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PROPUESTA DE ALUMBRADO ELÉCTRICO CON USO DE FOTOCELDAS
INTRODUCCIÓN
El objetivo de este documento es determinar la factibilidad técnica y viabilidad económica
de instalar y operar, durante 5 años, un sistema de iluminación alimentado por paneles solares,
en el área de acceso al edificio de Bioquímica AH.
Esta idea surge a partir de observar que no existe un sistema de iluminación por ser una
área nueva y por la preocupación de proponer un sistema que no genere consumos de
energía, ni costos elevados de mantenimiento que han provocado el descuido de dos puntos
principales los cuales son:
La estética de las instalaciones o vías públicas.
La seguridad de las personas al caminar por lugares oscuros.
En el proceso de la innovación tecnológica se han diseñado equipo que permite la
reducción en el consumo de las energías. En este caso nos enfocamos a la aplicación de estos
equipos innovadores para reducir el consumo de la energía eléctrica y a su vez dar beneficios a
la sociedad.
El proceso de obtención de energía eléctrica consiste en captar los rayos a través de
paneles solares convirtiendo en energía eléctrica la cual se almacena en baterías para su
posterior uso mediante lámparas LED de bajo consumo de energía. La implementación de este
sistema eléctrico seria en puntos estratégicos donde la iluminación no exista iluminación alguna
y en su momento remplazar las luminarias existentes que sean alimentadas por la red eléctrica
de la institución.
La temática anterior es abordada en cinco capítulos de los cuales en el primero se hace una justificación de la idea, en el segundo se realiza un estudio técnico, en el tercero se muestra una estructura organizacional para su operación, en el cuarto se hace el estudio económico y en el quinto capítulo se muestra el impacto social de esta idea.
CAPÍTULO 1 JUSTIFICACIÓN DE LA IDEA
El objetivo este proyecto es demostrar la importancia de operar un sistema de alumbrado con paneles solares, para la zona de acceso y escalera del edificio de bioquímica AH.
1.1 Necesidades actuales.
La necesidad actual de iluminar esta área del Instituto Tecnológico de Morelia es porque en esta escalera no existe luminaria alguna para alumbrar en la noche cuando el personal o alumnos utilizan las escaleras de acceso al edificio de bioquímica. Por cual motivo puede provocar un accidente al personal que labora en esas instalaciones o alumnos que hagan uso de la misma por falta de visibilidad. Se va implementar un prototipo tecnológico que ayudara a la modernización del alumbrado propio instituto lo que proporcionara una mejor iluminación de esta área en específico y por lo tanto un ahorro de energía.
1.2 Condiciones actuales de operación.
No existe luminaria alguna que ilumine la escalera que baja desde el pasillo a la biblioteca edificio AG al edificio de bioquímica AH y esto se convierte en una situación peligrosa para las personas que circulan por ahí ya que normalmente son alumnos o profesores que tienen su vehículo en el estacionamiento y algunos salen tarde cuando ya no hay la luz del sol.
1.3 Estudio de tendencias.
La propuesta que se hará, estará fundamentada en tendencias futuras, evitando proponer alternativas obsoletas.
1.3.1 Tecnológicas
En este apartado damos mención aplicación de estas tecnologías conlleva factores importantes que ayudan al ahorro de energía y costos por gastos de energía remunerados a corto plazo.
Luminarias con paneles solares Luminarias LED Sensores de movimiento Temporizadores mecánicos o digitales
1.3.2 Económicas
Como se mencionaba en el punto anterior la instalación de este tipo de iluminación como inversión es de alguna manera costosa pero a largo plazo es demasiado benéfica ya que se ahorra por completo el costo por utilización de energía eléctrica de la red..1.3.3 Culturales
En lo cultural las personas que hagan uso de esta escalera no se tendrán que preocupar por que todo el tiempo se encuentre encendida la luminaria del acceso.
Este sistema de iluminación será utilizada por futuras generaciones por su gran calidad de servicio que ofrece.
Totalmente automática al paso de personas que hagan uso de la escalera en la noche.
1.3.4 Ecológicas
Totalmente ecológica sin consumo de energía eléctrica generada por hidrocarburos en las plantas generadoras de energía eléctrica.
Es muy eficiente y fiable su instalación de la luminaria por que no afecta el medio donde se instalar sin afectar el modelo del diseño del edificio AH.
Poco mantenimiento en su tiempo de utilidad lo cual utilizara menos equipo que contiene metales pesados, plásticos los cuales contaminan muy drásticamente el medio ambiente.
