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Rentabilidad del diseño de un sistema de riego para cultivos hidropónicos con la aplicación de energía fotovoltaica en la comunidad Cieneguilla, Cabana, 2024
(Universidad Nacional de Juliaca, 2025) Quispe Mamani, Javier Alexander; Sarmiento Mamani, Vilma
La limitada disponibilidad de sistemas de riego tecnificado y elevados costos asociados al riego convencional en zonas rurales afectan la productividad agrícola en la comunidad de Cieneguilla, distrito de Cabana. Frente a esta problemática, surge la necesidad de implementar alternativas que optimicen el uso del agua y reduzcan el consumo energético mediante el aprovechamiento de fuentes renovables. El propósito de la investigación fue evaluar la rentabilidad del diseño de un sistema de riego para cultivos hidropónicos tipo NFT con la aplicación de energía fotovoltaica. Para ello, se plantearon como objetivos: determinar el recurso solar disponible en la zona de estudio, diseñar el sistema de riego hidropónico con energía fotovoltaica y evaluar su rentabilidad económica mediante indicadores financieros. La metodología empleada incluyó la determinación del recurso solar mediante herramientas especializadas como PVsyst, PVGIS y Nastec Solar Calculator; el diseño hidráulico y eléctrico del sistema NFT, así como la evaluación económica considerando un horizonte de 20 años y una tasa de descuento del 14.83 %. El sistema diseñado comprende 100 canales NFT de 3 m de longitud, con un caudal total de 20 L/min, una bomba Pedrollo PKM60 de 0.5 HP y un sistema fotovoltaico de 975 Wp configurado como sistema híbrido. Los resultados obtenidos muestran una irradiación solar promedio anual de 6.34 kWh/m²·día. La evaluación económica arrojó un Valor Actual Neto de S/ 6,090.61, una Tasa Interna de Retorno de 18.69 %, una relación Beneficio/Costo de 1.33 y un período de recuperación de la inversión de 4.75 años. Se concluye que el sistema propuesto es técnica y económicamente viable, recomendándose su implementación como alternativa sostenible para la producción de hortalizas, así como la priorización del uso de energía fotovoltaica y el mantenimiento preventivo del sistema para garantizar su desempeño óptimo.
Diseño y construcción de un prototipo de máquina para la transformación de botellas PET en placas de baldosas accionado con energía solar fotovoltaica en Ayabacas - UNAJ, 2024
(Universidad Nacional de Juliaca, 2025) Sucapuca Hilasaca, Elyan Yakelin; Zambrano Mara, Percy Gabriel; Condori Yucra, Reynaldo; Pampa Vilca, Wilson Jose
El presente trabajo desarrolla el diseño, construcción y evaluación de un prototipo denominado Ovenier, orientado a la transformación de botellas PET en baldosas mediante energía solar fotovoltaica en la sede Ayabacas de la UNAJ. Esta investigación aporta nuevo conocimiento técnico al demostrar la factibilidad térmica, energética y económica de sustituir procesos convencionales de moldeo industrial mediante una alternativa basada exclusivamente en energías renovables. Asimismo, se comprueba experimentalmente que el plástico PET molido puede convertirse en baldosas funcionales dentro de un rango térmico controlado entre 100 °C y 190 °C. Se llevaron a cabo dos muestras: la primera presenta una mínima temperatura de 100 °C y una máxima de 185 °C; en la segunda, la mínima temperatura es de 105 °C y la máxima, de 190 °C. ambas muestras nos muestran resultados favorables lo que sustenta la aplicabilidad directa del prototipo para la producción de baldosas ligeras destinados a usos decorativos, recubrimientos interiores y elementos de construcción no estructural. Se determinaron los parámetros térmicos del proceso mediante mediciones con cámara termográfica, verificando que el diseño multicapa del prototipo garantiza una adecuada retención de calor. En paralelo, se dimensionó el sistema fotovoltaico necesario para su operación, estableciendo que la demanda diaria de 7.77 kWh puede ser abastecida con 36 módulos de 50 W o con el generador fotovoltaico existente de 2.7 kWp de la EPIER–UNAJ. Finalmente, en el análisis económico basado en supuestos conservadores de crecimiento tarifario y mantenimiento, muestra un costo unitario de producción de S/ 0.51 por baldosa y una rentabilidad positiva (VAN = S/ 4,381.16; TIR = 18.16 %). Con ello, se concluye que la aplicación del prototipo es técnica, energética y económicamente viable y constituye un modelo replicable para la valorización de residuos plásticos en zonas altoandinas con alta disponibilidad de irradiación solar.
Evaluación experimental y simulación numérica del comportamiento térmico del agua de Waru Waru calentado por radiación solar
(Universidad Nacional de Juliaca, 2025) Pari Sucasaca, Luis Miguel; Pizarro Viveros, Henry
El cambio climático es un problema que afecta a comunidades y ecosistemas a nivel mundial. Como respuesta, muchos países han comenzado a adoptar estrategias para mitigar sus efectos, destacando la energía solar como una alternativa limpia y sostenible. Sin embargo, en la antigüedad, culturas como la Tiahuanaco en el Perú ya aprovechaban el uso de la radiación solar para optimizar el rendimiento agrícola, mediante la técnica ancestral con los waru waru, sistemas agrícolas que creaban microclimas capaces de contrarrestar las temperaturas extremas del altiplano. El objetivo del presente proyecto fue evaluar experimentalmente y modelar numéricamente el comportamiento térmico del agua en un prototipo de waru waru calentado por radiación solar, con el fin de determinar su eficacia para mantener temperaturas adecuadas en condiciones climáticas extremas del altiplano peruano. Empleando una metodología que combina experimentación y simulación numérica. En primer lugar, se construyó una réplica de waru waru para realizar mediciones experimentales del comportamiento térmico del agua bajo radiación solar, y posteriormente se desarrolló un modelo numérico para simular y validar los resultados obtenidos.
