Seguidor de Luz Prototipo

Seguidor De Luz Prototipo Girasol

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Índice Pág. Introducción……………………………………………………………………………………....3 Justificación……………………………………………………………………………………….3 Objetivos: Generales y Específicos……………………………………………………………….3 Caracterización del área en que participo…………………………………………………………4 Alcances y Limitaciones…………………………………………………………………………..5 Fundamento Teórico………………………………………………………………………………5 Actividades realizadas…………………………………………………………………………….7 Resultados, Planos y Gráficos ……………………………………………………………….......54 Conclusiones y Recomendaciones……………………………………………………………....56 Referencia Bibliográfica………………………...……………………………………………....56 Introducción El seguidor solar Petronila sigue la ruta del sol desde que aparece por el este hasta que se oculta en el oeste, lo que permite que los paneles solares estén siempre enfrentados al sol, y por tanto aumentará el rendimiento del panel solar situado sobre ella. El seguidor solar también se diferencia si posee un eje o dos de movimiento. En el primer caso, se pueden distinguir diferentes alineamientos, dependiendo del lugar geográfico en el que se ubique el dispositivo para aprovechar mejor los rayos solares. En cuanto a los sistemas de dos ejes, permiten un seguimiento perfecto del Sol. Justificación Un seguidor solar es una especie de girasol mecánico, ya que su misión consiste en que su panel solar siga al Sol desde su salida hasta su puesta. De esta manera, aprovecha la radiación solar mucho mejor que los sistemas solares fijos. La gran variedad de prototipos permite su uso de manera accesible a grandes y pequeños consumidores, por lo que cada vez más empresas desarrollan dispositivos muy diversos. La imagen típica de una instalación solar es la de unos paneles fotovoltaicos ubicados en una estructura fija y orientada a la zona del cielo en la que el Sol se encuentra en lo más alto. Sin embargo, durante el resto del día, los rayos solares inciden con un ángulo inferior a 90º, lo que disminuye la radiación captada. Por ello, el seguidor solar se creeo para aprovechar al máximo la luz solar durante todo el día. Así, dependiendo del tipo de instalación, pueden aumentar el rendimiento de los paneles solares entre un 30 y un 40%. Objetivos: Generales y Específicos Automatizar un brazo mecánico para que funcione como un seguidor de luz. El seguidor de luz funcionara como un girasol aplicando los conceptos y herramientas de la materia de Control Inteligente. Caracterización del área en que participo

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- El proyecto se realizara en el Instituto Tecnológico de Reynosa contando con la participación del personal de los siguientes departamentos: - Eléctrica y Electrónica La electrónica es la rama de la física y especialización de la ingeniería, que estudia y emplea sistemas cuyo funcionamiento se basa en la conducción y el control del flujo microscópico de los electrones u otras partículas cargadas eléctricamente. Utiliza una gran variedad de conocimientos, materiales y dispositivos, desde los semiconductores hasta las válvulas termoiónicas. El diseño y la construcción de circuitos electrónicos para resolver problemas prácticos forma parte de la electrónica y de los campos de la ingeniería electrónica, electromecánica y la informática en el diseño de software para su control. El estudio de nuevos dispositivos semiconductores y su tecnología se suele considerar una rama de la física, más concretamente en la rama de ingeniería de materiales. Dispositivos analógicos • Amplificador operacional: amplificación, regulación, conversión de señal, conmutación. • Capacitor: almacenamiento de energía, filtrado, adaptación impedancias. • Diodo: rectificación de señales, regulación, multiplicador de tensión. • Diodo Zener: regulación de tensiones. • Inductor: adaptación de impedancias. • Potenciómetro: variación de la corriente eléctrica o la tensión. • Relé: apertura o cierre de circuitos mediante señales de control. • Resistor o Resistencia: división de intensidad o tensión, limitación de intensidad. • Transistor: amplificación, conmutación. Control Inteligente - Control Difuso - Control Neuronal - Control Adaptable - Algoritmos Genéticos Alcances y Limitaciones Los sistemas de seguimiento solar pueden utilizarse para obtener calor y energía renovable tanto en viviendas como en grandes complejos urbanísticos o industriales. Por un lado, se pueden aprovechar para producir agua caliente de uso doméstico o para instalaciones colectivas o de uso industrial; para climatizar piscinas; o para la calefacción y refrigeración de grandes superficies. Por otro lado, su producción energética puede servir para abastecer de electricidad a lugares sin conexión a la red general eléctrica; para la extracción de agua en pozos aislados mediante bombeo; o para hacer funcionar centros de comunicaciones, alarmas, sistemas automáticos, etc., como por ejemplo las señales luminosas de tráfico. Mantenimientos, para ello se basan en los ingresos que generan estas instalaciones, en el bajo costo de mantenimiento, en su larga vida útil. Fundamento Teórico La energía solar es la energía obtenida mediante la captación de la luz y el calor emitidos por el Sol. La radiación solar que alcanza la Tierra puede aprovecharse por medio del calor que produce o también a través de la absorción de la radiación, por ejemplo en dispositivos ópticos o de otro tipo. Es una de las llamadas energías renovables, particularmente del grupo no contaminante, conocido como energía limpia o energía verde. Si bien, al final de su vida útil, los paneles fotovoltaicos pueden suponer un residuo contaminante difícilmente reciclable al día de hoy. La potencia de la

