Mostrando entradas con la etiqueta Calefacción Solar. Mostrar todas las entradas
Mostrando entradas con la etiqueta Calefacción Solar. Mostrar todas las entradas

martes, 10 de noviembre de 2015

Calefacción solar de bajo coste. Empezando a programar el Arduino (IV). Modificando externamente el valor de una feed y leyéndola con Arduino.

Muy buenas, disculpad la tardanza entre artículos. Hoy quisiera explicar como he montado una función para poder leer el estado de una feed de emoncms.org. De esta manera podremos controlar el funcionamiento de la calefacción "solar", esto es, la bomba 2 junto al conjunto ventilador-radiador (sustituido este año por un split de aire acondicionado).

La función en cuestión es la siguiente:

int readSSS (void)
{
  sss_read= -1;
  char buffer [200];
  memset (buffer, 0, sizeof(buffer));

  // give a second to initialize:
  delay(1000);
  DEBUG1_PRINTLN("===============================================");
  DEBUG1_PRINTLN("Reading SSS...");
  delay(1000);

  // wait to see if a reply is available
  // if there's incoming data from the net connection.
  // send it out the serial port. This is for debugging
  // purposes only:
  int reintentos = 1;
  
  while (reintentos > 0)
  {
  boolean salir = false; 
  
  // if you get a connection, report back via serial:
  if (client.connect(server, 80))
  {
    DEBUG1_PRINTLN("Connected to server emoncms.org");
    DEBUG1_PRINTLN("Making an HTTP Request");

    client.print("GET /feed/value.json?apikey=");
    client.print(apikey);
    client.print("&id=32427");
    client.println(" HTTP/1.1");

    client.println("Host:emoncms.org");
    client.println("User-Agent: Arduino-ethernet");
    client.println("Connection: close");
    client.println();
    DEBUG1_PRINTLN("End of HTTP Request");
    reintentos--;
  }
  else 
  {
    // if you didn't get a connection to the server:
    DEBUG1_PRINTLN("Connection to server emoncms.org failed");
  }

  // Devuelve algo del tipo: "2"

  // if there are incoming bytes available
  // from the server, read them and print them:
  delay(1000);

  salir = false;
  while (salir == false)
  {
    if (client.available())
    {
      char c = client.read();
      DEBUG1_PRINT(c);

      buffer [strlen(buffer)]= c;
      if (c == '\n' )
      {
        DEBUG1_PRINT("[]");
        DEBUG1_PRINTLN(buffer);
        memset (buffer, 0, 200);
      }    
    }
    else
    {
      DEBUG_PRINTLN ("Client not available");
    }
    delay(1);
    // if the server's disconnected, stop the client:
    if (!client.connected())
    {
      DEBUG1_PRINTLN("* ");
      DEBUG1_PRINTLN(buffer+1);
      /* Mirar si buffer +1 es numérico (0-9)*/
      if ((buffer[1] > 47) && (buffer[1] < 58))
      {
        sss = atoi( buffer + 1 );
        sss_read = sss;
      }

      DEBUG1_PRINTLN("Disconnecting from server emoncms.org.");
      client.stop();
      DEBUG1_PRINTLN("Disconnected from server emoncms.org");
      salir=true;
    }
  }

  DEBUG1_PRINT("Value of sss:");
  DEBUG1_PRINTLN(sss);
  DEBUG1_PRINT("Value of sss_read:");
  DEBUG1_PRINTLN(sss_read);
  DEBUG1_PRINTLN("End of read SSS");
  DEBUG1_PRINTLN("===============================================");
  }
  return 0;
}


Lo que hace básicamente es conectarse al servidor y pedirle el valor de una feed. Cada feed tiene asignado un código que podemos ver en el modo administración de nuestro espacio en emoncms.org. En nuestro caso se le ha asignado el valor 32427.
Este valor lo asigna el sistema. De esta manera,  podemos, conociendo la apikey de escritura, alterar ese valor desde cualquier navegador, en cualquier lugar con conexión a Internet. Nuestro arduino leerá periódicamente ese valor y actuará en consecuencia. 