Elaboración e implementación de un manual y guías para el sistema fotovoltaico autónomo con distintos tipos de paneles solares, controladores PWM y MPPT, con y sin acumulación de polvo del laboratorio de energía solar fotovoltaica de la EPIER UNAJ
(Universidad Nacional de Juliaca, 2025) Huaracha Tupac, Yeison; Sarmiento Mamani, Vilma; Torres Yucra, Junior
El estudio presenta la identificación y caracterización de los componentes de un sistema fotovoltaico autónomo utilizando controladores MPPT y PWM, con módulos solares monocristalinos y policristalinos bajo condiciones de polvo y sin polvo. El sistema estuvo compuesto por dos controladores, cuatro módulos solares, cuatro baterías, una resistencia shunt, un sistema Cerbo GX y una carga en corriente continua de 85 W. Se verificó que los equipos cumplen la norma técnica peruana NTP 399.403 2006, aunque se detectaron oportunidades de mejora, como la insuficiente información en las etiquetas de los acumuladores. Los resultados muestran que el controlador MPPT ofrece una eficiencia superior frente al PWM, lo cual fue confirmado mediante la caracterización de sus parámetros eléctricos. Asimismo, se evidenció que la presencia de polvo disminuye el rendimiento del sistema, destacando la necesidad de evaluar su desempeño en entornos variables. A partir de los hallazgos, se elaboraron un manual de enseñanza y siete guías de laboratorio que siguen el reglamento académico de la Universidad Nacional de Juliaca. El manual explica el uso y programación de cada componente, mientras que las guías abordan temas como determinación de potencia, eficiencia de los controladores, impacto del polvo en el rendimiento y comparación entre tecnologías.
Estudio e implementación de un sistema eólico aislado de eje vertical para una vivienda en la isla de los uros, Puno.
(Universidad Nacional de Juliaca, 2025) Condori Quispe, Liceli Rocio; Quenta Mamani, Sofia Irene; Salinas del Carpio, Armando Antonio
En la actualidad, el uso de energías limpias es una tendencia mundial que se viene implementando mediante diversas tecnologías, destacando principalmente la energía eólica. En la región de Puno existe un recurso eólico favorable que permite aprovechar la generación de energía eléctrica. En este contexto, la presente tesis tuvo como objetivo principal realizar el estudio y la implementación de un sistema eólico aislado de eje vertical para la generación de energía eléctrica en una vivienda de la Isla de los Uros, Puno. Para ello, se adoptó una metodología de enfoque aplicado; el sistema eólico aislado se instaló en la Isla de los Uros y estuvo compuesto por una turbina de eje vertical, batería, inversor marca Victron y regulador. Se realizó un monitoreo de datos durante tres meses empleando el dispositivo Cerbo GX, el cual permitió registrar datos diarios. La velocidad promedio del viento registrada en condiciones reales fue de 5.02 m/s a 5 metros de altura, mientras que, según los datos meteorológicos solicitados al SENAMHI, fue de 7.16 m/s. El sistema propuesto cuenta con una potencia instalada de 400 W y una producción eléctrica anual estimada de 525.6 kWh, operando con un factor de planta del 15%. Desde el punto de vista económico, se estimó una inversión inicial de S/ 5,806, obteniéndose indicadores financieros favorables como un VAN de S/ 1,234.82, una TIR del 11% y un periodo de recuperación de la inversión de 15 años. Asimismo, el Costo Nivelado de la Energía se estimó en S/ 0.88 por kWh, lo que demuestra la viabilidad económica del proyecto. En conclusión, los resultados evidencian que las condiciones eólicas en la Isla de los Uros son adecuadas para la generación eléctrica mediante sistemas eólicos de eje vertical, constituyendo una alternativa sostenible y viable para comunidades rurales aisladas.
Implementación de una biblioteca digital móvil abastecida con energía solar fotovoltaica para promover el acceso a recursos educativos en áreas remotas, 2023
(Universidad Nacional de Juliaca, 2025) Bustinza Chipana, Moises; Angel Wilfredo, Alanoca Condori; Pizarro Viveros, Henry
La presente investigación se desarrolló en la región de Puno, donde las comunidades rurales enfrentan limitaciones en el acceso a recursos educativos debido a la ausencia de infraestructura eléctrica. Frente a esta problemática, se implementó una biblioteca digital móvil alimentada por un sistema fotovoltaico autónomo, instalada en un microbús, concebido para su eventual implementación en zonas remotas, con el propósito de mejorar la disponibilidad de recursos educativos digitales. Se empleó una metodología aplicada con enfoque cuantitativo y diseño no experimental, realizando cálculos energéticos, respetando normativas eléctricas vigentes y empleando herramientas de diseño como AutoCAD. La validación inicial se realizó en el laboratorio de energía fotovoltaica de la UNAJ-EPIER, utilizando un generador de 3 kW de un sistema de bombeo solar. Posteriormente, el sistema fue integrado al microbús, incorporando un módulo fotovoltaico de 550 W, un controlador MPPT de 40 A, una batería de 150 Ah, el sistema de protección en DC, dos convertidores DC–DC para la alimentación de las diez computadoras, ventilación auxiliar y dos módulos de monitoreo basados en ESP32 con cinco sensores INA219 cada uno, con envío de datos en tiempo real a una hoja de cálculo en la nube. Esta configuración permitió evaluar el desempeño del prototipo en condiciones reales. Finalmente, se comprobó que el sistema satisface una demanda energética diaria de 1904 Wh, garantizando su autonomía y estabilidad. En conclusión, el prototipo constituye una alternativa tecnológica sostenible con potencial real para fortalecer la inclusión educativa mediante el uso de energías renovables en contextos rurales.
