ESTUDIO Y DISEO DE UNA MAQUINA PELETIZADORA DE ALFALFA, CON EL APROVECHAMIENTO DE LA ENERGA SOLAR PARA LA ALIMENTACIN DEL GANADO VACUNO EN ZONAS RURALES DE LA REGIN PUNO

AGRADECIMIENTOSEsta tesis si bien ha requerido de esfuerzo y mucha dedicacin, no hubiese sido posible su finalizacin sin la cooperacin desinteresada de todas y cada una de las personas que a continuacin citaremos y muchas de las cuales han sido un soporte muy fuerte en momentos de angustia y desesperacin. Primero y antes que nada, dar gracias a Dios, por estar con nosotros en cada paso que damos, por fortalecer nuestro corazn e iluminar nuestra mente y por haber puesto en nuestro camino a aquellas personas que han sido un soporte y compaa durante todo el periodo de estudio. A mi familia por estar presente en cada momento de mi vida, brindarme amor y alegra en los momentos de jbilo y fortaleza en los momentos difciles dndome un apoyo incondicional. A todos los profesores de la Universidad Nacional del Altiplano que transmitieron sus conocimientos durante mi carrera universitaria.

DEDICATORIA El presente trabajo est dedicado a mis padres que han sido el pilar fundamental de mi formacin humana y acadmica, han sido la compaa durante esta experiencia universitaria y que junto a su saba gua y sus consejos de carcter de superacin han logrado que llegue a cumplir una de las etapas ms importante de mi vida. A mis hermanos, a toda mi familia, a mis compaeros y amigos; ya que ellos han sabido ser el apoyo para poder superar todos los obstculos y adversidades que se han interpuesto durante el trayecto mi vida tanto estudiantil y personal. De manera muy especial tambin dedico este logro a la mujer que me ha acompaado durante este recorrido y que me ha sabido brindar su afecto y amor para poder llegar a cumplir esta meta tan anhelada, a mi enamorada. INDICERESUMEN11ABSTRACT12INTRODUCCIN13CAPITULO I:PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA DE LA INVESTIGACIN.151.1DESCRIPCION DEL PROBLEMA151.1.1CONDICIONES ACTUALES151.1.2ACTIVIDADES PRINCIPALES161.1.3OBTENCIN ACTUAL DE ENERGA181.1.4DECLARACIN DEL MARCO PROBLEMTICO211.2JUSTIFICACION DEL PROBLEMA221.3OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIN231.3.1OBJETIVO GENERAL231.3.2OBJETIVOS ESPECFICOS23

CAPITULO IIMARCO TERICO, MARCO CONCEPTUAL E HIPTESIS DE LA INVESTIGACIN.242.1ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACIN242.2SUSTENTO TEORICO252.2.1DISEO DE LAS MQUINAS PARA EL PROCESO DE PELETIZADO252.2.2OBTENCIN DE ENERGA ELCTRICA A TRAVS DE SISTEMAS FOTOVOLTAICOS372.2.3DISEO DEL SISTEMA SOLAR PARA LA MQUINA PELETIZADORA402.2.4ANLISIS DE VIABILIDAD ECONMICA DE LA ENERGA CONVENCIONAL Y LA ENERGA FOTOVOLTAICA552.3GLOSARIO DE TERMINOS BASICOS622.3.1LA ALFALFA622.3.2EL PANEL FOTOVOLTAICO632.3.3INDICADORES CUANTITATIVOS652.3.4INDICADORES CUALITATIVOS652.4HIPTESIS DE LA INVESTIGACIN652.4.1HIPTESIS GENERAL.65CAPITULO IIIDISEO METODOLOGICO DE LA INVESTIGACIN.673.1TIPO Y DISEO DE LA INVESTIGACION673.1.1APLICACIN DE MODELOS LOGIT PARA ESTIMAR LA ADOPCIN DE TECNOLOGA A TRAVS DEL MTODO DE VALORACIN CONTINGENTE.673.2POBLACION Y MUESTRA DE INVESTIGACION693.3RECURSOS NATURALES703.4PRODUCCIN AGRCOLA713.4.1Pasturas naturales y forrajes713.4.2Explotacin ganadera vacuna en las comunidades de la regin72

CAPITULO IVANLISIS E INTERPRETACION DE RESULTADOS DE LA INVESTIGACION734.1MODELOS DE CALIDAD AMBIENTAL A734.2MODELOS DE CALIDAD AMBIENTAL B754.3MODELOS DE CALIDAD AMBIENTAL C78CONCLUSIONES.80RECOMENDACIONES.82BIBLIOGRAFA83

INDICE DE CUADROSCuadro N 01: Poblacin De Ganado Vacuno De Las Unidades Agropecuarias.Cuadro N 02: Incidencia Solar Segn Meses.

INDICE DE FIGURAS

Figura 01: Variacin de temperaturas en el pellet.Figura 02: Dimensiones del Pellet.Figura 03: Esquema de los rodillos de compresin y matriz principal.Figura 04: Dimensiones del diente de la Corona.Figura 05: Mecanismos de transmisin de potencia y compactacin.Figura 06: Ecuacin qumica de las bateras de plomo cido.Figura 07: Batera pvx-2120l.Figura 08: Batera Surrette 12cs 11ps.Figura 09: Batera Ub-8d Agm.Figura 10: Outback Mppt 80.Figura 11: Xantrex Xw Mppt60-150.Figura 12: Curva De Voltaje Generado Por El Arreglo De Paneles Solares.

INDICE DE ANEXOS

4.4TABLA 1.1 Factor de Servicio Tpicos.864.5TABLA 1.2 Seccin de la Banda de Transmisin.874.6TABLA 1.3 Dimetro mnimo recomendado para poleas montadas en motores.874.7TABLA 1.4 Longitud estandarizada para bandas estndar.884.8TABLA 1.5 Angulo de contacto entre la polea y la banda.884.9TABLA 1.6 Seleccin del Rodamiento.894.10TABLA 1.7 Seleccin De Rodamientos Del Sistema De Desbalance904.11TABLA 1.8 DIAGRAMA PSICOMTRICO DEL AIRE HMEDO914.12TABLA 1.9 SELECCIN DE RODAMIENTO RGIDO DE BOLAS PARA LA PARTE SUPERIOR DEL EJE PRINCIPAL.924.13TABLA 1.10 SELECCIN DE RODAMIENTO DE RODILLOS CNICOS PARA EL RODILLO DE COMPACTACIN.934.14APLICACIN DEL MTODO DE VALORACIN CONTINGENTE944.15MODELOS DE CALIDAD AMBIENTAL A964.15.1Ilustrar las estadsticas descriptivas de las variables utilizadas en los modelos a estimar.964.15.2Estimar un modelo logit, donde se ilustre los coeficientes estimados y los efectos marginales.974.15.3Interpretar desde el punto de vista econmico y estadstico el modelo estimado.1024.15.4Programar y estimar la DAP.1044.15.5En el caso de que la DAP contenga valores negativos, estimar el modelo restringido, luego programar y estimar nuevamente la DAP.1074.15.6Presentar conclusiones generales de los modelos y proponer algunas recomendaciones de poltica pblica.113

4.16MODELOS DE CALIDAD AMBIENTAL B1144.16.1Ilustrar las estadsticas descriptivas de las variables utilizadas en los modelos a estimar.1144.16.2Estimar un modelo logit, donde se ilustre los coeficientes estimados y los efectos marginales.1144.16.3Interpretar desde el punto de vista econmico y estadstico el modelo estimado.1194.16.4Programar y estimar la DAP.1224.16.5En el caso de que la DAP contenga valores negativos, estimar el modelo restringido, luego programar y estimar nuevamente la DAP.1234.16.6Ilustrar las estadsticas descriptivas de las variables utilizadas en los modelos a estimar.1234.16.7Estimar un modelo logit, donde se ilustre los coeficientes estimados y los efectos marginales.1244.16.8Interpretar desde el punto de vista econmico y estadstico el modelo estimado.1294.16.9Programar y estimar la DAP.1324.16.10En el caso de que la DAP contenga valores negativos, estimar el modelo restringido, luego programar y estimar nuevamente la DAP.1324.16.11Presentar conclusiones generales de los modelos y proponer algunas recomendaciones de poltica pblica.138

RESUMENEl desarrollo del presente trabajo abarca el estudio estadstico que son reportes del IV censo agropecuario, la produccin de ganado vacuno en la regin Puno determinara la cantidad de pellets de alfalfa a producir y ello determinara el diseo de la mquina peletizadora de alfalfa para as establecer el diseo de la mquina peletizadora de alfalfa adems se analiza la probabilidad de adoptar la tecnologa de la mquina peletizadora mediante un modelo logit. Con la finalidad de realizar un estudio de adoptar la tecnologa de la mquina peletizadora dentro de la regin Puno, se realiz una investigacin la cual dio como resultado, que dentro de nuestro regin de Puno la probabilidad de adoptar la tecnologa de politizacin de alfalfa es la si adopcin de tecnologa tomando en cuenta los factores que determinan que determinan la adopcin y en consecuencia la produccin de pellets es aceptable. Sin embargo en la regin de Puno no existe una mquina peletizadora que este en actual funcionamiento y actualmente se realiz el estudio y diseo de una mquina peletizadora de alfalfa para la produccin de ganado vacuno en la regin Puno.El principio de fabricacin de pellets est basado en la densificacin o compactacin de la alfalfa que permite elevar su densidad. Para la fabricacin de los pellets se aplic la peletizacin con matriz plana.Para el diseo de la mquina de peletizacion, se consider el anlisis estadstico que son los reportes de produccin de ganado vacuno en la regin Puno realizado para determinar la capacidad de produccin de pellets de alfalfa, se comprob que los principales componentes diseados para las mquinas resisten los esfuerzos a los que estarn sometidos. Finalmente se realiz la probabilidad de adoptar la tecnologa de peletizacion de alfalfa, tomando en cuenta el modelo logit. Palabras claves: peletizadora, modelo logit, adopcin, tecnologa, alfalfa.ABSTRACTThe development of this paper deals with the statistical study are reports of IV agricultural census, the production of cattle in the Puno regin determine the amount of alfalfa pellets to produce and thus determine the design of the pelletizing machine to also establish alfalfa design alfalfa pellet machine also likely to adopt the technology of pelletizing machine using a logit model is analyzed.In order to conduct a study to adopt technology pelletizing machine in the Puno regin, an investigation which resulted was performed, which in our regin of Puno likely to adopt the technology alfalfa pellet is if adoption of technology taking into account the factors that determine that determine the adoption and consequently the production of pellets is acceptable. However in the region of Puno there is a pelletizing machine that it is in actual operation and the study and design of a pelletizing machine alfalfa for cattle production in the Puno region is currently performed.The pellet manufacturing principle is based on the densification or compaction of alfalfa can raise its density. For the manufacture of pellets flat die pelleting was applied.For the design of the pelletizing machine, statistical analysis reports are cattle production in the Puno region conducted to determine the production capacity of alfalfa pellets was considered, it was found that the main components designed to withstand machines the stresses to which they are subjected.Finally, the probability of adopting alfalfa pelleting technology, taking into account the logit model was made.Key words: Pelletizer, adoption, technology, alfalfa and logit model.

