incorporaciÓn de un sistema fotovoltaico a un hotel con una carga instalada de mas de 100 kva

ESIME ZACATENCO. INGENIERÍA ELÉCTRICA.

0

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

UNIDAD PROFESIONAL ADOLFO LÓPEZ MATEOS. DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA ELÉCTRICA

Incorporación de un sistema fotovoltaico

para un hotel con una carga instalada de más de 100 kVA.

TESIS

Que para obtener el título de:

INGENIERO ELECTRICISTA

PRESENTA:

C. SERGIO MARCOS LINARES CAMARGO

ASESORES:

M. EN C. TELESFORO TRUJILLO SOTELO. M. EN C. JUAN ABUGABER FRANCIS.

México D.F. 16 de Febrero del 2015


Contenido Pag.

RESUMEN I

INTRODUCCIÓN II

RELACIÓN DE TABLAS IVV

RELACIÓN DE FIGURAS VII

GLOSARIO VIII

CAPÍTULO 1. Marco Jurídico. 1

1.1 Constitución Política. 2

1.2 Leyes del Sector Electrico. 2

1.2.1 Ley de la Industria Electrica. 2

1.2.2 Ley para el Aprovechamiento de las Energías Renovables y el Financiamiento de la Transición

Energética. 3

1.3 Normas del Sector Electrico. 3

1.3.1 NOM-007-ENER-2004 Eficiencia Energética para Cargas de Alumbrado en Edificios no Residenciales. 4

1.3.2 NOM-025-STPS-2008 Condiciones de Iluminación en los Centros de Trabajo. 4

1.3.3 NOM-001-SEDE-2012 Instalaciones Electricas (Utilización). 4

1.3.4 NOM-008-SCFI-2002 Sistema General de Unidades de Medida. 5

1.3.5 Normas Mexicanas NMX 5

1.4 Reglas de Interconexión al Sistema Electrico Nacional para Sistemas Fotovoltaicos. 5

1.5 Tarifas Eléctricas 7

1.5.1 Especificaciones de las Tarifas del Suministro Eléctrico para Servicios y la Industria. 9

1.5.2 Tarifa Horaria para Servicio General en Media Tensión, con Demanda de 100 kW o más (H-M). 10

CAPÍTULO 2. Cálculo y Control de la Carga Instalada y su Demanda Electrica. 12

2.1 Carga Electrica Instalada y su Control. 12

2.1.1 Contactos. 13

2.1.1.1 Contactos de uso General. 13

2.1.1.2 Contactos de uso específico. 18

2.1.2 Motores Eléctricos y Control. 23

2.1.2.1 Equipo Hidroneumático Triplex (Agua potable y Riego) 24

2.1.2.2 Elevadores. 28

2.1.2.3 Filtro de agua para alberca. 31

2.1.2.4 Sistema contra incendios. 34

2.1.3 luminación y Control. 36


II

2.1.3.1 Iluminación Interior. 38

2.1.3.2 Iluminación Exterior 47

2.1.3.3 Ventajas de la iluminación proyectada y su control. 53

2.2 Suministro de Energía Electrica. 55

2.2.1 Tarifa y Subestación Electrica. 55

2.2.2 Demanda Electrica. 58

CAPÍTULO 3. Sistema Fotovoltaico. 62

3.1. Calculo del sistema fotovoltaico. 63

3.1.1 Selección de los módulos solares. 63

3.1.2 Selección de los inversores (CC-CA). 65

3.1.4 Arreglo del sistema fotovoltaico y numero de inversores. 66

3.1.5 Irradiación solar disponible en la zona. 69

3.1.6 Calculo de la inclinación y separación de los paneles solares. 70

3.1.7 Selección de protecciones y conductores eléctricos de acuerdo a la NOM-001-SEDE-2012. 73

3.2 Interconexión del Sistema Fotovoltaico al Sistema Electrico. 79

CAPÍTULO 4. Estudio Técnico – Económico. 84

4.1 Consumo y facturación eléctrica. 84

4.2. Costo del sistema fotovoltaico. 89

4.3. Amortización del sistema fotovoltaico. 90

CONCLUSIONES. 94

Bibliografía 95

ANEXOS 96


I

RESUMEN

En el presente trabajo se plantea la incorporación de un sistema fotovoltaico para un proyecto de un hotel de cuatro estrellas que se ubicara en el municipio de Tecolutla estado de Veracruz. Este sistema fotovoltaico cumplirá con los requisitos técnicos y de seguridad planteados por la Comisión Federal de Electricidad (CFE) a través de la Comisión Reguladora de Energía (CRE) y por las Normas Oficiales Mexicanas. Este sistema fotovoltaico es diseñado con base en el área designada en el hotel para su instalación, la cual se encuentra en las azoteas de los edificios que lo componen, esto con la finalidad de aprovechar los espacios del inmueble, este sistema fotovoltaico se interconectara a la red de suministro local de media tensión, esta interconexión se logra a través de los transformadores de potencia de la subestación eléctrica.

Para obtener la amortización del sistema fotovoltaico se realiza un cálculo del consumo de energía eléctrica basado en la carga instalada y en la ocupación hotelera del estado de Veracruz, esto con la finalidad de conocer el costo por consumo de energía eléctrica del hotel y poder disminuir esta facturación con la exportación y autoabastecimiento de electricidad por parte del sistema fotovoltaico. De acuerdo a esto el sistema fotovoltaico se amortizara en un tiempo de 13 años 9 meses, después de este tiempo el hotel contara con ganancias que le permitirán reducir costos operativos y poder ofrecer tarifas más competitivas en el sector hotelero de la zona.

De igual manera se calcula la carga instalada de un hotel de cuatro estrellas, este cálculo se realiza bajo las especificaciones de las Normas Oficiales Mexicanas de Utilización (NOM-001-SEDE-2012) para garantizar el funcionamiento de equipos y sistemas, así como proporcionar seguridad para las personas, animales y bienes. De igual manera se diseñara un sistema de iluminación con la intención de hacer un uso racional de la energía eléctrica, este diseño se realizara bajo la norma de Eficiencia Energética para Sistemas de Alumbrado en Edificios no Residenciales. (NOM-007-ENER-2004)

La eficiencia energética de la instalación se incrementara incorporando sistemas de automatización para el manejo de energía eléctrica en iluminación, aire acondicionado y motores que se utilizan dentro del hotel para una variedad de servicios. La selección de estos sistemas se realiza con la consulta de catálogos y boletines de instituciones y marcas que se dedican a proporcionar equipos y servicios que tienen la finalidad de controlar la energía eléctrica sin dejar de lado la confiabilidad y operación eficiente de los equipos.


II

INTRODUCCIÓN

El reto actual de los servicios hoteleros es disminuir el consumo de energía eléctrica dado que en México es el principal consumidor del sector servicios con un gasto anual de electricidad estimado de 5160 GWh. Los criterios para el ahorro de energía eléctrica en un edificio hotelero en ocasiones no son considerados en el diseño y construcción de la instalación eléctrica. En la actualidad las instalaciones eléctricas además de cumplir con los aspectos de seguridad deben diseñarse y construirse bajo el enfoque de ahorro de energía, seleccionando equipos y sistemas que cumplan con los requerimientos de las Normas Oficiales Mexicanas en aspectos de seguridad y eficiencia energética.

La eficiencia en el consumo de electricidad se logra bajo el diseño de sistemas de control para motores, aire acondicionado e iluminación que cumplan con las normas y especificaciones adecuadas para el buen funcionamiento de los equipos que se controlan, estos sistemas incorporan soluciones de tiempo y presencia para iluminación, temperatura para aire acondicionado y control de potencia para motores; reduciendo el consumo de energía eléctrica sin dejar de lado el confort de los huéspedes.

México cuenta con basto recurso solar para desarrollar proyectos fotovoltaicos, la apertura del mercado energético con la aprobación de la nueva reforma energética ofrece oportunidades más accesibles para el uso de esta energía renovable. Realizar un análisis de la incorporación de un sistema fotovoltaico a la instalación eléctrica del hotel y que este se interconecte a la red eléctrica de suministro para la exportación de energía, permitirá al empresario hotelero crear un eslogan verde y de hotel sustentable con impactos sociales en la zona. Aunado a esto se reducirán los costos por facturación eléctrica del hotel así como los costos operativos pudiendo ofrecer tarifas más competitivas dentro de la zona. La inversión en estos equipos y sistemas que permitirán dicho ahorro serán amortizables en un tiempo menor a la vida útil de la instalación eléctrica y del sistema fotovoltaico. Para la realización de este trabajo se cuenta con los siguientes capítulos. 1. Marco Jurídico: En este capítulo se conocen las leyes, normas, reglas y tarifas que

aseguran los valores, cantidades y características que deben cumplir las instalaciones eléctricas, sistemas de automatización y sistemas de generación eléctrica renovables para garantizar la seguridad de las personas bienes y animales así como el buen funcionamiento de los equipos que generan, transportan y utilizan electricidad.

2. Cálculo y control de la carga instalada y su demanda: Dentro de este capítulo se calcula la carga total instalada dentro del hotel de acuerdo a las Normas de Utilización y Eficiencia Energética; se incorpora a estas cargas sistemas de automatización que se encargan de disminuir su consumo de electricidad sin dejar de lado su buen funcionamiento. Tambien se realiza el cálculo de la demanda máxima de electricidad y de los parámetros necesarios para elegir la tarifa y potencia de la subestación eléctrica.


III

3. Sistema Fotovoltaico: En este capítulo se procede al cálculo de un sistema fotovoltaico basándose principalmente en las áreas de las azoteas disponibles dentro del hotel, así como de la elección de los equipos necesarios para el buen funcionamiento del sistema fotovoltaico. Este sistema fotovoltaico se interconectara a la Red Electrica Local para el intercambio de energía eléctrica a mediana escala con el suministrador.

4. Estudio Técnico – Económico: Dentro de este capítulo se conocerá el consumo de energía eléctrica del hotel a lo largo del año, basado en la ocupación hotelera, este consumo será reducido con el intercambio de energía eléctrica entre el sistema fotovoltaico y el suministrador, dando como resultado la reducción de la facturación eléctrica la cual amortizara este sistema en un tiempo menor a la mitad de su vida útil.


IV

RELACIÓN DE TABLAS

Tabla 1 Estructura. Tarifas Generales. .................................................................................... 9 Tabla 2 Cuotas Aplicables de la Tarifa H-M (Abril 2014) ....................................................... 10 Tabla 3 Valores de potencia instalada, potencia aparente por habitación ............................. 14 Tabla 4 Numero de contactos y potencia total instalada. ...................................................... 14 Tabla 5 Distribución de contactos por pasillo, vestíbulo y escalera de cada nivel ................. 15 Tabla 6 Número de contactos y potencia instalada (Área de oficina) .................................... 16 Tabla 7 Contactos y potencia total del restaurante, comedor, lobby, bar, baños públicos y cuarto de aseo ....................................................................................................................... 16 Tabla 8 Contactos y potencia total en el área de la alberca. ................................................. 17 Tabla 9 Potencia total instalada en contactos de uso general. .............................................. 17 Tabla 10 Potencia eléctrica total instalada en la cocina. ....................................................... 18 Tabla 11 Potencia eléctrica total instalada en equipo de refrigeración. ................................. 19 Tabla 12 Potencia eléctrica total instalada en el zona de mantenimiento y ropería. ............. 20 Tabla 13 Potencia instalada en aire acondicionado .............................................................. 21 Tabla 14 Potencia eléctrica total instalada en contactos de uso específico .......................... 23 Tabla 15 Equipó Triplex para Servicio de Agua Potable y Riego. ......................................... 24 Tabla 16 Motor Siemens de 5 HP. Diseño Nema B [5]. ......................................................... 24 Tabla 17 Horario para el riego de zonas verdes .................................................................... 28 Tabla 18 Motor Siemens de 20 HP. Diseño Nema B [5] ........................................................ 31 Tabla 19 Horarios Programados para el uso del filtro de la alberca. ..................................... 34 Tabla 20 Elementos eléctricos y de emergencia del sistema contra incendios ..................... 34 Tabla 21 Características eléctricas del motor de la bomba contra incendio principal y bomba jockey. ........................................................................................................................ 35 Tabla 22 Niveles de Iluminación Mínimos por zona. ............................................................. 37 Tabla 23 Densidad de Potencia para Alumbrado. ................................................................. 38 Tabla 24 Temperatura de luminarias y ambientes propuestos .............................................. 39 Tabla 25 Índice de reflexiones y acabados por área ............................................................. 40 Tabla 26 Dimensiones e índice del local (K) por área ........................................................... 42 Tabla 27 Flujo Luminoso Total .............................................................................................. 43 Tabla 28 Selección de luminarias comerciales. ..................................................................... 44 Tabla 29 Numero de Luminarias y comparación de potencia instalada y potencia recomendada NOM-007 ......................................................................................................... 44 Tabla 30 Control de zonas de alta concurrencia ................................................................... 47 Tabla 31 control de zonas de poca concurrencia. ................................................................. 47 Tabla 32 Índice del local y área de pasillos, escaleras y vestíbulos. ..................................... 48 Tabla 33 Índices de reflexión ................................................................................................. 49 Tabla 34 Flujo Luminoso total por zona ................................................................................. 49 Tabla 35 Selección de lámpara comercial ............................................................................. 50 Tabla 36 Numero de Luminarias y comparación de potencia instalada y potencia recomendad NOM-007 ........................................................................................................... 50 Tabla 37 Características técnica de luminario para exteriores. ............................................. 51 Tabla 38 Numero de luminarias de acuerdo a las dimensiones de cada zona exterior. ........ 52 Tabla 39 Niveles de potencia instalados en comparación con los niveles de potencia recomendados en la NOM-007. ............................................................................................. 52 Tabla 40 niveles de potencia instalados para la iluminación en comparación con los niveles de DPEA especificados en la NOM-007-ENER-2004 ............................................................ 54 Tabla 41 Potencias activas, reactivas y aparentes de la carga instalada. ............................. 55


V

Tabla 42 Transformadores requeridos (MT/BT) .................................................................... 56 Tabla 43 Factores de demanda de cargas de alumbrado ..................................................... 58 Tabla 44 Factores de demanda para cargas de contactos. ................................................... 59 Tabla 45 Factores de demanda para equipos de cocina. ...................................................... 59 Tabla 46 Servicio por régimen de tiempo. ............................................................................. 60 Tabla 47 Numero de módulos fotovoltaicos de acuerdo a las dimensiones de cada zona. ... 66 Tabla 48 Parámetros eléctricos de cada arreglo de módulos fotovoltaicos ........................... 69 Tabla 49 Insolación global a media inclinación en Xalapa, Veracruz. (kWh/m2-Dia) [10]. ..... 69 Tabla 50 Factores de corrección para la tensión de módulos multicristalinos. ...................... 73 Tabla 51 Corrección de la tensión eléctrica para paneles solares de acuerdo al factor de corrección .............................................................................................................................. 74 Tabla 52 Corrección de la corriente eléctrica para paneles solares ...................................... 74 Tabla 53 Calculo de las protecciones individuales y principales de cada zona. .................... 75 Tabla 54 Conceptos de aplicación de los modelos de contrato de interconexión. ................. 81 Tabla 55 Porcentaje de ocupación 2013 Edo de Veracruz. ................................................... 84 Tabla 56 Consumo energético medio mensual en hoteles en función de la categoría. [13] .. 85 Tabla 57 Consumo promedio por semana (Año 2013) .......................................................... 87 Tabla 58 Demandas Máximas Bimestrales por periodo ........................................................ 88 Tabla 59 Facturación Eléctrica bimestral y anual. ................................................................. 89 Tabla 60 Precios de equipos y materiales del sistema fotovoltaico. ...................................... 90


VI

RELACIÓN DE FIGURAS

Figura 1. Estructura Jerárquica de un Ordenamiento Jurídico (Sector Electrico). ................... 1 Figura 2. Diagrama básico de interconexión. .......................................................................... 6 Figura 3. Grafica de la demanda habitual de la Tarifa H-M sin energía renovable y con energía renovable ..................................................................... 11

Figura 4 Ficha técnica Mini Split Samsung .......................................................................... 21 Figura 5 Condiciones para el encendido y apagado del sistema minisplit ........................... 22 Figura 6 Control de Velocidad por Variación de frecuencia. RPM = (120* f) / P .................. 26 Figura 7 Relación Potencia-Caudal ...................................................................................... 27 Figura 8 Características técnicas de un elevador para 8 personas (H81IF)......................... 29

Figura 9 Beneficio de un variador de frecuencia instalado en elevadores. .......................... 31 Figura 10 Diagrama de control. Arranque Y-∆ con interruptor temporalizado (Automático-Fuera-Manual) ....................................................................................................................... 33 Figura 11 Isolineas para luminaria Magg CITI-20 ................................................................ 51 Figura 12 Estudio de la Midwest Energy Efficiency Allince sobre ahorros en Iluminación. .. 54 Figura 13 Diagrama Unifilar de Potencia (Transformadores y tableros principales) ............ 57

Figura 14 Irradiación solar promedio por cada entidad federativa. ...................................... 62 Figura 15. Modulo Solar de 264 W, modelo S60MC (Solartec) ............................................ 64

Figura 16 Inversor Xantrex GT30 de Schneider Electric. ..................................................... 65 Figura 17. Ejemplo de un arreglo de 10 módulos en serie y 8 columnas en paralelo. ......... 66 Figura 18 Arreglo Fotovoltaico para el edificio A. ................................................................. 67

Figura 19 Arreglo Fotovoltaico para el edificio B. ................................................................. 67

Figura 20 Arreglo Fotovoltaico para edificio administrativo. ................................................ 68 Figura 21. Inclinación del panel solar para maximizar la captación de energía solar durante todo el año ............................................................................................................................. 70

Figura 22 Inclinación y distancia entre paneles solares para logara la mayor captación de radiación. ............................................................................................................................... 71

Figura 23 Diagrama unifilar de interconexión general. ......................................................... 82 Figura 24 Interconexión Sistema Fotovoltaico ..................................................................... 83 Figura 25 Curva típica de demanda eléctrica para un hotel de cuatro estrellas. .................. 85

Figura 26 Periodos del Horario de Invierno con 62% de ocupación ..................................... 86 Figura 27 Periodos del Horario de Verano con 73% de ocupación ...................................... 86 Figura 28 Demanda eléctrica con 73% de ocupación VS Generación Fotovoltaica. ............ 92

Figura 29 Demanda eléctrica con 29% de ocupación VS Generación Fotovoltaica. ............ 92


VII

GLOSARIO

Símbolo Descripción Unidad

Siglas

ɸT

A VA W var V m2

VA/m2 Kva/HP FP f Lux W/m2 K Em

Wh/m2 Cm Cu k IRC kWh

Intensidad de corriente eléctrica Potencia aparente Potencia activa Potencia reactiva Tensión eléctrica Área Densidad e potencia Kilo voltamperes por caballo bloqueado Factor de potencia Frecuencia Nivel de iluminancia Densidad de potencia para alumbrado Grado kelvin Nivel de iluminación medio Flujo Luminoso total Irradiación solar por área Coeficiente de mantenimiento Coeficiente de utilización Índice de loca Índice de Refracción Cromática Consumo de energía

A VA W var V m2

VA/m2 Kva/HP

------ Hz Lux

W/m2 °K Lux Lum

Wh/m2 ------ ----- ----- ----- kWh

HM CC CA CFE LERFTE LIE CRE NOM STPS SCFI DPEA

Horaría Media Corriente Continua Corriente Alterna Comisión Federal de Electricidad Ley del Aprovechamiento de las Energías Renovables y el Financiamiento de la Transición Energética Ley de la Industria Eléctrica Comisión Reguladora de Energía Norma Oficial Mexicana Secretaria del Trabajado y Prevensión Social Secretaria de Comercio y Fomento a la Industria Densidad de Potencía Eléctrica para Alumbrado


1

CAPÍTULO 1. Marco Jurídico.

En este capítulo se exponen las normas, leyes, reglamentos y tarifas que aseguraran los valores, cantidades, unidades y características mínimas y máximas para la selección de equipos, materiales y sistemas. La legislación mexicana tiene un orden jurídico, este orden es el conjunto pleno, jerarquizado y coherente de la constitución, leyes, reglamentos y normas. En este ordenamiento predomina la jerarquía o mando, que es una forma de organizar las leyes conforme a la obligatoriedad que estas poseen. En la Figura 1 se observa que la máxima ley en el país es la Constitución Política, en la cual se concentra el poder del Estado, el siguiente escalón le pertenece a los tratados y convenios internacionales, estos dos escalones son parte del derecho federal. Los siguientes escalones pertenecen a leyes de tipo local, es decir, su decreto y promulgación dependen de una entidad, institución o secretaria.

Figura 1. Estructura Jerárquica de un Ordenamiento Jurídico (Sector Electrico).

Constitución Politica

Artículo 25, 27 y 28

Tratados y Convenios Internacionales

Leyes o actos con Valor de Ley

Decretos

Reglamentos del Poder Ejecutivo y Estatutos Institucionales

Normas

Reglamento de la LAERFTE y de la Industria Eléctrica

Ley de la Industria Eléctrica y Ley para el Aprovechamiento de las Energías Renovables y el Financiamiento de la

Transición Energética

NOM-001-SEDE-2012, NOM-007-ENER-2004, NOM-025-STPS-2008 y NOM-008-SCFI-2002


2

1.1 Constitución Política.

La constitución Política de los Estados Unidos Mexicanos es la máxima ley del Estado Mexicano, en ella se establece los derechos y obligaciones de los ciudadanos, la estructura y organización del Estado y bajo sus lineamientos se aprueban las demás normas que rigen al país. Dentro del Sector Electrico, la Constitución Política en sus Artículos 25, 27 y 28 establece los lineamientos del control y la planeación del Sistema Electrico Nacional; el contenido de estos artículos se establece a continuación: Artículo 25 párrafo 4to. El sector público tendrá a su cargo, de manera exclusiva, las áreas estratégicas que se señalan en el artículo 28, párrafo cuarto de la Constitución, manteniendo siempre el Gobierno Federal la propiedad y el control sobre los organismos y empresas productivas del Estado que en su caso se establezcan. La planeación y el control del sistema eléctrico nacional, y del servicio público de transmisión y distribución de energía eléctrica está a cargo de la Nación que llevará a cabo dichas actividades en términos de lo dispuesto por el párrafo sexto del artículo 27 de esta Constitución [1]. Artículo 27 párrafo 6to. Corresponde exclusivamente a la Nación la planeación y el control del sistema eléctrico nacional, así como el servicio público de transmisión y distribución de energía eléctrica; en estas actividades no se otorgarán concesiones, sin perjuicio de que el Estado pueda celebrar contratos con particulares en los términos que establezcan las leyes, mismas que determinarán la forma en que los particulares podrán participar en las demás actividades de la industria eléctrica [1]. Artículo 28 párrafo 4to. No constituirán monopolios las funciones que el Estado ejerza de manera exclusiva en la planeación y el control del sistema eléctrico nacional, así como el servicio público de transmisión y distribución de energía eléctrica [1]. 1.2 Leyes del Sector Electrico. Las leyes mexicanas son normas jurídicas que controlan el sistema; de forma particular se trata de reglas que establece el estado. Las leyes que controlan el Sistema Electrico Nacional en materia de energía eléctrica y energías renovables son:

1.2.1 Ley de la Industria Electrica. El objetivo de esta Ley es establecer los márgenes normativos que dirigirán el Sistema Electrico Nacional, el servicio público de Transmisión y Distribución de Energía Electrica,


3

promover el desarrollo de la industria eléctrica garantizando la operación eficiente y segura a favor de los usuarios finales. De igual manera normalizara el cumplimiento de las obligaciones del servicio público y universal de las energías limpias y la reducción de emisiones contaminantes. Esta ley está dividida en 5 Títulos los cuales son:

Titulo Primero. Disposiciones generales. Titulo Segundo. De la Industria Electrica. Titulo Tercero. Del Mercado Electrico Mayorista. Titulo Cuarto. Disposiciones Aplicables a los Integrantes de la Industria Electrica. Titulo Quinto. De las infracciones a la Ley

1.2.2 Ley para el Aprovechamiento de las Energías Renovables y el Financiamiento de

la Transición Energética. El objetivo principal de esta ley, es la regulación del aprovechamiento de las energías renovables para la generación de electricidad; en lo general plantea los siguientes puntos.

Programa esencial para el aprovechamiento de energías renovables. Inventario nacional de energías renovables. Beneficios económicos netos de las energías renovables. Reglas de interconexión.

