Selección, dimensionamiento y diseño de una
planta desalinizadora de agua impulsada por
energía solar en La Guajira
Por:
Esteban Nieves Olmos
Proyecto de grado para optar por el título de:
Ingeniero Mecánico
Profesor Asesor:
Ph. D. Andrés Leonardo Gonzalez Mancera
Universidad de Los Andes
Facultad de Ingeniería
Departamento de Ingeniería Mecánica
Bogotá D.C., Colombia
Diciembre del 2019
Resumen
El objetivo principal de este proyecto es diseñar y evaluar económicamente un prototipo de desalinización de agua de mar que sea impulsado por energía fotovoltaica en La Guajira. La principal motivación
para el desarrollo de este proyecto es la limitación de agua potable en esta región y el gran potencial de
desarrollo en el área de energía renovable.
En un comienzo, algunos estudiantes que estaban optando por el título de ingenieros mecánicos estudiaron, construyeron y mejoraron un modelo de sistema de desalinización de agua pensado para La Guajira.
Este modelo funcionaba según la tecnología humidificación-deshumidificación. Sin embargo, dicho modelo presenta dificultades como lo son el alto consumo de energía y problemas de manufactura.
Por esta razón, se decidió estudiar la posibilidad de implementación de otro tipo de tecnología en la
Guajira como lo es la ósmosis inversa. Para la evaluación de esta nueva tecnología, se revisaron nuevamente los requisitos de los proyectos anteriores y se modificaron alguno de ellos. Se caracterizó de forma
fisicoquímica y microbiológica una muestra de agua salina que se desea desalinizar y luego se prosiguió
a diseñar y dimensionar el nuevo sistema.
Este proceso de diseño y dimensionamiento se dividió en 3 partes; la desalinización, la fuente energética
y el sistema de bombeo. En este documento se muestra todo el proceso de selección con su justificación
desde la ingeniería junto con las respectivas fichas técnicas de cada parte para facilitar la reproducibilidad del proyecto.
Posteriormente, una vez diseñado y dimensionado el sistema de tratamiento, se realizó un estudio económico del proyecto y se comparó contra la anterior técnica donde se evidenció que se debía hacer un
replanteamiento del sistema. Finamente, se da algunas recomendaciones de uso del sistema y se expone
las conclusiones del trabajo y los posibles trabajos futuros de este.
Agradecimientos
En primer lugar, a mis padres, Liliana Olmos y Freddy Nieves, por ser los promotores de mis sueños.
Agradecerles por tanto esfuerzo, confianza, sabiduría y acompañamiento en todo este proceso. Día a día
aprendo más de ustedes para lograr ser un mejor profesional. A mis hermanos, Leonardo y Nicolás por la
paciencia, comprensión y apoyo estos años. A toda mi familia por siempre estar pendiente.
Al profesor Andrés Leonardo Gonzalez por ser quien me dio la bienvenida a la ingeniería mecánica y
luego de 4 años quien guió mi proceso del proyecto de grado. Gracias por el apoyo, consejos y tiempo
invertido en el proceso.
A mis amigos del colegio y compañeros de universidad de quienes obtuve siempre alegría, sabiduría y
experiencias inolvidables. A Natalia Guevara por esta buena amistad y apoyo en toda la carrera.
A Biopolimeros Industriales LTDA y al Remanso del Santuario por la colaboración y confinaza en este
proyecto.
Índice
Nomenclatura
6
Lista de Tablas
8
Lista de Figuras
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1. Introducción
11
2. Objetivos
2.1. Objetivo general . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.2. Objetivos específicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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13
13
3. Marco Teórico
3.1. Sistemas de desalinización . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.1.1. Ósmosis inversa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.1.2. Destilación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2. Energía solar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2.1. Componentes de un sistema de energía solar . . . . . . . . . . . . . . .
3.2.2. Configuraciones de instalación de sistemas de energía solar domésticos
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4. Trabajo previo
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5. Parámetros y características de la planta
5.1. Características generales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2. Parámetros energía solar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.3. Características del agua de entrada y salida . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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23
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6. Dimensión y selección partes del sistema
6.1. Dimensión y selección planta desalinización . . . . . . . . . .
6.1.1. Dimensionamiento del pretratamiento . . . . . . . . .
6.1.2. Selección membrana . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.2. Selección y dimensionamiento bombas . . . . . . . . . . . . .
6.2.1. Bomba de alta presión . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.2.2. Dimensión bomba succión . . . . . . . . . . . . . . . .
6.3. Dimensión y selección energía solar . . . . . . . . . . . . . . .
6.3.1. Sistema aislado sin baterías para la bomba de succión
6.3.2. Sistema con baterías para la bomba de presión . . . .
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7. Comparación proyectos de desalinización
7.1. Ventajas y desventajas cualitativas de HDH y OI .
7.2. Ventajas y desventajas cuantitativas de HDH y OI
7.2.1. Costos estructurales . . . . . . . . . . . . .
7.2.2. Costos mantenimiento . . . . . . . . . . .
7.2.3. Costos fuente energética . . . . . . . . . .
7.2.4. Costos totales . . . . . . . . . . . . . . . .
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8. Replanteamiento del modelo de energía fotovoltaica.
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9. Recomendaciones
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10. Conclusiones
59
11. Trabajo Futuro
61
Bibliografía
63
5
Nomenclatura
∆π
Presión osmótica
∆P
Presión operación
A
Permeabilidad de la membrana
Aa
área activa
Cf
Concentración entrada
Ct
Costos operacionales
CAG Carbón activado granular
DoD
Profundidad de descarga
E
Energía
f
Flujo
g
Gravedad
hb
Cabeza necesaria de la bomba
hf
Perdidas tubería por largo
hm
Perdidas tubería por otros factores
I0
Inversión inicial
LCoE Costo nivelado de la energía
LCoW Costo nivelado del agua
Mt
Costo por mantenimiento
n
elementos OI
P
Potencia
p
Presión
q
Densidad
Qc
Caudal concentrado
Qf
Caudal entrada
Qp
Caudal permeado
R
Retención de sal
r
Inflación
T
Temperatura
6
t
Tiempo
V
Velocidad
Y
Recuperación del sistema
z
Altura
ρ
Densidad
7
Índice de cuadros
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Resultados y exigencias por parámetros según la resolución 2115 de 2007.
Altura de filtros granulares. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Material necesario en el prefiltro. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Resumen de características necesarias de la membrana de ósmosis inversa.
Perdidas según tubería de diferente diámetro. . . . . . . . . . . . . . . . . .
Cabeza necesaria a diferentes diámetros. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Costos tubería de diferente diámetro. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Número de baterías necesarias en 10 años dependiendo del sistema. . . . .
Costo nivelado del agua para cada uno de los sistemas. . . . . . . . . . . . .
8
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26
27
27
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35
35
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51
Índice de figuras
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
24.
25.
26.
27.
28.
29.
30.
31.
32.
33.
34.
35.
36.
37.
38.
39.
40.
41.
42.
43.
44.
45.
Distribución de agua en la superficie de la tierra. Tomado de [1] . . . . . . . . . . . . . .
Plantas desalinizadoras más grandes del mundo. Tomado de [2] . . . . . . . . . . . . . .
Representación gráfica de proceso de Ósmosis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Representación gráfica de proceso de Ósmosis inversa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Planta desalinizadora IDAM Sorek . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Esquema partes de una planta de desalinización por ósmosis inversa.Tomada de [3] . .
Esquema de sistema HDH con calentamiento de agua. Tomada de [4] . . . . . . . . . . .
Planta Ras Al-Khair. Tomada de [2] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Configuración de instalaciones sistemas de energía solar . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Montaje experimental HDH con calentamiento de agua . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Partes del montaje experimental HDH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Hospedaje El remanso del santuario. Tomada de Google Maps . . . . . . . . . . . . . . .
Ubicación El remanso del santuario. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Radiación por horas durante el año. Tomada de [5] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Representación gráfica del pretratamiento. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Membrana de ósmosis inversa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Caudal y concentración teórica contra presión aplicada . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Caudal y concentración teórica contra presión aplicada . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Bomba GMB 782407 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Motor DC 1 HP. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Bomba de succión. Tomada de [6]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Curva característica bomba succión. Tomada de [6]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Edificación para instalación de sistema de paneles. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Perfil de carga. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Resumen simulación 1 panel. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Resumen simulación 2 panel. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Consumo energía fotovoltaica en el año. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Esquema de conexión sistema fotovoltaico bomba succión. . . . . . . . . . . . . . . . . .
Perfil de carga bomba presión. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Flujo energía sistema de 3 paneles y 3 baterías. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Estado de carga para 3 baterías. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Estado de carga para 2 baterías. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Ciclo de descarga para las baterías. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Consumo cubierto sistema bomba de presión. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Flujo de energía para 4 paneles y 2 baterías. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Esquema de conexión sistema fotovoltaico bomba de presión. . . . . . . . . . . . . . . . .
Ventajas y desventajas para ósmosis inversa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Ventajas y desventajas para HDH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Tabla comparativa de consumo energético para diferentes tecnologías de desalinización.
Tomado de [7] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Contribución de cada técnica en la desalinización de agua en el mundo. Tomado de [7]
Costos estructurales. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
costos por mantenimiento. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Gastos energéticos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Gastos totales y producción de agua. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Costos sistema solar con baterías. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9
11
12
14
15
16
16
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46
47
47
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49
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52
46.
47.
48.
49.
50.
51.
52.
53.
Costos sistema solar con baterías. . . . . . . . . . . . .
Perfil de carga para sistema AC. . . . . . . . . . . . . .
Flujo de energía para sistema AC. . . . . . . . . . . . .
Consumo cubierto por el sistema AC. . . . . . . . . . .
Esquema conexión sistema AC. . . . . . . . . . . . . . .
Costos del sistema AC. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Gastos totales y producción del agua con sistema AC. .
Representación final del sistema fotovoltaico. . . . . .
10
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60
1.
Introducción
Cerca de 700 millones de personas en el mundo no tienen acceso a agua potable y 1.800 millones de
personas vivirán en condiciones de escasez grave de agua para 2025, según Naciones Unidas. [2] Estas
cifras son preocupantes teniendo en cuenta que el 71 % de la superficie de la tierra es agua. Sin embargo,
al estudiar la distribución de agua fresca en el mundo se entiende que el acceso a esta no es sencillo. El
68.7 % del agua fresca está en los glaciares y nieve. Otro 30.1 % se encuentra bajo tierra. Esto significa
que el agua en ríos, lagos, atmósfera y estanques representa tan solo el 1,2 % del total de agua fresca, y el
0,06 % del total de agua en la superficie de la tierra así como se muestra en la figura 1.
Figura 1. Distribución de agua en la superficie de la tierra. Tomado de [1]
El 96,5 % del agua de la superficie se encuentra en el océano y el mundo atraviesa una gran problemática de accesibilidad a agua potable. En países como Arabia Saudita, los Emiratos Árabes e Israel, son
conscientes de esta limitación y encuentran que la mejor solución a esta dificultad son las plantas desalinizadoras. Por esta razón, son los países con plantas desalinizadoras más grandes del mundo, así como lo
muestra la figura 2.
11
Figura 2. Plantas desalinizadoras más grandes del mundo. Tomado de [2]
Países como España y Chile son los que dominan la desalinización en sus respectivos continentes. En
España se encuentra la planta con mayor capacidad de Europa, ubicada en Torrevieja en Alicante, la cual
tiene una capacidad de 240,000 m3 /día y en Chile se desaliniza el agua casi como única solución para
suministrar agua a las regiones del norte [2].
En Colombia la escasez de agua en regiones como La Guajira es un problema evidente que no ha tenido
una solución contundente a la fecha. A pesar de que en el 2015 la comisión Interamericana de Derechos
Humanos (CIDH) le ordenó a Colombia tomar medidas para proteger la Alta Guajira de la escasez del
agua, en mayo de 2019 la corte constitucional emitió un fallo en el que se recuerda que el problema de
acceso al agua no se ha solucionado [8]. La Guajira es un departamento costero y cuenta con una ventaja
comparativa respecto a la posibilidad de implementación de sistemas de energía solar por la alta irradiancia que se presenta en esta región frente a otras regiones de Colombia. Estos dos factores permiten
que exista la posibilidad de implementar plantas desalinizadoras que funcionen con energía renovable y
la desalinización se vuelva un motor de desarrollo humano, así como lo manifiesta Miguel Angel Sanz,
director de desarrollo estratégico de la compañía francesa Suez Treatment Infrastructure y uno de los
directores de IDA (International desalinisation association) [2].
12
2.
2.1.
Objetivos
Objetivo general
Diseñar y dimensionar una planta de desalinización de agua viable impulsada por energía solar en la alta
Guajira.
2.2.
Objetivos específicos
Definición de parámetros de diseño del proyecto y la tecnología adecuada de desalinización según
justificaciones ingenieriles.
Dimensionar y diseñar el sistema de desalinización de agua.
Dimensionar el sistema de bombeo y fuente energética de la planta seleccionando los componentes
adecuados.
Estudiar la viabilidad del proyecto a través de una evaluación económica y compararla contra la
tecnología actual.
13
3.
Marco Teórico
3.1.
Sistemas de desalinización
Una forma de clasificar las diferentes tecnologías para desalinizar el agua es dividiendo los métodos que
separan la sal del agua de mar y los que extraen agua fresca. Los primeros son únicamente electrodiálisis
e intercambio de iones. Por otra parte, los métodos para extraer agua fresca más comunes son destilación,
congelación, desalinización hidratada, extracción de solvente y ósmosis inversa. En esta parte del documento se va a hacer referencia principalmente al método de desalinización a través de destilación por
humidificación-deshumidificación y ósmosis inversa ya que son las dos técnicas que se van a comprar a
través del documento.
3.1.1.
Ósmosis inversa
La ósmosis es un proceso físico natural que sucede a través de una membrana semipermeable. Este proceso es importante en los seres vivos, particularmente en el metabolismo celular. Dicho fenómeno se da
cuando se encuentran dos soluciones a diferente concentración de soluto. El fundamento de este fenómeno se basa en poder alcanzar la misma concentración a ambos lados de la membrana, así como se
ilustra en la figura 3.
Figura 3. Representación gráfica de proceso de Ósmosis
En el lado izquierdo de la figura 3, las dos partes de la membrana tienen la misma cantidad de agua, pero
diferente cantidad de sales. Esto hace que el agua tienda a ir de la menor concentración a la mayor concentración de sales, para poder disolver las sales y quedar con la misma concentración. Luego de alcanzar
la misma concentración, se evidencia una diferencia de alturas en la cantidad de agua. A esta altura se le
conoce como la presión osmótica.
Ahora bien, como el nombre lo indica, en el proceso de ósmosis inversa sucede lo contrario a la ósmosis.
En este proceso se debe aplicar una presión superior a la osmótica al lado con mayor concentración de
sales para que el agua fluya de mayor concentración de sales a menor concentración de sales y así obtener
agua desalinizada. Una representación gráfica del proceso de ósmosis inversa con agua salada se presenta
en la figura 4.
14
Figura 4. Representación gráfica de proceso de Ósmosis inversa
Existe una relación entre la salinidad del lado concentrado y la presión osmótica del sistema. Esta dice
que por cada 100 mg/L de concentración de sales se necesita 1 Kpa de presión para lograr un equilibrio
en el sistema.
Actualmente, la planta desalinizadora más grande del mundo que funciona por ósmosis inversa se encuentra en Israel. En la figura 5 se muestra esta planta cuyo costo es de 400 millones de dólares con un
caudal de agua tratada de 540,000 m3 /día.
15
Figura 5. Planta desalinizadora IDAM Sorek
Usualmente una pequeña planta de desalinización que funcione por ósmosis inversa está compuesta por
las siguientes partes:
Tanque almacenamiento pretratamiento
Prefiltro
Tanque almacenamiento desalinización
Bomba de presión
Membrana ósmosis inversa
Post-tratamiento
Tanque almacenamiento agua desalinizada
En la figura 6 se observa un esquema de las partes y sus componentes el cual fue adaptado de [3].
