde a sus demandas. Estudio de necesidades energéticas y hábitos de los consumidores •Se muestra el esquema global óptimo de las instalaciones energéticas particulares y compartidas con previsión de futuras ampliaciones y de las tecnologías emergentes. Esquema de nueva red en isla •Se realiza un diseño particular para cada una de las instalaciones resolviendo todos los detalles para su correcta ejecución. Proyecto ejecución instalaciones •Se elavora un presupuesto y se calculan los indices económicos del proyecto global así como de cada una de sus partes de manera individual. Estudio economico Proyecto Fin de Carrera Ingeniería Industrial Fecha: Diciembre de 2011 RED EN ISLA EN EL VALLE DE GISTAÍN MEDIANTE EL USO DE ENERGÍAS RENOVABLES Luis Martín Rodríguez-Medel Memoria - 3 2 ESTADO ACTUAL 2.1 Situación y emplazamiento En la provincia de Huesca, en pleno Pirineo Aragonés, se encuentran el Campamento Virgen Blanca y el Camping El Forcallo. Se trata de lugares aislados de la red eléctrica nacional, emplazados al final del Valle de Gistaín (o Valle de Chistau) y a escasos 200 metros del límite del Parque Natural Posets-Maladeta. La red eléctrica general más cercana se encuentra a 9km de distancia lo que hace inviable la conexión a la misma. Lat. 42° 39´ 41,99´´ N Lon. 0° 22´ 2,86´´ E Ilustración 2: Situación y emplazamiento del proyecto. Se ha estudiado la inclusión de un establecimiento cercano con las mismas necesidades (Refugio de Viadós) en el proyecto pero los costes del tendido eléctrico de más de 1km hacen inviable su adhesión. El conjunto de edificios da refugio durante los meses de verano a multitud de campamentos infantiles, campistas y montañeros, llegando a acoger a gran cantidad de personas al mismo tiempo. Las necesidades eléctricas mínimas necesarias en un lugar como este, son básicamente luz durante las horas nocturnas en zonas comunes, baños y Proyecto Fin de Carrera Ingeniería Industrial Fecha: Diciembre de 2011 RED EN ISLA EN EL VALLE DE GISTAÍN MEDIANTE EL USO DE ENERGÍAS RENOVABLES Luis Martín Rodríguez-Medel Memoria - 4 estancias de la casa, así como la energía necesaria para los equipos de cocina durante todo el día. Las necesidades térmicas de estos lugares es proporcional al número de visitantes siendo básicamente su uso en agua corriente sanitaria en aseos. Actualmente la necesidad energética de ambos lugares es muy elevada, de modo que para abastecerse utilizan grupos electrógenos y calderas de gasoil que suponen un gran gasto anual. Además producen un ruido muy molesto para estas zonas de descanso, así como emisiones contaminantes en uno de los parajes menos explotados del Pirineo. La eliminación de estos equipos supone una mejora ambiental y de la calidad del servicio. Estos aspectos son cada vez más influyentes en la toma de decisiones. Como se va a ver, la sustitución de estos equipos por otros sistemas basados en energías renovables supone una mejora ambiental. 2.2 Antecedentes Para la elaboración del presente proyecto se ha recopilado información de los consumidores y de fuentes externas como la CHEbro. La documentación que se ha tenido en cuenta es: - “Anteproyecto de centralita eléctrica para el campamento ‘Virgen Blanca’ en T.M. de Gistaín (Huesca) facilitado por un técnico de la Confederación Hidrográfica del Ebro. En el anexo I.9 se muestra una cronología de las reuniones con terceros y trabajos en campo. 2.3 Instalaciones Campamento Virgen Blanca 2.3.1 Instalación eléctrica El campamento cuenta una instalación eléctrica formada por una línea de 220V 50Hz monofásica y otra de 48V de corriente continua. A continuación se desglosan todos los componentes de la instalación. Cuenta con una instalación fotovoltaica que permite mantener consumos eléctricos de demanda permanente sin necesidad de tener encendido el grupo electrógeno permitiendo el ahorro en combustible y reducción de la contaminación acústica. Las placas tienen orientación Este y su reorientación mejorará la eficiencia de la instalación. El grupo de placas consta de 16 unidades de 24V y 150W siendo la potencia instalada de fotovoltaica de 2,4kW. Las horas de sol al día que incide sobre ellas es de 6h/día. El almacenamiento de energía se hace en un grupo de acumuladores formado por 24 unidades Classic Solar Exide Thecnologies de 2V, capacidad de 1080Ah C120 1,85V/cell a 20°C. La energía total almacenada a plena carga es de 51,84kWh. Su carga se controla mediante un regulador Victron Energy de 48V. Todos los consumos son de 220V en corriente alterna. Para su transformación se utiliza un grupo de inversores de onda sinusoidal pura formado por 2 unidades Victron Proyecto Fin de Carrera Ingeniería Industrial Fecha: Diciembre de 2011 RED EN ISLA EN EL VALLE DE GISTAÍN MEDIANTE EL USO DE ENERGÍAS RENOVABLES Luis Martín Rodríguez-Medel Memoria - 5 Energy Phoenix de 48V de corriente continua de entrada y 3KVA de potencia de salida a 220V, 50Hz siendo la potencia total de salida de 6kVA. El grupo electrógeno monofásico de 15KVA se utiliza para alimentar a los grandes consumos de maquinaria industrial para los que la instalación fotovoltaica no tiene capacidad, así como de apoyo para la carga de las baterías. La unión entre grupo electrógeno y baterías se realiza mediante un rectificador Tudor 2100TP configurado en entrada monofásica 220V y salida 48V de continua. Existe además una antigua micro-central hidroeléctrica deshabilitada que abastecía al campamento de energía eléctrica años atrás. El potencial de esta instalación es muy elevado y su rehabilitación supone una fuente de energía renovable, continua y de gran potencia. GRUPO ELECTRÓGENO 15kVA 220V 50Hz 220V, 50Hz LAVAVAJILLAS 6,88kW CAMPANAS 2x0,4kW MESA CALIENTE 1,66kW 48V, C.C. PLACAS FOTOVOLTAICAS REGULADOR ACUMULADORES INVERSOR 220V, 50Hz CÁMARA 2,1kW ILUMINACIÓN 1,99kW C. POTENCIA 5,5kW 220V, 50Hz RECTIFICADOR 6kVA 51,84kWh 2,4kW Ilustración 3: Instalación eléctrica actual del Campamento Virgen Blanca. COMPONENTE CARACTERÍSTICAS POTENCIA Grupo electrógeno Gasolina, 1500rpm monofásico 15kVA Rectificador Tudor 2100TP 400/230 12,6-21,9A 4,04kW Inversor 2 x Victron Energy Phoenix 48V 3kVA 6kVA Placas Fotovoltaicas 16 x Placas 24V 150W 2,4kW Acumuladores 24 x Classic Solar Exide Thecnologies 2V 1080Ah C120 1,85V/cell a 20:C Capacidad total: 51,84kWh Tabla 1: Componentes instalación actual Virgen Blanca. Proyecto Fin de Carrera Ingeniería Industrial Fecha: Diciembre de 2011 RED EN ISLA EN EL VALLE DE GISTAÍN MEDIANTE EL USO DE ENERGÍAS RENOVABLES Luis Martín Rodríguez-Medel Memoria - 12 Ilustración 9: Perfil de consumo eléctrico esperado de El Forcallo. El consumo térmico medio diario es el necesario para calentar 2.500 litros de agua de 6:C a 45:C a través de una caldera de gasoil. La energía necesaria para calentar esta agua es de 113,76kWh, la eficiencia de la caldera es de un 87,21% y las pérdidas por almacenamiento de 6,250kWh como se describe en el apartado 0 del presente. Con los datos de consumo se simula el sistema actual con ayuda del programa Homer viendo que el perfil que se ha confeccionado se asemeja muy bien a los datos reales de consumo de combustible anual. El 100% de la energía eléctrica es proporcionada por el grupo electrógeno. Los datos resumen son los que aparecen en la Tabla 9. Consumo gasolina del grupo electrógeno [litros] 3.385 Consumo diesel de la caldera [litros] 1.208 Emisiones de CO2 [kg] 11.053 Producción elec. Generador [kWh] 6.552 (100%) Producción caldera [kWh] 10.366 Producción total energía no renovable [kWh] 16.918 Tabla 9. Consumo energético anual actual de El Forcallo. 3.4 Necesidades de los consumidores Los consumidores tienen una serie de necesidades energéticas y de servicios que quieren satisfacer: o Necesidad de eliminar toda fuente energética que necesite de un aporte de combustible que haya que transportar al lugar de consumo en grandes cantidades y con cierta peligrosidad. o Eliminación de puntos de generación que tengan un alto coste de operación y mantenimiento. o Mejorar la calidad del servicio prestado con la eliminación total o parcial de los grupos electrógenos. 0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 00:00 -00:01 01:00 -02:00 02:00 -03:00 03:00 -04:00 04:00 -05:00 05:00 -06:00 06:00 -07:00 07:00 -08:00 08:00 -09:00 09:00 -10:00 10:00 -11:00 11:00 -12:00 12:00 -13:00 13:00 -14:00 14:00 -15:00 15:00 -16:00 16:00 -17:00 17:00 -18:00 18:00 -19:00 19:00 -20:00 20:00 -21:00 21:00 -22:00 22:00 -23:00 23:00 -00:00 Carga (kW) Proyecto Fin de Carrera Ingeniería Industrial Fecha: Diciembre de 2011 RED EN ISLA EN EL VALLE DE GISTAÍN MEDIANTE EL USO DE ENERGÍAS RENOVABLES Luis Martín Rodríguez-Medel Memoria - 13 o Reducir las emisiones contaminantes provenientes de la combustión de combustibles fósiles para integrarse con el medio natural que les rodea. Proyecto Fin de Carrera Ingeniería Industrial Fecha: Diciembre de 2011 RED EN ISLA EN EL VALLE DE GISTAÍN MEDIANTE EL USO DE ENERGÍAS RENOVABLES Luis Martín Rodríguez-Medel Memoria - 14 4 RED EN ISLA A TRAVÉS DE FUENTES RENOVABLES Para satisfacer las necesidades eléctricas de los consumidores se estudia la creación de una red eléctrica en isla compuesta por ambos puntos de consumo y que a través de puntos de generación renovables suplan la totalidad de la demanda. La instalación térmica pasa a disponer de puntos de generación renovables. La instalación eléctrica tiene como punto de generación principal una micro-central hidroeléctrica rehabilitada que produce energía de manera constante e ininterrumpida compartida por ambos consumidores. Además cuenta con una instalación fotovoltaica existente en el campamento Virgen Blanca. En El Forcallo se instala un conjunto de acumuladores para almacenar energía. Los grupos electrógenos se mantienen para su funcionamiento en casos aislados de mantenimiento o avería. Se crea un nuevo circuito de corriente continua para los nuevos consumos a 12V. La instalación térmica es independiente para cada establecimiento. Se sustituye el uso de las calderas por una instalación termosolar para precalentar el agua en Virgen Blanca y una instalación de Biomasa en El Forcallo. Las calderas se mantienen para su uso en caso de avería y para suplir el déficit de producción del sistema termosolar por falta de insolación siguiendo lo dispuesto en el RITE (Reglamento de Instalaciones Térmicas de los Edificios). La central hidroeléctrica debe disponer de regulador de carga para que la turbina permanezca en su rango de funcionamiento independientemente de la carga que tenga conectada. Para ello se utiliza una regulación por balastro electrónico que disipa la energía sobrante en los depósitos de agua caliente sanitaria mediante Efecto Joule. La iluminación de los edificios se sustituirá por bombillas de bajo consumo y de inducción conectadas a un circuito de Corriente Continua de 12V, reduciendo así el número de transformaciones de corriente y mejorando por lo tanto el rendimiento de la instalación. Debido al elevado número de pantallas fluorescentes se mantienen en algunas dependencias hasta agotar la vida útil de los equipos existentes para finalmente pasar a iluminación de corriente continua. Los consumos de más potencias se controlarán de manera jerárquica, evitando que varios de ellos entren en funcionamiento a la vez y puedan generar inestabilidades en el sistema, con la finalidad de reducir la potencia pico de la instalación sin verse reducida la calidad del servicio de manera significativa. El control se puede realizar mediante PLC’s o dispositivos como contactores y relés. Se escoge el uso de contactores y relés para dotar a la instalación de dinamismo y simplicidad con la finalidad de posibilitar la realización de ampliaciones del control por la adición de nuevos equipos por un instalador eléctrico oficial sin tener que recurrir de ingenierías para reprogramar los dispositivos PLC’s. 4.1 Esquema de instalaciones En la Ilustración 10 se muestra el esquema de conexión de la red en isla donde la central hidroeléctrica es la fuente energética principal y los dos consumidores tienen instalaciones que difieren básicamente en la potencia instalada. Se proponen instalaciones térmicas distintas para cada consumo para mostrar 2 tipologías de instalación típicas para Proyecto Fin de Carrera Ingeniería Industrial Fecha: Diciembre de 2011 RED EN ISLA EN EL VALLE DE GISTAÍN MEDIANTE EL USO DE ENERGÍAS RENOVABLES Luis Martín Rodríguez-Medel Memoria - 15 este tipo de consumidores. La instalación eléctrica se compone de paneles fotovoltaicos para Virgen Blanca, y de baterías y condensadores para ambos formando una instalación de transición de c. alterna a c. continua en ambos lugares. Se mantienen los grupos electrógenos existentes aunque su uso no se contempla necesario. Ilustración 10. Esquema general instalaciones. Todas las instalaciones se detallan en los apartados 5 y 6 del presente. Proyecto Fin de Carrera Ingeniería Industrial Fecha: Diciembre de 2011 RED EN ISLA EN EL VALLE DE GISTAÍN MEDIANTE EL USO DE ENERGÍAS RENOVABLES Luis Martín Rodríguez-Medel Memoria - 16 5 INSTALACIONES ELÉCTRICAS El esquema del sistema eléctrico propuesto es el indicado en la Ilustración 11 donde la central hidroeléctrica es común y la instalación particular es similar para ambos consumidores, salvo para El Forcallo que no dispone de generación fotovoltaica. Ilustración 11. Sistema eléctrico híbrido hidroeléctrico-fotovoltaico. Las fuentes de generación eléctrica son las siguientes: - Micro-hidroeléctrica: genera electricidad renovable a partir de la energía del agua de un río debida a un salto de agua. Es una fuente energética continua y constante salvo en casos en que el caudal del río sea inferior al caudal ecológico del mismo. Produce corriente trifásica 400V 50Hz que es de transporte eficiente. - Fotovoltaica: generación eléctrica renovable a partir de la luz solar que incide sobre unos paneles que producen corriente continua que es almacenada en acumuladores. Se guarda la energía generada en acumuladores para su futura utilización. Las baterías se cargan a través de las dos fuentes de generación; mediante un cargador ca/cc almacena energía de la micro-hidroeléctrica y directamente de la fotvoltaica mediante un regulador de carga. Es importante basar la instalación eléctrica en la utilización de acumuladores puesto que su ratio prestaciones/coste está aumentando de forma importante. Los consumos son en corriente alterna y en continua. En un futuro se pasará de manera progresiva todos los consumos a corriente continua eliminando los inversores de la instalación. Los consumos son de las siguientes características: Proyecto Fin de Carrera Ingeniería Industrial Fecha: Diciembre de 2011 RED EN ISLA EN EL VALLE DE GISTAÍN MEDIANTE EL USO DE ENERGÍAS RENOVABLES Luis Martín Rodríguez-Medel Memoria - 17 - Corriente continua: circuitos de continua de 12V del que se alimentan las luminarias y los equipos que se vayan incorporando a la instalación. - Corriente alterna: circuitos trifásicos de 400V 50Hz del que se alimenta a las máquinas que requieren c. alterna como lavadoras, lavavajillas, y fluorescentes que se irán reemplazando al llegar al fin de su vida útil por equipos de c. continua. El control de frecuencia que calienta el ACS mediante efecto Joule es el principal consumo trifásico. Se realiza reparto de las cargas monofásicas en las distintas líneas. El control jerárquico se dispone en un cuadro individual que tiene como entradas las líneas de corriente continua y alterna. En función de las necesidades energéticas y las prioridades que se den a los equipos este cuadro mediante contactores y relés distribuye la energía eléctrica de manera que no coincidan grandes consumos evitando picos de potencia que hagan inestable el sistema. Este sistema es dinámico pues resulta de fácil modificación para ajustarlo a las necesidades cambiantes de los consumidores. 5.1 Proyecto de iluminación Actualmente se ha avanzado mucho en instalaciones de iluminación gracias a la proliferación de las lámparas fluorescentes compacta o CFL (compact fluorescent lamp). Estás lámparas en comparación con las incandescentes consumen aproximadamente una cuarta parte de energía para obtener el mismo nivel de iluminancia siendo su vida útil de unas 8.000h viéndose reducida por los ciclos de encendidos a los que son sometidas. Su funcionamiento consiste en transformar la corriente alterna a 230V mediante un balasto electrónico, donde un rectificador diodo de onda completa la convierte en corriente continua para posteriormente un circuito oscilador convertirla nuevamente a corriente alterna de 20 a 60kHz. Ilustración 12. Esquema transformaciones energía eléctrica en CFL. Al realizar la distribución eléctrica en corriente continua no es necesaria la primera fase de transformación de 50Hz a c. continua aumentando así la eficiencia de la lámpara. Existen en el mercado CFL con alimentación a 12V y 24V c.c. Para el cálculo lumínico de las estancias interiores y zonas exteriores se ha utilizado el programa de cálculo Dialux siguiendo las recomendaciones de la Norma UNE 12464-1 sobre alumbrado de instalaciones interiores y las recomendaciones de niveles de iluminación del instalador Airfal. C.A. 50Hz C.C. C.A. 20-60kHz Proyecto Fin de Carrera Ingeniería Industrial Fecha: Diciembre de 2011 RED EN ISLA EN EL VALLE DE GISTAÍN MEDIANTE EL USO DE ENERGÍAS RENOVABLES Luis Martín Rodríguez-Medel Memoria - 18 ESTANCIA NIVEL DE ILUMINACIÓN (lux) MÍNIMO BUENO MUY BUENO Cuarto de baño 50 100 250 Cocinas 150 300 600 Estancias comunes 70 200 400 Dormitorios 50 100 250 Almacén - 100 - Reparaciones 200 300 500 Pasillos - 100 - Tabla 10. Nivel de iluminación de las distintas dependencias. Se debe conseguir un nivel de iluminación mayor a 75 lux según lo marcado en el Documento Básico DB-SU4. En el anexo I.10 se muestran los resultados lumínicos incluyendo detalles de las zonas que requieren de buena iluminación como son cocinas, enfermerías y zonas exteriores. 5.2 Instalación fotovoltaica Ilustración 13. Emplazamiento del aprovechamiento fotovoltaico y topografía. El emplazamiento del objeto del proyecto es en el fondo de un valle de alta montaña donde la topografía que le rodea es a cotas más elevadas lo que perjudica a la captación solar ya que en parte de las horas de insolación existen obstáculos que no permiten el paso de la luz solar a los sistemas de captación termosolar y fotovoltaico. 