Análisis de escenarios económicos de un minisistema solar fotovoltaico on grid residencial de 700 w en un ámbito de generación distribuida en la urbanización Ampliación San Santiago de Juliaca
(Universidad Nacional de Juliaca, 2025) Condori Quilla, Henry Josue; Soncco Vilcapaza, Washington Miguel
Esta investigación aborda el análisis de cuatro escenarios económicos para la implementación de un minisistema solar fotovoltaico on-grid residencial de 700 W en la urbanización Ampliación San Santiago de Juliaca en el contexto de generación distribuida. El problema se centra en evaluar cuál es la opción más viable desde el punto de vista financiero, considerando diferentes escenarios que incluyen facturación net metering, facturación net billing, bonos del programa FISE como alternativa de subvención y el autoconsumo. Este estudio no solo busca evaluar la viabilidad económica de la inversión en energía solar, sino también generar confianza entre los usuarios potenciales al ofrecer un análisis claro sobre el tiempo de retorno de la inversión y los beneficios asociados. Mediante el uso de una programación en Python, Raspberry Pi 4, medidores eléctricos con salidas RS485 y una interfaz RS485 a USB, se logró determinar que el minisistema solar fotovoltaico genera 164 kWh en un período de seis meses y 328 kWh en un año, datos que son útiles para realizar el flujo de caja en los escenarios de autoconsumo y alternativo. Además, se realizó una simulación en PVsyst para determinar que el minisistema solar fotovoltaico de 700 W on-grid entrega 1509.12 kWh durante un año, dato que se utilizó para el flujo de caja en los escenarios de facturación net metering y net billing. El análisis de los escenarios económicos determinó que el net metering es la opción más rentable, con un VAN positivo y una TIR del 26%, lo que confirma su alta viabilidad. Le sigue el escenario alternativo que considera el bono FISE como alternativa de subvención, con una TIR del 12% y un PRS de 8.29 años, representando una alternativa favorable. El escenario de net billing muestra rentabilidad moderada, con una TIR del 10% y un PRS de 9.60 años. En contraste, el escenario de autoconsumo sin incentivos presenta un VAN negativo, evidenciando la falta de viabilidad económica bajo las condiciones actuales.
Análisis de armónicos de tensión y corriente para determinar la calidad de energía eléctrica con inyección de tres sistemas fotovoltaicos de 3.0 kW en el Instituto de Investigación en Energías Renovables y Eficiencia Energética de Ayabacas
(Universidad Nacional de Juliaca, 2021) Cutimbo Quispe, Peter Nelson; Condori Yucra, Reynaldo
En la actualidad los armónicos de tensión y corriente representan una situación problemática en cualquier servicio de energía eléctrica, lo cual conllevo a que la presente investigación tenga el objetivo de analizar los parámetros eléctricos con inyección de tres sistemas fotovoltaicos de 3.0 kW para determinar la calidad de energía eléctrica en el Instituto de Investigación en Energías Renovables y Eficiencia Energética de Ayabacas. La adquisición de datos y monitoreo se realizó durante un periodo continuo de 5 meses en el horario de 6:00 am a 6:00 pm, esto mediante un analizador de redes de la marca Schneider Electric Power LogicTM PM5560 y software Modbus Poll y Power Monitoring Expert (PME), cuya interface de comunicación es Modbus TCP/IP. Así mismo, se evaluó si la calidad de energía eléctrica cumple con la Norma Técnica de Calidad de los Servicios Eléctricos (NTCSE). Los resultados determinaron que La calidad de servicio de la tensión en los valores máximos se encuentran del rango de la tolerancia establecida por la NTCSE (+/-5%) a excepción de los valores mínimos excepción de los valores mínimos que caen a un valor de (-8%), los valores de la frecuencia cumplen con la Normatividad del (+/-0.6%) y Los armónicos de Tensión THD V están dentro de las tolerancias emitidas por la (THD V < 8%), se concluye que los inversores (Microinversores, String y CC/CC ) cumplen con la NTCSE pero con respecto al THD I están fuera del rango de tolerancia del 20% Finalmente la investigación concluye que los inversores no presentan un problema con respecto al THD V no superan los estándares dados por la NTCSE.