Figura 6. Esquema partes de una planta de desalinización por ósmosis inversa.Tomada de [3]
16
3.1.2.
Destilación
En este proceso se separa el agua potable del agua de mar a través del calentamiento y condensación de
agua. Se pueden clasificar en 4 categorias principales, los cuales son:
Tubo vertical
Compresión de vapor
Destilación solar
Humidificación-Deshumidificación
En este ultimo proceso de desalinización existen dos configuraciones principales. La primera es un ciclo
de agua cerrado y aire abierto (CWOA) y la segunda es un ciclo de aire cerrado y agua abierto (OACW).
[4] En la figura 7 se puede observar un esquema de este último sistema de desalinización.
Figura 7. Esquema de sistema HDH con calentamiento de agua. Tomada de [4]
Generalmente, el aire contiene vapor, el cual varía dependiendo de la temperatura y es esta propiedad la
que caracteriza este método de desalinización. En primer lugar, agua de mar entra al sistema para luego
ser calentada a una temperatura aproximada de 60ºC. El agua luego baja por el humificador, en el cual
hay una corriente de aire que absorbe el vapor de agua que existe en el humificador. Esta corriente de aire
llega al deshumificador en dónde el vapor se condensa y se finaliza el proceso de desalinización. [9]
Este proceso es tan famoso y antiguo que la planta más grande del mundo, la de Ras Al-Khair, en Arabia
Saudita utiliza este mecanismo de evaporación térmica. [2] En la figura 8 se puede observar dicha planta.
17
Figura 8. Planta Ras Al-Khair. Tomada de [2]
3.2.
Energía solar
En la producción de agua potable a partir de agua de mar existe un factor de gran relevancia el cual es
la fuente de energía que operaría las plantas. Estos métodos previamente presentados en la sección de
Sistemas de desalinización consumen una gran cantidad de energía. La producción de 63 millones de metros cúbicos al día está estimada que consume 3.78 x 108 kWh de electricidad y 400,000 toneladas de CO2
millones de toneladas de combustible al año. [9] A pesar de que esos costos energéticos puedan ser viables
es importante analizar la contaminación del aire y como los efectos invernaderos se podrían aumentar.
Por esta razón, los proyectos de desalinización solar tiene un futuro prometedor en esta área ya que la
fuente de energía se obtiene del sol eliminando las emisiones de CO2 y el uso de recurso no renovables.
Un sistema de energía solar utiliza radiación solar a través de paneles fotovoltaicos que contienen unos
grupos de celdas que convierten los fotones en energía eléctrica.
3.2.1.
Componentes de un sistema de energía solar
Estructura para montar el sistema de paneles solares. Estos deben tener un área e inclinación determinada. Adicionalmente, tanto los paneles como la estructura debe estar bien sujeta para asegurar
que los vientos o lluvias no dañen el sistema.
Sistemas de almacenamiento de energía. Usualmente se utiliza baterías en caso de los sistemas independientes. Sin embargo, también existen otros métodos de almacenamiento de energía como lo
son el almacenamiento de agua.
Convertidores DC-DC que sirve para convertir el voltaje variable entregado por los paneles, el cual
varía dependiendo de la hora y época, a un voltaje compatible de salida para poder ser usado en un
inversor o electrodoméstico.
Inversores que se utilizan en ciertas configuraciones de instalación para convertir electricidad DC a
AC.
Controladores de carga en caso de utilizar un sistema con baterías. Estos son necesarios para evitar
que las baterías se sobrecarguen o se descarguen mas de lo que deberían. Este componente ayuda a
aumentar la vida útil de las baterías lo cual es muy importante.
18
Cables que sirven para conectar los diferentes componentes del sistema. Es importante seleccionar
los adecuados para evitar incrementar perdidas en el cableado que son innecesarias.
3.2.2.
Configuraciones de instalación de sistemas de energía solar domésticos
Existen 4 formas diferentes de conectar un sistema de energía solar, las cuales son:
Sistemas de uso diurno
Este sistema confía únicamente en la energía solar. Consiste en módulos fotovoltaicos que inician el
sistema cuando el panel recibe la suficiente energía para activar el electrodoméstico, por esta razón,
el sistema solo funciona de día cuando recibe energía solar. Una ventaja de esta estructura es que
la vida útil es mayor y más económica por no necesitar más componentes que el panel solar. Por
otra parte, una desventaja es que depende fuertemente en la disponibilidad del recurso energético
el cual varía mucho dependiendo de la época y la región. Este sistema se usa constantemente en
sistemas de extracción de agua ya que la energía se puede almacenar como reservorio de agua. Una
representación gráfica se encuentra en la figura 9a.
Sistema con baterías
Esta forma de conexión almacena la energía captada por los paneles solares en baterías. Acá es
importante utilizar un controlador de carga que desconecte la batería cuando está completamente
cargada y pueda desconectar el electrodoméstico en caso de que la batería se esté descargando más
de lo permitido. En la figura 9b se muestra una representación esquemática de esta configuración
el cual utiliza un inversor para poder operar equipos que funcionan con corriente alterna.
Sistemas conectados a la red
Esta configuración se ha vuelto muy popular debido a que en caso de producir más energía de
la consumida, se puede vender energía a la red eléctrica en Colombia. Esto se debe a que el sistema
utiliza un inversor para poder suplir las necesidades de la casa, la cual funciona con corriente AC
usualmente, y su vez tiene un contador para saber la de donde proviene la energía que utiliza la
casa. En la figura 9c se muestra una esquematización.
Sistemas híbridos
Finalmente, este sistema como su nombre lo indica, cuenta con una configuración que involucra
al sistema que utiliza otra fuente de energía, puede ser energía solar, Diesel o la red eléctrica y adicionalmente baterías. En estos sistemas el control debe ser mucho más sofisticado que en los otros
casos ya que debe encender la otra fuente de energía distinta a la solar en caso de necesitar energía
de esa fuente, como en el caso de energía Diesel. Su representación se puede observar en la figura
9d.
19
(a) Uso diurno. Tomada de [10]
(c) Conectado a la red.
Tomada de [10]
(b) Con baterías. Tomada de
[10]
(d) Híbrido. Tomada de [10]
Figura 9. Configuración de instalaciones sistemas de energía solar
20
4.
Trabajo previo
El departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Los Andes cuenta con un prototipo de
planta desalinizadora por medio de la tecnología HDH creada, diseñada y manufacturada por Cristian
Beltran, Simón Garcia, Andrés Felipe Delgado y Nathalia Sabogal.
El esquema de la figura 7 fue el referente para realizar la construcción del montaje experimental que tiene
la universidad, el cual se puede observar en la figura 10.
Figura 10. Montaje experimental HDH con calentamiento de agua
A continuación se describirá brevemente las partes más relevantes del sistema, las cuales son:
Humificador.(Figura 11a): Se había diseñado un sistema que funcionaba con una columna de burbujas. Este diseño no se siguió utilizando en el semestre 2019-1 ya que presentaba fugas y problemas
para la continuación del proyecto.[4] Por lo tanto, fue utilizado un condensador de vidrio de espiral
tipo Graham con doble salida de vapor.
Calentador.(Figura 11b): En el último proyecto se utilizó una resistencia eléctrica que iba conectada
a la red eléctrica pero idealmente debía ser alimentada por energía solar. Igualmente, se puede
utilizar un calentador solar que realice esta función en vez de la resistencia. Cabe resaltar que esta
parte es una de las más importantes de este sistema y es la que más energía consume.
21
Deshumificador-Condensador. (Figura 11c): Fue construido en acrílico de 6 mm y por dentro tiene
un relleno para aumentar el tiempo de contacto directo entre aire y vapor. El relleno que se seleccionó fue el CF1200. Esta parte a pesar de haberla construido con pegamento industrial, muestra
algunas fugas tanto de aire como de agua en la parte superior e inferior de la torre.
(a)
Humificador
(b) Calentador
(c) Condensador
Figura 11. Partes del montaje experimental HDH
22
5.
Parámetros y características de la planta
Para poder diseñar y dimensionar adecuadamente la planta de desalinización de agua es necesario establecer los criterios y restricciones del proyecto. Para lograr completar este apartado fue necesario comunicarse con gente la comunidad de la Guajira. En esta ocasión, se solicitó la información a hoteles, hostales
y rancherías para obtener saber las necesidades en cuanto a agua potable en el sector.
5.1.
Características generales
El proyecto decidió que iba a crear una planta desalinizadora para una casa parecida a El Remanso del
Santuario, la cual se muestra en la figura 12.
Figura 12. Hospedaje El remanso del santuario. Tomada de Google Maps
Muy amablemente, Juan, dueño del hospedaje El Remanso del Santuario, hizo llegar una muestra de
agua de mar a Bogotá para que fuera analizada y además proporcionó una muy valiosa información para
el proyecto que se describirá a continuación. La ubicación de El Remanso del Santuario, lugar donde se
tomó la muestra de agua, se muestra en la figura 13.
23
(a) Lejana. Tomada de Google Maps
(b) Cerca. Tomada de Google Maps
Figura 13. Ubicación El remanso del santuario.
Las especificaciones para el proyecto son las siguientes:
El costo de adquirir agua potable es de aproximadamente 10 pesos/Litro, por lo tanto se desea que
la planta sea competitiva frente a este precio.
El lugar de instalación de la planta debe estar a una distancia máxima de 100 metros del mar.
La planta debe desalinizar entre 200 y 250 litros al día.
La ubicación de la planta debe ser en la Guajira medía o alta.
24
5.2.
Parámetros energía solar
En la figura 11 se observa la radiación por horas por meses de Riohacha. Esta información fue tomada
del modelo interactivo del Ideam para energía solar [5] y lamentablemente no se encuentra la información de junio hasta noviembre. Sin embargo, el IDEAM presenta los promedios mensuales de irradiación
h
global media recibida en la superficie para las principales ciudades del país en W
por día, en dónde se
m2
evidencia que el mes con menor irradiación durante un promedio de 17 años fue Diciembre (Ver 11). Con
esta información se puede estimar la radiación de los últimos 6 meses que no está disponible en el IDEAM.
En la figura 11 se muestra que la irradiación entre las 10 de la mañana y 3 de la tarde tiene un mínimo de
451 Wh/m2 , así que se puede establecer que esta va a ser la irradiación mínima con la que funcionará el
sistema de desalinización en caso de no utilizar baterías. En el caso de utilizar baterías se tomará que es
4600 Wh/(m2 ·día), que representa el mes mas bajo en la figura 11.
ESTACIÓN APTO. ALMIRANTE PADILLA (RIOHACHA)
PROMEDIO HORARIO DE LA RADIACIÓN (Wh/m2)
May
Jun
Jul
Ago
HORA
Ene
Feb
Mar
Abr
0-1
1-2
2-3
3-4
4-5
5-6
6-7
7-8
8-9
9-10
10-11
11-12
12-13
13-14
14-15
15-16
16-17
17-18
18-19
19-20
20-21
21-22
22-23
23-0
Acumulada
diaria
0,1
0,1
0,1
0,0
0,2
0,3
22,0
157,7
326,8
451,4
578,8
673,0
610,2
682,8
550,9
323,5
193,9
30,4
0,0
0,0
0,0
0,1
0,0
0,0
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
0,2
27,6
187,9
369,4
537,0
669,3
762,4
667,9
761,7
557,5
445,9
228,6
53,2
0,1
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,1
0,1
0,0
0,1
0,0
0,5
60,8
239,1
413,2
585,9
718,7
809,5
739,9
712,5
601,3
442,8
247,7
62,7
0,1
0,0
0,0
0,0
0,0
0,1
0,0
0,0
0,0
0,0
0,1
4,3
82,2
229,8
380,4
508,1
638,8
700,7
641,6
603,2
480,7
336,4
180,6
50,2
0,2
0,1
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
8,9
104,3
255,0
457,1
658,7
795,8
796,1
771,1
666,0
494,5
302,6
164,0
49,9
0,7
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
4601,7
5268,7
5634,6
4837,3
5524,7
0,0
0,0
2
Entre 0 y 200 (Wh/m )
Entre 200 y 400 (Wh/m2)
2
Entre 400 y 600 (Wh/m )
Entre 600 y 800 (Wh/m2)
Sep
Oct
Nov
Dic
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,1
0,0
0,0
0,0
0,1
36,1
192,7
371,6
527,6
627,0
733,4
592,5
663,3
531,2
263,6
148,7
12,5
0,0
0,0
0,0
0,1
0,1
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
4700,3
Mayor a 800 (Wh/m )
Figura 14. Radiación por horas durante el año. Tomada de [5]
25
2
5.3.
Características del agua de entrada y salida
En una planta de tratamiento de agua es de suma importancia saber cuales son las características del agua
en la entrada y las características que se desean obtener. Como se mencionó anteriormente, El Remanso
del Santuario hizo llegar una muestra de agua de mar a Bogotá, para que se analizara en un laboratorio.
Los análisis se realizaron en el Laboratorio Biopolab LTDA, un laboratorio especializado en el análisis de
agua. Se evaluaron los parámetros que establece la Resolución 2115 de 2007, documento que define los
parámetros y límites mínimos que deben cumplir el agua destinada para consumo humano. Es importante
aclarar que este laboratorio está acreditado ante el IDEAM y el ONAC para hacer análisis de agua residual
y potable respectivamente (Ver resolución de certificación en 11), lo cual aumenta la confiabilidad de los
resultados de los ensayos. En la tabla 1 se observa los resultados obtenidos en el laboratorio y los límites
que establece la resolución 2115 de 2007 [11]. Adicionalmente, se puede ver el informe de resultados
emitido por el laboratorio en 11.
Tabla 1. Resultados y exigencias por parámetros según la resolución 2115 de 2007.
Parámetro
Turbiedad
Conductividad
pH
Bario
Carbono Orgánico Total
Nitritos
Nitratos
Fluoruros
Calcio
Alcalinidad Total
Cloruros
Aluminio
Dureza Total
Hierro Total
Magnesio
Manganseo
Sodio
SST
SDT
COT
Sulfatos
Cinc
Coliformes Totales
Escherichia Coli
Entrada
2,32
32550
7,10
<0,5
1294,55
<0,014
3,05
1,07
349,92
31155
4728,32
<0,046
9512,8
1,37
1283,05
0,06
11522
161
16,70
1294
2095,26
<0,05
0
Ausencia
Salida
2
1000
6,5-9,0
0,7
5
0,1
10
1,0
60
200
250
0,2
300
0,3
36
0,1
0,1
N.E
N.E
5
250
3
0
Ausencia
Unidades
UNT
µS/cm
Unidades pH
Ba
COT
NO−2
NO−3
F
Ca
CaCO3
Cl−
Al3+
CaCO3
Fe
Mg
Mn
Na
mg/L
mg/L
mg/L
SO24 −
Zn
microorganismo en 100 cm3
Ausencia o presencia en 100 cm3
26
Conformidad
No cumple
No cumple
Cumple
N.E
No cumple
Cumple
Cumple
No cumple
No cumple
No cumple
No cumple
Cumple
No cumple
No cumple
No cumple
Cumple
No cumple
N.A
N.A
No cumple
No cumple
Cumple
Cumple
Cumple
6.
Dimensión y selección partes del sistema
En esta apartado se realiza el dimensionamiento y selección del sistema. Esta dividido entre la selección
y dimensionamiento de la planta de desalinización (Ver subsección 6.1). Luego se encuentra el dimensionamiento y selección de las bombas (Ver subsección 6.2) y finalmente el diseño del sistema fotovoltaico
que impulsará la planta (Ver sección 6.3).
6.1.
6.1.1.