1.3 Normas del Sector Electrico.

Las Normas mexicanas son regulaciones técnicas que contienen la información, requisitos y procedimientos que permiten a las dependencias gubernamentales establecer parámetros evaluables para evitar riesgos a las personas, animales o medio ambiente. Las NOM están conformadas por comités técnicos integrados por todos los sectores interesados en el tema como lo son: gobierno, investigadores, académicos, cámaras industriales o colegios de profesionistas. La ley Federal de Metrología y Normalización de México rige el sistema Mexicano de Evaluación de la Conformidad, que comprende la certificación obligatoria (Normas Oficiales Mexicanas, NOM) o voluntaria (Normas Mexicanas NMX). En el rubro de productos eléctricos y electrónicos, la Secretaria de Economía delegó la acreditación, prueba y certificación a organizaciones como son: Dirección General de Normas (DGN), Entidad Mexicana de Acreditación (EMA) y la Asociación de Normalización y Certificación A.C. (ANCE) por mencionar algunas.


4

Las Normas Mexicanas que se utilizaran para el cálculo y selección de protecciones, controles, sistemas fotovoltaicos, interconexión a la red eléctrica entre otros son las siguientes. 1.3.1 NOM-007-ENER-2004 Eficiencia Energética para Cargas de Alumbrado en Edificios

no Residenciales.

Esta Norma Oficial Mexicana tiene como objetivo establecer niveles de Densidad de Potencia Eléctrica para Cargas de Alumbrado, con la finalidad de que los sistemas de alumbrado en edificios no residenciales sean diseñados eficientemente para hacer un uso más racional de la electricidad, sin dejar de lado los niveles de iluminación requeridos. 1.3.2 NOM-025-STPS-2008 Condiciones de Iluminación en los Centros de Trabajo.

Esta Norma Oficial Mexicana tiene como objetivo establecer niveles de iluminación requeridos para cada área donde se realiza una actividad específica, esto con la finalidad de generar un ambiente seguro para los fines requeridos.

1.3.3 NOM-001-SEDE-2012 Instalaciones Electricas (Utilización). El objetivo de esta Norma Oficial Mexicana es establecer los lineamientos que deben tomarse en cuenta para el diseño y planeación de instalaciones eléctricas destinadas a la utilización de la electricidad. En esta se hace énfasis en los principios que deben tomarse en cuenta para la protección de personas, animales y bienes; así como para garantizar el funcionamiento satisfactorio de la instalación para los fines previstos. La NOM-001-SEDE-2012 está compuesta de 7 Títulos, de los cuales, el Titulo 4 Principios fundamentales, hace mención a los requerimientos de seguridad, diseño, selección de equipó, construcción y verificación que deben cumplir las instalaciones eléctricas.

Los requerimientos de seguridad

Los requerimientos de diseño

Los requerimientos de la selección del equipo eléctrico.

Los requerimientos de la construcción y verificación

Prueba inicial y periódica


5

El Titulo 5 de la misma NOM trata las Disposiciones Generales que se deben cumplir para lograr los Requerimientos mencionados en el Título 4 y alcanzar los niveles esperados de seguridad y utilización de la electricidad, en el diseño de dicha instalación. Para lograr lo anterior, se cumplirá con las disposiciones señaladas en los siguientes artículos.

Artículo 110. Requisitos de las instalaciones eléctricas. Artículo 230. Acometidas. Artículo 240. Protección contra sobrecorriente. Artículo 410. Luminarias, portalámparas y lámparas. Artículo 430. Motores, circuitos de motores y controladores. Artículo 440. Equipos de aire acondicionado. Artículo 620. Elevadores. Artículo 680. Albercas, fuentes e instalaciones similares. Artículo 690. Sistemas solares fotovoltaicos. Artículo 695. Bombas contra incendios. Artículo 924. Subestaciones.

1.3.4 NOM-008-SCFI-2002 Sistema General de Unidades de Medida. Esta Norma Oficial Mexicana tiene como objetivo definir las unidades reglas y símbolos del Sistema Internacional de Unidades (SI) utilizados en los diferentes campos de la ciencia, ingeniería, educación y comercio. 1.3.5 Normas Mexicanas NMX Estas Normas son generadas en el Artículo 3 Fracción X de la Ley Federal sobre Metrología y Normalización. Las NMX no son de carácter obligatorio, salvo que se haga referencia a las mismas dentro de la aplicación de alguna NOM. Su publicación está a cargo de los Organismos de Certificación de Productos los cuales licencian su aplicación. El objetivo principal de las NMX es indicar a los fabricantes y prestadores de servicios los parámetros y requisitos mínimos de calidad que deben tomar en cuenta para la elaboración de un bien o prestación de un servicio. Por lo tanto, para el diseño de la instalación eléctrica serán seleccionados productos y sistemas que cumplan con estas normas.

1.4 Reglas de Interconexión al Sistema Electrico Nacional para Sistemas Fotovoltaicos.

Las reglas generales de Interconexión al Sistema Electrico Nacional que se requieren, tienen su fundamento en el Artículo 7º fracción VI de la Ley para el Aprovechamiento de las Energías Renovables y el Financiamiento de la Transición Energética.


6

Las reglas de interconexión tienen como objetivo establecer los requerimientos técnicos, administrativos y legales para la interconexión al sistema de los generadores con fuentes de energía renovables mediante los cuales el Suministrador (CFE) mantiene el sistema operando con seguridad. Las reglas que por resolución expide la Comisión Regulatoria de Energía (CRE) son [2]:

I. Solicitud. II. Estudios pre-factibilidad y factibilidad (Proyectos de hasta 500 kW y Proyectos que

requieren hacer uso del Sistema para portear energía a sus cargas). III. Oficio resolutivo (Obras necesarias para la interconexión). IV. Tramite del contrato de Interconexión y en su caso convenio de servicios de

transmisión. V. Autorización de la pruebas de sincronización del generador. VI. Definición de la fecha de operación normal.

VII. Criterios técnicos de despacho y operación de la interconexión del generador.

Dentro de los requisitos de interconexión es necesario cumplir con especificaciones en elementos como, protecciones e inversores; la forma correcta de realizar la conexión entre los elementos del sistema interno y la red se muestra en el diagrama básico de interconexión de la Figura 2.

Figura 2. Diagrama básico de interconexión.


7

1.5 Tarifas Eléctricas

Las tarifas de energía eléctrica son disposiciones específicas que contienen las cuotas y condiciones en que se rige el sistema de precios del suministro de electricidad. Dichas tarifas se agrupan según la clase de servicio que se brinde. Para cada usuario, el suministrador emitirá un aviso-recibo en el que aplicará las cuotas y los conceptos previstos expresamente en la tarifa respectiva y sus disposiciones complementarias al suministro correspondiente, todo esto por un periodo determinado [3]. De acuerdo al Artículo 138 de la Ley de la Industria Electrica la Comisión Regulatoria de Energía (CRE) expedirá las metodologías para determinar el ajuste de tarifas reguladas para los suministradores de servicios básicos. En la facturación se incluye el costo por periodo de consumo, cuotas aplicables como cargos por energía y demanda, así como cargo por medición en el lado de baja tensión (BT) y factor de potencia según sea el caso de la tarifa. Para conocer más a detalle las tarifas del suministro eléctrico, es necesario conocer algunos conceptos acerca de la demanda facturable, la carga, factor de potencia, entre otros; estos conceptos son:

Potencia Activa: Es la potencia donde los procesos de transformación de la energía eléctrica realizada por los dispositivos eléctricos, se aprovecha como trabajo útil en otras formas de energía. Su unidad de medida es el watt y su símbolo en el SI es la letra “W”, también es representada por la letra P para efectuar cálculos. Potencia Reactiva: Se refiere a la potencia disipada por las cargas reactivas (inductores y capacitores), no produce un trabajo útil en la instalación y es considerada como potencia desperdiciada. Su unidad de medida y símbolo en el SI es el “var” y comúnmente es representada por la letra Q para efectuar cálculos. Potencia Aparente: Llamada también potencia total, es la suma geométrica de la potencia reactiva y activa del sistema. Esta potencia es la que realmente suministra una fuente de energía eléctrica (generador, transformador o sistema). Su unidad de medida y símbolo en el SI es el “VA” y comúnmente es representada por la letra S para efectuar cálculos. Factor de Potencia: Es definida como la relación que existe entre la potencia activa (P) y la potencia aparente (S). Este factor mide la capacidad de una carga para absorber potencia activa. Carga Eléctrica: Se define como el dispositivo que demanda electricidad en un circuito eléctrico para su funcionamiento.


8

Consumo: Es la cantidad de energía que se utiliza durante un periodo de tiempo determinado y se mide en kilo watt hora (kWh).

Demanda Eléctrica: Cantidad de energía que se necesita en un momento determinado para el correcto funcionamiento de la carga eléctrica. Es medida en intervalos de 15 minutos su unidad de medida es el kilo watt (kW).

Demanda Eléctrica Máxima: Cantidad de energía que se registra en un intervalo de 15 minutos, en el cual el consumo de energía eléctrica sea mayor que en cualquier otro intervalo del mismo periodo de tiempo.

Las tarifas se clasifican de acuerdo al uso que se le destina al suministro de electricidad y para los cuales se tienen tarifa específica o determinada como se menciona a continuación [3]. Tarifas de uso específico:

Domestico: Para uso de la energía eléctrica en casa habitación.

Servicios Públicos: Para uso de la energía eléctrica en alumbrado público y bombeo de aguas negras y potables.

Uso temporal: Para contratación durante un lapso menor a 30 días.

Si aquellas solicitudes del suministro eléctrico en las cuales al establecer el uso a la electricidad, se determina que no cuenta con una tarifa específica, se aplicaran las tarifas de uso general. Tarifas de uso general:

Uso general en baja tensión: Utilizada para contratar servicios que requieran el suministro en Baja Tensión, como pequeños comercios, micro industrias, oficinas, iglesias, etc. Estas tarifas son: 2,3 y 7.

Uso general en media tensión: Utilizada para contratar servicios que requieran el suministro en media tensión como empresas y comercios medianos, restaurants, hoteles, etc. Estas tarifas son: O-M, H-M, y H-MC.

Uso general en alta tensión: Utilizada para contratar por grandes empresas que requieran el suministro en alta tensión como acereras, cementeras, de transformación, etc. Estas tarifas son: H-S, H-SL, H-T y H-TL.


9

1.5.1 Especificaciones de las Tarifas del Suministro Eléctrico para Servicios y la Industria.

Las tarifas disponibles para el sector servicios y la industria son las tarifas generales. Éstas, tienen entre sí diferencias en sus estructuras y cargos. Mientras más elevado es el consumo de electricidad, la tarifa refleja con mayor detalle los costos del servicio eléctrico. Para dar un panorama más amplio sobre los cargos en la facturación eléctrica, en la Tabla 1 se observan las tarifas eléctricas así como sus tensiones, límites de demanda y cargos.

Tabla 1. Estructura. Tarifas Generales.

En su mayoría los hoteles cuentan con suministro eléctrico en media tensión, debido a la confiabilidad del servicio por parte de la compañía suministradora. Por razón de la demanda, se explica a continuación con más detalle la tarifa H-M (Horaria en Media Tensión).

Demanda

máxima

Demanda

horaria

Energía

total

Energía

horaria

2 ≤ 25

3 > 25

O-M < 100

H-M ≥ 100

H-S NA

H-SL NA

H-T NA

H-TL NA

Tarifa TensiónLímite de demanda

(kW)

Cargos

Alta.

Subtransmisión

Alta. Trasmisión

Baja

Media


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1.5.2 Tarifa Horaria para Servicio General en Media Tensión, con Demanda de 100 kW o más (H-M).

Esta tarifa se aplicará a los servicios que destinen la energía a cualquier uso, suministrados en media tensión, con una demanda de 100 kilowatt o más. Se aplicarán los siguientes cargos por la demanda facturable, por la energía de punta, por la energía intermedia y por la energía de base como se muestra en la Tabla 2.

Tabla 2 Cuotas Aplicables de la Tarifa H-M (Abril 2014)

Región Cargo por kW de demanda Facturable ($)

Cargo por kW Punta ($)

Cargo por kW Intermedia ($)

Cargo por kW Base ($)

Baja California

259.27

2.2665

1.2147

0.9541

Baja California Sur

249.87

1.8186

1.6863

1.1928

Central

180.15

2.1732

1.3449

1.1244

Noreste

165.62

2.0065

1.2487

1.0228

Noroeste

169.13

2.0181

1.2391

1.0382

Norte

166.40

2.0209

1.2608

1.0251

Peninsular

186.14

2.1248

1.2636

1.0407

Sur

180.15

2.1276

1.2851

1.0692

El cobro por suministro de energía eléctrica en esta tarifa se factura con base en la Ecuación 1.

𝑭 = 𝑪𝑫 𝒙 𝑫𝑭 + 𝑪𝑬𝑷 𝒙 𝑬𝑷 + 𝑪𝑬𝑰 𝒙 𝑬𝑰 + 𝑪𝑬𝑩 𝒙 𝑬𝑩 Ecuación 1.

Dónde: CD: Cargo por demanda ($/kW) CEP: Cargo por energía punta ($/kWh) CEI: Cargo por energía Intermedia ($/kWh) CEB: Carga por energía de base ($/kWh) DF: Demanda facturable (kW) EP: Energía consumida de punta (kWh) EI: Energía consumida intermedia (kWh) EB: Energía consumida de base (kWh) Aplicando Fuentes de Energía Renovable a consumidores con tarifa H-M se pueden obtener beneficios como lo son: 1) Menor pago por menor pico de demanda media, 2) Menor pago por menor consumo y 3) Reducción de pago por decremento en consumo y en demanda en los diferentes horarios [4].


11

Estos benéficos se muestran mejor en la Figura 3 que representa la comparación de curvas de demanda máxima sin energías renovables y con energías renovables.

Figura 3. Grafica de la demanda habitual de la Tarifa H-M sin energía renovable y con energía renovable


12

CAPÍTULO 2. Cálculo y Control de la Carga Instalada y su Demanda Electrica. 2.1 Carga Electrica Instalada y su Control.

El respeto al medio ambiente y la disminución de costos por facturación eléctrica, debe tener en cuenta algunos requerimientos como el valor de la carga instalada y su control. El consumo de energía eléctrica de una instalación se evalúa a partir de la demanda máxima de potencia que hay durante lapsos de tiempo.

El propósito principal de este subcapítulo es evaluar la carga instalada así como su control; esto proporcionara datos para la selección de los equipos necesarios. Los parámetros de las cargas y equipos de control seleccionados estarán basados en cálculos, normas, tarifas, catálogos y conceptos, esto hace que la selección sea segura y satisfactoria para los fines requeridos. A partir de esto se puede especificar la tarifa y los requisitos de la red de suministro. Dentro de la carga total instalada se tendrá:

Contactos de uso general y uso específico. Motores eléctricos Iluminación.

El equipo de control estará encargado de condicionar el uso de la electricidad en motores, aire acondicionado e iluminación, estas condiciones estarán en función de:

Motores.

Demanda de agua potable: accionamiento del sistema hidroneumático a partir de inversores de frecuencia.

Demanda de agua para riego: Accionamiento de sistema hidroneumático en un horario que no se cobre la demanda punta del suministro.

Planificación del mantenimiento de la alberca (filtro de alberca) en horarios que no se cobre la demanda punta del suministro.

Aire Acondicionado (Sistema Mini Split)

Oculpabilidad de las habitaciones Condiciones de temperatura adecuada (promedio de la

temperatura ambiente)


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El objetivo de controlar el accionamiento de motores, aire acondicionado e iluminación es poder reducir la demanda de energía eléctrica en la medida de lo posible. Para ello es necesario conocer la carga total instalada y evaluar las opciones y posibilidades de control en base a la disponibilidad de los servicios que otorgan. La selección de los elementos de control que se utilizarán, serán elegidos en base a las recomendaciones de los fabricantes y a las especificaciones de las normas con la finalidad de otorgar un buen funcionamiento de las cargas eléctricas que serán controladas.

2.1.1 Contactos.

2.1.1.1 Contactos de uso General. Los contactos de uso general son tomas de tensión eléctrica constante (120 V ± 3%) que se encargan de alimentar cargas comunes. Estos contactos están ubicados de forma variada dentro del inmueble. Para calcular el número de contactos comunes en cada área, la NOM-001-SEDE-2012 hace mención a las distancias entre cada contacto dentro de una área específica, de igual manera cita las condiciones de seguridad que deben cumplir las áreas con riesgo de descarga como lo son las albercas y cuartos de baño. Los contactos de uso general se encuentran dentro de circuitos derivados de 15 A y 20 A como lo indica el Artículo 210-23 Inciso (a). Para cargas fijas se permite un 50% de la capacidad nominal del circuito derivado y para cargas no fijas se permite un 80% de la capacidad del mismo. El cálculo de contactos de uso general va de la mano con el área en m2 de cada una de las secciones del hotel. Las longitudes de dichas secciones fueron tomadas de los planos arquitectónicos que se encuentran en el Anexo 1. Cada contacto es considerado de 180 VA de acuerdo al Artículo 220-14 inciso (i).

Iluminación Oculpabilidad de las áreas (sensores de movimiento y

temporizadores). Condiciones de iluminación solar.


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A) Habitaciones y cuartos de baño.

Para las habitaciones del hotel el número de contactos que se localizan está dado por:

1. De acuerdo al Artículo 220-14 inciso (j) alojamientos, la Tabla 220-12 relaciona el número de luminarias (Potencia eléctrica de iluminación) instalada en cada habitación. La carga mínima de alumbrado por cada metro cuadrado de superficie de piso, debe ser mayor o igual que la especificada.

2. El total de contactos por habitación es considerado de acuerdo al Artículo 210-52 (a) (1), donde indica que las salidas para contactos deben instalarse a una distancia de 1.80 m.

3. El Articulo 210-52 inciso (d) indica un contacto como mínimo para cuartos de baño, a no más de 90 cm del borde exterior de cada lavabo.

4. Para las terrazas el Articulo 210-52 (e) (3) indica una salida como mínimo para el área de terraza, y este no debe estar a más de 2.0 m de nivel de piso terminado.

En la Tabla 3 se indica el área en m2, la potencia aparente y la potencia mínima instalada para contactos de uso general.

Tabla 3. Valores de potencia instalada, potencia aparente por habitación y número de contactos mínimos.

Habitación

Área (m

2)

TABLA 220-12 (VA/m

2)

Potencia Aparente (VA)

Contactos Mínimos (180VA)

Potencia Mínima Contactos (VA)

20.50 22 451 3 540

De acuerdo a este dato y la longitud en metros de cada pared de la habitación (Plano Habitación Tipo, Anexo 1) en la Tabla 4 se muestran los contactos y potencia total de la habitación.

Tabla 4. Numero de contactos y potencia total instalada.

Pared. Longitud (m). Numero de contactos.

1 7.20 4

2 Cancelería. 0

3 4.60 4

4 2.35 1

5 2.60 1

Baño 1

Terraza 1

Contactos Totales 12

Potencia Total (VA) 2160 Nota: Contacto de 180 VA.


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La potencia total se multiplica por el número total de habitaciones que hay en el hotel, de manera directa se encuentra la potencia total en contactos de uso general para todas las habitaciones.

92 ℎ𝑎𝑏𝑖𝑡𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛𝑒𝑠 𝑋 2160 𝑉𝐴 (𝑢𝑛𝑎 ℎ𝑎𝑏𝑖𝑡𝑎𝑐𝑖ó𝑛) = 198720 𝑉𝐴 ≈ 198.720 𝑘𝑉𝐴

B) Pasillos, escaleras y vestíbulos.

En el caso de contactos en pasillos, escaleras y vestíbulos de más de 3 metros de longitud se debe considerar lo siguiente:

1. Se debe contar con un contacto accesible en cada pasillo. 2. Para vestíbulos con más de 5.60 m2 de área se debe contar con un contacto en cada

espacio de pared de 90 centímetros que no sean interrumpidos por puertas o ventanas de acuerdo al Artículo 210-52 incisos (h) (i).

3. Para protección de personas debido a que son espacios concurridos dentro del hotel, se deben instalar contactos con interruptor de falla a tierra como lo especifica el Artículo 210-8. Para mayor información sobre contactos con interruptor de falla a tierra, en el Anexo 2 Fichas Técnicas se puede observar la ficha de un interruptor ICFT de la línea Marisio de Schneider Electric.

El hotel cuenta con pasillos de iguales dimensiones en cada uno de sus 3 niveles, de tal manera que el número de contactos instalados en los pasillos, vestíbulos y escaleras del hotel se muestra en la Tabla 5.

Tabla 5 Distribución de contactos por pasillo, vestíbulo y escalera de cada nivel

Pasillos y Escaleras Numero de contactos Potencia total (VA)

Planta Baja 12 2160

Primer Piso 12 2160

Segundo Piso 12 2160

Tercer Piso 12 2160

Total 48 8640

Nota: Contacto de 180 VA.

C) Oficinas. El hotel cuenta con áreas de oficina y recepción. El dimensionamiento del número de contactos instalados en esta área estará dado por:

1. De acuerdo al Artículo 220-14 inciso (k) Bancos y Oficinas, los contactos se deben calcular de manera superior a 11 VA/m2 considerando para cada contacto simple o dúplex un valor de 180 VA como se mencionó con anterioridad.


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2. El total de contactos es considerado de acuerdo al Artículo 210-52 inciso (a) (1), donde indica que las salidas para contactos deben instalarse a una distancia de 1.80 m

De tal manera que para el área de oficina se cuenta con el número de contactos y potencia instalada como se muestra en la Tabla 6, esta tabla relaciona el área de cada oficina así como la potencia mínima requerida.

Tabla 6 Número de contactos y potencia instalada (Área de oficina)

Oficina Área (m2)

Potencia Mínima (11 VA/m

2)

Numero de contactos Instalados

Potencia Instalada (VA)

Gerente general 10.60 116.60 4 720

Archivo 6.00 66.00 2 360

Conmutador 2.65 29.15 2 360

Contador 5.18 56.98 3 540

Sala de espera 5.85 64.35 4 720

Cajas de Seguridad 2.90 31.90 2 360

Recepción. 11.50 126.50 2 360

Total 19 3420

Nota: Contacto = 180 VA.

D) Restáurate, comedor, lobby, baños públicos y cuarto de aseo

Dentro del edificio de administración, existe un área de restaurante para huéspedes, un área de comedor para empleados, el área de lobby y bar, así como de baños públicos y aseo. El número de contactos que se encuentran en estas zonas están dados por.

1. Estas áreas son de alta concurrencia, por lo que debe de haber un contacto accesible en cada 3 metros sobre una línea continua de muro (sin interrupción de puertas o ventanas)

2. Estos contactos deben contar con interruptor de falla a tierra para la protección de personas.

En la Tabla 7 se muestra el número de contactos y la potencia total instalada en estas áreas. Tabla 7 Contactos y potencia total del restaurante, comedor, lobby, bar, baños públicos y cuarto

de aseo

Área Numero de contactos Potencia total (VA)

Comedor 3 540

Lobby y bar 9 1620

Restaurante 15 2700

Baño público y cuarto de aseo 3 540

Total 30 5400



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E) Alberca, bar y vestidores.

Para el área de la alberca, el Artículo 680 hace mención a los criterios de seguridad que deben cumplir la selección e instalación de equipos y materiales que formaran parte de los servicios que hay en esta área del hotel para el cálculo del número de contactos generales se considera:

1. El Articulo 680-22 inciso (a) indica la instalación de contactos sencillos o dúplex a una distancia no menor 1.85 metros de las paredes interiores de la alberca.

2. Dentro de esta área se encuentra el bar y vestidores (Anexo 1. Plano de Alberca), en ellos se debe de contar con contactos a una distancia de 1.80 m de separación entre ellos de acuerdo al Artículo 210-52 inciso (a) (1).

3. Los contactos deben contar con protección de falla a tierra (ICFT Marisio) como lo menciona el Artículo 680-22 inciso (a) (4).

En la Tabla 8 se observa el número de contactos y la potencia total de cada una de las áreas que componen la sección de la alberca en el hotel.

Tabla 8 Contactos y potencia total en el área de la alberca.

Numero de contactos Potencia total (VA)

Periferia Alberca 5 900

Bar 4 720

Vestidores 2 360

Total 11 1980


Una vez conocida la potencia de todos los contactos generales por área, así como los requerimientos técnicos para su selección e instalación. En la Tabla 9 se muestra la potencia total instalada en contactos generales dentro del hotel.

Tabla 9 Potencia total instalada en contactos de uso general.

Área Numero de contactos Potencia Total. (VA) Habitaciones y cuartos de baño. 1296 198720

Pasillos, escaleras y vestíbulos 50 8640

Oficina 19 3420

Restaurante, comedor, lobby, Baños y cuarto de aseo

30 5400

Alberca, bar y vestidores 11 1980

Total 1406 218160


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2.1.1.2 Contactos de uso específico.

