Diseño e implementación de un sistema monofásico entre fases para electrobombas trifásicas en el fundo San Valentín, Olmos - Lambayeque

Abstract

El objetivo central del presente trabajo de investigación fue diseñar e implementar un sistema monofásico entre fases para electrobombas trifásicas en el fundo San Valentín, ubicado en Olmos, Lambayeque. El problema principal radica en la falta de una red trifásica en la zona, lo que obliga al uso del grupo electrógeno diésel de 50 kW. El cual genera elevados costos operativos que ascienden a S/ 10 800,00 mensuales en combustible por cada electrobomba en operación y restringiendo la continuidad del riego agrícola al impedir el funcionamiento simultaneo de ambas electrobombas de 50 HP. La metodología fue aplicada, no experimental y de enfoque cuantitativo, basada en el diagnóstico del sistema existente, cálculo de demanda, selección de conductores, transformadores, protecciones, tableros, variadores de frecuencia y sistemas de puesta a tierra. Como resultado, se diseñó e implementó una red privada de distribución en media tensión monofásica fase-fase de 22,9 kV, con transformadores monofásicos de 63 kVA y variadores de frecuencia logrando alimentar a las electrobombas trifásicas con parámetros eléctricos estables. La evaluación económica demostró la viabilidad del proyecto, obteniéndose un VAN de S/ 178 296,47, y un TIR de 19,38 % y un tiempo de retorno de 2,97 años. Con esto, llegamos a que la implementación del sistema monofásico entre fases reemplaza eficazmente al grupo electrógeno, reduce los costos operativos en un 70% anual y garantiza la continuidad del riego agrícola en el fundo.

The central objective of this research work was to design and implement a phase-to-phase single-phase system for three-phase electric pumps at the San Valentín farm, located in Olmos, Lambayeque. The main problem lies in the lack of a three-phase power grid in the area, which forces the use of a 50 kW diesel generator set. This generates high operating costs amounting to S/ 10,800.00 per month in fuel for each electric pump in operation and restricts the continuity of agricultural irrigation by preventing the simultaneous operation of both 50 HP electric pumps. The methodology was applied, non-experimental, and quantitative in approach, based on the diagnosis of the existing system, load demand calculation, and the selection of conductors, transformers, protections, switchboards, frequency drives, and grounding systems. As a result, a private 22.9 kV phase-to-phase single-phase medium-voltage distribution network was designed and implemented, equipped with 63 kVA single-phase transformers and frequency drives, successfully powering the three-phase electric pumps with stable electrical parameters. The economic evaluation demonstrated the project's feasibility, yielding an NPV of S/ 178,296.47, an IRR of 19.38%, and a payback period of 2.97 years. Consequently, it is concluded that the implementation of the phase-to-phase single-phase system effectively replaces the diesel generator set, reduces operating costs by 70% annually, and ensures the continuity of agricultural irrigation at the farm.