Dimensión y selección planta desalinización
Dimensionamiento del pretratamiento
El sistema de pretratamiento en un sistema de ósmosis inversa es de suma importancia para asegurar la
vida útil más larga posible para las membranas. En el pretratamiento se elimina los agentes responsables
del taponamiento de las membranas, los cuales pueden ser sustancias bacteriológicas, materiales orgánicos o sales como carbonato, cloruros, sulfato o sílice [12]. Dichos filtros pueden ser impulsados por la
presión del agua de la columna (Filtro discreto) o por una bomba de presión (Filtro continuo). En este
caso, se utilizará un filtro discreto, el cual deberá tener el tanque de almacenamiento a mínimo 2 metros
de altura sobre la salida del prefiltro.
El pretratamiento va a estar compuesto por 3 lechos filtrantes con las dimensiones sugeridas por el fabricante de la membrana [13]. Dichos lechos serán de carbón activado granular, antracita y arena con una
altura como lo muestra la tabla 2.
Tabla 2. Altura de filtros granulares.
Altura (cm)
ρ(kg/m3 )
CAG
30
430
Antracita
30
750
Arena
50
1200
Así como lo exponen en [3], un área de 324 cm2 y con una altura de 2 metros, logra producir 720 litros/día. En el caso de estudio, como se verá más adelante, se necesita un caudal de entrada de 1770 litros/día.
Por lo tanto, sabiendo que el área es directamente proporcional al caudal obtenido, se necesita tener un
área de 575 cm2 .
Para obtener un área similar a la deseada, se decide utilizar 4 tubos sanitarios de PVC. Los primeros 3
tubos son de 6 pulgadas de diámetro y el otro adicional es de 3 pulgadas de diámetro. De esta manera, se
obtiene un área total de:
área = (7, 622 ∗ π) ∗ 3 + (3, 812 ∗ π)
área = 592, 9cm2
Conociendo el área total de los tubos, la altura necesaria de cada filtro y su densidad (Ver tabla 2), se
puede conocer la cantidad que se necesita de cada tipo de material. Los resultados se muestran en la tabla
3.
Tabla 3. Material necesario en el prefiltro.
Cantidad (kg)
CAG
7,64
27
Antracita
13,3
Arena
35,5
A continuación, en la figura 15, se muestra una representación gráfica de los tubos, el orden de los lechos
y la altura de material que cada uno debe tener.
Figura 15. Representación gráfica del pretratamiento.
6.1.2.
Selección membrana
Los parámetro y dimensionamiento fueron calculados según lo indica el manual de diseño de sistemas de
Dow filmtech. (Ver [14] y [15]) y la página de PureTec (Ver [16]).
En estas se establece parámetros de diseño importantes como lo son:
Flujo deseado: 11 gfd
Caudal permeado máximo: 95 litros/hora
Caudal concentrado mínimo: 200 litros/hora
Caudal entrada máximo: 1400 litros/hora
Recuperación máxima: 13 %
Ahora bien, un factor de suma importancia es la retención de sal, la cual se estima según la siguiente
ecuación 1:
28
Conductividad entrada-conductividad salida
32550 − 1000
= 100 ·
= 96,9 %
(1)
conductividad entrada
32550
Otro parámetro de relevancia es el porcentaje de recuperación. En este caso se asume uno de 13 % por
recomendaciones del fabricante de las membranas, el cual asegura que no debe subir por encima del 35 %
ya que entre más alto sea el porcentaje de recuperación, más se verá afectada la vida útil de la membrana.
Este parámetro es el caudal de agua permeada dividido por el caudal de entrada, lo cual se representa en
la ecuación 2:
%R >
%Y =
Qp
(2)
Qf
A medida que este porcentaje de recuperación aumenta, de igual manera lo hace el caudal de agua de
salida pero disminuye la vida útil del equipo. En este caso la salida debe ser de 230 litros/día, por lo
tanto:
13 % =
L
230 día
Qf
Qf = 1770
L
día
Es importante aclarar que la membrana que se desea seleccionar es capaz de entregar 1,1 m3 /día cuando
se aplica una presión de 55 bares. En esta ecuación un día corresponde a 24 horas. En el caso de estudio,
se desea que el sistema proporcione 230 L/día donde el "día"dura 5 horas ya que este es el tiempo proporcionado para desalinizar el agua debido a las limitaciones meteorológicas de la zona de estudio. Por esta
razón es importante comprobar que el filtro se desempeñe correctamente bajo estas condiciones:
1, 100L/día ∗
1día
L
= 45,8
24horas
horas
230L/día ∗
1día
L
= 46
5horas
horas
Para calcular el flujo concentrado de salida se utiliza la ecuación 3:
Qf (L/día) = Qp (L/día) + Qc (L/día)
(3)
Qc (L/día) = 1770 (L/día) − 230 (L/día)
Qc (L/día) = 308 (L/hora)
Por otra parte, el flujo en
Litros
ṁ2 hora
se calcula de la siguiente manera, según la ecuación 4. Según [15], el flujo
para cuando el agua de entrada es agua salada debe ser aproximadamente 19
f(
19
L
ṁ2 hora
L
ṁ2 hora
)=
=
29
Qp (L/h)
n · Aa
46 L/h
n · 1,2m2
L
.
ṁ2 hora
Por lo tanto:
(4)
n = 2,02 = 2
En la tabla 4 se resume los parámetros más relevantes para la selección de la membrana. En esta se
comprara los parámetros de diseño con los de la ficha técnica del producto:
Tabla 4. Resumen de características necesarias de la membrana de ósmosis inversa.
Parámetro
R
Qp (L/hora) a 55 bares
Qf
Qc
Aa
∆p
Deseado
96.9 %
46 L/hora
354 L/hora
308 L/hora
13 f t 2
55 bares
Producto
99.4 %
45.8 L/hora
1400 L/hora
>200 L/hora
13 f t 2
69 bares
Conformidad
Cumple
Cumple
Cumple
Cumple
Cumple
Cumple
Los datos más cercanos a los deseados son los que presenta el producto SW30-2521 de la figura 16 y por
esta razón este fue el filtro de ósmosis inversa que se escogió.
Figura 16. Membrana de ósmosis inversa
La ecuación 5 muestra el caudal permeado en función de la presión aplicada. (Ver referencia [17])
Qp = A ∗ Aa ∗ (∆p − ∆π)
(5)
En la figura 16 se observa que la concentración de sales es de 32,000 ppm, Qp es de 45,83 L/h, Aa es igual
a 1,2 m2 y ∆P es igual a 55 bares. De acá se puede despejar la constante A que depende únicamente de la
membrana para luego extrapolar el problema a las condiciones de agua del punto de interés.
A=
45, 83L/h
− 22,4bar)
1,2m2 · (55bar
A = 1,171
L
h · m2 · bar
Ahora bien, para el caso de interés:
46L/h = 1,171 ∗ 1,2 ∗ (∆p − 11,2bar)
30
∆p = 44bar
La presión aplicada no afecta únicamente el caudal sino también la concentración de sales en el flujo
permeado. Por esta razón, es importante determinar la concentración de sales en función de la presión
aplicada. En la figura 17 se muestra como varía el caudal permeado y su concentración cuando el caudal
de entrada tiene en promedio una concentración de 32000 ppm.
Figura 17. Caudal y concentración teórica contra presión aplicada
La concentración de sal para el caso de este estudio es de 16270 ppm en promedio. Por lo tanto, a continuación se presenta los resultados teóricos para dicha concentración. (Ver figura 18)
31
Figura 18. Caudal y concentración teórica contra presión aplicada
Cómo se evidencia en la figura 18, cuando se aplica una presión de 44 bares, se obtiene un caudal permeado aproximado de 46 L/h y una concentración de 86 ppm, lo cual cumple con los requerimientos
establecidos.
Luego de obtener estos valores se sigue con la selección de las bombas a utilizar en el sistema.
6.2.
6.2.1.
Selección y dimensionamiento bombas
Bomba de alta presión
Requerimientos:
Presión de operación debe ser de 44 bares.
Se va a transportar agua de mar.
El caudal debe ser de 1770 L/día.
La universidad cuenta con una bomba como se observa en la figura 19b, la cual fue comprada para ser
utilizada en otra membrana de ósmosis inversa. Una ventaja de esta bomba es que funciona con corriente
directa y evitaría el uso de inversores en el sistema. Esto puede disminuir costos y aumentar eficiencias
energéticas. Por esta razón, se decidió caracterizar la bomba para estudiar la posibilidad de uso de esta
en el sistema. Dicha caracterización se observa en la figura 19a donde se muestra que el punto de mejor
operación sucede a un caudal de 0,84 L/min y a una presión de 2,8 bares. Sin embargo, como ya se
estableció en la subsección 6.1.2 el caudal de entrada debe ser de 1774 L/día (98,5 mL/s) así que esta
bomba no sirve para el diseño planteado.
32
(a) Caracterización bomba GMB 782407
(b) Características Bomba
GMB 782407
Figura 19. Bomba GMB 782407
Por esta razón, teniendo en cuenta los requerimientos de la bomba de presión (Ver 6.2.1) se decidió utilizar la bomba de Hydra-cell de referencia M03-S metálica con presión máxima de 69 bares. El manual,
especificaciones y datasheet se pueden ver en la sección 11 (Apéndice C).
Según las especificaciones del proveedor, la bomba tiene una capacidad de entrega de 0,0037 l/rev. Sabiendo que se desea obtener 5.9 l/min se puede calcular las revoluciones necesarias para obtener este
caudal según la ecuación 6:
rpm =
Qf (l/min)
Capacidad entrega (l/rev)
rpm =
(6)
5,9 l/min
= 1594rpm
0, 0037 l/rev
Igualmente, según el proveedor, la potencia del motor eléctrico se puede calcular según la ecuación 7.
6 · rpm lpm · ∆p
+
84, 428
511
(7)
6 · 1594 5,9 · 44
+
= 0,621Kw
84, 428
511
(8)
P (Kw) =
P (Kw) =
Esta bomba puede ser utilizada con un motor DC o AC. Por facilidad de conexión, reducir costos y aumentar la eficiencia del sistema se decide utilizar un motor como el que se muestra en la figura 20a con
características como las que se muestran en 20b para evitar el uso de inversores DC-AC.
33
(a) Motor.
(b) Características motor DC.
Figura 20. Motor DC 1 HP.
6.2.2.
Dimensión bomba succión
Requerimientos:
El mar queda a una distancia aproximada de 100 m horizontalmente.
La elevación total del agua con respecto al mar es de 6 metros verticalmente.
Se va a transportar agua de mar.
El caudal debe ser de 1770 L/día.
La siguiente ecuación sirve para determinar la cabeza necesaria de una bomba:
X
V2
V2
p1
p
+ 1 + z1 = 2 + 2 + z2 + hf +
hm − hb
ρ·g 2·g
ρ·g 2·g
(9)
Se realizaron cálculos de perdidas del sistema para tuberías de 1/2 y 1 pulgada. Los resultados se encuentran en la tabla 5.
34
Tabla 5. Perdidas según tubería de diferente diámetro.
Diámetro
1/2 in
1 in
kf (m)
8,34
0,33
P
hm (m)
0,608
0,023
Perdidas totales (m)
8,95
0,35
Reemplazando los valores en la ecuación 9 se obtiene los resultados de la tabla 6
Tabla 6. Cabeza necesaria a diferentes diámetros.
kb (m)
14,94
6,33
Diámetro
1/2 in
1 in
Debido a que las pérdidas son mayores en una tubería de 0.5 pulgadas y el costo de la tubería de 1 pulgada
no es significativamente más alto (Ver tabla 7), se decide trabajar con la de 1 pulgada.
Tabla 7. Costos tubería de diferente diámetro.
Concepto
1 pulgada
1/2 pulgada
Precio (COP)
154,000
107,900
Teniendo dimensionado el caudal y diámetro de la tubería, se busca una bomba que cumpla con dichas
características. En la figura 22 se encuentran las gráficas que caracterizan la bomba de la figura 21 Esta
bomba a una presión de 0,65 bares alcanza un caudal de 20 litros/ min, el cuál es más que suficiente, pues
se necesita 5.6 litros/min. por otra parte, el consumo de esa bomba a 24 V es de 5 amperios, es decir que
consume 120 W.
Figura 21. Bomba de succión. Tomada de [6].
35
Figura 22. Curva característica bomba succión. Tomada de [6].
6.3.
Dimensión y selección energía solar
Requerimientos:
Las restricciones de área se deben al tejado de la casa.
Se debe poder alimentar la bomba de presión por 5 horas al día.
Se debe poder alimentar la bomba de succión 5 horas al día.
Sin haber realizado un estudio estructural sobre el techo de la casa, para este estudio se asume que este
resiste el peso del sistema de los paneles solares sin necesidad de un refuerzo. Por esta razón, se decide
implementar los panales en la edificación que se observa en la figura 23.
Figura 23. Edificación para instalación de sistema de paneles.
6.3.1.
Sistema aislado sin baterías para la bomba de succión
En la figura 24b se observa el perfil de carga diario que necesita suplir el sistema fotovoltaico en todos los
días del año. Por otra parte, en la 24a se observa la demanda por meses dependiendo de la cantidad de
días que estos tengan.
36
(a) Demanda anual.
(b) Demanda diaria.
Figura 24. Perfil de carga.
Al tener el perfil de carga y el consumo diario del sistema se utiliza la ecuación 10 para determinar
la cantidad inicial de paneles necesarios del sistema. El panel solar que se escogió es de la referencia
RENESOLA-JC260M-24/Bgs y su ficha técnica se puede observar en la sección 11 (Anexo D).
E/día (Kwh) = Preal Paneles (Kw) * # de paneles * horas efectivas al día
(10)
Sin embargo, la potencia de los paneles solares disminuye a medida que aumenta la temperatura según
la ecuación 11.
Preal panel (W) = Pmáxima panel (W) ∗ (1-(Coeficiente de potencia según temperatura ∗ ∆T ))
(11)
La temperatura de las condiciones STC es 25ºC y la temperatura máxima a la que funcionará los panales
es a 40ºC. Por lo tanto ∆T = 15ºC. De esta manera:
Preal panel (W) = 260W ∗ (1 − (0, 4 % ∗ 15C)) = 244W
Por lo tanto:
37
600W h = 244W ∗ # de paneles ∗ (2, 75)h
# de paneles = 0, 89 = 1
Sin embargo, al simular el sistema por todo un año se evidencia que existe una gran cantidad de días que
no logra obtener la potencia necesaria para operar. El angulo al que se decidió instalar los paneles solares
es de 13 grados mirando hacía el sur debido a que esta fue la configuración que más energía entregaba a lo
largo del año según las simulaciones. Exactamente, se logra entregar 165 Kwh mientras que se necesitaba
220 Kwh. Esto representa un 75 % de cubrimiento, lo que significa que tan solo 270 de los 360 días fueron
suplidos por energía solar. Esta información se muestra en el resumen de la simulación en la figura 25.
Figura 25. Resumen simulación 1 panel.
Ahora bien, al realizar la instalación de 2 paneles en serie se logra alcanzar un cubrimiento de aproximadamente el 93 % de los días. Es decir, de 334 días al año, así como se observa en la figura 26.
Figura 26. Resumen simulación 2 panel.
La razón por la cual no se logra suplir la energía necesaria es debido a posibles cambios meteorológicos
que sufre la región. Sin embargo, es importante aclarar que la deficiencia energética no se concentra en
ningún mes del año sino que está distribuida a lo largo del año. De igual manera, cabe recordar que la
bomba seleccionada es capaz de dar 17 L/min mientras que tan solo se necesita 5,9 L/min. Esto ayuda a
38
asegurar que el usuario siempre tenga un reservorio de agua para la posterior desalinización. La figura 27
muestra la distribución de entrega de energía por año cuando se utilizan dos paneles conectados en serie.
Figura 27. Consumo energía fotovoltaica en el año.
Con base en este análisis, se decide instalar dos paneles en serie conectados directamente a la bomba de
succión. La representación gráfica se observa en la figura 28.
