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ANA CRISTINA CHARRY ROJAS
LAURA MAYERLY ALVAREZ JIMENEZ
2017
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS
FACULTAD DE INGENIERÍA
PROYECTO CURRICULAR DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
BOGOTÁ D.C COLOMBIA
DISEÑO DE UN SISTEMA SOLAR FOTOVOLTAICO AUTÓNOMO PARA LA ESTACIÓN AERONÁUTICA
ARARACUARA DE LA AERONÁUTICA CIVIL DE COLOMBIA
ANA CRISTINA CHARRY ROJAS
LAURA MAYERLY ALVAREZ JIMENEZ
DOCUMENTO DE PASANTÍA PARA OPTAR POR EL TÍTULO DE INGENIERO ELÉCTRICO
DIRECTOR INTERNO
I.E., MSc., PhD. ADOLFO ANDRES JARAMILLO MATTA
DIRECTOR EXTERNO
I.E. EDGAR LEONARDO GOMEZ GOMEZ
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS
FACULTAD DE INGENIERÍA
PROYECTO CURRICULAR DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
BOGOTÁ D.C., COLOMBIA
2017
DISEÑO DE UN SISTEMA SOLAR FOTOVOLTAICO AUTÓNOMO PARA LA ESTACIÓN AERONÁUTICA ARARACUARA DE LA AERONÁUTICA CIVIL DE COLOMBIA
i
RESUMEN
El siguiente documento contiene la descripción del dimensionamiento preliminar de un sistema
solar fotovoltaico para la estación aeronáutica Araracuara; como fuente alternativa de generación
energética para los servicios aeronáuticos de navegación (C.N) tales como, servicios de
Comunicaciones, Navegación y Vigilancia. Con este trabajo se podrá considerar la viabilidad de
implementar sistemas de generación eléctrica fotovoltaica, en las estaciones que brindan la
prestación de los servicios a la navegación aérea (ANS) y usados por la Unidad Administrativa
Especial de Aeronáutica Civil (UAEAC), y que cuentan con un excelente potencial energético solar
como fuente alternativa para ser explotada.
En primer lugar, se realizo una revisión teórica general de conceptos de sistemas solares
fotovoltaicos, haciendo énfasis en el diseño y selección de los componentes de un sistema
autónomo. También se realizó un marco teórico sobre los servicios para la navegación y la
infraestructura existente en Colombia. Posteriormente se realizó la caracterización general de la
estación aeronáutica Araracuara, en cuanto a descripción geográfica, caracterización de las cargas
según los servicios a la navegación aérea que presta y finalmente haciendo la relación de la
estación meteorológica más cercana; para esto se hizo una investigación general sobre el número
de estaciones meteorológicas que miden radiación solar en Colombia, proporcionada por el
Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales de Colombia (IDEAM), como también
del número de estaciones aeronáuticas en Colombia.
Seguidamente, a partir de los datos obtenidos de ubicación geográfica tanto de la estación
Araracuara, como de todas las estaciones aeronáuticas; junto con la identificación del recurso
energético solar en las zonas de ubicación de cada una de las estaciones se realizaron mapas, los
cuales se refleja la información recolectada para cada uno de los servicios contemplados. El primer
mapa es una representación gráfica de la distribución promedio anual de la irradiación solar
dentro de las Regionales Aeronáuticas de la Aeronáutica Civil. El segundo mapa, contiene
igualmente la información de irradiación solar promedio anual, pero está representada dentro del
mapa de distribución política de Colombia.
Con base en los datos recolectados se realizó el dimensionamiento del sistema fotovoltaico
autónomo para determinadas cargas de la estación Araracuara, considerando las cargas críticas
presentes y el factor de seguridad que se le debe dar. Finalmente, se dan las correspondientes
conclusiones y recomendaciones de la investigación realizada.
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ALCANCES Y LIMITACIONES
El presente estudio tiene como objetivo el dimensionamiento de un sistema fotovoltaico
autónomo para la estación Araracuara, por ende la investigación abarca los servicios de
Comunicación, Navegación, y Vigilancia con sus respectivos sistemas de funcionamiento. Para este
fin, se desarrollará un documento en el cual se muestran los resultados de la investigación,
mediante el paso a paso del diseño del sistema fotovoltaico autónomo y mediante mapas
ilustrativos y tablas informativas y posteriormente las respectivas recomendaciones y
conclusiones.
Por consiguiente, las posibles limitaciones que se pueden presentar durante el desarrollo de la
investigación están relacionadas particularmente con la escasa información sobre la ubicación y
descripción de las estaciones aeronáuticas en Colombia, como también, la posible imprecisión de
los datos obtenidos de radiación recolectados de las diferentes bases de datos meteorológicas.
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TABLA DE CONTENIDO
LISTADO DE FIGURAS .......................................................................................................................... vi
LISTADO DE TABLAS ........................................................................................................................... vii
1. INTRODUCCIÓN ........................................................................................................................... 9
2. NECESIDAD QUE JUSTIFICA EL PROYECTO .................................................................................. 9
3. OBJETIVOS ................................................................................................................................. 11
3.1 OBJETIVO GENERAL ........................................................................................................... 11
3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS .................................................................................................... 11
4. METODOLOGÍA .......................................................................................................................... 11
4.1 Etapa investigativa ............................................................................................................ 11
4.2 Etapa de modelación ......................................................................................................... 12
4.3 Etapa de caracterización ................................................................................................... 12
4.4 Etapa de dimensionamiento ............................................................................................. 12
5. ASPECTOS TEÓRICOS GENERALES ............................................................................................. 13
5.1 Generalidades de las instalaciones y servicios de navegación aérea ............................... 13
5.1.1 Servicio de Comunicaciones ...................................................................................... 17
5.1.2 Servicio de Navegación ............................................................................................. 19
5.1.3 Servicio de Vigilancia ................................................................................................. 21
5.2 División de las regionales aeronáuticas en Colombia ....................................................... 25
5.3 Generalidades de radiación solar ...................................................................................... 26
5.3.1 El Sol .......................................................................................................................... 26
5.3.2 Radiación solar .......................................................................................................... 27
5.4 Sistemas solares fotovoltaicos .......................................................................................... 28
5.4.1 Sistemas fotovoltaicos............................................................................................... 29
5.4.2 Sistemas autónomos ................................................................................................. 30
5.4.3 Sistemas interconectados ......................................................................................... 31
5.4.4 Sistemas fotovoltaicos híbridos ................................................................................ 32
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5.5 Aplicaciones específicas de los sistemas solares fotovoltaicos en la aeronáutica ............ 33
6. DIMENISONAMIENTO DEL SISTEMA FOTOVOLTAICO AUTÓNOMO PARA ARARACUARA ........ 34
6.1 Evaluación del recurso energético solar para Araracuara ................................................ 34
6.1.1 Caracterización general de la estación aeronáutica Araracuara ............................... 34
6.1.2 Identificación de la radiación solar promedio anual en Araracuara ......................... 38
6.2 Caracterización de la carga de la estación Araracuara ..................................................... 64
6.2.1 Servicio comunicaciones ........................................................................................... 65
6.2.2 Servicio de navegación .............................................................................................. 67
6.2.3 Servicio vigilancia ...................................................................................................... 68
6.2.4 Estado actual de alimentación de la estación Araracuara ........................................ 70
6.3 Dimensionamento del sistema solar fotovoltaico ............................................................ 72
6.3.1 Inversor ..................................................................................................................... 72
6.3.2 Energía total del sistema ........................................................................................... 73
6.3.3 Calculo de la capacidad del generador...................................................................... 74
6.3.4 Calculo del regulador ................................................................................................ 76
6.3.5 Dimensionamiento del banco de baterías ................................................................ 79
6.3.6 Cargador de baterías ................................................................................................. 83
7. ANÁLISIS DE RESULTADOS ......................................................................................................... 84
8. EVALUACIÓN Y CUMPLIMIENTO DE LOS OBJETIVOS ................................................................ 89
9. CONCLISIONES Y RECOMENDACIONES ..................................................................................... 90
10. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS ............................................................................................. 93
11. ANEXOS ................................................................................................................................. 97
ANEXO 1 ............................................................................................................................................ 98
ANEXO 2 .......................................................................................................................................... 100
ANEXO 3 .......................................................................................................................................... 102
ANEXO 4 .......................................................................................................................................... 104
ANEXO 5 .......................................................................................................................................... 106
ANEXO 6 .......................................................................................................................................... 108
ANEXO 7 .......................................................................................................................................... 110
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LISTADO DE FIGURAS
Figura 1. Vías de acceso Araracuara. ................................................................................................ 10
Figura 2. Esquema general de la metodología .................................................................................. 13
Figura 3. Servicios de Navegación Aérea. Tomado de: [3]. ............................................................... 14
Figura 4. Sistemas CNS ...................................................................................................................... 15
Figura 5. Características de los sistemas CNS ................................................................................... 16
Figura 6. Servicio de meteorología .................................................................................................... 17
Figura 7. Clasificación de los servicios de comunicaciones. Tomado de: [11]. ................................. 17
Figura 8. Entorno actual y futuro de los sistemas de navegación. .................................................... 19
Figura 9. Tipos de control de las aeronaves. ..................................................................................... 22
Figura 10. Entorno actual y futuro de los sistemas de vigilancia. ..................................................... 23
Figura 11. Funcionamiento de un RADAR. ........................................................................................ 25
Figura 12. Clases de radiación solar. Elaboración propia. ................................................................ 28
Figura 13. Sistema fotovoltaico autónomo. Tomado de: [19] .......................................................... 31
Figura 14. Sistema fotovoltaico conectado a la red principal. .......................................................... 31
Figura 15. Esquema de sistema fotovoltaico hibrido. Tomado de: [21] ........................................... 32
Figura 16. Paneles solares en Aeropuerto Enrique Olaya Herrera. .................................................. 33
Figura 17. Ubicación Araracuara. ...................................................................................................... 35
Figura 18. Estación Aeronáutica Araracuara. .................................................................................... 36
Figura 19. Comportamiento de la temperatura Araracuara. ............................................................ 37
Figura 20. Comportamiento de la precipitación en Araracuara. ...................................................... 38
Figura 21. Mapa de comunicaciones – Estación Araracuara ............................................................ 64
Figura 22. Aplicación de los servicios de comunicaciones. ............................................................... 65
Figura 23. Aplicación del sistema DME en navegación aérea ........................................................... 68
Figura 24. Aplicación del sistema radar en los servicios de navegación. Tomada de: [28]. ............. 69
Figura 25. Grupo electrógeno de Araracuara tomado de: [30] ........................................................ 70
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LISTADO DE TABLAS
Tabla 1. Listado de las Regionales Aeronáuticas de Colombia ____________________________ 25
Tabla 2. Temperatura máxima, mínima y media de Araracuara ___________________________ 36
Tabla 3. Listado de Estaciones de Comunicaciones Aeronáuticas __________________________ 39
Tabla 4. Listado de estaciones meteorológicas asociadas - Comunicaciones _________________ 42
Tabla 5. Situación actual de los sistemas de navegación _________________________________ 45
Tabla 6. Listado de Estaciones de Navegación Aeronáuticas VOR/DME _____________________ 46
Tabla 7. Listado de Estaciones de Navegación Aeronáuticas ILS ___________________________ 52
Tabla 8. Listado de estaciones meteorológicas asociadas VOR/DME _______________________ 53
Tabla 9. Listado de estaciones meteorológicas asociadas ILS _____________________________ 57
Tabla 10. Listado de Estaciones de Vigilancia Aeronáuticas ______________________________ 59
Tabla 11. Listado de estaciones meteorológicas asociadas - Vigilancia _____________________ 60
Tabla 12. Listado de Estaciones Aeronáuticas para Araracuara ___________________________ 61
Tabla 13. Datos de radiación y temperatura Araracuara - 1 ______________________________ 62
Tabla 14. Datos de las cargas de comunicaciones para Araracuara ________________________ 66
Tabla 15. Datos de las cargas de navegación para Araracuara ____________________________ 67
Tabla 16. Cargas esenciales – Radar secundario Araracuara _____________________________ 69
Tabla 17. Cargas no esenciales – Radar secundario Araracuara ___________________________ 69
Tabla 18. Tanques instalados en Araracuara __________________________________________ 70
Tabla 19. Grupos electrógenos instalados en Araracuara ________________________________ 70
Tabla 20. Características de los grupos electrógenos ___________________________________ 71
Tabla 21. Consumo de los grupos electrógenos ________________________________________ 71
Tabla 22. Consumo aproximado real de la estación Araracuara ___________________________ 72
Tabla 23. Características de inversores ______________________________________________ 73
Tabla 24. Ecuaciones generales para el cálculo de la energía _____________________________ 73
Tabla 25. Opciones de paneles solares _______________________________________________ 75
Tabla 26. Características de los paneles solares _______________________________________ 75
Tabla 27. Características de los paneles solares _______________________________________ 76
Tabla 28. Opciones de reguladores solares para el sistema fotovoltaico ____________________ 77
Tabla 29. Datos del panel escogido para el sistema a diseñar ____________________________ 77
Tabla 30. Datos del panel escogido para el sistema a diseñar ____________________________ 79
Tabla 31. Especificaciones de la batería – Opción 1_____________________________________ 79
Tabla 32. Especificaciones de la batería – Opción 2_____________________________________ 81
Tabla 33. Especificaciones de la batería – Opción 2_____________________________________ 82
Tabla 1. Listado de fuentes de información general ___________________________________ 115
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DISEÑO DE UN SISTEMA SOLAR FOTOVOLTAICO AUTÓNOMO PARA LA ESTACIÓN AERONÁUTICA ARARACUARA DE LA AERONÁUTICA CIVIL DE COLOMBIA
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1. INTRODUCCIÓN
La energía solar como fuente inagotable La energía solar como fuente inagotable es un desafío
para la ingeniería; al captarla para fines de transformación busca elevar la calidad de vida para los
habitantes citadinos y rurales, dejando un ambiente más amigable para las futuras generaciones
[1]. Por ende, presente trabajo tiene como objetivo principal el dimensionamiento preliminar de
un sistema fotovoltaico autónomo para la estación aeronáutica ubicada en Araracuara,
departamento del Caquetá, el cual permita abastecer eléctricamente las cargas de los servicios
aeronáuticos de navegación y otras cargas que se encuentran en la estación. La generación
eléctrica a partir de energía solar fotovoltaica se plantea como una alternativa en busca de
solucionar las necesidades energéticas de la estación y de esta manera mejorar sus condiciones
operativas. De ahí que actualmente la disponibilidad de recursos energéticos renovales es una de
los factores más importantes en relación con el desarrollo de nuevas tecnologías para la
generación de energía eléctrica.
Colombia, por su posición geoespacial, presenta gran potencial de recursos energéticos renovables
y alternativos, como: radiación solar, viento, numerosas fuentes hídricas y otros recursos
naturales. Estos recursos pueden ser cuantificados mediante mapas de radiación solar, preliminar
de vientos y de otros recursos, que son realizados por la Unidad de Planeación Minero Energética
(UPME) en conjunto con el Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales de
Colombia (IDEAM) y en cooperación con otras entidades nacionales [2]. Estos estudios constituyen
la base general para diferentes análisis que pueden ser realizados sobre el uso final que se puede
dar a estos recursos, con el fin de ser utilizados específicamente para una actividad; una de ellas es
la generación de energía eléctrica.
Con base en lo anterior, se plantea la necesidad de identificar el potencial energético solar que se
encuentra en la estación aeronáutica de Araracuara, para así dimensionar los componentes y
realizar los cálculos técnicos de la instalación fotovoltaica que se requiere y observar la viabilidad
de implementar este tipo de tecnología como fuente generadora de electricidad.
2. NECESIDAD QUE JUSTIFICA EL PROYECTO
Los servicios para la navegación aérea son un conjunto de actividades determinantes en el proceso
de llevar una aeronave desde un punto específico a otro. Hoy en día el transporte aéreo es de vital
importancia en el desarrollo económico de los países, por ende es deber de los organismos
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encargados de crear planes de expansión y gestión del tránsito aéreo, como también garantizar la
ejecución correcta y mejoramiento de la seguridad operacional y la innovación de la navegación
aérea [3]. La estación aeronáutica Araracuara es una estación de vital importancia para los
servicios de tránsito aéreo que presta la aeronáutica Civil, pero debido a su ubicación geográfica
dentro del país, presenta problemáticas con respecto al servicio de energía eléctrica que tiene ya
que no se encuentra conectada al sistema interconectado nacional, y por ende a ninguna red de
energía que sea facilitada por algún operador comercial, por lo tanto, Araracuara es alimentada de
con otras fuentes de energía; es decir es operada a base de energía eléctrica suministrada
solamente por grupos electrógenos propiedad de la Aeronáutica Civil.
Ahora bien, la misión principal de la Aeronáutica Civil es la de garantizar la seguridad operacional
del transporte aéreo en todo el espacio aéreo controlado, por tanto, la prestación de los servicios
de tránsito aéreo se debe brindar con sistemas que provean los más altos índices de calidad,
disponibilidad, integridad y confiabilidad’’, para el caso particular de Araracuara se crea la
necesidad de prever el abastecimiento de combustible tipo ACPM, acorde con la capacidad de los
tanques allí instalados y coherente igualmente con el consumo promedio diario de este tipo de
equipos para garantizar el servicio constante. Esta situación trae consigo diversas dificultades
como lo son; el elevado costo que requiere mantener reservas de combustibles, el funcionamiento
de los grupos electrógenos 24 horas al día, la contaminación, el difícil acceso y transporte a la zona
de ubicación; en donde la forma más sencilla para llegar es por vía aérea. Sin embargo, existe la
posibilidad de realizar el transporte de elementos vía fluvial, pero este río es un muchos tramos
innavegable por los rápidos que se forman a lo largo del trayecto, por lo cual se hace necesario
descargar en tierra la carga y a lomo de mula transportarla hasta el sitio siguiente donde se realiza
nuevamente el transporte vía fluvial y así sucesivamente en cada tramo de rápidos.
Figura 1. Vías de acceso Araracuara.
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3. OBJETIVOS
3.1 OBJETIVO GENERAL
Realizar el dimensionamiento preliminar de un sistema solar fotovoltaico autónomo para la
estación aeronáutica Araracuara.
3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
1. Evaluar el recurso energético solar en la zona de ubicación de la estación Araracuara.
2. Caracterizar la demanda energética de la estación Araracuara con relación a los servicios a
la navegación que presta.
3. Determinar el número de componentes que conformaran el sistema solar fotovoltaico para la estación Araracuara.
4. METODOLOGÍA
La metodología que se realizó para hacer el dimensionamiento preliminar del sistema fotovoltaico,
siguió las etapas que se mencionan a continuación, en ellas se pueden observar cada uno de los
resultados obtenidos. En la figura 1 se puede ver el esquema general de la metodología.
4.1 Etapa investigativa
En esta etapa se realizó un proceso investigativo relacionado con las generalidades para los
servicios a la navegación, principalmente sobre servicios de comunicaciones, servicios de
navegación y servicios de vigilancia. También un marco teórico general de la radiación solar
y los sistemas solares fotovoltaicos. Se recopilaron los datos generales de ubicación de la
estación Araracuara y en relación a los servicios que presta la estación y las demás
estaciones aeronáuticas de comunicaciones, navegación y vigilancia; información que
presenta el Plan de Navegación Aérea para Colombia (PNA) y un anexo de la Aeronáutica
Civil [4], en este documento se puede encontrar la infraestructura y servicios de CNS,
Meteorología y Automatización [5].
Por ende, para Araracuara y para cada una de las estaciones, se identificó el número de
estaciones en total, ubicación geográfica; departamento, cuidad o municipio, latitud y
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longitud, y equipos existentes. De igual manera se compilo información de las estaciones
meteorológicas existentes en Colombia, estos datos fueron proporcionados por el IDEAM, el
cual validó la información de 240 sensores que generan información a nivel horario de
entidades como la CAR, IPSE y Fedearroz [6]. También se incluyen estaciones en las cuales
se realizaron modelaciones matemáticas basadas en variables como brillo solar,
temperatura, humedad, nubosidad, entre otras, con las que se generaron promedios
mensuales de irradiación global horizontal solar. Las tablas contienen el código de la
estación, una ubicación geográfica como la mencionada, datos de la radiación solar
promedio tanto mensual como anual recibida en superficie y características de la
información de la estación.
4.2 Etapa de modelación
Después de tener caracterizadas las estaciones de la aeronáutica civil, se asoció para la
estación de Araracuara la estación meteorológica que estuviera más cercana; para esto, se
hizo una medición de estación aeronáutica (EA) a estación meteorológica asociada (EMA) y
no se tuvo en cuenta el relieve colombiano, se consideró una superficie absolutamente
plana. El mismo procedimiento también se realizó para cada una de las estaciones
aeronáuticas y de ahí que, algunas de las distancias relacionadas entre las estaciones
podrían incorporar un porcentaje de error a los datos de radiación estimados para cada EA.
Con las estimaciones realizadas se construyeron los mapas de radiación solar media anual,
para todas las estaciones aeronáuticas de Colombia; incluida Araracuara. El procedimiento
realizado para la elaboración de cada mapa se describe en el anexo 7.
4.3 Etapa de caracterización
En esta etapa se hizo la caracterización de las cargas de la estación Araracuara,
especificando la cantidad de servicios que presta, condiciones actuales de funcionamiento
de la estación y cargas adicionales a los servicios para la navegación.
4.4 Etapa de dimensionamiento
Finalmente, con toda la información recopilada se realizó el diseño del sistema fotovoltaico
autónomo para la estación Araracuara, con las condiciones de radiación y características de
la demanda energética encontradas.
