ANA CRISTINA CHARRY ROJAS LAURA MAYERLY ALVAREZ...

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.


iii

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.


iv

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


v

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


vi

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


vii

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 1. Listado de fuentes de información general ___________________________________ 115


viii


9

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


10

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.


11

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


12

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.


13

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


14

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 .


15

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


16

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].


17

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].


18

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.


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.


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].


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


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.


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


24

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


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


26

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.


27

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


28

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


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%.


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.


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.


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]


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.


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].


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].


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


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.


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.


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.


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


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


Cerro Oriente 7°20'5.52"N 72°42'2.66"W

7,334866 -72,700738 Microondas


Cerro Tasajero

7°59'31.58"N 72°27'43.96"W

7,992105 -72,462211 Microondas


Cúcuta 7°55'37.16"N 72°30'26.40"W

7,926988 -72,507333 Microondas


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


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


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


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


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


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


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


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


46

baja potencia asociado

Sistemas NBD 18 Se encuentran en proceso de desactivación.


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


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


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


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


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


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


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


07°56'16,01"N 72°31'00,55"W

7,937781 -72,516819 Glide Slope


07°54'58,78"N 72°30'54,10"W

7,916328 -72,515028 Localizador


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


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


Numero EA

Código EMA

Nombre estación Latitud Longitud Distancia [km]


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


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


55

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


56

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


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


Numero EA




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


7,900000 -72,490000 5,1231054 5312,914555


7,900000 -72,490000 3,3007040 5312,914555


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


4,705583 -74,150667 0,7821387 4037,652665


58


4,705583 -74,150667 3,4924509 4037,652665


4,705583 -74,150667 7,7631084 4037,652665


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].



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


V7 Antioquia Carepa 07°48'59,5"N 76°43'04,65"W


V8 Antioquia Cerro verde 06°11'51"N 75°28'58"W


V9 Bolívar Cerro maco 09°53'09"N 75°11'41"W


V10 Atlántico Tubará 10°52'42"N 74°58'59"W


V11 Meta Villavicencio 04°9'50"N 73°37'11"W


V12 Meta Carimagua 04°34'16"N 4,571111 -71,336667 Ruta


60

71°20'12"W

V13 Santander Picacho 07°06'46"N 72°57'46"W


V14 Caldas Madroño 04°56'23"N 75°49'22"W


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


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



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


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


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



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



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


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.


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.


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].


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.


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


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.


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


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]


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


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.


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


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:


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)


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


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.


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


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.


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.


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.


81


BATERIA


[Ah]

Voltaje

[V]

Costo

unitario

Numero de


Mtek MT230000

(2V3000AH) 3000 2 48



23275,437894Wh/día

48 𝑉 = 484,905 𝐴ℎ − 𝑑


𝐶𝑁 = 𝐶𝐼 ∗ # 𝑑í𝑎𝑠 𝑑𝑒 𝑎𝑢𝑡𝑜𝑛𝑜𝑚í𝑎

Se toma la profundidad de descarga a 1200 ciclos la cual es 0,3


0,3= 3232,7



3232,7

3000= 1,077 ≅ 1



48

2= 24


Baterías típicas usadas para UPS y telecomunicaciones.


82


BATERIA


[Ah]

Voltaje

[V]

Costo

unitario

Numero de


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.



23275,437894Wh/día

48 𝑉 = 484,905 𝐴ℎ − 𝑑


𝐶𝑁 = 𝐶𝐼 ∗ # 𝑑í𝑎𝑠 𝑑𝑒 𝑎𝑢𝑡𝑜𝑛𝑜𝑚í𝑎

Se toma la profundidad de descarga a 2500 ciclos la cual es 0,3


0,3= 1616,35



1616,35

230= 7,027 ≅ 7



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:


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.


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


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


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


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


Nombre de la estación

Departamento Regional a la que pertenece


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


Norte de Santander

5312,914


Norte de Santander

5312,914


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


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


Cabeza Radar Departamento Regional a la que pertenece


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


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:


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


89

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


90

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.


91

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.


93

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97

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


98

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.


99

Página exclusiva para

impresión del mapa de

comunicaciones de las

regionales aeronáuticas


100

ANEXO 2

Consideraciones

Mapa Sistemas de Comunicación.


Mapa base división política de Colombia; gama de colores variados.






101



comunicaciones de la

división política de

Colombia


102

ANEXO 3

Consideraciones

Mapa Sistemas de Navegación.








103



navegación de las

regionales aeronáuticas


104

ANEXO 4

Consideraciones

Mapa Sistemas de Navegación.








105



navegación de la división

política de Colombia


106

ANEXO 5

Consideraciones

Mapa Sistemas de Vigilancia.








107



vigilancia de las regionales

aeronáuticas


108

ANEXO 6

Consideraciones

Mapa Sistemas de Vigilancia.






109



vigilancia de la división

política de Colombia


110

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.


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.


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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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


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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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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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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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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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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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.


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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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ANA CRISTINA CHARRY ROJAS LAURA MAYERLY ALVAREZ...

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