Figura 28. Esquema de conexión sistema fotovoltaico bomba succión.
6.3.2.
Sistema con baterías para la bomba de presión
Para realizar el dimensionamiento de la bomba de presión se realiza el mismo procedimiento de la sección
6.3.1. Se establece el consumo por horas durante el día y a su vez el consumo mensual. En la figura 29 se
muestran dichos perfiles de carga.
39
(a) Demanda anual.
(b) Demanda diaria.
Figura 29. Perfil de carga bomba presión.
Este sistema, a diferencia del de la sección 6.3.1, utilizará baterías y la bomba siempre va a estar impulsada
por las baterías debido a que no se encontró un regulador de voltaje que funcione a potencias tan altas
como el de la bomba de presión.
Para calcular la cantidad inicial de paneles necesarios se utiliza la ecuación 10 como se observa a continuación:
3100W h = 244W ∗ # de paneles ∗ (4, 6)h
# de paneles = 2,76 = 3
Ahora bien, para seleccionar el número de baterías y su capacidad se utiliza la ecuación 12
3,1 (Kwh)
= 2, 96 = 3
(12)
12 (V) * 0,4 * 218 (Ah)
Al simular este número de paneles y baterías en el software PV*Sol Premium, se obtuvo que tan solo un
80 % de la energía total sería suplida. Es decir, que de los 1131 Kwh necesarios tan solo 915 Kwh podrán
suministrarse, así como se observa en el flujo de energía expuesto en la figura 30.
# de baterías =
40
Figura 30. Flujo energía sistema de 3 paneles y 3 baterías.
Por esta razón, se decidió cambiar la configuración y volver a simular. En este caso se simularon 4 paneles
y un sistema de 2 y 3 baterías. Los resultados del estado de carga de las baterías a través del año se
muestran a continuación en las figuras 31 y 32. Acá se observa que en el sistema de 3 baterías estas
alcanzan un nivel de descarga promedio del 50 % mientras que en el sistema de 2 baterías estas alcanzan
uno de 35 %.
41
Figura 31. Estado de carga para 3 baterías.
Figura 32. Estado de carga para 2 baterías.
Coniderando el ciclo de descarga de las baterías, el cual se muestra en la figura 33, se puede establecer
la vida útil de las baterías para cada uno de los dos sistemas para así estimar y proyectar los costos para
evaluar la conveniencia de cada sistema.
42
Figura 33. Ciclo de descarga para las baterías.
A realizar el análisis del proyecto con una vida útil de 10 años, se puede calcular el numero de baterías
necesarias dependido del sistema. La tabla 8 muestra los resultados.
Tabla 8. Número de baterías necesarias en 10 años dependiendo del sistema.
Sistema
3 baterías
2 baterías
baterías/ 10 años
9,95
9,73
Se opta por el sistema de 2 baterías ya que a pesar de necesitar prácticamente la misma cantidad de baterías cuando el proyecto se analiza a 10 años, la inversión inicial se disminuye y hace más factible el
proyecto.
En la figura 34 se observa el consumo cubierto por el sistema fotovoltaico para la bomba de presión
durante todo un año. En este se evidencia que hay espacios en blanco, lo que significa que algunos días
el sistema no va a funcionar debido a la configuración de deslastre de carga. En total se alcanza a suplir
1057 Kwh, lo cual representa un 94 % del total necesario, así como lo muestra la figura 35. Esto se traduce
en que la bomba de presión recibirá suficiente energía para funcionar 341 días al año.
43
Figura 34. Consumo cubierto sistema bomba de presión.
Figura 35. Flujo de energía para 4 paneles y 2 baterías.
Para este sistema el esquema de conexión se muestra en la figura 36, el cual se compone de 4 pane44
les RENESOLA-JC260M-24/Bgs (Ver sección 11) conectados en serie, un controlador de carga BlueSolar
MPPT 100/50 (Ver sección 11) y 2 baterías LPS12-285 conectadas en paralelo (Ver sección 11).
Figura 36. Esquema de conexión sistema fotovoltaico bomba de presión.
45
7.
7.1.
Comparación proyectos de desalinización
Ventajas y desventajas cualitativas de HDH y OI
En esta sección se presentará las ventajas y desventajas que se han consultado en la literatura para el
método de desalinización HDH y OI. Adicionalmente, se tiene en cuenta la información y conocimiento
adquirido en proyectos de grado anteriores. En la figura 37 se muestran las ventajas y desventajas del
proceso de ósmosis inversa y en la figura 38 la del HDH.
Figura 37. Ventajas y desventajas para ósmosis inversa
Figura 38. Ventajas y desventajas para HDH
Adicionalmente, en la figura 39 se muestra el consumo de diferentes tipos de energía que consumen
algunas de las técnicas de desalinización más conocidas. En esta se evidencia que la ósmosis inversa es
la que menos energía consume luego de la de electro diálisis. El proceso más parecido al HDH que se
presenta en la figura 39 es MED y este alcanza a consumir el doble de energía que la ósmosis inversa.
46
Figura 39. Tabla comparativa de consumo energético para diferentes tecnologías de desalinización. Tomado de
[7]
Estos consumos energéticos justifican que la ósmosis inversa represente el 62 % del agua desanilizada en
el mundo. De esta manera lo muestra la figura 40. El hecho de que esta tecnología sea la más utilizada en
el mundo muestra sus claras ventajas comparativas frente a las demás técnicas.
Figura 40. Contribución de cada técnica en la desalinización de agua en el mundo. Tomado de [7]
7.2.
Ventajas y desventajas cuantitativas de HDH y OI
En este apartado se pretende comparar los costos estructurales, de mantenimiento y energéticos para el
proyecto de ósmosis inversa y HDH y de esta manera estudiar la viabilidad de estos proyectos.
47
7.2.1.
Costos estructurales
En la figura 41 se muestra una tabla que compara el precio estructural de ambos proyectos. El precio total
de la estructura para ósmosis inversa es de 3,384,008 mientras que la de HDH es 1,635,408 pesos más
económica. Es decir, que el precio de esta estructura es de 1,748,600 pesos colombianos.
(a) HDH.
(b) Ósmosis inversa.
Figura 41. Costos estructurales.
7.2.2.
Costos mantenimiento
En la figura 42 se muestra los diferentes componentes de cada sistema y su vida útil. Al tener la vida útil
estimada de cada componente se puede establecer un costo aproximado anual de reparación y mantenimiento para calcular el precio por litro producido de los sistemas. El costo de mantenimiento anual de la
ósmosis inversa es de 2,111,071 y el de HDH es de 624,113 pesos colombianos.
48
(a) HDH.
(b) Ósmosis inversa.
Figura 42. costos por mantenimiento.
7.2.3.
Costos fuente energética
En este apartado se calculó el gasto energético para producir la misma cantidad de agua y poder comparar
los proyectos. La energía que se muestra en la figura 43 es la necesaria para producir 230 litros de agua
potable. El proyecto de ósmosis inversa logra producir esa cantidad en 5 horas mientras que el de HDH se
demora 31,32 horas. Este último sistema no fue dimensionado para producir esa cantidad de agua y esta
es una de las razones por las que el gasto energético comparado con la de ósmosis inversa es tan alta. Otra
explicación es debido a que este modelo de HDH fue un prototipo de laboratorio para realizar pruebas y
sus componentes eléctricos no son los más eficientes que existen en el mercado.
Como se muestra en la figura 43, la ósmosis inversa alcanza a ser 738 % más eficiente que la tecnología de
HDH. Esto era de esperar así como se mencionó en la sección 7.2.4 "Ventajas y desventajas cualitativas de
HDH y OI."
49
(a) HDH.
(b) Ósmosis inversa.
Figura 43. Gastos energéticos.
7.2.4.
Costos totales
En la figura 44 se muestra una tabla de los costos por año para cada una de las dos tecnologías. Adicionalmente, se muestra la cantidad de agua producida por año por dichas tecnologías. Debido a que
no se dimensionó un sistema de energía solar para la tecnología de HDH, se decidió asumir que existe
electricidad constante a través de todo el año y que el precio de esta es 406 pesos/kwh ya que este es el
precio promedio de la zona. De esta manera se asegura un análisis mucho más equitativo entre las dos
tecnologías.
Dichas tabla se realizó según la ecuación 13 para luego poder determinar el precio por cada litro para
ambas tecnologías. Dicha ecuación es una adaptación de la ecuación 14, la cual calcula el costo nivelado
de la energía producida por un sistema.
LCoW (Pesos/litro) =
50
P
(Mt +Ct )
(1+r)t
P
(Aguat )
(1+r)t
I0 +
(13)
(a) HDH.
(b) Ósmosis inversa.
Figura 44. Gastos totales y producción de agua.
Los resultados de la ecuación 13 se muestran en la tabla 9. Como se observa en dicha tabla, el costo del
agua es mayor para HDH que para ósmosis inversa. Esto se debe a que a pesar de que la ósmosis inversa
tiene un costo inicial y de mantenimiento relativamente alto, el consumo de energía es menor y lo hace
más rentable a largo plazo. Sin embargo, el costo del agua en la zona de estudio es de aproximadamente
10 pesos/litro.
Tabla 9. Costo nivelado del agua para cada uno de los sistemas.
Sistema
HDH
OI
Costo agua (Pesos/litro)
59,2
32,8
Por esta razón, es importante analizar formas de reducir el costo de producción del agua. Para esto se
diseñó y dimensionó un sistema de energía solar totalmente autónomo. Los resultados se de los costos e
51
inversión inicial se muestran en la figura 45.
Figura 45. Costos sistema solar con baterías.
Luego de determinar los costos anuales y la producción de energía por años de este sistema, los cuales se
evidencian en la figura 46, se puede aplicar la ecuación 14 para determinar el costo de cada kwh utilizado.
Figura 46. Costos sistema solar con baterías.
52
LCoE (Pesos/kwh) =
I0 +
P
(Mt +Ct )
(1+r)t
P
(Et )
(1+r)t
(14)
Para este sistema se obtiene un LCoE de 1467 pesos colombianos. Este valor es más de 3 veces el costo
promedio de la energía de la zona y por esta razón es necesario hacer un replanteamiento del sistema.
Analizando las causas del elevado costo, se determina que se debe en gran medida a la inversión anual de
baterías que eleva el precio de producción de la energía. Cabe recordar que se había decidido utilizar un
sistema de baterías ya que se deseaba que el sistema funcionara todo en corriente directa para evitar sobre
costos en inversores. Sin embargo, el precio en baterías eleva tanto el costo que es necesario analizar la
viabilidad del proyecto en corriente alterna. Por esta razón, se decide cambiar el modelo planteado en la
sección 6 por el que se muestra en la sección 8 para determinar si de esta manera se vuelve más rentable
el proyecto.
53
8.
Replanteamiento del modelo de energía fotovoltaica.
En este apartado se va a estudiar la viabilidad de un sistema conectado a la red que alimente las dos bombas del sistema de ósmosis inversa. En primer lugar y siguiendo el proceso que se llevó acabo en la sección
6.3, se determina la demanda diaria y anual total del sistema de ósmosis inversa. Este se dimensiona para
ser utilizado en las horas de mayor irradiancia de la zona, el cual es usualmente de 10 am a 3 pm.
(a) Demanda anual.
(b) Demanda diaria.
Figura 47. Perfil de carga para sistema AC.
El flujo de energía para este sistema se muestra en la figura 48 y el consumo cubierto anualmente se
muestra en la figura 49. Un aspecto interesante a resaltar de la figura 48 es que el sistema produce más
energía de la que consume y podría inyectar energía a la red según la resolución 030 de 2018. Por esta
razón, al momento de calcular el LCoE de este sistema se tendrá en cuenta la energía que consume el
sistema de desalinización pero también la que se puede inyectar a la red.
54
Figura 48. Flujo de energía para sistema AC.
Figura 49. Consumo cubierto por el sistema AC.
Como se observa en la figura 49, no todos los días son cubiertos únicamente por el panel solar. En total, en
37 días del año el sistema no alcanzan a ser completamente suplido por el sistema solar. Esto significa que
aproximadamente el 90 % de los días si se obtiene los requerimientos energéticos necesarios para operar
la planta.
Una representación del esquema de conexión de este sistema se muestra a continuación en la figura 50.
El inversor utilizado es el Fronius Galvo 1.5-1, del cual se puede ver sus especificaciones en la sección 11.
55
Figura 50. Esquema conexión sistema AC.
Ahora bien, haciendo un análisis de costos por inversión inicial y de mantenimiento, los cuales se muestran en la figura 51, se puede calcular el LCoE (Ecuación 14) del sistema.
(a) Inversión inicial.
(b) Costos de mantenimiento.
Figura 51. Costos del sistema AC.
Para este sistema se obtiene un LCoE de 242 pesos colombianos. Esto quiere decir que el usuario se estaría
ahorrando 164 pesos por cada kwh que utilice. Ahora bien, sabiendo que se puede obtener un precio de
la energía menor del que se está comprando, se prosigue a calcular el costo de 1 litro de agua con el
sistema planteado según la ecuación 13. Al apartado de los gastos se le resta en exceso de energía que está
produciendo el sistema fotovoltaico y que se está inyectando a la red. En la figura 52 se observa los gastos
o inversiones anuales y los litros de agua producidos en este mismo periodo.
56
Figura 52. Gastos totales y producción del agua con sistema AC.
Con los cambios realizados se obtiene un LCoW de 28,9 pesos/litro.
57
9.
Recomendaciones
En esta sección se dará las recomendaciones de uso del sistema de desalinización y fotovoltaico según los
fabricantes y la experiencia del proyecto.
Modo de manejo del agua permeada: Cuando se va a sacar agua del equipo de ósmosis inversa, se
deben tener las manos limpias para manipular la válvula de suministro de agua, si se pueden usar
guantes limpios sería mucho mejor. Al abrir la válvula de suministro, se debe dejar salir el agua
por unos segundos para evacuar el líquido que ha permanecido estancado dentro de la manguera
de conexión. Una vez drenada el agua estancada, se procede a llenar el recipiente limpio donde se
transportará el agua ultrapura, para los diferentes usos en el laboratorio. Nunca se debe tocar el
agua para no contaminarla
Tanques de almacenamiento: se deben desocupar por completo y hacerles una limpieza con cloro
cada seis meses o antes si las circunstancias lo demandan. No se debe dejar entrar cloro a la máquina
de ósmosis inversa porque daña las membranas.
Revisar el estado de las mangueras y tuberías y reparar los escapes que se encuentren.
Cambiar cada mes la arena, carbón activado y antracita.
Cambiar los filtros de ósmosis inversa cada 3 años o cuando la conductividad aumente 15 microsiemens.
Cuidados de los paneles solares: Con el fin de evitar que los paneles pierdan eficiencia, limpiarlos
cada 15 días superficialmente para quitarle suciedad, polvo, hojas o obstáculos que estén creando
sombra.
El sistema fotovoltaico está diseñado para suministrar energía al sistema de bombeo de 10 am a 5
pm, por lo tanto en estas horas es cuando se debe prender el sistema y no se debe conectar ningún
otro electrodoméstico a la red. Si se desea utilizar la energía sobrante del día se pueden conectar
otros electrodomésticos a diferentes horas del día siempre y cuando cumplan con las condiciones
eléctricas del sistema.
En la instalación de los paneles solares se debe contratar a personal con experiencia y/o certificación
en instalación de sistemas fotovoltaicos ya que se debe evitar tanto daños físicos en los equipos como
en el personal.
58
10.
Conclusiones
Se logró contactar con personas de la zona para poder caracterizar el agua a potabilizar. Se realizaron los estudios pertinentes tanto en las matrices de fisicoquímica y microbiología para poder
potabilizar agua según la resolucion 2115 de 2007. Esta caracterización permitió establecer parámetros de suma importancia para poder diseñar la planta.