5.2.1 Situación actual El campamento Virgen blanca dispone de una instalación fotovoltaica como ya se ha comentado en el apartado 2.3 del presente. Dicha instalación permite disponer de energía limpia durante todo el día. En la Ilustración 14 se muestra una imagen de la instalación actual de las placas fotovoltaicas sobre cubierta. EMPLAZAMIENTO Proyecto Fin de Carrera Ingeniería Industrial Fecha: Diciembre de 2011 RED EN ISLA EN EL VALLE DE GISTAÍN MEDIANTE EL USO DE ENERGÍAS RENOVABLES Luis Martín Rodríguez-Medel Memoria - 19 Ilustración 14. Placas fotovoltaicas Virgen Blanca. Las placas fotovoltaicas tienen una orientación Azimuth de -68:. Para mejorar el rendimiento de las mismas hay que reorientarlas hacia el Sur (Azinuth de 0:). La instalación únicamente se utiliza en época estival lo que influye en el diseño de su disposición. El camping El Forcallo no dispone de instalación fotovoltaica. Su ejecución no es necesaria puesto que las necesidades eléctricas quedan sobradamente cubiertas por la micro-central hidroeléctrica. La generación mediante estas instalaciones no produce contaminación acústica ni de gases perjudiciales para el medio ambiente. 5.2.2 Memoria de la instalación La insolación en las placas se ve perjudicada por sombras debido a la orografía del terreno cercano. En un entorno urbano resulta fácil calcular las pérdidas por sombras debida a edificios (elementos ortogonales cercanos) pero ante obstáculos naturales el estudio es más complejo. Se ha realizado un modelo 3D del lugar y se ha simulado el movimiento del sol para calcular las sombras y así utilizar los niveles de insolación reales. Según el estudio de insolación descrito en el anexo I.4 Estudio de insolación, los valores de orientación e inclinación de las placas para los consumidores son las mostradas en la Tabla 11. Proyecto Fin de Carrera Ingeniería Industrial Fecha: Diciembre de 2011 RED EN ISLA EN EL VALLE DE GISTAÍN MEDIANTE EL USO DE ENERGÍAS RENOVABLES Luis Martín Rodríguez-Medel Memoria - 20 Virgen Blanca El Forcallo Orientación (Azimuth) -15: -5: Inclinación 27: 27: Tabla 11. Valores de diseño de placas fotovltaicas. VIRGEN BLANCA Este consumidor dispone de una instalación fotovoltaica de 2,4kW descrita en el apartado 2.3.1 del presente documento. Todos sus elementos son reutilizados (placas fotovoltaicas, baterías de acumulación, reguladores, inversores y cargador). Se modifica la inclinación y orientación de las mismas según valores de diseño siguiendo esquema y detalles de los planos. Con el cambio de orientación se consigue un aumento de la producción fotovoltaica del 8,9% como se muestra en la Tabla 12. Producción actual [kWh/año] Nueva producción [kWh/año] Incremento 2.799 3.049 8,9% Tabla 12. Incremento producción fotovoltaica Virgen Blanca. El sistema de generación y acumulación actual es de 48V por lo que se dispondrá de un convertidor c.c. ⟶c.c. de 48V a 12V. 5.3 Proyecto central micro-hidroeléctrica 5.3.1 Situación actual En las inmediaciones del Campamento Virgen blanca se encuentran los restos de una micro-central hidroeléctrica que ha venido utilizando el Campamento Virgen Blanca desde su instalación en la Partida de “Els Plans” del término municipal de Gistaín (Huesca) en el año 1966 hasta el verano de 1988 que dejó de utilizarse por agotamiento de la misma y de parte de su equipo. La instalación se compone, como se muestra en la Ilustración 15 de un azud donde se capta el agua que es transportada mediante una tubería de derivación al depósito de carga donde se estabiliza el flujo de agua. Posteriormente se transporta el agua mediante la tubería forzada a la caseta de máquinas donde se le hace pasar por una turbina que a su vez mueve un generador que produce finalmente la energía eléctrica. Proyecto Fin de Carrera Ingeniería Industrial Fecha: Diciembre de 2011 RED EN ISLA EN EL VALLE DE GISTAÍN MEDIANTE EL USO DE ENERGÍAS RENOVABLES Luis Martín Rodríguez-Medel Memoria - 21 Ilustración 15. Esquema de la instalación hidroeléctrcia. El azud consta de un salto de unos 2,2m que supone un pequeño remanso natural que se recreció mediante 30cm de hormigón sobre la roca y amarrado con barras de acero de ∅25c40. Actualmente sólo existen rastros de la obra civil como se muestra en la Ilustración 16. Ilustración 16. Azud y restos de obra civil de toma de agua. El tramo de tubería de derivación tiene una longitud de 65,5m situado en la margen derecha del río apoyado sobre terreno natural. La antigua tubería se encuentra corroída y en mal estado como se puede apreciar en la Ilustración 17. Proyecto Fin de Carrera Ingeniería Industrial Fecha: Diciembre de 2011 RED EN ISLA EN EL VALLE DE GISTAÍN MEDIANTE EL USO DE ENERGÍAS RENOVABLES Luis Martín Rodríguez-Medel Memoria - 28 5.3.5.2 Azud Para la captación de agua se recrecerá la altura de agua mediante el uso de gaviones (cajón de malla metálica relleno de piedras del lugar) para cubrir la totalidad del tubo de captación. Mediante esta técnica se consigue recrecer el río sin necesidad de realizar un exceso de obra en el cauce del río que implicaría perforaciones en la roca y uso de hormigón y ferralla. El impacto ambiental con el uso de gaviones es mínimo y temporal. El tubo de captación se dispondrá sobre el borde del azud sujeto mediante zuncho de hormigón. La entrada del tubo dispondrá de una primera etapa de filtrado de material de grandes dimensiones (ramas y rocas) mediante rejilla de barras metálicas ∅8c10. Mantenimiento: Los gaviones deberán ser vaciados y recogidos a final de temporada y recolocados al inicio de cada temporada. Se debe inspeccionar el filtro de captación de forma periódica. 5.3.5.3 Tubería de derivación El desnivel que debe salvar esta canalización es de 3,5m y una longitud de 65,5m. Debe ser capaz de transportar el caudal requerido por la turbina, para su simulación se utiliza el programa informático Epanet 2.0 de flujo de tuberías simulando los escenarios posibles. Se puede utilizar tuberías de fundición que requieren mucha mano de obra para su instalación o tuberías de plástico no rígidas para una instalación más económica. Se aplica un coeficiente de seguridad del 20% y se simula para obtener un nivel en la cámara de carga de 0, 1 y 2m ya que al ganar nivel en la cámara de carga el salto aumenta en altura siendo mayor la producción eléctrica. Las simulaciones se detallan en el apartado I.3 del documento. Se va a mantener 1m de altura en la cámara de carga como mínimo para así ganar un 10% de potencia en el salto. Existen 2 formas constructivas de realizar la canalización: 1. Mediante un tubo de fundición de 400mm rígido que requiere de más mano de obra así como de codos para salvar los cambios de dirección en su recorrido. 2. 3 tubos de polietinelo (PE) de baja densidad de 200mm distribuidos en barras de 6 y 12m que permiten salvar los cambios de dirección sin el uso de codos. Se proyectan 3 tubos de polietileno. Para salvar el barranco de 14,4m que hay en la parte final de la canalización se utiliza un rack de estructura metálica mostrado en la Ilustración 25 según cálculos que se muestran en I.6 Cálculos estructurales y fabricación y montaje según se indica en planos. Proyecto Fin de Carrera Ingeniería Industrial Fecha: Diciembre de 2011 RED EN ISLA EN EL VALLE DE GISTAÍN MEDIANTE EL USO DE ENERGÍAS RENOVABLES Luis Martín Rodríguez-Medel Memoria - 29 Ilustración 25. Rack metálico para canalización en barranco de 14,4m 5.3.5.4 Cámara de carga La cámara actual es de dimensiones pequeñas para el caudal de equipamiento de 200l/s. Se realizará una ampliación longitudinal del mismo. Dispondrá de una barrera de sedimentos, de aliviadero, tubería de vaciado, tapa superior y de un filtro horizontal de limpieza manual con agujeros del diámetro que evite el paso de partículas dañinas para la turbina según indique fabricante. En los planos se aprecian los detalles constructivos del mismo. Debido al poco salto del aprovechamiento no es necesario el uso de chimenea de equilibrio. Debido a la limpieza del agua de proceso la limpieza será de manera manual, sin limpia-rejas automático. 5.3.5.5 Tubería forzada Su longitud en pendiente es de 16m con una inclinación del 117%. Dispone de un tramo horizontal a la entrada de la turbina de al menos 1m de longitud. El diámetro de entrada de la turbina Banki para este salto es de 400mm y será de acero al carbono soldada helicoidalmente con un espesor de 6,3mm PN máx 20 Atm en acero S235 JR G2 según Norma de Fabricación UNE EN 10025:1994. La unión de los tubos se realizará mediante juntas acerrojadas que permiten transferir los esfuerzos axiales de un elemento a otro asegurando el enganche. Con ella se evita la construcción de macizos de anclaje intermedios, pudiendo utilizar los actuales como simple apoyo para evitar en pandeo y reducir las vibraciones. 5.3.5.6 Grupo turbina-generador Se instala un sistema compacto trubina-generador que dispone de turbina hidráulica que transforma la energía del agua en energía mecánica, transmisión mediante correa de goma y generador eléctrico que transforma la energía mecánica en eléctrica incluyendo sistema de control de tensión. Como se ha explicado en el apartado 5.3.3 se instala una turbina Michell-Banki con un rendimiento del 82%. El generador será siguiendo lo comentado en el apartado 5.3.4 un Proyecto Fin de Carrera Ingeniería Industrial Fecha: Diciembre de 2011 RED EN ISLA EN EL VALLE DE GISTAÍN MEDIANTE EL USO DE ENERGÍAS RENOVABLES Luis Martín Rodríguez-Medel Memoria - 30 generador síncrono sin escobillas con la placa de control de tensión correspondiente según fabricante. La potencia de la instalación es de 15,22kW a 400V trifásico 50Hz. El control de frecuencia se realizará mediante un sistema por balastro disipando la energía mediante efecto Joule en el depósito de ACS de cada consumidor. Su rango de actuación es de 50±1Hz multi-etapa controlado mediante dispositivo Triac. La distancia entre la central hidroeléctrica y los consumidores es significativa y el grupo queda desprotegido de control de potencia ante un fallo en la línea. Para su protección se dispone de un sistema de detección de frecuencia mediante relé que ante variaciones de frecuencia elevadas ±5Hz activa una resistencia de valor tal que pueda disipar toda la energía producida, como se muestra en la Ilustración 26: 𝑅𝑝𝑟𝑜𝑡𝑒𝑐𝑐𝑖 ó𝑛𝑌 ≥ 3∙4002 15.220 =18,21𝛺 De este modo cuando se restablezca la línea a los consumidores no es necesario el accionamiento manual de elementos en la caseta de máquinas. Ilustración 26. Protección en frecuencia del grupo turbina-generador. Ante un descenso significativo de la frecuencia, debido a exceso de potencia consumida, el relé de frecuencia activa el seccionamiento de la línea desconectando a los consumidores y protegiendo al grupo turbina-generador de la reducción de velocidad de giro. OBRA CIVIL EN CASETA Del suelo de la caseta sólo se mantienen las vigas IPE principales. El nuevo forjado se realiza mediante semiviguetas de hormigón armado, bovedillas de hormigón hueco y una capa de compresión de 5cm con mallazo de ∅5c15 según se especifica en el anexo de planos. Hay que habilitar un hueco para la salida del agua de la turbina así como de unos pedestales de hormigón para recibir al grupo turbina-generador según fabricante. Proyecto Fin de Carrera Ingeniería Industrial Fecha: Diciembre de 2011 RED EN ISLA EN EL VALLE DE GISTAÍN MEDIANTE EL USO DE ENERGÍAS RENOVABLES Luis Martín Rodríguez-Medel Memoria - 31 5.4 Control de consumos Para reducir la potencia pico que pueda aparecer en la instalación eléctrica instalará un cuadro de control jerárquico de consumos con el que gestionar la puesta en marcha de los equipos en función de los elementos que se encuentren en ese momento accionados. Este cuadro está compuesto por contactores que tienen como señal de activación la de aquel equipo que jerárquicamente está en un nivel superior y que regulan la activación o corte el circuito del equipo que controlan. Este cuadro al estar formado por contactores y relés está dotado de dinamismo y sencillez, lo que permite una fácil modificación u ampliación del mismo. En la Ilustración 27 se muestra el esquema jerárquico de consumos en Virgen Blanca y en la Ilustración 28 se muestra el control jerárquico de El Forcallo que es muy básico ya que no cuenta con muchos equipos de gran potencia. En el anexo de planos se muestra el esquema eléctrico de los cuadros. Ilustración 27. Control jerárquico de consumos de Virgen Blanca. Ilustración 28. Control jerárquico de consumos de El Forcallo. En el anexo de planos se detalla el conexionado de estos equipos. 5.5 Acumuladores de energía El Forcallo no dispone de almacenamiento eléctrico lo cual en un lugar aislado es importante pese a disponer de una central hidroeléctrica que proporciona energía de manera continua. Además de aumentar la potencia instalada se consigue la disponibilidad de energía ante caídas del resto de fuentes energéticas aumentando la calidad del servicio. El consumidor tiene un consumo medio diario de 31,76kWh. Para suministrar a la instalación la energía requerida durante un día se necesitan: Lavavajillas Congeladora Cámara Mesa caliente Calentador marmita Temporizador Alarma sonora Campana extractora Congeladora Cámara Proyecto Fin de Carrera Ingeniería Industrial Fecha: Diciembre de 2011 RED EN ISLA EN EL VALLE DE GISTAÍN MEDIANTE EL USO DE ENERGÍAS RENOVABLES Luis Martín Rodríguez-Medel Memoria - 32 - Acumuladores: Classic Solar Exide Thecnologies de 2V, capacidad de 1080Ah C120 1,85V/cell a 20°C 𝑛0𝑎𝑐𝑢𝑚𝑢𝑙𝑎𝑑𝑜𝑟𝑒𝑠 =𝐸𝑑𝑒𝑚𝑎𝑛𝑑𝑎𝑑𝑎 𝐸𝑎𝑐𝑢𝑚𝑢𝑙𝑎𝑑𝑜𝑟 =31,76 2,16 ≈15 𝑎𝑐𝑢𝑚𝑢𝑙𝑎𝑑𝑜𝑟𝑒𝑠 Ante un fallo grave de la hidroeléctrica el consumidor usaría los circuitos mínimos de iluminación, cámara y congeladora siendo el consumo diario de 17,00kWh con lo que dispondría de electricidad durante: 𝑕𝑜𝑟𝑎𝑠 𝑒𝑚𝑒𝑟𝑔𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 =𝐸𝑑𝑖𝑠𝑝𝑜𝑛𝑖𝑏𝑙𝑒 𝐸𝑐. 𝑒𝑚𝑒𝑟𝑔𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 =32,4 17 24 = 1,9 𝑑í𝑎𝑠 Funcionando en emergencia la potencia máxima que se puede dar es de 4,82kW. Con la instalación de 3 equipos Victron energy 12V/2000W/80A se dispone de una potencia de 6kW y de una potencia pico de 12kW conexionados en modo trifásico. Proyecto Fin de Carrera Ingeniería Industrial Fecha: Diciembre de 2011 RED EN ISLA EN EL VALLE DE GISTAÍN MEDIANTE EL USO DE ENERGÍAS RENOVABLES Luis Martín Rodríguez-Medel Memoria - 33 6 INSTALACIONES TÉRMICAS Para suplir las necesidades térmicas actuales de los consumidores mediante fuentes energéticas renovables se utilizan dos fuentes principales: - Aporte de energía por efecto Joule proveniente de la regulación de frecuencia por balastro electrónico de la micro-central hidroeléctrica para ambos consumidores. - Aporte de energía de una instalación termosolar para el Campamento Virgen Blanca. - Energía de biomasa aportada por una caldera de Pellets para el Camping El Forcallo. Las instalaciones termosolar y de biomasa se definen a continuación. 6.1 Proyecto instalación termosolar Virgen Blanca La demanda de energía térmica del consumidor es muy elevada y realizada en periodos muy breves de tiempo. Se sustituye el depósito de acumulación pasando de 1500 a 4000 litros con lo que se consigue: - Disponer de toda la demanda pico previamente calentada con fuentes energéticas renovables. - Reducir las pérdidas térmicas de acumulación en un 54,30% según el estudio del anexo I.1. - Tener preparado el acumulador para incorporar serpentín, resistencia eléctrica, y múltiples tomas requeridas por la nueva instalación según el “Reglamento de Instalaciones Térmicas en Edificios” (RITE), el “Código Técnico de la Edificación” (CTE). Según el apartado 3.3.3.2 del CTE-DB-HE-4 “situación de las conexiones” no está permitido un sistema de generación auxiliar en el acumulador. Por lo que se dispone un acumulador independiente para la producción termosolar de menor tamaño independizando así ambas instalaciones. 6.1.1 Sistema de captadores solares La instalación se compone de 5 captadores de 2,35m2 con una superficie total de 11,75m2 siendo el ratio de acumulación de 340,43 litros por metro cuadrado. Además se dispone de un intercambiador para realizar el intercambio de la energía absorbida por el líquido caloportador en los captadores solares al Agua Caliente Sanitaria acumulada en el depósito. 6.1.2 Producción de los captadores La producción anual para los días de apertura del establecimiento (70 días) es de 4.295,2kWh/año lo que supone un 33,72%. Proyecto Fin de Carrera Ingeniería Industrial Fecha: Diciembre de 2011 RED EN ISLA EN EL VALLE DE GISTAÍN MEDIANTE EL USO DE ENERGÍAS RENOVABLES Luis Martín Rodríguez-Medel Memoria - 34 La central hidroeléctrica proporciona toda la energía eléctrica que producía el grupo electrógeno. La energía sobrante (8.866kWh/año) se disipa en el acumulador cubriendo el 69,60% de la demanda térmica. Con estas dos instalaciones se consigue una producción térmica del 103,32% respecto a la demanda esperada con lo que se asegura el uso de la caldera sólo en casos excepcionales. La instalación se encuentra dimensionada para una futura ampliación de acumuladores solares con una inversión reducida. 6.2 Proyecto instalación Biomasa El Forcallo El Camping El Forcallo tiene unas necesidades energéticas inferiores a las de Virgen Blanca cubriendo el 97,70% de la demanda energética con la central hidroeléctrica. Con el fin de evitar el uso de combustibles fósiles se instala una caldera de biomasa que tiene las siguientes características: - Depósito con autonomía para varios días. - Combustible tipo pellets, cáscaras de almendra y otros según fabricante. - Rango amplio de potencia de funcionamiento de 3,3-12kW. - Sistemas de seguridad mediante vasos de expansión y centralita con sensores térmicos y de presión. - Rendimiento medio del 94,7% (fuente Guntamatic) La caldera funcionará en momentos puntuales donde la demanda de ACS sea elevada. La producción anual de la caldera de biomasa es de 389kWh y teniendo en cuenta que el rendimiento del equipo es del 94,7% se requiere de 410,77kWh de combustible. 