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Figura 2. Esquema general de la metodología
5. ASPECTOS TEÓRICOS GENERALES
5.1 Generalidades de las instalaciones y servicios de navegación aérea
Para la Organización de Aviación Civil Internacional (OACI), encargada del desarrollo seguro
y eficiente del transporte aéreo internacional define los conceptos de CNS/ATM como “el
sistema de Comunicaciones, Navegación y Vigilancia que emplea tecnología digital,
incluyendo constelaciones satélites junto con otros diversos niveles de automatización, cuya
aplicación actúa como soporte de un sistema de gestión de tráfico aéreo continuo” [7],
entran entonces a hacer parte fundamental de la operación. Cabe resaltar que estos
sistemas requieren de una costosa y extensa infraestructura terrestre, lo cual supone una
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limitación operacional fuerte, ya que restringe los procedimientos, rutas y trayectorias en
cuanto a las indicaciones que se puedan brindar a los pilotos por la cobertura que ofrecen
los sistemas CNS.
Los servicios de navegación aérea permiten seguir y mantener con exactitud trayectorias
planificadas y rutas establecidas para alcanzar un destino. Estos brindan herramientas para
gestionar el espacio aéreo y a su vez optimizar la capacidad para satisfacer la demanda
existente, garantizando la seguridad de las aeronaves. Teniendo en cuenta que estos
sistemas surgieron de la necesidad de ordenar el flujo de aeronaves, se desarrollaron
tecnologías y rutas aéreas basadas en ayudas terrestres, para de esta manera proporcionar
una navegación rápida, fiable y segura. Estas tecnologías permiten obtener; información
sobre la identidad, posición y propósito de las aeronaves, como también comunicación
directa, continua y obligatoria entre aeronaves y controladores y con ello asisitir al piloto de
manera segura, economica y fluida en presencia de otras aeronaves [8].
Figura 3. Servicios de Navegación Aérea. Tomado de: [3].
Los servicios de navegación aérea se clasifican:
ATS - Servicios de Tránsito Aéreo: Encargados de proveer la separación, ordenar,
secuenciar y facilitar la fluidez y puntualidad al tráfico de aeronaves en el espacio aéreo,
cuenta con cuatro servicios para su cumplimiento: Control de tránsito aéreo – ATC; el cual
previene colisiones y ordena el flujo de aeronaves, Información de vuelo - FIS; para el
desarrollo seguro y eficaz de los vuelos, asesoramiento; quien realiza la transición
ordenada y progresiva de FIS a ATC y alerta-ALS; aquella que notifica de aquellas
aeronaves que necesitan ayuda y salvamento .
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CNS - Comunicaciones, Navegación y Vigilancia: Hace referencia a aquellos sistemas que
utilizan tecnologías digitales, incluyendo satélites junto con diversos niveles de
automatización, los cuales se emplean como apoyo en la gestión del tráfico aéreo. Su
surgimiento estuvo asociado al estudio que se realizó de las condiciones de aviónica y
administración del tráfico aéreo necesario para operar con la expansión y nueva demanda
en la operación, llevado a cabo por parte del Comité de Sistemas de Aeronavegación para
el Futuro (FANS), creado por la Organización Internacional de la Aeronáutica Civil [9].
Figura 4. Sistemas CNS
Las comunicaciones por enlace de datos son las usadas hoy en día en cuanto a la
transmisión de información relacionada con autorizaciones previas a la salida, la
transmisión de autorizaciones oceánicas e información meteorológica. Para Europa,
Tailandia y Estados Unidos se desarrollaron los servicios de transmisión de mensajes de los
servicios de tránsito aéreo (ATSMHS). Se continuó igualmente con el desarrollo de la
infraestructura adecuada para los subsistemas de la Red de Telecomunicaciones
Aeronáuticas (ATN) y también la consideración de tecnologías digitales en el aumento de
la utilización del espectro de comunicaciones VHF [10].
En cuanto a la navegación se incorporó el uso de los sistemas mundiales de navegación
por satélite (GNSS) estos permiten determinar la posición, velocidad y tiempo mediante el
procesado de las señales, y en cuanto a vigilancia, se incluyó el establecimiento de la
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vigilancia dependiente automática (ADS) en las zonas oceánicas y la implantación de
estaciones SSR en Modo S, especialmente en Europa, la India y los Estados Unidos en [10].
La evolución de estos sistemas ha brindado notables beneficios; mayor seguridad, mayor
capacidad y menos coste [8].
Figura 5. Características de los sistemas CNS
MET - Servicios Meteorológicos destinados a la Navegación Aérea: Su finalidad es
contribuir a la seguridad, regularidad y eficiencia en la navegación aérea [8]. Con lo cual se
desarrolla la planificacion previa y replanificacion de los vuelos, brinda a los servicios de
transito aereo y los servicio de busqueda la infomacion que requiere para sus funciones,
como tambien a los aeropuertos las condiciones metereologicas para realizar la correcta
gestion de sus instalaciones, aeronaves en tierra y servicios, por otro lado, se permite
tener acceso a los datos y observaciones meterologicas para el analisis operacional e
investigacion de accidentes [8].
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Figura 6. Servicio de meteorología
AIS - Servicio de información aeronáutica: Proporciona información relacionada a los
servicios, instalaciones, normativa y procedimientos que afectan a las operaciones aéreas,
con el fin de que estas se desarrollen con seguridad, regularidad y eficiencia. Está
compuesta por: Publicación de información aeronáutica, suplementos y enmiendas al AIP,
circulares de información aeronáutica (AIC), NOTAMs [8].
5.1.1 Servicio de Comunicaciones
El concepto de comunicaciones hace referencia a la transmisión de señales mediante
código común al emisor y al receptor [7]. Este sistema proporciona los medios de
intercambio de información tanto de voz como de datos entre aire-tierra y tierra-tierra [8].
Los servicios de comunicación están divididos de la siguiente manera los cuales se
explicaran en detalle en la siguiente sección:
Figura 7. Clasificación de los servicios de comunicaciones. Tomado de: [11].
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Las comunicaciones Tierra-Aire son utilizadas para el intercambio de instrucciones y otras
informaciones entre pilotos y controladores. Normalmente se han utilizado transmisores
de radio VHF, para lo cual se suelen colocar los receptores y los transmisores en
dependencias separadas para conseguir una mejor calidad de la señal [8].
Las comunicaciones Tierra-Tierra están en su mayoría constituidas por microondas y
comunicaciones satelitales para comunicaciones de voz y redes de datos entre las
diferentes estaciones y torres de control. Existen diferentes limitaciones que es necesario
mencionar ya que se están realizando diferentes esfuerzos para solventarlas, por
consiguiente, las limitaciones de propagación (alcance limitados, zonas ciegas) existentes
de los sistemas VHF, la dificultad para instalar y mantener los sistemas de comunicaciones
en muchas partes del mundo y la saturación de canales de voz ha creado la necesidad de
pensar en enlaces de datos, ya sea por VHF, HF, SSR Modo S o satélite (Servicio
Aeronáutico por satélite).
5.1.1.1 Características fundamentales
La mayoría de las comunicaciones habituales o rutinarias se efectúan por
intercambio de datos.
Las comunicaciones de voz se utilizan sobre todo en situaciones que no sean
habituales y de emergencia.
El acento en la conectividad y funcionamiento se da a escala mundial [7].
5.1.1.2 Antecedentes
Las comunicaciones aeronáuticas tuvieron como referencia en su inicio los sistemas de
navegación marítima, de lo cual surge la figura del radio operador encargado de manejar
las comunicaciones con base en tierra y empleando código morse, sin embargo, la
velocidad del sistema era muy lenta lo cual implicaba una limitación fuerte en la
operación. Por esta razón surge la radiofónica y para simplicidad de comunicaciones se
crea el alfabeto fonético aeronáutico internacional.
5.1.1.3 Aplicaciones
Distribución de plan de vuelo, cualquier actualización o modificación
Distribución de los datos de radares, enviar datos desde los sensores hasta los
sistemas de tratamiento de datos de vigilancia.
Distribución de datos de MET, Meteorología y AIS y servicio de información
Aeronáutica.
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19
Distribución de la información de datos iniciales aire-tierra para autorizaciones y
servicios de información.
Gestión del tránsito aéreo [7].
5.1.2 Servicio de Navegación
Los sistemas de navegación hacen referencia al conjunto de técnicas y procedimientos que
permiten conocer la situación de la aeronave, es decir que permiten determinar la
posición de la aeronave de forma precisa, fiable y continua en todo el mundo [7]. También
permite dirigir eficientemente una aeronave entre dos puntos conocidos; origen y destino,
siguiendo con exactitud una trayectoria establecida y de esta manera asegurar la
integridad de los tripulantes y pasajeros [8]. Actualmente la navegación se fundamenta en
sistemas de tipo terrestre pero en un futuro se hará por medio de satélites.
Figura 8. Entorno actual y futuro de los sistemas de navegación.
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20
En la figura 7 se puede ver el entorno actual y futuro de los sistemas de navegación. Para
la navegación oceánica y continental las radioayudas VOR, DME, VOR/DME y Loran – C son
los más usados, en relación a los medios de aproximación los sistemas de radioayudas ILS
junto con DME y VOR para aproximaciones de no precisión. Para la OACI el nuevo
concepto será el de sistemas GNSS, tanto para los procesos de aproximación como para
los correspondientes sistemas de aumentación, los cuales ofrecen un ventaja en cuanto a
la precisión en las fases de vuelo en ruta, en el área terminal y en las operaciones para
aproximaciones y aterrizajes de precisión de Categoría I1. Cabe mencionar que otra ventaja
es la utilización conjunta de los sistemas, en donde las aeronaves podrán navegar en todos
los espacios aéreos utilizando solo un equipo de navegación y sin necesidad de las ayudas
basadas en tierra.
5.1.2.1 Conceptos de navegación aérea
Para Gómez, toda la información sobre la localización de una aeronave es la condición
fundamental para que esta pueda navegar [12]. Por ende los procesos que se realizan para
llevar una aeronave de un punto a otro están correlacionados y comprenden; el
establecimiento de la ruta, determinación de la posición y corrección de la posición.
Definición de la ruta:
Intervienen los pilotos, el control de tráfico aéreo y el operador de la compañía aérea.
Posicionamiento:
Se pude tener por observaciones y referencias visuales directas (navegación por
instrumentos).
Guiado:
Cuando existe un sistema de control de vuelo o piloto automático, para mantener a
posición de vuelo actúa un control sobre la aeronave, dependiendo del tipo de
navegación. En este proceso se tiene en cuenta la aerodinámica de la aeronave y los
factores externos a ella.
5.1.2.2 VOR
El Radiofaro Omnidireccional de VHF o VOR es una ayuda para la navegación de corto
alcance que utiliza frecuencias en un rango de 108 a 118MHz y una distancia de hasta 240
km con 220 W de potencia. Las antenas de los equipos VOR transmiten una señal que es
1 Categoría de Operación del sistema ILS: operación hasta un altura de decisión de 60 metros y alcance visual de pista (RVR) no inferior a 800 metros, con elevada probabilidad de éxito en la operación [7].
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21
identificada por el equipo VOR que se encuentra a bordo de la aeronave, este las identifica
si la señal esta, tanto en el rango de alcance como también que tenga esa señal de
frecuencia sintonizada. Consta de un transmisor “en tierra” y un receptor “en la aeronave”
y proporciona al piloto la información sobre la marcación y de esta manera poder seguir
una ruta preestablecida.
5.1.2.3 DME
El Equipo Medidor de Distancia es una radioayuda telemétrica que opera en frecuencias
UHF y que proporciona la distancia entre un transmisor y un receptor, midiendo el tiempo
de propagación de las señales de radio. Otra función secundaria es la de arrojar el valor de
velocidad respecto al suelo y de tiempo de vuelo que hay hasta la estación en tierra. El
DME está compuesto por un receptor-transmisor (transpondedor) en tierra y de un
transmisor-receptor (interrogador) a bordo en la aeronave. Este sistema puede ser
integrar las radioayudas VOR y Tacan.
5.1.2.4 ILS
El Sistema Instrumental de Aterrizaje o Instrument Landing System es un sistema basado
en radiofrecuencias que durante las fase de aproximación y aterrizaje proporciona la
ubicación de la aeronave en latitud, longitud y radial de precisión; es decir una guía de
información horizontal y vertical [12]. Hay tres parámetros imprescindibles que un piloto
debe conocer en todo momento para así saber su posición, en el plano horizontal; el
desplazamiento en acimut y prolongación con respecto al eje de pista, en el plano vertical;
desplazamiento con respecto a la trayectoria establecida de descenso y la distancia hasta
el punto donde inicia la pista de aterrizaje. Para proporcionar esta información los
sistemas más adecuados son los ILS y DME que se encuentran, tanto en la estación en
tierra como a bordo de la aeronave, y además son seguros al momento de introducir el
piloto automático, el cual podría ser capaz de dirigir la aeronave en una fase crítica del
vuelo.
5.1.3 Servicio de Vigilancia
“Los sistemas de vigilancia son los “ojos” de los controladores aéreos, que muestran
quienes están en el cielo, dónde están y cuando estaban allí” en [13]. Por ende, los
sistemas de vigilancia son una pieza clave en el control de tráfico aéreo, el cual previene la
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22
colisión de miles de aeronaves que a diario despegan. Es así, que la vigilancia provee la
información necesaria al sistema de control para de esta forma conocer exactamente la
ubicación de las aeronaves en el espacio aéreo. El espacio aéreo puede tener tres
diferentes divisiones de control; el control de aeródromo tierra, realizado en la torre de
control; control terminal-aproximación, proceso de aterrizaje y despegue de las aeronaves
y control el ruta, que se realiza cuando las aeronaves se encuentren en una altura media a
alta.
Figura 9. Tipos de control de las aeronaves.
El servicio de vigilancia puede dividirse en dos clases, vigilancia dependiente y vigilancia
independiente. En la primera, las aeronaves tienen integradas estructuras a bordo que
permiten conocer la ubicación de la misma y se transmite al control de tráfico aéreo
(ATC2). En la vigilancia independiente, son los equipos en tierra los que determinan la
posición de la aeronave, con o sin su colaboración [7]. Actualmente, para escenarios
donde hay alto nivel de tráfico aéreo, el radar de vigilancia SSR en Modo A y C es el más
usado, apoyado de sistemas VHF y radares primarios (PSR3). Para áreas oceánicas, el
principal medio utilizado es el de reportes de voz HF, debido a inconveniente con el
alcance de los radares. La visión a futuro que se tiene para los sistemas de vigilancia
contempla los conceptos integrados de CNS/ATM con el de ADS, con los cuales se
solucionaría el problema del alcance de los radares y se tendría un control de tráfico aéreo
más integrado y táctico. Igualmente se continuaría con el uso de los sistemas SSR en áreas
2 ATC: Air Traffic Control – Control de tráfico aéreo. 3 PSR: Sistema Primary Surveillance Radar - Radar primario.
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23
terminales y en espacios continentales de alta densidad de tránsito aéreo. En la figura 10
se puede ver el entorno actual y futuro de los sistemas de vigilancia.
Figura 10. Entorno actual y futuro de los sistemas de vigilancia.
5.1.3.1 Generalidades de los radares
El Radio Detección y Telemetría o RADAR (Radio Detection And Ranging) “es un dispositivo
que utiliza ondas electromagnéticas para detectar y localizar objetos, siendo capaz de
determinar parámetros como la distancia, la dirección, la altitud y la velocidad de los
objetos detectados” en [8] . Los RADARES están constituidos, al igual otros dispositivos de
comunicación, por un trasmisor y un receptor sincronizados; que emiten ondas
electromagnéticas y las ondas reflejadas se detectan e identifican dentro de un espacio
geográfico determinado. La reflexión es un fenómeno físico, en el cual cuando se
transmite una onda y esta incide sobre un objeto, parte de la energía de la onda incidente
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no es absorbida por el objeto y por ende, es reflejada en una dirección y ángulo a lo largo
de su trayectoria de propagación. Los RADARES funcionan con este principio y tienen la
capacidad de detectar a una distancia considerable, pudiendo reconocer objetos en la
oscuridad o en condiciones climatologías adversas [8]. Algunas de las aplicaciones que
pueden tener los radares son:
Cartografía
Detección y telemetría de blancos aéreos, marítimos y terrestres
Control de tráfico aéreo
Seguimiento
Guiado de misiles
Aplicaciones meteorológicas
Navegación aérea y marítima
Medida de velocidad
Detección remota
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25
Figura 11. Funcionamiento de un RADAR.
5.2 División de las regionales aeronáuticas en Colombia
En Colombia para el control y manejo de la navegación aérea se ha dividido el territorio en 6
regionales aeronáuticas, las cuales se describen en la tabla 1. Esta división se realizó con el
fin de dar una organización a la infraestructura y localización de los servicios de la
Aeronáutica.
Tabla 1. Listado de las Regionales Aeronáuticas de Colombia
Regional Descripción Departamentos que la conforman
Antioquia
La Dirección Regional Antioquia está compuesta por 4 departamentos.
Antioquia
Caldas
Chocó
Córdoba
Atlántico
La Dirección Regional Atlántico está compuesta por 7 departamentos.
Atlántico
Bolívar
Cesar
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Guajira
Magdalena
San Andrés
Sucre
Cundinamarca
La Dirección regional Cundinamarca está compuesta por 7 departamentos.
Amazonas
Boyacá
Caquetá
Cundinamarca
Huila
Putumayo
Tolima
Meta
La dirección Aeronáutica Regional Antioquia está compuesta por 6 departamentos.
Casanare
Guainía
Guaviare
Meta
Vaupés
Vichada
Norte de Santander
La Dirección Regional Norte de Santander está compuesta por 3 departamentos.
Norte de Santander
Santander
Arauca
Valle del Cauca
La Dirección Regional Valle está compuesta por 5 departamentos.
Nariño
Cauca
Valle del Cauca
Quindío
Risaralda
Para el primer mapa de la metodología, como se mencionó anteriormente, se tomó como base la
división de las regionales aeronáuticas de Colombia.
5.3 Generalidades de radiación solar
5.3.1 El Sol
Estrella que tiene una masa de 1,99 ∗ 1030𝐾𝑔 y que cuenta con un diámetro de 696.000
Km es una esfera de gas, enormemente comprimido por gravedad y su temperatura es alta
producto de las fusiones nucleares, convierte 4 millones de toneladas de materia en
energía cada segundo. La energía radiada por su superficie es de 63.000 kW/m2.
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Es también la principal fuente primaria de energía para todos los procesos en el sistema
tierra-atmosfera-océano, especialmente luz y calor, pues esta se absorbe y se irradia en
forma de transferencia de calor, es la estrella más próxima a la Tierra y se encuentra a una
distancia promedio de 150 millones de Kilómetros, su formación ocurrió hace 4.500
millones de años. Debido a su composición de gas y plasma, su rotación cambia con la
latitud en un periodo de 24 días en el ecuador y cerca de 36 días en polos [6].
5.3.2 Radiación solar
Flujo de energía en forma de ondas electromagnéticas emitidas por el Sol, de diferentes
frecuencias las cuales se distribuyen desde el infrarrojo hasta el ultravioleta,
aproximadamente la mitad es luz visible y está comprendida entre 0.4 𝜇𝑚 y 0.7 𝜇𝑚, la
otra se sitúa en la parte infrarroja y un pequeña en ultravioleta. No toda la radiación
alcanza la superficie de la Tierra, debido a que la atmosfera especialmente el ozono
absorbe las ondas ultravioletas más cortas [14]. La irradiancia es la magnitud que mide la
radiación solar que llega a la Tierra y mide el flujo de energía recibido sobre una superficie
por unidad de área y tiempo [W/m2] la irradiancia solar estándar sobre la superficie es de
1000 W/m2 [15].
5.3.2.1 Atenuación de la radiación solar
La radiación solar al pasar por la atmosfera sufre un proceso de debilitamiento por la
dispersión, reflexión (nubes) y absorción (moléculas de gases y partículas en suspensión)
se distinguen diferentes clases de radiación solar:
Radiación directa: Aquella que llega directamente del Sol sin haber sufrido cambio
alguno en su dirección y sin interactuar con nada.
Radiación difusa: Aquella que es producto de la interacción con los componentes
atmosféricos, reflejada o absorbida por nubes, polvo atmosférico, montañas,
arboles, edificios, etc. como consecuencia de esto la radiación difusa va en todas
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direcciones. Las superficies horizontales son las que mayormente reciben esta clase
de radiación ya que ven toda la bóveda celeste.
Radiación reflejada: Aquella que procede de la reflexión de la irradiancia directa en
los elementos del entorno o superficie terrestre. Esta cantidad de radiación
depende del coeficiente de reflexión de la superficie, llamado albedo. Las
superficies verticales son las que más radiación de esta clase reciben.
Figura 12. Clases de radiación solar. Elaboración propia.
Radiación global: Aquella que compone las tres clases de radiación. Estas se
diferencian según el tipo de día si es despejado o nublado, de esta manera existirá
una componente que predomine.
5.4 Sistemas solares fotovoltaicos
La creciente demanda de energía eléctrica en el mundo ha determinado una nueva
perspectiva en cuanto a la integración de las fuentes no convencionales en la generación
limpia de energía eléctrica. El objetivo principal de la utilización de las fuentes renovables de
energía, es la reducción de la contaminación producida en los procesos actuales de
generación, hecha por medio de combustibles fósiles en su gran mayoría. Otro factor
influyente está relacionado con la problemática existente en cuanto a la prestación del
servicio de energía eléctrica en todo el país, que como es de conocimiento general, existen
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29
zonas que aún no se encuentran dentro de las zonas interconectadas a la red y por ende
tienen carencias relacionadas a esta problemática. Ahora bien, la integración de sistemas
distribuidos de generación a la red eléctrica es otro factor importante, ya que cada
tecnología no convencional que se conecte a la red, puede generar la energía suficiente para
la carga asignada, como también podría generar unos excedentes que serían entregados a la
red comercial.
Por consiguiente los sistemas fotovoltaicos entran a ser parte del conjunto anteriormente
mencionado, con una viabilidad excelente para su implementación ya que hoy en día los
costos iniciales que generan su instalación son recuperables en un tiempo corto, como
concluye Schramm; en cuanto a la electrificación a través de la red ordinaria, aunque es
versátil una vez instalada, constituye la inversión más costosa en energía [16], igualmente
será parte del proceso en la reducción de la contaminación atmosférica.