Los contactos de uso específico son tomas de tensión eléctrica (120 V ±3%) que alimentan a cargas fijas en determinado lugar del inmueble. Estos contactos se encuentran en los circuitos derivados de 15 A, 20 A, 30 A, 40 A y 50 A; y depende su elección de acuerdo a la carga específica que se desea alimentar. Dentro de la instalación eléctrica del hotel hay un número determinado de cargas fijas como lo pueden ser, sistemas de aire acondicionado, refrigeradores, hornos, estufas, entre otros. A continuación se dan a conocer los contactos específicos del hotel, de acuerdo al área en la que se encuentran. A) Cargas Eléctricas de Cocina.

Las cargas eléctricas instaladas en la cocina, son cargas con gran demanda de corriente eléctrica, por lo tanto es necesario más de dos circuitos eléctricos considerando lo siguiente.

1. En el Artículo 210-23 inciso (c) se permite el uso de circuitos derivados de 40 A y 50 A que alimenten cargas fijas de cocina.

De tal manera que, debido al dimensionamiento de la cocina del hotel y de acuerdo a la distancia que debe de haber entre contactos (1.80 m). Se tendrán 3 circuitos derivados de 40 A con 4 contactos dúplex cada uno, la potencia de cada circuito derivado se visualiza en la Tabla 10.

Tabla 10 Potencia eléctrica total instalada en la cocina.

Numero de contactos Corriente (A) Tensión (V) Potencia Aparente (VA)

Circuito 1 4 40 120 4800

Circuito 2 4 40 120 4800

Circuito 3 4 40 120 4800

Total 14400

B) Equipó de Refrigeración y Congelación Debido a la dimensión y demanda del restáurate (Plano de edificio administrativo, Anexo1) es necesario contar con un sistema de refrigeración proporcional a esta demanda. Dentro de las cargas especificas del hotel, se encuentran equipos de refrigeración en cuartos diseñados para este fin, el cálculo de los circuitos derivados y la potencia de los cuartos se basan en los siguientes puntos.


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1. Los circuitos de 15 A y 20 A son los permitidos para alimentar equipos fijos de refrigeración, siempre y cuando el circuito sea exclusivo para tal fin, como lo marca el Artículo 210-63.

2. De acuerdo a los planos arquitectónicos del Anexo 1, el dimensionamiento de las cámaras de refrigeración, permite la instalación de 6 contactos dúplex.

3. Cada contacto dúplex contara con un circuito derivado de 120 V y 20 A.

En la Tabla 11 se muestra la potencia eléctrica total instalada para equipos de refrigeración considerando el 100% de la corriente eléctrica de cada circuito.

Tabla 11 Potencia eléctrica total instalada en equipo de refrigeración.

Circuitos Contactos Corriente Total (A)

Tensión (V) Potencia Aparente Total

(VA)

6 12 120 120 14400

C) Taller de Mantenimiento, Almacén y Ropería.

Dentro de las instalaciones del hotel se cuenta con un taller de mantenimiento; donde se lleva a cabo trabajos de reparación de mobiliario, equipo eléctrico, entre otras tareas. Tambien se cuenta con una zona de ropería, que es la encargada de recolectar, lavar y planchar, sabanas, toallas, cobijas etc. Por último se tiene la zona de almacén. Dentro de estas zonas se cuenta con múltiples equipos que se encargan de una tarea específica. Las especificaciones para la selección del número de contactos totales para esta área serán de acuerdo a lo siguiente:

1. Para zonas de lavandería se debe contar con un circuito derivado de 20 A para suministrar energía a equipos como lavadoras, este circuito debe de alimentar únicamente estos equipos.

2. Se instalaran dos circuitos derivados de 20 A para la zona de lavandería. En la zona de mantenimiento donde se desconoce la corriente eléctrica demandada por las cargas, pero se sabe que son cargas múltiples que se utilizaran para un servicio semi-pesado se considera:

3. El Articulo 220-14 inciso (h) indica que cuando sea improbable que se usen simultáneamente varios aparatos a cada 1.50 m se deben considerar salidas de 180 VA.


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4. Para la oficina de mantenimiento y baños para empleados se toman las mismas referencias del edificio administrativo, un contacto accesible de 180 VA en baños y una densidad de 11 VA/m2 como mínimo para oficinas

De acurdo al dimensionamiento del taller de mantenimiento así como la subestación eléctrica, baños y oficina, se consideraran 18 contactos de 120 V con una potencia de 180 VA cada uno. En la Tabla 12 se proporciona la potencia total instalada para contactos de uso específico en la ropería y zona de mantenimiento.

Tabla 12 Potencia eléctrica total instalada en el zona de mantenimiento y ropería.

Zona Numero

Contactos Numero Circuitos

Corriente (A)

Tensión (V)

Potencia Aparente

(VA)

Ropería 2 2 40 120 4800

Mantenimiento 18 27 120 3240

Total 8040 Nota: Contacto = 180 VA.

D) Sistemas de Aire Acondicionado (Mini Split) y su control.

Los sistemas Mini Split (mini dividido) son equipos de aire acondicionado y calefacción, estos equipos han tomado mucho terreno en el mercado por su fácil instalación y gran eficiencia. Dentro de la instalación del hotel se tiene 26 habitaciones que cuentan con aire acondicionado.

En la figura 4 se proporciona la ficha técnica de un equipo Mini Split Samsung, típico para una habitación de 20.5 m2 con ubicación en un clima húmedo como lo es el mar.

Debido a que es un equipo fijo en el inmueble, su alimentación por lo tanto debe ser de la misma manera. Para ello el Artículo 210-63 hace mención a la instalación de un contacto monofásico de 120 V de 15 A o 20 A en un lugar accesible para la conexión y fácil mantenimiento de los equipos de aire acondicionado. El contacto debe estar al mismo nivel del equipó y a una distancia no mayor de 7.50 m, como lo especifica el mismo artículo. De acuerdo a las características técnicas del Mini Split de la Figura 4, en la Tabla 13 se muestra la carga total instalada para los contactos de uso específico de aire acondicionado. Se tomara en cuenta la potencia promedio de enfriamiento, debido a que es la condición con la que el equipo consume mayor energía, así como un Factor de Potencia (FP) de 0.9.


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Tabla 13 Potencia instalada en aire acondicionado

Potencia

Activa (W) F.P. θ

Potencia Aparente

(VA)

Tensión (V)

Corriente (A)

Mini Split

1600 0.9 1777.77 115 15.45

Potencia Total Instalada = 26 Mini Split X 1777.77 VA = 46222.02 VA

Control del sistema mini Split. Los sistemas de aire acondicionado minisplit funcionan en base a la temperatura programada previamente por el usuario, esta temperatura será censada mediante termostatos. Los termostatos al detectar una temperatura diferente a la programada manda una señal que enciende el equipo ya sea para enfriar o calentar el ambiente. Una vez conseguida la temperatura deseada el termostato mandara una señal para apagar el minisplit, de esta manera funciona el control básico de este tipo de aire acondicionado. Para evitar el encendido y apagado de este sistema, el control estará basado en la oculpabilidad de la habitación.

Figura 4 Ficha técnica Mini Split Samsung


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Para poder lograr este control, se instalara un sensor de movimiento infrarojo de 180° en la parte superior de las camas de cada habitación, esto con el fin de detectar la presencia de personas dentro de la habitación, y de esta manera accionar el sistema de aire acondicionado. Este sensor de movimiento será independiente a los sensores de la iluminación. De esta manera para lograr un control adecuado se utilizan dos tecnologías; sensor de presencia y sensor de temperatura (termostato). En la Figura 5 se observa el diagrama de flujo para el encendido del aire acondicionado con base en las dos condiciones entes mencionados; 1) la presencia de personas y 2) la temperatura de la habitación.

Figura 5 Condiciones para el encendido y apagado del sistema minisplit


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Una vez conocida la potencia total instalada en contactos de uso específico por zona, así como los requerimientos técnicos y de seguridad que se requieren para su selección e instalación, la Tabla 14 proporciona la potencia total instalada en el hotel para cargas específicas.

Tabla 14 Potencia eléctrica total instalada en contactos de uso específico

Zona Corriente (A) Tensión (V) Potencia Aparente (VA)

Equipo Mini Split 247.35 115 46222

Cargas de cocina 120 120 14400

Equipo Refrigeración 120 120 14400

Ropería 40 120 4800

Mantenimiento 27 120 3240

Total 83062

Por lo tanto, dentro de la instalación eléctrica se tendrá una carga instalada en contactos de uso general y especifico como se muestra en la siguiente operación.

𝐶𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑖𝑛𝑠𝑡𝑎𝑙𝑎𝑑𝑎 𝑒𝑛 𝑐𝑜𝑛𝑡𝑎𝑐𝑡𝑜𝑠 = 𝑉𝐴 𝑒𝑛 𝑔𝑒𝑛𝑒𝑟𝑎𝑙𝑒𝑠 + 𝑉𝐴 𝑒𝑛 𝑒𝑠𝑝𝑒𝑐𝑖𝑓𝑖𝑐𝑜𝑠

𝑉𝐴𝐶𝑂𝑁𝑇𝐴𝐶𝑇𝑂𝑆 = 218160 𝑉𝐴𝐺 + 83062 𝑉𝐴𝐸 = 𝟑𝟎𝟏𝟐𝟐𝟐 𝑽𝑨𝑻

2.1.2 Motores Eléctricos y Control. Un motor eléctrico es un dispositivo que transforma la energía eléctrica en energía mecánica, son máquinas eléctricas compuestas por un rotor y un estator. Se utilizan en infinidad de sectores; instalaciones industriales, comerciales y residenciales. Los motores eléctricos son impulsados por fuentes de corriente continua (CC) y fuentes de corriente alterna (CA). La característica común de los motores que se utilizan para los servicios de un hotel, es que son del tipo asíncrono. El principio de funcionamiento del motor asíncrono es; las bobinas del estator inducen corriente alterna en el circuito eléctrico del rotor, la interacción entre el campo magnético del estator y la corriente del inducido en el rotor produce la fuerza que hace mover al rotor. Los motores son parte esencial del hotel ya que son los encargados de proporcionar algunos de los servicios que se ofrecen, como bombeo de agua potable, elevadores, riego de zonas verdes y bombeo de agua para filtro de alberca, así como de seguridad, como lo es el sistema contra incendios.


24

En cada uno de estos servicios se cuenta con motores de distintas capacidades y funciones. En este subcapítulo se calculara la protección y el control de motores que se utilizan en el hotel, esto con la finalidad de conocer la potencia eléctrica total que manejan así como controlar sus tiempos de arranque. Los motores eléctricos deben cumplir con ciertos requerimientos de arranque y protección, estas especificaciones se encuentran principalmente dentro del Artículo 430 Motores, circuitos de motores y controladores. Algunos motores requieren otras especificaciones de seguridad y arranque adicionales como lo son elevadores Artículo 620, sistema contra incendios Artículo 695 y filtro de agua para alberca Artículo 680. A continuación se realizara el cálculo de la potencia y el control para los motores instalados dentro del cuarto de máquinas del hotel (Anexo 1, Plano del Cuarto de Máquinas, Alberca y Elevadores).

2.1.2.1 Equipo Hidroneumático Triplex (Agua potable y Riego)

Los sistemas hidroneumáticos, son los encargados de mantener una presión constante de agua en toda la red de tuberías, esto mejora los servicios que están interconectados a este sistema, como lo son: regaderas, lavadoras, riego de agua por aspersión, entre otros. El sistema hidroneumático triplex con el que se cuenta en el hotel tiene las características técnicas mencionadas en la Tabla 15.

Tabla 15. Equipó Triplex para Servicio de Agua Potable y Riego.

Servicio Bomba

Equipo de bombeo triplex (Agua potable y riego)

3 Bombas centrifugas Marca Aurora Picsa horizontal de 5 HP 60 Hz 3600 rpm 3ø 460/230 V

Las bombas de agua cuentan con motores marca Siemens. Estos motores son totalmente cerrados con ventilación exterior, los datos son característicos de motores que operan a 460/230 V conexión “Y”, con diseño Nema B [5]. Las características eléctricas se encuentran en la Tabla 16.

Tabla 16 Motor Siemens de 5 HP. Diseño Nema B [5].

HP

Velocidad Corriente (A) 460 V kVA/ HP

Eficiencia Nominal % F.P. Par

Conexión Síncrona

Plena Carga

Vacío Plena Carga

Arranque 1/2 3/4 Plena Carga

1/2 3/4 Plena Carga

Nom Lb/ft

Rotor Bloq

Max

5 3600 3515 2.3 6.2 46 J 87.0 88.0 87.5 0.72 0.82 0.85 7.5 1.9 4.0 Y


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Una vez que se cuenta con los datos eléctricos del motor, se procede al cálculo del alimentador, protecciones del alimentador, medios de desconexión, protecciones del motor, la protección contra sobre carga y el control. El alimentador debe ser elegido de acuerdo a lo siguiente.

1. Soportar la suma de las corrientes nominales (IN) de los motores a plena carga de acuerdo al Artículo 430-24 inciso (2)

𝐼𝑁𝑇 = ((6.2 𝐴)(1.25 𝑆𝑒𝑟𝑣𝑖𝑐𝑖𝑜 𝐶𝑜𝑛𝑡𝑖𝑛𝑢𝑜))(3 𝑀𝑂𝑇𝑂𝑅𝐸𝑆) = 23.25 𝐴

< 25 𝐴 𝐶𝑎𝑙. 12 𝐴𝑊𝐺 𝑝𝑜𝑟 𝑓𝑎𝑠𝑒.

De acuerdo a la Tabla 310-15(b) (16) Ampacidades permisibles, se elegirá un conductor por fase tipo THHW calibre 12 AWG con una capacidad de conducción de 25 A >23.25 A. Debido a que el sistema de control que se utilizara en el equipo hidroneumático engloba el control de los tres motores, el cable que se encuentra entre el equipo de protección y el equipo de control será de igual calibre que el alimentador principal.

Estas protecciones deben de ser capaz de soportar la corriente de arranque del motor de acuerdo al Artículo 430-152. Se utilizaran interruptores automáticos de tiempo inverso de acuerdo al Artículo 430-53 (c) (4). Rango de ajuste, Tabla 430-52 para motores con Diseño B energéticamente eficientes.

𝐼𝐴𝑗𝑢𝑠𝑡𝑎𝑑𝑎 = (250%𝑇𝑎𝑏 430−52)(6.2𝐴𝑃𝑙𝑒𝑛𝑎 𝐶𝑎𝑟𝑔𝑎) = 15.5 𝐴 ≈ 20 𝐴 (𝐴𝑗𝑢𝑠𝑡𝑒 𝐷𝑖𝑠𝑝𝑜𝑠𝑖𝑡𝑖𝑣𝑜 𝐶𝑜𝑚𝑒𝑟𝑐𝑖𝑎𝑙)

𝐴𝑗𝑢𝑠𝑡𝑒 𝑑𝑒𝑙 𝑑𝑖𝑠𝑝𝑜𝑠𝑖𝑡𝑖𝑣𝑜 𝑑𝑒 𝑎𝑐𝑢𝑒𝑟𝑑𝑜 𝑎 𝑙𝑎 𝑐𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑛𝑑𝑢𝑐𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒𝑙 𝑐𝑎𝑙𝑖𝑏𝑟𝑒 12 𝐴𝑊𝐺 = 30 𝐴 30 (𝐴)(3 𝑚𝑜𝑡𝑜𝑟𝑒𝑠) = 90 𝐴 (𝐴𝑗𝑢𝑠𝑡𝑒 𝐷𝑖𝑠𝑝𝑜𝑠𝑖𝑡𝑖𝑣𝑜 𝐶𝑜𝑚𝑒𝑟𝑐𝑖𝑎𝑙)

2. La protección contra sobrecorriente no es necesaria cuando los conductores no se extienden más allá del equipo de control.

3. Cuando los motores son de velocidad variable (inversores de frecuencia) se permitirá instalar un solo dispositivo de protección siempre y cuando el dispositivo este dimensionado de acuerdo a la corriente a plena carga 430-55.

4. Conductores de puesta a tierra la tabla 250-122 indica el tamaño mínimo del conductor de puesta a tierra. Un conductor desnudo del calibre 12 AWG.


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Los circuitos derivados deben tener una sección transversal suficiente para soportar una corriente no menor al 125 % de la corriente nominal del motor a plena carga de acuerdo al Artículo 430-22. 𝐼𝐴𝑗𝑢𝑠𝑡𝑎𝑑𝑎 = (𝐼𝑁)(125% 𝑆𝑒𝑟𝑣𝑖𝑐𝑜 𝑐𝑜𝑛𝑡𝑖𝑛𝑢𝑜) ∴ 𝐼𝐴 = (6.2 𝐴)(1.25) = 7.75 𝐴

Considerando la Tabla 310-15(b)(16) Ampacidades permisibles, se eligió un conductor por fase tipo THHW calibre 14 AWG con una capacidad de conducción de 20 A > 7.75 A.

Control de motores para el sistema hidroneumático mediante inversor de frecuencia y planificación de horarios para el sistema de riego.

El control de hidroneumáticos, está basado en presiones de agua y aire, así como de niveles dentro de la toma principal (cisterna). Actualmente los hidroneumáticos cuentan con variadores de frecuencia que regulan de manera continua la velocidad de la bomba para ajustarse a la demanda de agua.

Los variadores de frecuencia son equipos de electrónica de potencia, donde su objetivo es controlar la velocidad de rotación del motor por medio del control de frecuencia de alimentación. En la figura 6 se observa el control de la velocidad por medio de la frecuencia.

Figura 6 Control de Velocidad por Variación de frecuencia. RPM = (120* f) / P

Para el ahorro de energía eléctrica en sistemas hidroneumáticos se debe tener en cuenta que.

El caudal del agua (m3/s) es proporcional a la velocidad del eje del motor (RPM).

(m3/s) = RPM.

La presión del agua es igual al cuadrado de la velocidad del eje del motor.

RPM2 = (kg/cm2)


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De tal manera que en lugar de llenar un gran tanque de agua lo que hace el variador de frecuencia es bombear una mayor o menor cantidad de agua según sea la necesidad, haciendo más eficiente el consumo de energía eléctrica hasta un 50%. Para entender más a detalle este ahorro se debe tomar en cuenta que: La potencia (HP) es proporcional al cubo de la velocidad del eje (RPM3).

HP = RPM3 Por tanto la mitad de velocidad del eje usa un octavo de la potencia. En la figura 7 se puede ver más a detalle la relación Potencia-Caudal.

Entre otras ventajas los variadores de frecuencia también proporcionan.

Arranques y paros suaves del motor. Protección contra sobre cargas o corto circuito. Reducción de la corriente de arranqué. Poco Mantenimiento.

El equipo que se instalara para el control del sistema hidroneumático será el equipo Nassar Electronics 10V-N-15-440 cuya ficha técnica se encuentra en el Anexo 2. Este equipo engloba el paro y arranque de acuerdo a las señales que recibe del sensor de presión, alternando y simultaneando las bombas.

Figura 7 Relación Potencia-Caudal


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Este equipo de control se compone principalmente por elementos de electrónica de potencia el Artículo 430-51(c) (6) indica que; se permitirá un controlador combinado y auto-protegido, siempre y cuando los valores de sus protecciones no rebasen los niveles de ajuste de la Tabla 430-52. De acuerdo a los criterios de ahorro de energía, el variador de frecuencia proporciona gran ventaja en cuanto al consumo excesivo de energía eléctrica. Sin embargo la planeación de las actividades de riego mejorara de manera gradual el consumo eléctrico en horas pico de demanda. Cuando el sistema de riego accione el hidroneumático operara casi al 100% de potencia, debido a la longitud de las tuberías del sistema de riego, de tal manera que la programación de las actividades de riego en horas en las que el suministrador de energía (CFE) no cobra la demanda máxima de punta será de gran ayuda para reducir la facturación eléctrica. En la Tabla 17 se muestra una propuesta de la programación del riego de zonas verdes en base a los horarios especificados por CFE [6]. El riego de áreas verdes tendrá una duración de 1 hora

Tabla 17 Horario para el riego de zonas verdes

Precio del kWh ($) 1.0228 1.2478 1.0228 1.2478

Horario Verano Invierno

Día

Lunes

5:30

17:30

5:30

17:30

Martes

Miércoles

Jueves

Viernes

Sábado 6:30 18:30 6:30 18:30

Domingo 8:00 18:00 8:00 18:00

2.1.2.2 Elevadores.

Dentro de las instalaciones del hotel, se cuenta con dos elevadores eléctricos, esto para la comodidad de los huéspedes. Cada elevador tiene una capacidad de 630 kg que en promedio es equivalente a 8 personas con un peso promedio de 80 kg, para mayor información del elevador se puede consultar el Anexo 1 Elevador. Las especificaciones técnicas del fabricante (Ascensores Embarba) de un elevador típico para 8 personas se encuentra en la Figura 8 (Para mayor información técnica del elevador como sus dimensiones, pesos etc. consultar ficha técnica en el Anexo 2)


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Figura 8 Características técnicas de un elevador para 8 personas (H81IF)

La instalación eléctrica de elevadores deberá contar con los requerimientos y especificaciones del Artículo 620. Estas especificaciones indican los requerimientos técnicos de seguridad y control que los fabricantes deben de proveer en la instalación de sus elevadores. Las especificaciones para un elevador como el que se muestra en la Figura 8 son las siguientes:

1. Los alimentadores que suministran energía a más de dos motores debe seleccionarse con una capacidad de conducción no menor a la suma de todas las cargas, por el factor de demanda de la Tabla 620-14.

2. Los conductores que alimentan el motor y al controlador no deben tener una capacidad de conducción inferior a la de la corriente nominal de los valores de placa.

3. Se permite que la capacidad nominal del controlador sea menor que la capacidad del motor del elevador cuando el propio controlador limite la potencia disponible para el motor Artículo 620-15.

𝐼𝑁 =12.50 𝑘𝑊

0.85 ∗ 220 𝑉 ∗ √3= 38.59 𝐴 < 50 𝐴 𝑪𝒂𝒍. 𝟖 𝑨𝑾𝑮 𝑻𝑯𝑯𝑾 𝑻𝒂𝒃𝒂𝒍 𝟑𝟏𝟎 − 𝟏𝟓(𝒃)(𝟏𝟔)

𝐼𝑁𝑇 = 38.59 ∗ 2 ∗ 0.95 = 73.32 𝐴 < 85 𝐴 𝑪𝒂𝒍 𝟒 𝑨𝑾𝑮 𝑻𝑯𝑯𝑾

𝐼𝑛𝑡𝑒𝑟𝑟𝑢𝑝𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 40 𝐴 𝐼𝑛𝑑𝑖𝑣𝑖𝑑𝑢𝑙𝑎. 𝐼𝑛𝑡𝑒𝑟𝑟𝑢𝑝𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 80 𝐴 𝐺𝑒𝑛𝑒𝑟𝑎𝑙.

4. Los alimentadores dentro del cubo del elevador deben estar protegidos contra daños físicos y propagación de flama.


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5. El interruptor de alumbrado deberá encontrarse en el cuarto de máquinas, así mismo se deberá instalar un contacto de 120 v de 15 A o 20 A.

6. Se permitirá la unión equipotencial de todas las partes metálicas del elevador de acuerdo al Artículo 250 parte E y G.

7. La protección contra sobrecarga y corto circuito se proporciona a través del controlador (inversor de frecuencia).

Control de elevadores mediante inversores de frecuencia. El uso de inversores de frecuencia para el control de elevadores se debe principalmente al confort y factibilidad del control de velocidad y a los arranques y paros suaves que estos equipos proporcionan. A diferencia del variador de frecuencia para equipos hidráulicos que manejaban la potencia del motor debido a sensores de presión de agua; los inversores para el caso de elevadores deberán manejar la potencia del motor de acuerdo al número de personas (peso en kg) que se encuentren dentro de la cabina y al número de paradas. Los variadores de frecuencia aplicados a elevadores deben satisfacer una serie de requerimientos como lo son:

El confort de viaje, el movimiento del ascensor debe ser suave con valores aceptables en su aceleración y desaceleración para brindar una buena calidad de viaje.

Alta cadencia de arranques y paros, por ser un sistema capaz de alimentar el voltaje y frecuencia en relación a la demanda del equipo de tracción necesario para su funcionamiento y dependiendo el número de pasajeros, evitando el arranque a plena carga, esto dando como resultado una buena solución para el ahorro de energía eléctrica.

Precisión y exactitud en la nivelación del ascensor en distintas paradas y con diferentes estados de carga.

Como se mencionó con anterioridad, los variadores de frecuencia tienen grandes ventajas con respecto a otros métodos de arranque y control de velocidad, por lo que la elección de esta tecnología para el caso de elevadores no será la excepción. Para el control de los motores eléctricos del elevador que cuentan con una potencia de 12.5 kW se instalara un variador de velocidad Micromaster 440 de Siemens (Ficha técnica Anexo 2). En la Figura 9 obtenida de la página web de la empresa Ingeniería en Transporte Vertical S.A. de C.V. se puede apreciar el beneficio del uso de variadores en los elevadores.


