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GENERACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA EN LA FACULTAD DE MINAS A PARTIR DE PANELES FOTOVOLTAICOS

Andrés Felipe Roldán Olarte - 1045021019 Ingeniería de Control [email protected] Jorge Joseph Infante Orneta -1121203847 Ingeniería de Minas y Metalurgia [email protected] Elvis David Martínez Simanca - 1067918315 Ingeniería de Minas y Metalurgia [email protected] Andrés Felipe Avendaño Ramírez - 1044504910 Ingeniería de Sistemas e Informática. [email protected] Steven Velásquez Chanci - 1017225565 Ingeniería de Sistemas e Informática. [email protected] Pablo Andrés Londoño Ruiz - 1036627860 Ingeniería Eléctrica. [email protected] Homero Andrey Paredes - 1121204874 Ingeniería Eléctrica. [email protected] Sebastián Echavarría Montaña - 1017213365 Ingeniería Civil. [email protected]

Universidad Nacional de Colombia Sede Medellín Facultad de Minas 2015

TABLA DE CONTENIDO CONTEXTO DEL PROYECTO........................................................................................................... 3 DIAGNÓSTICO Y ANTECEDENTES DE LA SITUACIÓN..............................................................3 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA.................................................................................................... 5 DEFINICIÓN DEL PROBLEMA...................................................................................................... 5 JUSTIFICACIÓN DEL PROBLEMA................................................................................................ 5 ÁRBOL DE PROBLEMA................................................................................................................ 6 ÁRBOL DE OBJETIVOS................................................................................................................ 7 ANÁLISIS DE INVOLUCRADO.......................................................................................................... 8 SELECCIÓN DE ALTERNATIVA DE SOLUCIÓN...............................................................................8 GENERACIÓN MEDIANTE BIOGAS............................................................................................. 8 GENERACIÓN MEDIANTE PANELES SOLARES.........................................................................9 LOCALIZACIÓN............................................................................................................................... 10 CAPACIDAD DE GENERACIÓN.................................................................................................. 10 MATRIZ DEL MARCO LÓGICO (MML)............................................................................................ 11 MARCO LEGAL............................................................................................................................... 13 ESTUDIO TÉCNICO........................................................................................................................ 14 DESCRIPCIÓN TECNOLÓGICA.................................................................................................. 14 ESTUDIO DE RADIACIÓN........................................................................................................... 16 ESTUDIO DEL SISTEMA ELÉCTRICO DE LA FACULTAD DE MINAS.......................................16 CARACTERÍSTICA Y ESTUDIO DE LA ESTRUCTURA DEL M9................................................17 INSTALACIÓN Y DIMENSIONAMIENTO DE LOS EQUIPOS......................................................18 ESTUDIO DE MERCADO................................................................................................................ 19 DEMANDA................................................................................................................................... 19 OFERTA....................................................................................................................................... 19 COMPETIDORES........................................................................................................................ 19 EVALUACION AMBIENTAL.............................................................................................................. 20 DESCOPE DE ÁRBOLES............................................................................................................ 21 ACUMULACIÓN DE PANELES.................................................................................................... 22 IMPACTO ECONÓMICO.............................................................................................................. 22 GERENCIA DEL PROYECTO.......................................................................................................... 22 ESTUDIO FINANCIERO.................................................................................................................. 23 ESCENARIO A CONSIDERAR: MODIFICANDO LA SUBESTACIÓN DEL BLOQUE M2............25 ANALISIS DE SENSIBILIDAD.......................................................................................................... 26 ANÁLISIS DE SENSIBILIDAD PARA EL COSTO MENOR..........................................................27 ANÁLISIS DE SENSIBILIDAD PARA EL COSTO MAYOR...........................................................28

FINANCIACIÓN DEL PROYECTO................................................................................................... 28 ANALISIS DE RIESGO.................................................................................................................... 29 CRONOGRAMA Y RUTA CRÍTICA.................................................................................................. 31 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES...................................................................................33 BIBLIOGRAFÍA................................................................................................................................ 34

Tabla 1. Análisis de involucrados elaboración propia.........................................................................8 Tabla 2. Localización del lugar, Fuente: Elaboración propia.............................................................10 Tabla 3. Radiación solar en la facultad de minas.............................................................................16 Tabla 4. Matriz de análisis de impacto ambiental por dimensiones, elaboración propia...................20 Tabla 5. Materiales y costos, elaboración propia..............................................................................23 Tabla 6. Fuentes de financiación...................................................................................................... 29 Tabla 7. Matriz de análisis de riesgos............................................................................................... 30 Tabla 8. Cronograma de actividades................................................................................................ 31 Tabla 9. Actividades a realizar.......................................................................................................... 32 Gráfica 1. Consumos y cargos liquidados por mes de energía eléctrica............................................4 Gráfica 2. Costo de energía eléctrica durante el 2014.......................................................................4 Gráfica 3. Árbol de problemas............................................................................................................ 6 Gráfica 4. Árbol de objetivos.............................................................................................................. 7 Gráfica 5. Diagrama interno de una fotocelda..................................................................................15 Gráfica 6. Análisis de sensibilidad.................................................................................................... 27 Gráfica 7. Análisis de sensibilidad costo menor...............................................................................27 Gráfica 8. Análisis de sensibilidad costo mayor................................................................................28

CONTEXTO DEL PROYECTO DIAGNÓSTICO Y ANTECEDENTES DE LA SITUACIÓN La facultad de minas de la universidad nacional de Colombia sede Medellín, es un centro educativo e investigativo, que posee una población 8000 personas entre estudiantes, administrativos y profesores, donde se cuentan con equipos e instrumentos especializados los cuales demandan un consumo de energía eléctrica mensual de aproximadamente 83,942.73 kWh, esto lleva a que una parte del presupuesto de la universidad se tenga que destinar al pago de la factura de servicios públicos de energía, en este caso un promedio de $23,300,822.99 mensuales, esto se debe a que en la facultad se cuenta con sistemas eléctricos e instalaciones antiguas, volviendo la Infraestructura del sistema eléctrico obsoleto, además de la inexistencia de fuentes de energía alternativas en la sede. (Empresas Públicas de Medellín EPM, 2014)

Gráfica 1. Consumos y cargos liquidados por mes de energía eléctrica, tomado de (Empresas Públicas de Medellín EPM, 2014)

Gráfica 2. Costo de energía eléctrica durante el 2014,. tomado de (Empresas Públicas de Medellín EPM, 2014)

En la Figura 1 y 2 se pueden evidenciar los altos consumos de energía dada las actividades de investigación en laboratorios, en aulas académicas y de estudio en la facultad de Minas, además se identifica que los periodos en los cuales hay

mayor consumo de energía es en los meses de febrero a mayo y de agosto a noviembre esto debido que son las fechas de calendario académico donde se encuentran todos los estudiantes, mientras que en los periodos de vacaciones este disminuye, sin embargo sigue siendo importante prestar atención a ese consumo energético. Analizando estos datos se pensó en aplicar una alternativa de generación de energía eléctrica en la facultad para disminuir el valor que se le cancela a EPM por prestar el servicio de energía eléctrica.

FORMULACIÓN DEL PROBLEMA DEFINICIÓN DEL PROBLEMA La facultad de minas, es una institución que en los últimos años ha presentado un crecimiento tanto en infraestructura como en población estudiantil, implicando un aumento en la demanda del 7,54% en el consumo de la energía eléctrica anual el cual suple la red pública EPM, esto causa que cada año se deba destinar más dinero al pago de servicios de energía eléctrica, además tenemos que tener en cuenta que la universidad no posee una forma diferente de suplir la creciente demanda de este recurso por lo cual los costos por este van en aumento.

JUSTIFICACIÓN DEL PROBLEMA La energía, vista como un recurso, es un factor fundamental para el desarrollo de la universidad, que a su vez tiene grandes implicaciones en materia económica, además la tasa actual de endeudamiento de la Universidad y las condiciones ambientales sobre las cuales se está construyendo la sociedad actual nos llevan a proponer y plantear soluciones a la problemática identificada, debido a que el consumo energético es de 83,942.73 kWh en promedio mensuales al año 2014 (EPM, Consumo y cargos liquidados por mes de Energía, Universidad Nacional de Colombia, Facultad de Minas, 2014), esto lleva a que una parte del presupuesto de la universidad se tenga que destinar al pago de la factura de servicios públicos de energía, para este caso en promedio son $23,300,822.99 mensuales (EPM, Consumo y cargos liquidados por mes de Energía, Universidad Nacional de Colombia, Facultad de Minas, 2014) innovando e implementando fuentes de energía alternativas ya sean renovable o limpia que contribuya a la demanda fija, con la idea de lograr una disminución de energía suministrada por la red pública, implicando, una reducción en la factura de servicios públicos de la Facultad de Minas. (Mendivelso, 2006).

