Implementación de una estrategia de control de seguimiento solar para un modelo a escala basado en las ecuaciones solares

Abstract

En este documento se presenta la implementación de una estrategia de control de seguimiento solar para un modelo a escala basado en las ecuaciones solares. Para este fin se desarrolló un sistema de seguimiento solar de dos grados de libertad de uniones tipo revoluta. El desarrollo incluyó la construcción, instrumentación, calibración y puesta en operación del equipo experimental. Para la construcción del sistema de seguimiento se consideró la implementación de dos grados de libertad debido a que el recorrido aparente del sol está restringido a moverse sobre el plano horizontal y vertical de la Tierra, por lo que para obtener la posición del sol en todo momento se necesitó dos parámetros angulares como el ángulo de elevación solar 𝛼𝑠 y el ángulo de azimut solar 𝛾𝑠 . En la etapa de instrumentación se colocó un potenciómetro de precisión en cada grado de libertad para medir la posición angular del sistema durante el seguimiento. Así también en el efector final del sistema de seguimiento se colocó un sensor de radiación solar Piranómetro Kipp & zonen, el cual se utilizó para adquirir los valores de radiación y poder compararlos con los valores de radiación tomados por la estación meteorológica de la Universidad del Papaloapan campus Loma Bonita Oaxaca. Para la calibración del sistema se realizaron pruebas experimentales las cuales consistieron en la obtención de la relación Ángulo-Voltaje de los potenciómetros. Debido a la linealidad que presentan estos dispositivos se logró obtener una ecuación que describe confiablemente dicha relación. Así también sobre una superficie horizontal se marcó el sistema de coordenadas Norte-Sur Este-Oeste sobre el cual se colocó el seguidor y se ajustaron a cero ambos grados de libertad. Una vez calibrado el sistema, se realizaron dos pruebas experimentales las cuales consistieron en llevar a cabo el seguimiento del sol en el intervalo de tiempo de las 8:30 am hasta las 18:00 pm. La primera prueba se realizó el 1 de Julio 2015 y la segunda se llevó a cabo el 18 de Septiembre del mismo año. Con base a los resultados obtenidos se encontró que el sistema de control implementado en el modelo a escala de seguimiento solar tuvo un desempeño satisfactorio debido a que la ganancia de energía solar fue del 27 % en comparación con un sistema fijo colocado horizontalmente. Además se encontró que el error de posición para ambos grados de libertad fue menor a −1 + º.