1.4 Condiciones necesarias
Las condiciones necesarias para determinación del proyecto se determinan en puntos anteriores que se mencionan a continuación:
Luminarias con paneles solares Luminarias LED Sensores de movimiento Temporizadores mecánicos o digitales Inversión de alguna manera costosa pero a largo plazo es demasiado benéfica. Poco mantenimiento en su tiempo de utilidad Es muy eficiente e instalación con mayor facilidad.
CAPÍTULO II ESTUDIO TÉCNICO
El objetivo de este capítulo es determinar la factibilidad técnica de diseñar, implementar y operar durante 5 años, un sistema de iluminación mediante paneles solares.
2.1 Diseño del proyecto
El proyecto consiste en iluminar una zona de alto riesgo para el personal que hace uso de esa área en horario nocturno. Ante esto mencionamos puntos importantes que definen el diseño tecnológico, características y especificaciones técnicas del equipo.
Figura.- Se muestra el diseño del proyecto ya instalado.
2.1.1 Características técnicas del proyecto
El sistema de operación está basado en la generación eléctrica por medio de módulos
fotovoltaicos para ser almacenada en un banco de baterías y usar esta energía durante la
noche, cuando la lámpara se enciende de manera automática.
No requieren de tendido de cable eléctrico.
Elimine el antiestético y excesivo cableado y su robo continuo.
Son de alto grado de seguridad.
Si se presenta algún fallo en la red eléctrica pública, las luminarias
tradicionales no encenderán, en cambio, las luminarias solares garantizan
encendido diario, lo que ayudará a mejorar la seguridad en cualquier lugar.
Un sistema a favor del Equilibrio Natural del Planeta.
Poco mantenimiento.
2.1.2 Especificaciones técnicas
Generador fotovoltaico 80W con optimizador de carga 12 a 18 VCD en
estructura metálica especial para Luminaria.
Centro de carga y descarga electrosolar 115 A-H (libre de mantenimiento),
en gabinete metálico aislado térmicamente para montaje en poste.
Lámpara en carcasa metálica, hermética, tipo reflector de 23 W con
acabado en espejo, con sistema de iluminación fluorescente de inducción
combinado con Súper LEDs.
Tarjeta electrónica inteligente modelo EDOCA (Encendido-Descarga Óptima-
Cambio-Apagado)
La vida promedio del sistema es mayor a 60,000 horas de encendido.
2.1.3 Marco normativo
- NOM-001-2012 artículo 410-30-b al 411-3, articulo 690 en los cuales artículos abarcan las características principales como es la calidad del equipo que se va instalar, ambiental el daño ambiental sea el mínimo, la higiene y seguridad.
2.2 Selección de maquinaria y equipo
CONCEPTO DESCRIPCION AREA COSTO
EQUIPO FOTOVOLTAICO Panel fotovoltaico 80 W para 12 horas de operación.
Poste de la luminaria US$90
BATERIAS Baterías con carga para 12 horas de uso continuo 12 VCD
Poste de la luminaria
POSTE
Poste cónico circular de 6 mts de altura, calibre 11, placa de 3/8 pulgadas con dos brazos, soporte para panel.
Simiento US$250
LUMINARIA
32 Watts ,Color blanco, 2100 lúmenes, Voltaje 90 - 260 VAC 50/60 HZ, Color de luz 5000-6000K, Ángulo de apertura LED 130º, IP 65 (resistencia a la intemperie), Medidas 520 x 70 x 195 mm, Entrada para brazo de poste 45mm.
Poste de la luminaria US$158.20
BASE PIRAMIDAL Base piramidal de concreto 40X75X70 cm, 506 KG
Poste de la luminaria
US$375
GABINETE
Gabinete metálico modelo: IP65 400x300x160 mm con puesta a tierra con resistencia de 0.5 ohms, en cuerpo y puerta.
Poste de la luminaria
US$180
BRAZO PARA LAMPARA Brazo metálico con placa de 3/8” Poste de la luminaria US$65
TEMPORIZADOR Poste de la luminaria
TOTALES US$1,250.00
2.3 Sistemas de servicios diversos
En este caso no aplica para este punto ya que se toma energía del sol y no se requiere ningún sistema de servicio aparte.
2.4 Equipo de oficina
En este caso no aplica para este punto ya que es instalación en un área abierta a intemperie y no se necesitan artículos de oficina.
