Diseño seguidor solar

DISEÑO, CÁLCULO Y CONSTRUCCIÓN DE UN MECANISMO DE POSICIONAMIENTO PARA SEGUIR LA TRAYECTORIA DEL SOL EN APLICACIONES FOTOVOLTAICAS

OSCAR ARMANDO ROCHA ÁVILA EDWIN MAURICIO RODRÍGUEZ BLANCO

UNIVERSIDAD DE PAMPLONA FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA INGENIERÍA MECÁNICA PAMPLONA – COLOMBIA 2010

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DISEÑO, CÁLCULO Y CONSTRUCCIÓN DE UN MECANISMO DE POSICIONAMIENTO PARA SEGUIR LATRAYECTORIA DEL SOL EN APLICACIONES FOTOVOLTAICAS

OSCAR ARMANDO ROCHA ÁVILA CÓDIGO: 19710969 Osara23@hotmail.com
EDWIN MAURICIO RODRÍGUEZ BLANCO CÓDIGO: 88260868

emr1122@hotmail.com

Anteproyecto presentado como requisito para optar al título de
INGENIERO MECÁNICO

Director: GONZALO GUILLERMO MORENO
M.Sc. Ingeniero Mecánico gmoren@hotmail.com

UNIVERSIDAD DE PAMPLONA FACULTAD DE INGENIERÍAY ARQUITECTURA INGENIERÍA MECÁNICA PAMPLONA, COLOMBIA 2010
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CONTENIDO

pág. GLOSARIO RESUMEN INTRODUCCIÓN 1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 2. JUSTIFICACIÓN 3. OBJETIVOS 3.1 OBJETIVOS GENERAL 3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 8 9 10 11 12 13 13 13

4. SEGUIDORES SOLARES 14 4.1 INTRODUCCIÓN 14 4.2 ENERGÍA SOLAR Y SUS DIFERENTES USOS 16 4.2.1 Ventajas de la energía solar 17 4.2.2 Desventajas de laenergía solar 18 4.3 RADIACIÓN SOLAR 18 4.3.1 Estado de la tecnología. Energía solar fotovoltaica 19 4.4 CONCEPTO DE UN MECANISMO DE POSICIONAMIENTO PARA SEGUIR LA TRAYECTORIA DEL SOL 21 4.4.1 Ejecución tecnológica 22 4.4.2 Mecanismo de posicionamiento solar 23 4.4.3 Tipos de seguidores solares según su algoritmo de seguimiento 24 4.4.4 Seguidor solar según el tipo de movimiento 25 4.4.4.1Seguidores de un eje 26 4.4.4.2 Seguidores a dos ejes 26 4.4.5 Comparación entre los tipos de seguidores 26 4.4.6 Seguidor solar según el tipo de movimiento 27 4.4.6.1 Sistemas de seguimiento solar de dos ejes 27 4.4.6.2 Libertad de movimiento 28 4.4.6.3 Sistemas mecánicos 28 4.4.6.4 Mediante dispositivos de ajuste automático 29 4.4.6.5 Dispositivos sin motor 4.5 ESTUDIOS ANALIZADOS, INCREMENTOS ENTRE UN35% Y 45% 29 4.6 ALTERNATIVAS 31 4.6.1 Alternativas 1. 31 4.6.1.1 Ventajas 31 4.6.1.2 Desventajas 31 4.6.2 Alternativa 2. 32 4.6.2.1 Ventajas 32 4.6.2.2 Desventajas 32
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4.7 CÁLCULO DE LA ESTRUCTURA DEL SEGUIDOR SOLAR 32 4.7.1 Cargas 33 4.7.2 Sobrecarga total del viento sobre las construcciones 33 4.7.3 Cargas sobre la estructura metálica 33 4.7.4 Cargas sobre el poste 34 4.8 ESTRUCTURA 35 4.9TODAS LAS PROPIEDADES DISPONIBLES DEL ACERO AL CARBONO 1040 SE PRESENTAN A CONTINUACIÓN 36 5. CÁLCULOS DEL MECANISMO PARA EL SEGUIMIENTO DEL SOL 38 5.1 CÁLCULOS DE LA FUERZAS DE ARRASTRE DEL VIENTO SOBRE EL PANES SOLAR 38 5.2 CALCULO PARA EL DISEÑO DEL EJE DEL MECANISMO DEL POSICIONAMIENTO SOLAR 41 5.3 DISEÑO DE RODAMIENTO PARA EL EJE 46 5.4 CÁLCULOS DEL TORNILLO DE POTENCIA 48 5.5 CALCULO DE LAPOTENCIA DEL MOTOR DE GIRO HORIZONTAL 50 6. HISTÓRICO 6.1 BANCO DE PROYECTOS DE ENERGÍA 6.2 BANCO DE PROYECTOS DE ENERGÍA 6.3 BANCO DE PROYECTOS DE ENERGÍA 6.4 ESTADO ACTUAL 6.4.1 Energía renovable para isla fuerte: Seguidores solares 7. DISEÑO METODOLÓGICO 7.1 PRIMER OBJETIVO 7.2 SEGUNDO OBJETIVO 7.3 TERCER OBJETIVO 7.4 CUARTO OBJETIVO 7.5 QUINTO OBJETIVO 8. AUTORES DEL PROYECTO 8.1 DIRECTOR DELPROYECTO 9. RECURSOS 9.1 INSTITUCIONALES 9.2 MATERIALES 9.3 FINANCIEROS 10. CRONOGRAMA 11. PRESUPUESTO CONCLUSIONES BIBLIOGRAFÍA ANEXOS
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51 51 51 51 52 53 55 55 55 56 56 56 57 57 58 58 58 58 59 60 61 62 63

LISTA DE TABLAS

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Tabla 1. Coeficientes eólicos según la norma derogada NBE-AE-88. Tabla 2. Factor aplicación carga Tabla 3. Coeficiente de fricción ƒ para pares roscados.Tabla 4. Coeficiente de fricción de collarines de empujes

34 47 48 48

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LISTA DE FIGURAS

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Figura 1. Precios módulos fotovoltaicos versus tiempo

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Figura 2. Fotografía de la estación espacial internacional (ISS), con sus paneles fotovoltaicos desplegados. Figura 3. Modulo a 45° Figuera 4. Modulo perpendicular 20 22 22

Figura 5. Comportamiento de la potencia de salida en...