5.4.1 Sistemas fotovoltaicos
Un sistema fotovoltaico es un conjunto de elementos específicos que interconectados
entre sí, aprovechan la energía producida por el sol para ser convertida en energía
eléctrica. Existen dos tipos de sistemas solares fotovoltaicos: sistemas autónomos y
sistemas interconectados.
5.4.1.1 Datos para el diseño
Horas de radiación solar estándar: El concepto de “Horas de sol estándar” cual
determina el número de horas por día en el cual hay una radiación de 1000W/m2,
para nuestro caso la determinación de HSS para el cálculo de la cantidad de energía
eléctrica que será producida.
Celda solar: Dispositivo que transforma la radiación solar incidente en energía
eléctrica por medio del efecto fotovoltaico.
Voltaje de operación del sistema: define como deben ir conectados cada uno de los
módulos para así determinar el nivel de tensión del sistema, el cual puede ser de 12,
24, 36 o 48 voltios.
Factor de seguridad: este factor se tiene en cuenta para asumir pérdidas por
factores como temperatura, polvo, humedad entre otros, con valores entre 10 y
20%.
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30
Especificación de los módulos: para la selección de los módulos se tienen en cuenta
3 parámetros importantes como lo son: su precio, sus características mecánicas y
sus características eléctricas.
Especificación del inversor: componente que convierte la señal de tensión DC en
una señal de tipo AC.
Baterías: elementos que almacenan energía, indispensables en sistemas autónomas
debido a que en horas que o hay brillo solar estas se encargan de suplir la potencia a
las cargas.
5.4.2 Sistemas autónomos
Son aquellos que no están soportados por ninguna red de distribución de energía y por tal
razón se conciben para ser autosuficientes [17]. Estos sistemas almacenan energía durante
el día por medio de baterías o acumuladores para suplir la carga demandada por el
usuario.
La energía que se produce es destinada para el autoabastecimiento del lugar donde se
encuentra instalado el sistema fotovoltaico. Pueden tener dos aplicaciones en general: las
de tipo espacial y las aplicaciones terrestres [18]. Dentro de la última aplicación se
encuentran las de telecomunicaciones, señalización, alumbrado público y electrificación
de zonas rurales y aisladas.
A continuación se enumeraran los parámetros necesarios para su diseño:
Horas de radiación solar global estándar (HSS)
Voltaje de operación del sistema
Cargas que debe alimentar el sistema
Factor se seguridad
Especificaciones de los paneles
Especificaciones del inversor
Especificaciones baterías
En la figura 13 se puede ver un sistema autónomo habitual para zonas no interconectadas
de baja potencia.
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31
Figura 13. Sistema fotovoltaico autónomo. Tomado de: [19]
5.4.3 Sistemas interconectados
Es un sistema el cual permite seguir conectado a la red [20]. Una de las principales
ventajas en este tipo de sistema es que toda la energía requerida por la instalación no
tiene que ser generada. Son ideales para generar un autoconsumo, ya que su función es
de suplencia; toman o entregan energía a la red dependiendo de la demanda de carga y,
además, los consumidores se pueden beneficiar con las normas que regulan este tipo de
generación. En la figura 14 se puede ver el esquema general de una instalación
fotovoltaica interconectada a la red.
Figura 14. Sistema fotovoltaico conectado a la red principal.
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32
5.4.4 Sistemas fotovoltaicos híbridos
Se llaman sistemas híbridos a las instalaciones que poseen dos o más fuentes de
alimentación deferentes, donde la prioridad es el módulo de paneles solares fotovoltaicos,
además de la energía solar en estos sistemas se utilizan aerogeneradores, generadores
diésel o la red pública como fuente por medio de un inversor bidireccional.
Lo inversores en los sistemas híbridos poseen integrado un cargador de baterías con el fin
de cargar el banco de baterías y así suplir la energía suficiente en los momentos de baja
irradiancia, debido a su gran versatilidad estos sistemas presentan una gran ventaja ya que
no necesitan de un sobredimensionamiento mayor, lo que hace que los costos de
instalación se reduzcan notablemente y al integrar una segunda fuente de energía el
sistema se vuelve muy confiable, garantizando el suministro de energía las 24 horas del
día. El regulador también es esencial en estos sistemas, ya que es el encargado de
proteger la batería de estados críticos, por medio de la monitorización del estado de carga
del banco de baterías, el control del sistema hibrido es el encargado de comparar el estado
de carga del banco y dependiendo del mismo intercambiara entre las fuentes de
alimentación su encendido, donde la fuente alterna buscara cargar a un nivel adecuado el
banco de baterías para salir de funcionamiento.
Figura 15. Esquema de sistema fotovoltaico hibrido. Tomado de: [21]
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33
5.5 Aplicaciones específicas de los sistemas solares fotovoltaicos en la aeronáutica
A lo largo del país, se cuenta con estaciones aeronáuticas destinadas al servicio aeronáutico,
ubicadas estratégicamente en lugares remotos, en la regional de Antioquia por su parte la
aeronáutica civil cuenta con ocho estaciones de Comunicaciones en sitios donde la energía
no es estable y son bastantes los problemas con el suministro de energía. Por esta razón se
comienza a pensar en alternativas de generación no convencional, dentro de la cual se
contempla la energía solar.
En el año 2015 se efectuó un proyecto de energía solar en el Aeropuerto Enrique Olaya
Herrera de Medellín como objeto de estudio, con el fin de verificar y ajustar el
comportamiento del sistema a los equipos aeronáuticos necesarios en la operación de la
navegación aérea [22]. Se toma el punto del Olaya Herrera ya que está a la mano de los
técnicos lo cual permite, monitorear y hacer los ajustes requeridos para de esta manera
poder llevar el sistema a sitios más complejos y remotos de la Entidad en la Regional
Antioquia.
Figura 16. Paneles solares en Aeropuerto Enrique Olaya Herrera.
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34
Una de las estaciones remotas de la regional es la estación Yarumal, propiedad de las
fuerzas militares, sin embargo la aeronáutica civil tiene instalado un sistema de microondas
para la conexión del centro y costa, en esta zona los cortes de energía son altos por lo que
interviene los sistemas ininterrumpidos de potencia – UPS como fuente de respaldo, sin
embargo, cuando es larga la ausencia de suministro esta no es capaz de suplir toda la
necesidad ya que las baterías se descargan, por esta razón fue necesario la instalación de un
sistema de energía solar que ayude a sostener el sistema en funcionamiento cuando no se
cuente con energía comercial [23].
6. DIMENISONAMIENTO DEL SISTEMA FOTOVOLTAICO AUTÓNOMO PARA ARARACUARA
6.1 Evaluación del recurso energético solar para Araracuara
En este apartado se encuentra la evaluación del recurso solar en Araracuara, teniendo en
cuenta la ubicación de la estación y los datos proporcionados por el IDEAM. También se
describen algunas características de la región u las condiciones climáticas.
6.1.1 Caracterización general de la estación aeronáutica Araracuara
6.1.1.1 Ubicación geográfica
La Estación Aeronáutica Araracuara se encuentra ubicada en el municipio de Solano, con
una latitud de -0,603611111 y longitud -72,396944444 y en cercanías al Aeropuerto de
Araracuara. Solano tiene una extensión de 42.486 km2, es el municipio más extenso del
departamento del Caquetá y a su vez el segundo más extenso de Colombia, se encuentra
localizado al suroriente del departamento y su cabecera se encuentra en las riberas del
río Caquetá [24].
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35
Figura 17. Ubicación Araracuara.
La estación Araracuara hace parte de la regional Cundinamarca y se encuentra ubicada
también en la región Andina. En esta región predominan suelos de zonas bajas o llanuras
que no superan los 500 metros sobre el nivel del mar (msnm). Las zonas más altas se
encuentran ubicadas en la Cordillera de los Andes y al oeste de las meseras Guayanesas.
Por estar ubicada en la región intertropical las temperaturas promedio están
aproximadamente por los 25° centígrados. Los niveles de humedad y pluviometría son
altos, con valores máximos de precipitaciones que superan los 4.000mm/año. En
territorios de la llanura como, Putumayo, centro de Caquetá, región del Guaviare y el
norte del Guainía, las precipitaciones superan los 2.000mm/año; en las demás regiones
alrededor de 3.000mm/año. En promedio tienen más de 200 días de lluvias al año, con
una alta nubosidad y por ende poco brillo solar [25].
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36
Figura 18. Estación Aeronáutica Araracuara.
6.1.1.2 Condiciones climáticas
Tiene una temperatura media de aproximadamente 28.1°C, con un alto nivel de
humedad. El periodo más caluroso ocurre entre los meses de diciembre a marzo. Los
meses de abril, mayo y junio cuentan con mucha lluvia debido al invierno y las
precipitaciones superan los 2.000mm/año. En la tabla 2 se puede ver que el mes de
noviembre es el más caluroso del año y junio tiene la temperatura promedio más baja
del año que es 25.6 ° C. Por otro lado la precipitación es la más baja en enero y la mayor
precipitación en mayo.
Tabla 2. Temperatura máxima, mínima y media de Araracuara
Mes
Temperatura
Temperatura máxima (°C)
Temperatura mínima (°C)
Temperatura media (°C)
Enero 32 22,8 27,4
Febrero 32,3 22 27,1
Marzo 31,8 22,6 27,2
Abril 32,9 22,1 27,5
Mayo 31,3 23,2 27,2
Junio 29,2 22 25,6
Julio 30,2 21 28
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37
Agosto 30,8 21,4 26,1
Septiembre 30,5 22,2 26,3
Octubre 30,1 23 26,5
Noviembre 31,2 25 28,1
Diciembre 32,1 22,3 27,2
En la figura 18 se muestra una gráfica de las temperaturas que se pueden tener en
Araracuara.
Figura 19. Comportamiento de la temperatura Araracuara.
Tiene una temperatura media de aproximadamente 28.1°C, con un alto nivel de
humedad.
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38
Figura 20. Comportamiento de la precipitación en Araracuara.
6.1.2 Identificación de la radiación solar promedio anual en Araracuara
En el proceso de evaluar el recurso solar en Araracuara se encontraron los datos y
ubicaciones de las estaciones aeronáuticas en Colombia por servicios, dentro de las cuales
se encontraba la de interés, por esta razón se decidió identificar el recurso solar en todas
las estaciones a partir de los datos proporcionados por el IDEAM y la Aeronáutica Civil.
6.1.2.1 Servicio de comunicaciones en Colombia
La infraestructura actual en Colombia proporcionada por la Aeronáutica Civil para el
Servicio Móvil Aeronáutico (AMS) utilizado para suministrar las comunicaciones de voz
aire-tierra-aire, se brinda a través de sistemas VHF-AM y VHF-ER los cuales cuentan con
estaciones terrestres distribuidas estratégicamente en lugares remotos para lograr el
máximo de cobertura y se encuentran comunicadas a las dependencias ATS para
comunicaciones tierra-tierra entre los diferentes aeropuertos, estaciones aeronáuticas,
oficinas técnico-operativas, salas técnicas, torres de control, y centros de control, estas
comunicaciones están servidas mediante enlaces de microondas, satélite, fibra óptica, o
una combinación de ellas, lográndose el 100% de cobertura sobre el espacio aéreo
nacional, estas tecnologías se ubican según la posición geográfica de las estaciones
aeronáuticas, lo cual se evidencia en las siguiente tabla, las estaciones aeronáuticas para
el servicio de comunicaciones están compuesto por 61 de ellas.
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39
Especificaciones de las estaciones
En la tabla 3 se encuentra la ubicación de las estaciones de comunicaciones, el
nombre de la estación, la clase de tecnología que tiene y la ubicación geográfica tanto
en coordenadas en grados y decimales. A cada estación le corresponde un número4
(número de la estación), con el cual se identifica dentro de todos los servicios para la
navegación, como también para los mapas de radicación solar correspondientes. Este
número, también estará asociado a la estación meteorológica más cercana, escogida
con los criterios mencionados en la metodología. Para el servicio de comunicaciones
el primer carácter es la letra mayúscula C.
Los mapas realizados para el servicio de comunicaciones se encuentran en el anexo 1
y en el anexo 2. En el anexo 1 se puede ver el mapa por regionales aeronáuticas; en él
se encuentra la ubicación de la estación aeronáutica con su correspondiente estación
meteorológica más cercana. En el segundo mapa, anexo 2, se tiene el mapa de
división política de Colombia y las estaciones escogidas.
Tabla 3. Listado de Estaciones de Comunicaciones Aeronáuticas
ESTACIONES DE COMUNICACIONES AERONÁUTICAS
Numero Departamento Estaciones Coordenadas Latitud Longitud Tecnología
C1 Cundinamarca Cerro Manjui 4°48'10,64'' N 74°23'37,26'' W
4,802955 -74,393683 Microondas VHF
C2 Antioquia Cerro Verde 6°11'51.59"N 75°28'57.57"W
6,197663 -75,482658 Microondas VHF
C3 Bolívar Cerro Maco 9°53'8,6''N 75°11'41''W
9,885722 -75,194722 Microondas VHF
C4 Norte de Santander
Jurisdicciones 7°50'53.53"N 73°13'29.12"W
7,848202 -73,224755 Microondas VHF
C5 Meta Cerro el Tigre 4°17'33.66"N 73°43'20.89"W
4,292683 -73,722469 Microondas VHF
C6 Valle del Cauca
Cerro Pan de azúcar
3°43'6,08'' N 76°6'50'' W
3,718355 -76,113888 Microondas VHF
C7 Cauca Cerro Santa Ana 2°41'59"N 76°52'19"W
2,699722 -76,871944 Microondas VHF
C8 Vichada Puerto Carreño 6°10'51.10"N 67°28'49.06"W
6,180861 -67,480294 Satelital VHF
4 Número de la estación; especificado en los aspectos metodológicos del capítulo IV.
DISEÑO DE UN SISTEMA SOLAR FOTOVOLTAICO AUTÓNOMO PARA LA ESTACIÓN AERONÁUTICA ARARACUARA DE LA AERONÁUTICA CIVIL DE COLOMBIA
40
C9 Magdalena Cerro Kennedy 11° 6'43.87"N 74° 2'9.42"W
11,112186 -74,035950 Microondas VHF
C10 Atlántico Cerro Tubara 10°52'42"N 74°58'59"W
10,878333 -74,983055 Microondas VHF
C11 Huila Cerro Neiva 2°48'30.02"N 75°9'50.15"W
2,808388 -75,163930 Microondas VHF
C12 Putumayo Puerto Leguizamón
0°11'21.99"S 74°47'01.57"W
-0,189441 -74,783769 Satelital VHF
C13 Guainía Puerto Inírida 3°51'10''N 67°54'14''W
3,852777 -67,903888 Satelital VHF
C14 Vaupés Mitú 1°15'11,2''N 70°14'2,9''W
1,253111 -70,234138 Satelital VHF
C15 Antioquia Yarumal 6°58'53"N 75°24'38"W
6,981388 -75,410555 Microondas VHF
C16 Amazonas Leticia 4°12'05"S 69°56'32"W
-4,201388 -69,942222 Satelital VHF
C17 San Andrés San Andrés/ Cerro el Cliff
12°33'43,44"N 81°43'00,90"W
12,562066 -81,716916 Microondas VHF
C18 Córdoba Montería 8°47'0.29"N 75°51'48.73"W
8,830000 -75,829000 Microondas VHF
C19 Cesar Valledupar 10°25'59.14"N 73°14'53.81"W
10,433094 -73,248280 Microondas VHF
C20 Guajira Riohacha 11°31'38.15"N 72°55'9.93"W
11,527263 -72,919425 Microondas VHF
C21 Meta Carimagua 4°34'16" N 71°20'12" W
4,571111 -71,336666 Satelital VHF
C22 Arauca Arauca 7°4'15,5'' N 70°44'1,2'' W
7,070972 -70,733666 Microondas VHF
C23 Casanare Yopal 5°19'13,13''N 72°23'11,19'' W
5,320313 -72,386441 Satelital Microondas VHF
C24 Guaviare San José del Guaviare
2°34'24,35" N 72°38'17,5"W
2,573430 -72,638194 Satelital VHF
C25 Caquetá Florencia 1°37'19,49'' N 75°37'12,11'' W
1,622080 -75,620030 Microondas VHF
C26 Putumayo Puerto Asis 0°30'8.32"N 76°30'5.51"W
0,502311 -76,501530 Microondas VHF
C27 Cundinamarca Cerro Tablazo 5°0'47,52'' N 74°12'8,6394'' W
5,013200 -74,202399 Microondas VHF
DISEÑO DE UN SISTEMA SOLAR FOTOVOLTAICO AUTÓNOMO PARA LA ESTACIÓN AERONÁUTICA ARARACUARA DE LA AERONÁUTICA CIVIL DE COLOMBIA
41
C28 Santander Cerro el Picacho 7°6'46" N 72°57'46" W
7,112777 -72,962777 Microondas
C29 Casanare Cerro La Viga 4°34'43" N 72°02'09" W
4,578611 13,950000 Microondas VHF
C30 Boyacá Cerro el Cardón 6°01'5.24" N 72°31'51.96" W
6,0181222 -72,531100 Satelital
C31 Boyacá Saboya 5°42'54.06"N 73°48'56.32"W
5,715016 -73,815644 Microondas
C32 Antioquia Boquerón 6°20'0.26"N 75°39'15.13"W
6,333405 -75,654202 Microondas
C33 Caquetá Cerro Gabinete 1°53'5,5" N 75°40'25,92" W
1,884861 -75,673866 Microondas
C34 Risaralda Cerro Montezuma
5°15'20,02" N 76°7'5,3"W
5,255561 -76,118138 Microondas VHF
C35 Caquetá Araracuara 0°36'13''N 72°23'49'' W
-0,603611 -72,396944 Satelital VHF
C36 Cundinamarca El rosal 4º50’48’’N 74º19’24’’W
4,846666 -74,323333 Microondas
C37 Antioquia Cerro Azul 8° 9'11.81"N 76°34'8.17"W
8,153280 -76,568936 Microondas
C38 Nariño Tumaco 1°48'45''N 78°45'14,4''W
1,812500 -78,754000 Satelital VHF
C39 Frontera Caldas-Ibague
Cerro Ruiz 4°57'6,9'' N 75°21'5,1'' W
4,951916 -75,351416 Microondas VHF
C40 Valle del Cauca
Cerro el Diamante
3°28'5,6'' N 76°39'55'' W
3,468222 -76,665277 Microondas
C41 Atlántico Cerro Piojo 10°44'2.41"N 75° 6'22.05"W
10,734002 -75,106125 Microondas VHF
C42 Sucre Cerro Pita 9°38'12.96"N 75°12'17.69"W
9,636933 -75,204913 Microondas
C43 Norte de Santander
Cerro Oriente 7°20'5.52"N 72°42'2.66"W
7,334866 -72,700738 Microondas
C44 Norte de Santander
Cerro Tasajero
7°59'31.58"N 72°27'43.96"W
7,992105 -72,462211 Microondas
C45 Norte de Santander
Cúcuta 7°55'37.16"N 72°30'26.40"W
7,926988 -72,507333 Microondas
C46 Norte de Santander
Cerro la Virgen 7°7'15''N 72°19'0,2'' W
7,120833 -72,316722 Microondas
C47 Arauca Tame 6°27'11'' N 6,453055 -71,753888 Microondas
DISEÑO DE UN SISTEMA SOLAR FOTOVOLTAICO AUTÓNOMO PARA LA ESTACIÓN AERONÁUTICA ARARACUARA DE LA AERONÁUTICA CIVIL DE COLOMBIA
42
71°45'14'' W
C48 Casanare Cero Venado 5°21'6''N 72°25'24'' W
5,351666 -72,423333 Microondas VHF
C49 Meta Pompeya 4°4'1'' N 73°22'56'' W
4,066944 -73,382222 Microondas VHF
C50 Meta Villavicencio 4° 9'1.07"N 73°37'46.97"W
4,150297 -73,629713 Microondas Satelital
C51 Valle del Cauca
Cali 3°33'4,87''N 76°23'7,66'' W
3,551352 -76,385461 Microondas Satelital
C52 Frontera-Quindío-Tolima
Cerro Campanario
4°27'11.83"N 75°34'37.93"W
4,453286 -75,577202 Microondas
C53 Santander Bucaramanga 7°7'40,8''N 73°10'56,9'' W
7,128000 -73,182472 Microondas
C54 Santander Barrancabermeja 7°1'30,1'' N 73°48'31,9'' W
7,025027 -73,808861 Microondas Satelital
C55 Córdoba Cerro La barra 8°43'19.11"N 75°35'23.96"W
8,721975 -75,589988 Microondas
C56 Guajira Cerro Bañadero 11°08’33.39’’N 72°47’13.65’’
11,14260 -72,787136 Microondas
C57 Meta Macarena 2°10'24,3'' N 73°47'24,35'' W
2,173416 -73,790097 Satelital
C58 Tolima Girardot 4°16'35,9''N 74°47'53,4'' W
4,276638 -74,798166 Microondas
C59 Norte de Santander
Cerro Mejue 7°29'16,2'' N 72°32'12'' W
7,487833 -72,536666 Microondas
C60 Arauca Saravena 6°57'22,91''N 71°51'38,22''W
6,956363 -71,860616 Microondas
C61 Valle del Cauca
Buenaventura 3°49'19,06''N 76°59'39,96''W
3,821961 -76,994433 Microondas
A partir de los datos de las estaciones para el servicio de comunicaciones, se hace la
asociación de las EA con las EMA más cercanas. En la tabla 4 se puede encontrar el
número de la estación aeronáutica, EA; el código de la estación meteorológica más
cercana, EMA; su ubicación geográfica, en latitud y longitud; la distancia de la EA a la
EMA y la radicación solar promedio anual para cada estación.
