Diseño y construcción de un piranómetro de bajo costo

Abstract

Los piranómetros son sensores utilizados para medir irradiancia solar, es decir la energía entregada por el sol por unidad de área. Actualmente tienen un costo bastante elevado, lo cual dificulta su adquisición y utilización en estudios que requieran varios de ellos y a su vez los aleja del alcance común de las personas, más aún si se observa que su uso es indispensable para todos los estudios relacionados al desarrollo sostenible asociado a la energía solar. Es por esto que resulta interesante explotar la posibilidad de construir un piranómetro de bajo costo que sea útil para realizar dichos estudios, y que pueda emular las prestaciones de uno de carácter comercial. En este trabajo se explora esa posibilidad y se construyen varios prototipos para lograr dicha tarea. Para la construcción de estos, primero se realiza una investigación dedicada a definir los sensores que serán útiles para esta actividad, probando una gama de 6 sensores entre los cuales hay sensores UV, de luz visible, infrarroja y de temperatura, luego se construye un banco de pruebas para realizar las caracterizaciones iniciales de dichos sensores y posteriormente se realizan pruebas de campo en las cuales se compara el desempeño del piranómetro construido con el piranómetro de referencia Apogee SP 510 (clase C), que determinan el arreglo de sensores más apto para la construcción del prototipo final. Los sensores escogidos luego de las pruebas realizadas fueron el BH1750 y el GUVA S12SD, de luz visible y UV respectivamente. El prototipo final tiene un RMSE de 25,2 [W/m2 ] en condiciones de cielo despejadas, el cual se desprende de las regresiones multilineales realizadas. Tiene una autonomía energética de 12 días y un grado de protección equivalente a la normativa IP67 y utiliza como microcontrolador un arduino NANO. Además, se utilizó un presupuesto de $54.328 CLP. Con las investigaciones realizadas se obtiene un prototipo funcional, que cumple todos los requerimientos impuestos inicialmente. También se entregan diversos aspectos que pueden ser mejorados en trabajos futuros.