Diseño e implementación de un sistema fotovoltaico para una bomba hidráulica sumergible de 1 HP destinada al riego en la localidad de Tacamani a 3820 msnm
(Universidad Nacional de Juliaca, 2025) Leqque Fernandez, Clinton; Coanqui Huayta, Lucila; Abarca Suca, Jhon Eduardo
La tecnología fotovoltaica convierte la radiación solar en electricidad, por lo que al ser una fuente de energía renovable es importante por sus aplicaciones en distintos rubros. Actualmente, en el Perú, con el cambio climático y la sequía, se ha hecho notar una gran necesidad de acceso al recurso hídrico, un elemento esencial para el riego de distintos cultivos. Esta necesidad se refleja en la escasez de productos agrícolas y en la disminución de la condición económica de las familias rurales. Ante ello, se planteó diseñar e implementar un sistema fotovoltaico para alimentar una bomba hidráulica sumergible de 1 HP con el fin de mejorar la producción agrícola. Para lograr dicho objetivo se propuso realizar el dimensionamiento del sistema fotovoltaico, el diseño del sistema de control y protección, y el análisis de viabilidad económica del sistema fotovoltaico en comparación con el uso de un grupo electrógeno. La metodología utilizada fue de tipo aplicada, con enfoque cuantitativo y experimental. Se emplearon cálculos hidráulicos y eléctricos, herramientas como AutoCAD e indicadores de análisis económico (VAN, TIR y Payback) para evaluar el sistema de bombeo solar frente al uso de combustible de un generador. Los principales materiales utilizados fueron tres paneles fotovoltaicos Trina Solar de 610 W, una bomba Pedrollo de 750 W y un inversor variador Hober. El sistema implementado logró un caudal medido de 82.58 l/min y una altura hidráulica total calculada de 68.26 m. En cuanto a la viabilidad económica, se comprobó que el proyecto resulta rentable para su implementación. En conclusión, se implementó un sistema de bombeo solar a través de un arreglo fotovoltaico con una potencia total de 1830 Wp que satisface la potencia generada (Pg) de 1889.0 Wp. Además, se incorporaron un sensor de nivel de agua, un termomagnético de 550 V, fusibles de 20 A y un DPS de 600 V. Como indicadores de viabilidad económica, se obtuvo que al utilizar un grupo electrógeno el VAN es de -S/.4,336.04, mientras que al usar un sistema de bombeo solar el VAN es de S/.3,858.25, con una TIR del 21% y un tiempo de recuperación de 6 años, 10 meses y 21 días. Con ello, la implementación de dicho proyecto contribuye a mejorar la productividad agrícola y el nivel económico de los agricultores mediante el acceso garantizado al recurso hídrico vital.
Análisis del performance ratio-PR del sistema fotovoltaico conectado a red-SFCR de 5.76 kWpp con inversor multistring para el edificio multifamiliar Independencia de la ciudad de Arequipa
(Universidad Nacional de Juliaca, 2023) Ortiz Cruz, Yesica Beatriz; Condori Yucra, Reynaldo
En este trabajo de investigación se analiza y determina el coeficiente de rendimiento de un sistema fotovoltaico conectado a red (SFCR) bajo el estándar IEC 61724 para el edificio multifamiliar Independencia ubicado en la ciudad de Arequipa, Perú. El SFCR tiene una potencia instalada de 5.76 kWp y aprovecha la radiación solar promedio de la ciudad, que es de 5.54 HSP. Los resultados del estudio muestran que el SFCR abasteció el 23.86% de la demanda eléctrica del edificio, lo que equivale a una reducción de 8.05 MWh anuales. Además, se produjo una disminución de 1216.28 ( tCO eq 2 ) de gases de efecto invernadero (GEI). El SFCR consta de un inversor de conexión a red monofásico Fronius Primo 5.0-1 de 5.00 kW de capacidad, 18 módulos fotovoltaicos policristalinos modelo Eagle 72P 320-Jinko Solar con potencias de 320 Wp. De acuerdo a los parámetros de medición de la norma IEC 61724-1, el SFCR tiene un performance ratio de 0.81, lo que indica que el sistema es viable y logra su eficiencia energética desde el punto de vista técnico. El estudio tiene limitaciones, como el hecho de que el SFCR tiene condición de exportación cero, asimismo el estudio se llevó a cabo durante un período de un año, por lo que los resultados pueden variar en períodos de tiempo más largos. El ahorro económico anual generado por el SFCR es de S/6,681.89, equivalente a una reducción del 22.39% en la factura por consumo de energía eléctrica. Finalmente, se realizó el análisis económico del SFCR considerando los índices económicos VAN, TIR, PRS y B/C. Los resultados muestran que el proyecto es capaz de cubrir sus costos y generar beneficios.