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Figura 9 Beneficio de un variador de frecuencia instalado en elevadores.

2.1.2.3 Filtro de agua para alberca.

El mantenimiento y conservación del agua en albercas, es una tecnología de tratamiento. Esta agua tendrá un tratamiento especial debido a que tendrá un uso continuo en todo el año, dependiendo de la demanda del hotel. Para poder impulsar el agua atreves de la tubería, dosificador de cloro, filtros y todos aquellos elementos que son parte del tratamiento del agua, se necesita de una gran presión y velocidad, que solo una bomba centrifuga puede proporcionar al sistema. El agua de las albercas todos los días debe clorarse y filtrarse. Solo de esta forma se puede asegurar que se tiene en óptimas condiciones el agua, la filtración se realiza continuamente para retirar los sólidos producidos y la materia orgánica que se integra a la alberca y de esta manera siempre tener un agua cristalina. Cuando el uso de la alberca es intensivo como ocurre en el hotel, se recomienda que al menos durante el día, el agua pase tres veces a través del filtro. Para poder lograr un caudal de 2285.52 Lt/min en una tubería de 40 m de longitud se necesita una bomba centrifuga con potencia de 20 HP, esta bomba centrifuga utilizara un motor Siemens. Estos motores son totalmente cerrados con ventilación exterior, los datos son característicos de motores que operan a 460/230 V conexión “∆”, con diseño Nema B [5]. Las características eléctricas se encuentran en la Tabla 18.

Tabla 18. Motor Siemens de 20 HP. Diseño Nema B [5]

HP

Velocidad Corriente (A) 460 V kVA/ HP

Eficiencia Nominal % F.P. Par

Conexión Síncrona

Plena Carga

Vacío Plena Carga


1/2 3/4 Plena Carga

Nom Lb/ft

Rotor Bloq

Max

20 3600 3515 6.5 23.5 145 G 88.5 90.0 90.2 0.81 0.87 0.88 29.9 2.1 2.7 ∆


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Las características técnicas y de seguridad que deben cumplir los sistemas de filtrado de agua para albercas, se encuentran en el Articulo 680 Albercas. Los lineamientos que se deben cumplir para un correcto funcionamiento y protección de las personas son las siguientes:

Artículo 680-6 Todas las partes metálicas del equipo de filtrado deben estar equipotencialmente aterrizadas a tierra como se indica en el Artículo 250 parte E.

El conductor de puesta a tierra debe estar dimensionado de acuerdo a la Tabla 250-122, pero de tamaño 12 AWG como mínimo.

Las características técnicas para la operación del motor se encuentran en el Artículo 430.

La capacidad de conducción del circuito derivado de la línea al controlador (arranque estrella-delta) no debe ser menor al 125% de la corriente de plena carga.

La capacidad de conducción de los conductores derivados entre el controlador y el motor no debe de ser menor al 72% del valor nominal a plena carga.

𝐴𝑙𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑑𝑜𝑟 = 23.5 𝐴 𝑥 125 % = 29.3 𝐴 < 35 𝐴 𝑪𝒂𝒍 𝟏𝟎 𝑨𝑾𝑮 𝑻𝑯𝑯𝑾 𝑻𝒂𝒃𝒍𝒂 𝟑𝟏𝟎 − 𝟏𝟓(𝒃)(𝟏𝟔)

𝐶𝑖𝑟𝑐𝑢𝑖𝑡𝑜 𝐷𝑒𝑟𝑖𝑣𝑎𝑑𝑜 = 23.5 𝐴 𝑥 72 % = 16.9 𝐴 < 20 𝐴 𝑪𝒂𝒍 𝟏𝟒 𝑨𝑾𝑮 𝑻𝑯𝑯𝑾

Los interruptores contra corto circuito estarán seleccionados en base a la Tabla 430-52. Se permite instalar una combinación de protecciones (Corto circuito, falla a tierra y

sobre carga) si el dispositivo cumple con lo indicado en el Artículo 430-32.

𝐼𝑛𝑡𝑒𝑟𝑟𝑢𝑝𝑡𝑜𝑟 𝐴𝑢𝑡𝑜𝑚𝑎𝑡𝑖𝑐𝑜 𝑑𝑒 𝑑𝑖𝑠𝑝𝑎𝑟𝑜 𝑖𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡𝑎𝑛𝑒𝑜 = 23.5𝐴 𝑥 800% = 188 𝐴≈ 190 𝐴 𝐷𝑖𝑠𝑝𝑜𝑠𝑖𝑡𝑖𝑣𝑜.

Control del filtro para el agua de la alberca De acuerdo con los datos anteriores, el motor de 20 HP será accionado mediante un arranque estrella-delta para reducir las corrientes de arranque excesivas del motor (145 A), este método fue seleccionado a partir de una sola condición.

1. El filtro de la alberca funcionara al 100% del caudal por lo que no es necesario regular la velocidad del motor puesto que la maquina trabajara con corriente a plena carga. De acuerdo a esto, el uso de un variador de frecuencia no sería rentable para el arranque del motor


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El control de energía eléctrica del filtro, será en base a la programación de horarios, estos horarios no deberán estar dentro de los cargos por kWh de la demanda punta, para realizar esta programación, se instalara al control de la alberca un interruptor de horario (timer). El interruptor de horario ofrece una solución para el control del arranque programado del filtro de la alberca, estos horarios se programan en el interruptor (digital o analógico) de tal manera que a cierta hora, el motor arranque y funcione dentro del horario previamente ingresado en el interruptor, cuando este horario termine el motor parara y volverá a funcionar hasta la siguiente hora programada. El interruptor que se instalara en el cuarto de máquinas del filtro será de la marca Legrand (604-760) que opera a una tensión de 120 V y con una corriente de 16 A, la ficha técnica del equipo se encuentra en el Anexo 2. Para complementar el control de la bomba centrifuga, este interruptor estará interconectado al sistema de control del arranque estrella-delta como se muestran en el siguiente diagrama (Figura 10)

Figura 10 Diagrama de control. Arranque Y-∆ con interruptor temporalizado (Automático-Fuera-Manual)

Como se mencionó con anterioridad el agua debe de pasar tres veces por el filtro durante dos horas para poder garantizar que estará en óptimas condiciones (limpia), estos horarios que serán programados en el interruptor de horario se mencionan en la Tabla 19.


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Tabla 19. Horarios Programados para el uso del filtro de la alberca.

Precio del kWh ($)

1.0228 1.2478 1.0228 1.2478

Horario Verano Invierno

Día

Lunes

4:00-6:00 11:00-13:00 18:00-20:00

4:00-6:00 11:00-13:00 22:00-24:00

Martes

Miércoles

Jueves

Viernes

Sábado 5:00-7:00

13:00-15:00 20:00-22:00

5:00-7:00 13:00-15:00 21:00-23:00

Domingo 7:00-10:00

14:00-17:00

21:00-24:00 7:00-10:00

14:00-17:00 21:00-24:00

2.1.2.4 Sistema contra incendios.

El sistema contra incendios es considerado una instalación especial debido a la complejidad del control de motores y plantas diésel de emergencia. Estos sistemas de seguridad deben contar con requerimientos técnicos para su correcta función en caso de ser requeridos. El Artículo 695 indica los requerimientos técnicos y de seguridad que necesitan estas instalaciones. Para entender de manera más amplia los sistemas contra incendios, se deben de conocer sus elementos eléctricos y de emergencia, los cuales se enlistan en la Tabla 20.

Tabla 20. Elementos eléctricos y de emergencia del sistema contra incendios

Equipo Características Técnicas Descripción

Bomba Principal Electrica

Bomba centrifuga Horizontal de 50 HP

3600 R.P.M. 3ø 460 V

La bomba principal suministra el caudal y presión requeridos por el sistema. Es capaz de impulsar como mínimo el 140% del caudal nominal a una presión no inferior al 70% de su presión nominal [7] .

Bomba Principal Diésel

Motor horizontal a diésel de combustión interna, de 62 HP.

a 3,500 R.P.M.

La bomba diésel es capaz de impulsar el caudal de agua a una presión igual que la bomba principal eléctrica. Esta bomba diésel es requerida en caso de que la alimentación eléctrica falle; esta planta entra en caso de emergencia [7].

Bomba Jockey Bomba centrifuga Vertical de 3 HP

3600 R.P.M. 3ø 460/230 V

La bomba auxiliar o jockey es una bomba del tipo vertical multicelular de pequeño caudal que sirve para mantener presurizada la red contra incendios. El arranque y paro se controla mediante un preostato de forma automática. El cuadro de control dispone de un contador del número de arranques para controlar la posible existencia de fugas en la instalación [7].


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El sistema contra incendios que se encuentra instalado en el hotel contiene los anteriores elementos que funcionan de la siguiente manera en caso de un siniestro.

1. La Bomba Jockey es capaz de proporcionar una presión constate en siniestros pequeños,

y de esta manera puede evitar el arranque innecesario de la bomba eléctrica principal. 2. Una vez obtenida la presión de trabajo máxima mediante presostatos de arranque/paro la

bomba se detiene. De aquí su importancia debido a que absorbe las pequeñas perdidas de carga en forma automática. Esta bomba se activa las veces que sea necesario para mantener la presión constante, esto ocurre aunque no haya siniestro.

3. La Bomba Principal Eléctrica arranca y proporciona una presión constante de agua a todas las boquillas de la tubería contra incendio cuando el siniestro es mayor. Funciona de manera automática y solo para cuando: 1) Termino el siniestro o 2) Se suspende el servicio de energía eléctrica.

4. La bomba Principal Diésel arranca en caso de que la bomba Eléctrica principal pare por falta de energía eléctrica o alguna otra anomalía.

De acuerdo a los procedimientos de activación del sistema antes mencionados, el sistema eléctrico debe ser capaz de suministrar energía eléctrica constate a las dos bombas (Principal y Jockey). La bomba diésel debe ser activada en casos de emergencia en los que el suministro eléctrico de CFE sea interrumpido. Las características eléctricas de los motores que componen las bombas contra incendio se muestran en la Tabla 21.

Tabla 21. Características eléctricas del motor de la bomba contra incendio principal y bomba jockey.

Motores Siemens. Diseño Nema B [5].

HP Velocidad Corriente (A) 460 V kVA/

HP

Eficiencia Nominal % F.P. Par Conexión

Síncrona Plena Carga

Vacío Plena Carga


1/2 3/4 Plena Carga

Nom Lb/ft

Rotor Bloq

Max

50 3600 3530 19 62 380 G 88.4 90.2 91.0 0.83 0.87 0.87 126 130 220 ∆

3 3600 3515 1.5 3.7 32 K 83.0 85.5 85.5 0.67 0.8 0.85 4.5 1.7 3.4 Y

El Artículo 694-4 indica que los circuitos que alimentan las bombas deben ser supervisados a fin de evitar una posible desconexión inadvertida. La instalación de un solo medio de protección contra sobre corriente está permitida entre la fuente de suministro (transformador) y el control de las bombas como se menciona a continuación. 1. La protección contra sobre corriente debe ser seleccionada para soportar las corrientes a

rotor bloqueado de la bomba eléctrica principal y la bomba Jockey, conectadas al equipo de control.

2. Los conductores de la bomba diésel no deben de tener ningún medio de desconexión ni protección contra sobrecargas.


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Con las características eléctricas de los motores que componen las bombas contra incendio es posible calcular la corriente a rotor bloqueado de acuerdo a la Tabla 430-7 (b) de la NOM; esta corriente se muestra en las operaciones siguientes para cada motor.

𝐼𝑅𝐵 50 𝐻𝑃 = (6.29 𝑘𝑉𝐴 𝐻𝑃⁄ )(1000)(50 𝐻𝑃)

(√3)(460 𝑉)= 394.73 𝐴

𝐼𝑅𝐵 3 𝐻𝑃 = (8.99 𝑘𝑉𝐴 𝐻𝑃⁄ )(1000)(3 𝐻𝑃)

(√3)(460 𝑉)= 33.85 𝐴

𝐼𝑅𝐵𝑇 = 33.85 𝐴 + 394.73 = 428.58 ≈ 𝐴𝑗𝑢𝑠𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑝𝑟𝑜𝑡𝑒𝑐𝑐𝑖ó𝑛 𝑎 450 𝐴

Los alimentadores que se encuentran entre la fuente de suministro (Transformador), la protección contra sobrecarga y el control de las bombas contra incendios deben estar debidamente protegidos contra daño potencial así como en una canalización independiente. 3. Estos conductores deben dimensionarse a un 125 % de la corriente a plena carga de la

bomba contra incendios y la bomba de mantenimiento de la presión (Jockey) como lo marca el Artículo 695-6 (b)(1). Por lo tanto se dimensiona un alimentador de acuerdo a los cálculos siguientes.

𝐼𝑁𝑇 = (𝐼50 𝐻𝑃 + 𝐼3 𝐻𝑃)(125%) = (62 𝐴 + 3.7 𝐴)(1.25) = 82.12 De acuerdo a la tabla 310-15 (b)(16) se seleccionara un conductor THHW calibre 4 AWG con capacidad de conducción de 85 A > 82.12 A. El arranque del sistema contra incendios no necesita ningún equipo de control para el uso eficiente de la electricidad, debido a que este sistema debe actuar en forma inmediata (arranque pleno) sin ningún tipo de control en caso de algún siniestro. Por lo tanto este sistema solo fue reconocido para efectos de cálculo del suministro y de la subestación eléctrica que estará instalada dentro de la zona de máquinas del hotel (Anexo 1 Subestación Electrica). 2.1.3 Iluminación y Control. Conseguir un buen ambiente de iluminación que venga de la mano con un uso eficiente de la electricidad que se utiliza para dicho fin, es uno de los objetivos actuales para los ingenieros electricistas.


37

Cada zona requiere de niveles de iluminación distintos debido a que en cada una de ellas se realiza un trabajo o actividad diferente. Los niveles de iluminación requeridos en cada área están especificados en la NOM-025-STPS-2008 Condiciones de iluminación en los centros de trabajo. Para tener un panorama más amplio sobre la infraestructura del hotel, en la Tabla 22 se especifican las zonas que lo componen, así como los niveles de iluminación requeridos en cada una de ellas.

Tabla 22 Niveles de Iluminación Mínimos por zona.

Zona Nivel de iluminación mínima (luxes)

Habitación(es) 100

Oficina(s) 300

Pasillo(s) y escaleras 20

Cuarto de Maquinas 50

Cuarto de Mantenimiento 200

Restaurant y comedor 100

Cocina 200

Lobby y recepción 100

Alberca 20

Estacionamiento 20

Área de carga y descarga 50

Almacén 50

Una vez conocidos los niveles de iluminación mínimos requeridos para el plano de trabajo en las zonas del hotel, se procede a un cálculo rápido para la selección de luminarias. Para conseguir la eficiencia energética en el sistema de alumbrado del hotel, se requiere que la potencia de las luminarias seleccionadas a partir del método de lumen sea igual o menor que los niveles de Densidad de Potencia Eléctrica para Alumbrado (DPEA) que indica la NOM-007-ENER-2004 (Tabla 23). Dentro del hotel se encuentran dos tipos de iluminación, la interior y la exterior. A continuación se proporciona la potencia total y el tipo de control que se utilizara en cada uno de estos tipos de iluminación.


38

Tabla 23 Densidad de Potencia para Alumbrado.

2.1.3.1 Iluminación Interior.

La iluminación cuenta como un componente clave de diseño de interiores. En ella se destacan las zonas importantes en la habitación, restaurante, oficinas, comedor, recepciones, baños, etc. Esta crea un buen ambiente y mejora el estilo de la decoración general. La iluminación interior es toda aquella que se encuentre en espacios cerrados. A partir del método de lumen se establecerá el número de luminarias necesarias para cada zona del hotel que precise una iluminación uniforme. El método de lumen proporciona una iluminancia media con un error de ± 5 % esto proporcionara una idea muy aproximada de las necesidades de iluminación. Un buen diseño lumínico crea ambientes más agradables, seguros y hace que las instalaciones sean energéticamente sostenibles. Los parámetros que definen la calidad de la iluminación, responden a ciertas exigencias como; niveles de flujo luminoso (luxes), distribución de luminancias en el campo visual, limitación del deslumbramiento, reproducción cromática y estética [8].


39

La selección de luminarias está dada por la estética que se le quiere dar a cierta zona, temperatura de operación (K) y eficiencia que proporciona la lámpara. En la Tabla 24 se especifican las temperaturas de las luminarias, de acuerdo al ambiente que se recomienda usar.

Tabla 24 Temperatura de luminarias y ambientes propuestos

Grado (K) Temperatura Ambiente.

1,500 - 2,500 Ámbar

Blanco muy cálido Relajantes, estancias, restaurantes y bares

pasivos

2,500 - 3,900 Blanco cálido Restaurantes, dormitorios, terrazas, baños, jardines y hoteles (pasillos y recepciones)

3,900 - 5,500

Blanco neutro o

Luz de día

Tiendas comerciales, cocinas, espacios concurridos, auditorios, comedores

estacionamientos, oficinas y bibliotecas

5,500 - 7000 Blanco frio

Cocinas industriales, almacenes, frigoríficos, baños públicos, vitrinas, oficinas grandes

y cuartos de maquinas

Uno de los criterios para la selección de luminarias es el Índice de Reproducción Cromática (IRC) que es la capacidad que una fuente luminosa tiene para reproducir fielmente los colores de varios objetos en comparación con una fuente de luz natural o ideal (sol), se mide en porciento (%). El flujo luminoso que un determinado local o zona necesita para una buena visión esta expresado en lúmenes, este valor es necesario para conocer el número de luminarias que se necesitan dentro de la zona. El flujo luminoso total se obtiene a partir de la Ecuación 2.

ɸ𝑻 = 𝑬𝒎∗𝑺

𝑪𝑼∗ 𝑪𝒎 Ecuación 2

Dónde: Em: Nivel de iluminación media (Luxes) ɸT: Flujo luminoso total (Lúmenes) S: Superficie a iluminar (m2) Cm: Coeficiente de mantenimiento Cu: Coeficiente de utilización


40

El Coeficiente de Mantenimiento (Cm) es el cociente que indica el grado de conservación de una luminaria este depende del ambiente y el tipo de actividad que se realiza en el local donde se instalara la luminaria. En el Anexo 3 (Iluminación) se proporciona la tabla de Cm de acuerdo a las características de la luminaria y a la polución del ambiente. El Coeficiente de Utilización (CU) es la relación entre el flujo luminoso recibido por un cuerpo y el flujo emitido por la fuente luminosa, este valor es proporcionado por el fabricante de la luminaria. Para conocer el coeficiente de los luminarios que se seleccionaran más adelante, en el Anexo 3 se proporciona una tabla genérica en la que se indica el CU de acuerdo al tipo de reparto luminoso de cada luminario. El Coeficiente de Utilización está relacionado directamente con los niveles de reflexión de la luz que tienen los acabados de paredes, pisos y techos del área de trabajo donde se instalara cada luminario. En el Anexo 3 se proporciona la Tabla de reflexiones aproximadas clasificada por; superficie de pintura, superficie de madera con barniz, acabados metálicos y acabados de construcción aparente. En la Tabla 25 se enlistan las características de los acabados de cada área, así como los niveles de reflexión de paredes, pisos y techos.

Tabla 25. Índice de reflexiones y acabados por área

Área

Techo Piso Paredes Polución Ambiente Acabado

% Reflexión

Acabado %

Reflexión Acabado

% Reflexión

Habitación Muy Claro 70 Claro 30 Claro 50 Reducida

Baño (habitación)

Muy Claro 70 Claro 30 Claro 50 Reducida

Pasillos y Vestíbulos

Muy Claro 70 Claro 30 Medio 30 Moderada

Administración (Oficinas)


Comedor Muy Claro 70 Claro 30 Claro 50 Reducida

Baño (Públicos)


Cocina Muy Claro 70 Claro 30 Claro 50 Moderada

Almacén Muy Claro 70 Oscuro 10 Medio 30 Moderada

Ropería Muy Claro 70 Oscuro 10 Medio 30 Moderada

Bar Claro 50 Claro 30 Claro 50 Reducida

Lobby Claro 50 Claro 30 Claro 50 Reducida


41

Restaurante Muy Claro 70 Claro 30 Claro 50 Reducida

Vestidores de la alberca


Bar de la Alberca

Muy Claro 70 Claro 30 Claro 50 Moderada

Cuarto de Maquinas

Medio 30 Oscuro 10 Medio 30 Importante

Subestación Medio 30 Oscuro 10 Medio 30 Importante

Cuarto de Mantenimiento

Medio 30 Oscuro 10 Medio 30 Importante

Baño de Empleados


Oficina de Mantenimiento


De igual manera el coeficiente de utilización está relacionado con el índice del Local (k). Para el cálculo de iluminación es necesario conocer este índice, que depende de las dimensiones del lugar a ser iluminado y es determinado a partir de la Ecuación 3 (Iluminación directa) y Ecuación 4 (Iluminación indirecta).

𝒌 = 𝒂∗𝒃

𝒉∗(𝒂+𝒃) Ecuación 3.

𝒌 = 𝟑∗𝒂∗𝒃

𝟐∗𝒉∗(𝒂+𝒃) Ecuación 4.

Dónde: a: Ancho b: Largo h: Altura En la Tabla 26 se especifican las dimensiones (ancho, largo, alto y área), la aplicación de la Ecuación 3 para el cálculo del índice del local para la iluminación directa de cada una de las zonas, estas dimensiones están basadas en los planos arquitectónicos del Anexo 1. Así mismo se establece la altura del plano de trabajo que se desea iluminar de acuerdo a la actividad que se realizara. Generalmente se considera la altura del suelo a la superficie de una mesa de 0.85 m.


42

Tabla 26. Dimensiones e índice del local (k) por área

Área Ancho(a)

(m)

Largo(b)

(m)

Altura(h)

(m)

Área

(m2)

Altura del

Plano trabajo

Índice del

local (k)

Gerente general 5.77 3.80 2.20

25.60 0.80 1.14

Contador 3.91 3.77 2.20 14.75 0.80 0.87

Archivo 3.27 4.44 2.20 14.50 0.80 0.86

Baño (empleados) 3.36 2.10 2.20 7.00 0 0.59

Cocina (empleados) 3.36 2.74 2.20 9.20 0.80 0.69

Comedor (empleados) 6.53 7.90 2.20 51.58 0.80 1.43

Cajas de seguridad 2.82 2.82 2.20 8.00 0.80 0.64

Bar 2.35 6.95 2.20 16.35 0.80 0.80

Baño (clientes H y M) 4.57 2.92 2.20 13.35 0 0.81

Cuarto de aseo 2.00 3.50 2.20 7.00 0 0.58

Refrigeración/congela 4.00 4.00 2.20 16.00 0.80 0.91

Almacén 4.00 4.00 2.20 16.00 0.80 0.91

Cocina (principal) 4.59 8.00 2.20 36.72 0.80 1.33

Privado (cocina) 3.50 2.00 2.20 7.00 0 0.58

Lobby, Recepción y Bar 17.94 25.48 3.80 457.11 0 2.77

Restaurant 10.43 14.41 2.20 150.29 0.80 2.20

Bar (alberca) 4.40 9.40 2.20 41.40 0.80 1.36

Vestidor (alberca) 4.80 4.20 2.20 20.15 0 1.02

Habitación 3.60 4.60 2.20 16.50 0 0.92

Baño (Habitación) 2.00 2.00 2.20 4.00 0 0.45

Ropería Edificio 3.80 6.10 2.20 23.20 0.80 1.06

Ropería General 5.00 6.70 2.50 33.50 0.80 1.15

Baño de empleados 6.60 8.10 2.20 53.45 0.80 1.65

Recepción de ropa 5.15 4.00 2.50 20.60 0.80 0.90

Cuarto de maquinas 3.60 8.10 3.00 29.15 0.80 0.83

Subestación 3.60 8.10 3.00 29.15 0.80 0.83

Taller de mantenimiento 7.00 8.00 3.00 56.00 0.80 1.24

Oficina de manto 3.70 2.80 2.50 10.36 0.80 0.64


43

De acuerdo a los valores anteriores del Índice del local (k), la reflexión de techos y paredes, las características de contaminación en cada local, y la superficie en m2 de cada zona, en la Tabla 27 se procede al cálculo del flujo luminoso total de cada zona del hotel de acuerdo a la Ecuación 2 del método de lumen.