ÁRBOL DE PROBLEMA

Gráfica 3. Árbol de problemas

Elaboración propia a partir de (Mendivelso, 2006) (Rico, 2006), (UPME., 2007), (Zapata, J., Gonzalez, F., 2014)

ÁRBOL DE OBJETIVOS

Gráfica 4. Árbol de objetivos

Elaboración propia a partir de (Mendivelso, 2006) (Rico, 2006), (UPME., 2007), (Zapata, J., Gonzalez, F., 2014)

ANÁLISIS DE INVOLUCRADO Tabla 1. Análisis de involucrados elaboración propia

SELECCIÓN DE ALTERNATIVA DE SOLUCIÓN

GENERACIÓN MEDIANTE BIOGAS El biogás es el resultado de “procesos bacterianos y enzimáticos simultáneamente”, La calidad del gas depende de la composición de la biomasa, especialmente de la relación entre carbono y nitrógeno presente en la mezcla, se consideran como buenas mezclas las que poseen una relación entre 20 y 30 las cuales podrían entregar 0.5 m 3 de gas por cada kg de biomasa, además este tipo de gas posee un “valor calorífico de 20 – 30 MJ por m 3 ” (Olaya, Y., Gonzales, L., 2009) (Silva, 2008) La potencia eléctrica capaz de suministrar este tipo de generación depende además del tipo de central eléctrica, dentro de la literatura se sugiere que para este tipo de combustible se utilice una central de ciclo combinado, este tipo de central genera electricidad mediante dos ciclos, el primero “Toma aire directamente de la atmósfera y se somete a un calentamiento y compresión para aprovecharlo en energía mecánica o eléctrica”, el segundo utiliza el calor obtenido para la vaporación de agua para utilizarlo como energía mecánica (ENDESA, 2015) Otra posible forma de obtener energía mecánica a través de biogás es mediante motores que acepten el gas como combustible, donde se tienen potencias desde los 20kw y eficiencias a partir del 80% aproximadamente (Nova Energia, 2015) , también pueden utilizarse motores diseñados con combustibles fósiles y realizarles la adaptación a biogás. De la visita hecha al laboratorio de ciencias de la energía de la Facultad de Minas (bloque M18), se obtienen la siguiente información del gasificador existente: En promedio se pueden extraer 6 m 3 de biogás a partir de 2 kg de biomasa. Cuando la biomasa es rica en nitrógeno es necesario añadir carbón a la mezcla para que el material alcance la capacidad calorífica mencionada anteriormente (entre 20 y 30 MJ). Además para que el gas pueda ser utilizado en combustión, sin generar daños al sistema de generación, es necesario pasarlo por una etapa de limpieza (Carlos Valdés). Para la generación de energía eléctrica se dispone de un motor que convierte 120 m3 de gas, en 30 kWh. Ahora bien, para que el motor funcione 1 hora, de manera óptima, se requiere que el gasificador trabaje al menos 20 horas, bajo la supervisión de un operario, para suplir la demanda del motor. Con el motor trabajando 1 hora diaria durante 1 mes se ahorrarían doscientos setenta mil pesos ($270.000= COP) a un costo de kWh de $300=COP. GENERACIÓN MEDIANTE PANELES SOLARES

Los paneles solares generalmente poseen una eficiencia entre el 12 y 18%, por ende la cantidad de energía que se desee obtener es proporcional al área que se necesita para producirla; De acuerdo a los datos suministrados por la NASA, la radiación promedio en la Facultad de Minas es de aproximadamente kWh 4.53 2 /d m Ahora, utilizando la eficiencia del panel Et-M672305BB del fabricante ET solar de 15.72% y el área que este cubre de 1.94m 2 [P9] se obtiene la energía por cada E panel kWh =1.3815 / panel 2 panel. d m Para igualar la capacidad de generación del sistema anterior kWh 1.3815 / panel )=21.715 ≈ 22 panel (30 kWh | d d 22 panel ×1.96

m2 =43.12m2 panel

La faculta de minas posee espacios con mayor área aptos para la implementación del sistema de generación por medio de paneles fotovoltaicos, lugares como techos o terrazas de los 9 bloques que conforman dicha facultad. Basado en la presunción de cual sistema bajo las condiciones que se presentan en la facultad de minas puede generar más energía se elige la alternativa de solución de paneles fotovoltaicos. LOCALIZACIÓN El proyecto se encuentra ubicado al noroccidente de la ciudad de Medellín en el Campus Robledo de la Universidad Nacional de Colombia sede Medellín, más específicamente, en la Facultad de Minas, la selección puntual del lugar en donde se instalará el conjunto de paneles se debió tener en cuenta todos los bloques, sus características y disposiciones que los puedan hacer idóneos o por el contrario, no califiquen para alojar los paneles en su estructura. A continuación se relaciona una tabla con las consideraciones antes mencionadas. Tabla 2. Localización del lugar, Fuente: Elaboración propia

CAPACIDAD DE GENERACIÓN La capacidad de generación está dada entonces por el área disponible en la ubicación establecida (bloque M9), para ello tenemos un espacio de 400m 2 tomados de los planos obtenidos de la oficina de planeación, dejando espacio en las zonas laterales para realizar el proceso de recolección de hojas en canaletas y un espacio en la zona central por el cambio de pendiente del techo y el espacio de entrada por la escotilla obtenemos una área aproximada de 302m 2 utilizables para la generación, en este espacio se puede albergar 151 paneles. (Restrepo L. H., 2004) Teniendo en cuenta la capacidad generada por cada panel y la cantidad de paneles se obtiene E panel =1.3815

kWh kWh / panel∗151 panel=208.6 d d

Suponiendo un costo de kWh de $300= se obtendría un ahorro mensual en la factura de $1´877.500 Ahora bien, existen dos posibilidades para la conexión de la energía generada por los paneles a la carga, la primera de estas es porcionar una carga que tengo un consumo cercano al 70% de la energía generada y un banco de baterías necesarias para garantizar niveles de voltaje y suministro eléctrico; el segundo panorama es conectar directamente a la red que distribuye la energía dentro de la facultad. Para almacenar esta cantidad de energía utilizando baterías tesla de 7kwh son necesarias alrededor de 30 baterías, las cuales poseen un precio de US3.000= cada uno y una vida útil de 10 años, el solo costo de las baterías vuelve inviable el proyecto, por ende se utilizara la opción de conectarnos a la red que distribuye la energía en la universidad. MATRIZ DEL MARCO LÓGICO (MML) La medición de los indicadores se realizará con medios o existentes en la universidad, o medio generados durante el desarrollo del proyecto para poder verificar exitosamente el cumplimiento de este.

Resumen narrativo

Indicadores

Medios de verificación

Fin

Disminuir el consumo energético de la red en la Facultad de Minas.

Historial consumo los últimos años de facultad Minas.

Registros Aumento en el uso de contables de energías no la Universidad. convencionales

Propósito

Disminución de la cuenta de servicios de la Facultad de Minas.

Último valor de consumo de energía sin paneles en la Facultad de Minas/Primer valor de consumo de energía con paneles en la Facultad de Minas.

Factura de servicios públicos de la Universidad.