6.2.1 Comparativa económica combustibles Los pellets sustituyen al gasoil en la producción de Agua Caliente Sanitaria. Según precios de distribuidores de materia prima el coste por unidad de energía de los combustibles es la mostrada en la Tabla 15, donde se observa que hay un ahorro económico de un 61,38% al utilizar biomasa. Pellets Gasóleo Poder calorífico [MJ/kg] 17,79 43,2 Coste [c€/MJ] 1,1523 2,9838 Rendimiento Caldera [%] 94,7 92 Tabla 15. Comparativa precios pellets y gasóleo. Nota: precios a día 02/11/2011. Proyecto Fin de Carrera Ingeniería Industrial Fecha: Diciembre de 2011 RED EN ISLA EN EL VALLE DE GISTAÍN MEDIANTE EL USO DE ENERGÍAS RENOVABLES Luis Martín Rodríguez-Medel Memoria - 35 7 RESUMEN PRESUPUESTO El presupuesto se ha elaborado con ayuda de la aplicación Presto, la base de precios es la recomendada y utilizada por las constructoras de Aragón para el año 2011 así como se concreta el precio del equipo turbina-generador con ofertas solicitadas a varios instaladores. A continuación se muestra el resumen del presupuesto del proyecto separado en capítulos. En el anexo I.12 puede verse el detalle de partidas y mediciones del mismo. CAPITULO RESUMEN EUROS % 1 MICRO-CENTRAL HIDROELÉCTRICA 46.467,43 39,77 2 INSTALACIÓN TERMOSOLAR 19.049,50 16,31 3 INSTALACIÓN DE BIOMASA 20.821,60 17,82 4 CANALIZACIONES ELÉCTRICAS 17.990,99 15,40 5 ACUMULADORES Y TRANSFORMADORES 9.481,26 8,12 6 CONTROL DE CONSUMOS 343,81 0,29 7 INSTALACIÓN ELÉCTRICA 2.672,17 2,29 TOTAL…………………………………………………… 116.826,76€ Proyecto Fin de Carrera Ingeniería Industrial Fecha: Diciembre de 2011 RED EN ISLA EN EL VALLE DE GISTAÍN MEDIANTE EL USO DE ENERGÍAS RENOVABLES Luis Martín Rodríguez-Medel Memoria - 36 8 VIABILIDAD DE LAS INSTALACIONES Se realiza un análisis económico del proyecto de creación de una microrred de manera global. No obstante se calcula la rentabilidad de las instalaciones por separado con el fin de ver de manera individualizada la rentabilidad de cada una de ellas. Los estudios económicos realizados son los siguientes: - Creación de una microrred con todas las instalaciones proyectadas. - Instalación hidroeléctrica con la creación de una microrred aislada donde la fuente principal de generación es la micro-central hidroeléctrica, ambos consumos disponen de acumuladores eléctricos y control jerárquico de consumos. - Instalación termosolar: Instalación termosolar en Virgen Blanca. - Instalación biomasa: Instalación de una caldera de biomasa en El Forcallo. El análisis económico se realiza con los siguientes supuestos: - Tasa anual de crecimiento del coste del combustible y del mantenimiento del 2,5%. - Tasa de interés anual se toma de 5% por considerar que la inversión no tiene un riesgo elevado. Para analizar la inversión se calculan el VAN (Valor Actual Neto), el TIR (Tasa Interna de Retorno) y el PR (Periodo de Retorno). Los cálculos intermedios realizados para los cálculos económicos se encuentran detallados en el anexo I.13. 8.1 Inversión Según el presupuesto la inversión de cada una de las instalaciones y la relación de consumidores que se hacen cargo de la misma son las de la Tabla 16. Inversión [€] Virgen Blanca El Forcallo Creación de una microrred 76.955,66 € Sí Sí Instalación termosolar 19.049,50 € Sí No Instalación biomasa 20.821,60 € No Sí Tabla 16. Coste de la inversión de las instalaciones 8.2 Costes actuales de combustible y mantenimiento Se calculan los costes en combustible y de mantenimiento para la producción de energía actual y proyectada. Los costes son los de la Tabla 17. Consumidor Coste [€/año] VIRGEN BLANCA 3.653,31 € EL FORCALLO 5.951,32 € Tabla 17. Costes anuales de combustible actuales Los costes de mantenimiento para una caldera de gasóleo se estiman en 180€ anuales y los del grupo electrógeno de 110€ anuales. Los costes de mantenimiento de la central Proyecto Fin de Carrera Ingeniería Industrial Fecha: Diciembre de 2011 RED EN ISLA EN EL VALLE DE GISTAÍN MEDIANTE EL USO DE ENERGÍAS RENOVABLES Luis Martín Rodríguez-Medel Memoria - 37 hidroeléctrica son de 30€ anuales a repartir por los usuarios y los de la instalación termosolar se estiman en 150€. 8.3 Rentabilidad de la creación de una microrred La ejecución de todo el proyecto supone un ahorro del 100% del combustible fósil. La inversión se calcula a 40 años. El coste en combustible de Virgen Blanca se elimina mientras que en El Forcallo hay una cantidad reducida de combustible de residuos forestales en forma de pellets. Se consigue un ahorro de 3.653,31€ (100% de la demanda energética) en Virgen Blanca y de 5.935,18€ (99,73%) en El forcallo. Los parámetros de rentabilidad de la inversión son los de la Tabla 18. Virgen Blanca El Forcallo VAN 14.578,07 € 58.462,97 € TIR 6,50% 10,19% PR 28 16 Tabla 18. Parámetros de rentabilidad creando una microrred Virgen Blanca recupera la inversión en 28 años, mientras que El Forcallo lo hace en 16. A los 40 años se ha conseguido un beneficio mayor que lo invertido en ambos casos lo que hace atractiva la inversión desde el punto de vista financiero. 8.4 Rentabilidad individual de las instalaciones A continuación se muestran los índices de rentabilidad obtenidos al realizar las instalaciones de manera independiente. 8.4.1 Rentabilidad micro-central hidroeléctrica La ejecución de la central hidroeléctrica supone la no utilización de los grupos electrógenos. Además se reduce el consumo de gasóleo de las calderas en un 69,60% en Virgen Blanca y un 96,25% en el Forcallo. La inversión se calcula a 40 años. Se consigue un ahorro de 3.099,46€ (84,84% de la demanda energética) en Virgen Blanca y de 5.892,61€ (99,01%) en El forcallo. Los parámetros de rentabilidad de la inversión son los de la Tabla 19. VIRGEN BLANCA EL FORCALLO VAN 20.352,06 € 38.666,44 € TIR 7,97% 11,68% PR 21 12 Tabla 19. Parámetros de rentabilidad creando una microrred Proyecto Fin de Carrera Ingeniería Industrial Fecha: Diciembre de 2011 RED EN ISLA EN EL VALLE DE GISTAÍN MEDIANTE EL USO DE ENERGÍAS RENOVABLES Luis Martín Rodríguez-Medel Anexos - 44  Convección Natural: cilindro horizontal. ⟶ 𝑅𝑐𝑜𝑛𝑣𝑁 =1 𝑕∙𝐴 Siendo los coeficientes de conductividad del acero 𝑘𝑎𝑐𝑒𝑟𝑜 =52 𝑊 𝑚 ∙ 𝑘 y la del amianto 𝑘𝑎𝑚𝑖𝑎𝑛𝑡𝑜 = 0,126 𝑊 𝑚 ∙ 𝑘 . Para el cálculo del coeficiente de convección natural 𝑕 utilizamos el método de Mc Adams descrito en el libro “Calor y Frío Industrial I” para convección natural en cilindros horizontales y siendo el fluido de contacto aire. 𝑕=𝑁𝑢 ∙ 𝑘 𝐿 donde k es la conductividad, L la longitud característica y Nu el número adimensional de Nusselt que se determina con la expresión 𝑁𝑢 =𝐶 ∙ 𝐺𝑟 ∙ 𝑃𝑟 𝑚 𝐶= 0,53 𝑦 𝑚=14 𝑠𝑖 104<𝐺𝑟 ∙ 𝑃𝑟 <109 𝐶= 0,13 𝑦 𝑚=13 𝑠𝑖 109<𝐺𝑟 ∙ 𝑃𝑟 <1012 Donde Gr es el número adimensional de Grashof y Pr el de Prandtl. 𝐺𝑟 =𝑔 ∙ 𝜌2∙ 𝑙3∙ 𝛽 ∙ ∆𝑇 𝜇2 𝑃𝑟 = 𝑑𝑖𝑓𝑢𝑠𝑖𝑣𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑐𝑢𝑙𝑎𝑟 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑐𝑎𝑛𝑡𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑚𝑜𝑣𝑖𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑑𝑖𝑓𝑢𝑠𝑖𝑣𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑐𝑢𝑙𝑎𝑟 𝑑𝑒𝑙 𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟 ≈0,7 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑔𝑎𝑠𝑒𝑠 Donde 𝑔= 9,81 𝑚 𝑠2 , densidad 𝜌𝑎𝑖𝑟𝑒 = 1,2 𝑘𝑔 𝑚3 , el coeficiente de dilatación térmica 𝛽= 3,41𝑥10−3𝐾−1, viscosidad 𝜇=66,56𝑥10−3𝑘𝑔 𝑕 ∙ 𝑚 . “l” es la longitud característica que para tubos horizontales es el diámetro del acumulador. Para calcular el coeficiente de convección natural es necesario conocer la temperatura exterior de la capa de aislante (T3) y para conocerlo necesitamos calcular la transferencia de calor que depende de la convección natural. 𝑞𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 =𝑇1− 𝑇4 𝑅𝐼=𝑇1− 𝑇2 𝑅𝐶𝑜𝑛𝑑 1 =𝑇2− 𝑇3 𝑅𝐶𝑜𝑛𝑑 2 =𝑇3− 𝑇4 𝑅𝐶𝑜𝑛𝑣𝑁 Una vez planteadas las ecuaciones iteraremos con la variable T3 hasta llegar al valor óptimo de la variable que satisfaga las ecuaciones. Las características de los depósitos son las de la Tabla 23. Proyecto Fin de Carrera Ingeniería Industrial Fecha: Diciembre de 2011 RED EN ISLA EN EL VALLE DE GISTAÍN MEDIANTE EL USO DE ENERGÍAS RENOVABLES Luis Martín Rodríguez-Medel Anexos - 45 Virgen Blanca El Forcallo espesor 1 (m) 0,008 0,006 espesor 2 (m) 0,024 0,021 Radio (m) 0,54 0,42 Longitud (m) 1,64 1,80 Volumen (litros) 1.500 1000 Tabla 23. Características de los depósitos de ACS Los resultados son los de la Tabla 24 . Virgen Blanca El Forcallo T1 (⁰C) 45 45 T2 (⁰C) 44,99 44,99 T3 (⁰C) 35,385 37,599 T3 (⁰C) calculo 35,385 37,599 T4 (⁰C) 21 21 l=D (m) 1,08 0,84 Grashof 2,55E+09 1,39E+09 C 0,13 0,53 m 0,33 0,25 Nusselt 157,770 93,545 h (W/m2K) 3,506 2,673 A (m2) 7,388 5,870 Rcond1 (K/W) 2,08E-05 2,62E-05 Rcond2 (K/W) 0,026 0,028 RconvN (K/W) 0,039 0,064 qtotal (W) 372,60 260,43 Q (kWh) 8,942 6,250 Tabla 24. Cálculos pérdidas en depósitos de ACS Teniendo en cuenta las necesidades térmicas, las pérdidas en los depósitos y que el rendimiento de una caldera es del 92% las necesidades de gasoil diarias son las indicadas en la Tabla 25: 𝑄𝑔𝑎𝑠𝑜𝑖𝑙 =𝜂𝑐𝑎𝑙𝑑𝑒𝑟𝑎 𝑄𝑛𝑒𝑐𝑒𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑡é𝑟𝑚𝑖𝑐𝑎 +𝑄𝑝𝑒𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎𝑠 𝑑𝑒𝑝 ó𝑠𝑖𝑡𝑜 [kWh/día] Virgen Blanca El Forcallo 𝑸𝒏𝒆𝒄𝒆𝒔𝒊𝒅𝒂𝒅 𝒕é𝒓𝒎𝒊𝒄𝒂 182,00 113,76 𝑸𝒑𝒆𝒓𝒅𝒊𝒅𝒂𝒔 𝒅𝒆𝒑ó𝒔𝒊𝒕𝒐 8,942 6,250 Necesidades gasoil 207,55 130,44 Tabla 25. Necesidades diarias gasoil. El rendimiento del acumulador debido a las pérdidas térmicas del mismo son: 𝜂𝑎𝑐𝑢𝑚𝑢𝑙𝑎𝑑𝑜𝑟 𝑉𝑖𝑟𝑔𝑒𝑛 𝐵𝑙𝑎𝑛𝑐𝑎 =182,00 190,942 = 0,9532 →95,32% Proyecto Fin de Carrera Ingeniería Industrial Fecha: Diciembre de 2011 RED EN ISLA EN EL VALLE DE GISTAÍN MEDIANTE EL USO DE ENERGÍAS RENOVABLES Luis Martín Rodríguez-Medel Anexos - 46 𝜂 𝑎𝑐𝑢𝑚𝑢𝑙𝑎𝑑𝑜𝑟 𝐸𝑙 𝐹𝑜𝑟𝑐𝑎𝑙𝑙𝑜 =113,76 120,01 = 0,9479 →94,79% El rendimiento indicado en el programa Homer para la instalación será: 𝜂𝑐𝑎𝑙𝑑𝑒𝑟 𝑎 𝑉𝑖𝑟𝑔𝑒𝑛 𝐵𝑙𝑎𝑛𝑐𝑎 𝐻𝑜𝑚𝑒𝑟 =182 207,55 = 0,8769 →87,69% 𝜂𝑐𝑎𝑙𝑑𝑒𝑟 𝑎 𝐸𝑙 𝐹𝑜𝑟𝑐𝑎𝑙𝑙𝑜 𝐻𝑜𝑚𝑒𝑟 =113,76 130,44 = 0,8721 →87,21% I.1.3. Pérdidas en nuevos depósitos Los acumuladores actuales no están preparados para alojar serpentines, resistencias eléctricas y otros además de ser de poca capacidad para las nuevas instalaciones. Su aislamiento térmico se encuentra en muy mal estado además de tener unas pérdidas muy elevadas. Se sustituyen por acumuladores con serpentín extraíble y dotados de las entradas y salidas necesarias para instalaciones termosolares. Se proyectan depósitos termosolares tipo “Suicalsa – Serie IV” constituidos de dentro a afuera de: - Acero inoxidable AISI 316L, apto para contacto con agua potable de acuerdo a la directiva 89/109/CEE, pertenece a la familia de los aceros austeníticos (18-8 con 2% de molibdeno y contenido en carbono inferior a 0,035%), que se caracteriza por su elevada resistencia a la corrosión. - Espuma de poliuretano flexible de 50 mm de espesor y coeficiente de conductividad térmica de 0,038 W/m:K. - Terminación exterior es funda de skay de 0,28 mm o similar. Para el cálculo de pérdidas en la acumulación se siguen los pasos del apartado I.1.2. En el caso de convección natural en tubos verticales la longitud característica “l” es la longitud del mismo. Las resistencias térmicas son:  Conducción1: pared plana. ⟶ 𝑅𝑐𝑜𝑛𝑑 1=𝑒1 𝑘𝑎𝑐𝑒𝑟𝑜 ∙𝐴  Conducción2: pared plana. ⟶ 𝑅𝑐𝑜𝑛𝑑 2=𝑒2 𝑘𝑝𝑜𝑙𝑖𝑢𝑟𝑒𝑡𝑎𝑛𝑜 ∙𝐴  Convección Natural: cilindro vertical. ⟶ 𝑅𝑐𝑜𝑛𝑣𝑁 =1 𝑕∙𝐴 Las características de los depósitos son las de la Tabla 26. Proyecto Fin de Carrera Ingeniería Industrial Fecha: Diciembre de 2011 RED EN ISLA EN EL VALLE DE GISTAÍN MEDIANTE EL USO DE ENERGÍAS RENOVABLES Luis Martín Rodríguez-Medel Anexos - 47 Virgen Blanca El Forcallo espesor 1 (m) 0,008 0,006 espesor 2 (m) 0,05 0,05 Radio (m) 0,7 0,625 Longitud (m) 2,60 2,04 Volumen (litros) 4000 2500 Tabla 26. Características de los nuevos depósitos de ACS Los resultados son los de la Tabla 27. Virgen Blanca El Forcallo T1 (⁰C) 45 45 T2 (⁰C) 45,00 45,00 T3 (⁰C) 26,515 26,515 T3 (⁰C) calculo 26,515 26,515 T4 (⁰C) 21 21 l=L (m) 2,6 2,04 Grashof 2,13E+09 1,52E+09 C 0,13 0,13 m 0,33 0,33 Nusselt 148,573 132,655 h (W/m2K) 2,547 2,547 A (m2) 14,507 10,454 Rcond1 (K/W) 1,06E-05 1,47E-05 Rcond2 (K/W) 0,091 0,126 RconvN (K/W) 0,027 0,038 qtotal (W) 203,78 146,85 Q (kWh) 4,891 3,524 Tabla 27. Cálculos pérdidas en nuevos depósitos de ACS Teniendo en cuenta las necesidades térmicas, las pérdidas en los depósitos, las necesidades energéticas diarias son las indicadas en la Tabla 28: 𝑄𝑔𝑎𝑠𝑜𝑖𝑙 =𝜂𝑐𝑎𝑙𝑑𝑒𝑟𝑎 𝑄𝑛𝑒𝑐𝑒𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑡é𝑟𝑚𝑖𝑐𝑎 +𝑄𝑝𝑒𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎𝑠 𝑑𝑒𝑝 ó𝑠𝑖𝑡𝑜 [kWh/día] Virgen Blanca El Forcallo 𝑸𝒏𝒆𝒄𝒆𝒔𝒊𝒅𝒂𝒅 𝒕é𝒓𝒎𝒊𝒄𝒂 182,00 113,76 𝑸𝒑𝒆𝒓𝒅𝒊𝒅𝒂𝒔 𝒅𝒆𝒑ó𝒔𝒊𝒕𝒐 4,891 3,524 Necesidades energéticas 186,891 117,284 Tabla 28. Necesidades diarias de energía para calentar ACS. El rendimiento del acumulador debido a las pérdidas térmicas del mismo son: 𝜂𝑎𝑐𝑢𝑚𝑢𝑙𝑎𝑑𝑜𝑟 𝑉𝑖𝑟𝑔𝑒𝑛 𝐵𝑙𝑎𝑛𝑐𝑎 =182,00 186,891 = 0,9738 →97,38% Proyecto Fin de Carrera Ingeniería Industrial Fecha: Diciembre de 2011 RED EN ISLA EN EL VALLE DE GISTAÍN MEDIANTE EL USO DE ENERGÍAS RENOVABLES Luis Martín Rodríguez-Medel Anexos - 48 𝜂 𝑎𝑐𝑢𝑚𝑢𝑙𝑎𝑑𝑜𝑟 𝐸𝑙 𝐹𝑜𝑟𝑐𝑎𝑙𝑙𝑜 =113,76 117,284 = 0,9699 →96,99% Se han reducido las pérdidas respecto a los equipos actuales en un 54,30% en Virgen Blanca y un 43,62% en El Forcallo pese a aumentar en más del doble la capacidad de almacenamiento, lo que supone un gran ahorro energético. Proyecto Fin de Carrera Ingeniería Industrial Fecha: Diciembre de 2011 RED EN ISLA EN EL VALLE DE GISTAÍN MEDIANTE EL USO DE ENERGÍAS RENOVABLES Luis Martín Rodríguez-Medel Anexos - 49 I.2. Estudio de Caudales Se dispone de datos de 28 años, desde 01/10/1965 al 30/09/1993. Para estudiar la curva de caudales diarios se ha superpuesto la curva de varios años para ver que comportamiento suele tener el caudal del río. Ilustración 30. Caudales medios diarios del aforo Para conocer el caudal del río en el punto de interés (central hidroeléctrcia) se calcula la relación proporcional existente entre los caudales en el aforo y en la central hidroeléctrica. MÉTODO DEL FLOTADOR Para el cálculo del cuadal se ha autilizado el Método del flotador que consiste en medir la velocidad del agua del río mediante un objeto flotante realizando varias iteraciones de toma de tiempos en un tramo del río que sea uniforme y sin turbulencias, con su fondo más o menos continuo y sin piedras de gran tamaño. Como no se requiere una medida exacta del caudal en el punto demedición, sino que se quiere otener una relación entre caudales en 2 puntos los resultados obtenidos son de buena precisión si se siguien las mismas pautas en amba smediciones. Los pasos a seguir con los siguientes:  Seleccionar y delimitar la zona de toma de tiempos. 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 CAUDALES MEDIOS DIARIOS AFORO 1992 1988 1985 1980 Proyecto Fin de Carrera Ingeniería Industrial Fecha: Diciembre de 2011 RED EN ISLA EN EL VALLE DE GISTAÍN MEDIANTE EL USO DE ENERGÍAS RENOVABLES Luis Martín Rodríguez-Medel Anexos - 50  Obtener un perfil medio del fondo del río para saber la sección de agua que pasa por él.  Seleccionar el objeto flotante (palo, naranja, limón) con el que se realizarán las mediciones y amarrarlo utilizando un hilo de pescar o similar para su reutilización en todas las medidas que se van a realizar.  Medir los tiempos necesarios para obtener un valor medio con el que poder realizar los cálculos de cuadal.  Según el tipo de fondo en el tramo se multiplica el caudal medido por un factor a: - 𝑎= 0,9 para arena. - 𝑎= 0,85 para arcilla. - 𝑎= 0,8 para roca. En este caso se ha utilizado un limón que se sumerge en su totalidad permaneciendo en la parte alta del río adaptándose muy bien a la velocidad del río y el lecho el río es de roca tamaño medio (a=0,8). Los dos tramos donde se va a realizar la medida son los de la Ilustración 31 a la izquierda la zona del aprovechamiento y a la derecha la de la zona del aforo. Proyecto Fin de Carrera Ingeniería Industrial Fecha: Diciembre de 2011 RED EN ISLA EN EL VALLE DE GISTAÍN MEDIANTE EL USO DE ENERGÍAS RENOVABLES Luis Martín Rodríguez-Medel Anexos - 51 Ilustración 31. Zonas de medición de caudal. Las medidas realizadas se muestran en la Tabla 29 y Tabla 30. Había dificultades de acceso para medir la sección del Aforo debido a la fuerte corriente que se presentaba. La sección aquí es rectangular y el agua estaba encauzada por una orilla de roca y otra de hormigón con lo que la toma de una sóla medida de altura en este tramo es válida. [seg] t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 tmedia Central hidroeléctrica 4,1 4,0 4,2 4,0 5,0 5,3 5,0 4,0 4,45 Aforo 4,2 4,4 4,2 4,1 - - - - 4,23 Tabla 29. Método del flotador. Cálculo de los tiempos. [cm] h1 h2 h3 h4 h5 h6 h7 hmedia b A(m2) Central hidroeléctrica 50 75 60 68 77 70 42 63 607 3,83 Aforo - - - - - - - 122 720 8,78 Tabla 30. Método del flotador. Cálculo de la sección. El caudal del río se obtiene multiplicando el área por la velocidad y por el factor de corrección de fondo, a: 𝑄=𝐴 ∙ 𝑣 ∙ 𝑎 Siendo los resultados obtenidos de velocidad y caudal los representados en la L (m) V (m/s) Factor de fondo Caudal (m3/s) Central hidroeléctrica 4,5 1,01 0,8 3,876 Aforo 5 1,18 0,8 10,395 Tabla 31. Método del flotador. Cálculo del caudal. La relación entre el caudal del aforo y la de la central hidroeléctrica es del 37,28%. 𝑄𝑎𝑝𝑟𝑜𝑣𝑒𝑐 𝑕𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 = 0,3728 ∙ 𝑄𝑎𝑓𝑜𝑟𝑜 Proyecto Fin de Carrera Ingeniería Industrial Fecha: Diciembre de 2011 RED EN ISLA EN EL VALLE DE GISTAÍN MEDIANTE EL USO DE ENERGÍAS RENOVABLES Luis Martín Rodríguez-Medel Anexos - 52 Así pues los caudales medios diarios en el aprovechamiento son los de la Ilustración 32. Ilustración 32. Caudales medios diarios del aforo La central sólo será utilizada en época estival así que se analiza únicamente esta franja, se muestran en detalle en la Ilustración 33. 