INTRODUCCINEl desarrollo econmico y desarrollo energtico van de la mano. Existen muchos centros poblados y comunidades a los cuales no llega la energa elctrica, lo que conlleva a un serio retraso en comparacin a las ciudades. No pueden producir de manera ptima sus productos y limita todo lo que el mercado (que demanda sus productos) les puede ofrecer. Es muy importante, por ello, garantizar una mquina peletizadora con propio suministro de energa elctrica sustentable con suministros confiables, limpios, al menor costo posible y profundamente respetuosos de las comunidades para que no se vean afectadas por esta expansin. Sin embargo, el difcil acceso a estos poblados y comunidades es la principal razn por la que la energa elctrica no llega, y por la que el olvido de las autoridades es un comn denominador. Por esta razn se hace imperativa la bsqueda de generacin de energa elctrica mediante medios alternativos como, en el caso del presente diseo de la mquina peletizadora con energa solar.Este recurso renovable es el que se usar con el fin de generar energa elctrica para las comunidades y centros poblados de la regin Puno.De esta manera, los centros pobladores y comunidades, no slo podrn tener electricidad para sus casas; sino tambin, podrn usar motores para realizar eficientemente su actividad principal, la produccin de ganado vacuno. As, alimentaran mucho mejor a su ganado con los pellets de forraje que mejora sustancialmente, la productividad y peso de las vacas; generndoles una mayor competitividad en el mercado y superiores regalas por sus actividades; por lo tanto, con lleva a una mejor forma de vida para sus pobladores.

Sobre la base de lo anteriormente expuesto, se tratar inicialmente acerca de las actividades agropecuarias que se realizan en las comunidades de la regin puno, sus antecedentes y tendencias actuales planteando a lo largo de la se ir enunciando las principales formas en cmo se han ido aplicando sistemas fotovoltaicos en distintas partes del mundo, logrando resultados destacables. Tambin, despus de conceptualizar los parmetros a utilizar, se definirn las hiptesis y objetivos. Se realizar el diseo de la mquina peletizadora y del sistema fotovoltaico. Haciendo clculos sobre las verdaderas necesidades de las comunidades de la regin, se ir dimensionando los equipos necesarios para poder satisfacer los requerimientos de los pobladores sin recurrir a gastos innecesarios. Adems, se ir explicando el porqu de las elecciones de estos componentes. Finalmente, se propondr y dispondr el diseo de la mquina y el sistema, se evaluar la probabilidad de adopcin de tecnologa teniendo en cuenta los factores que intervienen mediante un modelo logit que es una aplicacin del modelo de eleccin discreta.

CAPITULO I:PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA DE LA INVESTIGACIN.DESCRIPCION DEL PROBLEMALas zonas rurales de la regin Puno. Debido a la desidia de las autoridades, la luz elctrica no es la adecuada para el funcionamiento de mquinas procesadoras de alimentos. Esto nos obliga, para las actividades que ellos realizan, a la bsqueda de electrificacin alternativa a la convencionalmente usada en las ciudades como se plantea en la introduccin; convirtiendo a estas zonas rurales como lugar propicio para el desarrollo de esta tesis.En Argentina, debido a la predominancia del aprovechamiento pastoril, la superficie de alfalfa destinada exclusivamente a cosecha mecnica para la produccin de forraje conservado es muy escasa, en contraposicin a lo que ocurre en sistemas de otros pases en los que predomina el aprovechamiento bajo corte. EstimacionesRecientes indican que en nuestro pas se conservan anualmente unas 5 millones de toneladas de materia seca de Alfalfa pura y 11 millones de alfalfa consorciada con otras forrajeras, mientras que en EE.UU., el mayor productor mundial, el volumen anual de alfalfa conservada alcanza los 82 millones de toneladas.CONDICIONES ACTUALESEstas actividades se pueden clasificar como del tipo agropecuario, que por definicin comprende todo un conjunto de acciones humanas que transforma el medio ambiente natural, con el fin de hacerlo ms apto para la produccin de ganado vacuno adems de ello, el uso de estos recursos generados para la elaboracin de productos intermedios y finales que benefician al monto final de sus dividendos; que sin representar cantidades importantes, podran llegar a serlo de contar con energa elctrica.El consumo depende del peso del animal; se puede considerar que en forraje verde un macho en ceba consume entre el 11 y el 12% de su peso vivo al da.El estudio de la produccin de alfalfa para la alimentacin de ganado vacuno en la regin Puno determinara la potencia de la mquina peletizadora?ACTIVIDADES PRINCIPALESEn las zonas rurales de la regin de Puno la poblacin se dedica a las actividades agrcolas y ganaderas, como se ha ido exponiendo en el punto anterior. Dentro de ellas, las principales son:TABLA N 01: POBLACIN DE GANADO VACUNO DE LAS UNIDADES AGROPECUARIAS

TAMAO DE LAS UNIDADES AGROPECUARIASTOTAL DE UNIDADES AGROPECUARIASUNIDADES AGROPECUARIAS CON GANADO VACUNO

Provincia PUNO3582621805

Distrito COATA15291359

Distrito CAPACHICA33761492

Distrito PICHACANI17691261

Distrito PLATERIA26841828

Distrito SAN ANTONIO585181

Distrito TIQUILLACA767551

Distrito VILQUE1121963

Distrito ACORA98146072

Distrito AMANTANI90169

Distrito ATUNCOLLA21421922

Distrito CHUCUITO24631363

Distrito HUATA15181096

Distrito MAAZO34801614

Distrito PAUCARCOLLA36772034

FUENTE: INEI - IV CENSO NACIONAL AGROPECUARIO 2012.

Produccin de pellets: Representa una actividad de suma importancia.Los pellets son es el resultado de compactar el pasto y dems forrajes, que se efecta usando una mquina peletizadora.Este producto es usado para la alimentacin del ganado, lo que resulta mucho ms ventajoso que usar pasto pre oreado o hacer pastar al ganado. El mercado de mquinas peletizadoras de alfalfa para la alimentacin de ganado vacuno en la regin Puno es demasiado bajo?El hecho que se pueda alimentar al ganado de manera ms eficiente, usando el pellets de alfalfa, nos da pie a intentar mejorar los procesos de produccin y aprovechar los resultados que se tienen, como la variacin de peso (por ejemplo) en las vacas, lo que genera un aumento de las cantidades de leche que estas pueden producir. Es posible disear una mquina peletizadora a partir de la produccin de alfalfa en la regin Puno?Obtencin de leche: Como se pudo ver en el punto anterior mediante la Alimentacin del ganado con pellets de pasto y dems forrajes, se puede incrementar la cantidad de leche obtenida; y de esta manera; convertir la comercializacin de la misma, en una de las fuentes ms importantes de ingresos econmicos para los pobladores. Empresas como Gloria y Laive recorren estos lugares para recoger las lecheras de latn.Analizando ms a fondo an, se puede divisar un problema con estas modalidades de recoleccin y venta. La falta de un lugar (como un frigorfero) en donde se pueda guardar la leche ordeada de las vacas durante un perodo medianamente largo despus de su extraccin. Si se tuviese acceso permanente a la energa elctrica, se podra utilizar refrigeradores para poder conservar esta leche y, que la misma, pueda ser vendida no slo a cualquier cliente de una manera rpida para que no se eche a perder, sino tambin se pueda elevar los precios y se pueda vender a clientes en mayores cantidades. Incluso se podra aplicar tcnicas automticas como ordeadoras y llegar a la obtencin de productos derivados de la leche como mantequilla o queso gracias a la conservacin de la misma.Agricultura: Cuyas actividades y productos ms importantes ya han sido Mencionados anteriormente, sta es de vital importancia en zonas rurales de la regin puno.A pesar de que la principal fuente de agua es escasa y lejana, los pobladores han sabido trasladarla de un lado a otro con el fin de poder usarla para regado, mediante el uso de canales de regado y pequeas bombas elctricas; suministrando agua para sus campos de cultivo.OBTENCIN ACTUAL DE ENERGAComo se ha mencionado, para obtener energa, sobre todo elctrica, los habitantes de zonas rurales de la regin Puno se valen de ciertas formas que se irn enunciando.Una de las formas principales para la obtencin de energa elctrica para aplicaciones de mucha potencia, es el uso de motores a diesel, adaptados a partir de tractores que, por ejemplo, alquilan a S/.100,00 la hora; o de pequeos motores diesel propios. Esta manera, provoca profundos daos en el ecosistema de la regin Puno.Otra manera, un tanto menos contaminante, es mediante la alimentacin de sus motores y artefactos electrodomsticos con bateras. Lo cual por batera recargada, resulta ineficiente debido a que no se puede estimar un tiempo exacto de duracin, ya que el uso de ellas es variable.Consecuentemente, esto nos va llevando a la idea de la obtencin de energas de manera alternativa a las anteriormente expuestas.Todos los das en el mundo brilla el Sol y el Per no es la excepcin; que debido a su ubicacin en el globo, presenta un gran ndice de incidencia solar en comparacin a otros pases. Al presentar esta privilegiada posicin en el orbe, el Per, podra y debera aprovechar este recurso renovable para poder generar energa a fin de autoabastecerse. Sin embargo, la realidad es otra, el Per no usa estas fuentes renovables, como en otros pases que, a pesar de no verse favorecidos por su ubicacin, ocupan posiciones privilegiadas en cuanto al consumo y produccin de Energa Alternativa tales como Alemania en el primer lugar; Japn en el segundo y Estados Unidos en el tercero. Por el contrario, existe un alto porcentaje de zonas rurales y comunidades peruanas a donde la energa elctrica no llega, lo que genera un retraso en la poblacin con respecto a otros, debido a que no tienen acceso a la informacin ni a la tecnologa que les permitira un mayor desarrollo.En zonas rurales de la regin de puno, lo anteriormente expuesto es un limitante para la expansin de su mercado, puesto que impide la mejora en cuanto a las tcnicas de sus actividades. Con la transformacin de la energa solar a energa elctrica por medio de paneles solares se lograra automatizar y mejorar los procesos involucrados en las actividades diarias de los pobladores de las zonas rurales tales como la produccin de alfalfa.Existen precedentes importantes tales como una fbrica de chocolates energizada con el Sol en Granada; una fbrica de drywall en California, o el uso de termas solares en distintas partes del mundo.Se estableci, en el marco problemtico, la necesidad de poder energizar de una manera alternativa los motores peletizadores de alfalfa. Tambin, se determin que una forma eficaz y eficiente sera el uso de un sistema fotovoltaico; por lo tanto, se ver a continuacin los logros obtenidos y como se alcanz que, a partir de la energa solar, se pueda hacer funcionar motores de alta potencia. Tambin, el desarrollo actual de esta tecnologa considerando, adems, las investigaciones en otros parmetros importantes para sistemas similares y aplicaciones a grandes escalas de potencia de la energa solar en pases que, bajo una mentalidad ambientalista, estn usando formas de produccin de energa alternativas. Finalmente se plantearn las hiptesis y objetivos para la presente tesis.Generacin de energa El uso de bateras que son recargadas son ineficiente, por el tiempo de espera para la recarga y por la presencia de un monopolio del servicio. Por otra parte, el uso de motores diesel contribuye a la polucin y resulta caro para aplicaciones de alta potencia.Presupuesto insuficiente Es el mayor limitante, evita que se pueda desarrollar un sistema que pueda captar mucha energa dado que el precio por kilovatio hora captado es alto. Se podra recurrir al apoyo de la empresa privada.Falta de informacin Los pobladores no cuentan con el acceso a informacin acerca de tecnologas que presenten sustentabilidad y que satisfaga sus requerimientos.