Tabla 27. Flujo Luminoso Total

Área CM (%) CU (%) Superficie (m2) Luxes Mínimos ɸT (Lumenes)

Gerente general 90 30 25.60 300 28444.44

Contador 90 30 14.75 300 16388.89 Archivo 90 30 14.50 300 16111.11

Baño (empleados) 80 30 7.00 100 2916.67 Cocina (empleados) 70 30 9.20 200 87.61.90

Comedor (empleados) 80 59 51.58 100 10927.97 Cajas de seguridad 90 30 8.00 300 8888.89

Bar 90 53 16.35 100 3427.67

Baño (clientes H y M) 80 30 13.35 100 5562.50

Cuarto de aseo 70 30 7.00 200 6666.67

Refrigeración/congela 80 30 16.00 200 13333.33

Almacén 70 30 16.00 50 3809.52

Cocina (principal) 70 38 36.72 200 27609.02

Privado (cocina) 70 30 7.00 200 6666.67

Lobby y Recepción 90 62 457.11 100 81919.35

Restaurant 90 63 150.29 100 26506.17

Bar (alberca) 90 58 41.40 100 7931.03

Vestidor (alberca) 90 30 20.15 100 7462.96

Habitación 90 53 16.50 100 3459.12

Baño (Habitación) 80 53 4.00 100 943.40

Ropería Edificio 80 25 23.20 50 5800.00

Ropería General 80 33 33.50 50 6344.70

Baño de empleados 70 44 53.45 100 17353.90

Recepción de ropa 70 25 20.60 50 5885.71

Cuarto de maquinas 70 25 29.15 50 8328.57

Subestación 70 25 29.15 50 8328.57

Taller de manto 70 32 56.00 200 50000.00

Oficina de manto 90 30 10.36 300 11511.11


44

La selección de luminarios como se mencionó, está dada de acuerdo con la temperatura y ambiente recomendado, tipo de montaje, estética e IRC; esto con base en los planos arquitectónicos del hotel de la planta baja, de los pisos 1-2-3, cuarto de máquinas, alberca, zona administrativa y azotea del Anexo 1. De acuerdo a la consulta de catálogos de las marcas Tecno Lite 2014 y Magg No 6, la selección de luminarias se encuentra en la Tabla 28.

Tabla 28 Selección de luminarias comerciales.

Tipo de lámpara Marca Clave

Luminaria Lumen

(lm) K W

No de Lámparas

Empotrada Tecno-lite YD-140/B 342.34 3000 50 1

Empotrada Tecno-lite YD-102/B 600 3000 50 1

Directo Sobreponer Magg LTL-3142/41 1190 4100 40 2

Directo Suspendido Tecno-lite CTL-8071/B 1160 4100 20 1

Directo Sobreponer Magg L-2143-5G0 1200 6500 28 2


Directo Suspendido Tecno-lite CTL8089/NA CTL8089/O

P 6000 6500 100 1

Directo Suspendido Tecno-lite CTL8089/O

P 1250 6500 20 1


Empotrada Magg L-5041-11D 3040 2700 32 1

Directo Sobreponer Magg L-7215-0 2750 6500 32 1

De acuerdo a la selección de luminarias comerciales de la Tabla 28 a continuación se presenta en la Tabla 29 el número de luminarias por cada zona interior del hotel así como la comparación de la potencia instalada y la potencia recomendada por la NOM-007-ENER-2004. De esta manera se garantizara que la iluminación sea eficiente.

Tabla 29 Numero de Luminarias y comparación de potencia instalada y potencia recomendad NOM-007

Zona Luminaria Área m

2

ɸT / ɸN

(No. Lum)

Potencia Instalada

(W)

DPA NOM-007

(W/m2)

Potencia Recomendada

(W)

Diferencia (W)

Gerente general LTL-3142/41 25.61 8 320 16.10 412.32 92.32

Contador LTL-3142/41 14.74 5 200 16.10 237.31 37.31


45

Archivo LTL-3142/41 14.71 5 200 16.10 236.83 36.83

Baño

(empleados) L-2143-5G0 7.05 2 56 10.92 76.98 20.98

Cocina

(empleados) L-2143-5G0 9.20 4 112 23.70 218.04 106.04

Comedor

(empleados) CTL-8071/B 51.58 9 180 10.80 557.06 377.06

Cajas de

seguridad LTL-3142/41 7.95 2 80 16.10 127.99 47.99

Bar YD-1300/B 16.33 5 65 10.80 176.36 111.36

Baño (clientes) L-7215-0 13.34 2 64 10.92 145.67 81.67

Cuarto de aseo L-2143-5G0 7.00 3 84 11.80 82.60 -1.40

Refrigeración/

congelación L-2143-5G0 16.00 6 168 11.80 188.80 20.80

Almacén L-2143-5G0 16.00 2 56 11.80 188.80 132.80

Cocina (principal) L-2143-5G0 36.72 11 308 23.70 870.26 562.26

Privado (cocina) L-2143-5G0 7.00 3 84 23.70 165.90 81.90

Lobby y

Recepción CTL-

8089/NA 457.11 14 1400 16.10 7359.47 5959.47

Restaurant YD-1300/B 150.29 34 442 10.80 1623.13 1181.13

Bar (alberca) L-5041-11D 41.36 3 96 10.80 446.68 350.68

Vestidor (alberca) L-2143-5G0 20.16 3 84 10.80 217.72 133.72

Habitación** YD-140/B 16.56 10 500 26.90 445.46 -54.54

Baño (Hab)** YD-102/B 4.00 2 100 10.80 43.20 -56.80

Ropería Edificio L-2143-5G0 23.18 2 56 3.20 74.17 18.17

Ropería General L-2143-5G0 33.50 3 84 11.80 395.30 311.30

Baño de

empleados L-2143-5G0 53.46 7 196 10.80 577.36 381.36

Recepción de

ropa L-2143-5G0 20.60 2 56 10.80 222.48 166.48

Cuarto de

maquinas L-7215-0 29.16 2 64 14.00 408.24 344.24

Subestación L-7215-0 29.16 2 64 14.00 408.24 344.24

Taller de L-7215-0 56.00 9 288 14.00 784.00 496

Oficina de manto L-2143-5G0 10.36 5 140 16.10 166.79 26.79

Potencia total instala en alumbrado interior

60497 -199.53

** Se trata de la potencia de una sola habitación. Para considerar la potencia total se multiplico por el número de habitaciones 92


46

Una vez conocida la potencia total instalada en iluminación interior se obtiene solo una diferencia del 0.33% menor con respecto a la potencia recomendada dentro de la NOM-007-ENER-2004. Control de la Iluminación Interior. Las zonas interiores del hotel se dividen en dos tipos, las zonas de alta concurrencia y las zonas de poca concurrencia, dentro del control de la iluminación interior estos dos tipos de zonas son determinantes para conocer el tipo de dispositivo que se utilizara para controlar el encendido y apagado de las luminarias. Dentro de los sistemas que se utilizaran para el control de la iluminación dentro del hotel, se encuentran, los sensores de ocupación, interruptores de horario y fotoceldas. De acuerdo a esto, a continuación se establecen los equipos y métodos de control de electricidad para cargas de alumbrado de acuerdo a la clasificación de las zonas y sistemas de control antes mencionados. 1) Zonas de alta concurrencia.

Estas zonas son clasificadas de esta manera debido a la cantidad de personas y movimiento dentro de ellas, en estas zonas se realizan trabajos y actividades constantemente. Para este tipo de zonas se presentaran dos tipos de control, sensores de movimiento infrarrojos e interruptores de horario. Los sensores de movimientos infrarrojos son recomendables en lugares abiertos y de mucho flujo de personas ya que son de largo alcance y tienen una detección de movimientos perceptibles. Los sensores son calibrados en base a tres condiciones; sensibilidad de movimiento, iluminación solar y tiempo de encendido. Los interruptores de horario son utilizados en lugares donde la iluminación es requerida en ciertos horarios de servicio de cada zona, estos interruptores son elegidos debido a que no tienen apagados en falso y por lo tanto la iluminación es constate y esto genera un mayor confort. Estos interruptores de horario serán de la marca Legrand 604-760, estos estarán programados de acuerdo al horario de servicio nocturno (más 30 min de tolerancia) de cada zona. Las zonas de alta concurrencia y el tipo de control que se utilizaran se mencionan en la Tabla 30.


47

Tabla 30 Control de zonas de alta concurrencia

Zona. Control.

Restaurante

Interruptor de Horario.

Comedor

Vestidores

Bar (alberca)

Lobby y Recepción

Sensor de movimiento infrarrojo.

Bar

Almacenes y cuarto de refrigeración

Cocinas

Baños (bar y restaurante)

2) Zonas de baja concurrencia. Estas zonas son consideradas de esta manera debido a que su ocupación está limitada a pocas personas en lapsos de tiempo corto o largo, donde la actividad que se realiza es de poco movimiento. Para este tipo de zonas se presentan los sensores ultrasónicos e infrarrojos para el control de la iluminación. Dentro de las zonas de poca concurrencia se encuentran las habitaciones, en ellas se controlara la iluminación por medio de sensores infrarrojos con una sensibilidad baja al movimiento, debido a que cuando los huéspedes duermen el sensor no haga encendidos en falso. Los sensores ultrasónicos son recomendables en zonas cerradas de poco movimiento (poco flujo de personas) como oficinas, son de corto alcance y detectan movimientos imperceptibles. Este tipo de sensores son calibrados de la misma manera que los infrarrojos, en la Tabla 31 se enlistan las zonas de poca concurrencia y el control de iluminación utilizado en cada una de ellas.

Tabla 31 control de zonas de poca concurrencia.

Zona Control

Habitaciones Sensores Infrarrojos

Oficinas Sensores Ultrasónicos

2.1.3.2 Iluminación Exterior

La iluminación exterior proporciona una buena visión en pasillos, escaleras, vestíbulos, zona de alberca, estacionamiento, entrada y área de carga y descarga.


48

Dentro de la iluminación exterior hay zonas comunes semi-exteriores como lo son escaleras, pasillos, vestíbulos y terrazas; así como zonas exteriores que son Alberca, zona de almacén, estacionamiento y entrada al hotel. A continuación se realiza el cálculo de la iluminación de cada una de estas zonas en comparación con los niveles de iluminación recomendados dentro de la NOM-007-ENER-2004 esto con la finalidad de crear un sistema de alumbrado eficiente. 1. Zonas Semi-Exteriores (Escaleras, pasillos, vestíbulos y terrazas)

Para el cálculo de la iluminación en estas zonas, se utilizara de nueva cuenta el método de lumen. Como se mencionó con anterioridad este método proporcionara una iluminación media con un error de ± 5%. Con el mismo procedimiento que se realizó para la iluminación interior, se procederá al cálculo de la iluminación semi-exterior para zonas comunes. Dentro de la NOM-025-STPS-2008 la Tabla 1 Niveles de Iluminación recomienda como nivele mínimo de iluminación 50 Luxes para pasillos y escaleras. Debido a que las zonas comunes tienen diferentes características de cálculo se realizara este por separado. La Tabla 32 indica el índice del local (k) para los pasillos, escaleras y vestíbulos que se encuentran en el hotel.

Tabla 32 Índice del local y área de pasillos, escaleras y vestíbulos.

Área Ancho(a)

metros

Largo(b)

metros

Altura(h)

metros

Área

m2

Altura del

Plano trabajo

metros

Índice del

local (K)

Pasillo de Habitaciones

(Ala A) 2.10 44.00 2.20 92.40 0 0.91

Pasillos de Habitaciones (Ala B)

2.10 35.32 2.20 74.17 0 0.90

Pasillo principal

(Lobby-edificios) 17.53 8.29 2.20 145.32 0 2.56

Vestíbulos 3.59 11.76 2.20 42.21 0 1.25

Escaleras

(7 Escalones y un descanso) 3.78 1.91 2.20 7.21 0 0.58

Pasillos de Escaleras 3.94 8.39 2.2 33.05 0 1.22

Terraza Ala A 5 8.43 2.2 21.05 0 1.43

Terraza Ala B 6.86 10.85 2.2 37.21 0 1.91

La Tabla 33 que se muestra a continuación, se indican los índices de reflexión que tienen las zonas comunes mencionadas con anterioridad.


49

Tabla 33 Índices de reflexión.

Área

Techo Piso Paredes Polución Ambiente Acabado

% Reflexión

Acabado %

Reflexión Acabado

% Reflexión

Pasillo de

Habitaciones (Ala A) Muy Claro 70 Claro 30 Medio 30 Moderada


Muy Claro 70 Claro 30 Medio 30 Moderada

Pasillo principal

(Lobby-edificios) Muy Claro 70 Claro 30 Medio 30 Moderada

Vestíbulos Muy Claro 70 Claro 30 Claro 50 Reducida

Escaleras

(7 Escalones y un

descanso)


Pasillos de Escaleras Muy Claro 70 Claro 30 Claro 50 Moderada

Terraza Ala A Muy Claro 70 Claro 30 Medio 30 Moderada

Terraza Ala B Muy Claro 70 Claro 30 Medio 30 Moderada

En la Tabla 34 se observan los Coeficientes de mantenimiento y utilización así como los flujos luminosos totales que requiere cada zona del hotel.

Tabla 34 Flujo Luminoso total por zona

Área CM (%) CU (%) Superficie (m2) Luxes Mínimos ɸT (Lumenes)

Pasillo de Habitaciones (Ala A)

80 51 92.40 50 11323.53


80 51 74.17 50 9089.46

Pasillo principal (Lobby-edificios)

80 60 145.32 50 15137.50

Vestíbulos 90 56 42.21 50 4710.94

Escaleras (7 Escalones y un

descanso) 90 53 7.21 50 850.24

Pasillos de Escaleras

80 56 33.05 50 3688.62

Terraza Ala A 80 56 21.05 50 2349.33

Terraza Ala B 80 58 37.21 50 4009.70

En la Tabla 35 se muestra la selección de una luminaria de la marca Magg en base a los grados Kelvin recomendados para las zonas mencionadas con anterioridad.


50

Tabla 35 Selección de lámpara comercial

Montaje Marca Clave

Luminaria Lumen

(lm) K W

No de Lámparas

Sobreponer en techo MAGG L-1990-1F0 790 2700 13 1

En la NOM-007-ENER-2004 en su Artículo 6.2 se hace mención al nivel de Densidad de Potencia Eléctrica para Alumbrado (DPEA) que deben cumplir las zonas exteriores restantes del hotel, este nivel de potencia será de 1.8 W/m2. En la Tabla 36 se establece el número de luminarias por cada zona, así como la comparación entre potencia instalada y potencia recomendada.

Tabla 36 Numero de Luminarias y comparación de potencia instalada y potencia recomendad NOM-007

Zona Área m2

ɸT / ɸN

(No. Lum)

Potencia Instalada

(W)

DPA NOM-007

(W/m2)


(W)

Cumple

Diferencia (W)

Pasillo de

Habitaciones (Ala A)* 92.40 14 182 1.8 166.32 NO -15.68

Pasillos de Habitaciones (Ala B)*

74.17 11 143 1.8 133.50 NO -9.50

Pasillo principal

(Lobby-edificios) 171.25 19 247 1.8 264.58 SI 17.58

Vestíbulos 42.21 6 78 1.8 75.99 NO -2.01

Escaleras

(7 Escalones y un

descanso)**

7.21 1 13 1.8 12.99 SI 0

Pasillos de Escaleras* 33.05 5 65 1.8 59.50 NO -5.50

Terraza Ala A* 21.05 3 39 1.8 37.93 NO -1.07

Terraza Ala B* 37.21 5 65 1.8 66.98 SI 1.98

Total de Potencia instalada en zonas concurridas

2457 Diferencia de la potencia total instalada y

la potencia recomendada -103.51

*Potencia multiplicada por el número de niveles (4) **Potencia multiplicada por el número de niveles (4) y por (3) de acuerdo a que son 21 escalones y 3 descansos por nivel.

De acuerdo a los datos anteriores la iluminación de zonas concurridas esta un 4.39% fuera de los niveles de iluminación recomendados por la NOM-007-ENER-2004.


51

2. Zonas Exteriores La iluminación de la alberca, estacionamiento, área de almacén y entrada del hotel son consideradas iluminación exterior, este tipo de iluminación se calculara a partir del mapa de isolineas que proporciona el fabricante, a partir de esto se conocerá el número de luminarias necesarias y la distancia entre postes que debe de haber para conseguir niveles óptimos de iluminación. La luminaria seleccionada para cubrir las necesidades de iluminación requeridas en estas zonas es de la marca Magg; en la Tabla 37 se muestran las características técnicas de la luminaria, para mayor información sobre medidas y otros datos técnicos la ficha técnica se encuentra en el Anexo 2.

Tabla 37 Características técnica de luminario para exteriores.

Marca Clave

Luminaria Lumen

(lm) K W

Tensión (V)

MAGG CITI-20 1236 4000 20 120-240

En la Figura 11 se muestra el mapa de isolineas proporcionadas por el fabricante, en base a este mapa y al área en m2 que tienen las zonas que se desean iluminar (Planos del Anexo 1) se podrá calcular el número de luminarias necesarias para lograr los niveles requeridos.

Figura 11 Isolineas para luminaria Magg CITI-20

En la Tabla 38 se proporcionan las dimensiones de las zonas que se desea iluminar, así como el número de luminarias requeridas para cada una de ellas considerando la distancia interpostal de 15 m.


52

Tabla 38 Numero de luminarias de acuerdo a las dimensiones de cada zona exterior.

Zona Calle Ancho

(m) Largo

(m) Área (m2)

No de Luminarias

Potencia Total (W)

Entrada Principal

Entrada 5.50 51.64 284.02 4 80

Salida 5.50 57.64 317.02 5 100

Glorieta (solo la mitad) 5.50 42.34 232.87 4 80

Estacionamiento

Entrada 5.50 23.50 129.25 3 60

Cajones 1-20 5.00 36.00 180.00 4 80

Cajones 21-40 5.00 36.00 180.00 4 80

Cajones 41-60 5.00 36.00 180.00 4 80

Almacén

Anden (Salida 2) Carga y descarga

6.00 131.00 786.00 10 200

Pasillo de manto. 3.50 27.64 96.74 3 60

Alberca Periferia 4.00 116.00 464.00 9 180

Periferia Bar. 4.00 36.00 144.00 4 80

Total 2993.9 54 1080

De acuerdo al Artículo 6.2 de la NOM-007-ENER-2004 las zonas exteriores pertenecientes al hotel no deben rebasar el 1.8 W/m2 de DPEA. Para estacionamientos abiertos la DPEA está basada en el área en m2 como lo indica la Tabla 2 sobre los valores máximos de Densidad de Potencia Eléctrica para Alumbrado (DPEA) para estacionamientos abiertos de la NOM-007. En la Tabla 39 se muestra si los niveles de potencia instalados cumplen con los niveles especificados en la NOM-007.

Tabla 39 Niveles de potencia instalados en comparación con los niveles de potencia recomendados en la NOM-007.

Zona Área a iluminar

(m2)

Potencia Instalada

(W)

DPEA W/m2


Cumple Diferencia

Entrada principal 833.91 280 1.80 1501.03 SI 1221.03

Estacionamiento 669.25 260 0.70 468.47 SI 208.47

Almacén 882.74 260 1.80 1588.93 SI 1328.93

Alberca 608.00 260 1.80 1094.40 SI 486.40 Potencia total instalada en zonas

exteriores 1080

Diferencia entre la potencia total instalada y la recomendada

2164.83

De acuerdo a los datos anteriores la iluminación de zonas exteriores es solo el 49.88 % de la potencia eléctrica recomendada en base a los niveles de DPEA.


53

Control de la iluminación exterior. Una vez conocida la potencia total instalada para iluminación exterior, se procede al reconocimiento de las necesidades de iluminación por lapsos de tiempo que necesitan estas zonas. Esto con la finalidad de crear un sistema de alumbrado automatizado que se ajuste a las necesidades del hotel. Los equipos de control que se seleccionaran en esta zona son básicamente dos; fotoceldas y sensores de movimiento. Los sensores de movimiento serán seleccionados para zonas semi-exteriores, debido a la alta concurrencia de personas que hay en ellas, el tipo de sensor de movimiento que se utilizara será el infrarrojo. Los sensores infrarrojos como se mencionó con anterioridad son utilizados en lugares abiertos y de mucho flujo de personas ya que son de largo alcance y tienen una detección de movimientos perceptibles.

Las fotoceldas requieren de niveles de iluminación solar para su operación, cuando el sol se encuentre a punto de ocultarse estos equipos censaran esa iluminación y activaran las luminarias que estos controlen, de igual manera cuando el sol está a punto de aparecer estos desactivaran las luminarias. Las fotoceldas se utilizaran para el control de iluminación exterior (estacionamiento, almacén y alberca) debido a que en estas zonas la iluminación no debe ser interrumpida por la entrada y salida de vehículos y personal constante que hay. Las características técnicas de la fotocelda que se utilizara para el control de la iluminación exterior se encuentran en el Anexo 2 Fotocelda Tork. 2.1.3.3 Ventajas de la iluminación proyectada y su control.

De acuerdo al Artículo 7.2.1 de la NOM 007 antes mencionada se especifica que los lugares del hotel, donde la función de las actividades y tareas específicas que se desarrollen requieran valores de DPEA mayores a los límites establecidos, estos serán permitidos siempre y cuando sean compensados en otras zonas del edificio. En la Tabla 40 se muestran los niveles de potencia instalados para la iluminación, así como la DPEA.


54

Tabla 40 niveles de potencia instalados para la iluminación en comparación con los niveles de DPEA especificados en la NOM-007-ENER-2004

Iluminación Potencia Total Instalada (W)

Potencia Total Recomendada

(W)

Diferencia entre potencia instalada y potencia

recomendada (W)

Cumple

Interior 60497 60297.47 PTR<199.53 NO

Semi-exterior 2457 2353.49 PTR<103.51 NO

Exterior 1080 3244.83 PTR>2164.83 SI

Diferencia Total PTR>1861.79 SI

De acuerdo a los datos anteriores, la potencia eléctrica destinada a la iluminación cumple con las especificaciones de la NOM-007-ENER-2004. Esto debido a que la potencia instalada es 1861.79 W menor que la potencia recomendada en dicha NOM. De esta manera se consigue un uso eficiente de la energía eléctrica, mediante la optimización del diseño de la iluminación y el uso de equipos de control que en su conjunto incrementan la eficiencia, haciendo un uso más racional de la energía eléctrica que se usa para alumbrado en el hotel, como lo muestra un estudio de la Midwest Energy Efficiency Allince de la Figura 12.

Figura 12 Estudio de la Midwest Energy Efficiency Allince sobre ahorros en Iluminación.


55

2.2 Suministro de Energía Electrica.

Una vez conocida toda la carga instalada del hotel así como los medios de control específicos de cada una de ellas, se tiene un panorama más amplio sobre los requerimientos que se le deben hacer a la compañía suministradora. 2.2.1 Tarifa y Subestación Electrica.

Se conocerán los puntos principales para la solicitud de la tarifa eléctrica y la capacidad de la subestación. Estos puntos son; la potencia total instalada, selección de la tarifa eléctrica, punto de conexión, niveles de tensiones eléctricas requeridas por la carga y el dimensionamiento de la subestación eléctrica.

Los puntos anteriores se obtienen a partir de la suma total de todas las cargas eléctricas instaladas. La sumatoria de los kVA sería poco factible desde el punto de vista de la ingeniería por lo que es necesario contar con los datos de potencia activa y reactiva total de la instalación eléctrica. En la Tabla 41 se enlistan las potencias aparente, activa y reactiva de la carga instalada así como los niveles de tensión requeridos por las cargas instaladas, esto para conocer la capacidad de uno o varios transformadores que suministraran energía eléctrica El factor de potencia utilizado para contactos de uso general y especifico fue tomado de 0.85 (-) y en el caso de luminarias es seleccionado en base al promedio de los FP de las luminarias seleccionadas el cual es 0.9 (-).

Tabla 41 Potencias activas, reactivas y aparentes de la carga instalada.

Carga Electrica FP ᴫ W var VA Tensión

Iluminación 0.90 64034 31013.06 71148.88 127 V

Contactos 0.85 216750 134329.58 255000.00 127 V

Minisplit 0.90 41600 20147.79 46222.22 127 V

Elevadores (2M) 0.85 25000 15493.59 29411.76 127/220 V

Hidroneumático (3M) 0.85 0.87 11190 10184.84 15131.00 460 V

Filtro de Alberca 0.88 0.90 14920 11501.22 18838.38 460 V

Sistema vs Incendio Principal

0.87 0.91 37300 28782.28 47113.80 460 V

Bomba Jockey 0.85 0.85 2238 2141.56 3097.57 460 V

Total 413032 253593.92


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Una vez conocidas las potencias activas y reactivas de la instalación, en las siguientes operaciones se muestra la potencia activa total instalada dentro del hotel así como las potencias requeridas por nivel de tensión.