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radiación varía según el momento del día, las condiciones atmosféricas que la amortiguan y la latitud. Se puede asumir que en buenas condiciones de irradiación el valor es de aproximadamente 1000 W/m² en la superficie terrestre. A esta potencia se la conoce como irradiación. La radiación es aprovechable en sus componentes directa y difusa, o en la suma de ambas. La radiación directa es la que llega directamente del foco solar, sin reflexiones o refracciones intermedias. La difusa es la emitida por la bóveda celeste diurna gracias a los múltiples fenómenos de reflexión y refracción solar en la atmósfera, en las nubes y el resto de elementos atmosféricos y terrestres. La radiación directa puede reflejarse y concentrarse para su utilización, mientras que no es posible concentrar la luz difusa que proviene de todas las direcciones. La irradiancia directa normal (o perpendicular a los rayos solares) fuera de la atmósfera, recibe el nombre de constante solar y tiene un valor medio de 1354 W/m² (que corresponde a un valor máximo en el perihelio de 1395 W/m² y un valor mínimo en el afelio de 1308 W/m²). Según informes de Greenpeace, la energía solar fotovoltaica podría suministrar electricidad a dos tercios de la población mundial en 2030.[1] Un seguidor solar es un dispositivo mecánico capaz de orientar los paneles solares de forma que éstos permanezcan cercanos a la perpendicular de los rayos solares, siguiendo al sol desde el este en la alborada hasta el oeste en la puesta. Existen de varios tipos: • En dos ejes (2x): la superficie se mantiene siempre perpendicular al sol. • En un eje polar (1xp): la superficie gira sobre un eje orientado al sur e inclinado un ángulo igual a la latitud. El giro se ajusta para que la normal a la superficie coincida en todo momento con el meridiano terrestre que contiene al Sol. La velocidad de giro es de 15° por hora, como la del reloj. • En un eje acimutal (1xa): la superficie gira sobre un eje vertical, el ángulo de la superficie es constante e igual a la latitud. El giro se ajusta para que la normal a la superficie coincida en todo momento con el meridiano local que contiene al Sol. La velocidad de giro es variable a lo largo del día. • En un eje horizontal (1xh): la superficie gira en un eje horizontal y orientado en dirección nortesur. El giro se ajusta para que la normal a la superficie coincida en todo momento con el meridiano terrestre que contiene al Sol. Rentabilidad del seguimiento solar De forma general, se suele admitir que el seguimiento acimutal colecta un 7% menos de radiación que el seguimiento en dos ejes, y un 4% menos que el seguimiento polar. Sin embargo, el tener un solo eje de giro y el que éste sea vertical hacen que la mecánica de los seguidores acimutales sea particularmente sencilla y robusta. Para muchos, esta ventaja compensa con creces la menor colección de radiación, por lo que son más utilizados en la práctica. Si tenemos en cuenta que el costo de instalar este tipo de seguidores puede suponer un incremento del 20% del valor del proyecto, que supondría un incremento en los ingresos del 40%, y un coste en mantenimiento prácticamente nulo, parece innegable que instalar seguidores solares resulta rentable, por lo menos en países con gran radiación solar, como España. Beneficios Mejorar hasta en un 40% el rendimiento de las instalaciones solares, por lo que pueden contribuir a generalizar esta energía renovable entre los consumidores. Actividades realizadas Armar el brazo mecánico. Se armo el brazo con la ayuda del manual. Modelo k-680 a diferencia del Modelo K-682, este ya viene armado. Nosotros usamos el K-680 donde el manual se puede encontrar en http://www2.steren.com.mx/doctosMX/K-680.pdf. Se mostrara el manual del modelo k-680

