SolExFin BFI03 2022-2

SOLUCIONARIO EXAMEN FINAL
PREGUNTA 1
En el circuito el voltímetro registra una lectura de Vab=20V.
Encontrar:
a) La lectura del amperímetro. (2pts.) c
d
b) El voltaje VG de la fuente. (2pts.)
Nota: No considerar las resistencias internas del amperímetro y del
d
voltímetro. Usar el método fasorial.
Vab 20
I ab = = = 0, 4 A, Z abc = 30 + j 40 = 30, 277,59º 
Z ab 50
1
a) Vabc = Vcd = V/ / = 0, 4  30, 27 = 12,108 V , Z / / = = 14,9179, 70º 
1 1
+
j 20 30 + j 40
12,108
I amp = = 0,812 A
14,91
ZT = 10 + Z / / = 10 + 14,9179, 70º = 19,3849,19º 

b)
VG = 0,812 19,38 = 15, 737 V
PREGUNTA 2
En el sur de MOQUEGUA donde la intensidad de radiación promedio es de I = 1020 W/m2,
y las horas de radiación en promedio es de t = 8h, se instaló un bosque de paneles, con N =
480 paneles, con las especificaciones técnicas: Vp = 12 V, A= 1.4 m2, eficiencia del panel e
= 11.5%, Reguladores de 50000 W a 60 A, con eficiencia de e = 95%, con inversores de
50000 W a 230 V, de eficiencia e= 0.9, Capacidad de las baterías 400 A-h. Con estos datos,
se pide:
a) La potencia de salida de cada panel (en W) y la potencia de salida de todos los
paneles (en W). (1pto.)
b) La potencia de salida de los reguladores (en W) y la potencia de salida de los
inversores (en W). (1pto.)
c) El número de reguladores necesarios y el número de inversores necesarios. (1pto.)
d) La energía almacenada en un día (W-h) y el número de baterías necesarias para
almacenar la energía de un día. (1pto.)
a)
b)
c)
d)
PREGUNTA 3
Supongamos que deseamos realizar el dimensionado de una instalación cuyos consumos
se indican en la Tabla:
Elemento Número Potencia Uso Energía
Lámparas fluorescentes 2 18 W/lámpara 4h/día
TV/PC 1 65 W 2h/día
Electrodomésticos 1 51 W 2h/día
Frigorífico 1 - - 600 W-h/día
Energía total diaria W-h/día
El sistema fotovoltaico tiene los siguientes datos:

Rendimiento carga/descarga de batería= 0.86; Rendimiento inversor = 0.9; días de
autonomía = 3; Tensión nominal del sistema = 24V; Máxima profundidad de descarga =70%
Se pide:
a) La energía total diaria (en W-h). (1pto.)
b) La capacidad de la batería (en A-h). (1pto.)
c) Si consideramos que utilizamos módulos FV de 55 Wp de potencia nominal y
disponemos de una radiación solar de 3.5 kWh/m2/día (3,5 Horas de sol pico) para el
mes peor. Suponiendo unas pérdidas del 25% en el generador fotovoltaico ¿Cuál es
el número total de módulos que se necesita? (1pto.)
a) Consumo medio diario = 976 W-h/día

976 Wh / dia 1260.98 Wh / dia  3 dias
L= = 1260.98 Wh / dia; CB* = = 6004, 67 Wh
0,9  0,86 0, 7  0,9
b)
6004, 67 Wh
CB = = 250,19 Ah
24 V
1260.98
c) N  mod ulos = = 8, 73 → 9
5, 5  3,5  0, 75
PREGUNTA 4
En un pequeño distrito de LAMBAYEQUE, hay 890 viviendas, 4 centros comerciales y 28
casas de negocios; siendo su consumo promedio diario: una vivienda 9.88 kW-h; un centro
comercial 87 kW-h; una casa negocio 21 kW-h. A este distrito se le desea dar energía del
viento, usando aerogeneradores. Las características del medio y del equipo son: Vviento = 7
m/s, densidad del viento =1.3 kg/m3, Radio de la pala = 25 m, Eficiencia mecánica =70 % ;
eficiencia de la turbina = 92%. Se pide:
a) El consumo energético de la población (en kW-h). (1pto.)
b) La potencia eólica en un generador (en kW) y la potencia mecánica en un
aerogenerador (en kW). (1pto.)
c) La potencia total del aerogenerador (en kW). (1pto.)
d) La energía producida en un día por un aerogenerador (en kW-h). (1pto.)
e) El número de aerogeneradores necesarios para satisfacer a la población. (1pto.)
a)
b)
c)
d)
e)
PREGUNTA 5
La potencia nominal de salida para un modelo de turbina a 15 m/s es de 3 MW. El diámetro
del rotor es de 90 m. El rotor gira a una frecuencia constante de 0,198 Hz. Se pide:
a) La relación entre punta y velocidad.
b) El coeficiente de conversión de potencia de este modelo.
Con base en la siguiente figura,
Relación Punta-velocidad
c) ¿Qué espera sobre el coeficiente de extracción de energía del modelo cuando la

velocidad del viento es ahora de 8 m/s?
d) ¿Qué espera de la potencia de salida a esta velocidad del viento? ¿Es mayor que la
potencia de salida a 15 m/s?
a) La velocidad lineal de la punta:
D 90m
vt =   R = 2 f  = 2  0,198Hz  = 56 m / s
2 2
La relación entre la punta y la velocidad es:
vt 56
r= = = 3, 7
U 15
b) La potencia del viento a 15 m/s:
1 1
P=  AU 3 = 1, 225    ( 45 )  (15 ) = 13,15MW
2 3
2 2
El coeficiente de conversión de potencia de este modelo es:
3MW
= 100% = 22,81%
13,15MW
c) El coeficiente de extracción de energía aumenta cuando la velocidad del viento es de 8 m/s.
56 m / s
La relación punta a velocidad en 8 m/s: r = =7
8m/s
De acuerdo con la figura, Cp está al máximo con esta relación punta/velocidad.
d) La potencia del viento a 8 m/s:
1 1
P=  AU 3 = 1, 225    ( 45)  ( 8 ) = 2MW
2 3
2 2
La potencia estimada de salida es 2 MWx0,48 = 0.96MW es más pequeña que a 15 m/s,

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SOLUCIONARIO EXAMEN FINAL

ZT = 10 + Z / / = 10 + 14,9179, 70º = 19,3849,19º 

El sistema fotovoltaico tiene los siguientes datos:

a) Consumo medio diario = 976 W-h/día

c) ¿Qué espera sobre el coeficiente de extracción de energía del modelo cuando la

a) La velocidad lineal de la punta:

c) El coeficiente de extracción de energía aumenta cuando la velocidad del viento es de 8 m/s.

d) La potencia del viento a 8 m/s:

La potencia estimada de salida es 2 MWx0,48 = 0.96MW es más pequeña que a 15 m/s,

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