2.5 Edificios y áreas diversas.
Concepto Descripción Área Costo
Almacén 50 metros cuadrados EdificioDisponible el área
GabineteMedidas de 50cm de ancho x
180cm alto EdificioDisponible el área
Poste de la luminaria 1metro cuadrado
Pasillo de Bioquímica
Disponible el área
Espacio iluminado 40m de largo x 8m ancho
Pasillo de Bioquímica
Disponible el área
2.6 Distribución de la planta.
Debido a que las a áreas regidas son pequeñas y geográficamente deben estar juntas, no es necesario aplicar una metodología formal de distribución de la planta, por lo tanto la propuesta que se da a continuación se hace considerando:
Facilidad de manejo de materiales. Facilidad de la instalación y mantenimiento. Facilidad de uso del equipo. Facilidad de reemplazo en caso de que se requiera. Iluminación correcta de lúmenes por área alumbrada. Cercanía de los equipos por si existe alguna falla.
En la siguiente figura se muestra el croquis de donde se va instalar la planta la cual se instalara en el edificio AH con su orientación cartesiana correspondiente:
Fig. 1) Distribución de la planta
2.6 Localización de la planta.
La planta se localizara en el pasillo del edificio AH la cual constara de dos luminarias.
Los criterios considerados son:
Lúmenes correctos de iluminación Distribución correcta de las luminarias para que no afecten la visión visual. Distancias correctas entre luminaria y luminaria.
Fig. 2) Croquis de la ubicación de la planta.
CAPÍTULO 3. ESTRUCTURA ORGANIZACIONAL
3.1 Estructura Organizacional de Operación
Nombre Coordinación
Dependencia
Funciones principales
Conocimiento y
habilidades
Características personales
Sueldo
Departamento de
mantenimiento y equipo
Je de operacion
es
Mantenimiento y equipo
Solicitar refacciones.
Buscar apoyos por el
uso de energía
alternativa.
Conocimientos en
sistemas eléctricos,
planeación e interpretació
n de proyectos
Preocupación por el
aprovechamiento de
energías alternativas.Responsable
por operaciones de equipo.
Trato con el personal.
Interpretaciones eléctricas
básicas, investigar
sobre programas de
apoyo para energías
0
alternativasPersona de
mantenimiento predictivo
Jefe de operacion
es
Mantenimiento y equipo
Revisar el buen
funcionamiento del
sistema de suministro eléctrico.Solicitar
servicio de mantenimient
o.
Reporte de fallas.
Conocer el funcionamiento y tipo de
fallas comunes en los equipos eléctricos
Conocimientos básicos en
sistemas eléctricos, en
nuevas tecnologías
de alumbrado
0
Persona de mantenimiento
correctivo
Jefe de operacion
es
Mantenimiento y equipo
Realizar inspecciones, sustitución de piezas,
verificación y pruebas de
funcionamiento
Dar mantenimiento a paneles
solares fotovoltaicos, transformad
ores, baterías de
CD
Responsable, puntual,
interesada por
innovaciones tecnológicas eléctricas.
0
CAPITULO IV
El objetivo de este capítulo es determinar la VIAVILIDAD ECONOMICA de diseñar, implementar y operar durante 5 años, un sistema de iluminación mediante paneles solares.
4.1 Inversión inicial (I.I.)
Es la suma de la inversión fija (I.F.), la diferida (I.D.) y el capital de trabajo para operar el primer mes (C.T.).
∴ II=IF+ ID+CT
II= 7046+3200+416.60=10662.6
4.11 Inversión Fija
CONCEPTO DESCRIPCION COSTOEQUIPO FOTOVOLTAICO
Panel fotovoltaico 80 W para 12 horas de operación. $90.00
BATERIAS Baterías con carga para 12 horas de uso continuo 12 VCD
$ -
POSTE
Poste cónico circular de 6 metros de altura, calibre 11, placa de 3/8 pulgadas con dos brazos, soporte para panel.
$158.20
LUMINARIA
32 Watts ,Color blanco, 2100 lúmenes, Voltaje 90 - 260 VAC 50/60 HZ, Color de luz 5000-6000K, Ángulo de apertura LED 130º, IP 65 (resistencia a la intemperie), Medidas 520 x 70 x 195 mm, Entrada para brazo de poste 45mm.
$90.00
BASE PIRAMIDALBase piramidal de concreto 40X75X70 cm, 506 KG $52.00
GABINETE
Gabinete metálico modelo: IP65 400x300x160 mm con puesta a tierra con resistencia de 0.5 ohms, en cuerpo y puerta.
