Estudio del comportamiento del panel fotovoltaico según la superficie instalada

This article focuses on the study of the behavior of electrical variables (Power, Voltage, Current) and the temperature incidence of a monocrystalline photovoltaic panel (PFV), installed on a wooden and drywall surface and another installed on standard surface (Cement), to contrast them, and obtain the behavior of these variables, in order to determine which of the two surfaces on which the monocrystalline photovoltaic panels are installed provides the greatest power.The methodological phase was advanced on the terrace of the Santander Technological Units, applying both scientific and comparative research methods, which, a prototype is designed for the measurement of the data by installing elements that constitute a photovoltaic solar system, and measuring instruments for capturing and taking data from the variables to be studied. Data capture is performed for 60 days, for subsequent comparative analysis of each of the electrical variables presented by THE PVFs.As results of this research, comparative graphs of the electrical and thermal behavior of the photovoltaic panels are obtained on the two installed surfaces. This article focuses on the study of the behavior of electrical variables (Power, Voltage, Current) and the temperature incidence of a monocrystalline photovoltaic panel (PFV), installed on a wooden and drywall surface and another installed on standard surface (Cement), to contrast them, and obtain the behavior of these variables, in order to determine which of the two surfaces on which the monocrystalline photovoltaic panels are installed provides the greatest power.El presente artículo centra en el estudio del comportamiento de las variables eléctricas (Potencia, Voltaje, Corriente) y la incidencia de la temperatura que presenta un panel fotovoltaico monocristalino(PFV), instalado en una superficie de madera y drywall y otro instalado en superficie estándar (hormigón), para contrastarlos, y obtener la conducta de estas variables, para así determinar cuál de las dos superficies en las que se instalan los paneles fotovoltaicos monocristalinos provee mayor potencia.La fase metodológica se adelantó en la terraza de las Unidades Tecnológicas de Santander, aplicando métodos investigativos tanto científico como comparativo, la cual, se diseña un prototipo para la medición de los datos instalando elementos que constituyen un sistema solar fotovoltaico, y los instrumentos de medición para la captura y toma de datos de las variables a estudiar. La captura de datos se realiza durante 60 días, para el posterior análisis comparativo de cada una de las variables eléctricas que presentan los PVF.Como resultados de la presentes investigación se obtienen la graficas comparativas del comportamiento eléctrico y térmico de los paneles fotovoltaicos en las dos superficies instaladas. El presente artículo centra en el estudio del comportamiento de las variables eléctricas (Potencia, Voltaje, Corriente) y la incidencia de la temperatura que presenta un panel fotovoltaico monocristalino(PFV), instalado en una superficie de madera y drywall y otro instalado en superficie estándar (hormigón), para contrastarlos, y obtener la conducta de estas variables, para así determinar cuál de las dos superficies en las que se instalan los paneles fotovoltaicos monocristalinos provee mayor potencia

Descripción de los procesos industriales energéticamente críticos en la producción de cacao en Santander

The objective of this research is to describe the energetically critical processes in cocoa production in Santander due to the growth of industrial activities that have generated a higher energy consumption. Additionally, a descriptive methodology with a quantitative approach was proposed through the data analysis technique that seeks to identify the processes with the highest consumption within the production lines. Subsequently, a description of the processes involved in cocoa production was made considering the technical data and operation of the equipment, the calculation was proposed for the operation of the same equipment for 24 hours and 30 days for power factors of 0.75 and 0.95.  Finally, through analysis, calculations, and the application of the Pareto methodology, it was found that the energy potential with the highest consumption of active, reactive, and apparent energy is in the cocoa refining process. Esta investigación tiene como objetivo describir los procesos energéticamente críticos en la producción de cacao en Santander a causa del crecimiento de las actividades industriales que ha generado un mayor consumo de energía. Adicionalmente, se planteó una metodología descriptiva con enfoque cuantitativo mediante la técnica de análisis de datos que busca identificar los procesos con mayor consumo dentro de las líneas de producción. Posteriormente, se realizó la descripción de los procesos involucrados en la producción de cacao teniendo en cuenta los datos técnicos y funcionamiento de los equipos, el cálculo se planteó para el funcionamiento de estos equipos durante 24 horas y 30 días para factores de potencia de 0.75 y 0.95. Finalmente, mediante el análisis, la realización de cálculos y la aplicación de la metodología de Pareto se encontró que el potencial energético de mayor consumo de energía activa, reactiva y aparente se localiza en el proceso de Refinado de cacao

