Browsing by Author "Lara Castells, David Domingo"
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Item Análisis de la vida útil y potencial reutilización de paneles fotovoltaicos en la Universidad de Concepción, Chillán(Universidad de Concepción, 2024) Fierro Sepúlveda, Nikol Pilar; Lara Castells, David DomingoLos paneles solares, después de 20 años, pueden deteriorarse y perder eficiencia debido a la degradación lineal, que es una disminución gradual de su capacidad para generar electricidad. Es crucial evaluar regularmente su estado para asegurar su rendimiento, mantenimiento o reemplazo. Se estudiaron cuatro paneles fotovoltaicos modelo I-94/24V de ISOFOTON, instalados en 2004 en la estación de mediciones ambientales de la Universidad de Concepción en Chillán, Chile. Estos paneles monocristalinos están ubicados en un clima mediterráneo. Se utilizaron técnicas como pruebas de aislamiento, inspección visual y análisis termográfico para evaluar y detectar daños en los paneles. Las pruebas de aislamiento verificaron la integridad eléctrica, mientras que la inspección visual y el análisis termográfico identificaron defectos físicos y térmicos. Para evaluar la eficiencia y degradación, se midió curva i-v y se calculó la eficiencia actual. La vida útil restante se estimó comparando la eficiencia actual con la inicial y considerando la tasa de degradación anual. Se calculará la generación de energía de los paneles usando datos de irradiancia, capacidad instalada y otros factores específicos del sitio de instalación. Se analizará la literatura sobre reciclaje y gestión de residuos de paneles solares en Chile, clasificando las empresas de reciclaje según el valor de los materiales recuperados y evaluando la eficiencia, costos y tecnologías utilizadas. También se evaluará la viabilidad de desechar los paneles en vertederos considerando la legislación y los riesgos ambientales.Item Desalinización de agua de mar con nanofiltración y energía fotovoltaica: un estudio de caso en caleta Rumena(Universidad de Concepción, 2024) Quezada Gutiérrez, Andrés Ignacio; Lara Castells, David DomingoEl objetivo del presente proyecto fue estudiar la producción de agua potable de una planta desaladora modular de nanofiltración alimentada con energía fotovoltaica off grid en la localidad de Caleta Rumena, Región del Biobío, Chile. A partir de este estudio se caracterizó la demanda energética y la energía disponible de la planta, se definió para cada mes una configuración de funcionamiento diaria y se estimó su producción de agua potable. La metodología consistió en plantear una secuencia de operación basada en la variación de los niveles de los estanques que producía cada escenario de consumo. A partir de esta secuencia, con una planilla Excel programada con una serie de funciones simultáneas y codependientes se modeló el promedio de producción de agua potable diaria para cada mes (modelo estándar). Finalmente, con el fin de maximizar la producción se modificaron los marcos de operación según condiciones del banco de baterías (modelo ajustado). La demanda energética de los cinco escenarios posibles que operaron en la planta fue 1,1 kW, 5,0 kW, 6,1 kW, 6,3 kW y 7,5 kW. Por otra parte, la energía disponible en Caleta Rumena osciló entre 3,2 kW y 7,4 kW peak diario desde junio a enero, respectivamente. Con las condiciones promedio de radiación de Rumena se obtuvo una operación de 6 – 8 h día-1, produciendo entre 2400 y 4200 L diarios en el periodo de necesidad hídrica (septiembre y abril), cubriendo entre 12 y 21% del volumen recomendado al día por persona (100 L). Se consideró injustificada la operación de la planta entre mayo y agosto ya que la operación sobrepasa los criterios perjudicando la vida útil del banco de baterías. Se obtuvo un consumo específico de 12,4 – 13,4 kWh m-3.Item Desalinización modular con energía fotovoltaica(Universidad de Concepción, 2025) Paredes Sandoval, Alejandra Antonia; Lara Castells, David DomingoEl acceso al agua potable en comunidades costeras de Chile enfrenta limitaciones crecientes por la escasez hídrica y el cambio climático. En este contexto, la desalinización mediante nanofiltración surge como alternativa eficiente frente a la ósmosis inversa, al requerir menores presiones de operación, reducir el consumo energético y conservar minerales esenciales en el agua tratada. Este estudio evaluó la factibilidad técnica de una planta modular de desalinización ubicada en Cobquecura, Región de Ñuble, operando exclusivamente con energía solar fotovoltaica. La metodología incluyó cálculos hidráulicos y eléctricos de bombas, estimación de generación fotovoltaica con Explorador Solar y simulaciones en MATLAB bajo distintos escenarios de operación, considerando la dinámica de los estanques y la sincronización energética de las bombas. Los resultados mostraron producciones diarias entre 5.855 y 6.211 L de agua permeada, con consumos energéticos de 71 a 73 kWh/día, duplicando la capacidad de una planta piloto similar (~2.500 L/día) y reduciendo el consumo respecto a sistemas con baterías (80–90 kWh/día). Se comprobó la viabilidad de operar un sistema autónomo y eficiente solo con energía solar, capaz de cubrir la demanda hídrica básica de una pequeña comunidad costera. Se identificaron mejoras potenciales como ampliar el campo fotovoltaico y los estanques, incorporar esquemas híbridos con baterías y optimizar bombas e inversores, consolidando la desalinización modular fotovoltaica como alternativa estratégica para la resiliencia hídrica en comunidades costeras de Chile.Item Development of a direct-coupled wind pumping system driven by a power converter(Universidad de Concepción, 2014) Lara Castells, David Domingo; Merino Coria, Gabriel GuillermoThe combined efficiency of the components determines overall system performance in electric wind pumping systems. We evaluated a system composed of a 3 kW wind generator feeding a battery bank of 48 V / 880 Ah by means of a non-controlled 6-pulse rectifier. Connected to this battery bank was a 1.5 kW inverter that generated 220 V at 