Paneles instalados exitosamente

Componentes

1. Paneles solares instalados.

1. Inventario de los equipos y materiales utilizados.

1. Registro de inventario del proyecto.

1. Eficiente recolección de energía eléctrica de los paneles solares en la universidad

2. Capacitación sobre el manejo, mantenimiento y entregada.

3. Mantenimiento y Control de los paneles y el cableado.

de de 5 la de

2. Nivel de la capacitación de personal 3. Cantidad de mantenimiento s realizados.

2. Registros del programa de capacitación del personal. 3. Registro de Mantenimiento s

Supuestos

2. Personal consciente y capacitado para el manejo y mantenimiento de los paneles y el sistema de almacenamiento

Actividades

1.1 Adquisición de Materiales para la estructura de soporte

1.2 Construcción de estructura de soporte para los paneles.

1.3 Adquisición de los paneles. 1.4 Instalación de los paneles.

2.1 Selección participantes.

de

2.2 Realización cursos.

de

3.1 Realización Mantenimiento

de

1.1 Cantidad de acero comprado/total de acero 1.2 Estructura construida. 1.3 Cantidad de paneles comprados 1.4 Cantidad de paneles instalados 2.1Participante s seleccionados 2.2Capacitacio nes realizadas 3.1 Cantidad de informes de mantenimiento

1.1 Factura de compra de acero para la estructura. 1.3 Factura de compra de los paneles solares

1.2 Retrasos clima.

por

1.3 Paneles instalados en buen funcionamiento

2.1 Personal bien capacitado y con 1.3 Registros experiencia en el contables del tema. proyecto. 2.2 Cursos de 2.1Encuesta capacitación a la par aplicada a con el avance en la cada tecnología y empleado del periódicos. aseo 3.1 Informes de mantenimiento .

MARCO LEGAL Ley o Norma

Ley 1715 de 2014 Expedida por el Congreso de la República de Colombia

Norma de Construcción NSR-10-

Descripción

Afectación al proyecto

El objetivo principal de la ley es promover el desarrollo y la utilización de fuentes alternativas no convencionales promoviendo la gestión eficiente de la energía mediante la orientación de políticas públicas como exención de IVA y derechos arancelarios en los equipos a utilizar Se definen los elementos de carga muerta permanente de construcción, incluyendo su

Los equipos que se utilizarán en el proyecto como paneles, inversores, transformadores, acumuladores son equipos importados del exterior, mediante ésta ley se buscará la disminución del costo del proyecto debido a una disminución en el costo de estos elementos por el no cobro de impuestos. Los elementos que se dispondrán sobre el techo como paneles e inversores suponen una carga muerta para el

Titulo B3. Expedida por el Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo territorial de la República de Colombia(Ley 400 de 1997, 2015)

Resolución CREG 106 de 2006. Expedida por la comisión de regulación de energía y gas(2015)

Norma técnica Eléctrica del RETIE. Elaborada por el instituto colombiano de normas técnicas y certificados, 1998

estructura, muros, pisos, cubiertas y todas aquellas cargas que no son causadas por la ocupación y uso de la edificación.

edificio y en especial para las columnas, se utiliza esta norma para verificar que se continúan cumpliendo los parámetros que exige la norma (hasta 0,4) y así evitar un posible colapso del edificio debido a la nueva carga instalada.

Es la resolución que da vía libre para la conexión de generación a la red en diferentes puntos sin que el operador de Modifica los procedimientos red presente problemas, por lo cual la generales para la asignación de generación por medio de paneles puntos de conexión de los fotovoltaicos se puede conectar a la red generadores a los sistemas de de EPM siempre y cuando se garantiza transmisión nacional, regional o que no hay problemas de tensión, distribución local. frecuencia y además se llegue le indique al operador de red para que reajuste las protecciones. Establece los parámetros que deben cumplirse a la hora de selección de los Establece que la instalación conductores que conducirán la corriente eléctrica y el montaje de los que entregan los paneles y la acometida paneles fotovoltaicos deben hasta el transformador, estos parámetros realizarse conforme a los parámetros establecido en la son: cargabilidad (máximo 80 %), sección 690 de la NTC 2050 por regulación de tensión +- 5%, pérdidas, diseño de las protecciones definiendo un profesional competente factores de seguridad como el 25%.

Artículo 5 RETIE. Elaborada por el instituto colombiano de normas técnicas y certificados, 1998

Criterios para determinar el grado de riesgo eléctrico

Artículo 13 RETIE. Elaborada por el instituto colombiano de normas técnicas y certificados, 1998

Establece distancias de seguridad de acercamientos a los equipos para evitar flameos o tensiones de toque y paso.

Se determina un riesgo alto para el proyecto debido a la adecuación de la subestación por su mal estado y debido a que el lado secundario del transformador es de baja tensión 208 V, por lo que la corriente de cortocircuito es muy alta y la probabilidad de que exista flameo es alto. En el interior de la subestación del bloque M9 se establecen distancias de seguridad a equipos como trafos e interruptores de 1.50 m para personas no calificadas, esto con el fin de evitar posibles tensiones transferidas y garantizar la integridad de las personas.

Artículo 17.16 RETIE. Elaborada por el instituto colombiano de normas técnicas y certificados, 1998

Establece los accesorios y el material del que deben estar construidos cuando son usado para subestaciones interiores en los edificios

Artículo 29 RETIE. Elaborada por el instituto colombiano de normas técnicas y certificados, 1998

Establece parámetros para el diseño de subestaciones eléctricas.

NTC 2050 450-48

Almacenaje en las bóvedas

sección

El bloque M9 albergara un transformador en el interior de la edificación, por lo cual se deben disponer puertas cortafuego en la subestación que eviten la propagación del fuego a otros lugares de la edificación. Debido al riesgo eléctrico que presentan las altas y bajas tensiones, se debe garantizar un recinto en el M9 que no sea de fácil acceso a las personas no autorizadas, se debe revisar el diseño de puesta a tierra para facilitar la detección de fallas y garantizar de la corriente de falla se drene a través de la malla. Finalmente se calcularon las protecciones en los ramales para que éstas actúen antes de 150 milisegundos como lo exige la norma. Las bóvedas para transformadores no se deben utilizar para almacenaje de materiales, por ende se garantizará en la subestación del M9 la no existencia de otros materiales que en caso de falla generen y propaguen un incendio fácilmente.

ESTUDIO TÉCNICO DESCRIPCIÓN TECNOLÓGICA De acuerdo a lo seleccionado en las soluciones de alternativas, se instalaran paneles fotovoltaicos para la generación de energía eléctrica dentro de la facultad de minas, los paneles solares son celdas compuestas por células fotovoltaicos, esta células están formadas por dispositivos tipo diodo constituidos por materiales semiconductores en los que artificialmente se ha creado un campo eléctrico constante, mediante unión P-N. Que al recibir radiación solar, se excitan y provocan saltos electrónicos, generando una pequeña diferencia de potencial en sus extremos. La celda cuenta con dos terminales, la primera es lado expuesto a la luz solar, este posee un enrejado metálico muy fino, plata y/o aluminio, el cual colecta los electrones fotogenerados. Esta capa corresponde a la terminal negativa, la otra terminal cuenta con una capa metálica, usualmente de aluminio. Esta corresponde a la terminal positiva ya que en ella se acumulan las cargas positivas, además la

celda está cubierta con una película delgada anti reflejante para disminuir las perdidas por reflexión. Ver figura 1. En los últimos años la investigación en energía solar ha producido grandes aportes, generando diferentes tipos de celdas los cuales son: Silicio monocristalino: caracterizado por una disposición ordenada y periódica, de forma que solo tiene una orientación cristalina, donde todos los átomos están dispuestos simétricamente. Presenta un color azulado oscuro y con un cierto brillo metálico. Alcanzan rendimientos de hasta el 17%. Silicio policristalino: silicio depositado sobre otro sustrato, como una capa de10-30 micrómetros y tamaño de grano entre 1 micrómetro y 1 mm. Las direcciones de alineación van cambiando cada cierto tiempo durante el proceso de deposición. Alcanzan rendimientos de hasta el 12%.