En el anterior artículo veíamos como crear una entrada de datos simplemente poniendo en un navegador algo como:

http://emoncms.org/input/post.json?json={Sensor0:7}&apikey=a134....

Bien, si en lugar de "Sensor0", ponemos "SetSystemStatus" (Set System Status, o asignar estado del sistema), crearemos otra entrada que deberemos convertir a Feed. Esta feed, será la que arduino deberá leer, con el identificador que nos asignen los chicos de emoncms.

Así que, podemos crear una página html que podremos llevar en nuestro móvil, y que al abrirla nos permita interactuar con nuestro arduino.

Yo he hecho una con tantos botones como modos de funcionamiento tiene mi sistema (5), y en cada botón le he asignado una función en javascript tal que:

Función Javascript del botón 0 (Parar):

function Button0_onclick() {
window.open ("http://emoncms.org/input/post.json?json={SetSystemStatus:0}&apikey=a134...")
}

HTML del botón 0:

"input id="Button0" nbsp="" onclick="return Button0_onclick()" style="background-color: darkred; border-bottom: black thin solid; border-left: black thin solid; border-right: black thin solid; border-top: black thin solid; color: white; font-family: Tahoma; font-weight: bold; height: 70px; width: 248px;" type="button" value="Stop/Parar" >"


Y así con cuatro botones más, uno para cada estado de manera que ha habido que incluir los siguientes valores en el código de arduino:

#define HEATING_STOP         0     // 0: Parar calefacción.
#define HEATING_START_LOW    1     // 1: Arrancar calefacción vel.baja.
#define HEATING_START_HIGH   2     // 2: Arrancar calefacción vel.alta.
#define HEATING_AUTO_LOW     3     // 3: Modo auto calefacción vel.baja
#define HEATING_AUTO         4     // 4: Modo auto calefacción.

junto a un par de variables donde se alamcenará el valor leído:

int sss = HEATING_AUTO_LOW;
int sss_read = -1;

Como hemos dicho, nuestra centralita leerá dicho valor periódicamente y actuará en consecuencia, haciendo esto de la siguiente manera en el bucle principal, en el "loop", tal que así:

void loop() 
{

  if (millis() - lastReadSSSTime > readingSSSinterval)
  {
    lastReadSSSTime = millis();
    readSSS();
  }
  (...) //Resto del programa (bucle) principal...
  
  

Con el artículo de hoy hemos visto como poder comunicarnos con Arduino. Hasta ahora, las funciones presentadas permitían que trabajase autónomamente.
Ahora ya podemos interactuar. ¿ Os atreveis ?
Hasta la próxima.

miércoles, 21 de mayo de 2014

Calefacción solar de bajo coste. Primeros resultados

Hoy es un gran día.
Los esfuerzos realizados para implantar un sistema de calefacción por energía solar van dando sus primeros resultados.

Lo más importante es la rebaja en el consumo de gas de un 32 %.


En las gráficas se puede observar la evolución del consumo de gas en mi casa en los últimos años. En el año 2013 se puede decir que hallé el equilibrio entre consumo y confort (o sea, no estar en casa en bañador y con chanclas en pleno enero). Esto es lo que se denomina "sostenibilidad", que muchas veces confundimos con "progeso", creyendo falsamente que más hemos progresado más cuanto más calientes hemos podido llegar a estar en el invierno.

Los que describo a continuación son los consumos de los últimos años en el periodo que va del 28 de enero al 26 de Marzo, fechas en las que la compañía de gas realiza las lecturas de contador en mi casa. Este periodo, en 2014, es el que he podido tener el sistema funcionando completamente automatizado y a pleno rendimiento.

2012: 5608 Kwh
2013: 4142 Kwh (Se reduce medio grado la temperatura de confort respecto al año anterior)
2014: 2811 Kwh

Durante estos tres años la calefacción de gas natural ha funcionado con el mismo termotasto. La principal diferencia entre el año 2012 y el 2013 es que la temperatura de confort se bajó medio grado, provocando una caída de consumo considerable. También el periodo de 2012 debió ser más frío que el de 2013.
Aún así, de 4142 Kwh en 2013 pasamos a 2811 Kwh en 2014. Supone consumir en 2014 un 67,8 % de lo consumido en 2013.
Un ahorro del 32,2 % aproximadamente. Suena bien, ¿ verdad ?