Medición y monitoreo de eventos extremos de irradiancia solar a través de un módulo fotovoltaico y un microcontrolador analizado en las condiciones geográficas y climatológicas en las ciudades de Puno y Juliaca
(Universidad Nacional de Juliaca, 2021) Quispe Coaquira, Wilber Romario; Condori Yucra, Reynaldo
En este proyecto de investigación, se presenta una plataforma sensorial de adquisición de datos autónomo y de bajo costo para el monitoreo in situ de parámetros ambientales (al nivel micrometeorológico y microescala), analizado en las condiciones geográficas y climatológicas en las ciudades de Puno y Juliaca, durante un periodo de seis meses del 2020. El objetivo del trabajo es realizar la medición, monitoreo y registro de eventos extremos para la identificación de Irradiancia solar extrema (>1000 W m / 2 ) e Irradiancia solar muy extrema (>1367 W m / 2 ), utilizando como sensor un módulo fotovoltaico calibrado. La implementación de la plataforma sensorial se construyó utilizando pequeños módulos fotovoltaicos de 1.3 Wp para la medición de irradiancia, modulo fotovoltaico de 2.5 Wp para la autonomía y un microcontrolador NodeMCU ESP8266 para la comunicación y monitoreo de datos mediante Wifi con el estándar IEEE 80211, basado en el IOT, se emplearon baterías ion litio para la autonomía, sensores de corriente, temperatura del aire y presión atmosférica, lo que permite el desarrollo de soluciones de medición y monitoreo de datos en cualquier parte de la región sin necesidad de estar conectado a la red eléctrica convencional para poder registrar datos de una manera fácil y económica. El costo de inversión del sistema de medición asciende a (S/.500.00). Los valores de Irradiancia se estimaron a partir de mediciones de corriente de corto circuito (Isc) tomadas por un sensor de corriente INA219. Las pruebas de calibración y validación de los datos se realizaron con empleo y comparación de un módulo fotovoltaico patrón calibrado. Los resultados del registro y procesamiento de datos de la plataforma sensorial dan como resultado la ocurrencia de eventos extremos de Irradiancia solar, obteniendo así durante el periodo de medición una Irradiancia solar muy extrema máxima medida de 1566.87 W m / 2 , que se registró el 04 de marzo a las 12:19:26 hrs., con una duración de 13 segundos, haciendo un total de 29 días de eventos de Irradiancia muy extrema medidas en Juliaca, en una latitud -15.488052, longitud. -70.14974 a una altitud de 3832 m.s.n.m. y 1407.89 W m / 2 de Irradiancia solar muy extrema máxima medida en Puno, que se registró el 11 de enero a las 12:20:18 hrs., con una duración de 29 segundos, haciendo un total de 5 días de eventos de Irradiancia muy extrema medida, a una latitud -15.82574, longitud -70.01119 y una altitud de 3818 m.s.n.m.
Análisis de armónicos de tensión, corriente y compensación de potencia reactiva en el sistema fotovoltaico conectado a la red de la isla Amantani-puno
(Universidad Nacional de Juliaca, 2021) Payé Huanto, Victor; Beltrán Castañón, Norman Jesús; Payé Colquehuanca, Leonardo
El presente proyecto de tesis tiene como objetivo analizar los armónicos de tensión y corriente, así como la compensación de potencia reactiva del sistema fotovoltaico cuya potencia instalada es de 275 KW, conectado a la red en la isla Amantani de la Región Puno. A través de un analizador de redes que se instaló a la salida del inversor del sistema fotovoltaico que inyecta energía directamente al sistema de transformación de la red primaria se vio el comportamiento de los armónicos de tensión y armónicos de corriente. Luego de efectuar las mediciones correspondientes, se bajó la información del equipo analizador de redes a la PC a través del software PowerView v3.0, el cual nos dio los valores de los armónicos de tensión 86.09% y de corriente 28.52% generados por el sistema fotovoltaico conectado a la red, de la isla Amantani, Luego se efectuó el cálculo utilizando el software ETAP 20.0 a fin de saber el comportamiento del SFCR, de acuerdo a las normas nacionales e internacionales sobre calidad de energía que exigen límites del THD y factor de potencia, mejorando este de 0.8314 a 0.95, luego se dio las alternativas de solución
Diseño, Implementación y Análisis Económico de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red (SFCR) de 3kW con Inversor String Analizado en las Condiciones Geográficas y Climatológicas de la Ciudad de Juliaca
(Universidad Nacional de Juliaca, 2020) Chura Palli, Vianey; Pizarro Viveros, Henry
El presente proyecto de investigación se centra en el diseño, implementación y análisis económico de un Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red (SFCR) con inversor string, en condiciones geográficas y climatológicas de la ciudad de Juliaca. Ello en el marco del proyecto de investigación aplicada y desarrollo tecnológico ganador de los fondos concursables financiado por el FONDECYT-Banco Mundial, con Contrato N° 180-2018- FONDECYT-BM-IADT-AV, con el título: “Diseño y Validación de la Operación y Monitoreo de Sistemas Fotovoltaicos Conectados a la Red (SFCRs) en Condiciones Extremas del Altiplano sobre 3800 msnm”. El SFCR está instalado en la azotea del Instituto de Investigación en Energías Renovables y Eficiencia Energética sede Ayabacas - UNAJ. El SFCR cuenta con 12 módulos fotovoltaicos policristalinos de 270 Wp haciendo un total de 3240 W de potencia del generador fotovoltaico con un inversor de tipo string de 3 kW. Se diseñó la estructura tomando en cuenta las condiciones geográficas y climáticas de la región, fue diseñado el diagrama unifilar del sistema, el estudio energético del lugar y la simulación de sombras. Para la implementación se realizó el montaje del sistema calculando la producción de energía que resulto en 6142.56 kWh/año, considerando las posibles pérdidas del sistema con un rendimiento global o Performance Ratio (PR) de 85.55%. Finalmente, se realizó el análisis económico del SFCR considerando los Índices económicos VAN, TIR, PRS y B/C de S/. 19985.29, 16%, 10 años y 1.76 respectivamente, dando lugar a que el proyecto sea viable económicamente.