Gráfica 5. Diagrama interno de una fotocelda Silicio amorfo: compuesto hidrogenado de silicio, no cristalino, depositado sobre otra sustancia con un espesor de 1 µm. Presentan un color marrón y gris oscuro. Esta tecnología permite disponer de células de muy delgado espesor y fabricación más simple y barata, aunque con eficiencia del 6-8%. (Nelson Chuquín, 2015)

Para el proyecto se usara celdas monocristalino esto debido, a que posee un mejor rendimiento en comparación a las otras celdas. ESTUDIO DE RADIACIÓN La energía producida por el sol es el resultado de los procesos de fusión nuclear que se producen en la superficie solar, Esta energía viaja por el espacio gracias a la radiación solar, esta es a su vez es la transferencia de energía mediante ondas

electromagnéticas con foco en la fuente, es decir, la energía sale de la fuente en Todas las direcciones posibles. (Gobierno de España) Para el caso específico de la Facultad de Minas (bloque M9) se presentan los datos de la radiación solar consultados en la página web de la NASA. Tabla 3. Radiación solar en la facultad de minas

Mes

Mes

Enero

Radiación [kWh/m2/d] 4.45

Mayo

Radiación [kWh/m2/d] 4.46

Febrero Marzo abril

4.57 4.63 4.34

Junio Julio Agosto

4.63 4.97 4.94

Mes Septiembr e Octubre Noviembre Diciembre

Radiación [kWh/m2/d] 4.64 4.37 4.25 4.16

Elaboración propia a partir de datos de la NASA

En promedio la radiación solar anual para el punto específico del bloque M9 (Latitud-N°=6.274, Longitud- E°= -75.592) es de 4.53 [kWh/m 2/d].

ESTUDIO DEL SISTEMA ELÉCTRICO DE LA FACULTAD DE MINAS La Facultad de Minas está conectada al sistema de distribución aéreo del Operador de Red (EPM) a un nivel de tensión de 13200 voltios, esta conexión está situada a un costado del bloque M2, allí se encuentra ubicado el sistema de medición y protecciones general de la Facultad de Minas; a partir del sistema de medición el circuito es llamado Red interna UNAL, este ramal se conduce subterráneamente hasta la caja de paso ubicada en las afueras del bloque M2, saliendo de esta pasa subterráneamente al transformador de 200kVA ubicado en la subestación del M2 que alimenta este bloque y el bloque M9, también sale de esta caja aéreamente con destino al parqueadero del bloque M7 donde está ubicado un transformador de 25kVA para la iluminación pública de toda la Facultad, en intermediaciones de este trayecto se presenta un ramal con dirección al bloque M8 donde se encuentran ubicados dos transformadores de 75kVA cada uno, del transformador de iluminación pública continua el circuito hasta el frente del bloque M7 donde se reparte en dos acometidas subterráneas, la primera alimenta la subestación del bloque M7 que a su vez alimenta la finca de las mercedes, la segunda alimenta el transformador de 225kVA del M3 que alimenta los bloques M3, M4, M5 y M10 [elaboración propia. Ver anexo unifilar minas]. CARACTERÍSTICA Y ESTUDIO DE LA ESTRUCTURA DEL M9 De la localización del lugar tenemos la mejor opción para la instalación de los paneles es bloque M9, del cual se realizó un estudio estructural se obtienen los siguientes datos (Restrepo L. H., 2004)  

Parámetros de diseñó de acuerdo a la norma NSR-98. Área del techo:= 10 ×40 m.



Carga muerta de diseño (para la cubierta):= diseño (para la cubierta):= 0.5 kN ¿ m2.

0.4

kN ¿ m2. Carga viva de

Además, en la data sheet se obtienen las siguientes propiedades mecánicas:



Dimensiones de cada panel:= 1.960× 0.996 ×0.05 Peso de cada panel:= 23.8 kg.



Carga máxima:=



5.4

m.

kPa.

Ahora, de acuerdo al diseño propuesto, se van a instalar 151 paneles distribuidos en 4 módulos como se ve en el plano de diseño ver anexo 1. El peso total está dado por:

W paneles =23.8 ×151=3593.8 kg o de forma equivalente

W paneles =35.22

kN. Se repartirá el peso sobre toda el

área del techo, para obtener una carga distribuida. q paneles =

35.22 kN kN =0.088 2 2 400 m m

Por otro lado, los paneles se instalara sobre una estructura metálica tipo parrilla que está apoyada sobre las columnas y algunas de las correas del techo. La sección de cada elemento es caja tipo PAG 220 ×80 - 2.0 mm. El peso de esta sección es 12.9 kgf ¿ m2. Además la estructura de soporte cuenta con un total 411 m de perfil por lo cual, el peso total es de W soporte =12.9 ×345=4.450 Ton=43.61 kN . Ahora, si se distribuye el peso de la estructura sobre el techo, se tiene que q soporte=

43.61 kN kN =0.109 2 . 2 400 m m

De ésta forma la carga total sobre el techo es q=q paneles +q soporte=0.20

kN 2 m

Lo cual es exactamente la mitad de la carga muerta de diseño que permite la norma. La cubierta del techo sobre la cual van instalados los paneles está fabricada en acero galvanizado por ACESCO S.A.S y está protegida contra la humedad con una pintura aislante dieléctrica o electrostática de 3000 mils de espesor curada en horno. La implementación de los paneles fotovoltaicos supone un aumento en la humedad del techo debida al efecto rocío. Como protección adicional se sugiere aumentar el espesor de pintura electrostática en otros 3000 mils. Además cómo los paneles estarán ubicados a 76 cm sobre el techo la humedad se remueve parcialmente por ventilación natural teniendo en cuenta que la velocidad media en el sitio es de 1.1 m/s INSTALACIÓN Y DIMENSIONAMIENTO DE LOS EQUIPOS

Del estudio estructural y el área del techo se concluye que dado el peso y el área de los paneles ET-M672305BB (Material: Silicio Monocristalino) de 23.8kg y 1.94m2 se dimensiona instalar 151 paneles (ver anexo2) con potencia de 310W y 36,4VDC conectados en paralelo de a 9 paneles por línea para el bloque de paneles de 9x4 y 10 paneles en paralelo por línea para el bloque de 10x4, estas conexiones están hechas con cable tipo pv erp+cpe con calibre 4AWG especial para conducción en sistemas fotovoltaicos, estos circuitos se conectan a los demás provenientes de los bloques respectivos mediante un cable tipo pv erp+cpe con calibre 3/0 que transportara la corriente eléctrica a los inversores, estos convertirán el voltaje y la corriente de DC a AC (37.5 VDC / 208 VAC) con una distorsión de onda de aproximadamente de 5%, con el fin de que respecto a cualquier eventualidad de falla no salga el sistema completo se implementan dos inversores los cuales tienen la capacidad de soportar la corriente de la mitad de los paneles. Desde los inversores sale un alambre calibre 4AWG+XLPE hasta la protección de 75A ubicada en el tablero de distribución del bloque M9, desde allí sale un cable calibre 2/0 hasta la protección ubicada en la subestación del bloque M2 y posteriormente al transformador de 200kVA ubicado en dicha subestación [elaboración propia. Según anexo 3 unifilar paneles y costos]. La subestación del bloque M2 que contiene un transformador de 200kVA al cual nos pretendemos conectar funciona actualmente pero dado el estado antiguo del mismo puede generar posibles problemas a la hora de realizar conexiones, además el espacio es utilizado como zona de almacenaje de los laboratoristas del mismo bloque, cosa que está prohibida por la norma NTC 2050 sección 450-48; el proyecto podría funcionar correctamente con este transformador pero no es posible declarar cuanto tiempo por ende se recomienda remodelar la subestación de dicho bloque aumentando al costo del proyecto alrededor de $67´000.000=. ESTUDIO DE MERCADO El objetivo principal de estudio de mercado es determinar los diferentes factores que pueden afectar el proyecto y sobre todo determinar las necesidades para que este se pueda llevar a cabalidad con éxito. DEMANDA La población objetivo en este caso es la comunidad universitaria de la facultad de Minas que hace uso del servicio de energía ya sea que tiene acceso a los diferentes tomacorrientes o a la iluminación. Dado que la retribución económica del proyecto se va a ver reflejada en la factura de servicios públicos de energía de la Universidad. Para establecer el consumo en unidades energéticas de la facultad de minas es necesario hacer un supuesto: La variación en el consumo promedio del año 2015, respecto al año 2014 es pequeña. Esto se debe a que se obtuvo el