En Kwh, han sido 1331 KWh menos. A 0,05929151 € el Kwh, supone un ahorro en estos dos meses de unos 79 €. 
Como un ahorro similar, o incluso superior, se hubiese producido en los dos periodos bimensuales anteriores de haber estado funcionando el sistema a pleno rendimiento , y aproximadamente se ahorrará la mitad de esa cantidad en el periodo próximo que finalizará  a finales de Mayo, el ahorro final anual puede llegar a ser de unos 1300 * 3,5 = 4550 Kwh.

En total, estimo que puedo ahorrar: 0,05929151 €/Kwh * 4550 Kwh =  269 € anuales.

Ahora bien, hay que hacer algunas puntualizaciones:

Durante la mañana funciona sólo la caldera, y no todo el tiempo. El sol no aparece por el patio donde están los colectores hasta las 11:00 AM, hasta las 14:30 aprox., momento en que el propio edificio, por estar orientado Este-Oeste hace sombra a los mismos. En ese periodo almacenamos calor que recuperamos por la tarde.

El sistema montado mantiene caliente la dependencia principal de la planta baja, el salón, que es donde está el cronotermostato, y por extensión, algo de las dependencias adyacentes como la cocina y la entrada. Mientras ocurre esto, la caldera permanece apagada y la planta superior de la casa no se calienta. Por ello, se arranca el sistema cuando deja de darle el sol, por la tarde, que es cuando más vida se hace en el salón y planta baja en general. El sistema tarda en desprenderse de la energía calorífica almacenada un poco más que lo que tarda en captarla y guardarla. Esto es, 3,5 horas de sol aportan unas 4,5 horas de calefacción. Poco antes de llegar las 00:00 h se acaba la energía almacenada y la caldera de gas arranca caldeando además el resto de la casa lo justo para entrar en la cama a dormir. A partir de las 00:00 h no hay consumo de gas hasta el arranque de las 6:30 h de la mañana. 

Así pues, la idea ahora es ampliar la capacidad colectora añadiendo, de momento un par de colectores más. De esta manera espero aportar calor desde las 11:00 AM hasta las 23:30 h, esto es, más de 12 h, consumiendo y almacenando al mismo tiempo.

Confío en que estos esperanzadores resultados animen a aquellos que aún estén indecisos sobre estos sistemas. Ya vemos que no sólo sirven estos sistemas para calentar el agua de la ducha, y a las pruebas me remito.

Continuaremos pronto (sin prisa, pero sin pausa) con muchos temas pendientes que aún quedan por explicar (Arduino, sensores, monitorización, etc)

Saludos.

miércoles, 27 de noviembre de 2013

Colectores solares de agua de bajo coste (low cost solar water collector). Montaje de la tapa transparente de policarbonato

Una vez montada la caja y el absorbedor, el último elemento que nos queda construir para poner en marcha nuestro colector solar de agua de bajo coste es la tapa transparente por donde penetrarán los ansiados rayos solares.

Para ello he empleado placa de policarbonato de doble capa. Su peso es mínimo comparado con el cristal, no sale muy caro, y es mucho más resistente y seguro. Está formada por canales paralelos o celdas, en este caso de 8 mm, dispuestos en dos capas, de manera que en espesor, ocupan 16 mm. De vez en cuando los ponen de oferta en los centros de bricolaje, ya que se suelen utilizar para la realización de tejadillos transparentes. Suelen venir en medidas de unos 2 x 1 m, idóneo para nuestros planes.También los hay de doble celda de 5 mm(10 mm en total de espesor)
Para que encaje en nuestra caja, debemos hacer un escalón, ya que los perfiles empleados tienen 3 cm de ancho, y el marco que vamos a utilizar es de 2 cm de ancho. Dicho marco será perfil en L de 2x2 cm, de los empleados en falso techo registrable. Viene pintado en negro, por lo que nos ahorramos ese paso.
Para hacer este escalón, por el lado largo de la placa, prestaremos mucho cuidado a no llegar a las celdas de la segunda capa cuando realicemos los cortes, bien por cutter, minitaladro, con disco de corte o similar (Al final lo mejor, más cómodo y rápido según mi experiencia, ha sido la radial).
La placa de policarbonato debe de estar (sus celdas), lo más hermética posible. En la primera versión de colectores empleé silicona para su sellado (en los extremos cortos), ya que la cinta adhesiva igual no me aguantaría bien las temperaturas que pueden alcanzarse en su interior de hasta 100ºC. En sucesivas versiones he decidido emplear otra técnica más contundente...