DECLARACIN DEL MARCO PROBLEMTICOPor todo lo expuesto a lo largo de este captulo, en donde se ha visto de manera general las condiciones en las que se encuentran actualmente las actividades agropecuarias de zonas rurales de la regin Puno; resulta evidente que el uso de la energa elctrica mejorara de una manera notable la productividad de las actividades realizadas por los pobladores; por lo que el uso de una forma alternativa de generacin de energa elctrica salta a la vista: Energa solar. El estudio de la produccin de alfalfa para la alimentacin de ganado vacuno en la regin Puno determinara la potencia de la mquina peletizadora. Es posible realizar el estudio de suministro de energa para la mquina peletizadora de alfalfa a partir de la energa solar en la regin Puno?La actual forma en como los motores de mquinas peletizadoras son activados si bien es eficaz, no resulta del todo eficiente. Recurrir a nuevas tecnologas y a la proteccin ambiental de todo ecosistema.Mediante la transformacin de la energa solar en energa elctrica a travs de un sistema fotovoltaico se puede lograr que las actividades que involucran el uso de motores elctricos y, en especial, la produccin de pellets de forrajes mejoren. Los resultados tcnicos y econmicos del estudio y diseo de la mquina peletizadora de alfalfa con aprovechamiento de energa solar en la regin Puno son los aptos para el estudio y diseo de la mquina peletizadora de alfalfa?

JUSTIFICACION DEL PROBLEMAPor todo lo expuesto a lo largo de este captulo, en donde se ha visto de manera general las condiciones en las que se encuentran actualmente las actividades agropecuarias de zonas rurales de la regin Puno; resulta evidente que el uso de la energa elctrica mejorara de una manera notable la productividad de las actividades realizadas por los pobladores; por lo que el uso de una forma alternativa de generacin de energa elctrica salta a la vista: Energa solar. El estudio de la produccin de alfalfa para la alimentacin de ganado vacuno en la regin Puno determinara la potencia de la mquina peletizadora. Es posible realizar el estudio de suministro de energa para la mquina peletizadora de alfalfa a partir de la energa solar en la regin Puno?La actual forma en como los motores de mquinas peletizadoras son activados si bien es eficaz, no resulta del todo eficiente. Recurrir a nuevas tecnologas y a la proteccin ambiental de todo ecosistema.Mediante la transformacin de la energa solar en energa elctrica a travs de un sistema fotovoltaico se puede lograr que las actividades que involucran el uso de motores elctricos y, en especial, la produccin de pellets de forrajes mejoren. Los resultados tcnicos y econmicos del estudio y diseo de la mquina peletizadora de alfalfa con aprovechamiento de energa solar en la regin Puno son los aptos para el estudio y diseo de la mquina peletizadora de alfalfa?

OBJETIVOS DE LA INVESTIGACINLos objetivos del estudio se presentan en dos niveles:OBJETIVO GENERAL Estudiar y disear un mquina peletizadora de alfalfa con el aprovechamiento de energa solar, lo cual permitir un alimentacin adecuada al ganado vacuno de la regin puno.

OBJETIVOS ESPECFICOS Realizar el estudio de la produccin de alfalfa para la alimentacin de ganado vacuno en la regin Puno.

Analizar el mercado de mquinas peletizadoras de alfalfa para la alimentacin de ganado vacuno en la regin Puno.

Disear una mquina peletizadora a partir de la produccin de alfalfa en la regin Puno.

Analizar y disear el suministro de energa para la mquina peletizadora de alfalfa a partir de la energa solar en la regin Puno.

Analizar e interpretar los resultados tcnicos y econmicos del estudio y diseo de la mquina peletizadora de alfalfa con aprovechamiento de energa solar en la regin Puno.CAPITULO IIMARCO TERICO.1 ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACINARPI - CALDERN (2010) DISEO DE UNA MQUINA PELETIZADORA EN BASE A LA DISPONIBILIDAD DE RESIDUOS MADEREROS DE LA CIUDAD DE CUENCA PARA SU APROVECHAMIENTO ENERGTICO Para el diseo de todas la mquinas necesarias para el proceso de peletizacion (triturador, tamiz, secador, peletizadora y enfriador), se consider el anlisis estadstico realizado para determinar la capacidad de produccin de pellets, las caractersticas ambientales que posee la ciudad de Cuenca y con el apoyo de programas especializados se comprob que los principales componentes diseados para las mquinas resisten los esfuerzos a los que estarn sometidos.NSTOR JOS LAZO FLORES (2009) DISEO DE UN SISTEMA CON PANELES SOLARES PARA CARGAR BATERAS Y ENERGIZAR MOTORES DE PICADORAS EN UNA COMUNIDAD AGRCOLA se tiene como objetivo, disear un sistema con paneles solares para poder cargar bateras y as, energizar motores para picadoras que se proyecta utilizar en la comunidad Micaela Bastidas en el distrito de Barranca, Lima. Se evalu, en el marco econmico, el ahorro que les generara un sistema as, los beneficios que presenta comparado con el sistema de carga de bateras que tienen actualmente.SANGOLQU, NOVIEMBRE (2013) DISEO Y SIMULACIN DE UNA PRENSA GRANULADORA DE MADERA AUTOMATIZADA DE HASTA 200 KG/HR PARA LA EMPRESA RECICLAJES MYS S.A. describe el diseo y simulacin de una prensa granuladora de madera automatizada de hasta 200 kg/hr, Para el diseo, se parte de la capacidad de produccin que la empresa tiene de generar la materia prima que utiliza la mquina, y las caractersticas que debe tener el granulo de madera, todo esto con el fin de establecer las dimensiones y componentes de la mquina. Se definen los sistemas que se van a utilizar, y se disea los elementos mecnicos de la prensa.SUSTENTO TEORICODISEO DE LAS MQUINAS PARA EL PROCESO DE PELETIZADOGENERALIDADESEn este captulo se disearan los mecanismos seleccionados de acuerdo a las caractersticas que posee la materia prima y a las propiedades que se deseen proporcionar a esta, los cuales nos permitir realizar un correcto peletizado.CALCULO DE LA POTENCIA DEL MOTORLa potencia necesaria para realizar el molido del material es calculada en base al caudal de alimentacin (Q) y del grado de desmenuzamiento (i), esta expresada en la siguiente ecuacin emprica:

Ecuacin 1.1 Potencia Necesaria del Motor para el Molido.Fuente: Ing. Walter H. Duda.

Dnde:Nm: Potencia Necesaria del Motor para el Molido, en KW.Q: Caudal o flujo msico de entrada, en T/H.Id: Grado de Desmenuzamiento, adimensional.EL Caudal o flujo msico de entrada, en T/H. Se calcula en base al consumo de forraje del ganado vacuno.Unidades agropecuarias en el distrito de vilque: 963 unidades. Densidad de ganado por unidad productora: 3 ganados por unidad.Total de ganado vacuno en el distrito de Vilque: 2889=963*3N de ganados alimentados por mquina peletizadora: 10%*total de ganado vacuno288.9=10%*2889Peso promedio de ganado vacuno: 400kg.Consumo de forraje diario por ganado Vacuno: 11% de su peso vivo.12712=11%*400*288.9 (kg/da)(12712kg/dia)*(1dia/6h)Caudal o flujo msico de entrada, en T/H.Q = 2118.60kg/h = 2.2Tn/hEl grado de desmenuzamiento es la relacin existente entre la mayor dimensin lineal del material antes de su subdivisin (D), a la mayor dimensin lineal del material desmenuzado (d), en consecuencia i est representado por:

Ecuacin 1.2 Grado de Desmenuzamiento.Fuente: Ing. Walter H. Duda, Manual Tecnolgico.)

Las partculas que ingresan al proceso de molturacin poseen diferentes dimensiones, siendo la de mayor tamao de 30mm.El tamao de la partcula una vez desmenuzada debe llegar a ser de 6mm, para su posterior peletizado.Grado de Desmenuzamiento:

Potencia Necesaria del Motor:

Se debe de seleccionar un motor de 2 HP, con esta potencia se garantiza que la inercia del sistema se puede mover y a la vez realizar la peletizacion de la alfalfa.

DISEO DEL SISTEMA DE TRANSMISIN DE POTENCIA.El triturador diseado, utilizara un sistema de transmisin de potencia por medio de bandas, por lo que hay considerar algunos aspectos como el tipo de bandas a utilizar, y los dimetros correspondientes de las poleas.Potencia de Diseo del Motor.El primer paso es escoger el factor de servicio adecuado segn la tabla del Anexo tomando en cuenta tipo de motor, tipo de mquina, rgimen de trabajo y la colocacin de la polea.La potencia de diseo es igual al factor de servicio por la potencia del motor. Ecuacin 1.3 Potencia de Diseo.Fuente: Robert L. Norton, Diseo de Mquinas.Donde:Factor de servicio segn el trabajo de la mquina. Potencia necesaria para el molido.

A continuacin, utilizando la grfica del Anexo, se selecciona la seccin adecuada para la combinacin de potencia de diseo y velocidad. 3V o 3VX para transmitir 2 HP a 1800rpm.Luego, en una tabla del Anexo se verifica dimetro mnimo de polea recomendado para el motor que se va a emplear, para un motor elctrico estndar de 2 HP a 1800rpm se recomienda que el dimetro de la polea motriz sea mayor o igual a 2.4 pulgadas.Relacin de Reduccin de Velocidad.La relacin de reduccin es igual a la velocidad de la polea motriz entre la velocidad de la polea conducida.

Ecuacin 1.4 Relacin de Reduccin.Fuente: Norton Robert, Diseo de Mquinas)

La relacin de reduccin de r.p.m. para los molinos es de 25% - 35% de esta manera el eje principal aumentara el troqu de trabajo.

Por lo tanto la relacin de reduccin de velocidad es:

Relacin de Transmisin de Poleas:En las tablas de seleccin que proporciona el fabricante, correspondiente a la seccin de banda determinada en el anexo (banda 3V), se escoge una combinacin de poleas que ofrezca la relacin deseada y que tenga un dimetro aproximado recomendado.

Ecuacin 1.5 Relacin de Transmisin de Poleas.Fuente: Norton Robert, Diseo de Mquinas)Donde:Dp: Dimetro mayor, polea conducida. : Dimetro menor, polea conductora.

Dimetro de Polea Conducida:

Distancia entre Centros de Polea.La distancia entre centros de poleas debe ser elegida de forma tal que permita colocar las Poleas sin chocar (criterio ) y que la distancia no sea excesivamente grande ante las condiciones practicas (criterio ).

Ecuacin 1.6 Distancia entre centros de las Poleas.Fuente: Norton Robert, Diseo de Mquinas)Criterios de Distancia Mx. Y Min: Distancia mnima entre centros

Distancia mxima entre centros

Ecuacin 4.7 Criterios de Distancia mxima y mnima entre centros de polea.Fuente: Norton Robert, Diseo de Mquinas)

Por lo tanto: Distancia Mnima entre Poleas:

Distancia Mxima entre Poleas:

Longitud de Banda de Transmisin.

Ecuacin 1.7 Longitud de Banda de Transmisin.Fuente: Norton Robert, Diseo de Mquinas)

Dnde: Distancia previa entre centros de polea

Segn la tabla de longitudes normalizadas para bandas 3V (anexo 4.4), se escoge la Longitud Ln = 901,70mm (35,5pulg).Angulo de Contacto de la Banda de Transmisin. Con el objetivo de calcular el ngulo de contacto en una transmisin por correa abierta y de dos poleas, puede ser empleada la siguiente frmula.

Ecuacin 1.8 Angulo de contacto de transmisin.Fuente: Norton Robert, Diseo de Mquinas)

Nmero de Bandas. El nmero de bandas necesarias esta en dependencia de la potencia til admisible (N), potencia nominal transmitible por la correa (N1), coeficiente de ngulo de contacto () coeficiente por correccin de la longitud () y del factor de seguridad (fs), por lo tanto el nmero de bandas es expresado por la siguiente ecuacin.