0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 CAUDALES MEDIOS DIARIOS APROVECHAMIENTO 1992 1988 1985 1980 0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 CAUDALES MEDIOS DIARIOS APROVECHAMIENTO ÉPOCA ESTIVAL 1992 1988 1985 1980 Proyecto Fin de Carrera Ingeniería Industrial Fecha: Diciembre de 2011 RED EN ISLA EN EL VALLE DE GISTAÍN MEDIANTE EL USO DE ENERGÍAS RENOVABLES Luis Martín Rodríguez-Medel Anexos - 53 Ilustración 33. Caudales medios diarios aprovechamiento en época estival. En la tabla se muestran los valores medios, mínimos y máximos del caudal en el aprovechamiento en época estival. Año Qmedio estival (m3/s) Qmin estival (m3/s) Qmax estival (m3/s) 1967 2,24 0,38 5,82 1968 2,40 0,59 8,87 1969 2,60 0,47 7,42 1970 1,87 0,37 6,71 1971 2,91 0,67 8,20 1972 2,95 0,67 8,58 1973 4,73 0,30 15,00 1974 7,24 2,20 26,00 1975 6,32 1,70 17,00 1976 1,31 0,11 5,41 1977 2,80 0,52 8,39 1978 2,21 0,22 8,13 1979 3,05 0,62 9,39 1980 1,65 0,44 7,23 1981 1,79 0,38 5,67 1982 2,20 0,60 6,42 1983 1,82 0,48 5,48 1984 1,28 0,29 3,55 1985 1,41 0,24 3,35 1986 2,06 0,37 7,89 1987 1,46 0,41 4,97 1988 1,56 0,31 8,58 1989 1,10 0,39 3,56 1990 1,34 0,17 5,20 1991 1,28 0,50 4,11 1992 1,87 0,63 9,06 1993 2,25 0,79 10,10 Media 2,43 0,55 8,15 Tabla 32. Caudales medios, mínimos y máximos del aprovechamiento en época estival Como se ve en la Tabla 32, el caudal máximo registrado, Qmax, ha sido 26,00 m3/s y el caudal mínimo, Qmin, ha sido de 0.11 m3/s. El caudal ecológico suele indicarlo el Organismo de Cuenca o las Diputaciones Forales. Una buena estimación es considerar el caudal ecológico o de servidumbre igual al 10% del caudal medio interanual. Sabiendo que el caudal medio es de 2,43 m3/s en época estival, el caudal ecológico en esa franja es de 0.24 m3/s. El caudal de equipamiento se escoge de entre el caudal que circula por el río entre 80 y 100 días al año lo que equivale a un rango del 22-27%, se trata del intervalo de la franja Proyecto Fin de Carrera Ingeniería Industrial Fecha: Diciembre de 2011 RED EN ISLA EN EL VALLE DE GISTAÍN MEDIANTE EL USO DE ENERGÍAS RENOVABLES Luis Martín Rodríguez-Medel Anexos - 60 enero febrer marzo abril mayo junio julio agost septie octub novie dicie 1 -23,01 -17,52 -8,29 4,02 14,9 22,04 23,12 17,91 7,72 -4,22 -15,36 -22,11 2 -22,93 -17,25 -7,91 4,41 15,21 22,17 23,05 17,65 7,34 -4,61 -15,67 -22,24 3 -22,84 -16,97 -7,53 4,81 15,52 22,3 22,97 17,38 6,96 -5,01 -15,96 -22,36 4 -22,75 -16,69 -7,15 5,2 15,82 22,42 22,89 17,11 6,57 -5,4 -16,26 -22,48 5 -22,65 -16,4 -6,76 5,6 16,11 22,54 22,8 16,83 6,18 -5,79 -16,55 -22,59 6 -22,54 -16,11 -6,38 5,99 16,4 22,65 22,7 16,55 5,79 -6,18 -16,83 -22,7 7 -22,42 -15,82 -5,99 6,38 16,69 22,75 22,59 16,26 5,4 -6,57 -17,11 -22,8 8 -22,3 -15,52 -5,6 6,76 16,97 22,84 22,48 15,96 5,01 -6,96 -17,38 -22,89 9 -22,17 -15,21 -5,2 7,15 17,25 22,93 22,36 15,67 4,61 -7,34 -17,65 -22,97 10 -22,04 -14,9 -4,81 7,53 17,52 23,01 22,24 15,36 4,22 -7,72 -17,91 -23,05 11 -21,9 -14,59 -4,41 7,91 17,78 23,09 22,11 15,06 3,82 -8,1 -18,17 -23,12 12 -21,75 -14,27 -4,02 8,29 18,04 23,15 21,97 14,74 3,42 -8,48 -18,42 -23,18 13 -21,6 -13,95 -3,62 8,67 18,3 23,21 21,83 14,43 3,02 -8,86 -18,67 -23,24 14 -21,44 -13,62 -3,22 9,04 18,55 23,27 21,67 14,11 2,62 -9,23 -18,91 -23,29 15 -21,27 -13,29 -2,82 9,41 18,79 23,31 21,52 13,78 2,22 -9,6 -19,15 -23,34 16 -21,1 -12,95 -2,42 9,78 19,03 23,35 21,35 13,45 1,81 -9,97 -19,38 -23,37 17 -20,92 -12,62 -2,02 10,15 19,26 23,39 21,18 13,12 1,41 -10,33 -19,6 -23,4 18 -20,73 -12,27 -1,61 10,51 19,49 23,41 21,01 12,79 1,01 -10,69 -19,82 -23,42 19 -20,54 -11,93 -1,21 10,87 19,71 23,43 20,82 12,45 0,61 -11,05 -20,03 -23,44 20 -20,34 -11,58 -0,81 11,23 19,93 23,44 20,64 12,1 0,2 -11,4 -20,24 -23,45 21 -20,14 -11,23 -0,4 11,58 20,14 23,45 20,44 11,75 -0,2 -11,75 -20,44 -23,45 22 -19,93 -10,87 0 11,93 20,34 23,45 20,24 11,4 -0,61 -12,1 -20,64 -23,44 23 -19,71 -10,51 0,4 12,27 20,54 23,44 20,03 11,05 -1,01 -12,45 -20,82 -23,43 24 -19,49 -10,15 0,81 12,62 20,73 23,42 19,82 10,69 -1,41 -12,79 -21,01 -23,41 25 -19,26 -9,78 1,21 12,95 20,92 23,4 19,6 10,33 -1,81 -13,12 -21,18 -23,39 26 -19,03 -9,41 1,61 13,29 21,1 23,37 19,38 9,97 -2,22 -13,45 -21,35 -23,35 27 -18,79 -9,04 2,02 13,62 21,27 23,34 19,15 9,6 -2,62 -13,78 -21,52 -23,31 28 -18,55 -8,67 2,42 13,95 21,44 23,29 18,91 9,23 -3,02 -14,11 -21,67 -23,27 29 -18,3 2,82 14,27 21,6 23,24 18,67 8,86 -3,42 -14,43 -21,83 -23,21 30 -18,04 3,22 14,59 21,75 23,18 18,42 8,48 -3,82 -14,74 -21,97 -23,15 31 -17,78 3,62 21,9 18,17 8,1 -15,06 -23,09 media -20,85 -13,33 -2,39 9,49 18,81 23,08 21,10 13,30 1,99 -9,85 -19,05 -23,09 Tabla 45. Declinación solar. La inclinación de las placas en el emplazamiento es la resta de la latitud del emplazamiento y la media de la declinación solar durante su utilización. Para el rango de fechas de uso del diseño la inclinación de las placas es de 27:: 𝑖𝑛𝑐𝑙𝑖𝑛𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑝𝑙𝑎𝑐𝑎𝑠 =𝑙𝑎𝑡𝑖𝑡𝑢𝑑 − 𝑚𝑒𝑑𝑖𝑎 𝑑𝑒𝑐𝑙𝑖𝑛𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛𝑒𝑠 𝑚𝑒𝑛𝑠𝑢𝑎𝑙𝑒𝑠 𝑛º 𝑚𝑒𝑠𝑒𝑠 =27,02⁰ El dimensionado realizado es más aproximado que el presentado en el CTE HE-4 sobre ahorro de energía por lo que queda justificado el dimensionado de estas instalaciones. Proyecto Fin de Carrera Ingeniería Industrial Fecha: Diciembre de 2011 RED EN ISLA EN EL VALLE DE GISTAÍN MEDIANTE EL USO DE ENERGÍAS RENOVABLES Luis Martín Rodríguez-Medel Anexos - 61 I.5. Cálculos eléctricos La distribución eléctrica cuenta con 3 partes principales: - Acometida a consumos desde micro-central hidroeléctrica. - Instalaciones interiores de los consumidores en corriente alterna. - Instalaciones interiores de los consumidores en corriente continua. La instalación cumplirá lo dispuesto en el Reglamento Electrotécnico para Baja Tensión del R.D. 842/2002. Para el cálculo de caídas de tensión se sigue lo dispuesto en la guía técnica de aplicación GUÍA-BT-ANEXO 2 donde se detallan los cálculos a realizar para el dimensionado de cables. ACOMETIDA DESDE LA MICRO-CENTRAL HIDROELÉCTRICA La acometida desde la micro-central hidroeléctrica se dimensiona como marca la ITCBT-15 “Derivaciones individuales” según la cual: La caída de tensión máxima admisible será para el caso de derivaciones individuales en suministros para un único usuario en que no existe línea general de alimentación: 1,5% Los cables se dimensionan para que puedan transportar la totalidad de la potencia generada por la micro-hidroeléctrica para un único consumidor. Serán de aluminio enterrados bajo tubo 0,6/1kV RZ1-K tetrapolar. En los cruces de caminos se dispondrán los tubos en un dado de hormigón en masa HM-20 según planos. Para el cálculo de pérdidas en la línea de distribución se ha utilizado el texto “Cálculo de instalaciones trifásicas con carga desequilibrada”. J. M. García Arévalo, Roberto c. Redondo, n. R. Melchor. ingeniería eléctrica, ETSII Béjar, universidad de salamanca. Siendo las pérdidas de transporte: 𝑃 𝑝𝑒 = 3 ∙ 𝑅 ∙ 𝐼𝐿 2 Donde R es la resistencia lineal de los cables determinada por: 𝑅=1 𝛾 ∙ 𝑆 Siendo la conductividad γ del aluminio a 20: de 35m/Ωmm2. Proyecto Fin de Carrera Ingeniería Industrial Fecha: Diciembre de 2011 RED EN ISLA EN EL VALLE DE GISTAÍN MEDIANTE EL USO DE ENERGÍAS RENOVABLES Luis Martín Rodríguez-Medel Anexos - 62 VIRGEN BLANCA EL FORCALLO Potencia [W] 7610 7610 Distancia [m] 180 285 Intensidad fase [A] 10,98 10,98 Sección de cable [mm2] 35 2x35 Resistencia [Ω/m] 0,000816327 0,000408163 Perdidas [W/m] 0,2952 0,1476 Perdidas [W] 53,14 42,07 Rendimiento línea [%] 99,30 99,45 Tabla 46. Cálculo de rendimiento de la línea eléctrica. Proyecto Fin de Carrera Ingeniería Industrial Fecha: Diciembre de 2011 RED EN ISLA EN EL VALLE DE GISTAÍN MEDIANTE EL USO DE ENERGÍAS RENOVABLES Luis Martín Rodríguez-Medel Anexos - 63 I.6. Cálculos estructurales RACK DE ACERO PARA TUBERÍA DE DERIVACIÓN Para salvar el barranco de 14,4m que ha de salvar la tubería de derivación se utiliza un rack de acero apoyado en los extremos del mismo. El rack se dimensiona para poder albergar el doble de capacidad en caso de ampliación del aprovechamiento. La anchura del rack es de 0,55m por 0,60m de altura Las cargas que tiene que soportar el rack son: - Peso propio de la estructura - Peso de las canalizaciones La canalización se compone de 3+3 tubos de polietileno de ∅200mm interior y espesor de 12mm. La densidad del polietileno es de 905kg/m3. Por tanto la carga por unidad de superficie es: 𝑉𝑡𝑢𝑏𝑒𝑟𝑖𝑎 =𝜋 𝐷𝑒𝑥𝑡 2− 𝐷𝑖𝑛𝑡 2 4=𝜋 0,2 + 2 ∙0,012 2− 0,2 2 4 = 7,99𝑥10−3𝑚3𝑚 𝑀𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 =𝑛º𝑡𝑢𝑏𝑜𝑠 ∙ 𝜌 ∙ 𝑉𝑡𝑢𝑏𝑒𝑟𝑖𝑎 = 3 + 3 ∙905 ∙7,99𝑥10−3=43,398 𝑘𝑔 𝑚 𝑄𝑡𝑢𝑏𝑜𝑠 =𝑀𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 ∙ 𝐿 𝐴=43,398 ∙14,4 0,55 ∙14,4 =78,883𝑘𝑔/𝑚2 - Peso del agua transportada Los 6 tubos están completamente llenos de agua de densidad 1000kg/m3. Siendo su carga por unidad de superficie: 𝑉 𝑎𝑔𝑢𝑎 =𝜋𝐷𝑖𝑛𝑡 2 4=𝜋0,22 4= 0,03142 𝑚3𝑚 𝑀𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 =𝑛º𝑡𝑢𝑏𝑜𝑠 ∙ 𝜌 ∙ 𝑉 𝑎𝑔𝑢𝑎 = 3 + 3 ∙1.000 ∙0,03142 =188,496 𝑘𝑔 𝑚 𝑄𝑎𝑔𝑢𝑎 =𝑀𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 ∙ 𝐿 𝐴=188,496 ∙14,4 0,55 ∙14,4 =342,719𝑘𝑔/𝑚2 Para el cálculo de la estructura metálica se sigue lo dispuesto en el Código Técnico de la Edificación en los documentos básico de seguridad estructural CTE-DB-SE-AE (Acciones en la edificación) y en CTE-DB-SE-A (Acero). Los cálculos se realizan con el programa informático “Metal 3D – CYPE”. En las estructuras en celosía la acción dominante en la normal (tracción-compresión) salvo en las barras de la plataforma que trabajan como barras en voladizo con carga distribuida apareciendo momento y cortante. El rack se compone de una plataforma con celosías laterales tipo Warren. El material es acero S275 y S235. Las diagonales son perfiles conformados tipo “L” y los cordones son perfiles laminados tipo “L”. La plataforma se compone de perfiles tipo cajón huecos Proyecto Fin de Carrera Ingeniería Industrial Fecha: Diciembre de 2011 RED EN ISLA EN EL VALLE DE GISTAÍN MEDIANTE EL USO DE ENERGÍAS RENOVABLES Luis Martín Rodríguez-Medel Anexos - 64 dispuestos transversalmente a los tubos cada 0,40m. Se disponen 4 puntos de unión transversal en los cordones superiores. El esquema del rack es el que se muestra en la Ilustración 36 y se encuentra detallado en el anexo de planos. - Cordón superior: L 60x60x6 Perfil: L 60 x 60 x 6 Material: Acero (S275) Nudos Longitud (m) Características mecánicas Inicial Final Área (cm²) Iy(1) (cm4) Iz(1) (cm4) It(2) (cm4) yg(3) (mm) zg(3) (mm) N90 N91 1.200 6.91 22.79 22.79 0.82 13.10 -13.10 Notas: (1) Inercia respecto al eje indicado (2) Momento de inercia a torsión uniforme (3) Coordenadas del centro de gravedad Pandeo Pandeo lateral Plano XY Plano XZ Ala sup. Ala inf.  1.00 1.00 0.00 0.00 LK 1.200 1.200 0.000 0.000 Cm 1.000 1.000 1.000 1.000 Notación:  : Coeficiente de pandeo LK: Longitud de pandeo (m) Cm: Coeficiente de momentos - Cordón inferior: L 40x40x5 Perfil: L 40 x 40 x 5 Material: Acero (S275) Nudos Longitud (m) Características mecánicas Inicial Final Área (cm²) Iy(1) (cm4) Iz(1) (cm4) It(2) (cm4) yg(3) (mm) zg(3) (mm) N4 N5 0.400 3.79 5.43 5.43 0.31 8.40 -8.40 Notas: (1) Inercia respecto al eje indicado (2) Momento de inercia a torsión uniforme (3) Coordenadas del centro de gravedad Pandeo Pandeo lateral Plano XY Plano XZ Ala sup. Ala inf.  1.00 1.00 0.00 0.00 LK 0.400 0.400 0.000 0.000 Cm 1.000 1.000 1.000 1.000 Notación:  : Coeficiente de pandeo LK: Longitud de pandeo (m) Cm: Coeficiente de momentos - Diagonales: LF 40x3 Características mecánicas Material Ref. Descripción A (cm²) Iyy (cm4) Izz (cm4) Ixx (cm4) Tipo Designación Acero conformado S235 1 LF-40x3, (Conformados L) 2.25 3.50 3.50 0.07 Notación: Ref.: Referencia A: Sección Iyy: Inercia flexión Iyy Izz: Inercia flexión Izz Ixx: Inercia torsión Las características mecánicas de las piezas corresponden a la sección en el punto medio de las mismas. Proyecto Fin de Carrera Ingeniería Industrial Fecha: Diciembre de 2011 RED EN ISLA EN EL VALLE DE GISTAÍN MEDIANTE EL USO DE ENERGÍAS RENOVABLES Luis Martín Rodríguez-Medel Anexos - 65 - Transversales plataforma: #12x12x3,26 Características mecánicas Material Ref. Descripción A (cm²) Iyy (cm4) Izz (cm4) Ixx (cm4) Tipo Designación Acero conformado S235 1 # 1.2x1.2x0.325, (CAJON) 0.41 0.08 0.08 0.14 Notación: Ref.: Referencia A: Sección Iyy: Inercia flexión Iyy Izz: Inercia flexión Izz Ixx: Inercia torsión Las características mecánicas de las piezas corresponden a la sección en el punto medio de las mismas. - Transversales superiores: #12x12x3,26 Ilustración 36. Rack para tubería derivación barranco 14,40m. Las uniones se realizarán soldadas siguiendo lo dispuesto en el capítulo 8 del CTE-DB- SE-A. La barra sometida a mayores esfuerzos son las del cordón superior en la parte intermedia siendo los resultados en la Tabla 47. Envolventes de los esfuerzos en barras Barra Tipo de combinación Esfuerzo Posiciones en la barra 0.041 m 0.043 m 0.231 m 0.422 m 0.612 m 0.802 m 0.993 m 1.181 m 1.183 m N93/N94 Acero laminado Nmín -7.442 -7.442 -7.442 -7.442 -7.442 -7.442 -7.442 -7.442 -7.442 Nmáx -4.410 -4.410 -4.410 -4.410 -4.410 -4.410 -4.410 -4.410 -4.410 Vymín -0.005 -0.004 -0.003 -0.002 -0.000 0.001 0.002 0.002 0.002 Vymáx -0.003 -0.003 -0.002 -0.001 -0.000 0.001 0.003 0.004 0.004 Vzmín 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 Vzmáx 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 Mtmín 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 Mtmáx 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 Mymín 0.002 0.002 0.002 0.002 0.002 0.002 0.002 0.002 0.002 Mymáx 0.004 0.004 0.004 0.004 0.004 0.004 0.004 0.004 0.004 Mzmín 0.004 0.004 0.004 0.004 0.004 0.004 0.004 0.004 0.004 Mzmáx 0.006 0.006 0.007 0.007 0.007 0.007 0.007 0.006 0.006 Tabla 47. Esfuerzos en cordón superior en la peor combinación. Proyecto Fin de Carrera Ingeniería Industrial Fecha: Diciembre de 2011 RED EN ISLA EN EL VALLE DE GISTAÍN MEDIANTE EL USO DE ENERGÍAS RENOVABLES Luis Martín Rodríguez-Medel Anexos - 66 I.7. Descripción grupo turbina-generador TURBINA Los principales equipos de un aprovechamiento hidroeléctrico son la turbina y el generador. De su correcta selección depende el rendimiento de la instalación. Existen varias tipologías de turbinas. Según el salto y el caudal de partida se escoge la idónea. Un salto de 10m es bastante pequeño lo que limita mucho la tipología de turbina que se puede utilizar. Ilustración 37. Esquema selección de equipos. Las opciones de turbinas más utilizadas, Francis y Pelton, se desechan ya que para bajos caudales no funcionan bien como vemos en la Ilustración 37. Para un salto de 10m son óptimas las turbinas Michell Banki y las Kaplan, estas últimas mejores para elevados caudales. Por lo considerado anteriormente, la mejor opción es una turbina Michell Banki. A continuación se nombran las características básicas de esta tipología de turbinas. La turbina de flujo transversal o Michell-Banki es una máquina utilizada principalmente para pequeños aprovechamientos hidroeléctricos. Sus ventajas principales están en su sencillo diseño y su fácil construcción lo que la hace atractiva en el balance económico de un aprovechamiento a pequeña escala. No obstante esto no impide que la turbina se utilice en grandes instalaciones. Aunque la turbina de flujo transversal se conoce como una máquina de pequeña escala, existen actualmente máquinas de este tipo de hasta 6 MW. Las principales características de esta máquina son las siguientes: Proyecto Fin de Carrera Ingeniería Industrial Fecha: Diciembre de 2011 RED EN ISLA EN EL VALLE DE GISTAÍN MEDIANTE EL USO DE ENERGÍAS RENOVABLES Luis Martín Rodríguez-Medel Anexos - 67  La velocidad de giro puede ser seleccionada en un amplio rango.  El diámetro de la turbina no depende necesariamente del caudal.  Se alcanza un aceptable nivel de rendimiento con pequeñas turbinas.  Se puede regular el caudal y la potencia por medio de un álabe ajustable. PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE LA TURBINA La turbina consta de dos elementos principales: un inyector y un rotor. El agua es restituida mediante una descarga a presión atmosférica. El rotor está compuesto por dos discos paralelos a los cuales van unidos los álabes curvados en forma de sector circular. Ilustración 38. Sección turbina Michell Banki. El inyector posee una sección transversal rectangular que va unida a la tubería por una transición rectangular - circular. Este inyector es el que dirige el agua hacia el rotor a través de una sección que toma una determinada cantidad de álabes del mismo, y que guía el agua para que entre al rotor con un ángulo determinado obteniendo el mayor aprovechamiento de la energía. La energía del agua es transferida al rotor en dos etapas, lo que también da a esta máquina el nombre de turbina de doble efecto, y de las cuales la primera etapa entrega un promedio del 70% de la energía total transferida al rotor y la segunda alrededor del 30% restante. (Los ensayos realizados por distintos investigadores sitúan el rendimiento hidráulico de esta máquina entre un 65-80%, otros autores mencionan un 61% aclarando que la segunda etapa entrega un 17%, y en general muchos autores indican un 70% hasta un 84%.) Una característica atractiva de esta máquina es la forma aplanada de su curva de rendimiento como se puede ver en la Ilustración 39. Esto se logra con un diseño de la turbina con admisión parcial. Por ejemplo: si se divide el rotor en 3 partes iguales y la admisión del agua se puede realizar por 1/3, 2/3 o la totalidad del rodete. Proyecto Fin de Carrera Ingeniería Industrial Fecha: Diciembre de 2011 RED EN ISLA EN EL VALLE DE GISTAÍN MEDIANTE EL USO DE ENERGÍAS RENOVABLES Luis Martín Rodríguez-Medel Anexos - 68 Ilustración 39. Curva de rendimiento de turbinas Michell Banki. Como se mencionó anteriormente, la turbina de flujo transversal es especialmente apropiada para ríos con pequeños caudales. Estos generalmente llevan durante varios meses muy poca agua, por lo que en su diseño debe considerarse para el mínimo caudal que será el parcial y para épocas de abundancia de agua, se considerará el caudal total que será utilizado para usos productivos. De la curva característica de rendimiento de cada turbina depende si durante este tiempo se sigue produciendo energía eléctrica. GENERADOR El generador eléctrico puede ser monofásico o trifásico. Los monofásicos se utilizan para potencias inferiores a unos 10kW y se obtienen unos rendimientos alrededor del 75%. Los trifásicos se utilizan para potencias mayores y se obtiene un rendimiento entorno al 98%. Así que lo más conveniente en un generador trifásico. Los generadores trifásicos requieren de una distribución de cargas entre las tres fases en los consumos buscando conseguir un reparto de potencia en las fases lo más semejantes posibles. Los consumos actualmente tienen instalación monofásica y se debe acometer la división de cargas para tener un esquema eléctrico trifásico. Los generadores trifásicos pueden ser según su esquema síncronos o asíncronos. Los síncronos son capaces de generar por si mismos potencia reactiva mediante una excitatriz controlada, mientras que los asíncronos requieren de una batería de condensadores de la potencia suficiente con regulación. Los generadores asíncronos son más económicos pero la batería de condensadores necesaria encarece su precio además de necesitar de espacio físico para instalarlas. Para el caso de generación aislada funcionan mucho mejor los Proyecto Fin de Carrera Ingeniería Industrial Fecha: Diciembre de 2011 RED EN ISLA EN EL VALLE DE GISTAÍN MEDIANTE EL USO DE ENERGÍAS RENOVABLES Luis Martín Rodríguez-Medel Anexos - 69 síncronos que consiguen dar más estabilidad al sistema. Así que lo más conveniente es un generador síncrono. Existen varias tipologías constructivas de generadores síncronos. La más adecuada para cumplir con el requisito de escaso mantenimiento y facilidad de uso son los generadores sin escobillas que suprimen accesorios de funcionamiento por fricción como escobillas, portaescobillas y anillos rozantes siendo su mantenimiento nulo. Esta tipología de máquinas es en realidad, un doble alternador. Consta de un alternador principal, compuesto de inducido fijo e inductor móvil, y de un alternador auxiliar o excitatriz, compuesto de inducido móvil e inductor fijo. Para su arranque el magnetismo remanente del alternador auxiliar es suficiente. El generador va a estar en funcionamiento en un ambiente dañino debido al tratamiento de flujos de agua y por lo tanto debe tener un grado de protección de al menos IP 20 aunque se aconseja exigir grados de protección de hasta IP44. El generador debe ir acompañado de un regulador de tensión y un regulador de frecuencia. Las posibles configuraciones de este tipo de generadores síncronos son muy