consumo promedio por mes del año 2014, el cual fue de 83942.73 kWh, dando un total anual aproximado de 1007312.76 kWh. OFERTA Este caso pretende alimentar la acometida del bloque M9 conllevando así a que la energía producida por el proyecto sea consumida, disminuyendo así la cantidad de energía que entra a la facultad por parte del proveedor, en este caso, EPM, quien actualmente suple las necesidades energéticas de la facultad. La oferta que espera cubrir el proyecto es de 6258.195 kWh/mes, cálculo realizado con un estimado de 151 paneles ubicados en el techo del M9 con un promedio de 5 horas de radiación. Este cálculo se puede revisar en el literal 1.2.3.3 “Generación 6258.195 ×100 =7.45 del mediante paneles solares”. La oferta equivale a un 83942.73 consumo mensual de la Facultad. COMPETIDORES En el mercado de energía, nuestros competidores son todas las comercializadoras de energía y/o empresas que trabajan con energías no convencionales y convencionales. Competidores Indirectos: Dentro de este tipo de competidores, está nuestro principal competidor, el cual es EPM que genera energía por 3 medios: Centrales hidroeléctricas, termoeléctricas y de forma eólica (EPM, Estamos ahí, con toda la energía, 2015). Entre otros competidores se encuentran: ● Enermont: Generación por centrales hidroeléctricas (enermont, 2013). ● Comercializadora Eléctrica de Colombia (Comisión de regulación de energía y gas, 2002). Entre otras consultables en la Comisión de regulación de energía y gas (Comisión de Regulación de Energía y Gas, 2002). Competidores Directos: Son todos aquellos que vendan soluciones fotovoltaicas en Colombia, o precisamente Medellín. Entre ellos se encuentra energreencol, ambiente soluciones, APROTEC, ERCO Energía, Hybritec, entre otras (enermont, 2013) (sitio solar, 2013). EVALUACION AMBIENTAL El impacto ambiental en un proyecto puede manifestarse de dos formas, de manera positiva o de manera negativa, para evaluar todos los impactos en nuestro

proyecto se acudió al método matricial de análisis por dimensiones debido a su facilidad de comprensión y en donde se evalúa la influencia del proyecto en el ambiente donde se desarrollará el proyecto. En la matriz encontramos entonces impactos a evaluar como en el aspecto físico, biótico, económico, cultural y político y sus respectivos efectos. (Tesis Doctorales en Red, 2015) Tabla 4. Matriz de análisis de impacto ambiental por dimensiones, elaboración propia.

Dimensión Impacto Paneles en el techo del edificio M9 (Físico)

Acumulación de paneles solares desechados (Físico)

Físico Aumento en el esfuerzo que tendría que cargar la estructura del edificio (Arroba Fernández, 2014) Afectación del paisaje por residuos

Descope de árboles aledaños a la ubicación de los paneles (Biótico)

Modificación del paisaje natural del campus

Disminución en la facturación de energía para la Universidad (Económico)

Mayor inversión en otras necesidades de la universidad

Biótico N/A

Alteración de la flora y fauna presente por infiltraciones de sustancias químicas peligrosas (República de Colombia, 2010) Afectación de especies que vivan en ramas que tengan que ser podadas (Congreso de la república, 2009) N/A

Efectos Económico Costos para ligeras modificaciones en la fachada del edificio para la instalación de los equipos necesarios Costos adicionales para la disposición final de estos residuos (República de Colombia, 2010)

Costo para la poda periódica de los árboles aledaños

Cultural Educación de la comunidad universitaria para el cuidado de los equipos y paneles

Nuevo personal capacitado para el manejo de estos residuos en el campus (República de Colombia, 2010)

Personal capacitado permanente para realizar la poda periódica y la vigilancia de la misma (Congreso de la república, 2009) Reducción en N/A el endeudamient o público de la universidad

Político N/A

Aplicación de normas ambientales concernientes al manejo de estos residuos (República de Colombia, 2010)

N/A

N/A

Conocimiento sobre el uso de energía limpia y renovable (Cultural)

N/A

N/A

Inversión adicional en educación y programas de conocimiento para esta tecnología (Congreso de la república de Colombia, 2014)

Normativas y políticas en cuanto al uso de paneles solares dentro del campus y el ahorro de energía eléctrica. (Político)

N/A

N/A

Inversión adicional para la aplicación de las normativas en el campus y la comunidad universitaria (Congreso de la república de Colombia, 2014)

Mayor conocimiento por parte de la comunidad universitaria sobre esta aplicación de energía limpia en el campus (Congreso de la república de Colombia, 2014) Mayor conocimiento de parte de la comunidad universitaria sobre las normas en cuanto a energía limpia

N/A

Implementació n de políticas internas de energías limpias dentro de los campus de la universidad nacional en el país

DESCOPE DE ÁRBOLES El descope de árboles aledaños a la ubicación de los paneles es muy necesario ya que de no hacerlo nos generaría un bloqueo de la luz solar que le podría llegar a los paneles, afectando así su eficiencia en la recolección de radiación solar, como los paneles serán ubicados en la universidad nacional los costos por este mantenimiento iría por cuenta rubro destinado por la universidad para mantenimiento del campus, la magnitud del descope o poda va de acuerdo al crecimiento del árbol y son apenas 10 puntas por árbol cada que este requiera (Gobierno del Distrito Federal, 2000) ACUMULACIÓN DE PANELES Los paneles solares como todo dispositivo tecnológico tienen una vida útil, para los seleccionados en nuestro proyecto es de 25 años, luego de cumplido este tiempo, es inevitable su acumulación en el campus, por ello se deben disponer de manera adecuada, muchas de sus partes pueden ser recicladas hoy en día y ya que en nuestro país no hay empresas que se encarguen de su disposición final se

deben disponer las partes que pueden ser recicladas y ver que otros usos se le pueden dar. IMPACTO ECONÓMICO El objetivo del proyecto al fin y al cabo es impactar en esta dimensión a la universidad llevando de esta manera a la disminución en la facturación de energía eléctrica para la Universidad Nacional, la cuantificación de este impacto se ve reflejado en el análisis financiero con el ahorro reflejado en la facturación de servicios públicos por parte de la universidad. GERENCIA DEL PROYECTO El proyecto debe ser llevado a cabo por la Facultad de Minas, las actividades compra y montaje deben ser realizadas por medio de licitaciones y para eso debe contratar un Interventor y personal administrativo que se encargue adjudicar los contratos a las empresas ERCO y ASESCO, encargadas suministrar los materiales para el montaje y la instalación.

de se de de

Dentro del personal administrativo se tendrá:   

Director del proyecto Auxiliar administrativo o Contador Secretario/a

Además del Interventor. El Director el proyecto se encargará de realizar las licitaciones para los contratos, medir los indicadores de las actividades y supervisar el avance; el auxiliar administrativo llevará a cabo las labores de cuentas, facturación, pagos y balances necesarios. El o la secretaria se encargará de apoyar las labores de ambos en la parte de digitación y redacción de documentos. Estas actividades son transversales a todo el proyecto y por lo tanto no son incluidas dentro del cronograma. Los costos asociados a estas labores de gerencia son: Director del proyecto: $10’000.000 mensual Auxiliar administrativo/Contador: $2’500.000 mensual Secretario/a: $1’100.000 mensual Suministros: 5’000.000 para los 3 meses de duración del proyecto. Interventor: $12’000.000 mensual.

ESTUDIO FINANCIERO Con respecto a la inversión en activos fijos se necesitan varios, en este caso serán dados por la inversión inicial del proyecto en su mayoría que comprende la compra de los paneles fotovoltaicos, la estructura que sirve como soporte, los inversores, los diferentes tipo de cable y demás elementos necesarios para la instalación que se contemplan dentro de la inversión inicial. Los costos en cuanto a la inversión inicial se encuentran distribuidos de la siguiente manera donde el límite inferior corresponde al costo directo y el costo máximo incluye 20% de indirectos (administración, utilidad, legales, etc.): Tabla 5. Materiales y costos, elaboración propia.