Se logró diseñar y dimensionar una planta de desalinización de agua impulsada únicamente por
energía solar que es capaz de desalinizar 230 litros de agua al día durante 319 días al año. Dicha
planta cuenta con un sistema de bombeo de agua de hasta 100 metros horizontales para facilitar
el acceso del agua al usuario. Adicionalmente, se diseñó o dimensionó el pretratamiento necesario
para el agua a potabilizar y todos los componentes de la planta como lo son: la bomba de presión,
las membranas a utilizar y la carcasa necesaria para dichas membranas. Fue necesario caracterizar
las membranas para establecer el caudal permeado y la concentración que este iba a tener, el cual
cumple con los requisitos de la resolución 2115 de 2007.
Se comparó los dos sistemas de desalinización de agua y se obtuvo que a pesar de que la ósmosis
inversa requiere mayor inversión inicial y costos de mantenimiento, es más rentable debido al alto
consumo energético del HDH. Esto se debe a que el precio en el que ambas tecnologías logran
producir agua al mismo precio es de 156 pesos/kwh. Este valor es 36 % más económico que el
precio más bajo que se logró obtener en este proyecto. Por lo tanto, se establece que la técnica
de desalinización más viable es la de ósmosis inversa así como lo demuestran los cálculos de este
proyecto.
La planta funciona con la tecnología de ósmosis inversa y es capaz de desalinizar agua a un precio
de 29 pesos colombianos por litro. Este precio es mayor al que se obtiene a través del servicio de
carrotanque por lo que esta planta de desalinización de agua es económicamente viable en lugares
en donde el acceso de carrotanques sea limitado o dicha zona se encuentre a una distancia mínima
de 20 kilómetros del punto donde opera el carrotanque. Esto se debe a que el servicio de carrotanque
tiene un precio fijo dentro de un perímetro de 10 km de radio y luego se cobra una tarifa por cada
kilometro adicional necesario por recorrer. Luego de 20 kilómetros adicionales, el precio del agua
del sistema de desalinizacion se vuelve más económico que el del servicio de carrontanque.
La principal razón por la que la desalinización del agua en este sistema no logra ser completamente
competitiva económicamente es por los elevados costos de mantenimiento e inversión inicial del sistema. Estos, así como se muestra en las figuras 41b y 42b se deben principalmente a las membranas
y filtros iniciales del sistema.
Fue necesario diseñar diferentes sistemas fotovoltaicos para lograr obtener uno que fuera económicamente viable en este proyecto. Inicialmente se pensó en la opción de un sistema totalmente
aislado en el que los paneles solares recargaban un banco de baterías para que luego estas le dieran
un voltaje y potencia constante al sistema eléctrico. Sin embargo, el costo de la energía para este
sistema fue 3 veces mayor que el de la zona y por eso se decidió replantear el modelo. Fue aquí
donde se estudió la posibilidad de instalar un sistema con energía alterna mediante el uso de un
inversor Fronius Galvo 1.5-1. Los resultados de este sistema fotovoltaico de 1,56 kwp fueron completamente satisfactorios, obteniendo un costo de 242 pesos/kwh, el cual es aproximadamente un
40 % más barato al de la zona. El diseño final del sistema se puede observar en la figura 53.
59
Figura 53. Representación final del sistema fotovoltaico.
60
11.
Trabajo Futuro
Algunos de los trabajos futuros que se deben realizar como continuación de este proyecto son:
Validar el sistema de energía solar en programas de código abierto para tratar de optimizarlo en la
mayor medida.
Realizar la compra de los diferentes componentes del sistema para su posterior construcción y experimentación.
Realizar estudios del sistema de bombeo en la membrana para encontrar el punto de mejor operación del sistema.
Validar las curvas características de las membranas para establecer parámetros como caudal permeado y desalinización experimentalmente.
Encontrar un segmento de clientes o una finalidad social para postular el proyecto ante diferentes
programas de financiación para facilitar su construcción.
61
Referencias
[1] USGS.
(2018)
How
much
water
is
there
on
earth?
[Online].
Available:
https://www.usgs.gov/special-topic/water-science-school/science/how-much-water-there-earth?
qt-science_center_objects=0#qt-science_center_objects
[2] BBC. (2017) ¿puede la desalinización ser la solución para la crisis mundial del agua? [Online].
Available: https://www.bbc.com/mundo/noticias-39332148
[3] A. Ramirez, “Desarrollo de un sistema de control para desalinización de agua, en plantas de ósmosis
inversa, operadas con energía eólica,” Bogotá, Colombia, 2005.
[4] N. Sabogal, “Diseño de prototipo de desalinizador solar por proceso de humidificación y deshumidificación,” Bogotá, Colombia, 2019.
[5] IDEAMpromedio. (2019) Promedios mensuales de irradiaciÓn global media recibida en
superficie para las principales ciudades del paÍs (wh/m2 por dÍa). [Online]. Available: http:
//atlas.ideam.gov.co/basefiles/Anexo-Promedios-mensuales-de-Irradiacion-Global-Media.pdf
[6] M. M. Tech. Boat pump. [Online]. Available: https://www.nauticexpo.com/prod/marco/
product-23228-451106.html
[7] A. Alkaisi, R. Mossad, and A. Sharifain-Barforoush. (2017) A review of water desalination systems
integrated with renewable energy. [Online]. Available: https://www.sciencedirect.com/science/
article/pii/S1876610217301686
[8] ElTiempo.
(2019)
Pese
a
fallos
que
ordenan
llevar
agua,
la
guajira
sigue
con
sed.
[Online].
Available:
https://www.eltiempo.com/justicia/cortes/
a-pesar-de-varias-ordenes-judiciales-la-guajira-siguen-sin-agua-potable-375962
[9] H. Zheng, Solar Energy Desalination Technology.
Elsevier Inc, 2017.
[10] S. Arno, J. Klaus, I. Olindo, V. S. René, and Z. Miro, Solar Energy. The physics and engineering of
photovoltaic conversion technologies and systems. UIT Cambridge, England, 2016.
[11] v. y. d. t. Ministerio de la protección social, ministerio de ambiente. (2019) Resolución número 2115.
[Online]. Available: http://www.minambiente.gov.co/images/GestionIntegraldelRecursoHidrico/
pdf/Legislaci%C3%B3n_del_agua/Resoluci%C3%B3n_2115.pdf
[12] F. Moreno, “Estudio de alternativas de control para desalinización de agua, en plantas de osmosis
inversa, operadas con aerogeneradores.” Bogotá, Colombia, 2004.
[13] Filmtec™. Reverse osmosis membrane-technical manual. [Online]. Available: https://www.
rainmandesal.com/wp-content/uploads/2018/09/dow-filmtec-sw30-manual.pdf
[14] Dupont. System desing. the steps to design a membrane system. [Online]. Available: https:
//www.dupont.com/content/dam/Dupont2.0/Products/water/literature/609-02055.pdf
[15] DuPont. System design. membrane sysytem design guidelines for midsize filmtec elemnt. [Online]. Available: https://www.dupont.com/content/dam/Dupont2.0/Products/water/literature/
609-02054.pdf
[16] Pure. What is reverse osmosis? [Online]. Available: https://puretecwater.com/reverse-osmosis/
what-is-reverse-osmosis
62
[17] Dupont. System design. system performance projection. [Online]. Available: https://www.dupont.
com/content/dam/Dupont2.0/Products/water/literature/609-02057.pdf
63
Anexo A: Promedios mensuales de irradiación global media recibida en la
superficie para las principales ciudades del país (Wh/m2 por día)
64
ANEXO: PROMEDIOS MENSUALES DE IRRADIACIÓN GLOBAL MEDIA RECIBIDA EN SUPERFICIE PARA LAS PRINCIPALES CIUDADES DEL PAÍS (Wh/m2 POR DÍA)
Valor promedio (Wh/m2 por día)
Codigo
Estacion
Municipio
Departamento
Latitud
Longitud
Elevacion
(m.s.n.m.)
Entidad
ENE
FEB
MAR
ABR
MAY
JUN
JUL
AGO
SEP
OCT
NOV
DIC
Promedio
Anual
Años de
Información
Fecha
Inicio
0027015070
Apto. Olaya Herrera
Medellín
Antioquía
6,22
-75,58
1490
IDEAM (conv.)
4382,6
4409,5
4295,7
4165,2
4050,5
4321,6
4668,1
4605,7
4595,1
4419,0
3958,3
4149,4
4335,1
10
ene-85
jun-97
0037055010
Apto. Santiago Perez
Arauca
Arauca
7,07
-70,73
128
IDEAM (conv.)
5156,3
4484,1
4617,1
4371,2
4292,6
4204,0
4299,1
4416,1
4895,9
4702,5
4786,5
5212,4
4619,8
4
ene-86
ene-92
0002904512
Las Flores
Barranquilla
Atlántico
11,04
-74,82
2
IDEAM (aut.)
6383,8
6369,2
6804,4
6072,2
5971,7
5968,9
6266,6
5594,7
5573,7
5286,9
5399,2
5722,7
5951,2
6
nov-09
dic-14
0014015020
Apto. Rafael Nuñez
Cartagena
Bolívar
10,43
-75,50
2
IDEAM (conv.)
5987,7
6412,9
6378,8
6012,8
4951,4
4988,7
5644,2
5213,1
5291,3
5014,5
4988,2
5746,8
5552,5
7
feb-90
dic-00
0024035130
UPTC
Tunja
Boyacá
5,55
-73,35
2690
IDEAM (conv.)
5688,1
5184,2
4695,9
4678,5
4282,1
4092,7
4299,9
4515,6
4926,2
4625,1
4350,7
4550,3
4657,4
6
ene-95
dic-01
0026155230
E.M.A.S.
Manizales
Caldas
5,09
-75,51
2207
IDEAM (aut.)
3943,7
3849,3
3695,8
3657,8
3461,1
3546,0
4074,1
3983,2
4117,1
3720,8
3490,2
3667,0
3767,2
10
may-05
dic-14
0044035050
Macagual - Florencia
Florencia
Caqueta
1,50
-75,66
257
IDEAM (aut.)
4083,3
3937,4
3349,6
3485,3
3084,8
3204,2
3137,7
3577,7
3770,0
3909,8
3951,1
3918,7
3617,5
10
jul-05
dic-14
0003521502
Apto. Yopal
Yopal
Casanare
5,32
-72,38
330
IDEAM (aut.)
5760,7
5339,7
4701,4
4569,8
4296,0
4240,9
4186,0
4453,6
4974,8
4885,2
5091,8
5521,0
4835,1
5
nov-09
0028035060
Fedearroz
Valledupar
Cesar
10,46
-73,25
184
IDEAM (aut.)
5420,1
5685,3
5317,3
5441,3
5253,8
5388,7
5517,8
5375,4
4996,8
4865,5
4950,3
5152,7
5280,4
10
sep-05
dic-14
Monteria
Monteria
Córdoba
8,81
-75,85
17
FEDEARROZ
4345,6
4389,8
4371,3
4173,9
3873,2
4337,5
4770,2
4429,5
4292,2
3923,6
4018,9
4039,2
4247,1
4
oct-11
abr-14
0021205791
Apto. Eldorado
Bogotá
Cundinamarca
4,71
-74,15
2541
IDEAM (conv.)
4681,9
4312,7
4322,2
3716,7
3506,0
3658,9
3917,3
4168,2
3947,8
3961,0
4017,7
4241,4
4037,7
23
mar-81
Inirida
Puerto Inirida
Guainia
4,02
-67,67
90
IDEAM (SUTRON)
4500,1
4327,1
3939,4
4140,2
3634,7
3628,7
3542,4
3891,2
4257,1
4117,2
4079,2
4202,1
4021,6
4
feb-97
sep-02
0021115020
Apto. Benito Salas
Neiva
Huila
2,93
-75,28
439
IDEAM (conv.)
4836,0
4700,4
4590,5
4628,9
4552,2
4550,1
4509,7
4656,6
4785,1
4782,3
4607,8
4618,0
4651,5
14
mar-90
ago-03
-72,92
sep-91
mar-14
4
IDEAM (conv.)
Fecha
Final
dic-14
dic-04
0015065010
Apto. Almirante Padilla
Riohacha
La Guajira
11,52
0000150150
Univ. Tecnológica de Magdalena
Santa Marta
Magdalena
11,22
-74,19
7
IDEAM (aut.)
5539,4
5904,8
5855,5
5756,4
5698,0
5402,9
5370,9
5201,1
5325,3
4721,4
4787,3
5301,5
5405,4
7
ago-07
0035035020
Apto. Vanguardia
Villavicencio
Meta
4,15
-73,62
423
IDEAM (conv.)
4784,9
4514,5
4337,1
4565,8
4699,2
4650,1
4542,9
4993,2
5307,6
5286,1
4747,4
4580,0
4750,7
14
ene-90
dic-14
0052055210
Botana
Pasto
Nariño
1,16
-77,28
2820
IDEAM (aut.)
3749,1
3499,2
3497,4
3668,8
3685,8
3715,9
3897,4
4006,3
4124,7
3888,8
3765,2
3415,0
3742,8
10
may-05
abr-03
0016015010
IDEAM (conv.)
5202,8
5556,0
5761,0
5898,3
5618,0
5975,8
6237,6
6045,2
5832,8
5247,8
4977,5
4916,6
5605,8
17
dic-14
Apto. Camilo Daza
Cúcuta
Norte de Santander
7,92
-72,50
250
4443,8
12
sep-89
nov-13
0026125290
Armenia
Armenia
Quindío
4,53
-75,69
1458
IDEAM (aut.)
3918,2
3837,4
3918,7
3857,4
3691,3
3866,7
4265,8
4175,5
4333,9
3893,8
3879,2
3567,8
3933,8
10
dic-05
nov-96
0026135040
Apto. Matecaña
Pereira
Risaralda
4,80
-75,73
1342
IDEAM (conv.)
4279,4
4406,3
4283,9
4099,7
3805,1
3940,5
4243,6
4362,0
4273,2
4338,6
4183,3
4315,4
4210,9
7
oct-90
oct-13
0017015010
Apto. Sesquicentenario
San Andrés
San Andrés y Providencia
12,58
-81,70
1
IDEAM (conv.)
4422,2
5166,1
5733,2
5957,6
5025,4
4705,8
4914,2
4868,8
4753,2
4430,9
3747,8
4094,5
4818,3
3
ene-01
dic-14
0025025270
Unisucre (Puerta Roja)
Sincelejo
Sucre
9,20
-75,39
221
IDEAM (aut.)
4843,9
4986,3
4733,4
4420,1
3860,0
4411,8
4600,9
4354,3
4233,7
3929,5
3733,4
4309,1
4368,0
10
may-05
dic-99
0021245040
Apto. Perales
Ibagué
Tolima
4,42
-75,13
928
IDEAM (conv.)
4615,6
4578,8
4621,2
4651,4
4627,9
4717,9
4896,1
4986,2
4846,8
4679,7
4404,6
4332,7
4663,2
9
nov-89
dic-14
0002605507
Univalle
Cali
Valle del Cauca
3,38
-76,53
992
IDEAM (aut.)