variadas: con devanado auxiliar, con transformador de compoundaje, con neutro conectado a devanado excitatriz, con toma intermedia en devanado principal, imán permanente, etc. Todos ellos necesitan de una placa electrónica reguladora para el control de la tensión en bornes y para cada constitución de los alternadores sin escobillas los fabricantes tienen placas reguladoras distintas pues dependen de los valores de tensión en intensidad de los devanados de excitación del alternador, de su potencia y del tipo de devanado auxiliar. El control de frecuencia es más complejo en este caso. Cuando la máquina está conectada a una red general adopta automáticamente la frecuencia de la red a la que se conecta. Pero cuando funciona de manera aislada (en isla) su frecuencia será determinada por su velocidad de giro, que corresponderá al punto de equilibrio entre el par motor de la máquina motriz y el par resistente que presenta el generador a ser movido. Como la carga eléctrica es constante bastará con ajustar la velocidad de la turbina, y mantenerla constante mediante un controlador de caudal, para que en bornes haya 50Hz. El control de la velocidad de giro de la turbina es de coste elevado además de requerir de un mantenimiento periódico de los elementos mecánicos y de tener un tiempo de respuesta elevado que genera grandes desequilibrios en la red ante conexión/desconexión de cargas y conviene evitarlo. Se puede rectificar la corriente alterna en bornes y posteriormente, mediante un inversor, ondular la red alterna, como se puede observar en la Ilustración 40 pero los aparatos electrónicos necesarios son también de un coste elevado. Proyecto Fin de Carrera Ingeniería Industrial Fecha: Diciembre de 2011 RED EN ISLA EN EL VALLE DE GISTAÍN MEDIANTE EL USO DE ENERGÍAS RENOVABLES Luis Martín Rodríguez-Medel Anexos - 76 Circuito Primario El trazado de tuberías del circuito primario va desde los captadores solares ubicados en la cubierta del edificio, hasta el intercambiador de placas, ubicado junto al depósito acumulador, en el cuarto de instalaciones, donde se ubican los distintos elementos de la instalación (bomba, vaso de expansión, regulador, …). El dimensionado de los componentes del circuito primario se realiza para un caudal unitario de diseño de 45 l/h y metro cuadrado de superficie de captación, lo que significa un caudal total de 528,75 l/hora, con la configuración de captadores en paralelo propuesta. Para ese caudal y con la premisa de tener una pérdida de carga inferior a 20 mmca/m en las tuberías que circulan por el interior del edificio. Se propone un diámetro exterior de tubería de 0,314 mm. Las tuberías del circuito primario serán de cobre con las uniones soldadas por capilaridad. En la unión de materiales distintos, para evitar la corrosión, se instalarán manguitos antielectrolíticos (mediante accesorios de PPR u otros materiales). El aislamiento de las tuberías que discurren por el exterior se realizará con coquilla de lana de vidrio de 40 mm de espesor, recubierto con chapa de aluminio, para evitar su degradación, debido a la exposición a los agentes exteriores. En las tuberías no expuestas a la intemperie, el aislamiento será de caucho microporoso (Armaflex HT o similar) de 27 mm, apto para el funcionamiento a altas temperaturas. Se debe instalar un Vaso de Expansión cerrado, adecuado para el uso con mezcla anticongelante de las siguientes características. Capacidad: 38 l Presión máxima 6,0 bar Presión del gas 1,50 bar Presión de llenado 2,00 bar Para proteger la membrana de temperaturas excesivas así como de la entrada de fluido caloportador en fase vapor se debe de instalar un vaso amortiguador de temperatura en serie con el vaso de expansión. Capacidad 18 l Se debe hacer uso además de válvula de seguridad tarada a 6 bares, purgador en el punto más alto de la instalación y en la salida de cada batería de captadores, así como manómetro de presión del circuito solar. Ejemplo: Proyecto Fin de Carrera Ingeniería Industrial Fecha: Diciembre de 2011 RED EN ISLA EN EL VALLE DE GISTAÍN MEDIANTE EL USO DE ENERGÍAS RENOVABLES Luis Martín Rodríguez-Medel Anexos - 77 Circuito Secundario El trazado de tubería de este circuito conecta la salida del intercambiador de placas con el depósito de acumulación. Las tuberías del circuito primario serán de cobre con las uniones soldadas por capilaridad. Siempre que haya que realizar una unión entre elementos de distinto material, se deberán instalar manguitos electrolíticos, al objeto de evitar la corrosión. Para el aislamiento de las tuberías, se colocará una coquilla de espuma elastomérica de 20mm de espesor en las tuberías cuyo diámetro exterior sea menor de 60mm, y de 30mm de espesor en aquellas con un diámetro exterior superior a 60mm. No precisan de la colocación de un acabado con protección a la intemperie ya que discurrirán por el interior del edificio. La bomba del circuito secundario será la integrada en el Grupo Hidráulico. Circuito de acumulación de ACS El trazado de tubería de este circuito conecta la salida del intercambiador de placas de ACS del equipo complementario con el depósito de acumulación. Las tuberías del circuito primario serán de cobre con las uniones soldadas por capilaridad. Siempre que haya que realizar una unión entre elementos de distinto material, se deberán instalar manguitos electrolíticos, al objeto de evitar la corrosión. Para el aislamiento de las tuberías, se colocará una coquilla de espuma elastomérica de 20mm de espesor en las tuberías cuyo diámetro exterior sea menor de 60mm, y de 30mm de espesor en aquellas con un diámetro exterior superior a 60mm. No precisan de la colocación de un acabado con protección a la intemperie ya que discurrirán por el interior del edificio. Proyecto Fin de Carrera Ingeniería Industrial Fecha: Diciembre de 2011 RED EN ISLA EN EL VALLE DE GISTAÍN MEDIANTE EL USO DE ENERGÍAS RENOVABLES Luis Martín Rodríguez-Medel Anexos - 78 En este circuito, se instalará un vaso de expansión con suficiente volumen para absorber la dilatación del agua desde su temperatura de llenado hasta su temperatura máxima. I.8.10. Regulación solar y sistema eléctrico Para regular el funcionamiento de la instalación se utilizarán centralitas de control Vaillant auroMATIC 560 que con los valores de lectura de diferentes sondas de temperatura (Kol1 en captadores; Sp1 y Sp2 en acumulador solar) actuará sobre las bombas y válvulas correspondientes. La precisión del sistema de control, asegurará que las bombas estén en marcha con saltos de temperatura superiores a 7ºC y paradas con diferencias de temperatura menores de 2ºC. El sistema de control asegurará, mediante la parada de las bombas, que en ningún caso se alcancen temperaturas superiores a las máximas soportadas por los materiales y componentes. Para el funcionamiento correcto del sistema de regulación, hay que asegurar que las sondas de temperatura en la parte baja de los acumuladores y en el circuito puedan leer correctamente los correspondientes valores de temperatura. La localización e instalación de los sensores de temperatura deberá asegurar un buen contacto térmico con la parte en la cual hay que medir la temperatura. En el caso de utilizarse sondas de inmersión se instalarán los sensores en el interior de vainas y en contracorriente con el fluido. La instalación dispondrá de un contador de agua caliente solar situado en el circuito primario que cuantifique la energía producida por la instalación solar. Este contador estará constituido por los siguientes elementos: contador de agua; dos sondas de temperatura; un microprocesador electrónico (en algunos casos irá conectado a la propia centralita). El contador de agua y una de las sondas se situarán en la entrada del campo de captadores. La otra sonda se situará en la salida del mismo (agua caliente). El microprocesador electrónico podrá estar situado en la parte superior del contador o por separado (incluido en la centralita). El cuadro eléctrico dispondrá de selectores para controlar el funcionamiento de las bombas con conmutación automática y manual de parada y marcha. Se colocarán elementos de señalización para visualizar el estado de funcionamiento de las bombas y protecciones eléctricas (interruptores magnetotérmicos y diferenciales) adecuadas a cada elemento de la instalación. Proyecto Fin de Carrera Ingeniería Industrial Fecha: Diciembre de 2011 RED EN ISLA EN EL VALLE DE GISTAÍN MEDIANTE EL USO DE ENERGÍAS RENOVABLES Luis Martín Rodríguez-Medel Anexos - 79 I.8.11. Esquema hidráulico El esquema de la instalación termosolar es el que se muestra en la Ilustración 42. Ilustración 42. Esquema instalación termosolar de Virgen Blanca. Proyecto Fin de Carrera Ingeniería Industrial Fecha: Diciembre de 2011 RED EN ISLA EN EL VALLE DE GISTAÍN MEDIANTE EL USO DE ENERGÍAS RENOVABLES Luis Martín Rodríguez-Medel Anexos - 80 I.9. Cronología de documentación En este anexo se detallan todos los trabajos recopilación de datos que se han realizado para la realización de este proyecto. Se han realizado trabajos de campo de medidas y toma de datos, se han mantenido conversaciones con los consumidores y se ha buscado la información que se creía pudiera ser relevante. A continuación se listan los trabajos registrados: - 8 Octubre de 2010 – Reunión con Chus Sienes, el administrador del Campamento Virgen blanca para explicarle la creación de una microrred. - 15 Octubre de 2010 – Conversación con Carlos Almécija, técnico de la Confederación Hidrográfica del Ebro con la explicación de los pasos a seguir para conseguir licencia para un aprovechamiento micro-hidroeléctrico. - 17 Octubre de 2010 – Reunión con Joaquín Cazcarra, gerente del Camping El Forcallo y del Refugio de Viadós para explicarle la posible creación de una microred. - 27 Octubre de 2010 – Reunión con comercial de Saltos del Pirineo para recibir oferta de ejecución de grupo turbina-generador. - 2 Noviembre de 2010 – Reunión con comercial Saltos del Pirineo para revisar oferta. - 6 Noviembre de 2010 – Visita a las instalaciones de la micro-central hidroeléctrica con gerente de El Forcallo. - 10 Noviembre de 2010 – reunión con Carlos Almécija para buscar datos históricos del aprovechamiento. - 17 Noviembre de 2010 – reunión con Saltos del Pirineo para oferta grupo trubinagenerador de menor potencia. - 25 Noviembre de 2010 – reunión con Cink para presentación de oferta grupo turbina-generador. - 19 Diciembre de 2010 – Reunión con responsable de la Asociación del Hidrógeno para estudiar la viabilidad del hidrógeno en la microrred. - 16 Julio de 2011 – Reunión con administrador del Campamento para ver la situación del proyecto. - 30 Julio de 2011 – Visita al emplazamiento para toma de medida de caudales y ver estado caseta de máquinas. - 4 Octubre de 2011 – Reunión con técnico de la CHEbro para entrega de documentación encontrada acerca del antiguo aprovechamiento hidroeléctrico. Proyecto Fin de Carrera Ingeniería Industrial Fecha: Diciembre de 2011 RED EN ISLA EN EL VALLE DE GISTAÍN MEDIANTE EL USO DE ENERGÍAS RENOVABLES Luis Martín Rodríguez-Medel Anexos - 81 I.10. Estudio de iluminación ESTUDIO ILUMINACIÓN VIRGEN BLANCA Contacto: N° de encargo: Empresa: N° de cliente: Fecha: 25.09.2011 Proyecto elaborado por: Luis Martín Rodríguez-Medel ESTUDIO ILUMINACIÓN VIRGEN BLANCA 25.09.2011 Proyecto elaborado por Luis Martín Rodríguez - Medel Teléfono Fax e - Mail Índice ESTUDIO ILUMINACIÓN VIRGEN BLANCA Portada del proyecto 1 Índice 2 Lista de luminarias 3 AIRFAL NEVADA 2x23 N33 / NEVADA 2x23 N33 Hoja de datos de luminarias 5 Philips FBS290 1xPL - C/2P13W C Hoja de datos de luminarias 6 AIRFAL DELTA 2x36 DB2 / DELTA 2x36 DB2 Hoja de datos de luminarias 7 Philips FBS291 1xPL - C/2P18W C Hoja de datos de luminarias 8 Philips FBS291 1xPL - C/2P26W M Hoja de datos de luminarias 9 AIRFAL NEVADA 2x18 N31 / NEVADA 2x18 N31 Hoja de datos de luminarias 10 AIRFAL NEVADA 2x36 N41 / NEVADA 2x36 N41 Hoja de datos de luminarias 11 Entreplanta Resumen 12 Resultados luminotécnicos 13 Superficie de cálculo (sumario de resultados) 14 Rendering (procesado) en 3D 15 Superficies del local Plano útil Isolíneas (E) 16 Planta Baja Resumen 17 Resultados luminotécnicos 18 Superficie de cálculo (sumario de resultados) 19 Rendering (procesado) en 3D 21 Superficies del local Plano útil Isolíneas (E) 22 Cocina Isolíneas (E, perpendicular) 23 Enfermería Isolíneas (E, perpendicular) 24 Comedor Exterior Datos de planificación 25 Superficie de cálculo (sumario de resultados) 26 Rendering (procesado) en 3D 27 Superficies exteriores Comedor Exterior Isolíneas (E, perpendicular) 28 Mesa comedor Sumario de los resultados 29 Mesa comedor Isolíneas (E) 30 Área circundante mesa Isolíneas (E) 31 DIALux 4.9 by DIAL GmbH Página 2 ESTUDIO ILUMINACIÓN VIRGEN BLANCA 25.09.2011 Proyecto elaborado por Luis Martín Rodríguez - Medel Teléfono Fax e - Mail ESTUDIO ILUMINACIÓN VIRGEN BLANCA / Lista de luminarias 12 Pieza AIRFAL NEVADA 2x18 N31 / NEVADA 2x18 N31 N° de artículo: NEVADA 2x18 N31 Flujo luminoso de las luminarias: 1900 lm Potencia de las luminarias: 36.0 W Clasificación luminarias según CIE: 92 Código CIE Flux: 42 72 90 92 70 Lámpara: 2 x T8 18W (Factor de corrección 1.000). Dispone de una imagen de la luminaria en nuestro catálogo de luminarias. 15 Pieza AIRFAL NEVADA 2x23 N33 / NEVADA 2x23 N33 N° de artículo: NEVADA 2x23 N33 Flujo luminoso de las luminarias: 3400 lm Potencia de las luminarias: 46.0 W Clasificación luminarias según CIE: 93 Código CIE Flux: 40 71 91 93 71 Lámpara: 2 x T8 23W (Factor de corrección 1.000). Dispone de una imagen de la luminaria en nuestro catálogo de luminarias. 1 Pieza AIRFAL NEVADA 2x36 N41 / NEVADA 2x36 N41 N° de artículo: NEVADA 2x36 N41 Flujo luminoso de las luminarias: 6700 lm Potencia de las luminarias: 72.0 W Clasificación luminarias según CIE: 93 Código CIE Flux: 40 71 91 93 72 Lámpara: 2 x T8 36W (Factor de corrección 1.000). Dispone de una imagen de la luminaria en nuestro catálogo de luminarias. 5 Pieza Philips FBS290 1xPL-C/2P13W C N° de artículo: Flujo luminoso de las luminarias: 900 lm Potencia de las luminarias: 17.3 W Clasificación luminarias según CIE: 100 Código CIE Flux: 81 100 100 94 71 Lámpara: 1 x PL-C/2P13W/840 (Factor de corrección 1.000). 10 Pieza Philips FBS291 1xPL-C/2P18W C N° de artículo: Flujo luminoso de las luminarias: 1200 lm Potencia de las luminarias: 25.3 W Clasificación luminarias según CIE: 100 Código CIE Flux: 54 98 100 100 79 Lámpara: 1 x PL-C/2P18W/840 (Factor de corrección 1.000). DIALux 4.9 by DIAL GmbH Página 3 ESTUDIO ILUMINACIÓN VIRGEN BLANCA 25.09.2011 Proyecto elaborado por Luis Martín Rodríguez - Medel Teléfono Fax e - Mail ESTUDIO ILUMINACIÓN VIRGEN BLANCA / Lista de luminarias 6 Pieza Philips FBS291 1xPL-C/2P26W M N° de artículo: Flujo luminoso de las luminarias: 1800 lm Potencia de las luminarias: 32.8 W Clasificación luminarias según CIE: 100 Código CIE Flux: 60 95 100 99 60 Lámpara: 1 x PL-C/2P26W/840 (Factor de corrección 1.000). DIALux 4.9 by DIAL GmbH Página 4 ESTUDIO ILUMINACIÓN VIRGEN BLANCA 25.09.2011 Proyecto elaborado por Luis Martín Rodríguez - Medel Teléfono Fax e - Mail AIRFAL NEVADA 2x36 N41 / NEVADA 2x36 N41 / Hoja de datos de luminarias Dispone de una imagen de la luminaria en nuestro catálogo de luminarias. Emisión de luz 1: 80 120 160 200 cd/klm 72% C0 - C180 C90 - C270 0° 15° 30° 45° 60° 75° 90° 105° 120° 135°150°165°180°165°150°135° 120° 105° 90° 75° 60° 45° 30° 15° 0° Clasificación luminarias según CIE: 93 Código CIE Flux: 40 71 91 93 72 Emisión de luz 1: Valoración de deslumbramiento según UGR Techo 70 70 50 50 30 70 70 50 50 30 Paredes 50 30 50 30 30 50 30 50 30 30 Suelo 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 Tamaño del local X Y Mirado en perpendicular al eje de lámpara Mirado longitudinalmente al eje de lámpara 2H 2H 22.4 23.7 22.8 24.1 24.5 20.3 21.7 20.7 22.0 22.4 3H 24.6 25.8 25.0 26.2 26.6 21.7 22.9 22.1 23.3 23.7 4H 25.7 26.9 26.2 27.3 27.7 22.2 23.3 22.6 23.7 24.2 6H 26.9 28.0 27.4 28.4 28.9 22.5 23.6 23.0 24.0 24.5 8H 27.6 28.6 28.1 29.0 29.5 22.6 23.6 23.1 24.1 24.6 12H 28.3 29.3 28.8 29.7 30.2 22.7 23.6 23.1 24.1 24.6 4H 2H 23.0 24.2 23.5 24.6 25.0 21.5 22.7 22.0 23.1 23.5 3H 25.5 26.4 25.9 26.9 27.4 23.2 24.2 23.7 24.6 25.1 4H 26.8 27.6 27.3 28.1 28.6 23.9 24.7 24.4 25.2 25.7 6H 28.2 28.9 28.7 29.4 30.0 24.4 25.2 24.9 25.7 26.2 8H 28.9 29.6 29.4 30.1 30.7 24.5 25.3 25.1 25.8 26.3 12H 29.7 30.4 30.3 30.9 31.5 24.6 25.3 25.2 25.8 26.4 8H 4H 27.1 27.8 27.6 28.3 28.9 24.7 25.4 25.3 26.0 26.5 6H 28.7 29.3 29.3 29.9 30.5 25.5 26.1 26.1 26.7 27.3 8H 29.7 30.2 30.2 30.8 31.4 25.9 26.4 26.5 27.0 27.6 12H 30.7 31.2 31.3 31.8 32.4 26.1 26.6 26.7 27.2 27.8 12H 4H 27.1 27.8 27.7 28.3 28.9 24.9 25.6 25.5 26.1 26.7 6H 28.8 29.4 29.4 29.9 30.6 25.9 26.5 26.5 27.0 27.7 8H 29.8 30.3 30.4 30.9 31.5 26.4 26.9 27.0 27.4 28.1 Variación de la posición del espectador para separaciones S entre luminarias S = 1.0H +0.1 / -0.1 +0.1 / -0.1 S = 1.5H +0.2 / -0.2 +0.3 / -0.4 S = 2.0H +0.3 / -0.4 +0.5 / -0.8 Tabla estándar BK10 BK14 Sumando de corrección 12.7 8.1 Índice de deslumbramiento corregido en relación a 6700lm Flujo luminoso total DIALux 4.9 by DIAL GmbH Página 11 ESTUDIO ILUMINACIÓN VIRGEN BLANCA 25.09.2011 Proyecto elaborado por Luis Martín Rodríguez - Medel Teléfono Fax e - Mail Entreplanta / Resumen 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 120 120 120 150 150150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 180 180 180 7.90 m0.00 4.90 9.40 m 0.00 3.04 6.16 Altura del local: 2.700 m, Factor mantenimiento: 0.80 Valores en Lux, Escala 1:121 Superficie  [%] Em [lx] Emin [lx] Emax [lx] Emin / Em Plano útil / 108 46 192 0.425 Pisos (4) 52 92 3.65 142 / Techo 86 51 15 73 0.293 Paredes (4) 86 63 13 124 / Plano útil: Altura: 0.850 m Trama: 128 x 128 Puntos Zona marginal: 0.000 m Lista de piezas - Luminarias Valor de eficiencia energética: 2.79 W/m ² = 2.59 W/m ² / 100 lx (Base: 74.26 m ² ) N° Pieza Designación (Factor de corrección)  [lm] P [W] 1 3 Philips FBS291 1xPL-C/2P18W C (1.000) 1200 25.3 2 4 Philips FBS291 1xPL-C/2P26W M (1.000) 1800 32.8 Total: 10800 207.1 DIALux 4.9 by DIAL GmbH Página 12 ESTUDIO ILUMINACIÓN VIRGEN BLANCA 25.09.2011 Proyecto elaborado por Luis Martín Rodríguez - Medel Teléfono Fax e - Mail Entreplanta / Resultados luminotécnicos Flujo luminoso total: 10800 lm Potencia total: 207.1 W Factor mantenimiento: 0.80 Zona marginal: 0.000 m Superficie Intensidades lumínicas medias [lx] Grado de reflexión [%] Densidad lumínica media [cd/m² ] directo indirecto total Plano útil 58 50 108 / / Sala entreplanta 63 53 116 / / Dormitorio 7 46 49 95 / / Dormitorio 6 55 32 86 / / Dormitorio 5 47 54 101 / / Suelo 42 50 92 52 15 Suelo 39 55 94 52 16 Suelo 22 59 81 52 13 Suelo 0.00 4.89 4.89 52 0.81 Techo 0.00 51 51 86 14 Pared 