Ecuacin 1.9 Nmero de Bandas para la Transmisin.Fuente: Norton Robert, Diseo de Mquinas) En el anexo se determinan los coeficientes de ngulo de contacto y correlacin de longitud respectivamente, por lo tanto:

Z1.379

DISEO DE LOS MARTILLOS DE MOLTURACIN Los ejes porta martillos tambin denominados ejes secundarios, contienen a los martillos de molido, cada martillo es distribuido de tal manera que no se golpeen entre ellos, esto se logra por medio de separadores. Los martillos son mviles, este sistema es utilizado ya que le otorga la capacidad de transmitir toda la fuerza acumulada hacia el material a moler, adems le permite golpear con cualquiera de sus partes, beneficiando al trabajo molturacin. Ambos extremos de los ejes se roscan para fijarlos al sistema de trituracin, por medio de dos discos de separacin que sujetan a los ejes secundarios. La alfalfa un momento antes de la trituracin hace contacto con los martillos, en ese preciso instante se procede a analizar qu ocurrir con la alfalfa al ser triturada. Esto permite calcular la fuerza de trituracin, el tiempo de impacto de los martillos contra los forrajes, la aceleracin del sistema, la velocidad angular, etc.

DISEO DEL ENFRIADORLos pellets que salen del proceso de peletizado poseen elevadas temperaturas (debido a las altas presiones ejercidas por los rodillos sobre los dados de la matriz en el proceso de extrusin), esto causa en los pellets un efecto de fragilidad tambin conocido como friabilidad, por tal motivo se hace necesario un proceso de enfriado .La transferencia paulatina de calor durante el proceso de enfriado aumenta considerablemente la calidad del producto, disminuyendo la formacin, grietas y finos garantizando un alto nivel de friabilidad del pellet que es sinnimo de calidad.TRANSFERENCIA DE CALOR ENTRE LOS PELLETS Y EL AIRECuando los pellets caen a la cmara de enfriamiento por gravedad son atravesados por una corriente de aire forzado que provoca una transferencia de calor del pellet al aire principalmente por conveccin (Fig. 4.81). Posteriormente mediante el clculo del nmero de Biot se determinara si existe conduccin en el pellet.

Figura 01: Variacin de temperaturas en el pelletFuente: El Autor

Condiciones IncialesBsicamente en el proceso de transferencia de calor interviene las condiciones inciales de entrada de los pellets y del aire proveniente del ventilador.DISEO DEL SISTEMA DE PELETIZADO.El fundamento terico del sistema del peletizado que bsicamente se refiere al proceso de compactacin. En esta etapa del proyecto se disearan cada uno de los componentes principales de la peletizadora, partiendo de la capacidad de alimentacin de la alfalfa proveniente del sistema de cribado.

CONSIDERACIONES INICIALESSegn la Norma CEN/TS 14691: Certificacin Europea para biocombustibles slidos (Anexo2), fue seleccionado un pellet de dimetro 6 mm considerando que es el menos propenso a desmenuzamiento a granel.Las caractersticas del avellanado cnico de los agujeros de la matriz son importantes, porque un avellanado cnico demasiado profundo puede transmitir un efecto de pre compresin a la matriz, con riesgo de atascamiento y de bloqueo sobre todo en las primeras horas de trabajo. El avellanado normalmente tiene una conicidad de 55 - 60. En base a la bibliografa de varios autores, se ha demostrado que para obtener buenos registros de compactacin de pellets, las presiones oscilan entre 1100 y 2500 Kg/cm2 (188 Mpa 295 Mpa).Partiendo del anlisis del esquema de tamizado se determin que el flujo msico de alfalfa que ingresan al proceso de peletizado es:

CALCULO DEL PELLETLa longitud del pellet se determina en base a las especificaciones de la Norma CEN/TS 14691.

Para pellet con = 6mm

Figura 02 Dimensiones del Pellet.CALCULO DE LA MATRIZVelocidad del eje principal; El eje principal acoplado a la transmisin sin fin corona transfiere la velocidad a los rodillos. Al estar en contacto los rodillos con la matriz circular, estarn relacionados mediante su velocidad tangencial, a partir de sta se puede determinar la velocidad de giro de la matriz reflejada como la velocidad del eje principal para la compactacin.

Figura 03: Esquema de los rodillos de compresin y matriz principal.Fuente: Autor: ARPI CALDERN).

SISTEMA DE TRANSMISINLas transmisiones sin fin- corona se emplean generalmente para transmitir potencias pequeas y medianas, que no rebasan los 60 KW, adems en un pequeo espacio se pueden obtener satisfactoriamente relaciones de velocidad comparativamente altas. Por estas razones se ha elegido esta transmisin para dar movimiento al eje principal de la mquina q a su vez se acopla con los rodillos de presin.Los tornillos sinfn se fabrican, generalmente, de aceros al carbono de contenido medio(Contenido de 0,40 a 0,50 % C) y de aceros de baja aleacin al Cr o Cr-Ni.Dimensiones del diente de la corona.Las dimensiones del diente se pueden calcular a partir del paso circunferencial de la corona como sigue:

Figura 04 Dimensiones del diente de la Corona.Fuente: El Autor: (ARPI CALDERN).

DISEO DEL EJE PRINCIPALLas fuerzas producidas por la transmisin, los rodillos originan torques en el eje principal. En la figura 4.65 se observa un esquema general de los mecanismos de transmisin de potencia y compactacin, a partir del cual se determinan las fuerzas y torques que intervienen en el diseo del eje.

Figura 05 Mecanismos de transmisin de potencia y compactacin.Fuente: ARPI CALDERN

OBTENCIN DE ENERGA ELCTRICA A TRAVS DE SISTEMAS FOTOVOLTAICOSEl uso de un sistema fotovoltaico se convierte en una de las alternativas para poder generar energa limpia, contribuyendo con el medio ambiente y que, bien estructurada, posee tiempos cortos de recuperacin de la inversin. Estos, suscitan un ingreso mayor para los pobladores y finalmente, el acceso a una fuente de energa elctrica propia.Las aplicaciones de un sistema fotovoltaico son variadas, desde el sector agrcola hasta aplicaciones comerciales que pueden ser beneficiosas para cualquier comunidad agrcola y rural, que se decida por tener un sistema fotovoltaico, acarreando el ansiado desarrollo de estos pueblos.Para la aplicacin a utilizar, que es energizar motores de mquinas peletizadoras para conseguir pellets de pasto y forrajes, el uso de un sistema fotovoltaico no debera ser la excepcin. Este sistema nos permitira cargar un arreglo de bateras para almacenar la energa solar que se captura y transformarse en energa elctrica.De hecho, se pueden apreciar ventajas en ciertos campos de aplicacin como:Clima: al generarse la energa elctrica a partir de la luz del sol, no se produce ningn tipo de polucin ni emisin de gases contaminantes que favorezcan el efecto invernadero.Geologa: Las celdas fotovoltaicas se fabrican con silicio, elemento obtenido de la arena, muy abundante en la naturaleza y del que no se requieren cantidades significativas.Suelo: No se producen contaminantes, ni vertidos por lo que el suelo no sufre daos por erosin.Aguas superficiales y subterrneas: Al igual que en el punto anterior al no producirse alteracin de los acuferos por contaminantes no existe ningn dao en las aguas superficiales y subterrneas.Flora y fauna, la repercusin sobre la vegetacin es nula, y, al eliminarse los extensos tendidos elctricos, se evitan los posibles efectos perjudiciales para las aves.Paisaje: Los paneles solares son fciles de ambientar en distintas estructuras lo que logra una armona en cuanto a la esttica y a la vista.Variables a favor de un sistema fotovoltaicoLas variables internas identificadas en las zonas rurales de la regin Puno; se pueden enunciar, a continuacin: INCIDENCIA SOLAREl ndice de incidencia solar es un parmetro muy importante debido a que, a partir de ste, se determinarn el mximo y mnimo de energa que se puede obtener por da y si es suficiente, para hacer funcionar al motor que se elegir posteriormente. El estudio ms profundo acerca de este tema hecho hasta ahora, es el realizado por la NASA National Aeronautics and Space Administration por sus siglas en ingls o Administracin Nacional de Aeronutica y Espacio. Con simplemente inscribirse en la base de datos de la NASA, se puede acceder a sus estudios y observaciones realizados durante un perodo de 22 aos (julio 1983- junio 2005) en la latitud - 15 y longitud 70 que se eligieron por ser las coordenadas de ubicacin a de la regin. TABLA 02: INCIDENCIA SOLAR SEGN MESESMesLa radiacin solar diaria - horizontal

kWh / m2/ d

Enero5.60

Febrero6.37

Marzo7.17

Abril7.42

Mayo6.88

Junio5.17

Julio5.13

Agosto5.39

Septiembre5.82

Octubre5.70

Noviembre5.51

Diciembre5.24

Anual5.95

Fuente: NASA, ha pedido propio segn coordenadas de ubicacinConsiderando estos datos, se puede concluir que:Se tiene un promedio de 5,95 KW-h por cada metro cuadrado durante un da de incidencia solar, que resulta de hallar la media de la Incidencia Solar en una Superficie Horizontal por Mes registrada en la tabla.El mnimo de incidencia se produce entre los meses de junio y julio presentando un ndice de 5,13KW-h al da y teniendo su mxima en abril con 7,42KW-h, hallados a partir de la tabla.De esta manera, se puede considerar perfectamente factible disear el sistema para la comunidad siempre y cuando el nivel de energa requerido este por debajo del promedio de 5,95KW-h por metro cuadrado.

DISEO DEL SISTEMA SOLAR PARA LA MQUINA PELETIZADORAA travs de este captulo, se propondr el diseo de la solucin propuesta, se evaluarn las proformas de diversas empresas que tengan las mquinas y equipos necesarios, basndose en los requerimientos encontrados durante el estudio realizado. DIMENSIONAMIENTOPara dimensionar el diseo del sistema se necesita medir de una manera real las necesidades de la poblacin. Por ello, se evalu mediante los reportes de IV Censo Agrario de la Regin Puno.Como se puede apreciar en el cuadro, lo que se desea como producto final es el pellets de alfalfa, pero en la cantidad que las zonas rurales de la regin puno la requieran que es de 12712 kilogramos diarios para la alimentacin total del ganado vacuno. Por lo que lo ms adecuado sera el uso de un motor que proporcione entre 12 a 13 toneladas de pellets de alfalfa de esta manera, se tendra el total necesario para cubrir la necesidad del ganado y el tiempo suficiente como para poder recargar las bateras en ese lapso de tiempo que no se usa el motor. MOTOR DE PELETIZADORAEl objetivo es captar energa solar para cargar bateras y alimentar motores de peletizado que producirn el pellets de alfalfa que sirve para alimentar al ganado vacuno en zonas rurales de la regin Puno.Se debe cambiar la forma de obtener pellets de alfalfa a travs de peletizadoras nuevas, ms eficientes y de menor tamao, adems, de ir en equilibrio con el medio ambiente en donde se utilizarn. ARREGLO DE BATERASUna batera se puede definir como un dispositivo que convierte energa qumica en energa elctrica gracias a la accin de sus celdas internas. Las bateras ms comunes son las de nquel-cadmio y las de plomo cido que presentan diversas concentraciones de acuerdo a la aplicacin que se necesita. Para el caso especfico de carga a travs de energa obtenida a partir de paneles solares se utilizan bateras de plomo cido de ciclos profundos.Estas se caracterizan por tener placas slidas de plomo, a diferencia de por ejemplo, las bateras para arranque en donde sus placas son porosas. Esto permite que la superficie sea menor por lo que ofrece una menor potencia instantnea.Las bateras de plomo cido que se planean usar, cumplen con la siguiente reaccin qumica:

FIGURA 06: Ecuacin qumica de las bateras de plomo cido.En la descarga, se puede apreciar como el dixido de plomo y el plomo es convertido en sulfato de plomo liberando 2 electrones. Por el contrario, en la carga, el sulfato de plomo es convertido en dixido de plomo y en plomo, liberando oxgeno e hidrgeno respectivamente.Como se pudo apreciar, el peletizador elegido usa un motor de 24V DC que necesita 3HP, que equivalen a 2 238W, para funcionar por ende, nuestro arreglo de bateras debe proporcionarnos estas cantidades.Adems, para el calcular la cantidad de corriente consumida por el motor del peletizador es necesaria una simple divisin de los 2 238W entre los 24V de alimentacin, resultando una corriente nominal de 93.25A y estimndole un mximo de corriente en su pico de arranque de 140A, si se considera aproximadamente un 50% ms que la corriente nominal.