Tabla 4. Listado de estaciones meteorológicas asociadas - Comunicaciones
DISEÑO DE UN SISTEMA SOLAR FOTOVOLTAICO AUTÓNOMO PARA LA ESTACIÓN AERONÁUTICA ARARACUARA DE LA AERONÁUTICA CIVIL DE COLOMBIA
43
ESTACIONES METEOROLÓGICAS ASOCIADAS
Numero EA
Código EMA Nombre estación
Latitud Longitud Distancia [km]
Radiación promedio Wh/m2
C1 21205670 La Florida 4,766667 -74,433333 5,9564762 3890,618165
C2 27015070 Apto. Olaya Herrera
6,216667 -75,583333 11,3461103 4335,056641
C3 29035030 Presa Ay Grande 9,866667 -75,316667 13,5478868 4336,291899
C4 23195180 Escuela Agronómica Cáchira
7,733333 -73,050000 23,0980167 3883,819096
C5 35035110 Salinas de Upin 4,270000 -73,580000 16,0203438 3046,055465
C6 26095080 Tenerife 3,716667 -76,066667 5,2542191 4245,716378
C7 26035020 Munchique 2,516667 -76,966667 22,8544388 3316,73017
C8 38015030 Aeropuerto Puerto Carreño
6,166667 -67,483333 1,616865 5076,35249
C9 15015060 San Lorenzo 11,066667 -74,033333 5,0452847 3188,394352
C10 29045190 Apto. Ernesto Cortissoz
10,883333 -74,768888 23,432951 5196,844114
C11 21115150 Villaranza 2,933333 -75,200000 14,3943367 4700,134876
C12 44115020 La Tagua -0,050000 -74,650000 21,445137 3517,280744
C13 31095010 Puerto Inírida 3,866667 -67,916667 2,1044679 4001,459728
C14 42075010 Mitú 1,250000 -70,233333 0,3564791 3556,034072
C15 26255030 Santa Isabel-Valdivia
7,160000 -75,440000 20,0318146 4239,142182
C16 48015010 Aeropuerto Vásquez Cobo
-4,183333 -69,933333 2,2340932 3908,164394
C17 17015020 Apto. Sesquicentenario
12,583333 -81,700000 3,0119972 5373,249064
C18 13075030 Turipaná 8,833333 -75,800000 2,7430398 4326,7
C19 28035030 Aeropuerto Alfonso López
10,433333 -73,233333 1,6376537 5323,448974
C20 15065010 Apto. Almirante Padilla
11,516667 -72,916667 1,2110072 5605,786111
C21 33035010 Carimagua 4,566667 -71,333333 0,6161029 4883,374778
C22 37055010 Apto. Santiago Pérez
7,066667 -70,733333 0,4786106 4619,818847
C23 35215020 Apto. Yopal 5,320000 -72,383333 0,3465835 4927,164469
C24 32105070 San José del 2,550000 -72,633333 2,6486506 4424,918354
DISEÑO DE UN SISTEMA SOLAR FOTOVOLTAICO AUTÓNOMO PARA LA ESTACIÓN AERONÁUTICA ARARACUARA DE LA AERONÁUTICA CIVIL DE COLOMBIA
44
Guaviare
C25 44035020 Aeropuerto G Artunduaga
1,583333 -75,550000 8,8992682 3621,976714
C26 47015070 Puerto Umbría 0,833333 -76,566667 37,361351 3386,121336 C27 2120653 El Guamal 5,016667 -74,150000 5,8259025 3434,143144
C28 23195190 San Antonio 7,100000 -73,066667 11,5701399 3672,849194 C29 35225020 Módulos 4,900000 -71,416667 77,4408264 4810,281398
C30 24035360 Socha 5,990000 -72,710000 20,0643139 4456,230123 C31 24015360 Saboya La Granja 5,683333 -73,750000 8,0750999 4798,153498
C32 27015310 Metromedellin 6,330000 -75,550000 11,5439787 4520,755039
C33 44035040 Florencia - deslizamiento
1,716667 -75,633333 1,8571904 3430,3
C34 54015010 Pueblo Rico 5,233333 -76,016667 11,5253582 4073,582118 C35 44135010 Araracuara -0,600000 -72,366667 3,3968716 3822,605266
C36 21206310 Tisquesusa 4,816667 -74,316667 3,4002635 4553,950109
C37 12025010 Aeropuerto Gonzalo Mejía
8,116667 -76,733333 18,5896339 4708,252800
C38 51035010 Aeropuerto La Florida
1,800000 -78,766667 1,9812586 4140,47991
C39 26155150 Las Brisas 4,900000 -75,350000 5,7467871 3686,594896 C40 26095360 Arrollohondo 3,516667 -76,500000 18,4827766 4573,600000 C41 29035200 Repelón 10,500000 -75,116667 25,9231339 5388,396601
C42 13095020 Primates 9,516667 -75,350000 20,7637558 4168,821456
C43 16015120 Unipamplona 7,380000 -72,650000 7,5085764 3870,934057
C44 16015110 Univ. F/co de Paula Santander
7,900000 -72,490000 9,6623974 5312,914555
C45 16015110 Univ. F/co de Paula Santander
7,900000 -72,490000 3,5472002 5312,914555
C46 37015010 Silos 7,200000 -72,750000 48,6915131 3497,087583
C47 24035240 Sierra Nevada Cocuy
6,400000 -72,366667 55,0752487 4749,4
C48 35215020 Apto. Yopal 5,320000 -72,383333 5,6546216 4927,164469
C49 35025110 La Libertad 4,050000 -73,460000 8,841774 4942,070499
C50 35035020 Apto. Vanguardia
4,150000 -73,616667 1,4496397 4750,730607
C51 26095360 Arrollohondo 3,516667 -76,500000 11,4856777 4573,6
C52 21215190 Cajamarca 4,435806 -75,502167 8,5553722 3982,114362 C53 23195130 Apto. Palonegro 7,116667 -73,183333 1,2576519 3968,515666
C54 23155030 Aeropuerto 7,016667 -73,800000 1,3472518 4261,524499
DISEÑO DE UN SISTEMA SOLAR FOTOVOLTAICO AUTÓNOMO PARA LA ESTACIÓN AERONÁUTICA ARARACUARA DE LA AERONÁUTICA CIVIL DE COLOMBIA
45
Yariguíes
C55 13075030 Turipaná 8,833333 -75,800000 26,2036991 4326,651181
C56 15065130 Pueblo Bello 11,133333 -72,600000 20,4823818 5030,400000
C57 32035010 La Macarena 2,166667 -73,783333 1,0602674 4287,180418
C58 21185040 Aeropuerto Santiago Vila
4,266667 -74,783333 1,982731 4976,825685
C59 16015100 Ragonvalia 7,566667 -72,483333 10,5279016 3741,900381 C60 37045010 Saravena 6,933333 -71,883333 3,5803995 4603,012867
C61 53115010 Aeropuerto Buenaventura
3,816667 -76,983333 1,3670942 3983,08223
6.1.2.2 Servicio de navegación en Colombia
En Colombia, la infraestructura actual de los sistemas de navegación está basada en
radioayudas instaladas en tierra. Dentro de las radioayudas que cuenta la Aeronáutica
Civil en Colombia se destacan los sistemas NDB que proveen una guía indicado el rumbo
a las aeronaves en las fases de ruta y aproximación. Los VOR que proveen una guía
indicando el radial de rumbo en todas las direcciones en las fases de ruta y aproximación.
Los DME que proporciona la distancia en millas náuticas entre la aeronave y la estación
en tierra. Los ILS que son sistemas de aterrizaje instrumental, los cuales proporcionan
una guía de información horizontal y vertical de precisión a las aeronaves en la fase de
aproximación y aterrizaje. Y por último están los sistemas de navegación GNSS.
Pero esta infraestructura no es suficiente ya que presenta una baja cobertura en las
regiones tales como: la Amazonía y la Oceánica [12]. En la tabla 5 se puede ver la
infraestructura a 2016 de los sistemas de radioayudas en Colombia.
Tabla 5. Situación actual de los sistemas de navegación
Tipo de radioayuda Cantidad Nota
Sistemas VOR 51
Sistemas DME 52 50 Asociados a los VOR
Sistemas ILS 14 Con su respectivo DME de
DISEÑO DE UN SISTEMA SOLAR FOTOVOLTAICO AUTÓNOMO PARA LA ESTACIÓN AERONÁUTICA ARARACUARA DE LA AERONÁUTICA CIVIL DE COLOMBIA
46
baja potencia asociado
Sistemas NBD 18 Se encuentran en proceso de desactivación.
Especificaciones de las estaciones
Para el caso navegación, la información de las estaciones se dividió en dos grupos,
sistemas VOR/DME; 52 estaciones y sistemas ILS; 14 estaciones. Al igual que en
capítulo anterior, a continuación se puede observar en la tabla 6 información sobre
las estaciones que comprenden el servicio de Navegación y que tienen radioayudas
VOR/DME.
En esta tabla también se encuentra la ubicación de la estación de navegación, el
nombre de la estación, la clase de tecnología que tiene y la ubicación geográfica tanto
en coordenadas en grados y decimales. También tiene asociado un número de
identificación de la estación, tanto para las tablas siguientes, como para los mapas.
Con este número también se podrá ubicar en la tabla 8 la estación meteorológica más
cercana, escogida con los criterios mencionados en la metodología. Para el servicio de
navegación el primer carácter es la letra mayúscula N.
Los mapas correspondientes al servicio de navegación se encuentran en el anexo 3 y
en al anexo 4, los mapas tienen las mismas características descritas para el servicio de
comunicaciones.
Tabla 6. Listado de Estaciones de Navegación Aeronáuticas VOR/DME
ESTACIONES DE NAVEGACIÓN AERONÁUTICAS – RADIOAYUDAS VOR/DME
Número Departamento Estación Coordenadas Latitud Longitud Tecnología
N1 Arauca Arauca
07°04'01,73"N 70°43'58,31"W
7,067147 -70,732863 DVOR
Arauca Arauca 07°04'01,73"N 70°43'58,31"W
7,067147 -70,732863 DME
N2 Santander Barrancabermeja
07°01'43"N 73°48'20"W
7,028611 -73,805555 DVOR
Santander Barrancabermeja 07°01'43"N 73°48'20"W
7,028611 -73,805555 DME
N3 Santander Bucaramanga
07°07'54"N 73°11'04"W
7,131666 -73,184444 CVOR
Santander Bucaramanga 07°07'54"N 7,131666 -73,184444 DME
DISEÑO DE UN SISTEMA SOLAR FOTOVOLTAICO AUTÓNOMO PARA LA ESTACIÓN AERONÁUTICA ARARACUARA DE LA AERONÁUTICA CIVIL DE COLOMBIA
47
73°11'04"W
N4 Santander Piedecuesta
06°53'02,39"N 73°05'31,55"W
6,883997 -73,092097 DVOR
Santander Piedecuesta 06°53'02,39"N 73°05'31,55"W
6,883997 -73,092097 DME
N5
Norte de Santander
Cúcuta 07°56'00.35"N 72°30'48.86"W
7,933430 -72,513572 DVOR
Norte de Santander
Cúcuta 07°56'00.35"N 72°30'48.86"W
7,933430 -72,513572 DME
N6 Arauca Tame
06°27'10,8"N 71°45'14,2"W
6,453000 -71,753944 DVOR
Arauca Tame 06°27'10,8"N 71°45'14,2"W
6,453000 -71,753944 DME
N7 Boyacá Buvis
05°31'56" N 73°51'31"W
5,532222 -73,858611 DVOR
Boyacá Buvis 05°31'56"N 73°51'31"W
5,532222 -73,858611 DME
N8 Caquetá Florencia
01°35'15,43"N 75° 34'10,10" W
1,587619 -75,569472 DVOR
Caquetá Florencia 01°35'15,43"N 75° 34'10,10" W
1,587619 -75,569472 DME
N9 Tolima Girardot
04°11'30"N 74°51'57"W
4,191666 -74,865833 CVOR
Tolima Girardot 04°11'30"N 74°51'57"W
4,191666 -74,865833 DME
N10 Tolima Ibagué
04°23'51,50"N 75°06'21,56"W
4,397638 -75,105988 DVOR
Tolima Ibagué 04°23'51,50"N 75°06'21,56"W
4,397638 -75,105988 DME
N11 Amazonas Leticia
04°11'-12"S 69°56'26"W
-4,180000 -69,940555 DVOR
Amazonas Leticia 04°11'-12"S 69°56'26"W
-4,180000 -69,940555 DME
N12 Tolima Mariquita
05°12'26"N 74°55' 27"W
5,207222 -74,924166 DVOR
Tolima Mariquita 05°12'26"N 74°55' 27"W
5,207222 -74,924166 DME
N13 Huila Neiva
3°03'42,61"N 75°15'21,04"W
3,061836 -75,255844 DVOR
Huila Neiva 3°03'42,61"N 3,061836 -75,255844 DME
DISEÑO DE UN SISTEMA SOLAR FOTOVOLTAICO AUTÓNOMO PARA LA ESTACIÓN AERONÁUTICA ARARACUARA DE LA AERONÁUTICA CIVIL DE COLOMBIA
48
75°15'21,04"W
N14 Putumayo
Puerto Leguizamo
00°10'43"S 74°46'32"W
-0,178611 -74,775555 CVOR
Putumayo Puerto Leguizamo
00°10'43"S 74°46'32"W
-0,178611 -74,775555 DME
N15 Cundinamarca Bogotá (el Rosal)
04°50'48"N 74°19'24"W
4,846666 -74,323333 DVOR
Cundinamarca Bogotá (el Rosal) 04°50'48"N 74°19'24"W
4,846666 -74,323333 DME
N16 Cundinamarca Zipaquirá
05°01'05"N 73°59'12"W
5,018055 -73,986666 DVOR
Cundinamarca Zipaquirá 05°01'05"N 73°59'12"W
5,018055 -73,986666 DME
N17 Cundinamarca Soacha
04°36'11"N 74°16'23"W
4,603055 -74,273055 DVOR
Cundinamarca Soacha 04°36'11"N 74°16'23"W
4,603055 -74,273055 DME
N18 Tolima Ambalema
04°47'01,75"N 74°46'03,31"W
4,783819 -74,767586 DVOR
Tolima Ambalema 04°47'01,75"N 74°46'03,31"W
4,783819 -74,767586 DME
N19 Caquetá San Vicente
02°09'25,5"N 74°46'25,0"W
2,157083 -74,773611 DVOR
Caquetá San Vicente 02°09'25,5"N 74°46'25,0"W
2,157083 -74,773611 DME
N20 Antioquia Rionegro
05°58'50"N 75°25'06"W
5,980555 -75,418333 DVOR
Antioquia Rionegro 05°58'50"N 75°25'06"W
5,980555 -75,418333 DME
N21 Antioquia Marinilla
06°10'35"N 75°19'26"W
6,176388 -75,323888 DVOR
Antioquia Marinilla 06°10'35"N 75°19'26"W
6,176388 -75,323888 DME
N22 Córdoba Montería
08°50'01,84"N 75°49'47,48"W
8,833844 -75,829855 DVOR
Córdoba Montería 08°50'01,84"N 75°49'47,48"W
8,833844 -75,829855 DME
N23 Antioquia Otú
07°01'15"N 74°42'34"W
7,020833 -74,709444 CVOR
Antioquia Otú 07°01'15"N 7,020833 -74,709444 DME
DISEÑO DE UN SISTEMA SOLAR FOTOVOLTAICO AUTÓNOMO PARA LA ESTACIÓN AERONÁUTICA ARARACUARA DE LA AERONÁUTICA CIVIL DE COLOMBIA
49
74°42'34"W
N24 Antioquia
Los cedros (Carepa)
07°49'05"N 76°43'19"W
7,818055 -76,721944 CVOR
Antioquia Los Cedros (Carepa)
07°49'05"N 76°43'19"W
7,818055 -76,721944 DME
N25 Chocó Quibdó
05°41'32"N 76°38'29"W
5,692222 -76,641388 DVOR
Chocó Quibdó 05°41'32"N 76°38'29"W
5,692222 -76,641388 DME
N26 Caldas Manizales
05°03'13,8"N 75°31'44,1"W
5,053833 -75,528916 DVOR
Caldas Manizales 05°03'13,8"N 75°31'44,1"W
5,053833 -75,528916 DME
N27 Valle del cauca Buenaventura
03°49'30,16"N 76°59'42,98"W
3,825044 -76,995272 DVOR
Valle del cauca Buenaventura 03°49'30,16"N 76°59'42,98"W
3,825044 -76,995272 DME
N28 Valle del cauca Cali puerto
03°24'07"N 76°24'20"W
3,401944 -76,405555 CVOR
Valle del cauca Cali puerto 03°24'07"N 76°24'20"W
3,401944 -76,405555 DME
N29 Nariño Ipiales
00°51'33"N 77°40'24"W
0,859166 -77,673333 DVOR
Nariño Ipiales 00°51'33"N 77°40'24"W
0,859166 -77,673333 DME
N30 Cauca Mercaderes
01°47'18"N 77°09'03"W
1,788333 -77,150833 CVOR
Cauca Mercaderes 01°47'18"N 77°09'03"W
1,788333 -77,150833 DME
N31 Nariño Pasto
01°23'53"N 77°17'23"W
1,398055 -77,289722 CVOR
Nariño Pasto 01°23'53"N 77°17'23"W
1,398055 -77,289722 DME
N32 Risaralda Pereira
04°46'53,64"N 75°50'10,35"W
4,781566 -75,836208 DVOR
Risaralda Pereira 04°46'53,64"N 75°50'10,35"W
4,781566 -75,836208 DME
N33 Valle del cauca Tuluá
04°05'24"N 76°13'25"W
4,090000 -76,223611 CVOR
Valle del cauca Tuluá 04°05'24"N 4,090000 -76,223611 DME
DISEÑO DE UN SISTEMA SOLAR FOTOVOLTAICO AUTÓNOMO PARA LA ESTACIÓN AERONÁUTICA ARARACUARA DE LA AERONÁUTICA CIVIL DE COLOMBIA
50
76°13'25"W
N34 Nariño Tumaco
01°48'52"N 78°44'53"W
1,814444 -78,748055 DVOR
Nariño Tumaco 01°48'52"N 78°44'53"W
1,814444 -78,748055 DME
N35 Quindío Armenia
04°27'35"N 75°45'56"W
4,459722 -75,765555 DVOR
Quindío Armenia 04°27'35"N 75°45'56"W
4,459722 -75,765555 DME
N36 Cauca Popayán
02°26'56"N 76°36'51"W
2,448888 -76,614166 DVOR
Cauca Popayán 02°26'56"N 76°36'51"W
2,448888 -76,614166 DME
N37 Vaupés Mitú
01°14'32"N 70°14'12"W
1,242222 -70,236666 DVOR
Vaupés Mitú 01°14'32"N 70°14'12"W
1,242222 -70,236666 DME
N38 Vichada P. Carreño
06°10'53"N 67°29'44"W
6,181388 -67,495555556
CVOR
Vichada P. Carreño 06°10'53"N 67°29'44"W
6,181388 -67,495555 DME
N39 Guainía P. Inírida
03°51'10"N 67°54'14"W
3,852777 -67,903888 CVOR
Guainía P. Inírida 03°51'10"N 67°54'14"W
3,852777 -67,903888 DME
N40 Guaviare S.J. Guaviare
02°31'54"N 72°38'25"W
2,531666 -72,640277 CVOR
Guaviare S.J. Guaviare 02°31'54"N 72°38'25"W
2,531666 -72,640277 DME
N41 Meta Villavicencio
04°04'01"N 73°22'56"W
4,066944 -73,382222 CVOR
Meta Villavicencio 04°04'01"N 73°22'56"W
4,066944 -73,382222 DME
N42 Casanare El Yopal
05°16'37"N 72°25'33"W
5,276944 -72,425833 DVOR
Casanare El Yopal 05°16'37"N 72°25'33"W
5,276944 -72,425833 DME
N43 Meta Carimagua 04°34'16"N 71°20'10"W
4,571111 -71,336111 DME
N44 Bolívar Cartagena 10°12'29.94"N 10,208316 -75,506325 CVOR
DISEÑO DE UN SISTEMA SOLAR FOTOVOLTAICO AUTÓNOMO PARA LA ESTACIÓN AERONÁUTICA ARARACUARA DE LA AERONÁUTICA CIVIL DE COLOMBIA
51
75°30'22.77"W
Bolívar Cartagena 10°12'29.94"N 75°30'22.77"W
10,208316 -75,506325 DME
N45 Sucre Corozal
09°20'09"N 75°16'57"W
9,3358333 -75,282500 DVOR
Sucre Corozal 09°20'09"N 75°16'57"W
9,335833 -75,282500 DME
N46 Magdalena Santa marta
10°57'43"N 74°14'10"W
10,961944 -74,236111 CVOR
Magdalena Santa marta 10°57'43"N 74°14'10"W
10,961944 -74,236111 DME
N47 Magdalena El banco
09°02'43"N 73°58'02"W
9,045277 -73,967222 CVOR
Magdalena El banco 09°02'43"N 73°58'02"W
9,045277 -73,967222 DME
N48 Bolívar Magangue
09°17'14"N 74°50'49"W
9,287222 -74,846944 CVOR
Bolívar Magangue 09°17'14"N 74°50'49"W
9,287222 -74,846944 DME
N49 Atlántico Barranquilla
10°47'48"N 74°51'37"W
10,796666 -74,860277 DVOR
Atlántico Barranquilla 10°47'48"N 74°51'37"W
10,796666 -74,860277 DME
N50 San Andrés San Andrés
12°34'56,60"N 81°42'19,00"W
12,582388 -81,710277 DVOR
San Andrés San Andrés 12°34'56,60"N 81°42'19,00"W
12,582388 -81,710277 DME
N51 Cesar
Valledupar - la paz
10°20'16"N 73°15'45"W
10,337777 -73,262500 CVOR
Cesar Valledupar - la paz
10°20'16"N 73°15'45"W
10,337777 -73,262500 DME
N52 Guajira Riohacha
11°31'39"N 72°55'03"W
11,527500 -72,931952 DVOR
Guajira Riohacha 11°31'39"N 72°55'03"W
11,527500 -72,931952 DME
En la tabla 7 se encuentran las estaciones de navegación con tecnología ILS. Como se
mencionó anteriormente con esta tecnología hay 14 estaciones en Colombia, se
puede ver que el número de referencia para estas estaciones empieza con la letra
mayúscula I de ILS, seguida del carácter N de Navegación y el correspondiente
DISEÑO DE UN SISTEMA SOLAR FOTOVOLTAICO AUTÓNOMO PARA LA ESTACIÓN AERONÁUTICA ARARACUARA DE LA AERONÁUTICA CIVIL DE COLOMBIA
52
número. Aunque sean 14 estaciones, en el cuadro se mencionan los número del 1 al
27, que corresponden a la ubicación de dos tecnologías en la misma zona, con
distancias la una de las otras relativamente cortas.
