ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORAL Facultad de Ingeniería en Electricidad y Computación “Simulación usando Labview de la radiación incidente sobre superficies bajo diferentes condiciones aplicando un modelo de irradiancia solar basado en transmitancias” INFORME DE MATERIA DE GRADUACION Previa a la obtención del Título de: INGENIERO EN ELECTRICIDAD ESPECIALIZACION EN ELECTRONICA Y AUTOMATIZACION INDUSTRIAL Presentada por: BORIS LENIN CHIRIBOGA ERAZO NELSON JAVIER MONDRAGON CORTEZ GUAYAQUIL – ECUADOR AÑO 2011

Previo a eleccion de Modelos de radiacion Fuente Luminosa (Sol) Caracteristicas Comportamiento y Variables de interes Movimientos de la Tierra Caracteristicas de la Fuente receptora

El sol Estrella del Sistema Planetario en el que se encuentra la Tierra Principal Fuente de Energia de la Vida 332 veces mayor cantidad de Masa que la Tierra y una Temperatura de 6000 º C.

Latitud y Longitud

Movimientos de la tierra

Declinación

Variables de Interes del Sol Elevación solar α Acimut solar Angulo cenital o Distancia cenital Ɵ z

Coordenadas solares

Coordenadas de Superficie Receptora Ángulo de acimut (O): Ángulo de inclinación (S):

Irradiancia e irradiación Irradiancia: Es la potencia o radiación incidente por unidad de superficie. Indica la intensidad de la radiación solar. Se mide en vatios por metro cuadrado (W/m2). Irradiación: Es la integración o suma de las irradiancias en un periodo de tiempo determinado, mide la cantidad de energía solar recibida durante un intervalo de tiempo. Se mide en julios por metro cuadrado por un periodo de tiempo (J/m2 por hora, día, semana, mes, año, etc., según el caso).

Radiación extraterrestre Io=constante solar=1367 W/m2

Componentes de la radiación solar

Transmitancia Porción de energía que atraviesa un cuerpo en cierta cantidad de tiempo. Ventaja de modelos de transmitancia: sencillez Desventaja: Sensibilidad a nubosidad

Modelos utilizados Inclinación de la SuperficieComponenteModelo Elegido Superficie Horizontal Radiación Directa Modelo de Hottel Superficie Horizontal Radiación Difusa Modelo de Liu Jordan Superficie InclinadaRadiación Directa Factor geométrico Superficie Inclinada Radiación DifusaModelo de Reindl et al Superficie InclinadaRadiación Reflejada Convención generalizada

Modelo de día claro de Hottel Tipo de clima r0r1rk Tropical0,950,981,02 Verano (latitudes medias)0,970,991,02 Invierno (latitudes medias)1,031,011,00 Verano subártico0,99 1,01

Una vez hallado el valor de la transmitancia atmosférica para la radiación directa el valor de la irradiancia está dado por:

Modelo de Liu Jordan

Irradiación en superficies inclinadas

Factor Geométrico

Salida y puesta del sol en superficies inclinadas

Componente reflejada Si no se conoce el valor del albedo es una práctica común utilizar el valor de 0.2

Componente difusa: Modelo de Reindl et al Modelo anisotrópico. Se complementa perfectamente con los modelos de transmitancias Se cita constantemente en la literatura como uno de los más exactos

Pérdidas por sombras

Generación de las rectas para definir el contorno del obstáculo

¿Existe sombra? Calcular acimut solar SI NO No hay sombra NO SI SOMBRA!!

¿Qué es LabVIEW? Software para medición y control industrial Extremadamente potente: se utiliza para controlar el LHC, el acelerador de partículas más grande construido hasta el momento. Muy sencillo, su entorno de programación es gráfico por medio de diagramas de bloque. Permite la programación modular.

Diseño en LabVIEW de una mejora para un panel solar Requisitos Economía Facilidad de instalación Facilidad de manipulación Lugar de estudio Sitio El Maicito, El Carmen, Manabí Latitud: Altura: 193 msnm

Comparación de resultados FECHAA(kM)S(º)O(º) Irradiancia (Kwh) Geosol (Kwh) %Var ENE FEB ABR JUL NOV Explicación de las variaciones Modelo de componente difusa utilizado Suma de energía en intervalos en lugar de integración Aproximación de Rb

Conclusiones Modelos basados en transmitancias son sencillos y precisos. Su desventaja es que no toman en cuenta la nubosidad. El modelo de día claro de Hottel es de los más sencillos, permitiendo familiarización de conceptos y evitando la introducción de variables de difícil medición. Las discrepancias se presentan en la componente difusa; modelo de Reindl et al es de los más precisos y se adapta muy bien a las transmitancias

Labview es un software muy potente y sobre todo modular; se pueden incorporar muchas mejoras y opciones al programa realizado. Los seguidores acimutales presentan ganancia significativa en latitudes medias; por intuición en nuestro país debería utilizarse el seguidor horizontal. Los paneles solares fijos en nuestro país pueden incrementar su rendimiento cambiando únicamente su orientación dos veces al año.

Recomendaciones Profundizar la investigación en energía solar debido a nuestra ubicación privilegiada. Estudio de distintos seguidores para determinar el adecuado para nuestro país. Verificar la información proveniente de internet. Incentivar la investigación de energía solar en nuestra facultad.

Muchas gracias por su atención