DISEÑO DE UN SISTEMA FOTOVOLTAICO Y ELABORACION DE EFICIENCIA ENERGÉTICA, PARA UNA VIVIENDA SOCIAL, SITUADA EN EL AREA DE KUCHU TAMBO “SUCRE – BOLIVIA”

INDICE 1. INTRODUCCION 1 2. ANTECENDENTES 2 3. SITUACION PROBLEMATICA 4 4. FORMULACION DEL PROBLEMA 6 5. HIPÓTESIS 6 6. OBJETIVO GENERAL 7 6.1 Objetivos específicos 7 7. JUSTIFICACION 7 8. ESTADO DEL CONOCIMIENTO 8 9. ALCANCES Y LIMITACIONES 10 10. VARIABLES, MATERIALES Y METODOS 10 11. DISEÑO METODOLOGICO 11 CAPITULO 1 12 MARCO TEORICO Y CONTEXTUAL 12 1. FUNDAMENTOS SOBRE LA ENERGIA, EFICIENCIA ENERGETICA, ARQUITECTURA BIOCLIMATICA Y VIVIENDAS SOCIALES 12 1.1. ENERGIA 12 a) Según sean o no renovables 12 b) Según sea su utilización 13 1.2. ENERGÍA SOLAR 14 1.3. EFECIENCIA ENERGETICA 16 1.4. ARQUITECTURA BIOCLIMATICA 18 1.5. SITUACIÓN ACTUAL DE LA VIVIENDA EN BOLIVIA Y SUCRE 20 1.6. VIVIENDAS SOCIALES EN BOLIVIA 22 1.6.1. Importancia de la Vivienda Social en Bolivia 22 1.6.2. Enfoques de la Vivienda Social en Bolivia 22 1.6.3. Actores Involucrados en la Construcción de Viviendas Sociales en Bolivia 23 CAPITULO 2 24 DIAGNOSTICO 24 2 LA CIUDAD DE SUCRE 24 2.1 CARTA SOLAR 26 2.2 DATOS CLIMATOLOGICOS DE SUCRE 28 2.2.1 Temperatura del Aire 28 2.2.2 Precipitación Pluvial 29 2.2.3 Humedad Relativa del Aire 30 2.2.4 Vientos 31 2.2.5 Radiación Solar 33 2.3 KUCHU TAMBO 35 2.3.1 Información catastral de la ubicación de la propuesta de la vivienda social 35 2.4 ANALISIS DE LA ZONA DE CONFORT TÉRMICO DEL LA VIVIENDA 36 2.4.1 Confort térmico 36 2.4.2 Confort acústico 38 2.4.3 Confort visual 38 2.5 INSTRUMENTO PARA ENCONTRAR EL CONFORT TERMICO DE UNA VIVIENDA 38 2.5.1 Diagrama Psicométrico de Baruk Givoni 39 CAPITULO 3 42 PROPUESTA DEL PROYECTO 42 3.1. CASA UNIFAMILIAR SEGÚN VICEMINISTERIO DE VIVIENDA Y URBANISMO (V.M.V.U.) 42 3.2. ASPECTOS EN EL DISEÑO DE UNA VIVIENDA 42 3.2.1. Condiciones mínimas 42 3.2.2. Vivienda Productiva. 44 3.2.3. CONSIDERACIONES DE DISEÑO Y RELACION CON EL TERRENO 44 3.2.4. Diseño – Arquitectura. 44 3.2.5. Ubicación de la vivienda en el terreno 45 3.3. DISEÑO DE UNA VIVIENDA UNIFAMILIAR 47 3.3.1. Presupuesto de la vivienda 47 3.3.2. Planos de la propuesta de la vivienda 50 3.4. CÁLCULOS DE DISEÑO DE LA PROPUESTA DEL SISTEMA SOLAR FOTOVOLTAICO OFF GRID. 52 3.4.1. Consumo eléctrico de la vivienda unifamiliar 52 3.4.2. Consumo eléctrico anual de una vivienda unifamiliar 53 3.4.2.1. Datos de Consumo eléctrico 53 3.4.3. INDICADORES DE EFICIENCIA ENERGÉTICA 53 3.4.4. PROPUESTAS DE MEJORA DE EFICIENCIA ENERGÉTICA 54 3.4.5. Envolvente Térmica 54 3.4.6. Climatización (Calefacción y Refrigeración) 54 3.4.7. Iluminación 55 3.4.8. Agua 55 3.4.9. Equipos / Artefactos 56 Considerando las nuevas aplicaciones de eficiencia energética 56 3.4.10. Cálculo de demanda y voltaje de trabajo para una vivienda unifamiliar 60 3.4.11. Cálculo de la irradiancia solar para la zona del proyecto 61 3.4.11.1. Irradiancia solar extraterrestre 61 3.4.11.2. Calculo Flujo extraterrestre Aparente 62 3.4.11.3. Atenuación de la irradiancia solar 63 3.4.11.4. Declinación solar 63 3.4.11.5. Masa de aire 64 3.4.11.6. Transmitancia atmosférica () 65 3.4.11.7. Irradiancia solar terrestre 66 3.4.11.8. Irradiancia solar terrestre anual 2023 con techo inclinado 67 3.4.12. Diseño del sistema fotovoltaico OFF GRID 70 Análisis del dimensionamiento solar fotovoltaico OFF GRID mediante el software PVsist 80 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 86 REFERENCIA BIBLIOGRAFIA 88 GLOSARIO 89 ANEXOS 91 FIGURAS Figura 1.