Tabla 7. Listado de Estaciones de Navegación Aeronáuticas ILS
ESTACIONES DE NAVEGACIÓN AERONÁUTICAS – RADIOAYUDAS ILS
Número Aeropuerto Coordenadas Latitud Longitud Equipo
IN1 Bucaramanga 07°08'11,79"N 73°11'18,85"W
7,136608 -73,188569 Localizador
IN2 Bucaramanga 07°07'08,33"N 73°10'57,20"W
7,118981 -73,182556 Glide Slope
IN3 Cúcuta (Pista 16-34)
07°55'16,66"N 72°30'28,42"W
7,921294 -72,507894 Localizador
IN4 Cúcuta (Pista 16-34)
07°56'16,01"N 72°31'00,55"W
7,937781 -72,516819 Glide Slope
IN5 Cúcuta (Pista 21-03)
07°54'58,78"N 72°30'54,10"W
7,916328 -72,515028 Localizador
IN6 Cúcuta (Pista 21-03)
07°55'56,04"N 72°30'40,17"W
7,932233 -72,511158 Glide Slope
IN7 Armenia En instalación --------- --------- Localizador
IN8 Armenia En instalación --------- --------- Glide Slope
IN9 Leticia 04°11'10.24"S 69°56'20,71"W
-4,186178 -69,939086 Glide Slope
IN10 Leticia 04°12'05,67"S 69°56'45,20"W
-4,201575 -69,945889 Localizador
IN11 Eldorado pista 13 R
04°42'29,18"N 74°10'03,38"W
4,708106 -74,167606 Glide Slope
IN12 Eldorado pista 13 R
04°41'15,73"N 74°08'20,65"W
4,687703 -74,139069 Localizador
IN13 Eldorado pi5ta 13 R
04°42'29,18"N 74°10'03,33"W
4,708106 -74,167592 DME
IN14 Eldorado pi5ta 13 L
04°42'44,98"N 74°08'57,05"W
4,712494 -74,149181 Glide Slope
IN15 Eldorado pi5ta 13 L
04°41'28,15"N 74°07'21,65"W
4,691153 -74,122681 Localizador
IN16 Rng / J.M. Cordova
06°10'58,27"N 75°25'23,66"W
6,182853 -75,423239 Localizador
IN17 Rng / J.M. Cordova
06°09'04,85"N 75°25'19,02"W
6,151347 -75,421950 Glide Slope
IN18 Quibdó 05°41'42,546"N 5,695152 -76,648113 Localizador
DISEÑO DE UN SISTEMA SOLAR FOTOVOLTAICO AUTÓNOMO PARA LA ESTACIÓN AERONÁUTICA ARARACUARA DE LA AERONÁUTICA CIVIL DE COLOMBIA
53
76°38'53,208"W
IN19 Quibdó 05°41'18,316"N 76°38'20,557"W
5,688421 -76,639044 Glide Slope
IN20 Cali 03°33'30,90"N 76°22'44,45"W
3,558583 -76,379014 Localizador
IN21 Cali 03°31'57,14"N 76°22'57,20"W
3,532539 -76,382556 Glide Slope
IN22 Pasto 01°23'08"N 77°17'38"W
1,385556 -77,293889 Localizador
IN23 Pasto 01°23'07"N 77°17'36"W
1,385278 -77,293333 DME
IN24 El Yopal 05°19'38,6"N 72°22'33.2"W
5,327389 -72,375889 Localizador
IN25 El Yopal 05°18'52,7"N 72°23'24.4"W
5,314639 -72,390111 Glide Slope
IN26 BQA / Ernesto Cortissoz
10°54'04,27"N 74°46'15,43"W
10,901186 -74,770953 Localizador
IN27 BQA / Ernesto Cortissoz
10°52'56,82"N 74°47'18,45"W
10,882450 -74,788458 Glide Slope
En la tabla 8 se puede encontrar el número de la estación aeronáutica, EA; el código
de la estación meteorológica más cercana, EMA; su ubicación geográfica, en latitud y
longitud; la distancia de la EA a la EMA y la radicación solar promedio anual para cada
estación.
Tabla 8. Listado de estaciones meteorológicas asociadas VOR/DME
ESTACIONES METEOROLÓGICAS ASOCIADAS
Numero EA
Código EMA
Nombre estación Latitud Longitud Distancia [km]
Radiación promedio Wh/m2
N1 37055010 Apto. Santiago Perez 7,066667 -70,733333 0,0744169
4619,818847 37055010 Apto. Santiago Perez 7,066667 -70,733333 0,0744169
N2 23155030 Aeropuerto Yariguíes 7,016667 -73,800000 1,4572096
4261,524499 23155030 Aeropuerto Yariguíes 7,016667 -73,800000 1,4572096
N3 23195130 Apto. Palonegro 7,116667 -73,183333 1,6643064 3968,515666
23195130 Apto. Palonegro 7,116667 -73,183333 1,6643064
N4 23195190 San Antonio 7,100000 -73,066667 24,066368
3672,849194 23195190 San Antonio 7,100000 -73,066667 24,066368
DISEÑO DE UN SISTEMA SOLAR FOTOVOLTAICO AUTÓNOMO PARA LA ESTACIÓN AERONÁUTICA ARARACUARA DE LA AERONÁUTICA CIVIL DE COLOMBIA
54
N5 16015110
Univ. F/co de Paula Santander
7,900000 -72,490000 4,523118 5312,914555
16015110 Univ. F/co de Paula Santander
7,900000 -72,490000 4,523118
N6 37045010 Saravena 6,933333 -71,883333 55,079588
4603,012867 37045010 Saravena 6,933333 -71,883333 55,079588
N7 23125100 Buenavista 5,500000 -73,933333 9,0176608 3420,243445
23125100 Buenavista 5,500000 -73,933333 9,0176608
N8 44035020 Aeropuerto G Artunduaga
1,583333 -75,550000 2,2196051 3621,976714
44035020
Aeropuerto G Artunduaga
1,583333 -75,550000 2,2196051
N9 21185090 Nataima 4,190000 -74,960000 10,4614867 4963,841709
21185090 Nataima 4,190000 -74,960000 10,4614867
N10 21215140 Cementos Diamante 4,316667 -75,066667 9,9664800 4873,273884
21215140 Cementos Diamante 4,316667 -75,066667 9,9664800
N11 48015010
Aeropuerto Vásquez Cobo
-4,183333 -69,933333 0,8852561 3908,164394
48015010 Aeropuerto Vásquez Cobo
-4,183333 -69,933333 0,8852561
N12 21255090 Granja Armero 5,000000 -74,900000 23,0826905 4997,193020
21255090 Granja Armero 5,000000 -74,900000 23,0826905
N13 21115120 La Boca 3,183333 -75,266667 13,4965721 5257,240633
21115120 La Boca 3,183333 -75,266667 13,4965721
N14 44115020 La Tagua -0,050000 -74,650000 19,9485826 3517,280744
44115020 La Tagua -0,050000 -74,650000 19,9485826
N15 21206310 Tisquesusa 4,816667 -74,316667 3,4002636 4553,950109
21206310 Tisquesusa 4,816667 -74,316667 3,4002636
N16 2120696 PTAR Tocancipá 4,966667 -73,916667 9,6245822 3937,059347
2120696 PTAR Tocancipá 4,966667 -73,916667 9,6245822
N17 2120542 Almacafé 4,550000 -74,233333 7,3412248 4480,699082
2120542 Almacafé 4,550000 -74,233333 7,3412248
N18 21255160 Hacienda Pajonales 4,767000 -74,783000 2,5276731 4928,998986
21255160 Hacienda Pajonales 4,767000 -74,783000 2,5276731
N19 46015030 San Vicente del Caguán
2,160000 -74,750000 2,6474625 4451,664696
46015030
San Vicente del Caguán
2,160000 -74,750000 2,6474625
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N20 23085260 La Selva 6,116667 -75,400000 15,1980254 4566,506829
23085260 La Selva 6,116667 -75,400000 15,1980254
N21 23085170 El Peñol 6,233333 -75,216667 13,4418315 4935,166731
23085170 El Peñol 6,233333 -75,216667 13,4418315
N22 13075030 Turipaná 8,833333 -75,800000 3,2770106 4247,090691
13075030 Turipaná 8,833333 -75,800000 3,2770106
N23 23175020 Aeropuerto Otú 7,000000 -74,700000 2,5304156 4574,363369
23175020 Aeropuerto Otú 6,570000 -74,790000 2,5304156
N24 12015070
Aeropuerto Los Cedros
7,816667 -76,716667 0,6028621 4448,115399
12015070 Aeropuerto Los Cedros
7,816667 -76,716667 0,6028621
N25 11045010 Aeropuerto El Caraño 5,683333 -76,633333 1,3293917 3272,579723
11045010 Aeropuerto El Caraño 5,683333 -76,633333 1,3293917
N26 26155230 E.M.A.S. 5,090000 -75,510000 4,5192141 3816,594309
26155230 E.M.A.S. 5,090000 -75,510000 4,5192141
N27 53115010 Aeropuerto Buenaventura
3,816667 -76,983333 1,6202866 3983,082230
53115010
Aeropuerto Buenaventura
3,816667 -76,983333 1,6202866
N28 26065050 Candelaria 3,433333 -76,333333 7,0403968 4483,868864
26065050 Candelaria 3,341360 -76,424789 7,0403968
N29 52055010 Apto. San Luis 0,850000 -77,666667 1,2590901 4113,706232
52055010 Apto. San Luis 0,850000 -77,666667 1,2590901
N30 52025030 Mercaderes 1,750000 -77,150000 4,2472995 4562,423546
52025030 Mercaderes 1,750000 -77,150000 4,2472995
N31 52045020
Aeropuerto Antonio Nariño
1,383333 -77,283333 1,7798017 4649,720911
52045020 Aeropuerto Antonio Nariño
1,383333 -77,283333 1,7798017
N32 26135040 Apto. Matecaña 4,800000 -75,733333 11,6022406
4210,928276 26135040 Apto. Matecaña 4,800000 -75,733333 11,6022406
N33 26085200 Riofrio 4,116667 -76,283333 7,2652176
4828,375089 26085200 Riofrio 4,116667 -76,283333 7,2652176
N34 51035010 Aeropuerto La Florida 1,800000 -78,766667 2,6247514
4140,479910 51035010 Aeropuerto La Florida 1,800000 -78,766667 2,6247514
N35 26125060 Aeropuerto El Edén 4,450000 -75,750000 2,0354373 4559,481425
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26125060 Aeropuerto El Edén 4,450000 -75,750000 2,0354373
N36 26035030
Aeropuerto G L Valencia
2,450000 -76,600000 1,5824758 3673,906269
26035030 Aeropuerto G L Valencia
2,450000 -76,600000 1,5824758
N37 42075010 Mitú 1,250000 -70,233333 0,9392029 3556,034072
42075010 Mitú 1,250000 -70,233333 0,9392029
N38 38015030
Aeropuerto Puerto Carreño
6,166667 -67,483333 2,1318806 5076,352490
38015030 Aeropuerto Puerto Carreño
6,166667 -67,483333 2,1318806
N39 31095010 Puerto Inírida 3,866667 -67,916667 2,1044680
4001,459728 31095010 Puerto Inírida 3,866667 -67,916667 2,1044680
N40 32105070 San José del Guaviare 2,550000 -72,633333 2,1709851
4424,918354 32105070 San José del Guaviare 2,550000 -72,633333 2,1709851
N41 35025110 La Libertad 4,050000 -73,460000 8,8417737
4942,070499 35025110 La Libertad 4,050000 -73,460000 8,8417737
N42 35215020 Apto. Yopal 5,320000 -72,383333 6,7037513
4927,164469 35215020 Apto. Yopal 5,326389 -72,293889 6,7037513
N43 33035010 Carimagua 4,566667 -71,333333 0,5810697
4883,374778
N44 14015020 Apto. Rafael Nuñez 10,433333 -75,500000 24,9154744
5552,538186 14015020 Apto. Rafael Nuñez 10,433333 -75,500000 24,9154744
N45 25025080
Aeropuerto Rafael Barvo
9,333333 -75,266667 1,7622520 4467,721153
25025080 Aeropuerto Rafael Barvo
9,333333 -75,266667 1,7622520
N46 15015020 La Ye 10,983333 -74,200000 4,6035036
5276,085588 15015020 La Ye 10,983333 -74,200000 4,6035036
N47 25025090 Aeropuerto Las Flores 9,033333 -73,966667 1,3230222
5111,906267 25025090 Aeropuerto Las Flores 9,033333 -73,966667 1,3230222
N48 25025100 Aeropuerto Baracoa 9,266667 -74,833333 2,7225601
4671,065095 25025100 Aeropuerto Baracoa 9,266667 -74,833333 2,7225601
N49 29045190
Apto. Ernesto Cortissoz
10,883333 -74,768888 13,8542941 5196,844114
29045190 Apto. Ernesto Cortissoz
10,883333 -74,768888 13,8542941
N50 17015010 Apto. 12,583333 -81,700000 1,1315640 4818,315751
DISEÑO DE UN SISTEMA SOLAR FOTOVOLTAICO AUTÓNOMO PARA LA ESTACIÓN AERONÁUTICA ARARACUARA DE LA AERONÁUTICA CIVIL DE COLOMBIA
57
Sesquicentenario
17015010 Apto. Sesquicentenario
12,583333 -81,700000 1,1315640
N51 28035030 Aeropuerto Alfonso López
10,433333 -73,233333 11,0472242 5323,448974
28035030
Aeropuerto Alfonso López
10,433333 -73,233333 11,0472242
N52 15065010
Apto. Almirante Padilla
11,516667 -72,916667 2,0547785 5605,786111
15065010 Apto. Almirante Padilla
11,516667 -72,916667 2,0547785
A continuación en la tabla 9 se puede ver la información para las radioayudas ILS.
Tabla 9. Listado de estaciones meteorológicas asociadas ILS
ESTACIONES METEOROLÓGICAS ASOCIADAS
Numero EA
Código EMA Nombre estación
Latitud Longitud Distancia [km]
Radiación promedio Wh/m2
IN1 23195130 Apto. Palonegro 7,116667 -73,183333 2,2811941 3968,515666
IN2 23195130 Apto. Palonegro 7,116667 -73,183333 0,2700806 3968,515666
IN3 16015110 Univ. F/co de Paula Santander
7,900000 -72,490000 3,0748985 5312,914555
IN4 16015110 Univ. F/co de Paula Santander
7,900000 -72,490000 5,1231054 5312,914555
IN5 16015110 Univ. F/co de Paula Santander
7,900000 -72,490000 3,3007040 5312,914555
IN6 16015110 Univ. F/co de Paula Santander
7,900000 -72,490000 4,2638715 5312,914555
IN7 ------- ------- ------- ------- ------- -------
IN8 ------- ------- ------- ------- ------- -------
IN9 48015010 Aeropuerto Vásquez Cobo
-4,183333 -69,933333 1,9006555 3908,164394
IN10 48015010 Aeropuerto Vásquez Cobo
-4,183333 -69,933333 2,3599982 3908,164394
IN11 21205791 Aeropuerto Eldorado
4,705583 -74,150667 1,8991307 4037,652665
IN12 21205791 Aeropuerto Eldorado
4,705583 -74,150667 0,7821387 4037,652665
DISEÑO DE UN SISTEMA SOLAR FOTOVOLTAICO AUTÓNOMO PARA LA ESTACIÓN AERONÁUTICA ARARACUARA DE LA AERONÁUTICA CIVIL DE COLOMBIA
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IN13 21205791 Aeropuerto Eldorado
4,705583 -74,150667 3,4924509 4037,652665
IN14 21205791 Aeropuerto Eldorado
4,705583 -74,150667 7,7631084 4037,652665
IN15 21205791 Aeropuerto Eldorado
4,705583 -74,150667 16,9715625 4037,652665
IN16 23085260 La Selva 6,116667 -75,400000 2,0977326 4566,506829
IN17 27015210 El Vivero 6,283333 -75,500000 0,8477092 4409,986006
IN18 11045010 Aeropuerto El Caraño
5,683333 -76,633333 9,7614685 3272,579723
IN19 11045010 Aeropuerto El Caraño
5,683333 -76,633333 12,5069306 3272,579723
IN20 2609533 San Marcos 3,604098 -76,454173 72,4590811 5198,079506
IN21 26075100 Granja Exp Hoeschst
3,633333 -76,433333 72,4590811 4616,718910
IN22 52045020 Aeropuerto Antonio Nariño
1,380000 -77,280000 1,1622777 4649,700000
IN23 52045020 Aeropuerto Antonio Nariño
1,380000 -77,280000 0,9578527 4649,700000
IN24 35215020 Apto. Yopal 5,320000 -72,383333 1,9885715 4927,164469
IN25 35215020 Apto. Yopal 5,320000 -72,383333 2,1428448 4927,164469
IN26 29045190 Apto. Ernesto Cortissoz
10,883333 -74,768888 2,2811941 5196,844114
IN27 29045190 Apto. Ernesto Cortissoz
10,883333 -74,768888 0,2700806 5196,844114
6.1.2.3 Servicio de vigilancia en Colombia
En concordancia con las características de operación y seguridad aérea definida por los
Reglamentos Aeronáuticos Colombianos, en 1990 se definió una implementación de
sistemas de vigilancia aeronáuticos, por medio de sensores de radar (primario y
secundario); sistemas de procesamiento y visualización de datos y sistemas de gestión de
los centros de control y salas de vigilancia. La infraestructura actual de los sistemas de
vigilancia está compuesta por 16 emplazamientos de vigilancia radar algunos PSR/SSR o
solamente SSR, sumando en total 12 sistemas PSR civiles y 16 sistemas SSR, de los cuales
8 radares tienen capacidad Modo S [5].
Especificaciones de las estaciones
DISEÑO DE UN SISTEMA SOLAR FOTOVOLTAICO AUTÓNOMO PARA LA ESTACIÓN AERONÁUTICA ARARACUARA DE LA AERONÁUTICA CIVIL DE COLOMBIA
59
Para el caso del servicio de vigilancia, la información se condenso en la tabla 10, al
igual que los anteriores servicios. Donde se encuentra la ubicación de la estación de
navegación, el nombre de la cabeza radar, el servicio que presta y la ubicación
geográfica tanto en coordenadas en grados y decimales. También tiene asociado un
número de identificación de la estación, tanto para las tablas siguientes, como para
los mapas. Con este número también se podrá ubicar en la tabla 11 la estación
meteorológica más cercana, escogida con los criterios mencionados en la
metodología. Para el servicio de navegación el primer carácter es la letra mayúscula
V.
Los mapas correspondientes al servicio de vigilancia se encuentran en el anexo 5 y en
al anexo 6, los mapas tienen las mismas características descritas para el servicio de
comunicaciones y vigilancia.
Tabla 10. Listado de Estaciones de Vigilancia Aeronáuticas
ESTACIONES DE VIGILANCIA AERONÁUTICAS
Numero Departamento Cabeza Radar Coordenadas Latitud Longitud Servicio
V1 Cundinamarca El Dorado 4°41'44,95"N 74°08'22,04"W
4,695819 -74,139456 Aproximación
V2 Caquetá Araracuara 0°36'13"S 72°23'49"W
-0,603600 -72,396900 Ruta VHF
V3 - V4 Cundinamarca Tablazo 5°0'47,52"N 74°12'8,63"W
5,130000 -74,202300 Aproximación Ruta
V5 Amazonas Leticia 4°12'07,44"S 69°56'36,31"W
-4,202067 -69,943419 Aproximación Ruta
V6 Tolima Flandes 4°11'23,97"N 74°51'47,60"W
4,189992 -74,863222 Aproximación Ruta
V7 Antioquia Carepa 07°48'59,5"N 76°43'04,65"W
7,816528 -76,717958 Aproximación Ruta
V8 Antioquia Cerro verde 06°11'51"N 75°28'58"W
6,197500 -75,482778 Aproximación Ruta
V9 Bolívar Cerro maco 09°53'09"N 75°11'41"W
9,885833 -75,194722 Aproximación Ruta
V10 Atlántico Tubará 10°52'42"N 74°58'59"W
10,878333 -74,983056 Aproximación Ruta
V11 Meta Villavicencio 04°9'50"N 73°37'11"W
4,163889 -73,619722 Aproximación Ruta
V12 Meta Carimagua 04°34'16"N 4,571111 -71,336667 Ruta
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60
71°20'12"W
V13 Santander Picacho 07°06'46"N 72°57'46"W
7,112778 -72,962778 Aproximación Ruta
V14 Caldas Madroño 04°56'23"N 75°49'22"W
4,939722 -75,822778 Aproximación Ruta
V15 Cauca Santa Ana 1°15'11,2''N 70°14'2,9''W
2,698333 -76,871944 Ruta
V16 Valle del Cauca
Cali 02°41'54"N 76°52'19"W
3,551389 -76,385278 Aproximación Ruta
V17 17015020 San Andrés
V18 15015060 Cerro Kennedy
V19 29045190 Barranquilla V20 13070220 Montería
V21 16015050 Tasajero
V22 27015070 Santa Elena-Cerro Verde
V23 33035010 Carimagua
V24 26035020 Santa Ana
V25 51035010 Tumaco
V26 42075010 Mitú V27 48015010 Leticia
V28 32105070 S.J. del Guaviare
En la tabla 11 se puede encontrar el número de la estación aeronáutica, EA; el código
de la estación meteorológica más cercana, EMA; su ubicación geográfica, en latitud y
longitud; la distancia de la EA a la EMA y la radicación solar promedio anual para cada
estación.
