La falta de electrificación rural en el Perú ha sido uno de los problemas sociales más importantes y menos trabajados desde hace varios años. Debido a la difícil y costosa tarea de generar y distribuir electricidad por medio de torres de alta tensión, en ciertas zonas del país (zonas de electrificación aislada); se consideró invertir en el uso de energías renovables que no sean costosas y permitan al poblador contar con la energía suficiente para mejorar su condición de vida. Una de las energías renovables de mayor uso es la energía solar por su fácil manejo y acceso. Ésta se puede recolectar por medio de paneles fotovoltaicos que generan electricidad, la cual se puede almacenar en un banco de baterías para su uso en caso de no disponer del sol. Además para mejorar el rendimiento de la generación de energía, se puede implementar un seguidor solar que permite orientar los paneles fotovoltaicos en dirección a la posición del sol la mayor parte del día. El presente trabajo tiene como finalidad, diseñar un sistema mecatrónico que permita situar dos paneles fotovoltaicos en dirección a la posición del Sol. Esto con el fin de aprovechar de la mejor manera los niveles de radiación que inciden en los paneles solares, buscando obtener mayor energía para el consumo del hogar. Además, el sistema es capaz de informar sobre los problemas típicos, como lo son la suciedad de los paneles y las fallas técnicas del inversor, que pueden o no ser solucionadas por el usuario. En caso estas fallas existan el sistema pasará a mostrar al usuario una señal que le informará que el sistema mecatrónico requiere de un mantenimiento lo antes posible. Se tiene como objetivo que el sistema mecatrónico no sea de un precio elevado para su producción e instalación en zonas aisladas del Perú. / Tesis

La falta de electrificación rural en el Perú ha sido uno de los problemas sociales más importantes y menos trabajados desde hace varios años. Debido a la difícil y costosa tarea de generar y distribuir electricidad por medio de torres de alta tensión, en ciertas zonas del país (zonas de electrificación aislada); se consideró invertir en el uso de energías renovables que no sean costosas y permitan al poblador contar con la energía suficiente para mejorar su condición de vida. Una de las energías renovables de mayor uso es la energía solar por su fácil manejo y acceso. Ésta se puede recolectar por medio de paneles fotovoltaicos que generan electricidad, la cual se puede almacenar en un banco de baterías para su uso en caso de no disponer del sol. Además para mejorar el rendimiento de la generación de energía, se puede implementar un seguidor solar que permite orientar los paneles fotovoltaicos en dirección a la posición del sol la mayor parte del día. El presente trabajo tiene como finalidad, diseñar un sistema mecatrónico que permita situar dos paneles fotovoltaicos en dirección a la posición del Sol. Esto con el fin de aprovechar de la mejor manera los niveles de radiación que inciden en los paneles solares, buscando obtener mayor energía para el consumo del hogar. Además, el sistema es capaz de informar sobre los problemas típicos, como lo son la suciedad de los paneles y las fallas técnicas del inversor, que pueden o no ser solucionadas por el usuario. En caso estas fallas existan el sistema pasará a mostrar al usuario una señal que le informará que el sistema mecatrónico requiere de un mantenimiento lo antes posible. Se tiene como objetivo que el sistema mecatrónico no sea de un precio elevado para su producción e instalación en zonas aisladas del Perú.

Actualmente, se utiliza el piranómetro como instrumento de medición de la irradiancia global (suma de las irradiancias directa y difusa). Sin embargo, los distintos tipos de irradiancia tienen un distinto rendimiento en las tecnologías de paneles fotovoltaicos que recientemente se están estudiando. Por lo tanto, el rendimiento de un panel está ligado a las cantidades de irradiancia de cada tipo y, por ende, deben ser cuantificadas para la evaluación del rendimiento de los paneles fotovoltaicos. Entonces se propone el diseño conceptual de un sistema de filtrado de irradiancia directa en piranómetros para que un usuario pueda cuantificar de forma automatizada estos tres tipos de irradiancia con un solo piranómetro. Anterior al diseño conceptual, se realiza un estudio del fundamento teórico sobre la radiación solar y las tecnologías existentes comerciales para la problemática. Luego, la lista de requerimientos es planteada según exigencias del laboratorio de paneles fotovoltaicos de la sección de Física de la PUCP y de la aplicación. En base a esta lista, se desarrollan los conceptos de solución siguiendo la metodología de diseño mecatrónico VDI 2206 y metodología de diseño de productos VDI 2221. Posteriormente, los conceptos de solución son evaluados técnica y económicamente según la metodología VDI 2225. Finalmente, se concluye con el desarrollo del concepto de solución óptimo del sistema. Este cumple con la propuesta de diseño de este documento y se encuentra listo para un próximo diseño de ingeniería.

En los últimos años el gobierno peruano ha recurrido al uso de la radiación solar para la generación de energía eléctrica en zonas de difíciles accesos, una de estas zonas se ubica en el Sur del país, específicamente en Las Islas flotantes de los Uros, debido a que su ubicación hace inviable el uso de torres de altas tensión para la electrificación urbana. El sur del país constituye una de las zonas con mayor potencial fotovoltaico de Sudamérica; sin embargo, la estructura de los paneles fotovoltaicos implementados en esta zona son estructuras no móviles, por lo cual no se aprovecha todo el potencial fotovoltaico, es decir, no se aprovecha la generación de energía en todas las horas solares. Por tal motivo, el presente documento realiza la investigación para el desarrollo del diseño conceptual de un seguidor solar de dos ejes de libertad para paneles fotovoltaicos auto configurable, esta última caracteriza, es debido a que el estudio responde a las poblaciones de localidades aisladas o de difícil acceso; en donde es inviable el acceso de personal que brinde algún tipo de configuración inicial. En primer lugar, se realiza el estudio del estado del arte de las tecnologías; en donde, se investiga productos comerciales, patentes y artículos relacionados al tema; así también, se describe los componentes de un sistema fotovoltaico y los tipos de seguidores solares, posteriormente, se conceptualiza diseños de solución tomando como referencia la norma alemana para el diseño de equipos mecatrónicos VDI 2206. Finalmente, en base a un análisis técnico – económico, se escoge y desarrolla la opción más viable; obteniéndose el diseño conceptual de un seguidor solar que, a través de dos ejes de movimiento angular, acimut y altitud, permite el movimiento total de la orientación de los paneles fotovoltaicos para que estos puedan recibir los rayos solares en un ángulo perpendicular. Además, el sistema cuenta con un algoritmo que permite iniciar el sistema sin la necesidad de una configuración inicial. Logrando así, asegurar el aprovechamiento del nivel de radiación incidente en los paneles fotovoltaicos en todas las horas solares y, por ende, asegurar la máxima captación de energía solar.