Diseño, implementación y análisis económico de un sistema fotovoltaico conectado a la red (SFCR) de 3kW con coversores cc/cc analizado en las condiciones geográficas y climatológicas de la ciudad de Juliaca.
(Universidad Nacional de Juliaca, 2020) Chávez Chambi, Vanesa; Condori Yucra, Reynaldo
El objetivo de este trabajo de investigación es diseñar, implementar y analizar económicamente el SFCR de 3 kW con conversores cc/cc en condiciones geográficas y climatológicas de Juliaca. En el desarrollo de este proyecto primero se estimó el recurso solar existente en la zona, luego se usaron programas de diseño y simulación; obteniendo como resultados principales que el sistema tendrá 8 módulos fotovoltaicos de 370 Wp, 8 conversores cc/cc y un inversor monofásico de 3 kW como elementos principales. Con estos equipos y con una irradiación anual promedio de 6 kWh/m2/día, 15° de inclinación y orientado al norte geográfico, se espera obtener una producción de 5650,99 kWh/año. Luego se realizó la implementación del sistema fotovoltaico de acuerdo al diseño realizado anteriormente, el lugar donde se implementó el SFCR con conversores cc/cc es en el pabellón del Instituto de Energías Renovables y Eficiencia Energética en la Universidad Nacional de Juliaca (UNAJ) sede Ayabacas. En seguida se realizó el análisis económico del sistema fotovoltaico, con indicadores de VPN, TIR, Periodo de recuperación y beneficio/costo, los resultados económicos muestran que el sistema es rentable recuperando la inversión inicial en el año 12 con 9 meses de funcionamiento; además se realizó el flujo de caja del proyecto para un tiempo de operación de 25 años, obteniendo para un precio de venta de energía de S/. 0,6545 KWh, un Valor Presente Neto (VAN) de S/. 12 810,06, una relación de Beneficio/Costo de 1,41; y una Tasa Interna de Retorno (TIR) de 13%, podemos concluir que el proyecto es viable económicamente. Ello en el marco del proyecto de investigación aplicada y desarrollo tecnológico ganador de los fondos concursables financiado por el FONDECYT-Banco Mundial, con Contrato N° 180-2018-FONDECYT-BM-IADT-AV, con el título: “Diseño y Validación de la Operación y Monitoreo de Sistemas Fotovoltaicos Conectados a la Red (SFCRs) en Condiciones Extremas del Altiplano sobre 3800 msnm” a través del grupo de investigación GRID SOLAR de la Escuela Profesional de Ingeniería en Energías Renovables de la Universidad Nacional de Juliaca.
Análisis comparativo de la eficicencia térmica en termas solares de tres colores de tubos de vacío, para dos ángulos de inclinación de 25° y 35° para la ciudad de Juliaca
(Universidad Nacional de Juliaca, 2021) Quispe Chambi, Stacy; Sarmiento Mamani, Vilma
Se realizó el análisis comparativo de la eficiencia térmica en termas solares de tres diferentes colores de tubos de vacío para una inclinación de 25° y 35° alternando cada dos semanas, instalado en un punto de la ciudad de Juliaca, para analizar qué color de tubo de vacío instalado a una inclinación de 25° y 35° hace que la terma sea más eficiente para la ciudad de Juliaca que está a 3825msnm. Donde se aplicó el análisis comparativo experimental puro; para tres tubos de diferentes colores como son el tubo negro que es el más comercial en la ciudad de Juliaca, tubo lila que por fuentes comerciales es el segundo sistema térmico más expendido y finalmente el tubo plateado porque es una nueva tecnologíaque está llegando a la ciudad, asimismo se instaló a una inclinación de 25° y 35° alternandocada 2 semanas durante los 3 meses y 21 días, los tubos fueron divididos en tres grupos paraver el comportamiento de acuerdo al color, cada terma fue instalada a una inclinación de 25°y 35° orientada al norte. Para lo cual se utilizó tres termas solares, una de tubos de vacío negros, otra de tubos de vacío lilas y por último una de tubos de vacío plateados, sensores de temperatura, un datalogger para la toma de datos, un piranómetro para medir la radiación solar, un goniómetro para medir el ángulo, accesorios para la instalación y funcionamiento del colector solar térmico. Los resultados obtenidos determinaron que el color de tubo de vacío plateado es óptimo para obtener mayor eficiencia térmica solar debido a que tiene una eficiencia de 79% , el tubo lila 78% y el negro 77% de eficiencia . Interpretando que el tubo plateado es 1% más eficiente que el tubo lila y 2% más eficiente que el tubo negro evidencian que el color de tubo plateado es óptimo para la instalación de termas solares en la ciudad de Juliaca; así mismo se determinó que ángulo de inclinación de 25 º es el óptimo para mejorar la eficiencia térmica en las termas solares ya que cuenta con una eficiencia de 90.63% siendo 8.72% más eficiente que el de 35º grados . La toma de datos se realizó durante 3 meses y 21 días comenzando el 21 de febrero del 2021 hasta el 13 de Julio del 2021.