Descripción

Unidad Cantidad

Costo Menor

Costo Mayor

Paneles Inversores

u u

151 2

$ 1.078.800,00 $ 26.680.000,00

$ $

1.294.560,00 32.016.000,00

Cable Acometida Inversor/Subestación media Tensión(Cable aislado XLPE)

m

96

$

18.264,00

$

21.916,80

Cable Acometida G.Paneles/Inv (37,5 VDC-208 VAC)

m

276

$

44.690,00

$

53.628,00

Cable Acometida G.Paneles/Inv (37,5 VDC-208 VAC)

m

276

$

48.350,00

$

58.020,00

Tubería acero galvanizado

m

5

$

$

199.453,20

Tubería PVC

m

8

$

$

52.680,00

Pieza de 6m perfil PAG 220x80x2 mm

u

29

$

$

134.880,00

Pieza de 6m perfil PAG 100x50x1.5 mm

u

78

$

$

59.998,80

Instalación de los paneles

-

1

$ 25.000.000,00

$

30.000.000,00

Instalación de la parrilla de soporte

-

1

$

3.344.100,00

$

4.012.920,00

Mantenimiento preventivo

-

1

$ 26.094.966,47

$

31.313.959,77

Material permeabilizante

m^2

400

$

$

7.200,00

166.211,00 43.900,00 112.400,00 49.999,00

6.000,00

Aplicación material permeabilizante

m^2

400

$

1.500,00

$

1.800,00

A la hora de hacer las cotizaciones se recurren a una serie de empresas que prestan los servicios y ofrecen los productos necesarios para llevar a cabalidad este proyecto, teniendo en cuenta que tengan sede en la ciudad de Medellín o tengan distribuidores en la misma, esas empresas son: ERCO, CENTELSA S.A, INTERELECTRICAS LTDA, TUBOS CONELG C.A, Cubiertas Técnicas De Colombia S.A.S y ACESCO S.A.S. Dentro de la inversión inicial también se debe tener en cuenta los gastos de instalación. Otro de los costos a tener en cuenta es el mantenimiento preventivo que se debe hacer cada periodo de cinco años a partir de que el proyecto entre en funcionamiento, aparte de un 10% del costo del proyecto que se tiene en cuenta como imprevistos. A continuación se presentan la inversión total del proyecto al año 2040 en el mejor de los escenarios, teniendo en cuenta que los costos se calcula con el costo menor, es decir, los costos en el mejor de los escenarios: Costo Menor

Costos

Inversión Inicial Mantenimiento Imprevistos

Total $ 309.472.000 $ 26.094.000 $ 34.096.000 $ 369.662.000

En este caso dado que el Proyecto no tiene ingresos dado que no se ofrece un producto a un cliente sino que se ve reflejado en el ítem de disminución consumo de energía de la red pública por parte de la Facultad de Minas, se obtienen los siguientes beneficios al año 2040 en los 25 años de vida útil del proyecto:

Beneficios

Ahorro en $

Total $ 1.021.310.000 $ 1.021.310.000

A la hora de evaluarlo financieramente se recurre relación Beneficio-Costo obteniendo lo siguiente: Relación BeneficioCosto

2,8

Como la relación B/C es mayor a 1 entonces el proyecto es viable económicamente porque genera aportes económicos y sociales a la comunidad independientemente de que el VPN sea negativo o igual a cero porque el impacto de la inversión es social y no toma en cuenta la rentabilidad (Relación beneficio costo (B/C), 2012) A la hora de hacer el mismo análisis con el costo mayor, es decir, en el peor de los escenarios se obtienen los siguientes resultados:

Costo Mayor Inversión Inicial Mantenimiento Imprevistos

Costos

Total $ 371.366.000 $ 31.313.000 $ 40.916.000 $ 443.595.000

Total Beneficios

Ahorro en $

$ 1.021.309.000 $ 1.021.310.000

Relación BeneficioCosto

2,3

En este caso como la relación B/C es mayor a 1 entonces se llega a la misma conclusión anterior. Ahora bien, a la hora de mirar a cuánto tiempo se recupera la inversión, teniendo en cuenta que la Universidad Nacional de Colombia va a tener un ahorro en la factura de consumo de energía de la misma, a partir de 10 años después de que el sistema entra en funcionamiento se recupera la inversión en el proyecto (Ver anexo 6).

ESCENARIO A CONSIDERAR: MODIFICANDO LA SUBESTACIÓN DEL BLOQUE M2. En el caso de tener en cuenta las modificaciones pertinentes que se le deben hacer a la subestación del bloque M2 donde se pretende conectar la energía generada mediante este proyecto se deben de tener en cuenta una serie de elementos y actividades que modifican principalmente la inversión inicial del proyecto, obteniéndose un cambio así en el indicador Beneficio/Costo. Se obtienen los siguientes valores para los dos escenarios de costo menor y costo mayor respectivamente, los costos de los elementos necesarios se pueden observar en el anexo 6:

Costo Menor Total Costos

Inversión Inicial Mantenimient o

Costos $ $

309.472.000 26.095.000

Costo Mayor Total Inversión Inicial $ 371.366.000 Mantenimient $ 31.314.000 o

Imprevistos Subestación

Beneficios Relación BeneficioCosto

Ahorro en $

$ $ $

33.557.000 65.505.000 434.629.000

Total $ 1.021.310.000 $ 1.021.310.000

2,3

Imprevistos Subestación

Beneficio Ahorro en $ s Relación BeneficioCosto

$ $ $

40.268.000 78.606.000 521.554.000

Total $ 1.021.310.000 $ 1.021.310.000

2,0

En este caso como se puede ver para ambos casos la relación Beneficio/Costo disminuye comparado con el escenario anterior pero siguen teniendo valores mayores que 1, por lo tanto, si se tiene en cuenta las modificaciones a la subestación del bloque M2 el proyecto es viable económicamente.

ANALISIS DE SENSIBILIDAD En el análisis de sensibilidad se consideran las posibles variables que modifiquen la información financiera y de acuerdo a esto se modifican los valores e indicadores del proyecto con el fin de crear diferentes escenarios y así identificar las ventajas y desventajas financieras del mismo. Para tal objetivo se utilizará el programa @RISK7. Teniendo en cuenta que en el análisis financiero se tuvieron en cuenta dos escenarios, el del costo menor y el del costo mayor, entonces se hace un análisis para cada uno, en este caso no se hace análisis de sensibilidad para el escenario donde se modifica la subestación del bloque M2.

ANÁLISIS DE SENSIBILIDAD PARA EL COSTO MENOR Al modificar los parámetros de los cuales depende la relación beneficio/costo creando posibles escenarios en @Risk7 se obtiene este resultado donde se tiene que se puede garantizar que con un 95% de probabilidad el valor de la relación B/C va estar entre 2,295 y 2,950.

Gráfica 6. Análisis de sensibilidad

En este caso al obtener los valores del coeficiente de regresión de los cuales depende la relación B/C se tiene que las variables de más influencia son el Ahorro en $ que es el ahorro total a la vida útil del proyecto, un aumento en esta influye positiva y significativamente en esta relación, la inversión inicial, el mantenimiento y los imprevistos, significantes en este mismo orden, al tener un incremento influyen de forma negativa en tal relación, es decir, un incremento en alguna de estas tres variables conlleva a una disminución en la relación B/C.

Gráfica 7. Análisis de sensibilidad costo menor

ANÁLISIS DE SENSIBILIDAD PARA EL COSTO MAYOR Al hacer el mismo análisis anterior pero en este caso para el costo mayor en @Risk se obtiene este resultado donde se puede garantizar con un 96% de probabilidad que el valor de la relación B/C va a tomar valores entre 2,030 y 2,610.

A la hora de obtener los valores de los coeficientes de la regresión se puede observar el mismo caso anterior donde la variable de más influencia es el Ahorro en $, un incremento en el valor de esta variable incrementaría consigo el valor de la relación B/C, caso contrario con las variable Inversión inicial, Mantenimiento e Imprevistos, tomando significancia en este mismo orden, y donde un incremento en los valores de esta va a traer consigo un decremento en el valor de la relación Beneficio/Costo. En resumen, creando posibles escenarios con los dos escenarios que se tienen, costo menor y costo mayor, se tiene que la relación B/C siempre va a ser mayor que 1 por lo que el proyecto sigue siendo viable económicamente.

Gráfica 8. Análisis de sensibilidad costo mayor

FINANCIACIÓN DEL PROYECTO El proyecto consiste de 2 etapas que deben ser financiadas, la de inversión o año cero y la de operación. Se espera financiar la inversión inicial, que corresponde a un valor de 442.948.450 $ (pesos) o 134.226 USD$ con un valor aproximado de 3.300 pesos el dólar, por medio de donaciones. Se asume que la Facultad de Minas asumirá los costos de operación ya que los beneficios por ahorro al año superan considerablemente los costos del mantenimiento de los paneles.