Identification of energetically critical processes for cocoa production in Santander, Colombia

The intensification of industrial activities in post-harvest cocoa processes has generated a disproportionate increase in energy consumption. The objective of this work is to describe those energetically critical ones that are used in the cocoa production line in Santander so that further research can evaluate the implementation of alternative or renewable energy systems. Through the collection of information and data management, it is seeking to promote the efficient use of energy based on the NTC ISO 500001. For this end, a description of the processes involved in the production of cocoa was made considering the technical data. Then, the energy consumed by the equipment used in the different processes was determined for 30 days, operating 24 hours a day, assuming power factors of 0.75 and 0.9. Finally, through analysis, calculations, and the application of the Pareto methodology, it was possible to identify that the process with the highest energy consumption is the cocoa refining step, since the equipment used in this process consumes more than 30% of energy from the total energy used for cocoa production

Prototipo de colector solar lineal Fresnel: Sistema artesanal para la producción de agua caliente y/o vapor de agua

The development of a prototype linear solar collector Type Fresnel, has a purpose the use of direct solar heat radiation for water heating and/or steam production, as an alternative to supply conventional water heating systems or steam generators, which consume energy from fossil fuels. For the development of the system, used the solar radiation of the UTS, located in Bucaramanga, Colombia, is identify the mathematical models to perform the sizing, then materials based on technical specifications and availability in Colombia, in order to perform the assembly and field tests, measuring the ambient and in the collector temperature to determine the efficiency of the model. It should be noted that, the model presented does not have a control system for flow, temperature, pressure and level, it has no solar tracking of any kind; Its movement was done manually with each reflex. Finally, the model does not have a hydraulic system forced, and has a preheater at the entry of the concentration point.El desarrollo de un prototipo de colector solar lineal Tipo Fresnel tiene como finalidad el aprovechamiento de la radiación solar directa en calor para el calentamiento de agua y/o la producción de vapor, como alternativa para suplir los sistemas de calentamiento de agua o generadores de vapor convencionales, que consumen energía proveniente de combustibles fósiles. Para el desarrollo del sistema, se utiliza la radiación solar de las UTS, ubicada en Bucaramanga, Colombia, se identifican los modelos matemáticos para realizar el dimensionamiento, posteriormente se seleccionan materiales basados en especificaciones técnicas y disponibilidad en Colombia, con el fin de realizar el montaje y realizar pruebas en campo, midiendo la temperatura ambiente y en el colector para determinar la eficiencia del modelo.   Cabe resaltar, que el modelo presentado no cuenta con sistema de control de flujo, temperatura, presión y nivel, no tiene seguimiento solar de ningún tipo; el movimiento del mismo se realizó manualmente con cada reflecto. Por último, el modelo no cuenta con sistema hidráulico de tiro forzado, y tiene un precalentador a la entrada del punto de concentración

Design and construction of a solar tracking system for Linear Fresnel Concentrator

An open circuit solar tracking system has been designed, manufactured, simulated and implemented for a handcrafted prototype of a small scale linear Fresnel reflector with a single axis of motion. The electronic control system is governed by an Arduino UNO R3 board and two main auxiliary systems; a Microstep Driver TB6600 and an RTC DS1302 module. Further, a mechanism was implemented that joins the reflectors to a stepper motor that executes a single movement per sequence, to move the set of reflector mirrors that make up the reflection system of the device. The positioning angles of the reflectors determined by the control algorithm models for solar tracking, allowed to feed the TONATIUH software to evaluate the path of the solar rays through the 3D modeling of the Linear Fresnel reflector on a real scale. The software was designed to follow the path of the sun by means of astronomical equations. In this way, the mirrors of the Linear Fresnel reflector can follow the solar path on a single axis from 7 am to 5 pm, making changes in the position of each element in 15-minute intervals. The percentage of position deviation of the reflectors does not exceed 1% between the location of the full-scale system mirrors and the position angles provided by the control algorithm. The efficiency of the implemented automatic solar tracking system increased by more than 50% compared to the manual tracking system