Estudio experimental de la eficiencia de potencia de salida de 2 tecnologías de módulos fotovoltaicos durante la estación seca y lluviosa para el Centro Poblado de Ayabacas en la Universidad Nacional de Juliaca
(Universidad Nacional de Juliaca, 2022) Mamani Pampa, Romael Elias; Sarmiento Mamani, Vilma
En cada lugar las condiciones climatológicas son diferentes y éstas influyen en el rendimiento de los módulos fotovoltaicos, lo cual hace necesario tener una base de datos para la región de Puno, que son indispensables para el mantenimiento de los sistemas; por ello, el objetivo es determinar la eficiencia de la potencia de salida de 2 tecnologías fotovoltaicas durante la estación seca y lluviosa para el centro poblado de Ayabacas. Se utilizaron 4 módulos de tecnologia poli y monocristalina, 2 de cada uno. Se limpio un modulo de cada tecnologia y los 2 restantes fueron expuestos a la acumulación del polvo durante 12 meses, para luego, evaluar la potencia de salida. Se concluye que el sistema monocristalino sin polvo tiene una eficiencia anual de 3.35% siendo este mas eficiente que el sistema policristalino sin polvo que tiene un 3.31 %. En la estación seca, los sistemas de ambas tecnologias reducen su rendimiento, el sistema fotovoltaico policristalino con polvo respecto al sistema sin polvo reduce su eficiencia a razón de 0.042%/día, reduciendo la eficiencia del sistema de 3.11% a 3.07%, el mes con ms reducción fue en septiembre con un 2 .16%. Para el sistema fotovoltaico monocristalino con polvo respecto al sistema sin polvo, la eficiencia se reduce a razón 0.05%/dia, reduciendo la eficiencia del sistema de 3.28% a 3.23%, el mes con mayor reducción fue octubre con un 2.93%. En la estación lluviosa el sistema policristalino con polvo redujo su eficiencia a raz~n de 0.031 %/dia respecto al sistema sin polvo, reduciendo la eficiencia de 3.64% a 3.61 %, el mes con mayor reducción fue noviembre con 2.36%. Para el sistema fotovoltaico monocristalino la eficiencia se reduce a razón de 0.048%/dia con respecto al sistema sin polvo, reduciendo la eficiencia de 3.83% a 3.77% siendo, también, noviembre el mes con mayor reducción con 2.64%. Durante la estación lluviosa se observa que la mayor temperatura para el módulo fotovoltaico policristalino sin polvo fue de 48.58 °C. Para el modulo fotovoltaico monocristalino sin polvo la temperatura máxima fue de 46.3 9C. Durante la estación seca, se observa que la mayor temperatura para el modulo fotovoltaico policristalino sin polvo fue de 48.62 °C. Para el modulo fotovoltaico monocristalino sin polvo la temperatura máxima fue de 47.44 °C.
Diseño, implementación y análisis económico de un sistema fotovoltaico conectado a la red (SFCRs) de 2.16 kW con microinversor analizado en las condiciones geográficas y climatológicas de la ciudad de Juliaca.
(Universidad Nacional de Juliaca, 2020) Vilca Choque, Mary Cymbel; Beltrán Castañón, Norman Jesús
La generación de energía eléctrica a partir de un sistema fotovoltaico y posteriormente conectarlo a la red, es una aplicación muy importante en estos últimos años, ya que tiene un impacto social, económico y ambiental. Los sistemas fotovoltaicos conectados a la red, se caracterizan por tener una reducción en el consumo de energía eléctrica en una determinada institución, como también la contribución energética de los sistemas instalados beneficiara a la población. En ese contexto que surge la presente tesis con el objetivo de realizar el diseño, implementación y análisis económico del sistema fotovoltaico conectado a la red con microinversor de 2.16 kW analizado en las condiciones geográficas y climatológicas de la ciudad de Juliaca. El sistema fotovoltaico está instalado en el Instituto de Energías Renovables y Eficiencia Energética de la Universidad Nacional de Juliaca en la sede de Ayabacas, está compuesto por 8 módulos fotovoltaicos policristalino de 270 W modelo TP660P, 8 microinversores de potencia de salida con 215 W de modelo Enphase M215 y su sistema de protección. El sistema fotovoltaico tiene una potencia de generación de 2.16 kW. Se estimo una producción anual de energía eléctrica de 4,561.62 kWh/año, como también el rendimiento del microinversor con datos de irradiancia solar y temperatura ambiente de la ciudad de Juliaca donde obtuvimos 96.13% de eficiencia. El costo de instalación y operación del sistema fotovoltaico es de 25,404.24 soles, con un valor presente neto VPN de 8,566.26 soles, tasa de interés de retorno TIR de 12%, con un período de recuperación simple de la inversión de 8.35 años. En conclusión, la instalación del sistema fotovoltaico conectado a la red con microinversores es viable. También se concluye que una de las ventajas de la ciudad de Juliaca es que cuenta con bajas temperaturas ambientales y buena irradiancia por lo que las temperaturas del módulo serán bajas y nuestro inversor se desempeñara en su máxima eficiencia.