4385,4
4360,8
4373,0
4303,9
4138,2
4299,1
4628,5
4643,8
4631,4
4256,1
3998,5
3971,9
4332,6
9
nov-06
dic-14
4277,9
4116,4
4177,9
4104,3
4539,4
4498,7
4632,6
4747,4
4932,2
4757,2
4374,1
4167,3
Anexo B: Informe de resultados entregado por Biopolimeros Industriales LTDA
66
Código: F-ER-02
Versión: 2
RESULTADOS DE ANÁLISIS
Fecha: 26/01/2016
INFORME DE RESULTADOS Nº:
CLIENTE:
ESTEBAN NIEVES
NIT:
1020826904
COTIZACIÓN Nº:
TELÉFONO:
3204521802
ODS:
CONTACTO:
42091
19-1922
CANTIDAD:
3000ml
RESPONSABLE MUESTREO:
El cliente
19-8261
FECHA DE MUESTREO:
6/09/2019
TIPO DE ENVASE:
PET
Esteban Nieves
FECHA DE RECIBIDO:
9/09/2019
T (º C) MUESTREO:
30°C
CARGO:
ESTUDIANTE
TIPO DE AGUA:
MARINA
T (º C) RECEP(Nevera):
20°C
DIRECCIÓN:
Calle 169 b # 75-73
LUGAR DE RECOGIDA:
RIOHACHA
CIUDAD:
Bogota
PUNTO DE CAPTACIÓN:
AGUA DE MAR CRUDA - RIOHACHA
OBSERVACIONES
N.E
ALMAC. CONTRAMUESTRA:
19-3050
ID MUESTRA
Análisis FQ: 15 días
Análisis MB: 24 horas
Microbiología
FECHA DE
ANÁLISIS
(dd/mm/yyyy)
PARÁMETRO
RESULTADO
LÍMITE DE
CUANTIFICACIÓN
UNIDADES
TÉCNICA ANALÍTICA
MÉTODO
Resolución 2115 de 2007 Agua Potable
CONFORMIDAD
11/09/2019
Escherichia coli
0,00
-
UFC/100 mL ó cm3
Filtración por membrana
SM 9222 J Edition 23RD 2017
0
CUMPLE
11/09/2019
Coliformes Termotolerantes
(Fecales) (A)
<1,8
-
NMP/100 mL
Fermentación en tubos múltiples
SM 9221 B, Edition 23RD 2017
No Especifica
NO APLICA
11/09/2019
Coliformes Totales(A)
Ausencia
-
NMP/100 mL
Fermentación en tubos múltiples
SM 9221 B. Edition 23RD 2017
Ausencia
CUMPLE
Fisicoquímica
FECHA DE
ANÁLISIS
(dd/mm/yyyy)
PARÁMETRO
RESULTADO
LÍMITE DE
CUANTIFICACIÓN
UNIDADES
TÉCNICA ANALÍTICA
MÉTODO
Resolución 2115 de 2007 Agua Potable
CONFORMIDAD
17/09/2019
Alcalinidad Bicarbonatos
31155,00
25,5
mg CaCO3 /L
Titulomnetrico (Titration) Method
SM 2320 B .Ed 23
No Especifica
NO APLICA
17/09/2019
Alcalinidad Carbonatos
<25,5
34,6
mg CaCO3 /L
Titration Method
SM 2320 B. Ed 23
No Especifica
NO APLICA
17/09/2019
Alcalinidad Total (A)
31155,00
25,5
mg CaCO3 /L
Titration Method
SM 2320 B Ed 23
200
NO CUMPLE
Pag. 1 de 3
23/09/2019
Bario
<0,50
0,50
mg Ba/L
Direct Nitrous Oxide-Acetylene Flame Method
SM 3111 D
0,70
CUMPLE
17/09/2019
Calcio
931,04
2,00
mgCa/L
EDTA Titrimetric Method
SM 3500-Ca B. Ed 23
60
NO CUMPLE
10/09/2019
Conductividad (A)
32550,00
NO APLICA
µS/cm
Laboratory Method
SM 2510 B.Ed 23
1000
NO CUMPLE
17/09/2019
Cloruros (A)
4728,32
19,9
mgCl-/L
Argentometric Method.
SM 4500-Cl- B. Ed 23
250
NO CUMPLE
17/09/2019
Dureza Total (A)
9512,80
7,40
mg CaCO3 /L
EDTA Tritimetric Method.
SM 2340C.Ed 23
300
NO CUMPLE
21/09/2019
Hierro Total (A)
1,37
0,131
mg Fe /L
Direct Air-Acetylene Flame Method
SM 3111 B.Ed 23
0,30
NO CUMPLE
19/09/2019
Manganeso (A)
0,06
0,0300
mg Mn /L
Direct Air-Acetylene Flame Method
SM 3111 B. Ed 23
0,10
CUMPLE
19/09/2019
Magnesio (A)
1283,05
0,410
mg Mg / L
Direct Air-Acetylene Flame Method
SM 3030 F, SM 3111 B.
36
NO CUMPLE
11/09/2019
Nitratos (A)
3,05
1,38
mg NO3-/L
UV Spectrophotometric Screening Method.
SM 4500-NO3- B. Ed 23.
10
CUMPLE
Biopolimeros Industriales Ltda.
Carrera 18 No. 63a - 50 Piso 6. Bogotá-Colombia
Telefonos: (+1) 5405700/5406606, Bogotá
www.biopolab.com
Código: F-ER-02
Versión: 2
RESULTADOS DE ANÁLISIS
Fecha: 26/01/2016
INFORME DE RESULTADOS Nº:
42091
16/09/2019
Nitritos (A)
<0,0140
0,0140
mg NO2-/L
Colorimetric Method
SM 4500-NO2- B.Ed 23
0,10
CUMPLE
10/09/2019
Ortofosfato(Fosfatos) (A)
<0,184
0,184
mg P-PO4/L
Stannous Chloride Methods
SM 4500-P D.Ed 23
0,50
CUMPLE
16/09/2019
pH (A)
7,10
NO APLICA
Unidad de pH
Electrometric Method.
SM 4500-H+ B.Ed 23
6,5 - 9,0
CUMPLE
10/09/2019
Sulfatos (A)
2095,26
8,90
mg SO42 - /L
Turbidimetric Method
SM 4500 SO4 2- E.Ed 23
250
NO CUMPLE
10/09/2019
Turbiedad
2,32
1,00
NTU
Nephelometric Method.
SM 2130B. Ed 23
2,0
NO CUMPLE
27/09/2019
Fluoruros
1,07
0,21
mg/L
Ion-Selective Electrode Method
SM 4500-F. C.Ed 23
1,0
NO CUMPLE
19/09/2019
Cinc (A)
<0,0500
0,0500
mg Zn /L
Direct Air-Acetylene Flame Method
SM 3111 B. Ed 23
3,0
CUMPLE
23/09/2019
Selenio (A)
<0,0014
mg Se / L
Electrothermal Atomic Absorption Spectrometry
SM 3030 F, SM 3113 B. Ed 23
0,010
CUMPLE
6/11/2019
Silice
1177,36
Molybdosilicate Method
SM 4500 SiO2 C.
No Especifica
NO APLICA
16/09/2019
Aluminio (A)
<0,0460
0,046
mg Al3+/L
Colorimetric Method, Eriochrome Cyanine R .
(No válida para muestras con Sulfatos mayor a
SM 3500-Al B.Ed 23
0,20
CUMPLE
23/09/2019
Litio
0,08
0,020
mg Li/L
Direct Air-Acetylene Flame Method
SM 3111 B. Ed 23
No Especifica
NO APLICA
23/09/2019
Sodio(A)
11522,00
0,160
mg Na/L
Direct Air-Acetylene Flame Method
SM 3111 B.
No Especifica
NO APLICA
16/09/2019
Potasio(A)
369,75
0,530
mg K /L
Direct Air-Acetylene Flame Method
SM 3111 B.
No Especifica
NO APLICA
24/09/2019
Calcio
349,92
4,18 mg Ca/L
mg Ca / L
Direct Air-Acetylene Flame Method
SM 3030 F, SM 3111 B.
60
NO CUMPLE
24/09/2019
Berilio
<0,10
0,10
mg Be/L
Direct Nitrous Oxide-Acetylene Flame Method
SM 3111 D
No Especifica
NO APLICA
26/09/2019
COT
1294,55
2,44
mg/L
Closed Reflux, Titrimetric Method
SM 5220 C.Ed 23
5,0
NO CUMPLE
27/09/2019
Sólidos Suspendidos Totales (A)
161,00
11,6
mg/L
Secado a 104°C Gravimetrico
SM 2540 D.Ed 23
No Especifica
NO APLICA
19/09/2019
Plata (A)
<0,0370
0,0370
mg Ag/L
Direct Air-Acetylene Flame Method
SM 3111 B. Ed 23
No Especifica
NO APLICA
27/09/2019
Sólidos Disueltos Totales
16270,00
13,2
mg/L
Electrical Conductivity Method
2510 B. Electrical Conductivity
Method
No Especifica
NO APLICA
27/09/2019
Salinidad
55,60
0,01
%
Electrical Conductivity Method
SM 2520 B
No Especifica
NO APLICA
0,014 AR 0,0014 AP
mg SiO2/L
(A) Parámetro acreditado para las matrices Aguas Residuales y Superficiales
Formato fecha:
Pag. 2 de 3
dd/mm/yyyy
Biopolimeros Industriales Ltda.
Carrera 18 No. 63a - 50 Piso 6. Bogotá-Colombia
Telefonos: (+1) 5405700/5406606, Bogotá
www.biopolab.com
Código: F-ER-02
Versión: 2
RESULTADOS DE ANÁLISIS
Fecha: 26/01/2016
INFORME DE RESULTADOS Nº:
42091
La muestra tomada CUMPLE con las características microbiológicas y fisicoquímicas con lo exigido por la Resolución 2115 de 2007 que señala la calidad del agua destinada para consumo humano.
Estos resultados son válidos únicamente para esta muestra recibida y analizada en el Laboratorio de Microbiología de Biopolab.
- Resolución 2115/2007: Resolución por medio de la cual se señalan instrumentos basicos y frecuencias del sistema de control y vigilancia para la calidad del agua para consumo humano.
- Este informe de resultados no se puede reproducir y solo aplica para los resultados de la muestra analizada.
- Cualquier inquietud o reclamación puede ser presentada a nuestra compañía ya sea vía telefónico, o al correo e inmediatamente será atendida
- La muestra será almacenada 15 días para eventuales repeticiones o inquietudes con los análisis y resultados.
Documento aprobado por:
________________________________________
Javier Eduardo Muñoz Torres
Gerente Técnico
P. Químico de Alimentos. Matrícula Profesional PQA-495
Fecha de expedición:
Pag. 3 de 3
3/12/2019
FIN DEL INFORME
Biopolimeros Industriales Ltda.
Carrera 18 No. 63a - 50 Piso 6. Bogotá-Colombia
Telefonos: (+1) 5405700/5406606, Bogotá
www.biopolab.com
Anexo C: Datasheet, manual y especificaciones de bomba M03-S
70
Versatile, Reliable Pumps for a Wide Range of Applications
M03 Series
• Pumps the full spectrum of low-to-high viscosity fluids.
• Features a seal-less design and horizontal disk check valves that enable the pump
to handle abrasives and particulates that might damage or destroy other types of
pumps.
• Simple, compact design reduces initial investment and lowers maintenance costs.
• Operational efficiencies reduce energy costs.
• Able to run dry without damage (or additional maintenance) to the pump in case
of accident or operator error.
• Tolerates non-ideal operating conditions.
• Minimizes maintenance and downtime because there are no mechanical or dynamic
seals, packing, or cups to leak, wear, or replace.
M03 Series
Maximum Flow Rate:
3.1 gpm (11.7 l/min)
Maximum Pressure: 1200 psi (83 bar) for Metallic Pump Heads
350 psi (24 bar) for Non-metallic Pump Heads
M03 close-coupled with Brass pump head.
M03 close-coupled with Polypropylene pump head.
2 • www.Hydra-Cell.com
D03 shaft-driven with 316L Stainless Steel pump head.
M03 Series Performance
Capacities
Flow
Model
M03-X
M03-E
M03-S
M03-B
M03-G
M03-E
M03-S
M03-B
M03-G
Pressure
Max.
Max. Flow
Input
@ 1000 psi (69 bar)
rpm gpm
l/min
1750
3.1
11.7
1750
2.2
8.3
1750
1.7
6.4
1750
1.0
3.6
1750
0.6
2.3
@ 1200 psi (83 bar)
1750
2.1
8.1
1750
1.6
6.3
1750
0.9
3.5
1750
0.6
2.2
Maximum Inlet Pressure
250 psi (17 bar)
Maximum Discharge Pressure
Metallic Pump Heads:
M03-X to 1000 psi (69 bar)
M03-S, E, B, G to 1200 psi (83 bar)
Non-metallic Pump Heads:
250 psi (17 bar) Polypropylene
350 psi (24 bar) PVDF
Performance and specification ratings apply to M03 Kel-Cell and D03 Shaft-driven configurations unless specifically noted otherwise.
Maximum Flow at Designated Pressure
12.5
3.33
M03-X
3.00
11.25
100 psi (7 bar)
500 psi (34 bar)
1000 psi (69 bar)
1200 psi (83 bar)
2.66
10
2.33
8.75
2.00
7.5
1.66
6.25
1.33
5.0
M03-S
1.00
3.75
M03-B
0.66
2.5
M03-G
0.33
0
Liters Per Minute
Gallons Per Minute
M03-E
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1.25
1600
0
1800
Revolutions Per Minute
www.Hydra-Cell.com • 3
M03 Series Specifications
4 • www.Hydra-Cell.com
Calculating Required Power
6 x rpm gpm x psi +
= electric motor hp
63,000 1,460
6 x rpm l/min x bar +
= electric motor kW
84,428 511
When using a variable frequency drive (VFD) controller, calculate the hp or
kW at minimum and maximum pump speed to ensure the correct hp or
kW motor is selected. Note that motor manufacturers typically de-rate the
service factor to 1.0 when operating with a VFD.
Net Positive Suction Head (NPSHr)
24
7
22
20
S
18
B
6
5
X
14
4
E
12
10
NPSHr (meters of water)
G
16
NPSHr (feet of water)
Flow Capacities @1000 psi (69 bar)
Model
rpm
gpm
l/min
M03-X
1750
3.10
11.73
M03-E
1750
2.18
8.25
M03-S
1750
1.69
6.40
M03-B
1750
0.96
3.63
M03-G
1750
0.62
2.35
Delivery @1200 psi (83 bar)
Model
gal/rev
liters/rev
M03-E
0.0012
0.0046
M03-S
0.0009
0.0036
M03-B
0.0005
0.0020
M03-G
0.0003
0.0013
Delivery @1000 psi (69 bar)
Model
gal/rev
liters/rev
M03-X
0.0018
0.0067
M03-E
0.0013
0.0047
M03-S
0.0010
0.0037
M03-B
0.0005
0.0021
M03-G
0.0004
0.0013
Maximum Discharge Pressure
Metallic Heads:
M03-X to 1000 psi (69 bar)
M03-S, E, B to 1200 psi (83 bar)
Non-metallic Heads:
250 psi (17 bar) Polypropylene
350 psi ( 24 bar) PVDF
Maximum Inlet Pressure 250 psi (17 bar)
Maximum Operating Temperature
Metallic Heads:
250˚F (121˚C) - Consult factory for correct component selection for temperatures from 160˚F
(71˚C) to 250˚F (121˚C).
Non-metallic Heads:
140˚F (60˚C)
Maximum Solids Size
200 microns
Inlet Port
Primary:
1/2 inch NPT
Secondary:
3/8 inch NPT (plugged from factory)
Discharge Port
3/8 inch NPT
Shaft Diameter
M03: 5/8 inch hollow shaft
D03: 7/8 inch (22.2 mm)
Shaft Rotation
Reverse (bi-directional)
Bearings
Precision ball bearings
Oil Capacity
1.0 US quart (0.95 liters)
Weight
Metallic Heads:
28 lbs. (12.7 kg)
Non-metallic Heads:
19 lbs. (8.6 kg)
3
Standard
8
2
6
Kel-Cell
4
1
2
0
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
0
1800
Revolutions Per Minute
Note: Positive inlet pressure required with PTFE diaphragms.
Self-priming:
Each Hydra-Cell pump has different lift capability depending on model
size, cam angle, speed, and fluid characteristics. To ensure that your
specific lift characteristics are met, refer to the inlet calculations
regarding friction, and acceleration head losses in your Hydra-Cell
Installation & Service Manual. Compare those calculations to the
NPSHr curves above.