Edificios nZEB, análisis de la tendencia de investigación

In this paper, the research trend in relation to the NZEB buildings is explored, through the analysis of selected scientific articles published in 11 journals collected in chronological order from 2014 to 2020. The analysis is carried out on the basis and terms of annual investigative publications of the documents in relation to the NZEB, such as contributions made by countries, institutions, authors, and research topics covered. The study carried out uses a document review methodology. The analysis reveals a growing interest in energy efficiency research in recent times, implying that the importance that the construction industry attaches to NZEB in consequences of global warming and accelerating environmental problems. The findings also indicate that, during the period studied, researchers in developed economy areas such as the US and Italy contributed higher rates to promoting research on NZEB. Developing countries like China also went to great lengths to promote research. Research topics covered tend to focus on studies completed with NZEB project delivery and development, building rehabilitation, energy performance, and advanced technologies applied for energy improvement in buildings. This research provides a valuable platform for industry professionals and researchers to understand NZEB construction research trends and developments, including their applicability and their future research and contributions to the topic.En el presente trabajo se exploran la tendencia de investigación con relación a los edificios NZEB, mediante el análisis de artículos científicos seleccionados publicados en 11 revistas recopilados en orden cronológico desde el año 2014 hasta el 2020. El análisis se realiza en base y términos de publicaciones investigativas anuales de los documentos con relación a los NZEB, como contribuciones realizadas por países, instituciones, autores, y temas de investigación cubiertos. El estudio realizado utiliza una metodología de revisión documental. El análisis revela un creciente interés de investigación de rendimiento energético en los últimos tiempos, lo que implica la importancia que la industria de la construcción atribuye a NZEB en consecuencias al calentamiento global y problemática ambiental se está acelerando. Los hallazgos también indican que, durante el período estudiado, los investigadores de las zonas con economías desarrolladas como los EE. UU., e Italia contribuye-ron con índices más altos a promover la investigación sobre NZEB. Los países en desarrollo como China también hicieron grandes esfuerzos para promover la investigación. Los temas de investigación cubiertos tienden a centrarse en los estudios finalizados con la entrega y el desarrollo de proyectos de NZEB, rehabilitación de edificios, rendimiento energético y tecnologías avanzadas que se aplican para el mejoramiento energético en las edificaciones. Esta investigación proporciona una plataforma valiosa para que los profesionales e investigadores de la industria comprendan las tendencias y los desarrollos de investigación de la construcción NZEB, incluida su aplicabilidad, sus futuras investigaciones y contribuciones al tema

Edificios nZEB, análisis de la tendencia de investigación

In this paper, the research trend in relation to the NZEB buildings is explored, through the analysis of selected scientific articles published in 11 journals collected in chronological order from 2014 to 2020. The analysis is carried out on the basis and terms of annual investigative publications of the documents in relation to the NZEB, such as contributions made by countries, institutions, authors, and research topics covered. The study carried out uses a document review methodology. The analysis reveals a growing interest in energy efficiency research in recent times, implying that the importance that the construction industry attaches to NZEB in consequences of global warming and accelerating environmental problems. The findings also indicate that, during the period studied, researchers in developed economy areas such as the US and Italy contributed higher rates to promoting research on NZEB. Developing countries like China also went to great lengths to promote research. Research topics covered tend to focus on studies completed with NZEB project delivery and development, building rehabilitation, energy performance, and advanced technologies applied for energy improvement in buildings. This research provides a valuable platform for industry professionals and researchers to understand NZEB construction research trends and developments, including their applicability and their future research and contributions to the topic.En el presente trabajo se exploran la tendencia de investigación con relación a los edificios NZEB, mediante el análisis de artículos científicos seleccionados publicados en 11 revistas recopilados en orden cronológico desde el año 2014 hasta el 2020. El análisis se realiza en base y términos de publicaciones investigativas anuales de los documentos con relación a los NZEB, como contribuciones realizadas por países, instituciones, autores, y temas de investigación cubiertos. El estudio realizado utiliza una metodología de revisión documental. El análisis revela un creciente interés de investigación de rendimiento energético en los últimos tiempos, lo que implica la importancia que la industria de la construcción atribuye a NZEB en consecuencias al calentamiento global y problemática ambiental se está acelerando. Los hallazgos también indican que, durante el período estudiado, los investigadores de las zonas con economías desarrolladas como los EE. UU., e Italia contribuye-ron con índices más altos a promover la investigación sobre NZEB. Los países en desarrollo como China también hicieron grandes esfuerzos para promover la investigación. Los temas de investigación cubiertos tienden a centrarse en los estudios finalizados con la entrega y el desarrollo de proyectos de NZEB, rehabilitación de edificios, rendimiento energético y tecnologías avanzadas que se aplican para el mejoramiento energético en las edificaciones. Esta investigación proporciona una plataforma valiosa para que los profesionales e investigadores de la industria comprendan las tendencias y los desarrollos de investigación de la construcción NZEB, incluida su aplicabilidad, sus futuras investigaciones y contribuciones al tema