1 11 50 61 86 17 Pared 2 18 55 73 86 20 Pared 3 11 52 63 86 17 Pared 4 16 38 54 86 15 Simetrías en el plano útil Emin / Em: 0.425 (1:2) E min / E max : 0.238 (1:4) Valor de eficiencia energética: 2.79 W/m ² = 2.59 W/m ² / 100 lx (Base: 74.26 m ² ) DIALux 4.9 by DIAL GmbH Página 13 ESTUDIO ILUMINACIÓN VIRGEN BLANCA 25.09.2011 Proyecto elaborado por Luis Martín Rodríguez - Medel Teléfono Fax e - Mail Resumen de los resultados Entreplanta / Superficie de cálculo (sumario de resultados) 1 2 3 4 8.20 m0.30 2.76 6.75 9.70 m 0.30 1.82 4.95 8.13 Escala 1 : 107 Lista de superficies de cálculo N° Designación Tipo Trama E m [lx] E min [lx] E max [lx] E min / E m E min / E max 1 Sala entreplanta perpendicular 64 x 128 116 57 192 0.488 0.295 2 Dormitorio 7 perpendicular 32 x 32 95 76 119 0.802 0.643 3 Dormitorio 6 perpendicular 32 x 32 86 57 121 0.666 0.475 4 Dormitorio 5 perpendicular 32 x 32 101 81 124 0.801 0.654 Tipo Cantidad Media [lx] Min [lx] Max [lx] Emin / EmEmin / Emax perpendicular 4 108 57 192 0.52 0.29 DIALux 4.9 by DIAL GmbH Página 14 ESTUDIO ILUMINACIÓN VIRGEN BLANCA 25.09.2011 Proyecto elaborado por Luis Martín Rodríguez - Medel Teléfono Fax e - Mail Entreplanta / Rendering (procesado) en 3D DIALux 4.9 by DIAL GmbH Página 15 ESTUDIO ILUMINACIÓN VIRGEN BLANCA 25.09.2011 Proyecto elaborado por Luis Martín Rodríguez - Medel Teléfono Fax e - Mail Entreplanta / Plano útil / Isolíneas (E) 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 150 150 150 150150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 180 180 180 180 180 180 180 180 180 180 180 7.90 m0.00 4.90 9.40 m 0.00 3.04 6.16 Valores en Lux, Escala 1 : 74 Situación de la superficie en el local: Punto marcado: (8.200 m, 9.700 m, 0.850 m) Trama: 128 x 128 Puntos E m [lx] E min [lx] E max [lx] E min / E m E min / E max 108 46 192 0.425 0.238 DIALux 4.9 by DIAL GmbH Página 16 ESTUDIO ILUMINACIÓN VIRGEN BLANCA 25.09.2011 Proyecto elaborado por Luis Martín Rodríguez - Medel Teléfono Fax e - Mail Planta Baja / Resumen 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 180 180 180 270 270 360 29.40 m0.00 3.00 6.15 9.55 12.45 16.20 21.75 25.75 29.40 m 0.00 2.60 4.60 6.75 9.40 Altura del local: 2.700 m, Factor mantenimiento: 0.80 Valores en Lux, Escala 1:378 Superficie  [%] Em [lx] Emin [lx] Emax [lx] Emin / Em Plano útil / 108 26 427 0.242 Suelo 30 89 15 295 0.167 Techo 86 44 6.98 417 0.158 Paredes (6) 86 68 12 396 / Plano útil: Altura: 0.850 m Trama: 128 x 128 Puntos Zona marginal: 0.000 m Lista de piezas - Luminarias Valor de eficiencia energética: 2.76 W/m ² = 2.56 W/m ² / 100 lx (Base: 434.36 m ² ) N° Pieza Designación (Factor de corrección)  [lm] P [W] 1 3 AIRFAL NEVADA 2x18 N31 / NEVADA 2x18 N31 (1.000) 1900 36.0 2 15 AIRFAL NEVADA 2x23 N33 / NEVADA 2x23 N33 (1.000) 3400 46.0 3 1 AIRFAL NEVADA 2x36 N41 / NEVADA 2x36 N41 (1.000) 6700 72.0 4 5 Philips FBS290 1xPL-C/2P13W C (1.000) 900 17.3 5 7 Philips FBS291 1xPL-C/2P18W C (1.000) 1200 25.3 6 2 Philips FBS291 1xPL-C/2P26W M (1.000) 1800 32.8 Total: 79900 1199.2 DIALux 4.9 by DIAL GmbH Página 17 ESTUDIO ILUMINACIÓN VIRGEN BLANCA 25.09.2011 Proyecto elaborado por Luis Martín Rodríguez - Medel Teléfono Fax e - Mail Planta Baja / Resultados luminotécnicos Flujo luminoso total: 79900 lm Potencia total: 1199.2 W Factor mantenimiento: 0.80 Zona marginal: 0.000 m Superficie Intensidades lumínicas medias [lx] Grado de reflexión [%] Densidad lumínica media [cd/m² ] directo indirecto total Plano útil 64 44 108 / / Saca 59 45 104 / / Cocina 108 94 202 / / Almacén cocina 71 36 107 / / Administración 66 65 131 / / Aula Naturaleza 59 35 94 / / Almacén Limpieza 32 24 56 / / Dormitorio 1 51 49 100 / / Dormitorio 2 63 27 89 / / Aseo 1 62 35 97 / / Distribuidor 64 54 118 / / Cuarto Instalaciones 49 30 79 / / Cuarto enfermos 68 47 115 / / Cuarto Mantenimiento 50 48 98 / / Enfermería 152 170 322 / / Aseo 2 59 50 110 / / Dormitorio 4 55 35 90 / / Dormitorio 3 58 36 94 / / Sala Común 55 37 92 / / Pasillo 45 41 86 / / Suelo 45 44 89 30 8.49 Techo 4.06 40 44 86 12 Pared 1 26 46 72 86 20 Pared 2 28 65 93 86 26 Pared 3 32 48 81 86 22 Pared 4 23 34 57 86 16 Pared 5 23 36 58 86 16 Pared 6 23 32 55 86 15 Simetrías en el plano útil Emin / Em: 0.242 (1:4) E min / E max : 0.061 (1:16) Valor de eficiencia energética: 2.76 W/m ² = 2.56 W/m ² / 100 lx (Base: 434.36 m ² ) DIALux 4.9 by DIAL GmbH Página 18 ESTUDIO ILUMINACIÓN VIRGEN BLANCA 25.09.2011 Proyecto elaborado por Luis Martín Rodríguez - Medel Teléfono Fax e - Mail Planta Baja / Superficie de cálculo (sumario de resultados) 1 2 34 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 54.17 m24.77 28.72 35.38 39.14 43.82 48.59 29.70 m 0.30 1.60 3.05 5.00 6.20 7.82 19.85 Escala 1 : 335 Lista de superficies de cálculo N° Designación Tipo Trama E m [lx] E min [lx] E max [lx] E min / E m E min / E max 1Saca perpendicular 32 x 64 104 81 127 0.781 0.640 2Cocina perpendicular 64 x 64 202 70 281 0.349 0.250 3Almacén cocina perpendicular 64 x 32 107 35 195 0.328 0.181 4Administración perpendicular 32 x 32 131 77 207 0.584 0.370 5Aula Naturaleza perpendicular 32 x 32 94 59 123 0.625 0.477 6Almacén Limpieza perpendicular 32 x 8 56 20 124 0.360 0.162 7Dormitorio 1 perpendicular 16 x 16 100 77 125 0.768 0.615 8Dormitorio 2 perpendicular 32 x 32 89 51 115 0.571 0.444 9Aseo 1 perpendicular 16 x 16 97 77 110 0.793 0.698 DIALux 4.9 by DIAL GmbH Página 19 ESTUDIO ILUMINACIÓN VIRGEN BLANCA 25.09.2011 Proyecto elaborado por Luis Martín Rodríguez - Medel Teléfono Fax e - Mail Resumen de los resultados Planta Baja / Superficie de cálculo (sumario de resultados) Lista de superficies de cálculo N° Designación Tipo Trama E m [lx] Emin [lx] Emax [lx] Emin / E m Emin / E max 10 Distribuidor perpendicular 16 x 16 118 104 129 0.881 0.803 11 Cuarto Instalaciones perpendicular 64 x 64 79 45 152 0.566 0.293 12 Cuarto enfermos perpendicular 32 x 32 115 72 157 0.627 0.461 13 Cuarto Mantenimiento perpendicular 32 x 32 98 65 137 0.662 0.475 14 Enfermería perpendicular 16 x 16 322 212 420 0.658 0.504 15 Aseo 2 perpendicular 16 x 16 110 84 124 0.767 0.679 16 Dormitorio 4 perpendicular 16 x 16 90 63 103 0.696 0.609 17 Dormitorio 3 perpendicular 32 x 32 94 57 116 0.604 0.489 18 Sala Común perpendicular 64 x 128 92 48 187 0.526 0.259 19 Pasillo perpendicular 8 x 32 86 37 123 0.434 0.301 Tipo Cantidad Media [lx] Min [lx] Max [lx] Emin / EmEmin / Emax perpendicular 19 108 20 420 0.19 0.05 DIALux 4.9 by DIAL GmbH Página 20 ESTUDIO ILUMINACIÓN VIRGEN BLANCA 25.09.2011 Proyecto elaborado por Luis Martín Rodríguez - Medel Teléfono Fax e - Mail Comedor Exterior / Rendering (procesado) en 3D DIALux 4.9 by DIAL GmbH Página 27 ESTUDIO ILUMINACIÓN VIRGEN BLANCA 25.09.2011 Proyecto elaborado por Luis Martín Rodríguez - Medel Teléfono Fax e - Mail Comedor Exterior / Comedor Exterior / Isolíneas (E, perpendicular) 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 100 100 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 200 200 200 200 18.70 m0.00 13.70 m 0.00 Valores en Lux, Escala 1 : 134 Situación de la superficie en la escena exterior: Punto marcado: (35.400 m, 12.900 m, 0.850 m) Trama: 128 x 128 Puntos E m [lx] E min [lx] E max [lx] E min / E m E min / E max 32 1.84 226 0.058 0.008 DIALux 4.9 by DIAL GmbH Página 28 ESTUDIO ILUMINACIÓN VIRGEN BLANCA 25.09.2011 Proyecto elaborado por Luis Martín Rodríguez - Medel Teléfono Fax e - Mail Comedor Exterior / Mesa comedor / Sumario de los resultados 1 54.10 m33.00 37.70 39.40 26.60 m 10.00 22.20 23.19 25.41 Escala 1 : 151 N° Designación Trama E m [lx] E min [lx] E max [lx] E min / E m E min / E max Mesa comedor 8 x 32 142 73 193 0.513 0.378 Área circundante mesa 32 x 64 65 16 170 0.252 0.096 DIALux 4.9 by DIAL GmbH Página 29 ESTUDIO ILUMINACIÓN VIRGEN BLANCA 25.09.2011 Proyecto elaborado por Luis Martín Rodríguez - Medel Teléfono Fax e - Mail Comedor Exterior / Mesa comedor / Isolíneas (E) 90 90 120 120 120 150 150 150 180 180 180 180 180 180 180 0.51 m0.00 2.21 m 0.00 Valores en Lux, Escala 1 : 18 Situación de la superficie en la escena exterior: Punto marcado: (38.243 m, 23.195 m, 0.750 m) Trama: 8 x 32 Puntos E m [lx] E min [lx] E max [lx] E min / E m E min / E max Mesa comedor 142 73 193 0.513 0.378 Área circundante mesa 65 16 170 0.252 0.096 DIALux 4.9 by DIAL GmbH Página 30 ESTUDIO ILUMINACIÓN VIRGEN BLANCA 25.09.2011 Proyecto elaborado por Luis Martín Rodríguez - Medel Teléfono Fax e - Mail Comedor Exterior / Mesa comedor / Área circundante mesa / Isolíneas (E) 40 40 40 40 80 80 80 80 120 120 120 120 120 120 160 1.70 m0.00 0.54 1.06 4.10 m 0.00 0.99 3.21 Valores en Lux, Escala 1 : 33 Situación de la superficie en la escena exterior: Punto marcado: (37.700 m, 22.200 m, 0.750 m) Trama: 32 x 64 Puntos E m [lx] E min [lx] E max [lx] E min / E m E min / E max 65 16 170 0.252 0.096 DIALux 4.9 by DIAL GmbH Página 31 Proyecto Fin de Carrera Ingeniería Industrial Fecha: Diciembre de 2011 RED EN ISLA EN EL VALLE DE GISTAÍN MEDIANTE EL USO DE ENERGÍAS RENOVABLES Luis Martín Rodríguez-Medel Anexos - 113 I.11. Presupuestos recibidos Proyecto Fin de Carrera Ingeniería Industrial Fecha: Diciembre de 2011 RED EN ISLA EN EL VALLE DE GISTAÍN MEDIANTE EL USO DE ENERGÍAS RENOVABLES Luis Martín Rodríguez-Medel Anexos - 114 I.11.1. Grupo turbina-generador 25kW ‘Saltos del Pirineo’ EMPRESA Nombre SALTOS DEL PIRINEO Dirección Plaza Ricard Viñes, 11 Pral. 3 · 25006 Lérida Telf 973 22 26 36 Web www.saltosdelpirineo.com REFERENCIA Oferta Banki AC4 FI3-2. Ref. 10113-01-rectificada DESCRIPCIÓN Grupo turbina-generador, cuadro de protección y reguladores para obtención de 25kW para Virgen Blanca, El Forcallo y Viadós. TURBINAS Y EQUIPAMIENTOS HIDROELECTRICOS SALTOS DEL PIRINEO, S.L. Ricard Vinyes,11 Ppal. 3ª 25006-LLEIDA 973222636 Fax 973230159 [email protected] www.saltosdelpirineo.com 1/5 Sr. Luís Martín MCH Campamento Valle de Gistain HUESCA Lleida, 05 de noviembre de 2010 Oferta microcentral 10113-01. Microcentral AC4-FI3/2 Le remitimos oferta de un grupo hidroeléctrico de pequeña potencia como energía de autoabastecimiento. El equipo que le proponemos utiliza resistencia de disipación con un control electrónico para la disipación de la energía sobrante. Datos de partida de la instalación Altura neta 10 m Caudal 400 l/s Potencia 25 kW La turbina y los equipos que mejor se adaptan a las condiciones del salto y caudal son los siguientes, Descripción técnica Microcentral Hidroeléctrica Ecowatt AC4-FI3-2 Las Microcentrales Hidroeléctricas Ecowatt trabajan con regulación automática a potencia constante. El grupo turbina-generador transforma la energía hidráulica en energía eléctrica de manera constante, continua, independientemente de la solicitud de los consumos. Consta de un sistema electrónico de regulación que se ocupa de controlar de forma constante las condiciones de carga de los consumos y de desviar hacia los sistemas de disipación la energía que no se consume directamente. Dicha energía se puede recuperar bajo forma de calor, tanto para la calefacción directa de las casas, como para calentar el agua destinada a usos higiénico-sanitarios. De este modo se realiza un sistema de cogeneración, es decir, de producción de energía eléctrica y de energía térmica. El sistema de regulación está compuesto por unos elementos modulares que se adaptan a cualquier tipo de instalación y de potencia eléctrica generada. Está prevista una regulación secundaria, con accionamiento manual, que permite intervenir en el caudal del agua para adaptar la turbina a las posibles variaciones estacionales del caudal. Las Microcentrales Hidroeléctricas Ecowatt son productos industriales de elevada fiabilidad; diseñados para que se puedan instalar fácilmente, incluso en zonas especialmente complejas como en los países en vías de desarrollo. Para una buena instalación, es necesario realizar algunas obras, simples pero indispensables, siguiendo las indicaciones dadas por el manual y los planos de base que acompañan el equipo. La instalación, la conexión, la puesta en funcionamiento y el mantenimiento de las Microcentrales Hidroeléctricas Ecowatt no requieren presencia de personal técnico especializado. Un instalador eléctrico y un fontanero, con la ayuda de la documentación técnica, pueden sin ningún problema, poner en marcha los equipos que, por otra parte, no requieren ningún calibrado específico. TURBINAS Y EQUIPAMIENTOS HIDROELECTRICOS SALTOS DEL PIRINEO, S.L. Ricard Vinyes,11 Ppal. 3ª 25006-LLEIDA 973222636 Fax 973230159 [email protected] www.saltosdelpirineo.com 2/5 GRUPO TURBINA BANKIMULTIPLICADOR DE CORREA– GENERADOR EJE HORIZONTAL Rodete Banki Los alabes del rodete son de acero inoxidable y están soldados directamente a los discos laterales. Los anclajes están encajados en el eje de la turbina en medio de dos pinzas cónicas. El eje de la turbina gira mediante rodamientos a bolas situados en el exterior de la turbina y transmite el movimiento del eje mediante un multiplicador del número de vueltas, constituido por una pareja de poleas con correa de transmisión dentada, adecuadamente protegida. Bloque turbina El bloque está constituido por un conjunto de láminas de acero soldado, en el cual está ubicado el dispositivo para la regulación manual del caudal. Está provisto de una ventanilla que nos permite acceder al interior para la inspección y limpieza del rodete. Grupo de alimentación Su función es conectar la tubería forzada al bloque turbina. Está compuesto por el tubo de entrada sobre el cual está instalada la válvula manual para el mando de la microcentral, la toma para el manómetro y la toma lateral para el by-pass. TURBINAS Y EQUIPAMIENTOS HIDROELECTRICOS SALTOS DEL PIRINEO, S.L. Ricard Vinyes,11 Ppal. 3ª 25006-LLEIDA 973222636 Fax 973230159 [email protected] www.saltosdelpirineo.com 3/5 Generador Empleamos generadores síncronos trifásicos. El inductor móvil es de 4 polos salientes. Estos generadores se caracterizan por la ausencia de escobillas. La corriente de excitación la suministra un generador auxiliar cuyo rotor (inducido) está montado sobre el mismo eje del generador principal. La regulación de la excitación es de tipo voltamperimétrica por sistema “Compound”. Para las microcentrales de la serie AC2, empleamos un generador síncrono monofásico con inductor móvil de 2 polos salientes. Los rodamientos a bolas de todos los generadores, son de tipo “estanco”, no necesitan lubricación. El generador está separado de la turbina por un broquel-escudo especial que le preserva de cualquier contacto con el agua. CUADRO ELÉCTRICO El cuadro eléctrico está constituido por un armario de acero laminado que contiene los siguientes elementos: Los instrumentos del cuadro monofásico están formados por un voltímetro, un frecuenciómetro digital, un amperímetro indicador de la intensidad total suministrada por el generador y un segundo amperímetro indicador de la corriente absorbida por la carga. El cuadro trifásico está provisto de 6 amperímetros: 3 indican la intensidad distribuida en cada fase y 3 la intensidad absorbida por las cargas. Las protecciones del cuadro monofásico son; un interruptor magnetotérmico tripolar, que protege el generador contra los eventuales cortocircuitos sobre la línea de carga, y un relé electrónico de tensión, que activa dos avisadores (sonoro y visual) en el caso de variaciones de tensión sobrepasando los límites prefijados. Dentro del cuadro trifásico, hay un interruptor magnetotérmico trifásico y 3 relés electrónicos de tensión, conectados entre fase y neutro. Los borneros son necesarios para la conexión de los conductores del generador, de la línea de carga y del regulador electrónico. El aislamiento y las condiciones de los bornes están adaptados a las tensiones y a las secciones de los conductores empleados normalmente. TURBINAS Y EQUIPAMIENTOS HIDROELECTRICOS SALTOS DEL PIRINEO, S.L. Ricard Vinyes,11 Ppal. 3ª 25006-LLEIDA 973222636 Fax 973230159 [email protected] www.saltosdelpirineo.com 4/5 REGULADORES ELECTRÓNICOS Algunos de los ejemplos de reguladores de carga y disipación por aire o agua, o ambas, ya que los equipos permiten disipar con ambos medios Los reguladores electrónicos se componen de la unidad de control y de resistencias de disipación. Los reguladores velan por mantener la tensión y la frecuencia constantes, dado que la absorción de la energía producida por el grupo turbina-generador es siempre constante. Este grupo trabaja siempre a plena carga y los reguladores velan por disipar, mediante resistencias, la energía producida por la microcentral y no consumida por las cargas. La disipación de la energía excedente tiene lugar en agua o aire, mediante elementos disipadores largamente dimensionados, que automáticamente se conectan o desconectan controlados por la unidad electrónica de control del regulador. CARACTERÍSTICAS ELECTRICAS DE LA MICROCENTRAL La microcentral genera energía eléctrica a las tensiones estándar de 230 V monofásico para potencias hasta 10 kW y 230/400 V trifásica para potencias mayores, y a las frecuencias de 50Hz y 60Hz según el país de instalación. El rendimiento global de la microcentral es variable en función de la potencia suministrada y las condiciones de empleo. De todas maneras, este rendimiento es siempre muy elevado con relación a las potencias en juego. TURBINAS Y EQUIPAMIENTOS HIDROELECTRICOS SALTOS DEL PIRINEO, S.L. Ricard Vinyes,11 Ppal. 3ª 25006-LLEIDA 973222636 Fax 973230159 [email protected] www.saltosdelpirineo.com 5/5 Presupuesto y componentes Microcentral Hidroeléctrica Ecowatt AC4-FI2-2 Características - Tipo turbina Banki AC4-FI3-2 - Potencia generada Entre 14 kW (aprox.) - Tensión salida 400/230V AC trifásica/monofásica - Frecuencia 50Hz - Grado de protección IP20 Presupuesto y descripción de equipos - Grupo Turbina Banki-Multiplicador de correa. - Generador síncrono de eje horizontal. - Chasis de montaje y tensor de generador. - Regulador manual de caudal (15-100%) - Cuadro de control CT15000. - 3 Reguladores Electrónicos RMP 5000/B de disipación en agua - Válvula de entrada manual. Presupuesto equipos 36.100,00 € No incluido - Instalación y puesta en marcha de la turbina - Elementos de conexión entre equipos y entre conducción forzada y turbina. By pass. - Red de tierras (neutro y protección) - Válvula y conducción de by-pass - Iluminación y tomas de corriente - Línea salida a usuarios - Sistemas de extinción de incendios - Transporte hasta la instalación Condiciones de la oferta - Garantía del grupo: 1 año - Validez de la oferta: 30 días - I.V.A.: NO INCLUIDO - Portes: Francos hasta nuestros talleres en Lleida - Forma de pago: Contado y mediante contrato con las siguientes pautas pago: - 50% a la firma del contrato - 50% a la entrega del material - Entrega del material: 15-16 semanas laborables. Construidos y testados según normas CEI Certificación de