M03 Series Representative Drawings
M03 Models with Metallic Pump Head Inches (mm)
10.14
(257.6)
.19
(4.8)
10.14
(257.6)
6.85
(174.1)
.19
(4.8)
Ø .42
(10.7)
6.85
(174.1)
.70
(17.8)
Ø .42
(10.7)
7.75
(196.9)
.70
(17.8)
7.75
(196.9)
2X 3/8 NPT
2XOUTLET
3/8 NPT OUTLET
.73
(18.4)
3.22
(81.9)
Ø .627
(15.9)
3.22
(81.9)
.73
(18.4)
1.45
(36.8)
1.45
(36.8)
Ø .627
(15.9)
Ø 6.58
(167.1)
1/2 NPT INLET
3/8 NPT INLET
1/2 NPT INLET 3/8 NPT INLET
(Secondary)
(Primary) (Primary)
(Secondary)
Ø 6.58
(167.1)
2.18
(55.2)
2.18
(55.2)
4.00
(101.6)
4.00
(101.6)
* Add 0.38”(9.65mm) overall length where shown for manifold cover plate on
non-metallic models and 0.20” (5.08mm) for bolt heads attaching the plate.
D03 Models with Metallic Pump Head Inches (mm)
Ø 6.58
Ø 6.58
(167.1)
(167.1)
9.94
(252.5)
7.89
7.89
(200.3) (200.3)
9.94
(252.5)
10.1410.14
(257.6)
(257.6)
4X Ø .42
4X Ø .42
(10.7) (10.7)
2X 3/8 NPT 2X
OUTLET
3/8 NPT OUTLET
.19
(4.8)
3.22
(81.9) 3.22
(81.9)
.19
(4.8)
Ø .87
(22.2) Ø .87
(22.2)
1.45
(36.8)
4.25
4.25
(108.0)
(108.0)
1/2 NPT INLET
(Primary)1/2 NPT INLET
(Primary)
2.25
(57.2)
2.25
2.75 (57.2)
(69.9)
2.75
(69.9)
2.75
(69.9)2.75
3.35
(69.9)
(85.1)3.35
6.85
(85.1)(174.1)
6.85
(174.1)
.79
(20.1)
.94
(23.9)
.79
(20.1)
.94
(23.9)
5.00
(127.0)
6.55
(166.4)
5.00
(127.0)
6.55
(166.4)
1.45
(36.8)
3/8 NPT INLET
(Secondary)
3/8 NPT INLET
3.53
(Secondary)
(89.5)
3.53
.406
(89.5)
(10.31)
.406
(10.31)
4X .406 X .750
(10.31 X 19.05)
4X .406 X .750
(10.31 X 19.05)
* Add 0.38”(9.65mm) overall length where shown for manifold cover plate on
non-metallic models and 0.20” (5.08mm) for bolt heads attaching the plate.
Note: Contact factory for additional drawings of specific models and configurations.
www.Hydra-Cell.com • 5
M03 Series Adapters/Valves
Pump/Motor Adapter Inches (mm)
Part Number: A04-001-1202
Part Number: A04-002-1202
Must be ordered separately for D03 models for use
with 56C, 143TC and 145TC frame motors.
Must be ordered separately for D03 models
for use with 182TC, 184TC, 213TC and
215TC frame motors.
Metric adapter available - consult factory.
Metric adapter available - consult factory.
2.41
(61.3)
Ø 7.00
(177.8)
Ø 7.00
(177.8)
Ø 4.33
Ø 4.33
(110)
(110)
MAX COUPLERMAX
O.D.COUPLER O.D.
4.47
(113.5)
2.41
(61.3)
3.42
(87)
4.47
(113.5)
Ø 8.75
(222.3)
Ø 8.75
(222.3)
Ø 4.75
Ø 4.75
(121)
(121)
MAX COUPLERMAX
O.D.COUPLER O.D.
Valve Selection
A Hydra-Cell M03/D03
pumping system uses a
C46 Pressure Regulating
Valve.
For complete specifications and ordering information, consult the Hydra-Cell Master Catalog.
6 • www.Hydra-Cell.com
5.48
(139.2)
3.42
(87)
5.48
(139.2)
M03 Series How to Order
Ordering Information
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
12
11
A complete M03 Series Model Number contains 12 digits including 9 customer-specified design and materials options, for example:
M03XKSTHFECA.
Digit
Order
Code
1-3
D03
M03
Order
Code
Description
Digit
Pump Configuration
Shaft-driven (NPT Ports)*
9
C
Description
Valve Material
Ceramic
Close-coupled to NEMA 56C footed motor (NPT Ports)
D
Tungsten Carbide
*Pump/motor adapters ordered separately.
See previous page.
F
17-4 Stainless Steel
N
Nitronic 50
4
X
Hydraulic End Cam
Max 3.1 gpm (11.7 l/min) @ 1750 rpm
T
Hastelloy C
E
Max 2.2 gpm (8.3 l/min) @ 1750 rpm
10
E
Valve Springs
Elgiloy
S
Max 1.7 gpm (6.4 l/min) @ 1750 rpm
S
316L Stainless Steel
B
Max 1.0 gpm (3.6 l/min) @ 1750 rpm
T
Hastelloy C
G
Max 0.6 gpm (2.3 l/min) @ 1750 rpm
11
C
5
Pump Head Version
Valve Spring Retainers
Celcon
A
Standard NPT Ports (S, B & G cams)
H
17-7 Stainless Steel (used with metallic heads only)
K
Kel-Cell NPT Ports (X & E cams)
M
PVDF
Pump Head Material
Brass
P
Polypropylene
T
Hastelloy C (used with metallic heads only)
Y
Nylon
6
B
M
PVDF
P
Polypropylene
S
316L Stainless Steel
T
Hastelloy CW12MW
7
A
E
G
Diaphragm & O-ring Material
Aflas diaphragm/PTFE o-ring
EPDM (requires EPDM-compatible oil - Digit 12 oil .
code J)
FKM
J
PTFE (positive inlet pressure required for S, B, and G
cams)
P
Neoprene
T
Buna-N
8
C
12 Hydra-Oil
A
10W30 standard-duty oil
G
5W30 cold-temp severe-duty synthetic oil
J
EPDM-compatible oil
K
Food-contact oil
Consult the Hydra-Cell Master Catalog for:
• Motors, bases, couplings and other pump accessories
• Hydra-Oil selection and specification information
• Design considerations, installation guidelines, and other technical
assistance in pump selection
Valve Seat Material
Ceramic
D
Tungsten Carbide
H
17-4 Stainless Steel
S
316L Stainless Steel
T
Hastelloy C
www.Hydra-Cell.com • 7
World Headquarters & Manufacturing
Wanner Engineering, Inc.
1204 Chestnut Avenue
Minneapolis, MN 55403 USA
Phone: 612-332-5681 • Fax: 612-332-6937
Toll-Free Fax (USA): 800-332-6812
Email: sales@wannereng.com
www.Hydra-Cell.com
207 US Highway 281
Wichita Falls, TX 76310 USA
Phone: 940-322-7111
Toll-Free: 800-234-1384
Email: sales@wannereng.com
www.Hydra-Cell.com
Latin American Office
R. Álvaro Anes, 150 Bairro Campestre
Santo André/São Paulo, Brazil - CEP 09070-030
Phone: +55 (11) 4081-7098
Email: mmagoni@wannereng.com
www.Hydra-Cell.com
Wanner International, Ltd.
Hampshire - United Kingdom
Phone: +44 (0) 1252 816847
Email: sales@wannerint.com
www.Hydra-Cell.eu
Wanner Pumps Ltd.
Wanner Pumps, Ltd.
Kowloon - Hong Kong
Phone: +852 3428 6534
Email: sales@wannerpumps.com
www.WannerPumps.com
Wanner Pumps Ltd.
Shanghai - China
Phone: +86-21-6876 3700
Email: sales@wannerpumps.com
www.WannerPumps.com
Wanner Pumps Ltd.
Printed in USA ©Wanner Engineering, Inc.
M03 08.17 Rev B
Anexo D: Datasheet panel solar
79
Double Glass Module
250W/255W/260W/265W
High Module Conversion Efficiencies
1500V
Easy Installa on and Handling for Various Applica ons
Mechanical Load Capability of up to 2400 Pa
Con
Conforms
with IEC 61215:2005,
IEC 61730: 2004 PV Standards
ISO9001, OHSAS18001, ISO14001 Cer fied
Safety
tee
Performance Figures in %
ran
Gua
Applica on Class A, Safety Class II, Fire Ra ng A
Fire
100%
.5%
97
10
95%
Adde
90%
d Va
material &
workmanship
lue
85%
.0 %
80
80%
0%
0
1
5
12
20
25
30
30
linear power
output
YEAR
ReneSola.com
Double Glass Module
250W/255W/260W/265W
Dimensions
I-V Curves
6 mm
26mm (with Junc on-box)
992 mm
10
5m
22
LABEL
m
m
m
75
1000W/m
2
8
JUNCTION BOX
1658 mm
Current (A)
800W/m
6
600W/m
4
2
2
2
400W/m
2
200W/m
2
0
0
5
10
20
15
25
30
35
40
Voltage (V)
Drawing Only for Reference
JC250M-24/Bgs
JC255M-24/Bgs
JC260M-24/Bgs
Maximum Power (Pmax)
250 W
255 W
260 W
265 W
Power Tolerance
0 ~ +5W
0 ~ +5W
0 ~ +5W
0 ~ +5W
JC265M-24/Bgs
Module Efficiency
15.2%
15.5%
15.8%
16.1%
Maximum Power Current (lmp)
8.31 A
8.39 A
8.53 A
8.66A
Maximum Power Voltage (Vmp)
30.1 V
30.4 V
30.5 V
30.6V
Short Circuit Current (lsc)
8.83 A
8.86 A
8.95 A
9.03A
Open Circuit Voltage (Voc)
37.4 V
37.5 V
37.6 V
37.7 V
Values at Standard Test Condi ons STC (AM1.5, Irradiance of 1000W/m2, Cell Temperature 25oC)
JC250M-24/Bgs
JC255M-24/Bgs
JC260M-24/Bgs
JC265M-24/Bgs
Maximum Power (Pmax)
185 W
189 W
193 W
196 W
Maximum Power Current (lmp)
6.57 A
6.63 A
6.74 A
6.84 A
Maximum Power Voltage (Vmp)
28.2 V
28.5 V
28.6 V
28.7 V
Short Circuit Current (lsc)
7.12 A
7.20 A
7.27 A
7.33 A
35.2 V
35.3 V
35.0 V
35.1 V
Open Circuit Voltage (Voc)
Values at Normal Opera ng Cell Temperature, Irradiance of 800W/m2, AM1.5, Ambient Temperature 20oC, Wind Speed 1m/s.
-0.30%/oC
Cell Type
Virtus® II (Polycrystalline) , 60 (6x10) pcs in series
Temperature Coefficient of Voc
Superstructure
High Transmission, Low lron & Semi-Tempered Glass (2.5 mm)
Temperature Coefficient of Isc
0.04%/oC
Substructure
Semi-Tempered Glass (2.5 mm)
Temperature Coefficient of Pmax
-0.40%/oC
Nominal Opera ng Cell Temperature (NOCT)
45oC +_ 2oC
Junc on Box
IP67 rated, with bypass diodes
Dimension
*1658 x 992 x 6 mm (26 mm) for reference
Output Cable
4 mm2 (EU), 225 mm (+), 75mm (-)
Weight
24 kg
Frame & Installa on Holes
N/A, Special Installation Structure
Container
20’ GP
40’ GP
40’ HQ
Opera ng Temperature
6
13
26
-40oC ~ +85 oC
Pallets per Container
Maximum System Voltage
180
390
1500VDC (EU)
Pieces per Container
780
Maximum Series Fuse Ra ng
20A (EU)
Rev No: JC/TDS/2015.01.30 *Contact Renesola for tolerance specifica on
CAUTION: All rights reserved. Design and specifica on are subject to change without prior no ce.
ReneSola.com
Anexo E: Datasheet batería
82
LPS SERIES-Solar Power
LPS12-285 (12V287.5AH)
Specification
12V
Nominal Voltage
Nominal Capacity(100HR)
287.5AH
Dimension
522±3mm (20.55 inches)
Length
268±3mm (10.55 inches)
Width
220±3mm (8.66 inches)
Container Height
Total Height (with Terminal) 226±3mm (8.90 inches)
Approx 74.0 Kg (163.2 Ibs)
Approx Weight
Terminal
T11
Container Material
ABS
Rated Capacity
287.5 AH/2.88A
262.0 AH/13.1A
250.0 AH/25.0A
218.0 AH/43.6A
151.9 AH/151.9A
(100hr ,1.80V/cell,25 0C/77 0F)
(20hr ,1.80V/cell,25 0C/77 0F)
Applications
(10hr,1.80V/cell,25 0C/77 0F)
(5hr,1.75V/cell,25 0C/77 0F)
(1hr,1.60V/cell,25 0C/77 0F)
Max. Discharge Current
2500A (5s)
Internal Resistance
Approx 2.5mΩ
Operating Temp.Range
Discharge : -15～50 0C (5～122 0F)
Charge
: 0～40 0C (32～104 0F )
Storage : -15～40 0C (5～104 0F)
Nominal Operating Temp. Range
25±3 0C (77±5 0F )
Cycle Use
Initial Charging Current less than 75.0A.Voltage
14.4V~15.0V at 25 0 C(77 0 F)Temp. Coefficient -30mV/ 0C
Standby Use
No limit on Initial Charging Current Voltage
13.5V~13.8V at 25 0 C(77 0 F)Temp. Coefficient -20mV/ 0C
Capacity affected by
Temperature
40 o C (104 o F)
25 oC ( 77 o F)
0 oC
( 32 o F)
Self Discharge
Leoch LPS series batteries may be stored for up to 6 months
at 25 0 C(77 0F) and then a freshening charge is required.
For higher temperatures the time interval will be shorter.
Green energy systems (solar, wind,
hydro, etc)
Solar power stations
Telecommunications installations
Measurement stations
Pump systems
Signal station
Survey and Mapping system
Emergency lighting
Railway crossing
Traffic lights
Street lightening
Lawn lamp
Street signs
SOS pillars
Alarm installations
Weekend cottage camping
Caravans
Boats or buoys
103%
100%
86%
VdS
t est ed
9
Germany
Constant Current Discharge (Amperes) at 25 0C (77 0F )
F.V/Time
15min
20min
30min
45min
1h
2h
3h
4h
5h
8h
10h
20h
48h
100h
1.85V/cell
284.4
236.3
183.5
145.3
117.6
76.6
57.8
47.4
40.1
28.0
24.0
12.7
5.73
2.82
1.80V/cell
315.3
259.9
198.0
154.3
124.0
81.5
61.0
49.7
42.0
29.3
25.0
13.1
5.82
2.88
1.75V/cell
349.7
284.7
213.0
165.0
133.7
85.4
64.4
51.8
43.6
30.2
25.5
13.4
5.91
2.90
1.70V/cell
382.1
310.9
234.0
172.3
141.3
90.0
67.5
54.0
45.4
31.3
26.3
13.7
5.98
2.94
1.65V/cell
404.6
328.1
246.5
183.0
146.1
93.1
70.0
55.9
47.0
32.2
26.9
14.0
6.09
2.98
1.60V/cell
443.5
356.3
262.0
189.7
151.9
97.0
72.3
57.7
48.6
33.0
27.5
14.3
6.19
3.01
Constant Power Discharge (Watts/cell) at 25 0C (77 0F )
F.V/Time
15min
20min
30min
45min
1h
2h
3h
4h
5h
8h
10h
20h
48h
100h
1.85V/cell
533.5
447.7
351.6
280.8
228.7
149.6
113.2
93.0
78.9
55.5
47.6
25.3
11.5
5.64
1.80V/cell
583.5
485.2
373.6
294.6
239.2
158.0
118.8
97.0
82.4
58.1
49.6
26.1
11.6
5.74
1.75V/cell
639.4
526.5
398.6
313.3
256.7
164.9
125.0
101.0
85.3
59.6
50.7
26.6
11.8
5.78
1.70V/cell
688.9
570.7
435.5
326.1
270.3
173.4
130.7
105.1
88.6
61.8
52.2
27.1
11.9
5.85
1.65V/cell
726.7
600.1
456.9
344.7
278.6
178.9
135.3
108.5
91.5
63.4
53.3
27.7
12.1
5.93
1.60V/cell
780.4
642.1
480.2
353.7
287.0
184.9
138.9
111.4
94.3
64.9
54.4
28.3
12.3
5.97
Specifications subject to change without notice.