Design and construction of a solar tracking system for parabolic-trough collector prototype: Diseño y Construcción de un Sistema de Seguimiento Solar para un Prototipo de Colector Cilindro-Parabólico

The search for technological alternatives to satisfy diverse global needs has triggered an arduous process of research and technological developments worldwide for the use of renewable resources. For their part, linear parabolic trough collectors have proven to be an alternative for the water heating process and for the production of electric energy. For its part, the research group in energy systems, automation and control (GISEAC) of the Technological Units of Santander, developed a prototype parabolic trough collector with low-cost materials available in the region (Bucaramanga, Colombia). Consequently, in order to improve the performance of the device, this paper presents the sizing, implementation and testing of a single-axis solar trajectory tracking system in a small-scale parabolic trough collector, applying a closed-loop control system. The control system is governed by a system integrated by an ESP32 module and a Raspberry PI3 microcontroller. The axis of the device is coupled to a mechanism composed of a gear and chain transmission system, directly coupled to an electric motor. The positioning of the collector angle is determined by a sensor that directly measures the amount of LUX and identifies by means of the developed algorithm, the location with the highest levels of direct incident solar radiation. In this way, the system can track the solar position throughout the course of the solar day. Finally, it should be noted that the maximum percentage of deviation of the solar tracking system is less than 1%. At the same time, the performance of the implemented solar trajectory tracking system “Automatic solar tracking system” increased by more than 40% with respect to the initial tracking system “Manual solar tracking system”.La búsqueda de alternativas tecnológicas para satisfacer diversas necesidades globales, ha desencadenado un arduo proceso de investigación y desarrollos tecnológicos a nivel mundial para el aprovechamiento de los recursos renovables. Por su parte, los colectores lineales cilindro-parabólicos, han demostrado ser una alternativa para realizar el proceso de calentamiento de agua y para la producción de energia eléctrica. Por su parte, el grupo de investigación en sistemas de energia, automatización y control (GISEAC) de las unidades Tecnológicas de Santander, desarrollo un prototipo de colector Cilindro-Parabólico con materiales de bajo coste y disponibles en la región (Bucaramanga, Colombia). En consecuente, para mejorar el rendimiento del dispositivo, en este documento se presenta el dimensionamiento, implementacion y testeado de un sistema de seguimiento de trayectoria solar en un solo eje, en un colector Cilindro-Parabólico a pequeña escala, aplicando un sistema de control de lazo cerrado. El sistema de control está gobernado por un sistema integrado por un módulo ESP32 y un microcontrolador Raspberry PI3. El eje del dispositivo esta acoplado a un mecanismo compuesto por un sistema de transmisión de engranajes y cadenas, acoplado directamente a un motor eléctrico. El posicionamiento del Angulo del colector está determinado por  un sensor que mide directamente la cantidad de LUX e identifica por medio del algoritmo desarrollado, la ubicación con mayores niveles  de radiación solar directa incidente. De esta manera, el sistema puede seguir la posición solar durante todo el transcurso del día solar. Finalmente, se puede resaltar que el porcentaje máximo de desviación del sistema de  seguimiento solar, es inferior al 1%. A su vez, el rendimiento del sistema de seguimiento de trayectoria solar implementado “Sistema de seguimiento solar Automático”, aumento en un porcentaje superior al 40 % respecto al sistema de seguimiento inicial “Sistema de seguimiento solar manual”.