TIPO DE BATERASCONCORDE SUN XTENDER PVX-2120LRealizada por uno de los fabricantes lderes en bateras para aeronutica y aplicaciones solares, la batera es Concorde Sun Xtender PVX-2120L para aplicaciones de ciclo profundo provee 12 V y 136A-h.Su precio es de US$499,00 (cuatrocientos noventa y nueve dlares americanos) que equivalen aproximadamente a S/. 1 501,99 (mil quinientos un nuevos soles con noventa y nueve cntimos) por cada batera.

FIGURA 07 Batera PVX-2120LFuente: www.isaveenergy.com consultado el 04/2009

Entre las principales caractersticas que la batera PVX-2120L (anexo # 7) ofrece se tiene: un ratio de descarga propia de 1% aproximadamente por mes a una temperatura de 25C; que est realizado con la mayora de piezas bajo el estndar DOT HMR49 que indica que un material no es peligroso y; por ltimo, sus Electrolitos estn recubiertos por AGM (Absorbed Glass Mat) que son separadores de vidrio micro poroso.ROLLS SURRETTE 12CS 11PSEsta marca de bateras es reconocida por servir para energizar en su mayora yates y embarcaciones. Cuenta tambin, con una lnea de bateras solares de ciclo profundo donde la que ms se acomoda a nuestro planteamiento es el modelo 12CS 11PS que ofrece una capacidad de 121 A-h y otorga 12V. Como en capacidad satisface nuestros requisitos, entonces, solo se debe formar el arreglo de bateras en serie para que ofrezcan los 24V que estamos buscando.

FIGURA: 08 Batera Surrette 12CS 11PSFuente: www.wholesolar.com

El precio por esta batera es de US$ 1 020 (mil veinte dlares americanos) que en nuestra moneda local seran S/. 3 098,20 (tres mil setenta nuevos soles con veinte cntimos). Adems, ofrecen 10 aos de garanta y se aseguran ms de 2000 ciclos para un 80% de descarga profunda.

UB-8D AGMEste modelo de batera ofrece una capacidad de 110A-h y otorga 12V. Tiene una masa de 167 libras y al igual que la opcin Concorde ofrece material hecho en AGM (Absorbed Glass Mat) adems de cumplir con los estndares especificados en el ATA 60 de las Fuerzas Armadas Americanas [19], que es un estndar de aviacin que se refiere a las prcticas comunes para hlices y rotores.As como en las otras opciones, al ofrecer 12V se tendr que realizar un arreglo de bateras dispuestas en serie y paralelo para alcanzar los 24V y 140A que se necesitan para el sistema.

FIGURA: 09 Batera UB-8D AGMFuente: www.apexbattery.com

El precio estipulado para esta batera es de US$ 475,00 (cuatrocientos setenta y cinco dlares americanos con noventa y cinco centavos) que seran unos S/. 1 429,75 (mil cuatrocientos veintinueve nuevos soles con setenta y cinco cntimos).

ELECCIN DE BATERASPor la alta cantidad de corriente que puede ofrecer por la gran especializacin que una excelente marca como Concorde ha tenido para con las bateras para aplicaciones solares; la eleccin apuntar a un arreglo de bateras de la marca Concorde y modelo Sun Xtender PVX-2120L. Como se indic, el motor requiere una corriente nominal de 93.25A y de 140A en su pico de corriente en el arranque, por lo que se deber disponer un arreglo de la siguiente forma:2 en serie para alcanzar los 24VDC que necesita como alimentacin el motor.2 en paralelo al arreglo anterior para alcanzar y superar los 140A que alcanza la corriente de arranque del motor; suplindolo con 272A-h (136A-h x 2).El arreglo de bateras ser capaz de ofrecer unos 6 528W de potencia por hora estando cargadas al 100% por lo que el sistema estara sobredimensionado en casi un 50%, ofreciendo la posibilidad de ampliar la cantidad de cargas a utilizar.Las otras opciones de bateras disponibles fueron descartadas, en el caso de las bateras Rolls Surrette, por su alto precio; por otra parte, en el caso de las bateras UB-8D por necesitar de un arreglo de 3 bateras en paralelo para poder satisfacer las exigencias de corriente del motor del peletizador.

CONTROLADOR DE CARGALos paneles solares nos brindan energa elctrica a partir de la energa que captan del Sol; sin embargo, la posicin del Sol, el ngulo desde donde se capta la energa, la intensidad de su brillo e incidencia con llevan a una variacin del voltaje a la salida del arreglo de paneles. Cuando la incidencia es poca, como por ejemploCuando pasa una nube, el voltaje llega a niveles de entre 7 a 8V; y cuando se encuentra, por ejemplo, a medioda, llega a niveles de 20V ms o menos por panel (el cul es un nivel de voltaje muy alto para nuestro requerimiento).Debido a esto, es imperativo que se tenga una unidad que se encargue de regular este voltaje y mantenga cargada la batera; cualquiera que sea la incidencia o las circunstancias sobre los paneles, la salida hacia las bateras sea los 24V que hemos diseado en el punto anterior. Adems, el controlador de carga debe ser capaz de cargar el arreglo de bateras en un tiempo adecuado y as, poder energizar el peletizador diariamente a su mxima potencia.

OUTBACK MPPT CHARGE CONTROLLER MX80Bajo estos requerimientos, se busc en el mercado un controlador de carga que cumpla con altos estndares lo que nos garantizar que funcione adecuadamente, como el Outback MPPT Charge Controller MX80.Este controlador de carga presenta voltajes variables entre 12, 24, 48 y 60V; adems de soportar hasta 80A de corriente de corto circuito. Entre todas sus caractersticas las ms importantes son: su regulacin DC/DC bajo el sistemaMPPT ( Maximum power point tracker) que es el aprovechamiento total de laenerga captada por los paneles solares variando la resistencia para maximizar la potencia en el punto mximo de corriente y voltaje; el control de activacin del sistema cuando se encuentra dentro del horario en donde el Sol alumbra, es decir desde las 5am hasta las 7pm; y compensacin por temperatura opcional por RTSRemote Temperature Sensor. Adems presenta un consumo muy bajo, llegando a 1W-h por lo que en un da, el consumo de energa presentado por este dispositivo sera de 24W lo que debera ser cubierto por la energa captada en el arreglo de paneles solares, y que son manejables para el arreglo de bateras.

FIGURA: 10 Outback MPPT 80AFuente: www.siliconsolar.com

Por ltimo, el precio de este controlador de carga solar es de US$599,00 [20] (quinientos noventa y nueve dlares americanos) que equivalen a S/. 1 802,99 (mil ochocientos dos nuevos soles con noventa y nueve cntimos) en la empresa Solar Panel Store con direccin www.solarpanelstore.comXANTREX XW MPPT60-150El controlador de carga Xantrex XW MPPT60-150 (ver anexo # 6) al igual que la opcin expuesta anteriormente ofrece la tecnologa de carga MPPT que como se dijo maximiza la potencia ofrecida por las celdas fotovoltaicas.Es otro de los pocos controladores que nos ofrece hasta 60V de regulacin variando por pasos de 12V, 24V y 48V; sin embargo, la capacidad de corriente que soporta es de 60A lo que ocasionar que la carga sea un poco ms lenta comparando con la opcin previa, pero que no es algo crtico al considerar la cantidad de uso que se le dar al motor de peletizadora.

FIGURA: 11 Xantrex XW MPPT60-150Fuente: www.wholesalesolar.com

ELECCIN DEL CONTROLADOR DE CARGAA pesar que las dos opciones presentadas son muy buenas, ya que son regulables en cuanto al voltaje y alcanzan los 24VDC que se necesitan y poseen toda una tecnologa normada como respaldo, se elegir el controlador de carga Outback MPPT Charge Controller MX80 porque soporta 20A ms de corriente que la otra opcin por una variacin de precio de US$ 100, que no resulta excesiva. Adems, cumple con estndares importantes como para darnos la suficiente seguridad, y tanto su tamao como su potencia consumida (24W por da) son pequeos.El controlador de carga elegido no requiere un software adicional, presenta uno ya preinstalado de fcil operacin y programacin detalladas en la gua del usuario. se observa el diagrama de conexiones del controlador donde destacan los bornes de entrada para el arreglo de paneles fotovoltaicos (PV+, PV-; entradas positiva y negativa respectivamente) y los bornes para las salidas hacia el arreglo de bateras (BAT+, BAT-; correspondientes a las salidas positiva y negativa). Estos deben ser ajustados con 35 libras pulgada y soportan cables de hasta AWG # 2. Internamente, tanto la entrada PV- como la salida BAT- estn cortocircuitadas, por lo que slo un cable es necesario para ponerlos al nivel del potencial ms bajo; adems existe un borne adicional al cul se le conectar esta referencia (el marcado con: conexin a GND) para poner al mismo potencial el chasis del controlador.Se aprecia tambin los agujeros para poder ajustar el controlador mediante tornillos; adems, la salida auxiliar programable, que para esta aplicacin no se usar; y la batera para el Sensor Remoto de Temperatura, RTS, por sus siglas en ingls.

ARREGLO DE PANELES SOLARESEntre los paneles solares disponibles en el mercado existen dos clases para elegir:Mono cristalinas.- Formadas por un nico cristal de silicio.Poli cristalinas.- Formadas a partir de diminutas partculas cristalizadas.En todas sus presentaciones estas cuentan con 12V de salida y varan de acuerdo a la potencia mxima que son capaces de proporcionar.Sabiendo que se necesitarn 24V, se disear el arreglo de paneles solares necesarios para poder captar la suficiente energa para encender la peletizadora diariamente.

CLCULO DE LA CANTIDAD DE PANELES SOLARESCon los datos detallados de incidencia solar en las coordenadas de la regin Puno, donde el promedio ascenda a 5,95KW-h por metro cuadrado; se puede calcular la cantidad de paneles solares necesarios con un rea de superficie idnea como para captar toda la energa demandada por el peletizador. Como se muestra en la figura el horario de incidencia solar sobre un arreglo tpico de paneles solares es desde las 08:00 hasta aproximadamente las 17:00 horas; sin embargo, se considerar la cantidad de horas trabajadas por los pobladores (normalmente de 7 horas) y adems, se le restar 1 hora adicional para ajustar la grfica a la mnima cantidad de horas de irradiacin solar posible, como sucede en invierno. Por lo que se considerarn 6 horas en donde el Sol alumbra de manera continua.