Tabla 6. Fuentes de financiación

Posibles fondos a aplicar

Forma de aplicar

Contrapartida

Para presentar el proyecto al FOMIN es necesario seguir la guía de financiamiento a través de la aplicación, este financiamiento FOMIN (Fondo aplica para organizaciones del sector público y Multilateral de privado. El plazo de espera para la respuesta a Inversiones) la aplicación es de 6 meses, los montos que dona son desde 150.000 USD$ (Fondo Multilateral de Inversiones , 2016). Por medio del programa PPD (Programa de pequeñas donaciones). Actualmente hay una convocatoria para la conservación de la biodiversidad del pacífico, sin embargo también destinan recursos para proyectos por fuera de FMAM/GEF (Fondo para estos paisajes. Estos otros recursos equivalen a el Medio Ambiente un 30% de los recursos del país que son Mundial) aproximadamente 1,2 millones USD. Por ahora está en la primera etapa y aún no financian proyectos de otra envergadura (Programa de las Naciones Unidas para el Desarrollo en Colombia, 2016). Se presenta el proyecto a la Agencia Presidencial de Cooperación Internacional de Colombia, es necesario seguir la guía de formulación de proyectos y más JICA (Agencia de específicamente la ficha perfil para la Cooperación formulación de proyectos de cooperación Internacional de Japón) internacional, se sigue también el folleto de procedimientos para acceder a la cooperación (Agencia Presidencial de Cooperación Internacional, 2016) (Agencia Presidencial de Cooperación Internacional, 2016).

Requiere contrapartida (30% a 50% del valor del proyecto) sea monetaria o al menos mitad monetaria mitad en especie (Fondo Multilateral de Inversiones , 2016).

Requiere contrapartida, sea monetaria o en especie, esto se encuentra en el anexo 10 (requisitos).

ANALISIS DE RIESGO Uno de los aspectos importantes que se deben de tener en cuenta en el proyecto es el estudio de riesgos asociados con el mismo, en este caso se recurre a la “Metodología para Administrar Riesgos en el DNP”. El primer paso es identificar los eventos que se pueden llegar a presentar y las consecuencias que estos traerían consigo, posteriormente se asignan a una de las categorías que se presentan en la metodología y se determina en que parte o aspecto del proyecto tienen impactos, determinando el grado de impacto y la probabilidad de ocurrencia de cada uno de ellos. A continuación se presenta la matriz de importancia ambiental, en ella se muestra la importancia de los impactos moderados y la importancia total de la actividad más impactada con el factor más impactante.

Además se determinó una serie de eventos que pueden considerarse como riesgos, las consecuencias, se categorizaron los impactos, se asignó los responsables, el tratamiento o la acción a implementar y finalmente el impacto una vez efectuado dicho tratamiento (Departamento Nacional de Planeación, 2014). Las tablas con las especificaciones y medidas utilizadas se encuentran en el anexo 7.

10

10

Desinstalación de la maquinaria y equipos

Mantenimiento

Cierre y abandon o

maquinaria y equiposDisposición fnal de la

19

Instalación del cableado

solaresInstalación de los paneles

19

generación de energíaAprovechamiento de la eléctrica radiación solar para la

Disponibilidad de la radiación solar Calidad del aire Niveles de Ruido Calidad del Paisaje

de soporte Instalación de la parrilla

Contratación de la mano de Obra

Fauna

38 20 0 0

25

20

25

25

12 0

25 22

NBI de la Comunidad Universitaria Ingresos económicos de la Población Ingresos económicos de la

Operació n

Construcción

materialesTransporte de los

Flora

LicenciasSolicitud de Permisos y

Biótico Inerte Económico Socio-Cultural

Sistema socio-económico

Sistema biótico

Actividades / Factores Ambientales

Estudios previos

Planeaci ón

TotalImportancia

Tabla 7. Matriz de análisis de riesgos

10

28

22 10

28 35

35

Universidad Importancia Total

0

0

28

25

49

54

0

45

25

25

22

Fuente: Elaboración propia a partir de (Cortes, y otros, 2015; Conesa, 2010)

CRONOGRAMA Y RUTA CRÍTICA En la matriz de marco lógico se establecieron 3 componentes para el proyecto, los primeros 2 se refieren a instalación y capacitación, y el tercero se refiere al mantenimiento. El proyecto se está trabajando en 2 etapas: inversión y operación, de las cuales los primeros dos componentes pertenecen a la etapa de inversión y el último componente es de la etapa de operación. A continuación se separan las actividades en sus respectivas etapas: 

Inversión: o Adquisición de Materiales para la estructura de soporte. o Construcción de estructura de soporte para los paneles. o Adquisición de los paneles. o Instalación de los paneles. o Selección de participantes. o Realización de cursos.



Operación: o Realización de Mantenimiento o Se define el siguiente cronograma de actividades genera

Tabla 8. Cronograma de actividades

Donde el proyecto toma inicio en el 2016, que sería el año cero. Como se logra ver, después del año cero (inversión) la única actividad que se realiza es el mantenimiento, y por tanto se establece un cronograma para las actividades que pertenecen a la inversión. Las duraciones junto con sus tiempos de inicio y comienzo estimados para las actividades de la etapa de inversión s Tabla 9. Actividades a realizar

Con el cronograma quedando de la siguiente forma:

Figura 1. Ruta critica

Donde la ruta crítica es la remarcada en rojo. Se establece un mes para la construcción de la estructura de soporte ya que esta requiere perforación del techo para poner los pilares que irán apoyados en las vigas transversales del bloque, esto requiere cuidados adicionales como un re pintado del techo y sellado en las perforaciones, se estima un mes también en la instalación de los paneles suponiendo una velocidad de instalación de 5 paneles por día. Como estrategia para el cumplimiento de la ruta crítica se establece una revisión semanal de los indicadores de las actividades, para prevención, calculando el valor actual de cada indicador y comparándolo con su valor esperado, para verificar así un retraso o adelanto en las actividades. Contratar personal adicional en caso de estimarse un retraso con dinero del estimado en imprevistos, y adelantar actividades de adquisición.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

 







En todas las subestaciones por seguridad se deben cumplir las normativas vigentes, es decir, distancias de seguridad, señalización, utilización de los espacios e instalar puertas cortafuegos, entre otras disposiciones. Se debe realizar un lavado a los paneles para mantener el cristal lo más limpio posible, esto se puede realizar cada vez que se programe la recolección de hojas de las canaletas del sistema de desagüe de aguas lluvia. A la hora de evaluar el proyecto se tuvo en cuenta la relación Beneficio/Costo donde se halló la suma del total de los beneficios sobre la suma del total de los costos del proyecto durante la vida útil del mismo, obteniendo como resultado 2,72 en el mejor de los escenarios y 2,27 en el peor de los escenarios, por lo que se concluye que el proyecto es viable económicamente. Para la vida útil del proyecto se tuvo en cuenta la vida útil de los diferentes elementos que este comprende, en este caso, se tuvo en cuenta la vida útil de los paneles por los cuales la empresa que los distribuye garantiza 25 años, entonces esta se toma como la vida útil para la cual se tiene el proyecto en ejecución, teniendo en cuenta que esta puede ser un número mayor de años. Para dar solución al problema planteado se tuvo en cuenta dos posibles alternativas de solución: generación de energía a partir de biomasa y generación de energía a partir de paneles solares. A la hora de escoger la más apropiada se tuvo en cuenta la que prestara mayores beneficios que en este caso es esta última, se genera más energía eléctrica y es de más fácil implementación

BIBLIOGRAFÍA EL MINISTRO DE MINAS Y ENERGIA. (s.f.). SIC-RESOLUCIÓN No. 90708 DE AGOSTO 30 DE 2013. Recuperado el 8 de diciembre de 2015, de http://www.sic.gov.co/recursos_user/reglamentos_tecnicos/reglamento_te cnico_inst_electricas_RETIE.pdf Acosta, J. (2012). Cuarán Valenzuela, Diseño y construcción de un sistema de alimentación eléctrico a partir de energía solar para un equipo de instrumentación de un apiario en Marengo. Bogotá. Agencia Presidencial de Cooperación Internacional. (27 de 01 de 2016). Manual de Formulación de Proyectos. Obtenido de apccolombia: http://www.apccolombia.gov.co/index.php?idcategoria=274