la empresa: ISO9001 & ISO14001 Proyecto Fin de Carrera Ingeniería Industrial Fecha: Diciembre de 2011 RED EN ISLA EN EL VALLE DE GISTAÍN MEDIANTE EL USO DE ENERGÍAS RENOVABLES Luis Martín Rodríguez-Medel Anexos - 126 I.11.3. Grupo turbina-generador 28kW ‘Cink Hidro Energy’ EMPRESA Nombre CINK HIDRO ENERGY Dirección C/ Lucio Marineo, 9. Salamanca – España (sede España) Telf. +420 353 579 154 Web www.cink-hydro-energy.com CONTACTO Nombre Gabriela König Telf. 679 796 999 Email [email protected] REFERENCIA Oferta Cross 10m-400l/s DESCRIPCIÓN Grupo turbina-generador, cuadro de protección y reguladores para obtención de 28kW para Virgen Blanca, El Forcallo y Viadós. Presupuesto realizado a petición del comercial a la fábrica y calculado por Lucie Kulhankova del ‘Sales Department’. Option (10 m, 400 l/s): 40.000€,net,FCA + 3.000€ for transport + 5.000€ putting into operation; 28 kW Pg Los detalles sobre la puesta en marcha del sistema son los textualmente los siguientes: “Nosotros te entregamos una instalación industrial con las garantías correspondientes y con la supervisión del montaje y la puesta en marcha se asegura su correcto funcionamiento. Todo tipo de permisos y licencias son responsabilidad del promotor” Proyecto Fin de Carrera Ingeniería Industrial Fecha: Diciembre de 2011 RED EN ISLA EN EL VALLE DE GISTAÍN MEDIANTE EL USO DE ENERGÍAS RENOVABLES Luis Martín Rodríguez-Medel Anexos - 127 I.11.4. Grupo turbina-generador 14kW ‘Cink Hidro Energy’ EMPRESA Nombre CINK HIDRO ENERGY Dirección C/ Lucio Marineo, 9. Salamanca – España (sede España) Telf +420 353 579 154 Web www.cink-hydro-energy.com CONTACTO Nombre Gabriela König Telf. 679 796 999 Email [email protected] REFERENCIA Oferta Cross 10m-200l/s DESCRIPCIÓN Grupo turbina-generador, cuadro de protección y reguladores para obtención de 14kW para Virgen Blanca, El Forcallo y Viadós. Presupuesto realizado a petición del comercial a la fábrica y calculado por Lucie Kulhankova del ‘Sales Department’. Option (10 m, 200 l/s): 30.000€,net,FCA + 2.000€ for transport + 5.000€ putting into operation; 14 kW Pg Los detalles sobre la puesta en marcha del sistema son los textualmente los siguientes: “Nosotros te entregamos una instalación industrial con las garantías correspondientes y con la supervisión del montaje y la puesta en marcha se asegura su correcto funcionamiento. Todo tipo de permisos y licencias son responsabilidad del promotor” Proyecto Fin de Carrera Ingeniería Industrial Fecha: Diciembre de 2011 RED EN ISLA EN EL VALLE DE GISTAÍN MEDIANTE EL USO DE ENERGÍAS RENOVABLES Luis Martín Rodríguez-Medel Anexos - 128 I.12. Presupuesto PRESUPUESTO Y MEDICIONES CÓDIGO RESUMEN UDS LONGITUD ANCHURA ALTURA PARCIALES CANTIDAD PRECIO IMPORTE _____________________________________________________________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ 13 de noviembre de 2011 Página 1 CAPÍTULO 01 MICRO-CENTRAL HIDROELÉCTRICA 01.01 m. COND.POLIET.PE 100 PN 6 DN=200mm. Conductos de polietileno PE 100 de PN6 de diámetro DN=200mm suministrado en barras. incluyendo elementos de unión, recortes de tubería, completamente instalado sobre terreno preparado. Conducción derivación 3 65,00 195,00 _______________________________________________________ 195,00 26,95 5.255,25 01.02 ud Gavión 2x1x1m (8x10-16) 2,7 mm Gavión de rejilla para relleno con piedras puesto sobre lecho del río _______________________________________________ 3,00 33,35 100,05 01.03 kg Acero estrcutura metálica Estructura metalica incluso anclaje con hormigón armado y mano de obra para soldadura y montaje en taller. Incluso traslado y montaje insitu. _______________________________________________ 308,65 7,20 2.222,28 01.04 m2 DESBROCE MONTE BAJO e<15 cm. desbroce de tierras para incorporar tubería derivación, incluso alisado y prensado de capa de acabado tubería derivación 1 65,00 0,50 32,50 _______________________________________________________ 32,50 1,68 54,60 01.05 m3 RELLENO TRASDÓS O.F./MATERIAL PRÉSTAMO Relleno con material de préstamo de zonas bajo cota de canalización. incluso prensado y alisado tubería derivación 1 15,00 0,50 0,50 3,75 _______________________________________________________ 3,75 14,51 54,41 01.06 m3 HORM. HA-25/P/20/I V. MANUAL Hormigón en masa HA-25/P/20/I, elaborado en central en relleno de zapatas y zanjas de cimentación, incluso encamillado de pilares y muros, vertido por medios manuales, vibrado y colocación. Según normas NTE-CSZ , EHE y CTE-SE-C. Cruces caminos 1 5,00 0,40 0,30 0,60 _______________________________________________________ 0,60 95,88 57,53 01.07 m2 DEM.FORJ.VIG.HGÓN/BOVED.C/COM. Demolición de forjados de viguetas pretensadas de hormigón armado, bovedillas cerámicas o de hormigón, y capa de compresión de hormigón, con compresor, incluso limpieza y retirada de escombros a pie de carga, sin transporte al vertedero y con p.p. de medios auxiliares, sin medidas de protección colectivas. caseta máquinas 1 3,00 3,30 9,90 _______________________________________________________ 9,90 23,20 229,68 01.08 m2 FORJ.SEMIVIG. 20+5, B-70 Forjado 20+5 cm. formado a base de semiviguetas de hormigón pretensado, separadas 66 cm. entre ejes, bovedilla cerámica de 60x20x20 cm. y capa de compresión de 5 cm., de hormigón HA-25/P/20/I, elaborado en central, i/armadura (2,00 kg/m2), terminado. Según normas NTE, EFHE , EHE y CTE-SE-AE. caseta máquinas 1 3,00 3,30 9,90 _______________________________________________________ 9,90 51,46 509,45 01.09 m2 ENCOF. MADERA EN FORJADOS Encofrado y desencofrado continuo con puntales y sopandas en forjados de viguetas y bovedillas, hasta 3,5 m. de altura, con madera suelta. Según normas NTE-EME. caseta másquinas 1 3,00 3,30 9,90 _______________________________________________________ 9,90 11,98 118,60 01.10 m3 Hormigón HA-25/P/20 Hormigón armado HA-25 N/mm2, Tmáx.20 mm., consistencia plástica, elaborado en central, en losas planas, i/p.p. de armadura (85 kg/m3) y encofrado de madera, vibrado y colocado. Según normas NTE-EME, EHL y EHE. pedestales turbina 2 1,50 0,20 0,50 0,30 PRESUPUESTO Y MEDICIONES CÓDIGO RESUMEN UDS LONGITUD ANCHURA ALTURA PARCIALES CANTIDAD PRECIO IMPORTE _____________________________________________________________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ 13 de noviembre de 2011 Página 2 _______________________________________________________ 0,30 375,26 112,58 01.11 ud ACUMULADOR INOX. C/ SERPENTÍN 2.000 l. Suministro e instalación de depósito inter-acumulador solar de acero inoxidable de 2000 l., con altura 2070 mm., diámetro 960 mm., y con temperatura máxima de 95º. Serpentín solar de 4,35 m2 de superficie de intercambio y temperatura máxima de trabajo de 110º. Aislamiento térmico de espuma de poliuretano libre de CFC y revestido con camisa de plástico. Incluso transporte, montaje, válvulas de corte y seguridad (conducida), p.p. pruebas de funcionamiento y puesta en marcha. S/CTE-DB-HE-4. _______________________________________________ 0,00 7.291,00 0,00 01.12 m Tuberia de acero elicoidal DN=400mm Tubería de acero al carbono soldada helicoidalmente, de 400 mm de diámetro y 6,3 mm de espesor PN máx 20 Atm en acero S235 JR G2 según Norma de Fabricación UNE EN 10025:1994, con doble cordón de soldadura interior y exterior, por el procedimiento de arco sumergido tipo Unión-Melt. Protección interior mediante aplicación de pintura Epoxi agua potable de 300 micras y exterior mediante aplicación de PE extruído en caliente y procedimiento tres capas, previo granallado de la superficie en ambas caras hasta el grado SA-2 1/2 de la Norma SIS-055900/67. Medida la longitud en perfil colocada y probada. Incluye la demolición y retirada de la tubería existente. Tubería forzada 1 16,00 16,00 _______________________________________________________ 16,00 288,00 4.608,00 01.13 u Uniones acerrojadas DN=80-1000m Ve Unión acerrojada para tuberías inclinadas autoportantes. totalmente instalada para tuberías DN=80-1000m tubería forzada 3 3,00 _______________________________________________________ 3,00 341,00 1.023,00 01.14 m3 Hormigón HM-20 para recibo de tubería Hormigón HM-20/B/40/IIa+Qa, con cemento CEM II/A-D/42,5/SR (UNE 80303:96), en masa o ligeramente armado, colocado en cualquier tipo de obra, incluso fabricación carga y transporte, totalmente colocado. _______________________________________________ 1,00 122,00 122,00 01.15 u Grupo turbina-generador Cink 14kW 200l/s Grupo turbina-generado de la marca Cink Hidro Energy para 200l/s y h=10m de generación trifásica de 14kW incl. transporte al lugar de instalación, equipos de regulación y control. incl Cuadro de control y protección. No incluye puesta en marcha ni licencias y permisos. _______________________________________________ 1,00 32.000,00 32.000,00 01.16 u Grupo turbina-generador Cink 28kW 200l/s Grupo turbina-generado de la marca Cink Hidro Energy para 400l/s y h=10m de generación trifásica de 28kW incl. transporte al lugar de instalación. No incluye puesta en marcha ni licencias y permisos. _______________________________________________ 0,00 43.000,00 0,00 01.17 u Grupo turbina-generador S.Pirineos 14kW 200l/s Grupo turnina-generador distribuido por Saltos del Pirineo para 200l/s y h=10m de generación trifásica de 14kW se compone de: - grupo turbina-generador IREM Banki AC4-FI3-2 grado de protección IP20 - generador síncrono de eje horizontal - chasis de montaje y tensor de generador. - regulador manual 15-100% - Cuadro de control CT15000 - 3x reguladores electrónicos RMP5000B de disipación de agua - Válvula de entrada manual _______________________________________________ 0,00 36.100,00 0,00 PRESUPUESTO Y MEDICIONES CÓDIGO RESUMEN UDS LONGITUD ANCHURA ALTURA PARCIALES CANTIDAD PRECIO IMPORTE _____________________________________________________________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ 13 de noviembre de 2011 Página 3 01.18 u Grupo turbina-generador S.Pirineos 14kW 200l/s Grupo turnina-generador distribuido por Saltos del Pirineo para 400l/s y h=10m de generación trifásica de 25kW se compone de: - grupo turbina-generador IREM Banki AC4-FI2-2 grado de protección IP20 - generador síncrono de eje horizontal - chasis de montaje y tensor de generador. - regulador manual 15-100% - Cuadro de control CT30000 - 3x reguladores electrónicos RMP10000B de disipación de agua - Válvula de entrada manual _______________________________________________ 0,00 48.120,00 0,00 _______________ TOTAL CAPÍTULO 01 MICRO-CENTRAL HIDROELÉCTRICA .................................................................. 46.467,43 PRESUPUESTO Y MEDICIONES CÓDIGO RESUMEN UDS LONGITUD ANCHURA ALTURA PARCIALES CANTIDAD PRECIO IMPORTE _____________________________________________________________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ 13 de noviembre de 2011 Página 4 CAPÍTULO 02 INSTALACIÓN TERMOSOLAR 02.01 u IV4000 TC2 interacumulador ac. INOX 1 serpentín Acumulador Suicalsa serie IV de 4000l de capacidad de acero inoxidable AISI 316L, apto para contacto con agua potable de acuerdo a la directiva 89/109/CEE, pertenece a la familia de los aceros austeníticos (18-8 con 2% de molibdeno y contenido en carbono inferior a 0,035%), que se caracteriza por su elevada resistencia a la corrosión.Espuma de poliuretano flexible de 50 mm de espesor y coeficiente de conductividad térmica de 0,038 W/m°K. Terminación exterior es funda de skay de 0,28 mm o similar. Virgen Blanca 1 1,00 _______________________________________________________ 1,00 11.421,00 11.421,00 02.02 u Grupo de seguridad para 10 atm y acumuladores hasta 5000 L de ca _______________________________________________________ 1,00 112,00 112,00 02.03 u VIH 750 acumulador de acero vitrificado auroSTOR cap. 750 l. Captador solar plano, de la empresa VAILLANT. Dimensiones 1233/2033/80 mm. Área útil de apertura: 2,352 m2. Rendimiento: k0 = 0,801 K1 = 3,320 w/(m2·K) K2 = 0,023 w/(m2·K2). Contraseña de certificación NPS-23808. Absorbedor de alta selectividad (serpentín de Cu sobre lámina absorbedora de aluminio con recubrimiento high selective blue ? = 5 % ? = 95 %). 4 conexiones 3/4". Instalación en posición horizontal. Marco y trasera totalmente en aluminio, aislamiento térmico de lana de roca (40 mm, ? = 0,035 w/(m2·K), ? = 55 kg / m3). Virgen Blanca _______________________________________________________ 5,00 820,00 4.100,00 02.04 u auroMATIC 560 - centralita de control para instalaciones de ener auroMATIC 560 Centralita de control para instalaciones de Energía Solar. Control sobre dos circuitos independientes. Control sobre dos campos de colectores independientes. La centralita de regulación solar auroMATIC VRS560 es una de tipo eléctrico capaz de gestionar la producción de ACS mediante energía solar térmica así como un segundo circuito adicional como puede ser el calentamiento de un piscina. Con el regulador se puede ajustar la temperatura máxima del acumulador así como la temperatura mínima para el apoyo a cargo de una resistencia eléctrica de inmersión o una caldera sólo calefacción. El regulador incorpora tanto la sonda del colector como las de los dos circuitos a calentar. Con el fin de obtener un máximo rendimiento en el sistema, el regulador cuenta con una serie de rogramas: · Control de hasta dos campos de colectores independientes. · Puesta en funcionamiento y parada del sistema: en función del diferencial de temperatura entre el captador y el acumulador. · Temperatura máxima de acumulación: mediante la cual se limita la temperatura máxima a alcanzar en el acumulador, acumuladores o piscina tanto de la energía solar como del apoyo. · Función de recarga: en donde el regulador controla el sistema de apoyo (caldera o resistencia eléctrica) si fuera necesario. · Retraso de recarga: con el fin de aprovechar al máximo la energía solar, esta función retrasa la entrada del sistema de apoyo en el caso de que exista energía solar suficiente para seguir calentando el acumulador. · Protección contra la Legionela: con la cual no existe la posibilidad de existencia de legionela en el acumulador. · Función protección bomba: para evitar el bloqueo de la bomba, cada 23 h el regulador la pone en marcha. · Funciones especiales de vacaciones y especiales: con estas funciones el sistema da la posibilidad de buscar ahorros del sistema en períodos vacacionales o puntuales. · Función horaria: con la que se le marcan horarios de hasta tres períodos diarios de funcionamiento en la carga del apoyo para conseguir el máximo aprovechamiento de la instalación de energía solar y máximo ahorro en la energía de apoyo. · Control de la ganacia solar: con un sensor adicional puede dar la medida de la energía solar aprovechada. · Control sobre la bomba de recirculación de agua caliente sanitaria. _______________________________________________ 1,00 304,00 304,00 PRESUPUESTO Y MEDICIONES CÓDIGO RESUMEN UDS LONGITUD ANCHURA ALTURA PARCIALES CANTIDAD PRECIO IMPORTE _____________________________________________________________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ 13 de noviembre de 2011 Página 5 02.05 u Soporte para cubierta inclinada. 5 captadores verticales (VFK 14 Estructura para cubierta inclinada de Aluminio, de la empresa VAILLANT, con alta resistencia a la corrosión y reducido peso. Diseño para montaje "plug and play". Incluye rieles estabilizadores horizontales y todas las conexiones hidráulicas incluidas para la conexión de 5 captadores verticales en fila. _______________________________________________ 1,00 366,00 366,00 02.06 u Vaso de expansión solar 38 litros. _______________________________________________________ 1,00 129,00 129,00 02.07 u Depósito protección vaso expansión. _______________________________________________________ 1,00 79,00 79,00 02.08 u Líquido solar 5 L Bidón de 5 L de líquido solar Vaillant (propilenglicol en agua con inhibidores. Concentración de propilenglicol: 42 - 45 % según DIN 51777) _______________________________________________ 1,00 43,00 43,00 02.09 m Tubo a.inox AISI-316 brillante 35x1,0 Tubo acero inoxidable según AISI-316 35x1,0 incluyendo corte codos y otros elementos necesarios para su completa colocación. _______________________________________________ 25,00 8,58 214,50 02.10 u VIH 750 acumulador de acero vitrificado auroSTOR cap. 750 l. Acumulador de Acero Vitrificado solar, de la empresa VAILLANT. Capacidad: 750 L. Peso en vacío: 170 Kg. Diámetro exterior/altura: 950/1840 mm. _______________________________________________ 1,00 2.281,00 2.281,00 _______________ TOTAL CAPÍTULO 02 INSTALACIÓN TERMOSOLAR ............................................................................... 