FIGURA: 12 Curva de voltaje generado por el arreglo de paneles solaresFuente: Manual de usuario del controlador de carga.

Cantidad de potencia que debe ser recolectada en una hora = 2238W / 6 horas = 373 W / hEl arreglo de paneles solares debe captar 373 W por hora como mnimo para que al final del da se pueda emplear el peletizador de alfalfa.PANEL SOLAR SHARP ND-123U1Los paneles a utilizar tienen cada uno una potencia de 123W, es del tipo poli cristalino y es posible pedirlo bajo el cdigo ND-123U1 en la direccin www.isaveenergy.com Estos modelos de paneles desarrollados en investigaciones a travs de 45 aos por Sharp presentan las caractersticas detalladas en la tabla 3.4 que fue realizada basado en la informacin recogida desde la pgina distribuidora de estos paneles que ofertan estos paneles a S/. 2 043,79 (Dos mil cuarenta y tres nuevos soles y setenta y nueve cntimos).Para obtener los 24V que necesitamos; se deben implementar 2 paneles conectados en serie, los que nos brindar mayor voltaje. Adems, colocando una cantidad de paneles en paralelo al arreglo que tenemos ya en serie; se podr aumentar la capacidad de corriente otorgada por el arreglo de paneles; de esta manera, se obtendr una mayor potencia.Como se mencion, los paneles captan 123W como mximo y si se colocan 3 en paralelo al mismo se obtendrn 738 W por cada hora, lo que nos permitir alcanzar los 3 754W que se desean en un tiempo aproximado de 5,09h.Finalmente, se tendra listo el arreglo de 6 paneles, dispuestos de 3 ramas en paralelo de 2 paneles en serie por cada rama, con diodos ultrarrpidos de proteccin (se usar el RURG8060 de 80, a la salida de sus bornes, esto para evitar que existan corrientes que entren en sentido contrario al normal flujo. Estos tienen un costo de S/. 17,40 en Fairchild SemiconductorPANEL SOLAR Q-CELL HBM210-16498PEstos son uno de los mejores paneles presentes en la pgina www.todoenstock.com desarrollado por Q-cell captan una potencia de 210W por cada panel, adems de una garanta por 5 aos y se afirma que a los 10 aos la produccin bajar a 90% y en 25 aos a 80%. Una de las particularidades esenciales en este modelo es que cuenta con certificaciones TV CLASII e IEC 61215 que denota la calidad de diseo y aprobacin de tipo para mdulos fotovoltaicos de silicio cristalino para aplicaciones terrestres. Este modelo finalmente se encuentra valorizado en S/. 2 197,61 (dos mil ciento noventa y siete nuevos soles con sesenta y un cntimos) y cuenta con las siguientes especificaciones detalladas.MODELOHBM (210) 16498pPotencia210 WVoc35.6 VIsc8.06 AVmax sistema1000 VPeso19 kgTipo de silicioPoli cristalinoDimensiones1643x987x50 mmTABLA: Caractersticas elctricas tpicas del panel solar HBM210-16498pFuente: www.todoenstock.com/prod_placas.html

Finalmente, realizando el clculo de la cantidad necesaria de paneles, como se dijo en los puntos previos, se necesitan 2 paneles en serie para obtener los 24V y con los 210W que son capaces de captar, entonces tan solo colocando 2 en paralelo a los anteriores se obtendr 840W (210W x 4); con lo que los 3 754W requeridos se obtendrn en 4,47h como mnimo.Al igual que en la opcin anterior se usaran diodos de proteccin RURG8060 de 80A.ELECCIN DE PANELES SOLARESLa eleccin en este punto entre las dos opciones presentadas, se hace ms clara luego del clculo hecho. La segunda opcin; es decir, el panel solar Q-cell HBM210-16498p significa el balance ideal entre cantidad de potencia recolectada y tiempo empleado, ya que con las 4,47 horas en las que captan la potencia requerida para el funcionamiento del sistema, dan tiempo a los pobladores de poder picar el forraje dentro de su jornada laboral ordinaria; convirtindose en la mejor alternativa. Tambin, no se emplear mucho espacio para el arreglo de paneles solares, a diferencia de la primera opcin en donde se usan 6 paneles, se usarn slo 4, captando incluso ms energa que la primera opcin. Por ltimo presenta certificaciones internacionales que respaldan esta opcin.Como se mencion, se conectarn diodos ultrarrpidos de proteccin RURG8060 a la salida de los bornes del arreglo de paneles, esto para evitar que existan corrientes que entren en sentido contrario al normal flujo. No s utilizar rompe circuitos (Circuit Breakers) debido a que la intensidad de corriente mxima del panel escogido es de 7,29A que en conjunto no superar los 80A que soporta el controlador de carga.

ANLISIS DE VIABILIDAD ECONMICA DE LA ENERGA CONVENCIONAL Y LA ENERGA FOTOVOLTAICA FORMULACIN Y EVALUACINANLISIS DE LA DEMANDAEl anlisis de la demanda tiene por objetivo cuantificar la demanda de potencia y energa elctrica de las localidades ubicadas en el rea del proyecto, con periodo de 20 aos como horizonte de evaluacin del proyecto. Para un anlisis de la demanda, primero se analiz la demanda de energa elctrica de las zonas rurales:Del cuadro deducimos que el pago por el servicio de energa elctrica en las zonas rurales de la regin Puno esta alrededor de S/. 0.4682 nuevos soles/KWh.En el cuadro se muestra el anlisis de la demanda para el horizonte de evaluacin ANLISIS DE LA OFERTAALTERNATIVA N 01 La Oferta de energa disponible en el rea de influencia del proyecto proviene del Sistema Elctrico Interconectado Nacional (SEIN), la cual garantiza la disponibilidad de energa y potencia, y la confiabilidad del sistema, posibilitando la implementacin del proyecto.ALTERNATIVA N 02Considerando los niveles de radiacin solar en la zona del proyecto y el tamao de los mdulos fotovoltaicos domiciliarios, la oferta mensual de energa por panel abonado es de: 8.25KWh-mes y 210 Wp. COSTOS EN LA SITUACIN "SIN PROYECTO"Actualmente estas comunidades no cuentan con servicio elctrico al 100%.Los costos en la situacin "sin proyecto" corresponden al consumo de fuentes alternativas de energa.En la situacin actual, los pobladores cubren sus necesidades de energa elctrica a travs de las siguientes fuentes alternativas:(a) Iluminacin:Velas (b) Informacin (radio y televisin) : Bateras y pilas(c) Refrigeracin o motores:---------------------Para el presente anlisis, los costos en la situacin "sin proyecto" son cero.

COSTOS EN LA SITUACIN "CON PROYECTO"ALTERNATIVA N 01.Los costos del proyecto, se han determinado a precios privados) y a precios sociales, para lo cual se han utilizado los factores de correccin correspondientes. Estos costos estn dados por:Los Costos de Operacin y Mantenimiento se han calculado como un porcentaje de la inversin inicial. De acuerdo a los datos histricos de ELECTRO PUNO S.A.A, este porcentaje es el 2% al 2.5%.La energa para la Electrificacin rural se comprar en la Barra de la Subestaciones, y la venta se efectuar en Baja Tensin para las localidades rurales del proyecto. El pliego tarifario de compra y venta de energa utilizado es del Sistema Rural - Sector Tpico III, de la Empresa Electro puno S.A.A. Ver pliego tarifario de compra y venta de energa.Se considera la inversin requerida para renovar los componentes cuya vida til es menor a 20 aos.Los Costos de Operacin y Mantenimiento estimados como porcentaje de la inversin, se determin 1 % del total de la inversin durante todo el horizonte de evaluacin.Los costos de inversin de cada alternativa, se muestran a continuacin:EVALUACINBENEFICIOS EN LA SITUACIN "SIN PROYECTO".Actualmente las comunidades de la regin puno no cuentan con servicio elctrico adecuado para el funcionamiento de motores elctricos.BENEFICIOS EN LA SITUACIN "CON PROYECTO".BENEFICIOS FINANCIEROSALTERNATIVA N 1.Los beneficios financieros de la Ampliacin de Electrificacin Rural estn determinados por el consumo de energa a la tarifa vigente en el sistema de distribucin.ALTERNATIVA N 2.A la fecha no existe ninguna normatividad, ni tarifas, respecto al uso de la energa solar para el servicio elctrico. Para la evaluacin se considera una empresa concesionaria que es propietaria y administra los mdulos fotovoltaicos.Sin embargo, para determinar la rentabilidad financiera de las inversiones en energa solar, la autoridad reguladora (OSINERG) debe determinar el pago mensual de cada abonado, de manera que permita cubrir los costos de operacin y mantenimiento y recuperar parte de la inversin.Este pago mensual regulado por el servicio de paneles solares se compara con el ahorro de costos de energas alternativas de los pobladores. En esta evaluacin se ha considerado un pago mensual regulado de US$ 1.51 por abonado aproximadamente.La evaluacin de los beneficios incremntales para la alternativa 1.BENEFICIOS ECONMICOS Y SOCIALES.La determinacin de los beneficios econmicos de la electrificacin rural, el cual se formul en base a la Metodologa para la estimacin de los beneficios econmicos presentada por NRECA.Por medio de este proyecto se espera lograr incrementar el Coeficiente de Ampliacin de Electrificacin a un valor muy prximo a la unidad.EVALUACIN BENEFICIO/COSTO.En base al flujo de costos y beneficios determinados a precios privados y precios sociales para ambas alternativas se determin el VAN en cada caso.ANLISIS DE SENSIBILIDAD.Para el presente proyecto se han considerado como las principales variables fuente de incertidumbre las siguientes:La inversin inicialEl rango de variacin de esta variable, para la alternativa 1, ser de 10% a un +10% de la inversin, debido a que los costos suelen subir debido a la escasez de los materiales, y adems que, en esta alternativa, existe una mayor probabilidad de tener imprevistos.Se concluye que si la inversin de la alternativa 1 aumenta hasta un 10%, el VAN a precios sociales de esta alternativa sigue superior. La tarifa de venta de energaEl rango de variacin de esta variable, para el caso de la alternativa 1, ser de 10% a un +10% de la tarifa actual, debido a que el ingreso de nuevas fuentes de energa como el gas natural, puede hacer que costo de la energa baje.Por otro lado, la escasez de lluvias, puede hacer que las tarifas suban. Se concluye que si la tarifa de ventas aumentara o disminuyera, siempre la alternativa 1 ser mejor. COSTOS DE OPERACIN Y MANTENIMIENTOSe variar el % de operacin y mantenimiento entre los valores -10% y +10%, y se verificar la variacin de la sostenibilidad y de los indicadores econmicos privados y sociales.PARA LA ALTERNATIVA 1:En este caso se afirma tambin que si los costos de operacin y mantenimiento considerados en la evaluacin aumentaran o disminuyeran, siempre la alternativa 1 ser mejor.ANLISIS DE SOSTENIBILIDAD (ALTERNATIVA ELEGIDA)CAPACIDAD DE GESTINEn la etapa de inversin los gobiernos locales buscaran completar el financiamiento con aportes de la Regin Puno, aporte de materiales de la DEP - MEM y aportes de entidades de cooperacin internacional, mientras que en la etapa de operacin, el proyecto estar a cargo de la empresa Concesionaria ELECTRO PUNO S.A.A.FINANCIAMIENTO DE LOS COSTOS DE OPERACIN Y MANTENIMIENTOLos costos operativos, se financian con los beneficios obtenidos por la venta de energa a los beneficiarios del proyecto.Se aprecia que el proyecto cubre tanto los costos de operacin y mantenimiento como la compra de energa, con los ingresos provenientes por tarifas. A este efecto se puede concluir que el Proyecto despus de cubrir los costos podr obtener algunos ingresos que le permitan recuperar a muy largo plazo parte de su inversin.ANLISIS DE IMPACTO AMBIENTALEl Estudio de Impacto Ambiental (EIA) tiene como objetivo la identificacin de los impactos ambientales, tanto positivos como negativos, para prevenir con medidas de control y seguimiento el deterioro del medio ambiente, en las fases de diseo, construccin y operacin del proyecto bajo el concepto de desarrollo sostenible.MARCO LEGALEl estudio de impacto ambiental se enmarca en el contexto de la poltica nacional ambiental.La Constitucin Peruana en su artculo 67 seala que el estado determina la poltica nacional del ambiente y promueve el uso sostenible de los recursos naturales, por otro lado establece que toda persona tiene derecho a la paz, la tranquilidad, al disfrute del tiempo libre y al descanso, as como de gozar un ambiente equilibrado y adecuado al desarrollo de su vida.Asimismo la ley de concesiones elctricas (D.L.N 25844), establece las normas que regulan las actividades relacionadas con la energa elctrica y en su artculo 9 se seala que el estado previene la conservacin del medio ambiente y del patrimonio cultural de la nacin; as como el uso racional de los recursos naturales en el desarrollo de las actividades relacionadas a la generacin, transmisin y distribucin de energa elctrica.a) AlcancesLos alcances del estudio sern los siguientes:Descripcin de las caractersticas fsicas, biolgicas y socioeconmicas del rea en donde se desarrolla el proyecto( zonas rurales de la regin puno)..Identificacin de los Impactos Ambientales Potenciales, tanto positivos como negativos.Plan de Manejo Ambiental, Programa de Monitoreo y Plan de Contingencia.Anlisis Costo Beneficio de los impactos positivos y negativos.b) Metodologa Se trabajaron las siguientes etapas:Definicin del entorno del proyecto: En esta etapa se recopil la informacin necesaria sobre el rea del proyecto, para comprender el funcionamiento del medio ambiente.Descripcin de Proyecto y determinacin de los Impactos Ambientales: Descripcin de las actividades de la alternativa escogida para el proyecto, ya sea en sus etapas de diseo, construccin y operacin, as como el anlisis de cmo estas actividades afectan a los factores ambientales involucrados dentro de la zona de estudio.GLOSARIO DE TRMINOS BSICOS.LA ALFALFA Es uno de los cultivos ms valiosos para la alimentacin del ganado, tanto en pastoreo directo como en las distintas formas en que su forraje puede ser conservado. El valor de la alfalfa radica en su alto potencial de produccin de materia seca, alta concentracin de protena, alta digestibilidad y un elevado potencial de consumo animal. A esto debe sumarse su alto contenido de vitaminas A, E y K o sus precursores, y de la mayora de los minerales requeridos por el ganado productor de leche y carne, en especial calcio, potasio, magnesio y fsforo (4, 5, 22, 109). Estas caractersticas hacen que la alfalfa sea una de las especies preferidas para producir forraje conservado de alta calidad, lo que permite transferir su produccin entre pocas del ao y regiones ganaderas. El rol de los forrajes conservados en los sistemas de produccin de carne y leche de la Argentina ha ido variando a travs del tiempo. En el pasado, la produccin y almacenamiento de reservas forrajeras eran considerados como un "seguro" contra emergencias que pudieran disminuir la produccin de forraje, tales como perodos prolongados de sequa, de anegamiento o de temperaturas extremas, y ataques de plagas y enfermedades. Por el contrario, en la actualidad los forrajes conservados de alta calidad son considerados un componente vital de la alimentacin animal para aumentar la produccin ganadera mediante el incremento de la carga animal y la produccin individual.

