Diseño y puesta a punto de un montaje experimental para la comparación de diferentes sensores y métodos para determinar la radiación solar

La generación de energías útiles (Energía Eléctrica o Calor) a partir de la energía solar es uno de los objetivos que tiene el gobierno colombiano para el año 2020. Pero, para impulsar y optimizar los procesos de conversión de energía, es importante determinar la cantidad de radiación solar incident...

Full description

Autores:
Ruiz Alvarez, Cristian Javier
Tipo de recurso:
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Fecha de publicación:
2017
Institución:
Universidad Industrial de Santander
Repositorio:
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Acceso en línea:
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Radiación Solar
Piranómetro
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Adquisición De Datos
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Pyranometer
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Data Acquisition
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description La generación de energías útiles (Energía Eléctrica o Calor) a partir de la energía solar es uno de los objetivos que tiene el gobierno colombiano para el año 2020. Pero, para impulsar y optimizar los procesos de conversión de energía, es importante determinar la cantidad de radiación solar incidente en determinada región (densidad de flujo de radiación W/m^2), este proceso de cuantificación es realizado mediante sensores especializados como el pirómetro, encargado de medir la radiación solar global, y el pirheliómetro, encargado de medir la radiación solar difusa. Éstos sensores presentan errores de medición propios de los transductores (Termopilas y/o fotodiodos de silicio) utilizados en su fabricación, siendo necesario comparar y determinar cuál instrumento meteorológico es el mejor. Para comparar los diferentes sensores de radiación con que cuenta la Escuela de Ingeniería Mecánica de la Universidad Industrial de Santander (piranómetro Kipp&Zonen CMP3 y Davis 6450, pirheliómetro Kipp&Zonen CHP1), se diseñó un montaje experimental dotado de un sistema de seguimiento solar de 2 grados de libertad y sistema de sombra solar, consiguiendo medir las componentes de la radiación solar (Directa, Difusa y Global) durante febrero y marzo de 2017. Posteriormente, se compararon los sensores mediante diferentes configuraciones y utilizando como criterio de evaluación la desviación media absoluta, se determinó cuál de ellos es el mejor. Concluyendo que los mejores sensores para medir radiación solar son aquellos que trabajan bajo el principio físico de detección termoeléctrica (Termopilas), ya que presentan sensibilidades más altas y mayores rangos espectrales de medición, pero tienen altos requerimientos de adquisición de datos, necesitando costosas tarjetas
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Pero, para impulsar y optimizar los procesos de conversión de energía, es importante determinar la cantidad de radiación solar incidente en determinada región (densidad de flujo de radiación W/m^2), este proceso de cuantificación es realizado mediante sensores especializados como el pirómetro, encargado de medir la radiación solar global, y el pirheliómetro, encargado de medir la radiación solar difusa. Éstos sensores presentan errores de medición propios de los transductores (Termopilas y/o fotodiodos de silicio) utilizados en su fabricación, siendo necesario comparar y determinar cuál instrumento meteorológico es el mejor. Para comparar los diferentes sensores de radiación con que cuenta la Escuela de Ingeniería Mecánica de la Universidad Industrial de Santander (piranómetro Kipp&Zonen CMP3 y Davis 6450, pirheliómetro Kipp&Zonen CHP1), se diseñó un montaje experimental dotado de un sistema de seguimiento solar de 2 grados de libertad y sistema de sombra solar, consiguiendo medir las componentes de la radiación solar (Directa, Difusa y Global) durante febrero y marzo de 2017. Posteriormente, se compararon los sensores mediante diferentes configuraciones y utilizando como criterio de evaluación la desviación media absoluta, se determinó cuál de ellos es el mejor. Concluyendo que los mejores sensores para medir radiación solar son aquellos que trabajan bajo el principio físico de detección termoeléctrica (Termopilas), ya que presentan sensibilidades más altas y mayores rangos espectrales de medición, pero tienen altos requerimientos de adquisición de datos, necesitando costosas tarjetasPregradoIngeniero MecánicoThe generation of useful energies (Electric Power or Heat) from solar energy is one of the goals that the Colombian government has set for 2020. However, in order to promote and optimize energy conversion processes, it is important to determine the amount of solar radiation incident in a certain region (radiation flux density W / m ^ 2). Such quantification process is carried out by specialized sensors such as the pyranometer, in charge of measuring global solar radiation, and the phyheliometer, in charge of measuring the solar diffused radiation. These sensors have measurement errors, typical of the transducers (thermopiles or silicon photodiodes) used in their manufacture, being necessary to compare and determine which meteorological instrument is the best. In order to compare the different radiation sensors of the Mechanical Engineering School of the Industrial University of Santander (Pyranometer Kipp&Zonen CMP3 and Davis 6450, phyheliometer Kipp & Zonen CHP1), an experimental set up with a solar tracker 2 degrees of freedom and solar shade system, being able to measure the components of solar radiation (Direct, Diffuse and Global) was arranged between February and March, 2017. Subsequently, the sensors were compared using different configurations and using the absolute mean deviation as an evaluation criterion, trying to determine which of them would be the best. In conclusion, the best sensors to measure solar radiation are those that work under the physical principle of thermoelectric detection (Thermopiles), since they have higher sensitivities and higher spectral ranges of measurement, but also have high data acquisition requirements, demanding expensive devicesapplication/pdfspaUniversidad Industrial de SantanderFacultad de Ingenierías FisicomecánicasIngeniería MecánicaEscuela de Ingeniería MecánicaEnergía SolarMovimiento SolarRadiación SolarPiranómetroPirheliómetroSombra SolarAdquisición De DatosDaq.Solar EnergySolar MovementSolar RadiationPyranometerPyrheliometerSolar ShadeData AcquisitionDaq.Diseño y puesta a punto de un montaje experimental para la comparación de diferentes sensores y métodos para determinar la radiación solarDesign and implementation of an experimental arrangement to compare different sensors and methods to determine the solar radiation2Tesis/Trabajo de grado - Monografía - Pregradohttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fhttp://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcceORIGINALCarta de autorización.pdfapplication/pdf276397https://noesis.uis.edu.co/bitstreams/4e19224c-8737-4859-ad29-7aba07d6e1b7/download36c9760685f01c37685ac0292a428585MD51Documento.pdfapplication/pdf3865045https://noesis.uis.edu.co/bitstreams/e803dad9-cfe7-4abf-a67f-01e804ca60f2/download1ece3c316ccc41134b5a7f9b5d4d4c1dMD52Nota de proyecto.pdfapplication/pdf196659https://noesis.uis.edu.co/bitstreams/547ee1bc-82a9-4c20-a85b-026d87c75e3f/download6fdd72e0195d4e657fbda0ac16102934MD5320.500.14071/35703oai:noesis.uis.edu.co:20.500.14071/357032024-03-03 18:13:58.614http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/open.accesshttps://noesis.uis.edu.coDSpace at UISnoesis@uis.edu.co

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