𝒌𝑽𝑨 = √4130322 𝑊 + 253593.922 𝑣𝑎𝑟 = 𝟒𝟖𝟒𝟔𝟕𝟎. 𝟑𝟎 𝑽𝑨 ≈ 𝟒𝟖𝟒. 𝟔𝟕𝟎 𝒌𝑽𝑨

𝒌𝑽𝑨 = √3473842 𝑊 + 200984.022 𝑣𝑎𝑟 = 𝟒𝟎𝟏𝟑𝟑𝟓. 𝟓𝟒 𝑽𝑨 ≈ 𝟒𝟎𝟏. 𝟑𝟑𝟓 𝒌𝑽𝑨 (𝑻𝒆𝒏𝒔𝒊𝒐𝒏𝒆𝒔 𝟏𝟐𝟕/𝟐𝟐𝟎 𝑽)

𝒌𝑽𝑨 = √656482 𝑊 + 52609.92 𝑣𝑎𝑟 = 𝟖𝟒𝟏𝟐𝟕. 𝟔𝟒 𝑽𝑨 ≈ 𝟖𝟒. 𝟏𝟐𝟕 𝒌𝑽𝑨 (𝑻𝒆𝒏𝒔𝒊𝒐𝒏𝒆𝒔 𝟒𝟔𝟎 𝑽)

Por lo tanto la Tarifa que se seleccionara para el suministro de energía eléctrica será la tarifa H-M para servicio en media tensión de 100 kW o más. Las características de esta tarifa se mencionaron en el subcapítulo 1.5.2. Una vez seleccionada la tarifa eléctrica se procede al reconocimiento del punto de conexión entre el suministrador (CFE) y el hotel. El punto de conexión se realizara al norte del hotel a un costado del cuarto de la subestación como se muestra en el plano general y plano de subestación del Anexo 1. De acuerdo a la zona geográfica donde se encuentra el hotel (Tecolutla Veracruz) el nivel de media tensión (MT) para la distribución de energía eléctrica es de 13.8 kV. De acuerdo al nivel de tensión de distribución en MT (13.8 kV), los niveles de baja tensión (BT) 460V y 120Y/220V y la potencia total instalada en el hotel, en la Tabla 42 se muestra los transformadores requeridos para el suministro de energía eléctrica.

Tabla 42 Transformadores requeridos (MT/BT)

Transformador

Lado Primario

Lado Secundario

Potencia Requerida

(kVA)

Potencia Comercial

(kVA) Tensión (kV)

Conexión Tensión

(V) Conexión

T-14-3F 13.8 ∆

460 ∆ 84.127 112.5

T-12-3F 13.8 ∆ 127/220 Y 401.335 500

En la Figura 13 se muestra el diagrama unifilar de la interconexión de los transformadores, el suministro de media tensión y los tableros principales.


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Y

Edificio

A

Tablero Tablero Tablero Tablero Tablero

Edificio

B

Alberca Edificio

Admin

Exterior

C C C CC

M M M MM

13.8 kV

13.8 kV

0.460 kV0.127/0.220 kV

13.8-0.460 kV112.5 kVA

13.8-0.127/0.220 kV500 kVA

AP

Fusible Fusible

Edificio

A

Tablero Tablero Tablero Tablero Tablero

Edificio

B

Alberca Edificio

Admin

Exterior

C C C CC

M M M MM

Hitroneumatico Filtro de

Alberca

Bomba Principal

Sistema

Contra Incendios

Bomba

JockeyElevadores

Medidor

CFE

Figura 13 Diagrama Unifilar de Potencia (Transformadores y tableros principales)


58

2.2.2 Demanda Electrica.

La demanda se puede definir como la máxima coincidencia de cargas en un intervalo de tiempo. La tarifa eléctrica H-M incluye, además del cargo por consumo un cargo por demanda máxima, como se observó en la Tabla 1 del subcapítulo 1.5 Tarifas. La demanda eléctrica del hotel será calculada en base a los parámetros establecidos en la NOM-001-SEDE-2012 en el Artículo 220 parte C. para acometidas (suministro). La Tabla 220-42 de la NOM (Tabla 43) indica los factores de demanda para las cargas de alumbrado.

Tabla 43 Factores de demanda de cargas de alumbrado

A partir de esta tabla se observa que para cargas de alumbrado que sobrepasan los 20001 VA pero no los 100000 VA se aplicara un factor de demanda del 40% para la carga de alumbrado instalada en el hotel. En la siguiente operación se muestra con base en lo anterior la demanda de energía eléctrica del hotel para alumbrado.

𝐷𝑒𝑚𝑎𝑛𝑑𝑎 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎𝑠 𝑑𝑒 𝑎𝑙𝑢𝑚𝑏𝑟𝑎𝑑𝑜 = (𝐶𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑖𝑛𝑠𝑡𝑎𝑙𝑎𝑑𝑎) (𝐹𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑑𝑒𝑚𝑎𝑛𝑑𝑎)

𝐷𝑒𝑚𝑎𝑛𝑑𝑎 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎𝑠 𝑑𝑒 𝑎𝑙𝑢𝑚𝑏𝑟𝑎𝑑𝑜 = (71148.88 𝑉𝐴)(0.40) = 28459.552 𝑉𝐴 La demanda de energía eléctrica para contactos a excepción del aire acondicionado y los circuitos de la cocina se deben calcular de acuerdo a la Tabla 44 que hace mención a los factores de demanda para cargas de contactos en inmuebles que no sean vivienda de la Tabla 220-44 de la NOM-001.


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Tabla 44 Factores de demanda para cargas de contactos.

De acuerdo con la tabla anterior y restando a la carga total de contactos la potencia de los circuitos derivados de la cocina y el equipo de aire acondicionado, la demanda de contactos quedara como se muestra en la siguiente operación.

𝑘𝑉𝐴 𝐶𝑜𝑛𝑡𝑎𝑐𝑡𝑜𝑠 − 𝑘𝑉𝐴 𝐴𝑖𝑟𝑒 𝐴𝑐𝑜𝑛𝑑𝑖𝑐𝑖𝑜𝑛𝑎𝑑𝑜 − 𝑘𝑉𝐴 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝐶𝑜𝑐𝑖𝑛𝑎 − 𝑘𝑉𝐴 𝑅𝑒𝑓𝑟𝑖𝑔𝑒𝑟𝑎𝑖ó𝑛 = 𝑘𝑉𝐴 𝐶𝑜𝑛𝑡𝑎𝑐𝑡𝑜𝑠 301222 𝑘𝑉𝐴 − 46222 𝑘𝑉𝐴 − 14400 𝑘𝑉𝐴 − 14400 𝑘𝑉𝐴 = 226200 𝑘𝑉𝐴

∴ 226200 𝑘𝑉𝐴 ∗ 50 % 𝐹𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝐷𝑒𝑚𝑎𝑛𝑑𝑎 = 113100 𝑘𝑉𝐴 Para equipos de aire acondicionado se considera el 100 % de la carga instalada como se especifica en el Artículo 220-51.

∴ 46222 𝑘𝑉𝐴 ∗ 100 % 𝐹𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝐷𝑒𝑚𝑎𝑛𝑑𝑎 = 46222 𝑘𝑉𝐴 Para equipos de cocina y refrigeración que se incluyen en esta zona se considera la Tabla 220-56 de la NOM-001 (Tabla 45) que se refiere a los factores de demanda en cuartos de cocina.

Tabla 45 Factores de demanda para equipos de cocina.


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De acuerdo a lo anterior y considerando un equipó por contacto instalado en la zona de cocina, la demanda para estos equipos queda de la siguiente manera.

12 𝑐𝑜𝑛𝑡𝑎𝑐𝑡𝑜𝑠 = 12 𝑒𝑞𝑢𝑖𝑝𝑜𝑠 ∴ 28.800 𝑘𝑉𝐴 ∗ 65 % 𝐹𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑑𝑒𝑚𝑎𝑛𝑑𝑎 = 18.720 𝑘𝑉𝐴 La demanda de los motores eléctricos está especificada en el Artículo 430-24 excepción 1 para motores con servicio intermitente, periódico o variable; el porcentaje aplicado al valor nominal de las corrientes de las placas características de cada motor se encuentran la tabla 430-22 (e) (Tabla 46)

Tabla 46 Servicio por régimen de tiempo.

Para los motores que son accionados por inversores de frecuencia, como son los del equipo hidroneumático y elevadores se considerara tiempos de 1 hora y 15 minutos respectivamente. Para el caso del motor que pertenece al sistema de filtrado de la alberca se considerara como de servicio continuo.

En los siguientes cálculos se proporcionan las demandas de cada motor y/o conjunto de motores que se encuentran instalados en el hotel. Cabe mencionar que, el equipo contra incendios no es considerado dentro de la demanda del cuarto de máquinas debido a que este equipo no será muy utilizado dentro de la instalación eléctrica.

𝑘𝑉𝐴 𝑀𝐴𝑙𝑏𝑒𝑟𝑐𝑎 = 23.5 𝐴 ∗ 140% = 32.90 𝐴 ∴ 𝑘𝑉𝐴 = 32.90 𝐴 ∗ 460 𝑉 = 𝟏𝟓. 𝟏𝟑𝟒 𝒌𝑽𝑨

𝑘𝑉𝐴 𝑀𝐻𝑖𝑑𝑟𝑜𝑛𝑒𝑢𝑚𝑎𝑡𝑖𝑐𝑜 = 6.2 𝐴 ∗ 90% = 5.58 𝐴 ∴ 𝑘𝑉𝐴 = 5.58 𝐴 ∗ 460 𝑉 = 2.566 𝑘𝑉𝐴


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2.566 𝑘𝑉𝐴 ∗ 3 𝑀𝑜𝑡𝑜𝑟𝑒𝑠 = 𝟕. 𝟔𝟗𝟖 𝒌𝑽𝑨

𝑘𝑉𝐴 𝑀𝐸𝑙𝑒𝑣𝑎𝑑𝑜𝑟 = 38.59 𝐴 ∗ 85% = 32.80 𝐴 ∴ 𝑘𝑉𝐴 = 32.80 𝐴 ∗ 220 𝑉 = 𝟕. 𝟐𝟏𝟔 𝒌𝑽𝑨

𝑘𝑉𝐴 𝑀𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 = 15.134 𝑘𝑉𝐴 + 7.698 𝑘𝑉𝐴 + 7.216 𝑘𝑉𝐴 = 𝟑𝟎. 𝟎𝟒𝟖 𝒌𝑽𝑨 De acuerdo con los cálculos anteriores sobre los factores de utilización de cada una de las cargas eléctricas instaladas en el hotel se tienen una potencia de utilización como se muestra en el siguiente cálculo.

𝑘𝑉𝐴 𝑈𝑡𝑖𝑙𝑖𝑧𝑎𝑑𝑜𝑠 = 28.459 + 113.100 + 46.222 + 18.720 + 30.048 = 236.54 𝑘𝑉𝐴 % 𝑈𝑡𝑖𝑙𝑖𝑧𝑎𝑐𝑖ó𝑛 = (236.54 ∗ 100)/484.670 = 48.80 % De acuerdo a lo anterior se tienen un panorama más amplio sobre la demanda eléctrica que registra el hotel con respecto a la carga total instalada. Este consumo puede variar con respecto a la ocupación hotelera que presente la región en respectivas épocas del año.


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CAPÍTULO 3. Sistema Fotovoltaico.

México cuenta con un gran recurso solar para desarrollar proyectos fotovoltaicos muy alto, la irradiación alcanza niveles superiores a 5 kWh/m2 al día. Además, cuenta con una capacidad productiva de módulos fotovoltaicos de 300 MW anuales y se beneficia de una fuerte industria manufacturera y una vasta disponibilidad de terreno, en la Figura 14 se observa un promedio de la irradiación solar en México por cada entidad federativa [9].

Figura 14 Irradiación solar promedio por cada entidad federativa.

La apertura del mercado energético con la nueva reforma ofrece oportunidades para las energías no convencionales. Entre las más importantes esta la generación de electricidad para privados, donde la energía fotovoltaica se posiciona cómo una de las principales fuentes de energía. Para satisfacer la demanda total de energía eléctrica que continúa creciendo a gran ritmo, la Comisión Federal de Electricidad estima un incremento necesario de más de 44 GW en el Sistema Eléctrico Nacional [9]. De acuerdo a lo anterior y con el objetivo de generar una instalación eléctrica hotelera sustentable se incorporara a esta, un sistema fotovoltaico con interconexión a la red para el intercambio de energía eléctrica con el suministrador (CFE), esto con la finalidad de disminuir costos de facturación eléctrica en la medida de lo posible.


63

Para ello se cuenta con un área de 1465 m2 dentro del hotel destinada a la instalación de celdas fotovoltaicas, donde 817 m2 se encuentran en la azotea de los edificios A y B y 648 m2 en la azotea del edificio administrativo (Planos de azotea del Anexo 1). Lograr la reducción de costos en facturación eléctrica y el aprovechamiento de los recursos solares de la zona, va de la mano con una buena selección del sistema fotovoltaico, para esto se realizara un cálculo de la potencia total que puede ser instalada en paneles solares aprovechando el área de la azotea de cada edificio.

Lo anterior es con la finalidad de lograr portear energía eléctrica al sistema de distribución local reduciendo el consumo y los costos por facturación eléctrica del hotel. 3.1. Calculo del sistema fotovoltaico.

El cálculo y selección del sistema fotovoltaico requiere el cumplimiento de un procedimiento que otorgue la mayor eficiencia para el aprovechamiento de este recurso natural dentro de la zona. Este procedimiento consta de los siguientes pasos.

1. Selección de los módulos solares disponibles en el mercado. 2. Selección de los inversores. 3. Calculo del número de módulos fotovoltaicos de acuerdo al área designada. 4. Arreglo del sistema fotovoltaico y numero de inversores. 5. Irradiación solar disponible en la zona. 6. Calculo de la inclinación y separación de los paneles solares. 7. Selección de protecciones y conductores eléctricos de acuerdo al Artículo 690. 8. Interconexión a la red eléctrica cumpliendo requisitos de la Comisión Regulatoria de

Energía.

De acuerdo al procedimiento anterior, a continuación se realizara el cálculo del sistema fotovoltaico dentro del área designada para dicho fin. 3.1.1 Selección de los módulos solares.

En México se cuenta con una gran variedad de proveedores de paneles solares como Solartec, Ecotecnia, Conermex, por mencionar solo algunos. Cada proveedor ofrece una variedad de paneles solares en cuanto a dimensión, potencia y eficiencia se refiere. Para conseguir una potencia máxima en paneles solares, es necesario elegir los que mayor potencia eléctrica generen pero también los que mayor eficiencia otorgan, cabe mencionar que entre mayor sea la potencia y la eficiencia mayor será el costo del módulo solar.


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En la Figura 15 se muestra un módulo solar monocristalino de la marca Solartec con una eficiencia del 16.46% y una potencia máxima de 264 W por modulo. Este módulo solar fue elegido debido a que su potencia es una de la más alta en su clase, además que permite al módulo operar en múltiples configuraciones de montaje, para más datos del módulo se muestra en el Anexo 2 su ficha técnica.

Figura 15. Modulo Solar de 264 W, modelo S60MC (Solartec)

Una vez seleccionados los tipos de módulos solares que serán instalados, es necesario contar con inversores para la conversión de Corriente Continua (CC) a Corriente Alterna (CA) para poder lograr la interconexión a la red eléctrica del suministro.


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3.1.2 Selección de los inversores (CC-CA). Los inversores son equipos conectados en serie entre los módulos fotovoltaicos y el sistema eléctrico, estos son los encargados de convertir la CC a CA mediante la conexión de cuatro transistores cada uno en paralelo con un diodo de protección y todos ellos conectados a un conmutador. Los inversores seleccionados para el sistema fotovoltaico serán de la marca Schneider Electric modelo Xantrex GT30 con una potencia máxima de 30 kW y una tensión nominal de 127/208 3 Fases 4 Hilos conexión Y, este inversor se muestra en la Figura 16, para mayor información consultar su ficha técnica en el Anexo 2.

Figura 16 Inversor Xantrex GT30 de Schneider Electric.

3.1.3 Calculo del número de módulos fotovoltaicos de acuerdo al área designada El área que será aprovechada para la instalación de módulos fotovoltaicos serán las azoteas tanto del edificio A, edificio B y el edificio administrativo que sumadas otorgan un área de 1465 m2, las medidas se muestran en el plano de azotea del Anexo 1. De acuerdo con los datos anteriores y las medidas de los módulos fotovoltaicos proporcionadas por el proveedor en cada área se contara con el número de módulos mostrados en la Tabla 47.


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Tabla 47 Numero de módulos fotovoltaicos de acuerdo a las dimensiones de cada zona.

Zona Largo (m) Ancho (m) No de módulos

Azotea Edificio A 38.00 9.50 207

Azotea Edificio B 48.00 9.50 261

Azotea Edifico Administrativo

27.00 24.00 384

Total 852

3.1.4 Arreglo del sistema fotovoltaico y numero de inversores. El arreglo del sistema fotovoltaico está dado por el número de módulos a lo largo y a lo ancho de la zona donde se instalaran, así como la conexión en serie de las filas para sumar tensiones, y la conexión en paralelo de las columnas para sumar corrientes como se muestra en el ejemplo de la Figura 17.

Figura 17. Ejemplo de un arreglo de 10 módulos en serie y 8 columnas en paralelo.

Los arreglos que se muestran a continuación en las Figuras 18, 19 y 20 corresponden a cada una las zonas así como sus cálculos para la tensión y corriente de cada uno sin sobre pasar las corrientes y tensiones que son capaces de manejar por el inversor


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Figura 18 Arreglo Fotovoltaico para el edificio A.

9 𝑀𝑜𝑑𝑢𝑙𝑜𝑠 𝑒𝑛 𝑝𝑎𝑟𝑎𝑙𝑒𝑙𝑜 ∗ 8.4 𝐴𝑀 = 75.6 𝐴 < 80 𝐴𝐼𝑁𝑉

11 𝑀𝑜𝑑𝑢𝑙𝑜𝑠 𝑒𝑛 𝑠𝑒𝑟𝑖𝑒 ∗ 31.56 𝑉𝑀 = 346 𝑉 < 430 𝑉𝐼𝑁𝑉

12 𝑀𝑜𝑑𝑢𝑙𝑜𝑠 𝑒𝑛 𝑠𝑒𝑟𝑖𝑒 ∗ 31.56 𝑉𝑀 = 378.72 𝑉 < 430 𝑉𝐼𝑁𝑉

Figura 19 Arreglo Fotovoltaico para el edificio B.


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10 𝑀𝑜𝑑𝑢𝑙𝑜𝑠 𝑒𝑛 𝑠𝑒𝑟𝑖𝑒 ∗ 31.56 𝑉𝑀 = 315.6 𝑉 < 430 𝑉𝐼𝑁𝑉 9 𝑀𝑜𝑑𝑢𝑙𝑜𝑠 𝑒𝑛 𝑠𝑒𝑟𝑖𝑒 ∗ 31.56 𝑉𝑀 = 284.04 𝑉 < 430 𝑉𝐼𝑁𝑉

Figura 20 Arreglo Fotovoltaico para edificio administrativo.


8 𝑀𝑜𝑑𝑢𝑙𝑜𝑠 𝑒𝑛 𝑠𝑒𝑟𝑖𝑒 ∗ 31.56 𝑉𝑀 = 252.48 𝑉 < 430 𝑉𝐼𝑁𝑉 Con lo anterior, se tendrá un inversor por cada arreglo de módulos fotovoltaicos existente, por lo tanto:

11 𝐴𝑟𝑟𝑒𝑔𝑙𝑜𝑠 𝐹𝑜𝑡𝑜𝑣𝑜𝑙𝑡𝑎𝑖𝑐𝑜𝑠 = 11 𝐼𝑛𝑣𝑒𝑟𝑠𝑜𝑟𝑒𝑠 𝐶𝐶/𝐶𝐴 Cada arreglo esta dimensionado de acuerdo a la tensión y corriente máximas de cada inversor. El factor de potencia de los inversores se considera de 0.99 (1) cuando el equipo funciona con más del 25% de la potencia nominal. Cabe mencionar que la potencia que entrega cada inversor no será del 100% de su capacidad (30 kW) ya que cada uno contara con tensiones y corrientes distintas, la potencia unitaria y total se muestra en la Tabla 48.


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Tabla 48 Parámetros eléctricos de cada arreglo de módulos fotovoltaicos

Zona Arreglo Corriente (A) Tensión (V) Potencia (kW)

Edificio A 1 75.6 378.72 28.631

2 75.6 347.16 26.245

Edificio B

1 75.6 315.60 23.849

2 75.6 315.60 23.849

3 75.6 284.04 21.473

Edificio Administrativo

1 67.2 252.48 16.966

2 67.2 252.48 16.966

3 67.2 252.48 16.966

4 67.2 252.48 16.966

5 67.2 252.48 16.966

6 67.2 252.48 16.966

Total 225.843

3.1.5 Irradiación solar disponible en la zona. La cantidad de irradiancia recibida en un lapso de tiempo determinado, es decir, la potencia recibida por unidad de tiempo y por unidad de superficie, se suele medir en Wh/m2 o, en caso de un día, en Wh/m2/día o unidades equivalentes. Esta cantidad depende de la ubicación que se tenga en el planeta. La ubicación del diseño del hotel se encuentra en el municipio de Tecolutla estado de Veracruz, este municipio tienen las coordenadas geográficas 20° N -97° O, con una elevación de 24 pies (7.31 m) sobre el nivel del mar. La Administración Nacional de la Aeronáutica y del Espacio mejor conocida como la NASA (National Aeronautics and Space Administration) cuenta con una página web de datos astronómicos sobre los niveles de irradiación del planeta. Las coordenadas anteriores fueron ingresadas en esta página web para conseguir los niveles de insolación dentro de la zona de Tecolutla, en la Tabla 49 se encuentra un promedio mensual de estos niveles.

Tabla 49 Insolación global a media inclinación en Xalapa, Veracruz. (kWh/m2-Dia) [10].

Estado Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Prom

Veracruz Xalapa

3.23 3.96 4.79 5.70 6.33 5.97 5.93 5.79 4.93 4.54 3.82 3.07 4.83

Datos con coordenadas 20°N -97°O a 263 m sobre nivel del mar (Error de 255.69 m sobre nivel del mar)


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De acuerdo a los datos anteriores y tomando una Insolación promedio de 4.83 kWh/m2-Dia por el área destinada para la instalación del sistema fotovoltaico (1465 m2) se obtendrá una potencia total de:

𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝐼𝑛𝑠𝑡𝑎𝑙𝑎𝑑𝑎 (𝑘𝑊ℎ) = (4.83 𝑘𝑊ℎ/𝑚2)(1465𝑚2) = 7075.95 𝑘𝑊ℎ Para poder obtener el número de horas pico de irradiación solar (HPS) en la zona, el promedio de insolación se dividirá entre un denominador de 1 kW/m2 como se muestra a continuación.

𝐻𝑜𝑟𝑎𝑠 𝑃𝑖𝑐𝑜 𝑑𝑒 𝑆𝑜𝑙 (𝐻𝑃𝑆) = (4.83 𝑘𝑊ℎ/𝑚2)/(1 𝑘𝑊/𝑚2) = 4.83 𝐻𝑃𝑆 Por lo tanto se tendrá una potencia máxima en horas pico de sol, las cuales son: 11:30 am, 12:00 pm, 13:00 pm, 14:00 pm y 15:00 pm. 3.1.6 Calculo de la inclinación y separación de los paneles solares. La inclinación y separación de los paneles solares tiene como objetivo captar la máxima irradiación de sol en el máximo de horas posible, para lograrlo se requiere que los paneles solares cuenten con una inclinación, para evitar sombras entre paneles se requiere de una debida separación. La inclinación del panel solar como se mencionó con anterioridad debe tener una orientación fija que maximice la captación de energía solar durante todo el año Figura 21. Para lograrlo la inclinación se selecciona para aumentar la captación del mes con menos irradiación (Diciembre 3.07 kWh/m2. Tabla 49), el ángulo es tal que el mínimo anual una vez inclinado sea el máximo con respecto a las otras inclinaciones.

Figura 21. Inclinación del panel solar para maximizar la captación de energía solar durante todo el año


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Es usual que la inclinación óptima equivalga a un ángulo con respecto al horizontal dado por la ecuación 5.

𝑰𝒏𝒄𝒍𝒊𝒏𝒂𝒄𝒊ó𝒏 = 𝑳𝒂𝒕𝒊𝒕𝒖𝒅 + 𝟏𝟎° Ecuación 5

∴ 𝐼𝑛𝑙𝑐𝑖𝑛𝑎𝑐𝑖ó𝑛 = 20° + 10° = 30°

Una vez obtenido el ángulo de inclinación, es necesario conocer las distancias entre módulos para evitar que uno a otro proyecte su sombra como se mencionó con anterioridad. Esto se observa en la Figura 22 donde la arista superior del primer panel se proyecta sobre la arista inferior del segundo panel, para lograr la mayor captación de energía solar a medio día.

Figura 22 Inclinación y distancia entre paneles solares para logara la mayor captación de

radiación.