EL PANEL FOTOVOLTAICO Consiste en una asociacin de clulas, encapsulada en dos capas deEVA(etileno-vinilo-acetato), entre una lmina frontal de vidrio y una capa posterior de unpolmerotermoplstico(normalmente tedlar).Este conjunto es enmarcado en una estructura de aluminio con el objetivo de aumentar la resistencia mecnica del conjunto y facilitar el anclaje del mdulo a las estructuras de soporte. Las clulas ms comnmente empleadas en los paneles fotovoltaicos son de silicio, y se puede dividir en tres subcategoras:LAS CLULAS DE SILICIO MONO CRISTALINOEstn constituidas por un nico cristal de silicio, normalmente manufacturado mediante elproceso Czochralski.Este tipo de clulas presenta un color azul oscuro uniforme.LAS CLULAS DE SILICIO POLI CRISTALINO(TAMBIN LLAMADO MULTICRISTALINO) Estn constituidas por un conjunto de cristales de silicio, lo que explica que su rendimiento sea algo inferior al de las clulas mono cristalinas.Se caracterizan por un color azul ms intenso.LAS CLULAS DE SILICIO AMORFO. Son menos eficientes que las clulas de silicio cristalino pero tambin menos costoso. Este tipo de clulas es, por ejemplo, el que se emplea en aplicaciones solares comorelojesocalculadoras.El parmetro estandarizado para clasificar la potencia de un panel fotovoltaico se denominapotencia pico, y se corresponde con la potencia mxima que el mdulo puede entregar bajo unas condiciones estandarizadas, que son:Radiacin de 1000 W/mTemperatura de clula de 25C (no temperatura ambiente).Los rendimientos tpicos de una clula fotovoltaica de silicio poli cristalino oscilan entre el 14%-20%. Para clulas de silicio Mono cristalino, los valores oscilan en el 15%-21%.Los ms altos se consiguen con los colectores solares trmicos a baja temperatura (que puede alcanzar un 70% de rendimiento en la transferencia de energa solar a trmica).Lospaneles solares fotovoltaicosno producen calor que se pueda reaprovechar -aunque hay lneas de investigacin sobre paneles hbridos que permiten generar energa elctrica y trmica simultneamente. Sin embargo, son muy apropiados para proyectos de electrificacin rural en zonas que no cuentan con red elctrica, instalaciones sencillas en azoteas y deautoconsumo fotovoltaico.DEFINICIONES OPERATIVASSe analizarn los parmetros que se deben tener ms en cuenta para el diseo del sistema fotovoltaico, dividindose estos, a su vez, en indicadores cuantitativos que se refieren a los que son mesurables, e indicadores cualitativos, los cules van ligados a los niveles de satisfaccin y aceptacin.INDICADORES CUANTITATIVOSPotencia elctrica.- Variable importante que definir que tanto consumir la carga en el sistema fotovoltaico.Voltaje DC.- Tipo de voltaje a utilizar para el motor, mientras ms alto sea su valor, menor cantidad de corriente elctrica se utilizar.Energa.- Representa a la cantidad de energa disponible por da para poder ser utilizada en el sistema a disear.INDICADORES CUALITATIVOSSatisfaccin del usuario.- Medible a travs del cumplimiento de los requerimientos en las zonas rurales de la regin Puno.Inversin realizada.- El monto de dinero que costara el diseo, siempre tiene que verse reducido al mnimo pero con la mayor calidad posible.Seguridad.- Para el usuario del sistema, apoyado en la solidez que representan las normas internacionales.HIPTESIS DE LA INVESTIGACINLas hiptesis del estudio se presentan en dos niveles:HIPTESIS GENERAL. Es posible estudiar y disear un mquina peletizadora de alfalfa con el aprovechamiento de energa solar, lo cual permitir un alimentacin adecuada al ganado vacuno de la regin puno.

HIPTESIS ESPECFICO. El estudio de la produccin de alfalfa para la alimentacin de ganado vacuno en la regin Puno determinara la potencia de la mquina peletizadora.

El mercado de mquinas peletizadoras de alfalfa para la alimentacin de ganado vacuno en la regin Puno es demasiado bajo.

Es posible disear una mquina peletizadora a partir de la produccin de alfalfa en la regin Puno.

Es posible realizar el estudio de suministro de energa para la mquina peletizadora de alfalfa a partir de la energa solar en la regin Puno.

Los resultados tcnicos y econmicos del estudio y diseo de la mquina peletizadora de alfalfa con aprovechamiento de energa solar en la regin Puno son los aptos para el estudio y diseo de la mquina peletizadora de alfalfa.

CAPITULO IIIDISEO METDOLOGICO DE LA INVESTIGACIN.

2 TIPO Y DISEO DE LA INVESTIGACIONAPLICACIN DE MODELOS LOGIT PARA ESTIMAR LA ADOPCIN DE TECNOLOGA A TRAVS DEL MTODO DE VALORACIN CONTINGENTE.Estimar, utilizando el Mtodo de Valoracin Contingente (MVC) la adopcin de tecnologa de los habitantes de las zonas rurales (mquina peletizadora de alfalfa) por mejorar la alimentacin del ganado vacuno.INFORMACIN UTILIZADADatos del censo Agropecuario.Identificar el valor que tiene para las personas poder disfrutar de una mquina peletizadora de alfalfa para mejorar la produccin de ganado vacuno. Por medio de preguntas binaria SI/NO, se supone la adopcin de tecnologa para tres niveles de beneficio que generara la adopcin de tecnologa (mquina peletizadora de alfalfa para mejorar la produccin de ganado vacuno).Una primera adopcin de tecnologa para mejorar la produccin de ganado vacuno (mquina peletizadora con motor disel). Este ser el nivel de calidad A.Una segunda adopcin de tecnologa para mejorar la produccin de ganado vacuno (mquina peletizadora con sistema convencional). Este ser el nivel de calidad B.Una tercera adopcin de tecnologa para mejorar la produccin de ganado vacuno (mquina peletizadora con sistema fotovoltaico). Este ser el tercer nivel de calidad C.Los modelos que se plantean son las siguientes:Modelo de la calidad ambiental A

Modelo de la calidad ambiental B

Modelo de la calidad ambiental C

Dnde: X7: Variable dependiente binaria, que representa la probabilidad de responder SI(1) a la pregunta de ADOPTAR TECNOLOGA por el nivel de calidad ambiental A., o NO ADOPTAR TECNOLOGA (0).

X9: variable dependiente binaria, que representa la probabilidad de responder Si (1) a la pregunta de ADOPTAR TECNOLOGA por el nivel de calidad B, o NO ADOPTAR TECNOLOGA (0).

X11: variable dependiente binaria, que representa la probabilidad de responder Si (1) a la pregunta de ADOPTAR TECNOLOGA por el nivel de calidad C, o NO ADOPTAR TECNOLOGA (0).

X13: Variable independiente continua que representa el ingreso familiar mensual en soles.

X2: Variable binaria que toma el valor de 1 si existe deficiencia en la tecnologa usada y 0 si existe tecnologa adecuada.

X15: Variable independiente binaria que representa el nivel de educacin del entrevistado, si es universitario o mayor 1, y 0 si tiene un nivel de educacin inferior al universitario.

X6: Variable independiente contina que representa adoptar tecnologa por acceder a los beneficios del nivel de calidad ambiental A.

X8: Variable independiente contina que representa adoptar tecnologa por acceder a los beneficios del nivel de calidad ambiental B.