19.049,50 Proyecto Fin de Carrera Ingeniería Industrial Fecha: Diciembre de 2011 RED EN ISLA EN EL VALLE DE GISTAÍN MEDIANTE EL USO DE ENERGÍAS RENOVABLES Luis Martín Rodríguez-Medel Anexos - 140 Total 16.567 3.653,31 € EL FORCALLO Gasolina 6.552 3.385 4.386,96 € Gasóleo 10.366 1.208 1.564,36 € Total 16.918 5.951,32 € Tabla 49. Costes anuales de combustible actuales Nota: precios a día 08/11/2011. Gasolina 1,296€/litro. Gasóleo 1,295€/litro. I.13.3. Costes creando la microrred Se elimina todo el consumo de combustibles fósiles siendo la aportación de energía de cada instalación la mostrada en la Tabla 50. Energía [kWh] Combustible Coste [€/año] VIRGEN BLANCA Gasolina 0 0,00 - € Gasóleo 0 0,00 - € Hidroeléctrica 12.695 - - € Termosolar 3.872 - - € Total 12.695 0,00 - € EL FORCALLO Gasolina 0 0,00 - € Gasóleo 0 0,00 - € Hidroeléctrica 16.529 - - € Biomasa 389 78,22 16,14 € Total 16.529 16,14 € Tabla 50. Coste de combustible creando la microrred Se consigue un ahorro de 3.653,31€ (100% de la demanda energética) en Virgen Blanca y de 5.935,18€ (99,73%) en El forcallo. I.13.4. Costes creando la micro-central hidroeléctrica El coste en combustible para cada consumidor creando la micro-central hidroeléctrica es el mostrado en la Tabla 51. Energía [kWh] Combustible [litros] Coste [€/año] VIRGEN BLANCA Gasolina 0 0,00 - € Gasóleo 3872 427,69 553,86 € Hidroeléctrica 12.695 - - € Total 16.567 427,69 553,86 € EL FORCALLO Gasolina 0 0,00 - € Gasóleo 389 45,33 58,71 € Hidroeléctrica 16.529 - - € Total 16.918 45,33 58,71 € Tabla 51. Coste de combustible creando la micro-central hidroeléctrica Proyecto Fin de Carrera Ingeniería Industrial Fecha: Diciembre de 2011 RED EN ISLA EN EL VALLE DE GISTAÍN MEDIANTE EL USO DE ENERGÍAS RENOVABLES Luis Martín Rodríguez-Medel Anexos - 141 Virgen Blanca consigue un ahorro anual en combustible del 84,84% y El Forcallo del 99,01%. Sólo se realiza el mantenimiento de las calderas y de la micro-central hidroeléctrica. Los grupos electrógenos quedan exentos. I.13.5. Costes instalación termosolar La instalación termosolar es de Virgen Blanca y el ahorro que consigue con ella es el mostrado en la Tabla 52. Energía [kWh] Combustible [litros] Coste [€/año] VIRGEN BLANCA Gasolina 3.829 1.413,00 1.831,25 € Gasóleo 8.442,8 932,57 1.207,67 € Termosolar 4.295,20 - - € Total 16.567 2.345,57 3.038,92 € Tabla 52. Coste de combustible creando la instalación termosolar Se consigue un ahorro anual en combustible de 614,39€ (16,82% de las necesidades energéticas y el 33,72% de la necesidades térmicas). I.13.6. Costes instalación de biomasa La caldera de biomasa tiene potencia suficiente para sustituir por completo a la caldera de gasóleo. Energía [kWh] Combustible [litros] Coste [€/año] EL FORCALLO Gasolina 6.552 3.385,00 4.386,96 € Gasóleo 0 0,00 - € Biomasa 10.366 - 430,02 € total 16.918 3.385,00 4.816,98 € Tabla 53. Coste de combustible creando la instalación termosolar Se consigue un ahorro anual en combustible de 1.134,34€ (19,06% de las necesidades energéticas y el 100,00% de la necesidades térmicas). I.13.7. Flujo de cajas creando la microrred Conocida inversión inicial, y los costes de mantenimiento de las instalaciones utilizadas se puede calcular el flujo de cajas que se calcula según el siguiente esquema: + Ingresos de explotación - Gastos de explotación - Amortizaciones = BAIT - Impuestos = BDT Proyecto Fin de Carrera Ingeniería Industrial Fecha: Diciembre de 2011 RED EN ISLA EN EL VALLE DE GISTAÍN MEDIANTE EL USO DE ENERGÍAS RENOVABLES Luis Martín Rodríguez-Medel Anexos - 142 + Amortizaciones = Flujo de caja Para calcular los flujos de cajas de años posteriores se tiene en cuenta la tasa de crecimiento de los precios que se toma de 2,5% según la media de los último años. El periodo de amortización de las inversiones se escoge según lo dispuesto en el Real Decreto 1777/2004, de 30 de julio y de la recomendada por los instaladores: - Hidroeléctricas de 5 a 40 años. Debido a su reducida tasa de utilización será a 30años. - Termosolar y de biomasa a 15 años. La tasa anual de crecimiento del precio del combustible y del mantenimiento se toma del 2,5%. El flujo de cajas de Virgen Blanca para la creación de la microrred durante 40 años es la indicada en la Tabla 57. Proyecto Fin de Carrera Ingeniería Industrial Fecha: Diciembre de 2011 RED EN ISLA EN EL VALLE DE GISTAÍN MEDIANTE EL USO DE ENERGÍAS RENOVABLES Luis Martín Rodríguez-Medel Anexos - 143 Año ingresos gastos amortización BAIT impuestos BDT flujo de caja 0 - 57.527,33 € 1 3.653,31 € 165,00 € 1.917,58 € 1.570,74 € 392,68 € 1.178,05 € 3.095,63 € 2 3.744,65 € 169,13 € 1.917,58 € 1.657,94 € 414,49 € 1.243,46 € 3.161,04 € 3 3.838,26 € 173,35 € 1.917,58 € 1.747,33 € 436,83 € 1.310,50 € 3.228,08 € 4 3.934,22 € 177,69 € 1.917,58 € 1.838,95 € 459,74 € 1.379,22 € 3.296,79 € 5 4.032,57 € 182,13 € 1.917,58 € 1.932,87 € 483,22 € 1.449,65 € 3.367,23 € 6 4.133,39 € 186,68 € 1.917,58 € 2.029,13 € 507,28 € 1.521,85 € 3.439,42 € 7 4.236,72 € 191,35 € 1.917,58 € 2.127,80 € 531,95 € 1.595,85 € 3.513,42 € 8 4.342,64 € 196,13 € 1.917,58 € 2.228,93 € 557,23 € 1.671,70 € 3.589,28 € 9 4.451,21 € 201,04 € 1.917,58 € 2.332,59 € 583,15 € 1.749,44 € 3.667,02 € 10 4.562,49 € 206,06 € 1.917,58 € 2.438,85 € 609,71 € 1.829,14 € 3.746,71 € 11 4.676,55 € 211,21 € 1.917,58 € 2.547,76 € 636,94 € 1.910,82 € 3.828,40 € 12 4.793,46 € 216,49 € 1.917,58 € 2.659,39 € 664,85 € 1.994,54 € 3.912,12 € 13 4.913,30 € 221,91 € 1.917,58 € 2.773,82 € 693,45 € 2.080,36 € 3.997,94 € 14 5.036,13 € 227,45 € 1.917,58 € 2.891,10 € 722,78 € 2.168,33 € 4.085,90 € 15 5.162,04 € 233,14 € 1.917,58 € 3.011,32 € 752,83 € 2.258,49 € 4.176,07 € 16 5.291,09 € 238,97 € 1.917,58 € 3.134,54 € 783,63 € 2.350,90 € 4.268,48 € 17 5.423,36 € 244,94 € 1.917,58 € 3.260,84 € 815,21 € 2.445,63 € 4.363,21 € 18 5.558,95 € 251,07 € 1.917,58 € 3.390,30 € 847,58 € 2.542,73 € 4.460,30 € 19 5.697,92 € 257,34 € 1.917,58 € 3.523,00 € 880,75 € 2.642,25 € 4.559,83 € 20 5.840,37 € 263,78 € 1.917,58 € 3.659,01 € 914,75 € 2.744,26 € 4.661,84 € 21 5.986,38 € 270,37 € 1.917,58 € 3.798,43 € 949,61 € 2.848,82 € 4.766,40 € 22 6.136,04 € 277,13 € 1.917,58 € 3.941,33 € 985,33 € 2.956,00 € 4.873,57 € 23 6.289,44 € 284,06 € 1.917,58 € 4.087,80 € 1.021,95 € 3.065,85 € 4.983,43 € 24 6.446,68 € 291,16 € 1.917,58 € 4.237,94 € 1.059,48 € 3.178,45 € 5.096,03 € 25 6.607,84 € 298,44 € 1.917,58 € 4.391,82 € 1.097,96 € 3.293,87 € 5.211,45 € 26 6.773,04 € 305,90 € 1.917,58 € 4.549,56 € 1.137,39 € 3.412,17 € 5.329,75 € 27 6.942,36 € 313,55 € 1.917,58 € 4.711,24 € 1.177,81 € 3.533,43 € 5.451,01 € 28 7.115,92 € 321,39 € 1.917,58 € 4.876,96 € 1.219,24 € 3.657,72 € 5.575,30 € 29 7.293,82 € 329,42 € 1.917,58 € 5.046,82 € 1.261,71 € 3.785,12 € 5.702,69 € 30 7.476,17 € 337,66 € 1.917,58 € 5.220,93 € 1.305,23 € 3.915,70 € 5.833,28 € 31 7.663,07 € 346,10 € - € 7.316,97 € 1.829,24 € 5.487,73 € 5.487,73 € 32 7.854,65 € 354,75 € - € 7.499,90 € 1.874,97 € 5.624,92 € 5.624,92 € 33 8.051,01 € 363,62 € - € 7.687,39 € 1.921,85 € 5.765,55 € 5.765,55 € 34 8.252,29 € 372,71 € - € 7.879,58 € 1.969,89 € 5.909,68 € 5.909,68 € 35 8.458,60 € 382,03 € - € 8.076,57 € 2.019,14 € 6.057,43 € 6.057,43 € 36 8.670,06 € 391,58 € - € 8.278,48 € 2.069,62 € 6.208,86 € 6.208,86 € 37 8.886,81 € 401,37 € - € 8.485,44 € 2.121,36 € 6.364,08 € 6.364,08 € 38 9.108,98 € 411,40 € - € 8.697,58 € 2.174,40 € 6.523,19 € 6.523,19 € 39 9.336,71 € 421,69 € - € 8.915,02 € 2.228,76 € 6.686,27 € 6.686,27 € 40 9.570,13 € 432,23 € - € 9.137,90 € 2.284,47 € 6.853,42 € 6.853,42 € Tabla 54. Flujo de cajas de Virgen Blanca creando microrred. Proyecto Fin de Carrera Ingeniería Industrial Fecha: Diciembre de 2011 RED EN ISLA EN EL VALLE DE GISTAÍN MEDIANTE EL USO DE ENERGÍAS RENOVABLES Luis Martín Rodríguez-Medel Anexos - 144 Y la de El Forcallo se indica en la Tabla 55. Año ingresos gastos amortización BAIT impuestos BDT flujo de caja 0 - 59.299,43 € 1 5.951,32 € 15,00 € 1.976,65 € 3.959,67 € 989,92 € 2.969,75 € 4.946,40 € 2 6.100,10 € 15,38 € 1.976,65 € 4.108,08 € 1.027,02 € 3.081,06 € 5.057,71 € 3 6.252,61 € 15,76 € 1.976,65 € 4.260,20 € 1.065,05 € 3.195,15 € 5.171,80 € 4 6.408,92 € 16,15 € 1.976,65 € 4.416,12 € 1.104,03 € 3.312,09 € 5.288,74 € 5 6.569,14 € 16,56 € 1.976,65 € 4.575,94 € 1.143,98 € 3.431,95 € 5.408,60 € 6 6.733,37 € 16,97 € 1.976,65 € 4.739,75 € 1.184,94 € 3.554,82 € 5.531,46 € 7 6.901,71 € 17,40 € 1.976,65 € 4.907,66 € 1.226,92 € 3.680,75 € 5.657,40 € 8 7.074,25 € 17,83 € 1.976,65 € 5.079,77 € 1.269,94 € 3.809,83 € 5.786,48 € 9 7.251,11 € 18,28 € 1.976,65 € 5.256,18 € 1.314,05 € 3.942,14 € 5.918,78 € 10 7.432,38 € 18,73 € 1.976,65 € 5.437,00 € 1.359,25 € 4.077,75 € 6.054,40 € 11 7.618,19 € 19,20 € 1.976,65 € 5.622,34 € 1.405,59 € 4.216,76 € 6.193,41 € 12 7.808,65 € 19,68 € 1.976,65 € 5.812,32 € 1.453,08 € 4.359,24 € 6.335,89 € 13 8.003,86 € 20,17 € 1.976,65 € 6.007,04 € 1.501,76 € 4.505,28 € 6.481,93 € 14 8.203,96 € 20,68 € 1.976,65 € 6.206,64 € 1.551,66 € 4.654,98 € 6.631,62 € 15 8.409,06 € 21,19 € 1.976,65 € 6.411,22 € 1.602,80 € 4.808,41 € 6.785,06 € 16 8.619,29 € 21,72 € 1.976,65 € 6.620,91 € 1.655,23 € 4.965,69 € 6.942,33 € 17 8.834,77 € 22,27 € 1.976,65 € 6.835,85 € 1.708,96 € 5.126,89 € 7.103,54 € 18 9.055,64 € 22,82 € 1.976,65 € 7.056,17 € 1.764,04 € 5.292,12 € 7.268,77 € 19 9.282,03 € 23,39 € 1.976,65 € 7.281,99 € 1.820,50 € 5.461,49 € 7.438,14 € 20 9.514,08 € 23,98 € 1.976,65 € 7.513,45 € 1.878,36 € 5.635,09 € 7.611,74 € 21 9.751,93 € 24,58 € 1.976,65 € 7.750,70 € 1.937,68 € 5.813,03 € 7.789,68 € 22 9.995,73 € 25,19 € 1.976,65 € 7.993,89 € 1.998,47 € 5.995,42 € 7.972,06 € 23 10.245,62 € 25,82 € 1.976,65 € 8.243,15 € 2.060,79 € 6.182,36 € 8.159,01 € 24 10.501,76 € 26,47 € 1.976,65 € 8.498,65 € 2.124,66 € 6.373,98 € 8.350,63 € 25 10.764,31 € 27,13 € 1.976,65 € 8.760,53 € 2.190,13 € 6.570,40 € 8.547,04 € 26 11.033,41 € 27,81 € 1.976,65 € 9.028,96 € 2.257,24 € 6.771,72 € 8.748,37 € 27 11.309,25 € 28,50 € 1.976,65 € 9.304,10 € 2.326,02 € 6.978,07 € 8.954,72 € 28 11.591,98 € 29,22 € 1.976,65 € 9.586,12 € 2.396,53 € 7.189,59 € 9.166,24 € 29 11.881,78 € 29,95 € 1.976,65 € 9.875,19 € 2.468,80 € 7.406,39 € 9.383,04 € 30 12.178,83 € 30,70 € 1.976,65 € 10.171,48 € 2.542,87 € 7.628,61 € 9.605,26 € 31 12.483,30 € 31,46 € - € 12.451,83 € 3.112,96 € 9.338,87 € 9.338,87 € 32 12.795,38 € 32,25 € - € 12.763,13 € 3.190,78 € 9.572,35 € 9.572,35 € 33 13.115,26 € 33,06 € - € 13.082,21 € 3.270,55 € 9.811,65 € 9.811,65 € 34 13.443,14 € 33,88 € - € 13.409,26 € 3.352,32 € 10.056,95 € 10.056,95 € 35 13.779,22 € 34,73 € - € 13.744,49 € 3.436,12 € 10.308,37 € 10.308,37 € 36 14.123,70 € 35,60 € - € 14.088,11 € 3.522,03 € 10.566,08 € 10.566,08 € 37 14.476,80 € 36,49 € - € 14.440,31 € 3.610,08 € 10.830,23 € 10.830,23 € 38 14.838,72 € 37,40 € - € 14.801,32 € 3.700,33 € 11.100,99 € 11.100,99 € 39 15.209,68 € 38,34 € - € 15.171,35 € 3.792,84 € 11.378,51 € 11.378,51 € 40 15.589,93 € 39,29 € - € 15.550,63 € 3.887,66 € 11.662,97 € 11.662,97 € Tabla 55. Flujo de cajas de El Forcallo creando microrred. Proyecto Fin de Carrera Ingeniería Industrial Fecha: Diciembre de 2011 RED EN ISLA EN EL VALLE DE GISTAÍN MEDIANTE EL USO DE ENERGÍAS RENOVABLES Luis Martín Rodríguez-Medel Anexos - 145 A partir de los flujos de cajas anteriores se calculan los parámetros de rentabilidad como se explica a continuación. El VAN es el valor actual neto, indica la cantidad de dinero que se gana con el proyecto y al ser positivo se considera que es rentable. 𝑉𝐴𝑁 =−𝐼𝑜+ 𝑄𝑖 1 + 𝑟 𝑖 𝑛 𝑖=1 Donde: 𝑄𝑖 es el flujo de cajas del año i. 𝑟 es la tasa de actualización del capital. 𝐼𝑜 es la inversión inicial. 𝑛 son los años en los que se realiza el análisis económico. El TIR es la tasa interna de retorno, que es el valor de tasa de actalización que hace el VAN cero. Da una idea de a partir de que tasa de actualización se pierde dinero. 𝑇𝐼𝑅 =𝑟 𝑉𝐴𝑁 𝑟 = 0 El PR es periodo de retorno, que se calcula actualizando los flujos de cajas al primer año con la expresión: 𝐶1=𝐶𝑖 1 + 𝑘 𝑖 Donde: 𝐶1 es el valor en el año 1. 𝐶𝑖 es el valor en el año i. 𝑘 es la tasa de actualización del capital. Y sumando su valor hasta recuperar la inversión inicial. El PR indica los años que tarda en recuperarse la inversión inicial. Tomando como referencia una tasa de interés anual del 5%, se calculan los parámetros de rentabilidad que aparecen en la Tabla 56. VIRGEN BLANCA EL FORCALLO VAN 14.578,07 € 58.562,97 € TIR 6,50% 10,19% PR 28 16 Tabla 56. Parámetros de rentabilidad creando una microrred Proyecto Fin de Carrera Ingeniería Industrial Fecha: Diciembre de 2011 RED EN ISLA EN EL VALLE DE GISTAÍN MEDIANTE EL USO DE ENERGÍAS RENOVABLES Luis Martín Rodríguez-Medel Anexos - 146 I.13.8. Flujo de cajas creando una micro-central hidroeléctrica En este caso se ejecuta la central hidroeléctrica y ambos consumos disponen de acumuladores eléctricos y control jerárquico de consumos. Se crea una microrred eléctrica donde se consigue paliar el total de la demanda eléctrica de los consumidores y aprte de la térmica. Se sigue el mismo procedimiento de cálculo que en el apartado anterior. El flujo de cajas de Virgen Blanca para la creación de la microrred durante 40 años es la indicada en la Tabla 57. Proyecto Fin de Carrera Ingeniería Industrial Fecha: Diciembre de 2011 RED EN ISLA EN EL VALLE DE GISTAÍN MEDIANTE EL USO DE ENERGÍAS RENOVABLES Luis Martín Rodríguez-Medel Anexos - 147 Año ingresos gastos amortización BAIT impuestos BDT flujo de caja 0 - 38.477,83 € 1 3.099,46 € 195,00 € 1.282,59 € 1.621,86 € 405,465314 1.216,40 € 2.498,99 € 2 3.176,94 € 199,88 € 1.282,59 € 1.694,47 € 423,618162 1.270,85 € 2.553,45 € 3 3.256,37 € 204,87 € 1.282,59 € 1.768,90 € 442,22483 1.326,67 € 2.609,27 € 4 3.337,77 € 209,99 € 1.282,59 € 1.845,19 € 461,296666 1.383,89 € 2.666,48 € 5 3.421,22 € 215,24 € 1.282,59 € 1.923,38 € 480,845297 1.442,54 € 2.725,13 € 6 3.506,75 € 220,62 € 1.282,59 € 2.003,53 € 500,882644 1.502,65 € 2.785,24 € 7 3.594,42 € 226,14 € 1.282,59 € 2.085,68 € 521,420925 1.564,26 € 2.846,86 € 8 3.684,28 € 231,79 € 1.282,59 € 2.169,89 € 542,472662 1.627,42 € 2.910,01 € 9 3.776,39 € 237,59 € 1.282,59 € 2.256,20 € 564,050694 1.692,15 € 2.974,75 € 10 3.870,80 € 243,53 € 1.282,59 € 2.344,67 € 586,168175 1.758,50 € 3.041,10 € 11 3.967,57 € 249,62 € 1.282,59 € 2.435,35 € 608,838594 1.826,52 € 3.109,11 € 12 4.066,75 € 255,86 € 1.282,59 € 2.528,30 € 632,075774 1.896,23 € 3.178,82 € 13 4.168,42 € 262,25 € 1.282,59 € 2.623,58 € 655,893883 1.967,68 € 3.250,28 € 14 4.272,63 € 268,81 € 1.282,59 € 2.721,23 € 680,307444 2.040,92 € 3.323,52 € 15 4.379,45 € 275,53 € 1.282,59 € 2.821,33 € 705,331345 2.115,99 € 3.398,59 € 16 4.488,94 € 282,42 € 1.282,59 € 2.923,92 € 730,980843 2.192,94 € 3.475,54 € 17 4.601,16 € 289,48 € 1.282,59 € 3.029,09 € 757,271579 2.271,81 € 3.554,41 € 18 4.716,19 € 296,72 € 1.282,59 € 3.136,88 € 784,219583 2.352,66 € 3.635,25 € 19 4.834,09 € 304,13 € 1.282,59 € 3.247,37 € 811,841287 2.435,52 € 3.718,12 € 20 4.954,95 € 311,74 € 1.282,59 € 3.360,61 € 840,153534 2.520,46 € 3.803,05 € 21 5.078,82 € 319,53 € 1.282,59 € 3.476,69 € 869,173587 2.607,52 € 3.890,12 € 22 5.205,79 € 327,52 € 1.282,59 € 3.595,68 € 898,919141 2.696,76 € 3.979,35 € 23 5.335,93 € 335,71 € 1.282,59 € 3.717,63 € 929,408334 2.788,23 € 4.070,82 € 24 5.469,33 € 344,10 € 1.282,59 € 3.842,64 € 960,659757 2.881,98 € 4.164,57 € 25 5.606,07 € 352,70 € 1.282,59 € 3.970,77 € 992,692466 2.978,08 € 4.260,67 € 26 5.746,22 € 361,52 € 1.282,59 € 4.102,10 € 1025,52599 3.076,58 € 4.359,17 € 27 5.889,87 € 370,56 € 1.282,59 € 4.236,72 € 1059,18036 3.177,54 € 4.460,14 € 28 6.037,12 € 379,82 € 1.282,59 € 4.374,70 € 1093,67608 3.281,03 € 4.563,62 € 29 6.188,05 € 389,32 € 1.282,59 € 4.516,14 € 1129,0342 3.387,10 € 4.669,70 € 30 6.342,75 € 399,05 € 1.282,59 € 4.661,11 € 1165,27627 3.495,83 € 4.778,42 € 31 6.501,32 € 409,03 € - € 6.092,29 € 1523,07297 4.569,22 € 4.569,22 € 32 6.663,85 € 419,25 € - € 6.244,60 € 1561,14979 4.683,45 € 4.683,45 € 33 6.830,45 € 429,73 € - € 6.400,71 € 1600,17854 4.800,54 € 4.800,54 € 34 7.001,21 € 440,48 € - € 6.560,73 € 1640,183 4.920,55 € 4.920,55 € 35 7.176,24 € 451,49 € - € 6.724,75 € 1681,18758 5.043,56 € 5.043,56 € 36 7.355,64 € 462,78 € - € 6.892,87 € 1723,21727 5.169,65 € 5.169,65 € 37 7.539,54 € 474,34 € - € 7.065,19 € 1766,2977 5.298,89 € 5.298,89 € 38 7.728,02 € 486,20 € - € 7.241,82 € 1810,45514 5.431,37 € 5.431,37 € 39 7.921,22 € 498,36 € - € 7.422,87 € 1855,71652 5.567,15 € 5.567,15 € 40 8.119,25 € 510,82 € - € 7.608,44 € 1902,10943 5.706,33 € 5.706,33 € Tabla 57. Flujo de cajas de Virgen Blanca creando microrred. Proyecto Fin de Carrera Ingeniería Industrial Fecha: Diciembre de 2011 RED EN ISLA EN EL VALLE DE GISTAÍN MEDIANTE EL USO DE ENERGÍAS RENOVABLES Luis Martín Rodríguez-Medel Anexos - 148 Y la de El Forcallo se indica en la Tabla 58. Año ingresos gastos amortización BAIT impuestos BDT flujo de caja 0 - 38.477,83 € 1 3.099,46 € 195,00 € 1.282,59 € 1.621,86 € 405,465314 1.216,40 € 2.498,99 € 2 3.176,94 € 199,88 € 1.282,59 € 1.694,47 € 423,618162 1.270,85 € 2.553,45 € 3 3.256,37 € 204,87 € 1.282,59 € 1.768,90 € 442,22483 1.326,67 € 2.609,27 € 4 3.337,77 € 209,99 € 1.282,59 € 1.845,19 € 461,296666 1.383,89 € 2.666,48 € 5 3.421,22 € 215,24 € 1.282,59 € 1.923,38 € 480,845297 1.442,54 € 2.725,13 € 6 3.506,75 € 220,62 € 1.282,59 € 2.003,53 € 500,882644 1.502,65 € 2.785,24 € 7 3.594,42 € 226,14 € 1.282,59 € 2.085,68 € 521,420925 1.564,26 € 2.846,86 € 8 3.684,28 € 231,79 € 1.282,59 € 2.169,89 € 542,472662 1.627,42 € 2.910,01 € 9 3.776,39 € 237,59 € 1.282,59 € 2.256,20 € 564,050694 1.692,15 € 2.974,75 € 10 3.870,80 € 243,53 € 1.282,59 € 2.344,67 € 586,168175 1.758,50 € 3.041,10 € 11 3.967,57 € 249,62 € 1.282,59 € 2.435,35 € 608,838594 1.826,52 € 3.109,11 € 12 4.066,75 € 255,86 € 1.282,59 € 2.528,30 € 632,075774 1.896,23 € 3.178,82 € 13 4.168,42 € 262,25 € 1.282,59 € 2.623,58 € 655,893883 1.967,68 € 3.250,28 € 14 4.272,63 € 268,81 € 1.282,59 € 2.721,23 € 680,307444 2.040,92 € 3.323,52 € 15 4.379,45 € 275,53 € 1.282,59 € 2.821,33 € 705,331345 2.115,99 € 3.398,59 € 16 4.488,94 € 282,42 € 1.282,59 € 2.923,92 € 730,980843 2.192,94 € 3.475,54 € 17 4.601,16 € 289,48 € 1.282,59 € 3.029,09 € 757,271579 2.271,81 € 3.554,41 € 18 4.716,19 € 296,72 € 1.282,59 € 3.136,88 € 784,219583 2.352,66 € 3.635,25 € 19 4.834,09 € 304,13 € 1.282,59 € 3.247,37 € 811,841287 2.435,52 € 3.718,12 € 20 4.954,95 € 311,74 € 1.282,59 € 3.360,61 € 840,153534 2.520,46 € 3.803,05 € 21 5.078,82 € 319,53 € 1.282,59 € 3.476,69 € 869,173587 2.607,52 € 3.890,12 € 22 5.205,79 € 327,52 € 1.282,59 € 3.595,68 € 898,919141 2.696,76 € 3.979,35 € 23 5.335,93 € 335,71 € 1.282,59 € 3.717,63 € 929,408334 2.788,23 € 4.070,82 € 24 5.469,33 € 344,10 € 1.282,59 € 3.842,64 € 960,659757 2.881,98 € 4.164,57 € 25 5.606,07 € 352,70 € 1.282,59 € 3.970,77 € 992,692466 2.978,08 € 4.260,67 € 26 5.746,22 € 361,52 € 1.282,59 € 4.102,10 € 1025,52599 3.076,58 € 4.359,17 € 27 5.889,87 € 370,56 € 1.282,59 € 4.236,72 € 1059,18036 3.177,54 € 4.460,14 € 28 6.037,12 € 379,82 € 1.282,59 € 4.374,70 € 1093,67608 3.281,03 € 4.563,62 € 29 6.188,05 € 389,32 € 1.282,59 € 4.516,14 € 1129,0342 3.387,10 € 4.669,70 € 30 6.342,75 € 399,05 € 1.282,59 € 4.661,11 € 1165,27627 3.495,83 € 4.778,42 € 31 6.501,32 € 409,03 € - € 6.092,29 € 1523,07297 4.569,22 € 4.569,22 € 32 6.663,85 € 419,25 € - € 6.244,60 € 1561,14979 4.683,45 € 4.683,45 € 33 6.830,45 € 429,73 € - € 6.400,71 € 1600,17854 4.800,54 € 4.800,54 € 34 7.001,21 € 440,48 € - € 6.560,73 € 1640,183 4.920,55 € 4.920,55 € 35 7.176,24 € 451,49 € - € 6.724,75 € 1681,18758 5.043,56 € 5.043,56 € 36 7.355,64 € 462,78 € - € 6.892,87 € 1723,21727 5.169,65 € 5.169,65 € 37 7.539,54 € 474,34 € - € 7.065,19 € 1766,2977 5.298,89 € 5.298,89 € 38 7.728,02 € 486,20 € - € 7.241,82 € 1810,45514 5.431,37 € 5.431,37 € 39 7.921,22 € 498,36 € - € 7.422,87 € 1855,71652 5.567,15 € 5.567,15 € 40 8.119,25 € 510,82 € - € 7.608,44 € 1902,10943 5.706,33 € 5.706,33 € Tabla 58. Flujo de cajas de El Forcallo creando microrred. Proyecto Fin de Carrera Ingeniería Industrial Fecha: Diciembre de 2011 RED EN ISLA EN EL VALLE DE GISTAÍN MEDIANTE EL USO DE ENERGÍAS RENOVABLES Luis Martín Rodríguez-Medel Anexos - 149 A partir de los flujos de cajas anteriores se calculan los parámetros de rentabilidad cuyos valores aparecen en la Tabla 59. VIRGEN BLANCA EL FORCALLO VAN 20.352,06 € 38.666,44 € TIR 7,97% 11,68% PR 21 12 Tabla 59. Parámetros de rentabilidad creando una microrred I.13.9. Flujo de cajas de la instalación termosolar En este caso se ejecuta la instalación termosolar para el consumidor Virgen Blanca. Si se ejecuta junto al aprovechamiento hidroeléctrico es el caso estudiado en el apartado de creación de una microrred. Si únicamente se ejecuta esta instalación su rentabilidad económica es la calculada a continuación. Se sigue el mismo procedimiento de cálculo que en el apartado anterior. El flujo de cajas de Virgen Blanca para la creación de la microrred durante 25 años es la indicada en la Tabla 60. El periodo de amortización de la instalación es de 15 años.