Dónde: dmin: Distancia entre aristas inferiores. h: Altura (m). L: Longitud del panel solar (módulos en serie) ß: Inclinación del panel solar. θ: Angulo de la sombra con respecto a la horizontal. (90°+30°-180°=60°) a: Distancia entre arista inferior de un panel y arista superior de otro. b: Distancia entre arista superior y arista inferior de un mismo panel.


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De acuerdo a la figura anterior y utilizando las leyes de senos y cosenos se obtendrá la distancia entre paneles como se muestra a continuación para cada arreglo.

Arreglo de 11 Módulos. (Panel de 18.15 m)

ℎ = 𝑠𝑒𝑛 ß ∗ 𝐿 = 𝑠𝑒𝑛 30° ∗ 18.15 𝑚 = 9.075 𝑚 𝑏 = 𝑐𝑜𝑠 ß ∗ 𝐿 = 𝑐𝑜𝑠 30° ∗ 18.15 𝑚 = 15.71 𝑚 𝑎 = ℎ/𝑡𝑎𝑛θ = 9.075 m/tan 60° = 5.23 m

𝑑𝑚𝑖𝑛 = 𝑎 + 𝑏 = 15.75 𝑚 + 5.23 𝑚 = 20.98 𝑚 Arreglo de 12 Módulos. (Panel de 19.80 m)

ℎ = 𝑠𝑒𝑛 ß ∗ 𝐿 = 𝑠𝑒𝑛 30° ∗ 19.80 𝑚 = 9.9 𝑚 𝑏 = 𝑐𝑜𝑠 ß ∗ 𝐿 = 𝑐𝑜𝑠 30° ∗ 19.80 𝑚 = 17.14 𝑚 𝑎 = ℎ/𝑡𝑎𝑛θ = 9.9 m /tan 60° = 5.71 m

𝑑𝑚𝑖𝑛 = 𝑎 + 𝑏 = 17.14 𝑚 + 5.71 𝑚 = 22.85 𝑚 Arreglo de 10 Módulos. (Panel de 16.50 m)

ℎ = 𝑠𝑒𝑛 ß ∗ 𝐿 = 𝑠𝑒𝑛 30° ∗ 16.50 𝑚 = 8.25 𝑚 𝑏 = 𝑐𝑜𝑠 ß ∗ 𝐿 = 𝑐𝑜𝑠 30° ∗ 16.50 𝑚 = 14.28 𝑚 𝑎 = ℎ/𝑡𝑎𝑛θ = 8.25 m /tan 60° = 4.76 m 𝑑𝑚𝑖𝑛 = 𝑎 + 𝑏 = 14.28 𝑚 + 4.76 𝑚 = 19.05 𝑚 Arreglo de 9 Módulos. (Panel de 14.85 m)

ℎ = 𝑠𝑒𝑛 ß ∗ 𝐿 = 𝑠𝑒𝑛 30° ∗ 14.85 𝑚 = 7.42 𝑚 𝑏 = 𝑐𝑜𝑠 ß ∗ 𝐿 = 𝑐𝑜𝑠 30° ∗ 14.85 𝑚 = 12.86 𝑚 𝑎 = ℎ/𝑡𝑎𝑛θ = 7.42 m /tan 60° = 4.28 m 𝑑𝑚𝑖𝑛 = 𝑎 + 𝑏 = 12.86 𝑚 + 4.28 𝑚 = 17.14 𝑚 Arreglo de 8 Módulos. (Panel de 13.20 m)

ℎ = 𝑠𝑒𝑛 ß ∗ 𝐿 = 𝑠𝑒𝑛 30° ∗ 13.20 𝑚 = 6.60 𝑚 𝑏 = 𝑐𝑜𝑠 ß ∗ 𝐿 = 𝑐𝑜𝑠 30° ∗ 13.20 𝑚 = 11.43 𝑚 𝑎 = ℎ/𝑡𝑎𝑛θ = 6.60 m /tan 60° = 3.81 m 𝑑𝑚𝑖𝑛 = 𝑎 + 𝑏 = 11.43 𝑚 + 3.81 𝑚 = 15.24 𝑚


73

3.1.7 Selección de protecciones y conductores eléctricos de acuerdo a la NOM-001-SEDE-2012.

Los módulos fotovoltaicos deben contar con las protecciones adecuadas que garanticen el suministro de energía eléctrica de una forma segura y eficaz. Estas protecciones deben ser de sobrecarga, cortocircuito y detección de falla a tierra. Para el correcto funcionamiento del sistema fotovoltaico las protecciones deben operar y dejar fuera los conductores de fase del circuito en falla sin la desconexión de los demás módulos o equipos. A si mismo los inversores deben contar con la protección adecuada para suspender de forma automática la alimentación a los circuitos de salida; estas especificaciones son mencionadas en el Articulo 690-4 inciso (b)(1)(2). La tensión máxima de los módulos y paneles fotovoltaicos que se debe considerar para el dimensionamiento de los cables, desconectadores, fusibles y otros equipos es la tensión de circuito abierto del panel solar aplicando los factores de corrección de la Tabla 690-7 de la NOM-001 (Tabla 50) como lo marca el Artículo 690-7.

Tabla 50 Factores de corrección para la tensión de módulos multicristalinos.

De acuerdo a la ficha técnica del módulo seleccionado (S60MC) se tienen una tensión a circuito abierto de 38.46 V, por lo que en la Tabla 51 se muestra la tensión corregida de los arreglos de paneles solares para la selección de cables y dispositivos de protección considerando una temperatura ambiente promedio en Tecolutla de 23.6 °C.


74

Tabla 51 Corrección de la tensión eléctrica para paneles solares de acuerdo al factor de corrección

Arreglo (No de paneles) Tensión (V) Facto de Corrección Tensión Corregida (V)

12 461.52

1.02

470.75

11 423.06 431.52

10 384.60 392.29

9 310.14 316.34

8 307.68 313.83

La corriente máxima que deben soportar los conductores y protecciones a la salida de los paneles solares es del 125% la suma de las corrientes de corto circuito de los módulos en paralelo como lo indica el Artículo 690-8 inciso (a) (1) y como se muestra en la Tabla 52. La corriente de corto circuito del módulo seleccionado es de 8.70 A.

Tabla 52 Corrección de la corriente eléctrica para paneles solares

Arreglo (No de paneles) Corriente de CC (A) Factor de Corrección Corriente corregida (A)

9 78.30 125%

97.87

8 69.60 87.00

Los dispositivos contra sobrecorriente deben conducir no menos del 125% de la corriente de corto circuito como se calculó en la tabla anterior de acuerdo al Artículo 690-8 inciso (b)(1) (a). Los conductores deben soportar de igual manera la corriente calculada anteriormente de acuerdo al Artículo 690-8 inciso (b)(2)(b).

𝐷𝑖𝑠𝑝𝑜𝑠𝑖𝑡𝑖𝑣𝑜 𝑐𝑜𝑛𝑡𝑟𝑎 𝑠𝑜𝑏𝑟𝑒 𝑐𝑜𝑟𝑟𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 97.87 𝐴 = 100 𝐴

𝐷𝑖𝑠𝑝𝑜𝑠𝑖𝑡𝑖𝑣𝑜 𝑐𝑜𝑛𝑡𝑟𝑎 𝑠𝑜𝑏𝑟𝑒 𝑐𝑜𝑟𝑟𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 87.00 𝐴 = 90 𝐴

𝐶𝑎𝑏𝑙𝑒 3 𝐴𝑊𝐺 𝑐𝑜𝑛 𝑐𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑛𝑑𝑢𝑐𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 100 𝐴 > 97.87 𝐴 𝑻𝒂𝒃𝒍𝒂 𝟑𝟏𝟎 − 𝟏𝟔(𝒃) Para los conductores que interconectan en serie a los módulos fotovoltaicos, la capacidad de conducción no debe de ser menor a la suma de las corrientes de los fusibles individuales de cada módulo más el 125% de la corriente de corto circuito como lo especifica el Artículo 690-8 inciso (b)(2)(d). De acuerdo al fabricante, los módulos seleccionados tienen un fusible individual de 15 A. La operación siguiente muestra la corriente que debe soportar el conductor de interconexión.

15 𝐴 + (8.70 𝐴 ∗ 125%) = 35 𝐴 ∴ 𝐶𝑎𝑙𝑖𝑏𝑟𝑒 10 𝐴𝑊𝐺 35 𝐴 = 35 𝐴 𝑻𝒂𝒃𝒍𝒂 𝟑𝟏𝟎 − 𝟏𝟔(𝒃)


75

Los anteriores datos son considerados para equipos de protección y conductores que se encuentran entre el inversor, los paneles y módulos fotovoltaicos. Los conductores y protecciones eléctricas que se encuentran entre el inversor y la fuente de suministro (punto de interconexión) se especifican a continuación. Los desconectadores son elementos que se encuentran después de los inversores, estos no deben de conectarse a ningún cable de puesta a tierra como lo indica el Artículo 690-13. Se debe proveer un medio que desconecte todos los conductores y paneles fotovoltaicos del punto de interconexión. Este medio debe de estar en un lugar de fácil acceso lo más cerca de los conductores de entrada y marcado permanentemente para identificar su función. En este caso se encontrara dentro de la subestación eléctrica (Artículo 690-14). Dentro de un envolvente (caja) no debe de a ver más de seis desconectadores individuales. El medio de desconexión para los conductores de fase de uno o más inversores debe consistir en uno o varios interruptores operados manualmente de acuerdo al Artículo 690-17, su ubicación debe ser accesible y estar claramente marcada cuando esté abierto o cerrado. Este equipo debe tener una capacidad de interrupción suficiente para la tensión y corriente de salida del equipo. La capacidad de cada dispositivo individual se muestra en la Tabla 53 y es elegida en base a corrientes normalizadas que se ubican en el Artículo 240-6 considerando un factor de potencia unitario.

Tabla 53 Calculo de las protecciones individuales y principales de cada zona.

Zona Inversor Corrient

e (A)

Tensión (V)

Corriente Corregida

(A)*

Protección del

Inversor (A)

Protección por Zona (A)

Edificio A 1 75.13

127-220 Conexión

Y

93.91 100 200

2 68.87 86.08 90

Edificio B

1 62.58 78.22 80

250 2 62.58 78.22 80

3 56.35 70.43 80

Edificio Administrativo

1 44.52 55.65 60

400

2 44.52 55.65 60

3 44.52 55.65 60

4 44.52 55.65 60

5 44.52 55.65 60

6 44.52 55.65 60

*Corriente corregida a un 125%


76

Para lograr que la tensión llegue de manera adecuada al punto de interconexión, el calibre de los cables para cada uno de las zonas fue calculado en base a la caída de tensión permisible en sus terminales del 3% en 127 VL-N (3.81 V). La caída de tensión será calculada con base en la impedancia (z), corriente, tensión y longitud del cable que va de la caja de conexiones de los inversores (interconexión de inversores) hasta los tableros principales de cada edificio. Edificio A. Corriente ajustada con base en la tabla 310-15 (b)(2)(a) para una temperatura ambiente de 25 °C y una temperatura de conductor de 75°C 𝐼𝐴𝑗𝑢𝑠𝑡𝑎𝑑𝑎 = 179 𝐴 / 𝐹𝐶 = 179 𝐴 / 1 = 179 𝐴 → 3/0 𝐴𝑊𝐺 200 𝐴

𝑆𝐴𝐵 = 𝑆𝐵𝐶 = 𝑆𝐶𝐴 = 𝐷𝑖𝑎𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑐𝑜𝑛𝑑𝑢𝑐𝑡𝑜𝑟 3 0⁄ 𝐴𝑊𝐺 14.99 𝑚𝑚 𝑻𝒂𝒃𝒍𝒂 𝟓𝑨

∴ 𝐷𝐺𝑀 = √14.99 ∗ 14.99 ∗ 14.99 3

= 14.99

# 𝑑𝑒 ℎ𝑖𝑙𝑜𝑠 𝑐𝑜𝑛𝑑𝑢𝑐𝑡𝑜𝑟 3 0⁄ 𝐴𝑊𝐺 = 19 ℎ𝑖𝑙𝑜𝑠 𝑐𝑜𝑛 𝑓𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑘 𝑑𝑒 0.758

𝐷𝑖𝑎𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑐𝑜𝑛𝑑𝑢𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒𝑠𝑛𝑢𝑑𝑜 3 0⁄ 𝐴𝑊𝐺 = 10.74 𝑚𝑚

𝑅𝑎𝑑𝑖𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑐𝑜𝑛𝑑𝑢𝑐𝑡𝑜𝑟 3 0⁄ 𝐴𝑊𝐺 = 10.74 𝑚𝑚 2⁄ = 5.37 𝑚𝑚

𝑅𝑀𝐺 = 0.758 (5.37) = 4.07 𝑚𝑚

𝐿 = 2𝑥10−4 𝐼𝑛 𝐷𝑀𝐺

𝑅𝑀𝐺= 2𝑥10−4 𝐼𝑛

14.99

4.07= 2.60𝑋10−4 𝐻 𝑘𝑚⁄

∴ 𝑋𝐿 = 2𝜋(60)(2.68𝑋10−4 𝐻 𝑘𝑚⁄ ) = 0.098 Ω𝑘𝑚⁄

Resistencia obtenida de la Tabla 8 de la NOM-001

𝑍 = 0.2512 − 0.098 𝑗 Ω𝑘𝑚⁄ = 0.26 ⦝ − 21.31 Ω

∴ 0.26 Ω𝑘𝑚⁄ ∗ 0.017 𝑘𝑚 = 0.0044 Ω → 𝑒 = 179 𝐴 ∗ 0.044 Ω = 0.79 𝑉 < 3.81

Edificio B. Corriente ajustada con base en la tabla 310-15 (b)(2)(a) para una temperatura ambiente de 25 °C y una temperatura de conductor de 75°C


77

𝐼𝐴𝑗𝑢𝑠𝑡𝑎𝑑𝑎 = 226.87 𝐴 / 𝐹𝐶 = 226.87 𝐴 / 1 = 226.87 𝐴 → 4/0 𝐴𝑊𝐺 230 𝐴


∴ 𝐷𝐺𝑀 = √16.38 ∗ 16.38 ∗ 16.38 3

= 16.38




𝑅𝑀𝐺 = 0.758 (6.03) = 4.57 𝑚𝑚



12.07

4.57= 1.94𝑋10−4 𝐻 𝑘𝑚⁄

∴ 𝑋𝐿 = 2𝜋(60)(2.94𝑋10−4 𝐻 𝑘𝑚⁄ ) = 0.073 Ω𝑘𝑚⁄


𝑍 = 0.1996 − 0.073 𝑗 Ω𝑘𝑚⁄ = 0.21 ⦝ − 20.08 Ω

∴ 0.21 Ω𝑘𝑚⁄ ∗ 0.017 𝑘𝑚 = 0.0035 Ω → 𝑒 = 226.87 𝐴 ∗ 0.0035 Ω = 0.79 𝑉 < 3.81 𝑉

Edificio Administrativo.

Corriente ajustada con base en la tabla 310-15 (b)(2)(a) para una temperatura ambiente de 25 °C y una temperatura de conductor de 75°C 𝐼𝐴𝑗𝑢𝑠𝑡𝑎𝑑𝑎 = 333.90 𝐴 / 𝐹𝐶 = 333.90 𝐴 / 1 = 333.90 𝐴 /2 𝑐𝑜𝑛𝑑𝑢𝑐𝑡𝑜𝑟𝑒𝑠 = 166.95 𝐴

→ 2/0 𝐴𝑊𝐺 175 𝐴


∴ 𝐷𝐺𝑀 = √13.84 ∗ 13.84 ∗ 13.84 3

= 13.84




𝑅𝑀𝐺 = 0.758 (4.77) = 3.61 𝑚𝑚


78



16.38

3.61= 2.68𝑋10−4 𝐻 𝑘𝑚⁄

∴ 𝑋𝐿 = 2𝜋(60)(2.68𝑋10−4 𝐻 𝑘𝑚⁄ ) = 0.10 Ω𝑘𝑚⁄


𝑍 = 0.317 − 0.10 𝑗 Ω𝑘𝑚⁄ = 0.33 ⦝ − 17.50 Ω

∴ 0.33 Ω𝑘𝑚⁄ ∗ 0.015 𝑘𝑚 = 0.0049 Ω → 𝑒 = 166.95 𝐴 ∗ 0.0049 Ω = 0.81 𝑉 < 3.81 𝑉

Para los conductores que transportaran la corriente del sistema fotovoltaic del edificio administrativo serán 2 conductores en paralelo por fase del calibre 2/0 AWG como se permite en el Artículo 310-10 inciso (h).

Para el sistema de puesta a tierra del sistema fotovoltaico se deben cumplir con los siguientes puntos; estos puntos son establecidos dentro del Articulo 690 parte E.

1. Los circuitos de corriente continua se deben conectar a tierra en un solo punto de salida del sistema fotovoltaico.

2. Las partes metálicas que no portan energía eléctrica y que se encuentran expuestas deben estar equipotencialmente conectadas a tierra de acuerdo al Artículo 250-134.

El tamaño mínimo para conductores de puesta a tierra en paneles y módulos fotovoltaicos debe cumplir con lo establecido en la Tabla 250-122 tomando el dispositivo de protección contra sobrecorriente con un valor inmediatamente superior a la corriente de corto circuito del módulo fotovoltaico.

𝐶𝑜𝑟𝑟𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝐶𝑜𝑟𝑡𝑜𝑐𝑖𝑟𝑐𝑢𝑖𝑡𝑜 = 8.70 𝐴 ≈ 𝑃𝑟𝑜𝑡𝑒𝑐𝑐𝑖ó𝑛 𝑖𝑛𝑚𝑒𝑑𝑖𝑎𝑡𝑎 15 𝐴

𝑃𝑟𝑜𝑡𝑒𝑐𝑐𝑖ó𝑛 = 15 𝐴 ≈ 𝐶𝑜𝑛𝑑𝑢𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑠𝑒𝑙𝑒𝑐𝑐𝑖𝑜𝑛𝑎𝑑𝑜 𝑇𝑎𝑏𝑙𝑎 250 − 122 = 14 𝐴𝑊𝐺

3. Se permite un conductor de puesta a tierra común para varios inversores que estén

interconectos mediante soldadura exotérmica o conectores aprobados para este uso, su tamaño no debe de ser menor que el calibre del conductor neutro.

4. De acuerdo al Artículo 690-47 inciso (C)(3) se permite un conductor común para circuitos de corriente alterna y de corriente continua, siempre y cuando el conductor sea de mayor tamaño que el especificado en 250-166.


79

3.2 Interconexión del Sistema Fotovoltaico al Sistema Electrico.

La interconexión del sistema fotovoltaico al sistema eléctrico local es el proceso por el cual se logra un intercambio de energía eléctrica entre ambos sistemas debido a la conexión que hay entre las fuentes. La entrada y salida de energía a la instalación dependerá del consumo que se tenga en ciertos tiempos, los estados del intercambio de electricidad serán los siguientes:

1. La instalación eléctrica se autoabastece mediante el sistema fotovoltaico y no consume energía del sistema eléctrico.

2. La instalación eléctrica consume del sistema eléctrico la energía faltante que el sistema fotovoltaico no proporciona.

3. El sistema fotovoltaico portea al sistema eléctrico la energía sobrante que la instalación no requiere consumir.

Los objetivos de la interconexión entre ambos sistemas son; reducir el consumo de la instalación eléctrica así como la facturación por dicho consumo, que la compañía suministradora (CFE) cobra mediante un aviso-recibo. La interconexión entre ambos sistemas se puede llevar siempre y cuando los usuarios cumplan con reglas técnicas y administrativas dispuestas por la Comisión Federal de Electricidad, estas reglas tienen como finalidad que la interconexión se logre de manera segura y que el sistema eléctrico opere con normalidad cuando el sistema fotovoltaico porte energía. Para lograr la interconexión existen modelos de contrato en pequeña y mediana escala, estos modelos de interconexión son instrumentos regulatorios elaborados por la Comisión Reguladora de Energía (CRE) para promover e impulsar el desarrollo de proyectos con fuentes de energía renovable. [11]

Para los proyectos a pequeña escala la capacidad de éstos será de un máximo de 30 kW y de 500 kW para los de mediana escala. En ambos casos no se requiere de un permiso de generación eléctrica, siempre y cuando los proyectos no tengan una capacidad mayor a los 500 kW. [11] La interconexión del sistema fotovoltaico antes calculado se encuentra dentro de la capacidad de mediana escala (30 kW< 225.843 kW < 500kW), de acuerdo al Artículo 16 del Reglamento de la Ley de la Industria Electrica (Promulgada en el diario oficial el 31 de octubre del 2014) la capacidad instalada en módulos fotovoltaicos no requiere de permisos por parte de la CRE para la generación de electricidad.


80

Sin embargo los proyectos de mediana escala requieren de un contrato entre la CFE y el Usuario para lograr la interconexión al Sistema Eléctrico. Para realizar la solicitud y contrato de interconexión en mediana escala, se requiere tener un contrato de suministro normal en media tensión, que las instalaciones cumplan con las Normas Oficiales Mexicanas y con las especificaciones de CFE, y que la potencia de la fuente no sea mayor de 500 kW. [6] De acuerdo con lo anterior la instalación eléctrica del hotel cuenta con los requisitos expedidos por la CFE los cuales se enlistan a continuación.

1. Contrato de suministro eléctrico con tarifa H-M. 2. Suministro eléctrico en media tensión 13.8 kV. 3. La instalación está diseñada con base en la norma NOM-001-SEDE-2012. 4. La potencia de la fuente es de 225.843 kW < 500 kW

De esta manera el usuario puede solicitar en las oficinas de la CFE la solicitud y contrato de mediana escala para la interconexión del Sistema Fotovoltaico al Sistema Eléctrico, el formato de dicha solicitud y contrato se puede consultar en el Anexo 3.

La interconexión eléctrica se debe de realizar de manera que el Sistema Electrico no tenga conflictos y opere con estabilidad. La operación estable del Sistema Electrico depende directamente de la calidad de la energía; frecuencia y tensión eléctrica constante sin perturbaciones en la forma de onda senoidal (picos y valles). Para lograr lo anterior es necesario que el sistema fotovoltaico cuente con dispositivos de protección como lo son: relevadores de sobrecorriente, baja frecuencia, sincronismo, voltaje bajo y sobrevoltaje. Las reglas técnicas de Interconexión al Sistema Electrico que se requieren, tienen su fundamento en el Artículo 7º fracción VI de la Ley para el Aprovechamiento de las Energías Renovables y el Financiamiento de la Transición Energética. De acuerdo con esta ley la CRE expide las reglas generales de interconexión al Sistema Electrico, estas reglas se encuentran en la Resolución Núm. RES/119/2012 promulgadas en el Diario Oficial el día martes 22 de mayo del 2012. Cabe mencionar que la LAERFTE y la Resolución antes mencionada se encuentran en transición de cambio debido a la promulgación de la Reforma Energética.


81

En la Tabla 54 se exponen el modelo de contrato de interconexión de mediana escala, esta Tabla es parte del Anexo 1 de la Resolución mencionada en el párrafo anterior y muestra convenios entre la CRE y el solicitante.

Tabla 54 Conceptos de aplicación de los modelos de contrato de interconexión.

En el capítulo 3.1 se mencionó que la interconexión del sistema fotovoltaico se realizara de los inversores a los tableros principales de cada edificio, estos inversores integran las protecciones eléctricas que el suministrador solicita al usuario para que la interconexión se lleve de manera segura, estas protecciones se observan en la Figura 2 (Diagrama básico de interconexión) del capítulo 1.4. De esta manera los inversores Xantrex GT30 operan y mantienen su tensión eléctrica en rangos de +5% a -10% como se solicita en la parte de Requerimientos para Media Tensión. Cabe mencionar que de acuerdo al modelo de contrato de mediana escala, la tensión eléctrica que portea el Sistema Fotovoltaico al Sistema Electrico debe ser mayor a 1kV y menor a 69 kV.


82

La elevación de la tensión eléctrica de 127/208 V que entregan los inversores con respecto a la tensión de suministro de 13.8 kV del sistema local se logra por medio del transformador de 500 kVA que se encuentra dentro de la subestación eléctrica, esta elevación se lleva acabo cuando el sistema fotovoltaico porte energía eléctrica al sistema. De esta manera el diagrama unifilar de la interconexión entre el sistema fotovoltaico, la instalación eléctrica, la subestación y el sistema local de distribución se observa en las Figuras 23 y 24.