X10: Variable independiente continua que representa adoptar tecnologa por acceder a los beneficios del nivel de calidad ambiental C.POBLACION Y MUESTRA DE INVESTIGACIONEl Departamento de Puno ubicado en la regin altiplnica, parte noroeste del lago Titicaca, abarca una superficie de 71,999 km2 (5.6% del territorio nacional), de la cual 5,011 km2 corresponde a la parte peruana de la superficie del Lago Titicaca. Posee una poblacin de 1268,441 habitantes (19 habitantes por km2).Poltica y administrativamente, Puno comprende 13 provincias y 109 distritos, de los cuales las tres provincias con ms de 100 mil habitantes son Puno, San Romn y Azngaro, que representan el 47.1% de la poblacin total departamental.El ecosistema regional del Altiplano de Puno, se caracteriza por una amplia biodiversidad y variabilidad biolgica, en el que se distinguen dos zonas agroecolgicas, la zona circunlacustre y Suni. La zona circunlacustre es muy poblada, por la enorme masa de agua del Lago Titicaca que amortigua las bajas de temperaturas que son frecuentes en el altiplano, cuya altitud oscila entre 3,800 y 3,950 m.s.n.m; sin embargo este medio ha permitido adaptar cultivos y crianzas de especies nativas resistentes, que se conoce con el nombre de la agricultura alto andina. Mientras la zona Suni que forma parte de la cordillera occidental de los Andes, se encuentra en una altitud entre 3,900 y 4,600 m.s.n.m, por lo mismo este espacio recibe poca influencia del lago Titicaca. En esta regin, por la intensidad de sequas, granizadas, heladas y falta de humedad, el clima se comporta de modo adverso afectando negativamente a la actividad agrcola; la ganadera, en cierta medida es la que tiene mayor viabilidad por la existencia de praderas naturales y fuentes de agua que presenta este ecosistema. RECURSOS NATURALESDe la superficie total de 4,384,905 hectreas, sin considerar el rea del Lago Titicaca que le corresponde al Per, el departamento de Puno presenta un rea de 3485,811 hectreas de tierras cubiertas de pastos naturales, los que en su mayor parte son factibles de instalar pastos cultivados tanto en secano como bajo riego, superficie que se estima con posibilidades de instalar pasturas hasta en un 30% que representara ms de 1045,700 hectreas aproximadamente, que en el futuro le dara un potencial ganadero por excelencia, que le posibilitara incrementar la produccin y productividad de leche, carne y lana en la regin, situacin que le permitira ponerse a la vanguardia ganadera del pas, siempre y cuando se le d el impulso y apoyo financiero, tcnico y logstico, con la participacin del Gobierno Regional, y las entidades Pblicas del estado involucrados en el desarrollo agropecuaria de la regin.

PRODUCCIN AGRCOLAEl Departamento de Puno cuenta con 332,630 hectreas de tierras aptas para cultivos que representa el 5.7% de la superficie total (anillo circunlacustre); adems existen 3485,810.68 hectreas de pastos naturales (51%); 1885,810 hectreas son bosques (28%) y 1030,390 son eriazos (15.3%).La produccin agrcola es de carcter estacionario, supeditada a las precipitaciones pluviales y comportamiento del clima. Las familias en el rea rural (comunidades campesinas) por lo general, destinan su produccin para autoconsumo familiar y muy poco para venta en el mercado local, debido a la poca extensin que poseen las unidades familiares (alta presin sobre las tierras de cultivo / minifundio) y afectado por los efectos climticos adversos.Pasturas naturales y forrajesLos 3485,810.68 hectreas de pastos naturales existentes en Puno, sirven para la alimentacin de 624,977 vacunos, 3922,301 ovinos, 2034,309 alpacas, 441,357 llamas y un nmero menor de equinos. Dicha alimentacin es complementada con pastos cultivados de alfalfa (40,000 hectreas) y otros forrajes cultivados (5,000 hectreas) al ao 2007.Los pastos naturales constituye el insumo principal de la alimentacin ganadera de Puno que comprende pastizales de 1ra (15%), 2da (31.4%), 3ra (25.3%) y 4ta clase (28.1%) lo que proporciona 1,537133,236 Kg de materia seca consumible, con un aporte promedio de 5% de protena total por ao que alimenta a 79,98% de la poblacin ganadera de la regin.Pero tambin existen forrajes de avena, cebada y pastos cultivados (asociacin alfalfa y dactylis) que constituyen un aporte significativo en protenas, para la alimentacin del ganado vacuno.Explotacin ganadera vacuna en las comunidades de la reginEl ganado vacuno constituye una estrategia de sobrevivencia importante de la economa campesina. El sistema de crianza de vacunos criollos, es de tipo extensivo en unidades familiares (88% de explotacin ganadera de Puno), utilizando pastos naturales, complementado con forrajes de avena, cebada y rastrojos de cosechas agrcolas; adems es complementado con pastos cultivados a base de la asociacin alfalfa dactylis. Respecto al manejo, sanidad y mejoramiento ganadero an hay que mejorar, por ello los ndices de productividad agropecuaria son bajos con comparacin con otras regiones.En trminos de productividad (Rendimientos unitarios x vaca), la provincia de Melgar alcanza un promedio diario de 3.85 kilos/vaca-da, que le permite elevar su produccin total a 47,238 kilos/da, que lo ubica en la provincia de mayor produccin de leche, seguido de Azngaro con un promedio 2.12 kilos/vaca-da, seguido por la provincia de Puno con un promedio de 1.33 kilos/vaca-da.La produccin de leche vacuna es una de las principales actividades econmicas de los pequeos productores, situacin que se puede comprobar por el crecimiento sostenido y constante de la produccin de leche, a partir del ao 2,000 con un crecimiento de 24% anual llegando al ao 2,005 al 123.94 % de crecimiento acumulado.

CAPITULO IVANLISIS E INTERPRETACION DE RESULTADOS DE LA INVESTIGACION3 MODELOS DE CALIDAD AMBIENTAL AANLISIS ESTADSTICO (RELEVANCIA, DEPENDENCIA Y AJUSTE)PRUEBA DE RELEVANCIA| Prob [ChiSqd > valu] = 0.0000000 ES ALTAMENTE SIGNIFICATIVOEntonces se concluye que es significativo al 1% con un nivel de confianza del 99%Para la variable x6Es significativa al 1%.

Para la variable x13.Es significativa al 1%.

Para la variable x2.No es significativa.

Para la variable x15.No es significativa.

Entonces se concluye que en el modelo logit hay dos variables que son significativas individualmente y dos que no son significativa.

PRUEBA DE LA DEPENDENCIA. (Prueba de significancia global o conjunta.)Lr = -2(lnlr - lnl) remplazando en la formula obtenemos:Lr=-2((-221.9310 - (- 169.4371)) chi squared 104.9878 degrees of freedom 4 Como el chi squared =104.9878 mayor al chi squared con 4 grados de libertad (de tablas) con un nivel de significancia del 99%.Se concluye que hay dependencia global del modelo o son globalmente significativos.

AJUSTE DE MODELOPseudo r-squared =0.23653 y se encuentra en el rango de 0 y 1.Comprende (0.20 0.40) equivalente al r^2 convencional (0.70 0.90)Por lo tanto el ajuste es muy bueno al ms de 70%.

Porcentaje de prediccinCorrect prediction = 74.118%.La variable x2 es altamente sensible por lo que tiene el mayor efecto marginal lo que significa que debo adoptar la tecnologa necesaria para mejorar la produccin de ganado vacuno.

MODELOS DE CALIDAD AMBIENTAL BAnlisis estadstico (relevancia, dependencia y ajuste)PRUEBA DE RELEVANCIA| prob [chisqd > valu] = 0.0000000 es altamente significativoEntonces se concluye que es significativo al 1% con un nivel de confianza del 99%Para la variable x8Es significativa al 1%.

Para la variable x13.Es significativa al 1%.

Para la variable x2.No es significativa.

Para la variable x15.Es significativa al 1%.

Entonces se concluye que en el modelo logit hay 3 variables que son significativas individualmente y 1 que no son significativa.PRUEBA DE LA DEPENDENCIA. (Prueba de significancia global o conjunta.)Lr = -2(lnlr - lnl) remplazando en la formula obtenemos:| Chi squared 92.00479 Degrees of freedom 4 Como el chi squared =92.00479 mayor al chi squared con 4 grados de libertad (de tablas) con un nivel de significancia del 99%.Se concluye que hay dependencia global del modelo o son globalmente significativos. Ajuste de modelo Pseudo r-squared =0.21081 y se encuentra en el rango de 0 y 1.Comprende (0.20 0.40) equivalente al r^2 convencional (0.70 0.90)Por lo tanto el ajuste es muy bueno al ms de 70%.Porcentaje de prediccinCorrect prediction = 74.412%.Anlisis estadstico (relevancia, dependencia y ajuste) PRUEBA DE RELEVANCIA| Prob [chisqd > valu] = 0.0000000 es altamente significativoEntonces se concluye que es significativo al 1% con un nivel de confianza del 99%Para la variable x8Es significativa al 1%.

Para la variable x13.Es significativa al 1%.

Para la variable x2.No es significativa.Para la variable x15.Es significativa al 1%.Entonces se concluye que en el modelo logit hay 3 variables que son significativas individualmente y 1 que no son significativa.

PRUEBA DE LA DEPENDENCIA. (Prueba de significancia global o conjunta.)Lr = -2(lnlr - lnl) remplazando en la formula obtenemos:| Chi squared 92.00479 | Degrees of freedom 4 Como el chi squared =92.00479 mayor al chi squared con 4 grados de libertad (de tablas) con un nivel de significancia del 99%.Se concluye que hay dependencia global del modelo o son globalmente significativos. AJUSTE DE MODELOPseudo r-squared =0.21081 y se encuentra en el rango de 0 y 1.Comprende (0.20 0.40) equivalente al r^2 convencional (0.70 0.90)Por lo tanto el ajuste es muy bueno al ms de 70%.PORCENTAJE DE PREDICCINCorrect prediction = 74.412%.La variable x2 es altamente sensible por lo que tiene el mayor efecto marginal lo que significa que debo buscar la tecnologa necesaria para mejorar la produccin de ganado vacuno.

MODELOS DE CALIDAD AMBIENTAL CAnlisis estadstico (relevancia, dependencia y ajuste) PRUEBA DE RELEVANCIA| Prob [chisqd > valu] = 0.0000000 es altamente significativoEntonces se concluye que es significativo al 1% con un nivel de confianza del 99%Para la variable x10Es significativa al 1%.

Para la variable x13.Es significativa al 1%.

Para la variable x2.Es significativa al 5%.

Para la variable x15.No es significativa.Entonces se concluye que en el modelo logit hay 3 variables que son significativas individualmente y 1 que no son significativa.PRUEBA DE LA DEPENDENCIA. (Prueba de significancia global o conjunta.)Lr = -2(lnlr - lnl) remplazando en la formula obtenemos:Chi squared 44.32037 Degrees of freedom 4 Como el chi squared = 44.32037 menor al chi squared con 4 grados de libertad (de tablas) con un nivel de significancia del 99%.Se concluye que no hay dependencia global del modelo.AJUSTE DE MODELO.Pseudo r-squared =0.10251 no se encuentra en el rango de 0 y 1.Comprende (0.20 0.40) equivalente al r^2 convencional (0.70 0.90)Por lo tanto el ajuste es no es bueno porque es menos del 70%.Porcentaje de prediccinCorrect prediction = 73.529%La variable x2 es altamente sensible por lo que tiene el mayor efecto marginal lo que significa que debo buscar la tecnologa necesaria para mejorar la produccin de ganado vacuno

CONCLUSIONES.La produccin y almacenamiento de reservas forrajeras de alfalfa eran considerados como un "seguro" contra emergencias que pudieran disminuir la p