- fuentes de energías renovables y no renovables 13 Figura 1.2.- Proyección de consumo energético 14 Figura 1.3. Aplicaciones de diseño bioclimático, casa bioclimática 19 Figura 2.1 Viviendas de Construcción Reciente en el Área de Expansión 26 Figura 2.2 Rosa de vientos 32 Figura 2.3. Mapa del lugar de estudio 35 Figura 2.4. ubicación del lugar de estudio del proyecto 36 Figura 2.8. Diagrama psicométrico de Baruk Givoni aplicado a Sucre 40 Figura 3.1. Imagen de la irradiancia solar extraterrestre 61 Figura 3.2. de la irradiancia solar terrestre horaria para el ángulo de inclinación del techo 68 Figura 3.3. de la insolación solar terrestre horaria para el ángulo de inclinación del techo 69 TABLAS Tabla Nº 1. Número de Viviendas, por tipo de vivienda, según censo2012 21 Tabla Nº 2.1. Temperatura del Aire (ºC) 29 Tabla Nº 2.2. Precipitación Pluvial Media y Total Anual (mm) 30 Tabla Nº 2.3. Humedad del Aire (%) 30 Tabla Nº 2.4. Radiación Solar Diaria Media Mensual (Kwh/m2 – mes) 33 Tabla Nº 2.5. Radiación Solar mensual de insolación (hora) 34 Tabla 2.6. Temperatura y Humedad Horaria 39 Tabla 3.1 de presupuesto de obra de la vivienda en Kuchutambo 47

En los últimos años, el crecimiento de la población ha causado una elevada demanda energética. Por lo tanto, países subdesarrollados han sobre explotado los recursos naturales para satisfacer dicha demanda, lo cual ha causado un aumento desmedido en las emisiones de gases de efecto invernadero. El sector residencial es un gran consumidor y, de manera indirecta, un gran emisor de gases de efecto invernadero. Para combatir este, se requiere la aplicación del concepto de “eficiencia energética”. La eficiencia energética es la actividad que tiene por objetivo mejorar el uso de fuentes de energía, o, dicho de otra forma, la utilización de manera eficiente de la energía para la obtención de un cierto resultado. Este concepto puede llevarse a cabo en edificios de nueva construcción, o bien, en edificios ya existentes por medio de una rehabilitación. En el presente trabajo se plantea la mejora energética de una vivienda social unifamiliar. Sin embargo, para cumplir con lo establecido debemos seguir las normas de edificación y obtener la mejor estrategia posible, es necesario llevar a cabo una serie de propuestas con las que se pueda reducir la demanda energética, como la climatización, iluminación etc., de la vivienda, que, por ende, supone una disminución de las emisiones de CO2. Estas propuestas abarcan diversos ámbitos: están vinculadas al consumo eléctrico y la instalación de energías renovables como la solar fotovoltaica. Después del estudio, dichas propuestas se mostraron técnicamente viables; sin embargo, la energía renovable elegida de acuerdo con las condiciones de la zona, es la energía solar fotovoltaica tipo off Grid de sistemas aislados, para dicho dimensionamiento se consideró un balance energético de los artefactos de la vivienda, como la inclinación del panel solar y la radiación de la zona de estudio “kuchu tambo”. Para cubrir una demanda de 14412 W/día, el costo de instalar 12 paneles solares, 12 baterías y todo el sistema fotovoltaico aislado sería de 69.097 bs. Ajustar la solución elegida con la sustitución parcial de los electrodomésticos que consumen más energía y una sustitución total de la iluminación con LED es necesario para mejorar la eficiencia energética de la vivienda.