Fusible Fusible

Edificio

A

Tablero Tablero

Tablero Tablero

Edificio

B

Alberca Exterior

C C C CC

M M M MM

13.8 kV

13.8 kV

0.460 kV0.127/0.220 kV

13.8-0.460 kV112.5 kVA

Y

13.8 - 0.127/0.220 kV500 kVA

AP

Fusible Fusible

Edificio

A

Tablero Tablero

Tablero

Tablero

Tablero

Edificio

B

Alberca

Edificio

Admin

Exterior

C C C CC

M M M MM

Hitroneumatico Filtro de

Alberca

Bomba Principal

Sistema

Contra Incendios

Bomba

JockeyElevadores

Medidor

Bidireccional

Conjunto de 3 inversoresCD/CA

Sistema Fotovoltaico

Edificio A

Sistema Fotovoltaico

Edificio B

Sistema FotovoltaicoEdificio Admin.



200 A 250 A 400 A

Edificio

A

Edificio

BEdificio

A

Carga Carga Carga

Edificio

B

Edificio

Admin

100 A

Protección Individual

Conjunto de inversoresCD/CA

Inversores Xantrex GT30

Rele 51 Sobrecorriente

Rele 81 Baja Frecuencia

Rele 27 Bajo Voltaje

Rele 59 Sobrevoltaje

Rele 25 Sincronismo

100 A


90 A


Figura 23 Diagrama unifilar de interconexión general.∆


83

DIODOBLOQUEADOR

100 A 100 A 100 A 100 A 100 A 90 A 90 A 90 A

90 A 90 A 90 A

2 - 3 AWG

200 A 250 A 400 A

3 - 3/0 AWG 3 - 4/0 AWG 6 - 2/0 AWG

MEDIDOR

BIDIRECCIONAL

AP

13.8 kV

13 .8 kV

0.127/0.220 kV

50 A

13.8 - 0.127/0.220 kV

500 kVA

?

Y

2 - 3 AWG 2 - 3 AWG 2 - 3 AWG 2 - 3 AWG 2 - 3 AWG 2 - 3 AWG 2 - 3 AWG 2 - 3 AWG 2 - 3 AWG 2 - 3 AWG

DIODOBLOQUEADOR

DIODOBLOQUEADOR

DIODOBLOQUEADOR

DIODOBLOQUEADOR

DIODOBLOQUEADOR

DIODOBLOQUEADOR

DIODOBLOQUEADOR

DIODOBLOQUEADOR

DIODOBLOQUEADOR

DIODOBLOQUEADOR

Tablero

Edificio 1

Tablero

Edificio 2Tablero

Edificio

Admin.

Inversor Xantrex GT30

Protecciones integradas

Rele 51 Sobrecorriente

Rele 81 Baja Frecuencia

Rele 27 Bajo Voltaje

Rele 59 Sobrevoltaje

Rele 25 Sincronismo

Figura 24 Interconexión Sistema Fotovoltaico


84

CAPÍTULO 4. Estudio Técnico – Económico. Los altos niveles de competitividad en el sector hotelero demandan progresivamente una reducción de los costos operativos, entre estos se tiene una especial relevancia la parte del consumo eléctrico, el cual tiene un porcentaje considerable en la parte de gastos y a su vez un poco porcentaje en la parte de ingresos del hotel. En este capítulo se realizara un estudio técnico – económico sobre la factibilidad de la instalación del sistema fotovoltaico antes calculado, con la finalidad de conocer los costos reducidos al consumo eléctrico mediante este sistema así como el tiempo en el que se amortizara la inversión de este con respecto a la reducción de costos por facturación eléctrica. Para este estudio se realizara de manera previa el análisis del consumo eléctrico del hotel con el objetivo de conocer la facturación eléctrica, este análisis se realizara con base en la ocupación hotelera durante el día, mes y año. 4.1 Consumo y facturación eléctrica.

El consumo eléctrico del hotel es directamente proporcional al número de huéspedes que se tengan. Los siguientes cálculos están diseñados con base en la ocupación de hoteles de cuatro estrellas del estado de Veracruz; el porcentaje promedio de ocupación hotelera en el año 2013 en esta entidad fue del 44.80 %. [12] Se toma en cuenta la ocupación hotelera del año 2013 debido a que son los datos más precisos registrados en la Secretaria de Turismo; en la Tabla 55 se muestran los niveles de oculpabilidad que hubo en el estado de Veracruz.

Tabla 55 Porcentaje de ocupación 2013 Edo de Veracruz.

Mes % Oculpabilidad

Enero 41.92

Febrero 48.01

Marzo 53.82

Abril 50.58

Mayo 47.78

Junio 41.18

Julio 60.35

Agosto 54.61

Septiembre 36.46

Octubre 42.56

Noviembre 44.91

Diciembre 50.13


85

La anterior tabla servirá de base para obtener un panorama semejante de la oculpabilidad del Hotel situado en el municipio de Tecolutla en la franja de Costa Esmeralda. Con ello se tienen una perspectiva del consumo de energía eléctrica durante el año. Como se comentó con anterioridad el consumo de energía eléctrica va de la mano con la oculpabilidad, aunque también indica que entre mayor sea la categoría del hotel (número de estrellas) mayor será el consumo de energía como se muestra en la Tabla 56.

Tabla 56 Consumo energético medio mensual en hoteles en función de la categoría. [13]

El Hotel Costa Esmeralda pertenece a la categoría de 4 estrellas, como se puede observar en la tabla anterior el consumo medio mensual es de 1914500 kWh y este a su vez tienen por día un consumo medio de 63816.66 kWh. La curva típica del consumo eléctrico de un hotel de cuatro estrellas con su capacidad al 100% se muestra en la Figura 25 [14].

Figura 25 Curva típica de demanda eléctrica para un hotel de cuatro estrellas.

135 135

100 95 90 90 90 100

140 150

165 170

140

160 170

160 150 150

160 170

200 190 190

135

0

50

100

150

200

250

0 1 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

kW

Hora


86

De acuerdo a la gráfica anterior, a continuación se analizara el consumo anual del hotel dividido por cada mes y por cada horario, tanto de verano como de invierno. De acuerdo a las estadísticas del sector turístico en México; tomando en cuenta de manera proporcional la oculpabilidad del Hotel con respecto al Estado de Veracruz. Las Figuras 26 y 27 muestran la curva típica de consumo de acuerdo a la ocupación del hotel más alta de cada horario así como los periodos base, intermedio y punta que marca la CFE [6].

Figura 26 Periodos del Horario de Invierno con 62% de ocupación

Figura 27 Periodos del Horario de Verano con 73% de ocupación

En la Tabla 57 se muestra el consumo eléctrico promedio del hotel por cada semana del año 2013 [15]. El consumo estará basado en los horarios (verano e invierno) de las gráficas anteriores, la oculpabilidad de cada semana, así como los horarios de la demanda base, intermedia y punta de la tarifa HM [6].


87

Tabla 57 Consumo promedio por semana (Año 2013)

Mes Horario Semana Ocupación

P/u kWh Base Promedio

kWh Inter Promedio

kWh Punta Promedio

Enero

Invierno

1 0.56 1881.6 4704.0 1489.6 2 0.35 1176.0 3998.4 931

3 0.40 1344.0 5292.0 1064 4 0.34 1142.4 7173.6 904.4

5 0.45 1512.0 5527.2 1197

Febrero

6 0.61 2049.6 5409.6 1622.6 7 0.47 1579.2 4468.8 1250.2

8 0.46 1545.6 5056.8 1223.6 9 0.38 1276.8 6350.4 1010.8

Totales 13507.2 47980.8 10693.2

Marzo 10 0.43 1444.8 5762.4 1143.8 11 0.54 1814.4 8114.4 1436.4

12 0.49 1646.4 7291.2 1303.4 13 0.69 2318.4 4435.2 1835.4

Abril

14 0.62 2083.2 4939.2 1649.2

Verano

15 0.44 1478.4 4838.4 2340.8

16 0.49 1646.4 5644.8 2606.8

17 0.48 1612.8 4233.6 2553.6

Totales 12432.0 41025.6 12315.8

Mayo

18 0.56 1881.6 5947.2 2979.2 19 0.42 1411.2 4435.2 2234.4

20 0.59 1982.4 3931.2 3138.8 21 0.44 1478.4 4334.4 2340.8

22 0.39 1310.4 3931.2 2074.8

Junio

23 0.43 1444.8 3528.0 2287.6 24 0.39 1310.4 4838.4 2074.8

25 0.35 1176.0 4838.4 1862 26 0.48 1612.8 5241.6 2553.6

Totales 11995.2 35784.0 18992.4

Julio

27 0.48 1612.8 6854.4 2553.6 28 0.52 1747.2 7358.4 2766.4

29 0.68 2284.8 6854.4 3617.6 30 0.73 2452.8 6350.4 3883.6

Agosto

31 0.68 2284.8 5140.8 3617.6

32 0.63 2116.8 4838.4 3351.6 33 0.51 1713.6 4334.4 2713.2

34 0.48 1612.8 4032.0 2553.6 35 0.43 1444.8 4334.4 2287.6

Totales 15825.6 45763.2 25057.2

Septiembre 36 0.40 1344.0 2923.2 2128 37 0.43 1444.8 3528.0 2287.6

38 0.29 974.4 3931.2 1542.8 39 0.35 1176.0 4536.0 1862

Octubre

40 0.39 1310.4 4536.0 2074.8

41 0.45 1512.0 4435.2 2394 42 0.45 1512.0 4821.6 2394

43 0.44 1478.4 4939.2 2340.8

Invierno

44 0.41 1377.6 6703.2 1090.6

Totales 10752.0 33650.4 17024.0

Noviembre 45 0.42 1411.2 5056.8 1117.2

46 0.57 1915.2 4468.8 1516.2 47 0.43 1444.8 5409.6 1143.8

48 0.38 1276.8 5409.6 1010.8

Diciembre

49 0.46 1545.6 6232.8 1223.6

50 0.46 1545.6 6585.6 1223.6 51 0.53 1780.8 4704.0 1409.8

52 0.56 1881.6 3998.4 1489.6

Totales 10920.0 37867.2 8645.0


88

Para poder analizar el cobro por consumo eléctrico es necesario conocer la demanda máxima; esta demanda corresponde a la máxima coincidencia de cargas o máximo valor registrado en un intervalo de 15 minutos en los periodos base, intermedio y punta. Esta demanda máxima será tomada de la gráfica mostrada en la Figura 25 que corresponde a los puntos máximos de cada periodo (Base 140 kW, intermedio 175 kW y punta 200 kW) multiplicado por la ocupación bimestral del hotel; como se muestra en la Tabla 58.

Tabla 58 Demandas Máximas Bimestrales por periodo

Bimestre Ocupación (P/U)

Dem. Max Base (kW)

Dem. Max Intermedia (kW)

Dem. Max Punta (kW)

1 0.45 63.0 78.75 90.0

2 0.60 84.0 105.00 120.0

3 0.50 70.0 87.50 100.0

4 0.64 89.6 112.00 128.0

5 0.45 63.0 78.75 90.0

6 0.54 75.6 94.50 108.0

Con base en la siguiente fórmula (Ecuación 6) se procede a calcular la Demanda máxima (Demanda facturable) de cada periodo, así como el cobro por consumo eléctrico de cada bimestre con base en la Ecuación 1 del subcapítulo 1.5.2. con un factor de potencia de 0.85.

Ecuación 6 Demanda Facturable

DF = DP + FRI × max (DI - DP,0) + FRB × max (DB - DPI,0)

Dónde:

DP es la demanda máxima medida en el periodo de punta

DI es la demanda máxima medida en el periodo intermedio

DB es la demanda máxima medida en el periodo de base

DPI es la demanda máxima medida en los periodos de punta e intermedio

FRI y FRB son factores de reducción que tendrán los siguientes valores, dependiendo de la región tarifaria Noreste; FRI 0.30 Y FRB 0.150

Para conocer el monto económico por consumo eléctrico se utilizara una hoja de cálculo diseñada por el Ing. Ruelas Gómez; esta hoja de cálculo se encuentra en el Anexo 3. Los resultados del consumo y facturación bimestral se muestran en la Tabla 59 los datos ingresados para obtener la facturación bimestral están basados en los costos de la Tabla 2 Cuotas Aplicables de la Tarifa H-M (Abril 2014), al consumo bimestral (Tabla 57) y a las demandas máximas bimestrales (Tabla 58).


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Tabla 59 Facturación Eléctrica bimestral y anual.

Bimestre kWh Base

kWh Intermedio

kWh Punta

kW Base

kW Intermedio

kW Punta

Facturación ($) M.N.

1 13507 47981 10693 63.00 79.00 90.00 140,011.56

2 12432 41026 12316 84.00 105.00 120.00 138,959.40

3 11995 35784 18992 70.00 88.00 100.00 143,259.14

4 15826 45763 25057 90.00 112.00 128.00 186,232.92

5 10752 33650 17024 63.00 79.00 90.00 130,927.61

6 10920 37867 8645 77.00 95.00 108.00 119,432.79

Facturación anual total. 858,823.42

Notas: 1) F.P. 0.85 2) impuestos incluidos.

4.2. Costo del sistema fotovoltaico.

El objetivo de este subcapítulo es conocer el costo total del sistema fotovoltaico este costo incluye todos los equipos y sistemas que se encargan de la generación y transportación de la energía eléctrica al sistema local, así como los equipos destinados al montaje y protección de los equipos.

Los equipos y materiales básicos para la instalación del sistema fotovoltaico y que serán cotizados con los proveedores eléctricos son los siguientes.

1. Módulos solares. 2. Sistemas de montaje 3. Inversores CD/CA. 4. Conductores eléctricos (entre inversores y tableros). 5. Protecciones eléctricas.

Dentro de los costos se cotizo la instalación (mano de obra) de los módulos, soportería, inversores, conductores, protecciones y conexión del sistema fotovoltaico con una empresa capacitada para dicha ejecución. Los costos de estos equipos, materiales e instalación se muestran en la Tabla 60, estos costos son proporcionados por los proveedores de equipos y servicios y se sujetan a cambios sin previo aviso.


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Tabla 60 Precios de equipos y materiales del sistema fotovoltaico.

PAR DESCRIPCIÓN UNI CAN P. UNI PRECIO TOTAL

1 Modulo Solar monocristalino con 60 celdas marca Solartec, Potencia de 245-265 W, Tensión a circuito abierto de 38.28 Vcc y una eficiencia del 16.08% Mod. S60MC

PZA 852 $3,955.00 $3,369,660.00

2 Sistema de montaje de aluminio para módulos solares marca PLP (Preformed Line Products) para 10 módulos S60MC

PZA 86 $12,679.29 $1,090,424.10

3

Inversor trifásico Xantrex GT30 marca Schneider Electric, con una potencia de 30 kW, Tensión 127/208 V conexión Y, incluye protecciones de sobrecorriente, baja frecuencia, e inversión de polaridad.

PZA 11 $81,038.03 $891,418.33

4 Cable THHW 600 V 90°C Cal. 2/0 AWG marca Condumex. MTS 90 $91.39 $8,225.10



7 Interruptor de caja moldeada PowerPact marca Schneider Electric marco J de 3x200 A, 18 kA con zapatas principales (JDL36200)

PZA 1 $7,016.21 $7,016.21

8 Interruptor de caja moldeada PowerPact marca Schneider Electric marco J de 3x250 A, 18 kA con zapatas principales (JDL36225)

PZA 1 $7,016.21 $7,016.21

9 Interruptor de caja moldeada PowerPact marca Schneider Electric marco L de 3x400 A, 35 kA con zapatas principales (LGL36400U44)

PZA 1 $18,028.81 $18,028.81

10

Instalación de módulos solares, inversores, soportería, conductores y protecciones eléctricas; así como la puesta en marcha del sistema fotovoltaico interconectado a la Red Electrica. Incluye materiales y acarreos necesarios para su completa ejecución. Instaladores Smart Home Espacios Inteligentes

1 $426,000.00 $426,000.00

Subtotal $5,830,938.60

IVA $932,950.18

Total $6,763,888.78

4.3. Amortización del sistema fotovoltaico.

En este subcapítulo se procede al cálculo de la potencia generada por el sistema fotovoltaico, esta potencia conlleva a la reducción de la facturación eléctrica que se muestra en la Tabla 59, la finalidad de esta reducción económica es amortizar el costo del sistema fotovoltaico en un tiempo considerable para la inversión y posterior ganancia económica de este sistema.


91

Considerando la vida útil del sistema fotovoltaico como de 30 años a partir de su puesta en servicio, en los siguientes cálculos se obtendrá la potencia eléctrica generada durante este tiempo, así como la potencia por cada bimestre basándonos en la ecuación 7.

Ecuación 7 Energía Generada SFV

𝐸𝐺 =(𝑃𝑀)(𝑁𝑜 𝑀𝑜𝑑𝑢𝑙𝑜𝑠)(𝐻𝑜𝑟𝑎𝑠 𝑃𝑖𝑐𝑜)(365 𝑑𝑖𝑎𝑠)(𝑉𝑖𝑑𝑎 𝑈𝑡𝑖𝑙 𝑑𝑒𝑙 𝑆𝐹𝑉)

1000

∴

𝐸𝐺 =(264 𝑊)(852)(4.83)(365 𝑑𝑖𝑎𝑠)(30 𝑎ñ𝑜𝑠)

1000= 11896104.53 𝑘𝑊ℎ

𝐸𝐺 =11896104.53 𝑘𝑊ℎ

(30 𝑎ñ𝑜𝑠)(12 𝑚𝑒𝑠𝑒𝑠)= 33044.73 𝑘𝑊ℎ 𝑀𝑒𝑛𝑠𝑢𝑎𝑙𝑒𝑠

𝐸𝐺 = (33044.73 𝑘𝑊ℎ 𝑀𝑒𝑛𝑠𝑢𝑎𝑙𝑒𝑠)(2) = 66089.46 𝑘𝑊ℎ 𝐵𝑖𝑚𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎𝑙𝑒𝑠

La reducción de la facturación eléctrica se lograra dentro del periodo intermedio de la tarifa HM, debido a que en este periodo existen las horas pico de insolación en la región de Tecolutla Veracruz. Esta reducción se observa en las siguientes gráficas (Figuras 28 y 29) donde se compara la curva de generación fotovoltaica contra la curva de demanda eléctrica del día con más y menos ocupación en el hotel.

𝐸𝐺−𝐷𝐼𝐴 =33044.73 𝑘𝑊ℎ 𝑚𝑒𝑛𝑠𝑢𝑎𝑙𝑒𝑠

31 𝑑𝑖𝑎𝑠= 1065.96 𝑘𝑊ℎ

𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝐺𝑒𝑛𝑒𝑟𝑎𝑑𝑎 = 1065.96 𝑘𝑊ℎ

4.86= 219.33 𝑘𝑊

Considerando la potencia calculada con anterioridad y de acuerdo a las horas pico de insolación en la región (Subcapítulo 3.1.5) se observa que.


92

Figura 28 Demanda eléctrica con 73% de ocupación VS Generación Fotovoltaica.

Figura 29 Demanda eléctrica con 29% de ocupación VS Generación Fotovoltaica.

En las anteriores graficas se observa la potencia exportada a la red eléctrica, así como la reducción de consumo eléctrico dentro del periodo intermedio de la tarifa HM.


93

Considerando las gráficas y los cálculos de generación anteriores se puede concluir que en condiciones óptimas de irradiación solar, bimestralmente el sistema fotovoltaico genera 66089.46 kWh. El costo del kWh tomando en cuenta que las horas pico de irradiación solar se encuentran en el periodo intermedio de la tarifa HM genera un ahorro económico. Por lo tanto esta potencia produce un ahorro que se obtiene durante un bimestre de consumo y que calcula a continuación.

𝐶𝑜𝑠𝑡𝑜 𝑝𝑜𝑟 𝐸𝐺 = (66089.46 𝑘𝑊ℎ)(1.2391 $/𝑘𝑊ℎ) = $ 81,891.45 𝑀. 𝑁. 𝐵𝑖𝑚𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎𝑙𝑒𝑠

De acuerdo a la operación anterior y al gasto anual por facturación eléctrica que se muestra en la Tabla 59, el ahorro económico es de:

𝐴ℎ𝑜𝑟𝑟𝑜 𝐴𝑛𝑢𝑎𝑙 = [($ 81,891.45)(6 𝐵𝑖𝑚𝑒𝑠𝑡𝑟𝑒𝑠)] − $ 858,823.42 = $367,477.42 Este ahorro corresponde al 57.21 % de la facturación eléctrica anual. Con este ahorro económico y sin considerar el cambio del dinero en el tiempo, las tasas de interés y la inflación económica; el sistema fotovoltaico se amortizara en tiempo calculado a continuación.

Costo del sistema fotovoltaico: $6,763,888.78 M.N.

Ahorro en facturación eléctrica anual: $ 491,346.00 M.N.

𝐴𝑚𝑜𝑟𝑡𝑖𝑧𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒𝑙 𝑆𝐹𝑉 =𝐶𝑜𝑠𝑡𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑆𝐹𝑉

𝐴ℎ𝑜𝑟𝑟𝑜 𝑎𝑛𝑢𝑎𝑙

𝐴𝑚𝑜𝑟𝑡𝑖𝑧𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒𝑙 𝑆𝐹𝑉 =$6,763,888.78

$ 491,346.00= 13.76 ≈ 13 𝐴ñ𝑜𝑠 9 𝑚𝑒𝑠𝑒𝑠

Por lo tanto la amortización del sistema fotovoltaico propuesto para el hotel, será amortizable en 13 años 9 meses, los cuales corresponden al 45.86% de su vida útil. Después de este tiempo el sistema fotovoltaico proporcionara un ahorro que se reflejara en la disminución de costos operativos en la pare eléctrica, y con ello poder ofrecer tarifas más competitivas en la zona hotelera.


94

CONCLUSIONES.

La finalidad del presente trabajo es reducir el consumo y facturación de energía eléctrica en los hoteles de 4 estrellas con una carga superior a los 100 kVA, esta reducción se logró de manera significativa con el diseño de un sistema de iluminación eficiente así como su automatización; estas dos acciones logran ahorros del 51% en el consumo de electricidad con respecto a otros sistemas. En el control de equipos también se llevó a cabo la automatización de motores eléctricos para poder controlar el consumo con respecto a la potencia mecánica que requieren para realizar algún servicio, esta automatización se logró con inversores de frecuencia que permiten manejar su consumo y velocidad, así mismo se automatizaron algunos servicios como el filtro de alberca y el riego de áreas verdes para no operar dentro de periodos de facturación altos (periodo punta), con esto se logra la reducción del consumo y de los costos de facturación eléctrica hasta en un 60% de acuerdo a fabricantes como ABB. En cuanto a control, tenemos por ultimo a los sistemas de aire acondicionado que representan el 20 % de la demanda eléctrica del hotel la reducción del consumo eléctrico se logró bajo dos parámetros; presencia y temperatura el cual puede reducir el consumo de energía eléctrica hasta en un 30%. De acuerdo a lo anterior con la automatización y buena selección de las cargas eléctricas podemos lograr reducciones de hasta un 47% en el consumo y facturación eléctrica con respecto a una instalación eléctrica sin planeación de eficiencia energética.

La instalación eléctrica reduce el 57.21% de la facturación eléctrica si se instalara el sistema fotovoltaico calculado, a su vez que se aprovecharían áreas vacías dentro del inmueble del hotel, este ahorro permite que el sistema fotovoltaico se amortice en casi la mitad de su vida útil (13 años 9 meses) lo cual lo hace poco factible desde el punto de vista económico. De acuerdo a estudios de mercado, los sistemas fotovoltaicos han reducido su costo e incrementado su eficiencia en los últimos 30 años. De acuerdo a un estudio de la European Photovoltaic Industry Association (Asociación Europea de la Industria Fotovoltaica), en el año 1984 el costo del whatt promedio era de USD $22/Wp en el año 2014 se redujo hasta USD $3/Wp que representa un 86.36 % en 30 años [16]. De acuerdo a lo anterior el panel cotizado (S60MC) que cuesta actualmente $3,950.00 M.N. hace 30 años costaba $30,384.61 M.N. (sin considerar los cambios del dinero en el tiempo) considerando esto tenemos que en 2 años el panel solar costara $ 2,000 M.N. y por lo tanto de acuerdo al análisis siguiente, con el precio del sistema fotovoltaico del año 2016 se amortizara en:

𝐴𝑚𝑜𝑟𝑡𝑖𝑧𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒𝑙 𝑆𝐹𝑉 =$4,831,723.18

$ 491,346.00= 9.83 ≈ 9 𝐴ñ𝑜𝑠 10 𝑚𝑒𝑠𝑒𝑠

Esta inversión sería en un tercio de la vida útil del sistema fotovoltaico dando a ganancias netas durante 20 años. Esto sin considerar los beneficios de impacto social que puede ocasionar la instalación de este sistema, así como la imagen de un hotel sustentable produciendo una atracción para nuevos clientes turísticos que visiten la zona.


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Bibliografía

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[16] S. d. Energia, «Programa de Fomento de Sistemas,» México, 2012.


96

ANEXOS

incorporaciÓn de un sistema fotovoltaico a un hotel con una carga instalada de mas de 100 kva

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