50 Hz, which powers a 1.1 kW single-phase electric pump. At the University of Concepcion, Chile, energy losses in each electrical component was determined using a data collection system configured to measure electrical variables in real time. The electrical power generated by the wind generator for different wind speeds averaged 38% lower than the power curve provided by the manufacturer. Electromechanical tests performed in a lab showed the operation efficiency of the electric generator of the wind turbine averaged 80%. This information, along with the electrical power output, and the wind velocity measured during field operation allowed us to determine the rotor’s power coefficient Cp, which had a maximum value of 35%. For the stored energy components measured data indicated that the rectifier, the battery bank, and the inverter operated with average efficiencies of 95%, 78% and 86% respectively. The combined component efficiencies showed a maximum of 17% of the wind energy would be available for water pumping. Since a large amount of wind energy was dissipated during the energy conversion process, new configurations should be analyzed that could avoid such losses in wind pumping systems.Item Efecto de la temperatura intermedia en la demanda de potencia de una cámara de refrigeración móvil alimentada con energía fotovoltaica.(Universidad de Concepción, 2022) Labrín Villegas, Esteban Rubén; Lara Castells, David DomingoEl uso de la energía solar se ha incrementado en los últimos años, cubriendo demandas energéticas en distintas áreas donde el acceso al sistema interconectado se ve dificultado. La coincidencia de la demanda de producción de frío y la alta disponibilidad de radiación solar en verano hace a la energía solar particularmente atractiva para sistemas de refrigeración, es por esto que estudiaremos la eficiencia energética de una cámara de frío solar autónoma, adaptada para llegar a lugares de difícil acceso para ser utilizada en la conservación y almacenamiento de productos, dando la posibilidad de cumplir con una la cadena de frío después de su recolección. Para esto fue necesario crear un sistema de adquisición de datos a través de sensores que pudieran procesar, medir y almacenar datos de temperatura y potencia en la cámara, para luego recolectarla e interpretar los datos medidos y evaluar el desempeño energético de la cámara en condiciones ambientales locales. Los resultados obtenidos nos permitieron evaluar los límites de operación de la cámara.Item Evaluación de generación fotovoltaica para aplicación de refrigeración en postcosecha implementando una geometría de U invertida(Universidad de Concepción, 2023) Araya Rivera, Walter Andy Joe; Lara Castells, David DomingoEl objetivo principal de esta investigación consistió en realizar una evaluación de las condiciones de radiación y posterior generación fotovoltaica para la macrozona centro sur de Chile, específicamente en la región Ñuble, en la ciudad de Chillán, para de esta manera identificar la radiación solar incidente para la implementación de un arreglo solar fotovoltaico sobre las paredes laterales y superior de una cámara de refrigeración móvil para actividades de postcosecha. El análisis fotovoltaico se realizó mediante la comparación de los datos obtenidos en terreno con la implementación de un panel solar Jinko, en condiciones de máxima radiación en la estación del año de estudio. Para la medición de variables atmosféricas como temperatura y radiación solar en el plano del panel se utilizó un trazador de curvas E1000. Los resultados obtenidos revelaron que es posible llevar a cabo una estimación de esta situación mediante la implementación de las ecuaciones del explorador solar, la que además contempla los efectos de la nubosidad en su modelamiento matemático. Finalmente, la obtención de la energía generada reveló que para el mes crítico (el mes de menor irradiancia), para un día soleado, la generación fotovoltaica satisface los requerimientos energéticos para la cámara de refrigeración.Item Evaluación de la eficiencia eléctrica en electro bombas de baja potencia por medio de un sensor de torque rotacional(Universidad de Concepción, 2018) Paredes Muñoz, Pilar Constanza; Lara Castells, David DomingoLa energía fotovoltaica se está utilizando cada vez más en la industria agrícola ya sea para abaratar costos, para sistemas fotovoltaicos de acumulación de agua o accionando sistemas de riego tecnificado. Los sistemas de impulsión fotovoltaica consisten en una bomba alimentada directamente por paneles fotovoltaicos, los que van conectados a un inversor de corriente. Los inversores actualmente pueden funcionar con bombas solares o con bombas convencionales. Sin embargo, las bombas eléctricas convencionales no cuentan con la información de la potencia absorbida y por ende no se puede determinar la potencia peak del arreglo fotovoltaico ni obtener sus eficiencias. El presente trabajo evalúa la eficiencia de electrobombas de baja potencia utilizadas en sistemas de bombeo impulsados con energía fotovoltaica a distintas velocidades de rotación y a diferentes alturas de trabajo (30 y 40 m). Para esto se diseñó un sistema de medición, que consiste de un sensor de torque para obtener la potencia en el eje, un variador de frecuencia para ir cambiando las velocidades de rotación, un analizador de potencia para la obtención de la potencia absorbida de dos electrobombas (una periférica y otra centrífuga), un flujómetro digital y un sistema de tuberías, el cual contiene una llave de paso y un manómetro digital. Se obtuvieron eficiencias del motor del 80% en la periférica y del 90% en la centrífuga, en las eficiencias de las bombas se tuvo 28% en la periférica y 40% en la centrífuga. Luego se evaluaron dos sistemas de bombeo fotovoltaico, una con bomba solar y otra con la bomba periférica convencional, para ser comparadas en el ámbito económico y de rendimiento. El sistema con la bomba solar es una mejor inversión económica, ya que necesita un arreglo fotovoltaico de menor tamaño y entregó una mayor cantidad de agua diaria.