Análisis del rendimiento de operación de un acumulador de litio de 5.0 kWh en un sistema fotovoltaico hibrido conectado a la red a más de 3800 msnm Illpa Puno
(Universidad Nacional de Juliaca, 2023) Flores Ponce, Mario Ángel; Condori Yucra, Reynaldo
El creciente uso de baterías de iones de litio en sistemas fotovoltaicos híbridos requiere garantizar un óptimo desempeño y vida útil de estos dispositivos de almacenamiento, ya que su manejo inadecuado puede comprometer severamente tanto su rendimiento como su longevidad. Este trabajo planteó como objetivo evaluar el comportamiento de un acumulador de litio de 5.0kWh en un sistema fotovoltaico hibrido conectado a red ubicado en Puno, Perú, a más de 3800 msnm, considerando específicamente la profundidad de descarga en relación con el número de ciclos, el efecto de la temperatura sobre la vida útil y la elaboración de un perfil de carga en base a mediciones de tensión y corriente. La metodología de la presente investigación fue de tipo aplicada. el nivel es descriptivo aplicando un diseño de investigación no experimental con un enfoque cuantitativo que consistió en registrar en tiempo real datos operativos del acumulador usando sensores durante su funcionamiento en condiciones reales. Los resultados mostraron que la batería operó con una baja profundidad de descarga, estrategia favorable para maximizar su vida útil al evitar descargas profundas frecuentes. Asimismo, se halló que temperaturas internas por encima de 25°C se asociaban a una mayor profundidad de descarga promedio, lo que podría acortar modestamente la longevidad prevista. El perfil de carga elaborado evidenció un comportamiento energético adecuado del acumulador, distinguiendo claramente las etapas esperadas del proceso de carga. En conclusión, la operación del acumulador estuvo orientada a maximizar su vida útil, pero se requiere un cuidadoso monitoreo de temperatura, mientras que el perfil obtenido será útil para seguir optimizando su rendimiento.
Factibilidad para el uso de generación distribuida mediante energía hidráulica en los centros poblados de Progreso y Accopata del distrito de Asillo en la región Puno
(Universidad Nacional de Juliaca, 2022) Gomez Larico, Luis Beltrán; Zapana Moroco, Yeltsin Daniel; Yancachajlla Tito, Ubaldo
En el presente trabajo de investigación se plantea cubrir la demanda energética de los centros poblados de Progreso, Accopata y el distrito de San Antón integrando ocho suministros eléctricos, para lo cual, se propone el desarrollo de una pequeña central hidroeléctrica de 574.0 kW de potencia instalada. El recurso hídrico esta alimentado por la laguna Cotarsaya mediante una bifurcación de canal de riego con 3.11 ??3??? de caudal y un salto neto de 20.92 metros, la energía obtenida después de cubrir a toda la demanda de los suministros es de 2.45 GWh al año haciendo posible la aplicación de mediana generación distribuida conectada en media tensión. El presupuesto planteado es de S/1,515,421.93 teniendo una utilidad promedio anual de S/186,293.22 durante 20 años. La turbina seleccionada para este proyecto es de tipo Michell Banki con un generador asincrónico de tipo jaula de ardilla de alto rendimiento. Se aprovechará una pendiente pronunciada en una de las ramificaciones, teniendo en cuenta la recopilación bibliográfica de diseños de pequeñas centrales y se resuelve que para una aplicación con tales características la tecnología más adaptable, eficiente y viable es la turbina Michell Banki. Finalmente, se realizó el análisis económico de la pequeña central hidroeléctrica considerando los Índices económicos VAN, TIR, PRS y B/C de S/. 564,247.36, 11.75%, 07 años y 1.15 respectivamente, dando lugar a que el proyecto sea viable económicamente.
Analisis y Evaluacion del sistema fotovolataico con inyeccion a la red de 3
(Universidad Nacional de Juliaca, 2019) Torres Yucra, Junior; Condori Ramos, Julissa; Aquino Larico, Elmer Rodrigo
El interes del presente proyecto de investigación parte de cuantificar la potencia real producida e inyectada a la red electrica en 220V monofasico en el pabellón administrativo de la UNAJ por lo que,el presente trabajo se enmarca en el análisis, evaluación técnica y económica del sistema fotovoltaico de 3kW con inyección a la red en el pabellón administrativo de la Universidad Nacional de Juliaca. El cual cuenta con 12 paneles de 250 Wp, con un inversor de 3kW conectado a la red eléctrica del pabellón administrativo de la UNAJ. Para poder realizar el estudio del comportamiento del sistema fotovoltaico se utilizó la metodología en base a la norma IEC 61724-1, para obtener resultados de potencia, energía, eficiencia global y el comportamiento del sistema solar fotovoltaico, por lo que se obtuvo como resultado en maxima potencia generada por el conjunto de módulos fotovoltaicos de 3180 W , en cuanto a la energía generada en promedio se tiene 430.25 kWh , la eficiencia global en promedio es de 87% y en cuanto al comportamiento del sistema fotovoltaico es favorable para el aprovechamiento del recurso solar . Finalmente se realizó la evaluación energética-económica del sistema fotovoltaico conectado a la red de 3kW, en donde se pudo obtener que los parametros de la irradiación , la temperatura del ambiente como la temperatura del módulo fotovoltaico y las condiciones ectremas de la ciudad de Juliaca son directamente influyentes en el rendimiento y eficiencias evaluadas obteniendo hasi una energía mensual em promedio de 500kWh y como , como tambien teniendo como minimo 5.55horas de sol de 100W valor totalmente aceptable y un rendiemnto del conjunto de paneles y del sistema entre 14% a 16% los cuales tambien son aceptables .Evaluando los parámetros econométricos como el VAN, TIR, PRS y C/B; obteniéndose un periodo de recuperación (PRS) en 11 años con la inversión inicial del proyecto

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