Design and construction of a solar tracking system for parabolic-trough collector prototype: Diseño y Construcción de un Sistema de Seguimiento Solar para un Prototipo de Colector Cilindro-Parabólico

The search for technological alternatives to satisfy diverse global needs has triggered an arduous process of research and technological developments worldwide for the use of renewable resources. For their part, linear parabolic trough collectors have proven to be an alternative for the water heating process and for the production of electric energy. For its part, the research group in energy systems, automation and control (GISEAC) of the Technological Units of Santander, developed a prototype parabolic trough collector with low-cost materials available in the region (Bucaramanga, Colombia). Consequently, in order to improve the performance of the device, this paper presents the sizing, implementation and testing of a single-axis solar trajectory tracking system in a small-scale parabolic trough collector, applying a closed-loop control system. The control system is governed by a system integrated by an ESP32 module and a Raspberry PI3 microcontroller. The axis of the device is coupled to a mechanism composed of a gear and chain transmission system, directly coupled to an electric motor. The positioning of the collector angle is determined by a sensor that directly measures the amount of LUX and identifies by means of the developed algorithm, the location with the highest levels of direct incident solar radiation. In this way, the system can track the solar position throughout the course of the solar day. Finally, it should be noted that the maximum percentage of deviation of the solar tracking system is less than 1%. At the same time, the performance of the implemented solar trajectory tracking system “Automatic solar tracking system” increased by more than 40% with respect to the initial tracking system “Manual solar tracking system”.La búsqueda de alternativas tecnológicas para satisfacer diversas necesidades globales, ha desencadenado un arduo proceso de investigación y desarrollos tecnológicos a nivel mundial para el aprovechamiento de los recursos renovables. Por su parte, los colectores lineales cilindro-parabólicos, han demostrado ser una alternativa para realizar el proceso de calentamiento de agua y para la producción de energia eléctrica. Por su parte, el grupo de investigación en sistemas de energia, automatización y control (GISEAC) de las unidades Tecnológicas de Santander, desarrollo un prototipo de colector Cilindro-Parabólico con materiales de bajo coste y disponibles en la región (Bucaramanga, Colombia). En consecuente, para mejorar el rendimiento del dispositivo, en este documento se presenta el dimensionamiento, implementacion y testeado de un sistema de seguimiento de trayectoria solar en un solo eje, en un colector Cilindro-Parabólico a pequeña escala, aplicando un sistema de control de lazo cerrado. El sistema de control está gobernado por un sistema integrado por un módulo ESP32 y un microcontrolador Raspberry PI3. El eje del dispositivo esta acoplado a un mecanismo compuesto por un sistema de transmisión de engranajes y cadenas, acoplado directamente a un motor eléctrico. El posicionamiento del Angulo del colector está determinado por  un sensor que mide directamente la cantidad de LUX e identifica por medio del algoritmo desarrollado, la ubicación con mayores niveles  de radiación solar directa incidente. De esta manera, el sistema puede seguir la posición solar durante todo el transcurso del día solar. Finalmente, se puede resaltar que el porcentaje máximo de desviación del sistema de  seguimiento solar, es inferior al 1%. A su vez, el rendimiento del sistema de seguimiento de trayectoria solar implementado “Sistema de seguimiento solar Automático”, aumento en un porcentaje superior al 40 % respecto al sistema de seguimiento inicial “Sistema de seguimiento solar manual”.

Performance evaluation of a parabolic cylinder collector applying the Monte Carlo ray tracing method

The purpose of this article is to evaluate the performance of a prototype parabolic trough collector for three proposed scenarios, where geometric designs with optical characteristics are tested according to the appropriate technological paradigm; low cost of maintenance and implementation, intensive local labor, materials and resources of the implementation area. The device was developed by the Energy, Automation and Control Systems Research Group GISEAC of the Unidades Tecnológicas de Santander for low-cost water heating; using materials and labor for its fabrication easily available locally. Monte Carlo ray tracing methodology was applied using the open-access software SolTrace and Tonatiuh. To select the geometric scenario to be simulated, the edge angle and the width of the primary reflection system of the device were varied. The results obtained showed that the aperture of the parabola has a direct impact on the drop in the concentration ratio (CR) percentage value and the performance of the prototype