Tabla 11. Listado de estaciones meteorológicas asociadas - Vigilancia
ESTACIONES DE VIGILANCIA AERONÁUTICAS
Numero EA
Código EMA Nombre estación
Latitud Longitud Distancia [km]
Radiación promedio [Wh/m2]
V1 21205791 El Dorado 4,705583 -74,150667 1,647752 4037,652665
V2 44135010 Araracuara -0,600000 -72,366667 3,391809 3822,605266 V3 - V4 2120653 Tablazo 5,016667 -74,150000 13,815011 3434,143144
V5 48015010 Leticia -4,183333 -69,933333 2,362144 3908,164394
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61
V6 21185090 Flandes 4,190000 -74,960000 10,749909 4963,841709
V7 12015070 Carepa 7,816667 -76,716667 0,1434860 4448,115399
V8 27015070 Cerro verde 6,216667 -75,583333 11,336492 4335,056641
V9 29035030 Cerro maco 9,866667 -75,316667 13,549803 4336,291899 V10 29045190 Tubará 10,883333 -74,768888 23,432950 5196,844114
V11 35035020 Villavicencio 4,150000 -73,616667 1,573553 4750,730607
V12 33035010 Carimagua 4,566667 -71,333333 0,616102 4883,374778
V13 23195190 Picacho 7,100000 -73,066667 11,570139 3672,849194 V14 26145060 Madroño 4,900000 -75,900000 9,633744 4877,434761 V15 26035020 Santa Ana 2,516667 -76,966667 22,854438 3316,730170
V16 2607505 Cali 3,566667 -76,283333 11,485677 4526,218210 V17 17015020 San Andrés 12,562066 -81,716916 3,011.997 5373,249064
V18 15015060 Cerro Kennedy 11,112186 -74,035950 5,045284 3188,394352 V19 29045190 Barranquilla 10,796666 -74,860277 13,854294 5196,844114
V20 13070220 Montería 8,830000 -75,828999 2,743039 4247,100000 V21 16015050 Tasajero 7,992105 -72,462211 9,662397 4201,500000
V22 27015070 Santa Elena-Cerro Verde
6,197663 -75,482658 11,346110 4335,056641
V23 33035010 Carimagua 4,571111 -71,336666 0,616102 4883,374778
V24 26035020 Santa Ana 2,699722 -76,871944 22,854438 3316,730170
V25 51035010 Tumaco 1,812500 -78,754000 1,981258 4140,479909 V26 42075010 Mitú 1,253111 -70,234138 0,356479 3556,034071
V27 48015010 Leticia -4,201388 -69,942222 2,234093 3908,164393
V28 32105070 San José del Guaviare
2,573430 -72,638194 2,648650 4424,918353
6.1.2.4 Estación Araracuara
Después de la caracterización de las estaciones para cada de uno de los servicios, se
obtuvieron los datos correspondientes para la estación Araracuara. Para el servicio de
comunicaciones el número de la estación es el C35 y para el servicio de vigilancia es el
V2. Con relación al servicio de navegación, en el Plan de Navegación Aéreo no está
actualizada la información de la tecnología existente actualmente para esta estación, por
tal motivo no se incluye en las tablas, pero en el estudio de cargas si se tiene en cuenta
algunos equipos utilizados para este servicio.
Tabla 12. Listado de Estaciones Aeronáuticas para Araracuara
ESTACIÓN DE COMUNICACIONES
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62
Numero Departamento Estaciones Coordenadas Latitud Longitud Tecnología
C35 Caquetá Araracuara 0°36'13''N 72°23'49'' W
-0,60361 -72,39694 Satelital VHF
ESTACIÓN METEOROLÓGICA ASOCIADA
Numero EA
Código EMA Nombre estación
Latitud Longitud Distancia [km]
Radiación [Wh/m]
C35 44135010 Araracuara -0,600000 -72,36666 3,3968716 3822,605266
ESTACIÓN DE VIGILANCIA
Numero Departamento Cabeza Radar Coordenadas Latitud Longitud Servicio
V2 Caquetá Araracuara 0°36'13"S 72°23'49"W
-0,603600 -72,396900 Ruta VHF
ESTACIÓN METEOROLÓGICA ASOCIADA
Numero EA
Código EMA Nombre estación
Latitud Longitud Distancia [km]
Radiación [Wh/m2]
V2 44135010 Araracuara -0,60000 -72,36666 3,391809 3822,605266
Los datos de radiación solar que se tendrán en cuenta para realizar el dimensionamiento
corresponden a la información proporcionada por el IDEAM. Se puede observar en la
tabla 13 los promedios mensuales y anuales de la irradiación global acumulada diaria y la
temperatura de la estación meteorológica más cercana asociada con la Estación
Aeronáutica Araracuara, la cual corresponde a la estación Araracuara con código
44135010. En las tablas también se puede ver al información relacionada con la
ubicación de la estación, la procedencia de los datos; convencional o modelación, el
código, ente otros.
Tabla 13. Datos de radiación y temperatura Araracuara - 1
Fuente IDEAM - Convencional
Estación Araracuara
Código 44135010
Años de información
10
Inicio: Octubre 1986
Final: Diciembre 1999
Elevación (m.s.n.m) 150
Clase de datos Convencional Modelación Temperatura (°C) Mes Radiación solar
diaria promedio
Radiación solar diaria promedio
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63
(Wh/m2) (Wh/m2)
Enero 4100,18 3939,49 27,4
Febrero 3761,67 4050,75 27,1
Marzo 3836,14 3755,58 27,2
Abril 4018,75 3719,29 27,5
Mayo 3746,29 3364,51 27,2
Junio 3301,76 3269,60 25,6
Julio 4039,12 3604,74 28
Agosto 4227,16 3910,88 26,1
Septiembre 4370,31 4084,63 26,3
Octubre 4343,33 4147,16 26,5
Noviembre 4121,69 4041,29 28,1
Diciembre 4053,49 3983,34 27,2
Promedio anual 3993,33 3822,61 28,1
La figura 19 muestra el mapa de comunicaciones, en este se ubica el departamento del Caquetá y la estación C35, enmarcada en el recuadro negro, que corresponde a la estación meteorológica más cercana para la estación aeronáutica Araracuara. En los anexos 1 y 2 se pueden ver completos los mapas de comunicaciones, al igual que los mapas de navegación en los anexos 5 y 6.
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64
Figura 21. Mapa de comunicaciones – Estación Araracuara
6.2 Caracterización de la carga de la estación Araracuara
Para realizar el diseño fotovoltaico, es necesario conocer los requerimientos operacionales
de cada uno de los servicios y la infraestructura que se tiene en la estación, el aeropuerto de
Araracuara brinda los tres servicios de la navegación aérea.
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65
6.2.1 Servicio comunicaciones
El servicio de comunicaciones se da a través de la red satelital de la Aeronáutica Civil, ya
que su localización geográfica y sus características topográficas y ambientales, tal como lo
es el área selvática, no permiten brindar otra clase de tecnología para este servicio; sin
embargo permite suministrar a las aeronaves la información requerida en este espacio
aéreo durante todas las fases de vuelo por comunicaciones tierra-aire-tierra por medio de
comunicaciones de VHF, el sistema es mostrado en la figura 17 y la descripción detallada
de sus componentes se encuentran en la tabla
Figura 22. Aplicación de los servicios de comunicaciones.
El sistema debe contar con canales de comunicaciones que la entidad definió como Clear
Channel punto a punto en estación con solución a través de VSAT SCPC, en las cuales en
los puntos finales se instalarán equipos multiplexores estos serán los que reciben y
suministran el servicio correspondiente y a su vez suministra la interface de
interconectividad del canal [26].
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66
Tabla 14. Datos de las cargas de comunicaciones para Araracuara
Equipo Número de equipos
Descripción Referencia del equipo
RACK De sistema ATC
1
Solo con transmisores
R&S®KG4200 ATC System Rack
5760 VA AC
4680 W DC
1
Solo con receptores
540 VA AC
360 W DC
Total 6300 VA AC
5040 W DC
Cargas Número de equipos
Consumo [W] Referencia del equipo
VHF Antena 2 400 R&SHK012
Transmisor 8 50 R&SHEU4200
Receptor 8 50 R&SHSU4200
VHF Filtros automáticos
4 300 R&S FU221
VHF Acoplador múltiple de recepción
1 8 R&S ATCMC
VHF Amplificador de potencia
1 200 R&S VT3050
Rectificador 1 2000 NetSure 721 DC Power System
Voz (VHF - ER) 1 4 R&S GB4000V
TOTAL 5012 W
En los anexos se encuentran los manuales de cada uno de los equipos, junto con el unifilar
y la descripción del RACK para el servicio de comunicaciones actual en la estación de
Araracuara.
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67
6.2.2 Servicio de navegación
El servicio de navegacion en la estacion NDB de Araracuara esta compuesta por dos
sistemas DME de Ruta, estos equipos proporcionan información de distancia en toda las
rutas, tanto convencionales como RNAV y estan soportados por Radioayudas y
procedimientos de aproximación a las pistas ubicadas en sus cercanías, este servicio
brinda mayor seguridad y confort para la navegación aérea por este sector [27]. Las cargas
de los equipos para el servicio de navegacion se especifican en la tabla 15 y se puede ver
su aplicación para el servicio de navegacion aerea en la figura 21.
Tabla 15. Datos de las cargas de navegación para Araracuara
Cargas Número de equipos
Consumo [W] Referencia del equipo
DME
- Interrogador de baja potencia 20
R&S®EDS300
2 Interrogador de alta potencia 500
ANTENA OMNIDIRECCIONAL DME
2 2000 NI70 DME/ATC Transponder Antennas
GPS 2 180 R&S EDS-K3
PC PORTATIL 2 150 Lenovo AIO 700
PC 1 65 Intel Pentium Processor G620
AIRE ACONDICIONADO
1 1760
TOTAL 4655
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68
Figura 23. Aplicación del sistema DME en navegación aérea
6.2.2.1 Consideraciones especiales:
Es importante tener en cuenta que en Araracuara se tiene configuración dual para tener
respaldo al momento de una falla, sin embargo solo estará funcionando uno de los
equipos que se especifican, adicionalmente se pidió un subsistema de alimentación
eléctrica no - interrumpida independientes para cada uno de los equipos con banco de
baterías estacionarias secas, libres de mantenimiento con autonomía mínima de tres (3)
horas de alimentación continua en caso de falla de energía [27], es importante tener esta
consideración, ya que este equipo tiene sus propias baterías que, dado el caso, se
despreciarían en el diseño del sistema solar fotovoltaico.
6.2.3 Servicio vigilancia
El servicio de vigilancia que se presta en la estación aeronáutica de Araracuara es de
importancia para las rutas RNAV que atraviesan el espacio aéreo colombiano por esta zona
del país, está conformado por un sistema Radar secundario RSM 970 THALES, el cual emite
señales que son enviadas directamente al Centro de Control Bogotá en el sector Sur, para
sus seguimientos operacionales [28].
En la figura 22 se puede ver cómo está conformado el sistema radar y en la tabla 16 se
especifican las cargas esenciales y no esenciales del sistema con sus respectivos consumos.
DISEÑO DE UN SISTEMA SOLAR FOTOVOLTAICO AUTÓNOMO PARA LA ESTACIÓN AERONÁUTICA ARARACUARA DE LA AERONÁUTICA CIVIL DE COLOMBIA
69
Figura 24. Aplicación del sistema radar en los servicios de navegación. Tomada de: [28].
Tabla 16. Cargas esenciales – Radar secundario Araracuara
Radar secundario RSM-970 Modo S
Cargas esenciales
Cargas Consumo (KW)
Rotor de antena (1 Motor) 2,64
Circuito de rotor auxiliar 0,27
Cabina del radar 0,72
Estación VSAT 0,45
Aire acondicionado 1,76
GPS 0,18
Sistema de alarma de fuego 0,16
Sistema de alarma de intruso 0,18
Reserva 25% 1,6
Total 8
Tabla 17. Cargas no esenciales – Radar secundario Araracuara
Radar secundario RSM-970 Modo S
Cargas no esenciales
Cargas Consumo (KW)
Iluminación Interna 0,56
Iluminación externa 2
Total 2,56
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70
6.2.4 Estado actual de alimentación de la estación Araracuara
Como se mencionó anteriormente, Araracuara es operada con grupos electrógenos, para
lo cual la entidad debe prever el abastecimiento de combustible tipo ACPM, acorde con la
capacidad de los tanques allí instalados los cuales se especifican en la tabla 18 y
coherente con el consumo promedio diario de las cargas que anteriormente se
especificaron. Se requiere que en caso de falla de uno de estos grupos electrógenos, se
pueda contar con equipos de respaldo que permitan subsanar de forma inmediata la
eventualidad y así garantizar el suministro de potencia [29].
Tabla 18. Tanques instalados en Araracuara
Especificación de los tanques
Almacenamiento
2 de consumo diario 200 galones
2 de reserva 2500 galones
Las especificaciones de los grupos electrógenos existentes en la estación se muestran en la
tabla 19, [29].
Tabla 19. Grupos electrógenos instalados en Araracuara
Referencia Capacidad Numero
Olympian modelo GEP150
113 KVA 2
Figura 25. Grupo electrógeno de Araracuara tomado de: [30]
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71
Teniendo en cuenta el manual de especificaciones del equipo y conociendo el consumo en
galones de combustible de este equipo se puede obtener la potencia que está
demandando la estación, como se muestra a continuación.
Tabla 20. Características de los grupos electrógenos
Sistema de combustible 50 Hz 60 Hz
Tipo de filtro de combustible Elemento recambiable
Consumo de combustible Diésel Clase A2
Combustible recomendado L / h (galón estadounidense/h)
110% Carga
100% Carga
75% Carga
50% Carga
Continua
50 Hz 24,1 (6,4) 21,9 (5,8) 16,6 (4,4) 11,7 (3,1)
60 Hz 29,3 (7,7) 26,3 (6,9) 19,9 (5,3) 14,2 (3,8)
Emergencia
50 Hz 24,1 (6,4) 18,2 (4,8) 12,6 (3,3)
60 Hz 29,3 (7,7) 21,9 (5,8) 15,4 (4,1)
Basado en combustible diésel con un peso específico de 0,85 y conforme a BS2869, Clase A2
Tomado de: [30]
Su consumo en combustible, se especifica a continuación:
Tabla 21. Consumo de los grupos electrógenos
Cantidad [galones/hora]
Horas Total [galones/día]
Consumo diario 3 24 72
Cantidad [galones/día]
Días Total [galones/mes]
Consumo mensual 72 30 2160
Cantidad [galones/día]
Días Total [galones/año]
Consumo anual 2160 12 25920
Tomado de: [31]
Ahora bien, para obtener el costo total del combustible se consideró el costo promedio del
galón puesto en Araracuara y las alzas mensuales presupuestadas según el contrato de
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72
adquisición de combustible; el cual es de 15.721,00 COP, Por lo anterior el costo total es
de 25920 galones x 15.721,00 COP = 407’481.926,00 COP aproximadamente [31].
Con estos datos especificados se conoce entonces el valor de la potencia que consume la
estación el cual se especifica en la tabla 22, apoyándose en los datos obtenidos del anexo
8 y realizando una regla de tres simple para el cálculo de la potencia real.
Tabla 22. Consumo aproximado real de la estación Araracuara
Potencia del grupo electrógeno continua
Consumo de combustible al 100% de su carga
Potencia real que consume el grupo electrógeno continua 43,4783%
Consumo de combustible real del grupo electrógeno
113 𝐾𝑣𝑎 90,4 𝑘𝑊 6,9
𝑔𝑎𝑙𝑜𝑛𝑒𝑠
ℎ𝑜𝑟𝑎
49,1305 𝐾𝑣𝑎 39,3044 𝐾𝑊 3
𝑔𝑎𝑙𝑜𝑛𝑒𝑠
ℎ𝑜𝑟𝑎
6.3 Dimensionamento del sistema solar fotovoltaico
El dimensionamiento respectivo del sistema solar fotovoltaico se inicia con las
especificaciones de las cargas que se explicaron en detalle anteriormente, para las cuales se
conoce que los sistemas de comunicaciones y navegación se alimentan con corriente
continua a una tensión de (-) 48V a diferencia del sistema de vigilancia quien necesita
corriente alterna con voltaje de 120 V por lo tanto sus potencias respectivas se tendrán en
cuenta para los cálculos posteriores, seguido de esto se escoge un factor de seguridad el
cual compensa las pérdidas producidas durante la generación de la energía y hace que el
sistema este sobredimensionado entre un 10 y 20% lo cual permite diseñar el sistema con el
consumo que requieren los servicios de navegación aérea, las cuales son las cargas
principales y esenciales y adicionalmente tener un porcentaje de reserva para otras cargas
no esenciales [32].
6.3.1 Inversor
Se continua con elección del inversor, este componente es de gran importancia ya que es
el que convierte el voltaje DC en AC, las características que hay que tener en cuenta son la
potencia máxima de salida, tensión nominal de salida en AC, máxima tensión de circuito
abierto en DC y la corriente máxima de corto circuito en DC.
DISEÑO DE UN SISTEMA SOLAR FOTOVOLTAICO AUTÓNOMO PARA LA ESTACIÓN AERONÁUTICA ARARACUARA DE LA AERONÁUTICA CIVIL DE COLOMBIA
73
Para escoger el inversor se tiene en cuenta la potencia total del sistema, el voltaje de
entrada de 48VDC y el voltaje de salida de120VAC. En la tabla 23 se encuentran las
diferentes opciones de inversores de la cual se escogió el Victron, ya que logra suplir la
carga en paralelo con un menor precio y mayor eficiencia, adicionalmente tiene la opción
de cargador que eliminaría el costo adicional que se reflejaría y que se especifica
posteriormente. En el anexo 9 se ve la hoja de especificaciones completa.
Tabla 23. Características de inversores
Fabricante Tecnología Referencia
Valores
VDC [V]
Potencia [VA]
Potencia continua a 25ºC [W]
# en paralelo
Costo unitario
Costo Total Efici.
Victron Inversor 48/5000/70 48 5000 4000 3 $6’875,464 $13’750,928 95%
Victron Inversor/ Cargador
Multiplus 48/5000/70-100
48 5000 4000 3 $7’504,525 $22’513,575 95%
Outback Inversor/ cargador
GS8048 48 8000 6400 2 $13’871,971 $27’743,942 93%
6.3.2 Energía total del sistema
A continuación se calcula la energía total del sistema, la cual está dada por las siguientes
ecuaciones:
Tabla 24. Ecuaciones generales para el cálculo de la energía
Condición Ecuación Valor
Solamente en corriente continua
𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔í𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎 = 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔í𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑒𝑛 𝐶. 𝐶 (1) 9666 Wh/día
Solamente en corriente alterna
𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔í𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎 = 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔í𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑒𝑛 𝐴. 𝐶 (2) 9556 Wh/día
Mixto, C.C y A.C
𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔í𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝐸𝑇𝐶𝐶 + 𝐸𝑇𝐴𝐶
ɳ𝑖𝑛𝑣
(3)
𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔í𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 9666 + 9556
0,95
19724,9 Wh/día
En este momento se tiene en cuenta el factor de seguridad, pues con este valor se
dimensionará la capacidad del generador fotovoltaico que en el momento solo alimentaria
DISEÑO DE UN SISTEMA SOLAR FOTOVOLTAICO AUTÓNOMO PARA LA ESTACIÓN AERONÁUTICA ARARACUARA DE LA AERONÁUTICA CIVIL DE COLOMBIA
74
el consumo de los servicios de navegación aérea este se debe sobredimensionar para las
demás cargas que se pueden requerir en la operación.
𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔í𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 19724 ∗ (1 + 0.18) = 23275,4 𝑘𝑊
Para determinar la Potencia Pico del Generador, se debe tener en cuenta el valor de la
Energía a suministrar y el peor valor de HSS en el año, para garantizar que en dicho mes la
demanda será suplida. Esta relación se define mediante la ecuación 4.
𝐻𝑆𝑆 =𝑅𝑎𝑑𝑖𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑠𝑜𝑏𝑟𝑒 𝑙𝑎 𝑠𝑢𝑝𝑒𝑟𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒 𝑑𝑢𝑟𝑎𝑛𝑡𝑒 𝑢𝑛 𝑑í𝑎 [𝑊ℎ/𝑚2]
1000[𝑊ℎ/𝑚2] (4)
En Araracuara el mes de menor recurso fotovoltaico es el mes de junio y cuenta con una
radiación diaria de 3269,59972381622 Wh/m2.
𝐻𝑆𝑆 =3269,59972381622 [𝑊ℎ/𝑚2]
1000[𝑊ℎ/𝑚2]
Por lo tanto el valor de las horas de sol estándar es 3,2696 HSS.
6.3.3 Calculo de la capacidad del generador
Ahora se calcula la potencia pico (Wp) y la capacidad del generador (CU)
𝑾𝒑 𝒅𝒆𝒍 𝒈𝒆𝒏𝒆𝒓𝒂𝒅𝒐𝒓 = 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔í𝑎 𝑎 𝑠𝑢𝑚𝑖𝑛𝑖𝑠𝑡𝑟𝑎𝑟 𝑎 𝑙𝑎 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎
𝐻𝑆𝑆 (5)
𝑾𝒑 𝒅𝒆𝒍 𝒈𝒆𝒏𝒆𝒓𝒂𝒅𝒐𝒓 = 23275,437894Wh/día
3,269599 HSS= 7118,74 𝑊𝑝
En la tabla 25 se muestran las posibles opciones de fabricantes de paneles que se pueden
utilizar en el diseño que se desarrollo:
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75
Tabla 25. Opciones de paneles solares
Número Fabricante Tecnología Referencia
1 SolarWorld Monocristalino Plus SW280
2 Kyocera Policristalino KD250GX-LFB2
3 LG Monocristalino LG300N1C-G3
4 RedSolar Policristalino RED310-72M
Tabla 26. Características de los paneles solares
Características
No. Vp máx [V]
Ip Max [V]
P Max [Wp]
Voc [V]
Isc [A]
Cantidad Costo unitario
Costo Total Eficiencia
1 31,2 9,07 280 40 9,7 26 $981.929 $25’530.154 16,70%
2 29,8 8,39 250 37 9,1 30 $740.654 $22’219.620 15.94%
3 32 9,42 300 39,5 10 24 $942.943 $22’630.632 18,30%
4 37,5 8,27 310 46,4 8,7 24 $842.836 $20’228.064 18,40%
El módulo fue seleccionado buscando la potencia deseada, en la tabla 26 se pueden ver 4
diferentes clases diferentes de paneles y el costo asociado a ellos, el panel seleccionado es
el No. 4 y se escogió a partir de la eficiencia y el costo del panel. Con base en sus
parámetros eléctricos y conexión se determinó el restante de equipos; su fabricante es
Red Solar (RED310-72M). En el anexo 10 se muestran las especificaciones
correspondientes.