1
Dimensions
T11 Terminal
Unit: mm [inches]
φ20 [0.787]
268±3
226±3
220±3
6 [0.236]
M8 [0.315]
522±3
Discharge Characteristics
Effect of Temperature on Long Term Float Life
2.16
6.50
13.0
2.00
6.00
12.0
1.84
5.50
11.0
1.68
5.00
10.0
Temperature:25 0C
0.1C
0.0525C
0.02326C
0.0115C
0.25C
1.77C
1.52
4.50
9.00
1.36
4.00
8.00
2
4
6
8
1.04C
15 20
40
0.2 0.3 0.4 0.5
0.1
0.608C
60
100
1
2
200
400 600
3 4 5
1200 2000
10
20
3000
6000 (Min)
48
100 (Hours)
16
12
10
8
Life expectancy(year)
Terminal Voltage(V)
2V
6V
12V
Battery Battery Battery
（V） （V） （V）
Charging voltage
2.25V/cell
6
4
1
0
20
68
30
86
0
C
F
O
Float Charging at
Characteristics
Self-Discharge
Different Temperatures
Cycle Service Life
100
Extracted Capcity in(%)
50
122
Battery temperature
Discharge Time
100
80
70
75
60
50
40
50
30
20
%Rated Capacity Available
90
40℃
104℉
30℃
86℉
25
0
500
1000
1500
2000
2500 3000
0
2.60
2.50
Max.charge voltage
B
2.45
2.40
Standard charge
C
2.30
6
9
12
15
18
21
24
27
A
With switch regulator (two-step controller) charge on curve max.charge voltage for
max.2 hrs/day then switch over to continous charge
B
Standard charge without switching
C
Boost charge (Equalizing charge with external generator) charge on curve continous
charge for max. 5 hrs/month, then switch over to curve Standard charge
Continous charge
2.35
3
Charge Mode
A
2.55
8℃
46℉
20℃
68℉
Storage Time(months)
3500
Number of Cycles
Charging in V per cell
40
104
2.25
2.20
-20
-10
0
+10
+20
+30
+40
+50
Temperature(0C)
Sales Office
China sales office:
HongKong sales office:
Singapore sales office:
North America sales office:
Europe sales office:
Add:5th Floor,Xinbaohui Bldg.,Nanhai Blvd.,
Workshop C, 33/F, TML Tower,
Add: No. 1 Tech Park Crescent,
Add: 19751 Descartes, Unit A,
Add: 9B Wheatstone Court. Waterwells
Nanshan,Shenzhen, China. 518052
No. 3 Hoi Shing Road, Tsuen Wan,
Singapore 638131
Foothill Ranch, CA 92610, USA
Business Park, Gloucester, GL2-2AQ,
Tel: +86-755-86036060 (100 lines)
New Territories, Hong Kong
Tel: +65 68636078
Tel: 949-588-5853
UK United Kingdom
Fax: +86-755-26067269
Tel: +852 35786666
Fax: +65 68636079
Fax: 949-588-5966
Tel: +44(0) 1452 729428 / 1452 729696
E-mail:export@leoch.com
Fax: +852 21170016
Email sales.sg@Leoch.com
E-mail: sales@leoch.us
Fax: +44 (0)1452-690125
Http://www.leoch.com
E-mail: sales.hk@leoch.com
Http://www.leoch.com
Http://www.leoch.us
E-mail: Sales.Europe@leoch.com
Publication No.:LB-LPS-11-15
2
Anexo F: Datasheet controlador de carga
85
Controladores de carga BlueSolar MPPT 100/30 & 100/50
www.victronenergy.com
Seguimiento ultrarrápido del punto de máxima potencia (MPPT, por sus siglas en inglés)
Especialmente con cielos nubosos, cuando la intensidad de la luz cambia continuamente, un controlador MPPT
ultrarrápido mejorará la recogida de energía hasta en un 30%, en comparación con los controladores de carga PWM, y
hasta en un 10% en comparación con controladores MPPT más lentos.
Detección Avanzada del Punto de Máxima Potencia en caso de nubosidad parcial
En casos de nubosidad parcial, pueden darse dos o más puntos de máxima potencia (MPP) en la curva de tensión de
carga.
Los MPPT convencionales tienden a seleccionar un MPP local, que pudiera no ser el MPP óptimo.
El innovador algoritmo de BlueSolar maximizará siempre la recogida de energía seleccionando el MPP óptimo.
Excepcional eficiencia de conversión
Sin ventilador. La eficiencia máxima excede el 98%. Corriente de salida
completa hasta los 40°C (104°F).
Algoritmo de carga flexible
Algoritmo de carga totalmente programable (consulte la sección Asistencia y
Descargas > Software en nuestra página web), y ocho algoritmos preprogramados,
seleccionables mediante interruptor giratorio (ver manual para más información).
Amplia protección electrónica
Protección de sobretemperatura y reducción de potencia en caso de alta
temperatura.
Protección de cortocircuito y polaridad inversa en los paneles FV.
Protección de corriente inversa FV.
Sensor de temperatura interna
Compensa la tensión de carga de absorción y flotación.
en función de la temperatura.
Controlador de carga solar
MPPT 100/50
Opciones de datos en pantalla en tiempo real
ColorControl GX u otros dispositivos GX: consulte los documentos
Venus en nuestro sitio web.
Un smartphone u otro dispositivo con Bluetooth: se necesita la
mochila VE.Direct Bluetooth Smart.
Controlador de carga
BlueSolar
MPPT 100/30
Tensión de la batería
Corriente de carga nominal
Selección automática: 12/24V
30A
50A
Potencia FV nominal, 12V 1a,b)
440W
700W
Potencia FV nominal, 24V 1a,b)
Tensión máxima del circuito
abierto FV
880W
1400W
100V
100V
Max. corriente de cortocircuito PV 2)
35A
60A
Eficacia máxima
98%
98%
Autoconsumo
12V: 30 mA
Valores predeterminados: 14,4 V / 28,8 V (ajustable)
Tensión de carga de "flotación"
Valores predeterminados: 13,8 V / 27,6 V (ajustable)
Compensación de temperatura
Protección
Curva superior:
Corriente de salida (I) de un panel solar como
función de tensión de salida (V).
El punto de máxima potencia (MPP) es el punto
Pmax de la curva en el que el producto de I x V
alcanza su pico.
Curva inferior:
Potencia de salida P = I x V como función de
tensión de salida.
Si se utiliza un controlador PWM (no MPPT) la
tensión de salida del panel solar será casi igual a
la tensión de la batería, e inferior a Vmp.
24V: 20 mA
Tensión de carga de "absorción"
Algoritmo de carga
Seguimiento del punto de potencia
máxima
MPPT 100/50
Temperatura de trabajo
Humedad
Puerto de comunicación de datos
variable multietapas
-16 mV / °C, -32 mV / °C resp.
Polaridad inversa de la batería (fusible, no accesible por el usuario)
Polaridad inversa FV
Cortocircuito de salida
Sobre temperatura
-30 a +60°C (potencia nominal completa hasta los 40°C)
95 %, sin condensación
VE.Direct
Consulte el libro blanco sobre comunicación de datos en nuestro
sitio web
CARCASA
Color
Azul (RAL 5012)
Terminales de conexión
Tipo de protección
Peso
Dimensiones (al x an x p)
13mm² / AWG6
IP43 (componentes electrónicos), IP22 (área de conexión)
1,3kg
1,3kg
130 x 186 x 70mm
130 x 186 x 70mm
ESTÁNDARES
Seguridad
EN/IEC 62109-1, UL 1741, CSA C22.2
1a) Si hubiese más potencia FV conectada, el controlador limitará la potencia de entrada.
1b) La tensión FV debe exceder en 5V la Vbat (tensión de la batería) para que arranque el controlador.
Una vez arrancado, la tensión FV mínima será de Vbat + 1V.
2) Un generador fotovoltaico con una corriente de cortocircuito más alta puede dañar el controlador
Victron Energy B.V. | De Paal 35 | 1351 JG Almere | The Netherlands
General phone: +31 (0)36 535 97 00 | E-mail: sales@victronenergy.com
www.victronenergy.com
Anexo G: Certificado resolución 2115 de 2007 para Biopolimeros industriales
LTDA
87
Anexo H: Especificaciones inversor Fronius Galvo 1.5-1
94
/ Perfect Welding / Solar Energy / Perfect Charging
FRONIUS Galvo
The future-proof inverter for small self-consumption systems
100
0
SnapINverter
Technology
HF transformer
switchover
Integrated data
communication
Smart Grid
Ready
Zero feed-in
With power categories ranging from 1.5 to 3.1 kW, the Fronius Galvo is perfect for households – and is especially suitable for selfconsumption systems. The integrated energy management relay allows the self-consumption component to be maximised.
A host of other smart features make the Fronius Galvo one of the most future-proof inverters in its class: for example, the
integrated datalogging, the simple connection to the internet by WLAN, or the plug-in card technology for retrofitting
additional functions.
TECHNICAL DATA FRONIUS GALVO
INPUT DATA
GALVO 1.5-1
GALVO 2.0-1
GALVO 2.5-1
GALVO 3.0-11)
GALVO 3.1-1
1
Number of MPP trackers
Max. input current (Idc max)
13.3 A
17.8 A
16.6 A
19.8 A
20.7 A
Max. array short circuit current
20.0 A
26.8 A
24.8 A
29.6 A
31.0 A
120 - 420 V
DC input voltage range (Udc min - Udc max)
Usable MPP voltage range
165 - 550 V
140 V
185 V
120 - 335 V
165 - 440 V
Feed-in start voltage (Udc start)
3
Number of DC connections
Max. PV generator output (Pdc max)
OUTPUT DATA
3.0 kWpeak
4.0 kWpeak
5.0 kWpeak
6.0 kWpeak
6.2 kWpeak
GALVO 1.5-1
GALVO 2.0-1
GALVO 2.5-1
GALVO 3.0-11)
AC nominal output (Pac,r)
1,500 W
2,000 W
2,500 W
3,000 W
3,100 W
Max. output power
1,500 VA
2,000 VA
2,500 VA
3,000 VA
3,100 VA
6.5 A
8.7 A
10.9 A
13.0 A
13.5 A
AC output current (Iac nom)
Grid connection (voltage range)
1~NPE 230 V (+17% / -20%)
50 Hz / 60 Hz (45 - 65 Hz)
Frequency (frequency range)
<4%
Total harmonic distortion
0.85 - 1 ind. / cap.
Power factor (cos φac,r)
GENERAL DATA
GALVO 1.5-1
GALVO 2.0-1
GALVO 2.5-1
16.4 kg
16.8 kg
1
Protection class
2/3
Overvoltage category (DC / AC) 2)
<1W
Night-time consumption
HF transformer
Inverter concept
Installation
Regulated air cooling
Indoor and outdoor installation
-25 - +50 °C
Ambient temperature range
0 to 100 %
Permitted humidity
Max. altitude
GALVO 3.1-1
IP 65
Degree of protection
Cooling
GALVO 3.0-11)
645 x 431 x 204 mm
Dimensions (height x width x depth)
Weight
GALVO 3.1-1
2,000 m / 3,500 m (unrestricted / restricted voltage range)
DC connection technology
3x DC+ and 3x DC- screw terminals 2.5 - 16 mm²
AC connection technology
3-pin AC screw terminals 2.5 - 16 mm²
ÖVE / ÖNORM E 8001-4-712, AS 4777-2, AS 4777-3, AS3100, DIN V VDE 0126-1-1/A1, VDE AR N 4105,
IEC 62109-1-2, IEC 62116, IEC 61727, CER 06-190, CEI 0-21, EN 50438, G83, G59, NRS 097
Certificates and compliance with standards
1)
Available for countries where 3 kW restrictions apply. 2) Testing to IEC 62109-1.
Further information regarding the availability of the inverters in your country can be found at www.fronius.com.
FRONIUS GALVO 3.1-1 TEMPERATURE DERATING
100
OUTPUT POWER [W]
EFFICIENCY [%]
FRONIUS GALVO 3.1-1 efficiency curve
98
96
94
92
90
4,000
3,000
2,000
88
1,000
86
84
82
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
STANDARDISED OUTPUT POWER PAC /PAC,R
0.6
0.7
0.8
0.9
0
1
■ 165 VDC ■ 330 VDC ■ 440 VDC
30
35
40
45
50
■ 165 VDC ■ 330 VDC ■ 440 VDC
AMBIENT TEMPERATURE [°C]
TECHNICAL DATA FRONIUS GALVO
EFFICIENCY
GALVO 1.5-1
GALVO 2.0-1
Max. efficiency
95.9 %
96.0 %
European efficiency (ηEU)
94.5 %
94.9 %
GALVO 3.0-11)
GALVO 3.1-1
96.1 %
95.2 %
95.4 %
95.4 %
> 99.9 %
GALVO 2.0-1
GALVO 2.5-1
GALVO 3.0-11)
GALVO 3.1-1
Warning/shutdown (depending on country setup) at RISO < 600 kOhm
Operating point shift, power limitation
Overload behavior
Included
DC disconnector
Yes
Reverse polarity protection
INTERFACES
GALVO 1.5-1
GALVO 2.0-1
GALVO 2.5-1
GALVO 3.0-11)
GALVO 3.1-1
Fronius Solar.web, Modbus TCP SunSpec, Fronius Solar API (JSON)
WLAN / Ethernet LAN
Interface to ripple control receiver
6 inputs and 4 digital inputs/outputs
Datalogging, inverter update via USB flash drive
USB (A socket) 2)
Fronius Solar Net
2x RS422 (RJ45 socket) 2)
Energy management (floating relay output)
Signalling output 2)
Included
Datalogger and Webserver
S0-Meter Interface / Input for overvoltage protection
External input 2)
Modbus RTU SunSpec or meter connection
RS485
Available for countries where 3 kW restrictions apply. 2) Also available in the light version.
Further information and technical data can be found at www.fronius.com.
1)
/ Perfect Welding / Solar Energy / Perfect Charging
THREE BUSINESS UNITS, ONE GOAL: TO SET THE STANDARD THROUGH TECHNOLOGICAL ADVANCEMENT.
What began in 1945 as a one-man operation now sets technological standards in the fields of welding technology, photovoltaics and battery charging. Today, the
company has around 3,800 employees worldwide and 1,242 patents for product development show the innovative spirit within the company. Sustainable
development means for us to implement environmentally relevant and social aspects equally with economic factors. Our goal has remained constant throughout:
to be the innovation leader.
Further information about all Fronius products and our global sales partners and representatives can be found at www.fronius.com
Fronius India Private Limited
GAT no 312, Nanekarwadi
Chakan, Taluka - Khed District
Pune 410501
India
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90-92 Lambeck Drive
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Australia
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www.fronius.com.au
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Milton Keynes, MK10 0BD
United Kingdom
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v08 Aug 2017 EN
Fronius International GmbH
Froniusplatz 1
4600 Wels
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GALVO 1.5-1
DC insulation measurement
M,06,0091,EN v12 May 2018 as17
MPP adaptation efficiency
PROTECTION DEVICES
GALVO 2.5-1