$180.00
BRAZO PARA LAMPARA Brazo metálico con placa de 3/8” $17.00
TEMPORIZADOR $ -
Almacén 50 metros cuadrados $ -
GabineteMedidas de 50cm de ancho x
180cm alto $ -
Poste de la luminaria
1metro cuadrado $ -
Espacio iluminado 40m de largo x 8m ancho $ -TOTAL DE IF(precio en dólares) $ 587.20
TOTAL DE IF (COSTO POR DÓLAR A 12 PESOS) $7046
4.1.2. Inversión diferida
CONCEPTO DESCRIPCION COSTO
Permisos de construcciónNo aplica $ -
Acondicionamiento de espacios
Elaboración de cepas para la instalación de las bases piramidales que sostienen el poste (p/día) $ 200.00
Construcciones No aplica
Costo de montaje de equipo Renta de grúa para
colocación de postes p/hora $ 3,000.00
Costo de seguro de construcción
No aplica $ -
TOTAL DE CAPITAL DE TRABAJO (CT) $ 3,200.00
4.1.3. Capital de trabajo para operar el 1er mes (C.T.)
CONCEPTO DESCRIPCION COSTO MENSUAL
COSTO ANUAL
Materia prima No aplicaMateriales No aplicaMano de obra Personal de mantenimiento
mensual (2500 p/6 meses) $ 416.60
$ 5,00.00
Gastos generales
No aplica
TOTAL DE CAPITAL DE TRABAJO (CT) $ 5,00.00
Inversión inicial II=IF+ ID+CT
II= 7046+3200+416.60=10662.6 pesos
4.2 Costo de operación (Co)
Co=Costos directos+Costos indirectosProduccion lograda(KW )
=CD+CIPL
COSTOS DIRECTOS
CONCEPTO DESCRIPCION COSTO MENSUAL
COSTO ANUAL
Materia prima No aplica $ -
$ -
Materiales No aplica $ -
$ -
Mano de obra No aplica $ -
$ -
Gastos generales
No aplica $ -
$ -
TOTAL DE CAPITAL DE TRABAJO (CT) $ -
COSTOS INDIRECTOS.
CONCEPTO DESCRIPCION COSTO MENSUAL
COSTO ANUAL
Materiales No aplica $ -
$ -
Mano de obra Personal de mantenimiento mensual (2500 p/6 meses)
$ -
$ -
Gastos generales
No aplica $ -
$ -
TOTAL DE CAPITAL DE TRABAJO (CT) $ -
Comprobar que CD+CI=CT
Por lo tanto Co=
4.3 Programa de inversión.
Programa de inversiones tabla que muestra el calendario de construcción e inicio de operaciones propuestos para el proyecto para el proyecto.
PROGRAMA MAESTRO DE INVERSIONSEMANAS TOTAL POR
CONSEPTO.CONSEPTO 1 2 3 4Permios municipales 0 0 0 0 0Acondicionamiento de area 200 0 0 0 200Contratos de servicios 0 0 0 0 0Construccion y montaje (renta de grua.
0 0 3000 0 3000
Fabricacion/ compra de equipo
3523 1761.5 1761.5 0 7046
Compra de materiales consumibles
0 0 0 0 0
Contratacion y capacitacion 0 0 0 416.6 416.6
Pruebas con carga 0 0 0 0 0TOTAL POR MES 3723 1761.5 4761.5 416.6 10662.6
GRAN TOTAL
10662.6
4.4 Esquema de financiamiento.
Suponer que solicitamos $10662.6 prestados, a pagar en anualidades iguales, durante 5 años, al 24% anual, capitalizable al final del periodo:
P= $1000
N=5 años
i= 24%
Por lo tanto Anualidad A=P [ i (1+i )n
(1+i )n−1 ]A=10662.6[.24(1+.24)^5/((1+.24)^5-1)]= 3883.83
TABLA DE FINANCIAMIENTOAÑO INTERESES ANUALIDAD AMORTIZACION
DE CAPITALBASES DE CALCULO
0 0.0 0.0 0.0 10662.61 2559.0 3883.8 1324.8 9337.82 2241.1 3883.8 1642.8 7695.03 1846.8 3883.8 2037.0 5658.04 1357.9 3883.8 2525.9 3132.15 751.7 3883.8 3132.1 0.0
TOTALES 5445.8 19419.2 10662.6