𝑁ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑃𝑎𝑛𝑒𝑙𝑒𝑠 = 𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑔𝑒𝑛𝑒𝑟𝑎𝑑𝑜𝑟
𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑚á𝑥𝑖𝑚𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑝𝑎𝑛𝑒𝑙 𝑒𝑠𝑐𝑜𝑔𝑖𝑑𝑜 (6)
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76
𝑁ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑃𝑎𝑛𝑒𝑙𝑒𝑠 = 7118,7423 𝑊
310 𝑊= 22.9637 ≅ 23
𝑁ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑃𝑎𝑛𝑒𝑙𝑒𝑠 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 24
Se debe evaluar el comportamiento de los módulos ante las posibles combinaciones, con
el fin de realizar posteriormente la elección del regulador, para lograr realizar el análisis es
necesario acercar el número de paneles a un valor que permita dar diferentes opciones de
configuración, el comportamiento de voltaje en circuito abierto y corriente de corto
circuito que tendrá el banco variara dependiendo la cantidad de ramas en paralelo (Voc) y
en serie (Isc), como se observa en la tabla 27.
Tabla 27. Características de los paneles solares Serie Paralelo Voc (V) Isc (A)
12 2 557,52 17,4
2 12 92,92 104,4
8 3 371,68 26,1
3 8 139,38 69,6
4 6 185,84 52,2
6 4 278,76 34,8
24 1 1115,04 8,7
1 24 46,46 208,8
Se determina que la configuración del banco estará compuesta por 3 ramas en serie y 8 en
paralelo, ya que los valores de Isc y Voc para esta combinación son los más cercanos a
estándares de reguladores para estas condiciones. Las características del Regulador, como
Icarga y Voc se verán afectadas por la configuración que se escoja, por tal razón se debe
buscar que no sean muy altos estos valores para no limitar la búsqueda del equipo.
6.3.4 Calculo del regulador
El regulador es el elemento que controla las cargas y descargas de la batería, permitiendo
el proceso de carga de la misma desde el generador fotovoltaico y el proceso de descarga
a través de los elementos de consumo eléctrico del sistema.
Para dimensionar el regulador hay que tener en cuenta la corriente máxima que pasa por
el sistema; calculando la corriente del generador y la corriente que consume la carga, la
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77
máxima de estas dos corrientes será la que soporte el regulador. Se debe tener en cuenta
que la corriente que debe suministrar el regulador a la carga no debe exceder su corriente
nominal. La tabla 28 muestra 3 clases diferentes de reguladores.
Tabla 28. Opciones de reguladores solares para el sistema fotovoltaico
Fabricante Tecno. Referencia
Valores
VDC
[V]
Vmax
[V]
Imax
[A]
Pmax
[W]
Costo
unitario Efici.
Schneider MPPT XW MPPT
80 600 48 600 80 4800 $3'491,183 96%
Magnum MPPT
PT100-
12/24/48V-
MPPT
48 200 100 6600 $2'645,960 98%
Victron MPPT MPPT
150/85 48 150 70 4850 $1'707,940 97,50%
Teniendo en cuenta los valores máximos que da el generador se elige el regulador Victron
MPPT 150/85 por su precio y su capacidad.
Otro parámetro importante en la selección del regulador es su tensión de entrada, la cual
se determina con base en la conexión de los módulos y su comportamiento en
temperaturas extremas; para realizar este análisis se deben conocer las especificaciones
eléctricas del panel, incluyendo la NOCT y además, la temperatura ambiente. Estos datos
se especifican en la tabla 28 junto con los demás valores en la tabla 29.
Tabla 29. Datos del panel escogido para el sistema a diseñar
Parámetro Valor
TNOCT 45
Coeficiente de P. máx. -0,48 %
Coeficiente de Voc -0,34%
Coeficiente de Isc 0,037 %
Se toma la temperatura ambiente promedio, la cual es 28.1°C, como se indicó
anteriormente, y se realiza el cálculo de la temperatura de la celda.
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78
𝑇𝐶 = 𝑇𝐴 +𝑁𝑂𝐶𝑇 − 20
800𝑘𝑊𝑚2
∗ 𝐺𝑆𝑇𝐶 (7)
𝑇𝐶 = 𝑇𝐴 +𝑁𝑂𝐶𝑇 − 20
800∗ 1000
𝑇𝐶 = 28,1 +45 − 20
800∗ 1000 = 59.35 °𝐶
∆𝑇 = 𝑇𝐶 − 𝑇𝐶𝑙𝑢𝑔𝑎𝑟 = (59,35 − 28,1) = 31.25 °𝐶
Corrección de potencia:
∆𝑃 = ∆𝑇 ∗ 𝐶𝑜𝑒𝑓. 𝑃𝑚𝑎𝑥 (8)
∆𝑃 = 31.25 ∗ −0,4𝟖 = −𝟏𝟓%
Este valor justifica la elección del factor de seguridad de 0,18
𝑃𝑚𝑎𝑥(18,9) = 310 ∗ (1 − 0.15) = 263,5 𝑊
Corrección de voltaje:
∆𝑉 = ∆𝑇 ∗ 𝐶𝑜𝑒𝑓. 𝑉𝑂𝐶 (9)
∆𝑉 = 31.25 ∗ −0,34 = −10,625 %
𝑉𝑜𝑐(28,1) = 46,46 ∗ (1 − 0.1125) = 41.523 𝑉
𝑉𝑀(28,1) = 37,52 ∗ (1 − 0.1125) = 33.5335 𝑉
Corrección de corriente:
∆𝐼 = ∆𝑇 ∗ 𝐶𝑜𝑒𝑓. 𝐼𝑠𝐶 (10)
∆𝐼 = 31.25 ∗ 0,037 = 1,147%
𝐼𝑠𝑐(18,9) = 8,7 ∗ (1 + 0.01147) = 8,79979 𝐴
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79
Teniendo en cuenta los datos encontrados anteriormente, se escogió el regulador Victron
Energy, modelo MPPT 150/70 con las especificaciones mostradas en la tabla 30, las demás
especificaciones se encuentran en el anexo 11.
Tabla 30. Datos del panel escogido para el sistema a diseñar
Voc (V) Isc (A)
139,2 <150V 69,6< 70A
6.3.5 Dimensionamiento del banco de baterías
La tensión nominal de las baterías oscila entre 2 y 12 VDC. Para hacer la elección de la
batería se debe tener en cuenta la autonomía que tendrá el sistema, que corresponde al
tiempo de operación sin que haya radicación solar. Para este diseño se determinó 2 días
de autonomía, en el anexo 12 está la hoja de especificaciones de la batería seleccionada.
Opción 1 – Arreglo de baterías
Tabla 31. Especificaciones de la batería – Opción 1
BATERIA
Fabricante Referencia Capacidad
[Ah]
Voltaje
[V]
Costo
unitario
Numero de
baterías Costo Total
Rolls Batery S2-
3560AGM 3300 2 $7’583,988 24 $182’015,712
𝐶𝐼 =𝐸𝑠𝑢𝑚𝑖𝑛𝑖𝑠𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎
𝑉 𝑜𝑝𝑒𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒𝑙 𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎=
23275,437894Wh/día
48 𝑉 = 484,905 𝐴ℎ − 𝑑 (11)
Ahora se calcula la capacidad nominal del sistema:
𝐶𝑁 = 𝐶𝐼 ∗ # 𝑑í𝑎𝑠 𝑑𝑒 𝑎𝑢𝑡𝑜𝑛𝑜𝑚í𝑎 (12)
𝐶𝑁 = 484,905 ∗ 2 = 969.81 𝐴ℎ
Según la hoja de especificaciones. Se toma la profundidad de descarga a 2500 ciclos la cual
es 0,3.
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80
𝐶𝑐𝑜𝑟𝑟𝑒𝑔𝑖𝑑𝑎[𝐴ℎ] = 969,81
0,3= 3232,7
𝐵𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎𝑠 𝑒𝑛 𝑝𝑎𝑟𝑎𝑙𝑒𝑜 =𝐶𝑐𝑜𝑟𝑟𝑒𝑔𝑖𝑑𝑎[𝐴ℎ]
𝐶𝑏𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎[𝐴ℎ]=
3232,7
3300= 0,979606 ≅ 1
𝐵𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎𝑠 𝑒𝑛 𝑠𝑒𝑟𝑖𝑒 =𝑉𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎
𝑉𝑏𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎=
48
2= 24
La corriente nominal del sistema será por tanto:
𝐼𝑛𝑠 =𝐶𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑁𝑜𝑚𝑖𝑛𝑎𝑙 𝑑𝑒𝑙 𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎 (𝐶𝑁)
𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑑𝑒 𝑑𝑒𝑠𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 (13)
𝐼𝑛𝑠 =969 ,81𝐴ℎ
20ℎ= 48,4805 𝐴
En contraste con la corriente nominal de la batería:
𝐼𝑛𝑏 =𝐶𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑁𝑜𝑚𝑖𝑛𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑏𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎 (𝐶𝑁)
𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑑𝑒 𝑑𝑒𝑠𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 (14)
𝐼𝑛𝑏 =3300 𝐴ℎ
20ℎ= 165 𝐴
Se comprueba por tanto que la corriente del sistema es menor que la de las baterías:
48,4805 < 165 𝐴
El banco de baterías correspondiente para esta instalación es el número de ramas en serie
multiplicado por el número de ramas en paralelo, el total para el sistema es de 48 baterías,
su costo se muestra en la tabla 31, el procedimiento para las demás opciones es el mismo.
Opción 2 – Arreglo de baterías
Para la opción No. 2 de baterías se tuvo en cuenta las baterías típicas para la aplicación de
telecomunicaciones las cuales están disponibles en la estación de Aracuarara, marca Mtek.
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81
Tabla 32. Especificaciones de la batería – Opción 2
BATERIA
Fabricante Referencia Capacidad
[Ah]
Voltaje
[V]
Costo
unitario
Numero de
baterías Costo Total
Mtek MT230000
(2V3000AH) 3000 2 48
𝐶𝐼 =𝐸𝑠𝑢𝑚𝑖𝑛𝑖𝑠𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎
𝑉 𝑜𝑝𝑒𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒𝑙 𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎=
23275,437894Wh/día
48 𝑉 = 484,905 𝐴ℎ − 𝑑
Ahora se calcula la capacidad nominal del sistema:
𝐶𝑁 = 𝐶𝐼 ∗ # 𝑑í𝑎𝑠 𝑑𝑒 𝑎𝑢𝑡𝑜𝑛𝑜𝑚í𝑎
Se toma la profundidad de descarga a 1200 ciclos la cual es 0,3
𝐶𝑐𝑜𝑟𝑟𝑒𝑔𝑖𝑑𝑎[𝐴ℎ] = 969,81
0,3= 3232,7
𝐵𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎𝑠 𝑒𝑛 𝑝𝑎𝑟𝑎𝑙𝑒𝑜 =𝐶𝑐𝑜𝑟𝑟𝑒𝑔𝑖𝑑𝑎[𝐴ℎ]
𝐶𝑏𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎[𝐴ℎ]=
3232,7
3000= 1,077 ≅ 1
𝐵𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎𝑠 𝑒𝑛 𝑠𝑒𝑟𝑖𝑒 =𝑉𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎
𝑉𝑏𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎=
48
2= 24
Opción 3 – Arreglo de baterías
Baterías típicas usadas para UPS y telecomunicaciones.
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82
Tabla 33. Especificaciones de la batería – Opción 2
BATERIA
Fabricante Referencia Capacidad
[Ah]
Voltaje
[V]
Costo
unitario
Numero de
baterías Costo Total
Vision 6FM230-X 230 12 $1’229,200 28 $34’417,600
Para el uso de estas baterías es necesario dar 1 día de autonomía.
𝐶𝐼 =𝐸𝑠𝑢𝑚𝑖𝑛𝑖𝑠𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎
𝑉 𝑜𝑝𝑒𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒𝑙 𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎=
23275,437894Wh/día
48 𝑉 = 484,905 𝐴ℎ − 𝑑
Ahora se calcula la capacidad nominal del sistema:
𝐶𝑁 = 𝐶𝐼 ∗ # 𝑑í𝑎𝑠 𝑑𝑒 𝑎𝑢𝑡𝑜𝑛𝑜𝑚í𝑎
Se toma la profundidad de descarga a 2500 ciclos la cual es 0,3
𝐶𝑐𝑜𝑟𝑟𝑒𝑔𝑖𝑑𝑎[𝐴ℎ] = 969,81
0,3= 1616,35
𝐵𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎𝑠 𝑒𝑛 𝑝𝑎𝑟𝑎𝑙𝑒𝑜 =𝐶𝑐𝑜𝑟𝑟𝑒𝑔𝑖𝑑𝑎[𝐴ℎ]
𝐶𝑏𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎[𝐴ℎ]=
1616,35
230= 7,027 ≅ 7
𝐵𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎𝑠 𝑒𝑛 𝑠𝑒𝑟𝑖𝑒 =𝑉𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎
𝑉𝑏𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎=
48
12= 4
La corriente nominal del sistema será por tanto:
𝐼 =969 ,81𝐴ℎ
20= 48,4805 𝐴
En contraste con la corriente nominal de la batería:
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83
𝐼 =230 𝐴ℎ
20= 11, 5
Se comprueba por tanto que la corriente del sistema no es menor que la de las baterías:
11,5 > 48,48 𝐴
Se concluye que en caso de que existan baterías de capacidad de 230 o menor no es
posible hacer la instalación haciendo uso de estas baterías, sino de una mayor capacidad y
baterías industriales por lo que debería renovarse todo el banco de baterías para las
nuevas corrientes asociadas.
6.3.6 Cargador de baterías
El cargador de baterías se ddiseñan para garantizar el más avanzado mantenimiento de las
baterías. Controla de forma independiente el tipo de carga, prolongando así la vida útil de
las baterías. El criterio de elección del cargador es la salida de corriente nominal del
sistema calculado para las baterías de 48 A.
Tabla 34. Especificaciones de la batería – Opción 2
CARGADOR BATERIA
Fabricante Referencia Capacidad [Ah]
Voltaje [V]
Costo unitario
Numero de baterías
Costo Total
Cargador Centaur
12/100 24/60
100 / 60 3 $3’259,017 8 $26’072,136
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84
7. ANÁLISIS DE RESULTADOS
Después de recolectar la información básica de radiación solar promedio anual, con el propósito
principal de identificar el recurso energético solar existente en la zona de ubicación de la estación
Araracuara y con la cual se realizó el dimensionamiento de un sistema solar fotovoltaico; como
fuente alternativa de energización eléctrica, se obtuvieron diferentes resultados y productos; para
los cuales se procedió con la correspondiente interpretación y análisis, para así determinar
finalmente, el cumplimiento de los objetivos planteados en la investigación y proceder con las
conclusiones convenientes.
En primer lugar, con base en la información obtenida de los 240 sensores del IDEAM se
seleccionaron 140 sensores, de los cuales se obtuvo la radiación solar promedio para cada
estación aeronáutica. Con las estaciones relacionas se generó seis (6) mapas, dos para cada
servicio, de los cuales se puede decir que:
1. Para el servicio de comunicaciones las estaciones con mayor radiación solar (rango de 5 - 6
kWh/m2) se mencionan en la tabla 35, dónde la mayoría de ellas están ubicadas en la
región Caribe la cual tiene condiciones de buen brillo solar, la estacón C45 pertenece a la
región Andina y finalmente la C8 a la Orinoquia colombiana. La estación con mejor recurso
encontrada es la C20 ubicada en Riohacha con un valor de 5605,786 Wh/m2.
Tabla 35. Estaciones aeronáuticas de comunicaciones con mayor potencial solar
Número de la estación
Nombre de la estación
Departamento Regional a la que pertenece
Radiación promedio Wh/m2
C8 Puerto Carreño Vichada Meta 5076,352
C10 Cerro Tubará Atlántico Atlántico 5196,844
C17 San Andrés/ Cerro el Cliff
San Andrés Atlántico 5373,249
C19 Valledupar Cesar Atlántico 5323,448
C20 Riohacha Guajira Atlántico 5605,786
C41 Cerro Piojo Atlántico Atlántico 5388,396
C45 Cúcuta Norte de Santander
Norte de Santander
5312,914
C56 Cerro Bañadero Guajira Atlántico 5030,399
2. En el servicio de navegación, por otro lado, las estaciones con mayor radiación solar
(rango de 5 - 6 kWh/m2) son dieciséis (16); nueve (9) con tecnologías VOR/DME y las
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85
restantes con ILS. En la región Caribe están ubicadas la mitad; ocho (8) estaciones, las
demás se encuentran en la región Andina y la Orinoquia Colombiana. La estación C45
pertenece a la región Andina y finalmente la C8 a la Orinoquia colombiana. La estación con
mejor recurso encontrada es la N52 ubicada en Riohacha con un valor de 5605,786
Wh/m2, esta estación tiene asociada el mismo código de estación meteorológica del
sistema de comunicaciones, por ende en la estación aeronáutica existen los servicios de
comunicaciones y navegación.
Tabla 36. Estaciones aeronáuticas de navegación con mayor potencial solar
Número de la estación
Nombre de la estación
Departamento Regional a la que pertenece
Radiación promedio Wh/m2
N5 Cúcuta Norte de Santander
Norte de Santander
5312,914
N13 Neiva Huila Cundinamarca 5257,240
N38 P. Carreño Vichada Meta 5076,352
N44 Cartagena Bolívar Atlántico 5552,538
N46 Santa Marta Magdalena Atlántico 5276,085
N47 El Banco Magdalena Atlántico 5111,906
N49 Barranquilla Atlántico Atlántico 5196,844
N51 Valledupar - La Paz
Cesar Atlántico 5323,448
N52 Riohacha Guajira Atlántico 5605,786
IN3 Cúcuta Norte de Santander
Norte de Santander
5312,914
IN4 Cúcuta Norte de Santander
Norte de Santander
5312,914
IN5 Cúcuta Norte de Santander
Norte de Santander
5312,914
IN6 Cúcuta Norte de Santander
Norte de Santander
5312,914
IN18 Cali Valle del Cauca Valle del Cauca 5198,079
IN Bqa / Ernesto Cortissoz
Atlántico Atlántico 5196,844
IN Bqa / Ernesto Cortissoz
Atlántico Atlántico 5196,844
3. En el servicio de Vigilancia, las estaciones con mayor radiación solar (rango de 4,5 - 6
kWh/m2) son nueve (9). Las tres estaciones con mayor radiación se encuentran la región
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86
Caribe están ubicadas la mitad, las demás se encuentran en la región Andina y la
Orinoquia Colombiana. La estación C45 pertenece a la región Andina y finalmente la C8 a
la Orinoquia colombiana. La estación con mejor recurso encontrada es la V16 ubicada en
San Andrés con un valor de 5373,249 Wh/m2. se mencionan en la tabla 37.
Tabla 37. Estaciones aeronáuticas de vigilancia con mayor potencial solar
Número de la estación
Cabeza Radar Departamento Regional a la que pertenece
Radiación promedio Wh/m2
V5 Flandes Tolima Meta 4963,841
V9 Tubará Atlántico Atlántico 5196,844
V10 Villavicencio Meta Meta 4750,730
V11 Carimagua Meta Meta 4883,374
V13 Madroño 4877,434
V15 Cali Valle del Cauca Valle del Cauca 4526.218
V16 San Andrés San Andrés Atlántico 5373,249
V18 Barranquilla Atlántico Atlántico 5196,844 V22 Carimagua Meta Meta 4883,374
Se tiene entonces, que en Colombia las zonas que reciben mayor intensidad de radiación
solar global, superiores a los 4,5 kWh/m2 por día son: las Islas de San Andrés y Providencia,
amplios sectores de la región Caribe, Vichada, Arauca, Casanare, Meta, el norte, sur y
oriente de Antioquia, el centro y norte de Boyacá, el occidente de Cundinamarca, el
oriente y centro del Tolima, el norte del Huila, la zona que se inicia al norte del Cauca,
atraviesa el Valle del Cauca de sur a norte y llega hasta el eje cafetero, así como sectores
puntuales del norte de Nariño, el norte de Norte de Santander y el suroriente de
Santander. Los valores más altos (superiores a los 5,5 kWh/m2 por día) se presentan en
pequeños sectores del centro y norte de La Guajira [6]. Por otro lado, para las zonas con
menor intensidad de radiación solar global, con promedios inferiores a los 3,5 kWh/m2 por
día, se presentan en sectores del occidente del Chocó, occidente de Putumayo, oriente de
Cauca, oriente, sur y noroccidente de Nariño y muy pequeños sectores de Caquetá, Huila,
Cundinamarca, Quindío, Boyacá y Santander.
4. Finalmente, para la estación Araracuara se tiene un valor de radiación de 3822,6054
Wh/m2 valor recolectado de su estación meteorológica asociada que se encuentra
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87
aproximadamente a 3,39 Km de la estación Araracuara, es decir está en el rango de 0 – 10
Km, la estación está ubicada en la región de la Amazonía y la regional Cundinamarca.