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ANEXOS Anexo 1. SPI3_G1_E6_ENTREGA3_ANEXOS\SPI3_G1_E6_ENTREGA3_ANEXOS_1 Esquema estructura.pdf Anexo 2. SPI3_G1_E6_ENTREGA3_ANEXOS\SPI3_G1_E6_ENTREGA3_ANEXOS_2 Distribución-paneles.pdf Anexo 3. SPI3_G1_E6_ENTREGA3_ANEXOS\SPI3_G1_E6_ENTREGA3_ANEXOS_3 Unifilar panel.pdf Anexo 4. SPI3_G1_E6_ENTREGA3_ANEXOS\SPI3_G1_E6_ENTREGA3_ANEXOS_4 Unifilar minas.pdf Anexo 5. SPI3_G1_E6_ENTREGA3_ANEXOS\SPI3_G1_E6_ENTREGA3_ANEXOS_5 Tecnico.xlsx Anexo 6. SPI3_G1_E6_ENTREGA3_ANEXOS\SPI3_G1_E6_ENTREGA3_ANEXOS_6 Anaisis-Financiero.xlsx Anexo 7. Análisis de riesgos

Tabla. Estudio de riesgos. Fuente: Elaboración propia a partir de (Departamento Nacional de Planeación, 2014; Cortes, y otros, 2015)

Evento

Consecue ncia

Falla mecánica de los equipos y/o sistemas

Interrupció n de la operación, pérdidas económica s

Fallo estructur al

Pérdidas económica s, interrupció n en la operación,

Ocurrenci a de un sismo o algún otro desastre natural

Colapso de la estructura (pilotes), interrupció n en la operación, pérdidas económica s

Acumulac ión de sólidos

Daño en el sistema de generación, interrupción

Categorí a

Categoría de impacto

Daño de activos

- Económico Cumplimient o de metas -Afectación en la operación

Daño de activos

- Económico -Afectación en la operación

Daño de activos

- Económico Cumplimient o de metas -Afectación en la operación

Daño de activos

- Económico -Afectación en la

Impact o

Probabili dad

Alto

Poco probable (2)

Muy alto

Poco probable (2)

Modera do

Modera do

Poco probable (2)

Poco probable (2)

Zona de riesgo

Tolerable

Importan te

Tolerable

Tolerable

Respons able

Equipo investiga dor

Equipo investiga dor

Tratamiento Calibración y comprobaci ón previa de la calidad de los equipos y el cumplimient o de las normas técnicas. Comprobar resistencia de las estructuras y repotenciar de ser necesario.

Impacto después de tratamiento

Disminución del riesgo al contar con equipos idóneos.

Se disminuye la probabilidad de ocurrencia de fallos estructurales.

Equipo investiga dor

Compra de una póliza contra riesgos de esta categoría.

Disminuye las afectaciones al contar con la póliza que asume el costo de los daños.

Equipo investiga dor

Dejar claras las pautas de

Disminuye el riesgo al garantizar

suspendi dos sobre los paneles.

en la operación, pérdidas económicas

Verifcaci ón incorrecta de los requisitos de capacida d jurídica, técnica y de experienc ia

Impacto negativo en el logro de los objetivos del proyecto, difcultade s técnicas

Proyecció n inadecua da de los costos en que debe incurrir el proyecto.

Retraso en el transport ee

Inexactitu d

operación

mantenimie nto.

buenas prácticas de mantenimiento en toda el área de generación.

- Imagen Cumplimient o de metas y fechas

Todo informe de evaluación y verifcación de los requisitos debe ser revisado por expertos.

Disminuye el riesgo al comprobar previamente la calidad de los informes presentados.

Insolvencia del proyecto

Inexactitu d

- Imagen Cumplimient o de metas y fechas - Económico

Aumento de costos, interrupció n en la

Incumpli miento de los comprom

- Económico Cumplimient o de metas

Alto

Alto

Alto

Poco probable (2)

Tolerable

Poco probable (2)

Tolerable

Probable (3)

Importan te

Equipo investiga dor

Equipo investiga dor

Contratis tas del servicio de

Todo informe de costos y la evaluación fnanciera debe ser revisado por expertos; además brindar información necesaria para que se realicen bien dichos estudios. Buscar empresas y transportad ores idóneos

Disminuye el riesgo al comprobar previamente la calidad de los informes presentados.

Se disminuye la posibilidad de que la empresa incumpla con el

instalació n de la maquinari a

Robo de alguno de los equipos

operación Perdidas económica s, disminució n en la capacidad de operación, detrimento del patrimonio

isos

-Afectación en la operación

transport e

(con buena reputación

servicio o tenga retrasos.

Hurto

- Económico Cumplimient o de metas -Afectación en la operación

Equipo de Segurida dy vigilancia de la Universid ad

Contar con personal de vigilancia y una póliza contra hurto.

Disminuye las afectaciones al contar con la póliza que asume el costo de lo hurtado.

Muy alto

Remota (1)

Tolerable

En las siguientes tablas se muestra cómo establecer la probabilidad y la escala de impacto de cada uno de los riesgos asociados a un proyecto, según los Lineamientos para la Administración de los Riesgos del Departamento Nacional de Planeación (Departamento Nacional de Planeación, 2014). Tabla. Escalas de probabilidad de riesgos. Fuente: (Departamento Nacional de Planeación, 2014; Cortes, y otros, 2015)

Probabilidad

Remota

Poco probable

Probable Muy probableposible Casi ciertoseguro

Descripción La eventualidad de ocurrencia es muy baja, casi nula. Podría ocurrir sólo bajo circunstancias muy excepcionales. Podría o no ocurrir en algún momento. Puede ocurrir en algún momento o algunas veces. La posibilidad de ocurrencia se da en la mayoría de las circunstancias.

Escala probabilística

Calificación

0-19%

1

20-49%

2

50%

3

51-79%

4

80-100%

5

Tabla. Escalas de impacto. Fuente: (Departamento Nacional de Planeación, 2014; Cortes, y otros, 2015)

Impacto

Sobre la imagen

En lo económic o En el

Insignifica nte Ante el personal que ejecuta la actividad crítica. Ningún costo o pérdidas fnancieras signifcante s Problemas

Bajo

Moderado

Alto

Muy alto

Ante el personal del área que lidera el proceso.

Ante otras áreas de la entidad.

Ante las entidades con las que interactúa la entidad.

Ante el nivel nacional e internacion al.

Incremento de costos menos del 5%

Incremento de costos entre el 5% y 10%

Incremento de costos entre el 10% y 20%

Incremento de costos más del 20%

Restriccion

Incumplimi

Incumplimi

Incumplimi

cumplimie nto de metas

menores con las metas. Existe la posibilidad de reprogram ar la actividad o ajustar el plan de trabajo.

es para lograr las metas.

ento de algunos aspectos de las metas.

En el cumplimie nto de fechas, compromi sos pactados

1 día a 1 semana.

Más de 1 semana a 1 mes.

Más de 1 mes a 3 meses.

Daños menores en el activo que no requieren reparación.

Daños menores en el activo a un bajo costo.

Implica reparación del activo a un costo moderado.

Ningún daño o daños menores.

Interrupció n de labores menos de 1 día.

Interrupció n de actividades de 1 día a 1 semana.

En el manejo de archivos/a ctivos

Incumplim ientos legales

No aplica

No aplica

Pérdida de credibilidad y confanza por no cumplir con responsabil idad.

Afectació n en la operación

Interrupció n de labores menos de 1 día

Interrupció n de actividades de 1 día.

Interrupció n de actividades de más de 1 día a 1 semana.

ento parcial de las metas. Incumplimi ento de algunas metas.

ento total de las metas.

Más de 3 meses a 6 meses.

Más de 6 meses.

Implica reparación del activo a un costo moderado.

Daño severo, implica baja del activo.

Interrupció n de actividades de 1 semana a 1 mes. Multas a la entidad e incremento de costos en prórrogas y adiciones a presupuest os. Interrupció n de actividades de más de 1 semana a 1 mes.

Cese de labores por más de 1 mes.

Sanciones legales. Proceso disciplinari o.

Cese de labores de más de un mes.

Figura. Matriz de valoración de riesgos. Fuente: (Departamento Nacional de Planeación, 2014)