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Resultados, Planos y Gráficos El esquema propuesto solo asegura el [pic]control de un solo motor (seguidor vertical), pero para el correspondiente a un segundo plano (Seguidor horizontal) solo bastaría con duplicar dicho esquema. El dispositivo mecánico (Base del seguidor solar) es un poco complicado, ya que debemos tener en cuenta la orientación tanto en el plano vertical como el plano horizontal!; dejo entonces que cada quien escoja su rendimiento mecánico para el seguidor propuesto. Por medio de un comparador de ventana podremos mantener nuestro dispositivo en reposo siempre y cuando las resistencia fotosensibles (LDR´s) estén sometidas a la misma iluminación. En estas condiciones el potencial existente en la entrada no inversora de A y en la entrada inversora de B son iguales a la mitad de tensión de alimentación. Cuando cambia la posición del sol, la luz que incide sobre las LDR´s R1 y R2 es diferente (siempre que estén dispuestas en 2 planos secantes. En [pic]este caso la tensión de entrada en el comparador de ventana ya no es la mitad de la tensión de alimentación logrando así que la salida proporcione tensión al [pic]motor para que [pic]este gire a la izquierda o la derecha, La conmutación del sentido de giro lo aseguran los transistores en puente T1...T4. Las uniones colector - emisor están punteadas por los diodos D1...D4 cuya función es la de eliminar cualquier pico de tensión en el momento que el [pic]motor pueda encenderse. R5 y R3 se utilizan para la alineación, se ajustan de modo que le [pic]motor no se encienda cuando las LDR´s estén sometidas a la misma intensidad de luz. Si se ilumina menos la LDR2 que la LDR1 la tensión en el nudo ( cable físico que va al pin 3 y al pin 6 del LM324) entre ambas crece por encima de la mitad de la tensión de alimentación, logrando así que la salida de A pasa a nivel alto y los transistores T1 y T4 conducen logrando así que el [pic]motor se encienda. Cuando se invierte la relación de iluminación de las 2 LDR´s, el potencial en el nodo entre ambas resistencias debe caer por debajo de la mitad de la tensión de alimentación y será la salida del amplificador B la que ahora [pic]este en nivel alto, ahora conducirá también T2 y T3 logrando así la inversión en el giro del [pic]motor. La elección del [pic]motor debe tenerse bajo la condición de que la corriente de trabajo máxima no sea superior a 300mA. NOTA: [pic]Este circuito de [pic]control hace posible gobernar el [pic]panel solar en un solo plano, esto es, si queremos seguir el sol (lo optimo) desde le amanecer hasta el ocaso necesitaremos 2 circuitos de control como el que se muestra, uno para el seguimiento vertical y otro para el seguimiento horizontal. Conclusiones y Recomendaciones El diseño y elaboración del prototipo del seguidor de luz Petronila fue iniciado al comienzo del semestre en curso, entonces debido al poco tiempo transcurrido hasta la fecha no fue concluida su elaboración; no obstante la construcción se encuentra en un gran grado de avance. El circuito electrónico para el seguidor solar que proponemos se encuentra terminado, estando en etapa de ensayo en el banco de pruebas; respondiendo satisfactoriamente al hacer girar, ante un cambio de la orientación del divisor de tensión, hacia uno u otro sentido al motor conectado al circuito. De las primeras pruebas del circuito llegamos a que el consumo de corriente del seguidor es de aproximadamente 10 mA, siendo el consumo al momento de operar la parte transistorizada de alta potencia de aproximadamente,.5 A. Si bien este último valor de corriente es muy alto, ésta se establece en intervalos de tiempos muy cortos ( algunos segundos ) en los cuales ocurre la corrección del posicionamiento angular. Por lo que concluimos que el circuito tiene un bajo consumo de corriente, por lo que podría ser energizado en un futuro mediante una batería cargada mediante un pequeño panel fotovoltaico, y así independizar al sistema. En cuanto a los costos de los materiales utilizados si bien todavía no se ha realizado un análisis detallado de éstos, los mismos han sido bajos y podemos afirmar que son inferiores a $1100, con lo cual podemos concluir que estamos elaborando un prototipo de concentrador con seguidor solar experimental de bajo costo.

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Se realizó con la experiencia y conocimientos obtenidos en la universidad y con el apoyo del Ingeniero asesor que nos fue guiando en el proceso de este proyecto. La recomendación para cada alumno es aplicar los conocimientos adquiridos del Instituto Tecnológico de reynosa apoyándose con su asesor para realizar un buen trabajo y poder adquirir una buena experiencia. Referencia Bibliográfica en la Red 1. Las renovables fueron responsables del 19,8 % de la producción eléctrica de nuestro país IDAE, Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía 2. García Ortega, José Luis et al. (2006) Renovables 100%. Un sistema eléctrico renovable para la España peninsular viabilidad económica Greenpeace. 3. La ONU hará una cumbre contra el cambio climático - 20minutos.es 4. La tecnología revolucionará la producción eléctrica en 10 años 5. Industria prevé que las renovables cubran 41% de la demanda eléctrica en 2030. Terra Actualidad - EFE. Publicado el 2007-12-11. Con acceso el 2007-12-13. 6. La prospectiva de Industria para 2030 contempla triplicar la energía eólica y mantener la nuclear Europa Press. Publicado el 2007-12-11. Con acceso el 2007-12-13.

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