Ahora bien, la estación al ser un aeropuerto, presta los tres servicios de navegación área; para los
cuales se busca siempre tener confiabilidad en el sistema aún más con la condición crítica de su
ubicación, razón por la cual se poseen sistemas de respaldo desde la fuente de alimentación con
redundancia y sistemas UPS y baterías especialmente en el sistema de navegación, cabe resaltar
que para el servicio de navegación se contempló sus servicios no esenciales como iluminación y
adicionalmente se tuvo en cuenta un 10% de reserva ya que es el servicio más robusto y es
necesario tener en cuenta todas las consideraciones al momento de diseñar y dimensionar cada
una de las cargas para cada servicio, al realizar el análisis respectivo de cada uno de ellos se
encuentra:
Tabla 38. Cargas de la estación Araracuara por cada servicio
Servicio Consumo Porcentaje de la carga total del sistema
Comunicaciones 5,012 KW 12,75%
Navegación 4,655 kW 11,84%
Vigilancia 9,56 kW 24,32%
El consumo total de los servicios de navegación aérea es el 48,91% del total de la carga de la
estación, un significativo porcentaje ya que al sobredimensionarlo en el 18% que se tuvo en
cuenta la cobertura de aproximadamente el 70% de la carga total del sistema, lo cual es el objetivo
principal del proyecto, pues no se tendrán en cuenta las cargas actuales que está alimentando los
grupos electrógenos para el servicio eléctrico del batallón militar.
Se determina que el sistema de navegación es el de mayor consumo, duplicando la potencia de los
demás servicios. Los servicios de navegación y vigilancia tienen características propias debido a las
condiciones de la estación, la tecnología que se utiliza para comunicaciones se debe a sus
condiciones geográficas ya que en áreas selváticas y de pocas montañas se hace necesario el uso
satelital, por otro lado para el caso de navegación se tuvieron condiciones especiales buscando la
mayor confiabilidad del sistema comenzando por la actualización de los sistemas NDB con la que
actualmente cuenta.
Al hacer un análisis de los grupos electrógenos, se encuentra que los tanques instalados para
almacenamiento de combustible según el consumo del sistema cubrirían:
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88
Tabla 39. Grupos electrógenos de la estación Araracuara y tiempo estimado de funcionamiento Cantidad Almacenamiento Tiempo estimado
2 de consumo diario 200 galones 5 meses aproximadamente
2 de reserva 2500 galones 2 meses aproximadamente
Por el lado del grupo electrógeno se encuentra que el equipo está sobredimensionado ya que el
consumo de la estación no sobrepasa el 50% de su carga, lo cual indica perdidas grandes del
sistema.
Por último, a partir de la radiación estimada y las cargas encontradas en Araracuara se hizo el
diseño del sistema solar fotovoltaico. Se realizó la comparación de diferentes tipos de elementos
en los cuales se tuvo consideraciones de diferentes marcas en cuanto a su tecnología, eficiencia,
costo y requerimientos especiales del sistema, es importante resaltar que el análisis se hizo con el
fin de determinar las mejores opciones y también descartar muchas otras, sin embargo, su estudio
es de gran utilidad para determinar los elementos correctos dentro de todos los parámetros que
se exigen.
Al finalizar el análisis se determinó:
Los demás elementos para su instalación y emplazamiento se dejan a consideración del lugar que
se escoja para la ubicación del sistema.
Elemento Cantidad Costo
Panel 24 $20’228,064
Inversor 3 $22’513,575
Regulador 1 $1,707.940
Baterías 24 $182’015,712
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El costo total obtenido del dimensionamiento es de $226,465,291 valor que al sobredimensionarlo
en un 20% para gastos adicionales que se presenten es de $271’758,349 y en comparación con el
costo establecido para el consumo de galones de combustible que es de $407’481.926,00 COP
anual, el valor de la instalación corresponde al 66, 69% del valor del combustible anual.
Se presentan a continuación los costos que se generan en cada sistema de alimentación:
El costo del Kw hora fotovoltaico = $11,676
El costo del Kw hora fotovoltaico = $12,255
8. EVALUACIÓN Y CUMPLIMIENTO DE LOS OBJETIVOS
A lo largo de la investigación, para dar cumplimiento con cada uno de los objetivos propuestos, se
desarrollaron distintas actividades que en conjunto condensaron la información necesaria para
realizar el dimensionamiento solar fotovoltaico para la estación Aeronáutica Araracuara. En primer
lugar, para obtener la información de ubicación geográfica y radiación solar de Araracuara, datos
necesarios para el diseño; se realizo un proceso investigativo completo a partir de la información
proporcionada por el PNA para Colombia y el IDEAM, pero no solo se realizó la estimación para
esta estación, sino que adicionalmente también se hizo una identificación general para todas las
estaciones para la navegación de comunicaciones, navegación y vigilancia proporcionadas
igualmente por el PNA. En consecuencia el cumplimiento del objetivo no solo se elaboró para la
estación escogida, se amplio de manera general para otras y se elaboraron mapas ilustrativos, en
los cuales se puede observar la información recopilada.
En cuanto a el segundo objetivo, cabe resaltar que el cumplimiento de estos están ligados con el
fácil acceso a la información por parte de la entidad, para el caso especial de las cargas eléctricas
asociadas a la estación, el proceso para obtener los datos fue parcial y finalmente no estaban
completos, ya que esta información no se encontraba en la regional aeronáutica a cargo (Regional
Cundinamarca). Sin embargo el proceso investigativo proporciono un porcentaje de las cargas
principales y críticas de la estación, para las cuales se diseño el sistema fotovoltaico.
Finalmente, con base en la información recopilada se elaboro el correspondiente
dimensionamiento del sistema fotovoltaico, dando cumplimento en general al objetivo principal
de la pasantía. Por ende, los resultados obtenidos son base general para la realización de mas
estudios que permitan establecer la viabilidad de contemplar la energía solar fotovoltaica para el
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suministro de energía, reduciendo costos y dificultades del sistema. Todo esto con el fin de
integrar los sistema fotovoltaicos en la operación general de La Unidad Administrativa Especial de
Aeronáutica Civil (UAEAC), tanto en la práctica como en academia, pues incentiva la
investigación y apropiación social del conocimiento.
9. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
A partir de las actividades realizadas a lo largo de la pasantía y del proceso investigativo
desarrollado con ayuda de la entidad, se generó el diseño fotovoltaico de la estación Araracuara,
en el que se tuvieron en cuenta condiciones de radiación aproximadas al sitio de ubicación de la
estación. Hay que aclarar que los datos de radiación obtenidos son cercanos, mas no exactos, ya
que a partir de los mapas se estima que la estación meteorológica asociada se encuentra muy
próxima a la estación aeronáutica.
Para el caso particular en el diseño del inversor se encontró una dificultad en la selección
adecuada ya que su potencia es mayor de las que normalmente se usan para valores de tensión de
48 V valor que se determinó por la alimentación de los sistemas de comunicaciones y navegación,
la potencia en estudio es normalmente usada para valores de tensión DC entre 100-300 , por esta
razón fue necesario determinar diferentes configuraciones en paralelo que permitieran brindar la
potencia deseada, contemplando su eficiencia y costo. Por otro lado, para el caso de los paneles
su criterio principal fue la potencia y su eficiencia, en el estudio se busca determinar la mejor
opción entre policristalino y monocristalino para tener una aplicación optima, se determinó que la
diferencia no está marcada en valores ni en costos, por lo que se escoge simplemente la mejor
opción dentro de las estudiadas, adicionalmente para el regulador los criterios fueron los que se
especificaron anteriormente cumpliendo las especificaciones operativas que requiere el sistema y
se escoge la opción que cumpla con menor precio y sin necesidad de estar muy por encima de sus
requisitos, finalmente, en el estudio que se realiza para las baterías se analiza la opción de usar las
baterías que se utilizan en las UPS en el cual se arroja un valor negativo en corrientes, por lo que
se decide que es necesario el uso de baterías industriales con capacidad mayor a los 3000Ah.
Se concluye adicionalmente que el sistema tiene ventajas económicas con respecto al sistema de
diésel en cuanto a su costo por KWh como también operativas por su poco mantenimiento y falta
de necesidad de trasladar insumos para su funcionamiento periódicamente.
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RECOMENDACIONES
Se recomienda realizar la caracterización completa de las cargas de la estación Araracuara,
con base en los equipos instalados en la actualidad, esto permitiría tener una
aproximación más exacta de todos los elementos del sistema solar.
Se recomienda realizar el diseño de sistemas solares fotovoltaicos para aquellas estaciones
que cuentan con un buen recurso solar, como las mencionadas en el análisis de datos,
algunas de ellas cuentan con cargas inferiores a los 10 KW.
Se recomienda hacer un estudio financiero más especializado, teniendo en cuenta que a
grandes rasgos el panorama es favorable.
Hacer un análisis de instalación en el cual se determinen las restricciones que podrían
encontrarse al momento de su ejecución.
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11. ANEXOS
1. Anexo 1 – Mapa solar del servicio de Comunicaciones: Regionales Aeronáuticas.
2. Anexo 2 – Mapa solar del servicio de Comunicaciones: División política de Colombia.
3. Anexo 3 – Mapa solar del servicio de Navegación: Regionales Aeronáuticas.
4. Anexo 4 – Mapa solar del servicio de Navegación: División política de Colombia.
5. Anexo 5 – Mapa solar del servicio de Vigilancia: Regionales Aeronáuticas.
6. Anexo 6 – Mapa solar del servicio de Vigilancia: División política de Colombia.
7. Anexo 7 – Procedimiento general para la elaboración de los mapas solares.
8. Anexo 8 – Grupo electrógeno diesel Olympian GEP110-4
9. Anexo 9 – Inversor/cargador MultiPlus. 48/5000/70
10. Anexo 10 – Panel Solar Red Solar RED310-72P
11. Anexo 11 – Controlador de carga MPPT 150/70 y 150/85
12. Anexo 12 – Bateria Rolls S2-3560AGM
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ANEXO 1
Consideraciones
Mapa Sistemas de Comunicación.
Mapa de irradiación global horizontal promedio anual.
Mapa base de regionales aeronáuticas de Colombia; gama de colores verdes.
Convenciones de radiación con los siguientes colores: amarillo; para el de menor valor,
naranja; valores intermedios, rojo; valores altos de radiación solar.
Convenciones de figuras para los rangos de distancia de la estación meteorológica
asociada a la estación aeronáutica.
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Página exclusiva para
impresión del mapa de
comunicaciones de las
regionales aeronáuticas
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ANEXO 2
Consideraciones
Mapa Sistemas de Comunicación.
Mapa de irradiación global horizontal promedio anual.
Mapa base división política de Colombia; gama de colores variados.
Convenciones de radiación con los siguientes colores: amarillo; para el de menor valor,
naranja; valores intermedios, rojo; valores altos de radiación solar.
Convenciones de figuras para los rangos de distancia de la estación meteorológica
asociada a la estación aeronáutica.
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101
Página exclusiva para
impresión del mapa de
comunicaciones de la
división política de
Colombia
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ANEXO 3
Consideraciones
Mapa Sistemas de Navegación.
Mapa de irradiación global horizontal promedio anual.
Mapa base de regionales aeronáuticas de Colombia; gama de colores verdes.
Convenciones de radiación con los siguientes colores: amarillo; para el de menor valor,
naranja; valores intermedios, rojo; valores altos de radiación solar.
Convenciones de figuras para los rangos de distancia de la estación meteorológica
asociada a la estación aeronáutica.
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103
Página exclusiva para
impresión del mapa de
navegación de las
regionales aeronáuticas
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104
ANEXO 4
Consideraciones
Mapa Sistemas de Navegación.
Mapa de irradiación global horizontal promedio anual.
Mapa base división política de Colombia; gama de colores variados.
Convenciones de radiación con los siguientes colores: amarillo; para el de menor valor,
naranja; valores intermedios, rojo; valores altos de radiación solar.
Convenciones de figuras para los rangos de distancia de la estación meteorológica
asociada a la estación aeronáutica.
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105
Página exclusiva para
impresión del mapa de
navegación de la división
política de Colombia
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ANEXO 5
Consideraciones
Mapa Sistemas de Vigilancia.
Mapa de irradiación global horizontal promedio anual.
Mapa base de regionales aeronáuticas de Colombia; gama de colores verdes.
Convenciones de radiación con los siguientes colores: amarillo; para el de menor valor,
naranja; valores intermedios, rojo; valores altos de radiación solar.
Convenciones de figuras para los rangos de distancia de la estación meteorológica
asociada a la estación aeronáutica.
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107
Página exclusiva para
impresión del mapa de
vigilancia de las regionales
aeronáuticas
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ANEXO 6
Consideraciones
Mapa Sistemas de Vigilancia.
Mapa de irradiación global horizontal promedio anual.
Mapa base división política de Colombia; gama de colores variados.
Convenciones de radiación con los siguientes colores: amarillo; para el de menor valor,
naranja; valores intermedios, rojo; valores altos de radiación solar.
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109
Página exclusiva para
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vigilancia de la división
política de Colombia
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ANEXO 7
Procedimiento general para la elaboración de los mapas solares
Los mapas de radiación solar media anual para cada una de los servicios seleccionados, se
realizaron con la información de irradiación global media anual incidente sobre una superficie
horizontal (kWh/m2/día) medida por el IDEAM. Para la construcción de los mapas se trabajó en el
software ArcGIS, que es un conjunto de plataformas relacionadas a los Sistemas de Información
Geográfica (SIG) y con la información de las estaciones aeronáuticas condensada en tablas de
Excel.
El proceso que se llevó a cabo se menciona a continuación: Pasos para la elaboración de los
mapas.
1. El primer paso fue la obtención de un shapefile5 de departamentos de Colombia como se
muestra en la figura 2, el cual hace la función de croquis y se georreferenciarán las
diferentes estaciones aeronáuticas y meteorológicas. El shapefile fue obtenido de la base
de datos esri Colombia [33].
Figura 1. Shapefile departamentos de Colombia.
5 Shapefile/ArcGIS: Formato sencillo y no topológico donde se almacena información de ubicación geográfica y atributos de entidades geográficas.
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111
2. Se definió, como segundo paso, el sistema de referencia que se va a utilizar para la
elaboración de los mapas. Teniendo en cuenta que la información está localizada dentro
de un sistema de referencia geográfico o geocéntrico (Latitudes y longitudes), el sistema
de referencia geográfico referente a este tipo de información es el WGS_84.
Figura 2. Sistema de referencia ArcGIS.
3. Una vez referidos en el espacio se ubican las estaciones aeronáuticas dentro del Sistema
de Información Geográfica (SIG), para esto se han organizado cada uno de los tres
servicios en tablas de datos de Excel. A continuación se hace una breve descripción de la
ubicación del shapefile y sistema de referenciación en el programa.
o Se agrega el archivo Excel, que contiene las tablas con la información de las
estaciones aeronáuticas y meteorológicas, con la herramienta Add data.
o Una vez agregado, buscamos el archivo en el árbol de tabla de contenido y se
selecciona la opción Display XY Data.
Figura 3. Display XY Data ArcGIS.
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112
o En el recuadro de Display XY Data, se le asigna en el campo de X la fila del archivo
de Excel que contenga los datos de longitud y en el campo de Y la fila de Excel que
tenga los datos de latitud.
Figura 4. Ventana Display XY Data ArcGIS.
o Al nuevo objeto que aparece de tipo punto en la tabla de contenido, se da click
derecho y la opción Export Data, con lo cual se exportará a la geodatabase
principal creada, dentro de esta geodatabase se exportó todos los shapefile de las
diferentes estaciones.
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113
Figura 5. Export Data ArcGIS.
o Una vez creados todos los shapefiles de las diferentes estaciones y haciendo el
proceso para los 3 servicios, se hizo el cálculo de distancia entre EA y EM. Este
proceso se realizó a partir de la aplicación de una fórmula de determinación de
distancia, entre dos puntos con coordenadas geográficas conocidas y en el
lenguaje Python. El cálculo de distancia entre dos puntos ubicados
geográficamente es complejo, debido a que se debe contemplar la curvatura
terrestre. La fórmula que tiene en cuenta los parámetros de la curvatura terrestre
es la Haversine, la cual se menciona a continuación:
R = Radio de la Tierra
Δlat = lat2− lat1
Δlong = long2− long1
a = sin²(Δlat/2) + cos(lat1) · cos(lat2) · sin²(Δlong/2)
c = 2 · arctan2 (√a, √(1−a))
d = R · c
Además de las dos posiciones (lat + lon), se necesita el radio de la Tierra. Este valor
es relativo a la latitud, pues al no ser la Tierra perfectamente redonda, el valor del
radio ecuatorial es de 6378 km mientras que el polar es de 6357 km.
Los valores programados mediante lenguaje Python en fórmulas fueron:
Latitud_radianes = ( [Latitud] *3.141592654)/180
Longitud_radianes= ( [Longitud] *3.141592654)/180
Latitud_EMA_rad = ( [ [Latitud_EMA] ] *3.141592654)/180
Longitud_EMA_rad = ( [Longitud_EMA] *3.141592654)/180
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114
o La segunda forma que se usó para determinar la distancia entre estaciones fue
mediante la herramienta Near.
Figura 6. Near ArcGIS.
En Input Features, se adicionó el shapefile de la estación aeronáutica (EA) y en la
parte de Near Features, el shapefile de estaciones meteorológicas asociadas
(EMA). El resultado obtenido fue que dentro del shapefile de estaciones
aeronáuticas, se generaron dos nuevos atributos con la distancia y el identificador
de la estación meteorológica que encontró más cercana como se muestra en la
figura 8.
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115
Figura 7. Nuevos atributos de distancia.
o El paso a seguir es verificar que cada una de las estaciones aeronáuticas estén
asociadas a su correspondiente estación meteorológica de manera manual con la
herramienta Measure, el cual arrojo que los valores de distancia eran es
exactamente iguales con los medidos en Google Earth y en el programa del
Instituto geográfico Agustín Codazzi - Magna Pro.
o Al final, después de exportar la información e incluyendo las distancias asociadas a
las estaciones, cada uno de los shapefiles contará con los siguientes atributos:
Tabla 40. Listado de fuentes de información general
Atributo Descripción
Latitud Valor de latitud de la estación aeronáutica en grados
Longitud Valor de longitud de la estación aeronáutica en grados
Código_EMA Código de la Estación Meteorológica Asociada
Latitud_EMA Valor de latitud de Estación Meteorológica
Asociada en grados
Longitud_EMA Valor de longitud de Estación Meteorológica Asociada en grados
Radiación_promedio_Wh_m2 Radiación promedio asociado de la estación
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116
aeronáutica
Latitud_radianes Valor de latitud de la estación aeronáutica
en radianes
Longitud_radianes Valor de longitud de la estación aeronáutica
en radianes
Radio_calculado Distancia entre la estación aeronáutica y la
estación meteorológica asociada
Latitud_EMA_rad Valor de latitud de Estación Meteorológica
Asociada en radianes
Longitud_EMA_rad Valor de longitud de Estación Meteorológica
Asociada en radianes
Dif_Lat Diferencia de latitudes entre la estación
aeronáutica y la estación meteorológica
Dif_Lon Diferencia de longitudes entre la estación
aeronáutica y la estación meteorológica
Figura 8. Atributos del Shapefile.
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117
4. Una vez organizada toda la información necesaria en cada uno de los shapefiles, se
realizó la parte gráfica. Para esto se creó de manera manual un nuevo atributo a cada
uno de los shapefiles donde se hacen los rangos tanto de distancia como de radiación,
como se muestra en la figura 8.
Figura 9. Nuevos atributos Rango_dist y Rango_radi.
o Generados estos rangos, se agregan los demás shapefiles necesarios para la salida
gráfica, que son:
Límites internacionales
Límites regionales aeronáuticas
Límites de departamentos
Límites internacionales y océano
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118
Figura 10. Shapefiles complementarios.
o Los símbolos de cada uno de los puntos se hicieron dando click derecho al
shapefile de comunicación y click en Properties y se le asigna la siguiente
simbología.
Figura 11. Simbología mapas ArcGIS.
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119
El programa generó las distintas combinaciones existentes entre los valores de
rango distancia y rango radiación que generamos manualmente, a cada una de
estas combinaciones se le asignó el símbolo correspondiente, las combinaciones
resultantes fueron las siguientes:
Figura 12. Posibles combinaciones resultantes.
Los rangos de distancia se generaron a partir de la determinación de la menor y
mayor distancia encontradas entre las estaciones aeronáuticas y las estaciones
meteorológicas, los rangos obtenidos fueron tres (3); el primero está
comprendido entre 0 – 10 Km y la figura escogida fue el circulo; el segundo, está
entre 10 – 20 Km y la figura escogida fue un triángulo; y finalmente el tercer rango
es para distancias mayores a 20 Km y la figura representativa es el cuadrado.
Para la radiación promedio, también se realizó la selección de los rangos por
medio del menor y mayor valor encontrados para cada estación meteorológica; los
rangos obtenidos fueron tres (3); el primero está comprendido entre 3 – 4
kWh/m2 y el color representativo es el amarillo; el segundo, está entre 4 – 5
kWh/m2 y el color representativo es el naranja; y finalmente el tercer rango esta
entre 5 – 6 kWh/m2 con el rojo como color representativo.
DISEÑO DE UN SISTEMA SOLAR FOTOVOLTAICO AUTÓNOMO PARA LA ESTACIÓN AERONÁUTICA ARARACUARA DE LA AERONÁUTICA CIVIL DE COLOMBIA
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Nota: El símbolo escogido se pude ver en los mapas finales, de los anexos de
Comunicación, Navegación y Vigilancia.
Una vez seleccionado el símbolo, se le agregó el nombre correspondiente a cada
símbolo, mediante la generación de un nuevo atributo que se cargó de manera
manual, este atributo se llamó número Label.
Figura 13. Label – Atributo nombre.
5. Por último se adicionan logos, autores y demás complementos. Esto se realizó con las
funciones de la herramienta Drawing:
Figura 14. Herramienta Drawing ArcGIS.
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