Guía metodológica de diseño de estaciones solares para plantas potabilizadoras de agua

Abstract

El aprovechamiento del recurso solar y la escasez del recurso hídrico potable son dos temas de la ingeniería que se relacionan, debido a que son de gran importancia en el mundo actual en el cual es posible aprovechar el recurso solar por medio de paneles solares, tecnolog´ıa que ha sido desarrollada ampliamente, de tal manera que ahora incluso existen grandes parques solares que abastecen de energ´ıa a peque˜nas poblaciones. En cuanto a la escasez de agua potable, es el gran reto que todos los gobiernos del mundo afrontan para la población mundial brindando la posibilidad del mejoramiento en la calidad de vida de los habitantes. El objetivo general de este proyecto fue el desarrollo de una herramienta que permita el cálculo eléctrico de una estación solar para una planta potabilizadora de agua, evaluando el lugar de instalación, las cargas a instalar (motores de electro-circuladores, dosificadoras, equipo de desinfección n de sal, etc.), los paneles, las bater´ıas y los inversores estimados. Mediante el desarrollo del proyecto se nombran las bases técnicas de las plantas de tratamiento de agua y de las estaciones fotovoltaicas, describiendo la metodología que se requiere para el dise˜no de la estación solar, tomando medidas de consumo energético en terreno de dos plantas de tratamiento de agua existentes instaladas en Bogotá y energizadas con la red eléctrica urbana, realizando el correspondiente tratamiento de datos, el cual consiste en depurar, organizar, realizar las correspondientes gráficas de bigotes y finalmente analizar el comportamiento de los datos obtenidos para cada punto de medida. Luego de esto se procede a aplicar la metodolog´ıa para el dise˜no de las estaciones solares para la plantas potabilizadoras de agua instaladas en zonas no interconectadas. De acuerdo con los cálculos y simulaciones realizadas, se evidencia que los principales factores que alteran el dise˜no de las estaciones solares para las plantas potabilizadoras de agua son: la ubicación geográfica, el tipo de agua a tratar, el área que requieren para su instalación y los equipos a instalar de la planta y de la estación. Debido a la cantidad de motores que se instalar´an, se sugiere mejorar el factor de potencia acercando este valor a la unidad, mediante el cálculo de un banco de condensadores o de un control ex´ogeno, que permita un mejor funcionamiento de los inversores y el aprovechamiento de la instalación.

The use of solar resources and the scarcity of potable water resources are two issues of concern. engineering that are related, because they are of great importance in today's world in which which is possible to take advantage of the solar resource through solar panels, a technology that has been developed widely, in such a way that now there are even large solar parks that supply energy to small towns. Regarding the scarcity of drinking water, it is the great challenge that all governments in the world face for the world population by providing the possibility of improving the quality of life of the inhabitants. The general objective of this project was the development of a tool that allows the calculation electricity from a solar station for a water purification plant, evaluating the site installation, the loads to be installed (electro-circulator motors, dosing machines, equipment disinfection n salt, etc.), the estimated panels, batteries and inverters. Through the development of the project the technical bases of the water treatment plants are named and photovoltaic stations, describing the methodology required for the design of the solar station, taking measurements of energy consumption on the land of two plants of existing water treatment installed in Bogotá and energized with the urban electrical network, carrying out the corresponding data processing, which consists of purifying, organizing, make the corresponding whisker graphs and finally analyze the behavior of the data obtained for each measurement point. After this, we proceed to apply the methodology for the design of solar stations for water purification plants installed in non-interconnected areas. According to the calculations and simulations carried out, it is evident that the main factors that alter the design of solar stations for water purification plants are: the geographical location, the type of water to be treated, the area required for installation and the equipment to be installed at the plant and station. Due to the number of engines that will be installed, it is suggested to improve the power factor by bringing this value closer to unity, through the calculation of a bank of capacitors or an exogenous control, which allows a better functioning of the inverters and the use of the installation.