Lo que he hecho ha sido sellar al tiempo que rebajo las celdas (la capa más interior) mediante calor, empleando una pistola de decapado por calor. Estas máquinas las podemos encontrar muy baratas en almacenes de bricolaje y alcanzan hasta 600ºC de temperatura del aire. Se aplica este aire sobre el policarbonato y se derrite, fundiéndose y sellando la celda. De esta manera no habrá intercambio de aire por diferencia de temperatura y el rendimiento será mayor, aislando mucho mejor el interior del colector, pero dejando pasar la luz del sol.
Para no afectar a la capa de celdas externa, debemos construir una especie de peine que insertaremos en dicha capa mientras calentamos la otra. También debemos situar un listón de madera a modo de concentrador de calor a lo largo. Aplicamos la pistola y observaremos cómo se funde formando un arco. Con la ayuda de un trozo de madera vamos aplastando hasta dejarlo liso. En la siguiente secuencia de fotos se puede apreciar lo explicado.


Detalle del "peine" insertado en la fila inferior (la que dará al exterior) para impedir que el calor la afecte.


 El peine es de dm de 4 mm de espesor.

 Aquí vemos como la pistola de aire caliente deja  las celdas. Algún agujerito nos puede quedar...


En plena acción, con el calor las celdas se comban fundiéndose... Pero hay que ayudarlas con un trozo de madera hasta sellarlas por completo.




Para hacer el escalón hemos sellado una de las dos capas de celdas. Así pues, deberemos sellar la capa restante con silicona negra. Para amortiguar el impacto visual del derretido del plástico, podemos cubrir la zona afectada también con la misma silicona. Además taparemos también algún posible orificio que se nos haya creado al derretir el policarbonato.

Obsérvese el escalón lateral (a la izquierda de la imagen), tras haber cortado una de las filas de celdas..



Lo siguiente es confeccionar el marco. Como hemos indicado, es perfil del empleado en los falsos techos registrables. Marcar, cortar y doblar...
 




Ahora rellenamos con silicona y pegamos el policarbonato al marco.



Atornillamos a la caja del colector y ya está...


¡Ah ! Se me olvidaba... Hay que ubicar el soporte donde insertaremos el sensor de temperatura. Un tubo de cobre de 8 con el extremo aplanado. Lo pegamos con silicona  a la parte superior del absorbedor.
En esta foto se puede observar otra variante en la colocación del marco. Se ha pegado un marco de 1 cm, en lugar de rellenar con silicona.


Aquí vemos como queda el marco...

 Y el conjunto finalizado y boca abajo.
Un trozo de cartón sujeto con cinta en la parte inferior nos permitirá desplazarlo y ubicarlo donde menos moleste.


 Ya solo queda la instalación en el exterior... que el frío ha llegado ya...

viernes, 16 de noviembre de 2012

Montando mi instalación solar casera: el depósito

Muy buenas, de nuevo.
Hoy os presento algo en lo que vengo trabajando desde hace tiempo. Como sabéis, la realización de colectores solares de aire ha sido un éxito, cumpliendo de sobra las expectativas teóricas esperadas. Así que he decidido avanzar un paso más y saltar a la energía solar térmica con agua. Esto me va a permitir almacenar el calor recogido y "soltarlo" cuando lo necesite o quiera, en vez de limitarlo a cuando haya sol, como ocurre con los colectores de aire. El sistema contará con paneles o colectores solares de agua, en lugar de aire, así como un depósito donde se almacenará el agua calentada. Esta basado en los sistemas "drainback" o de autovaciado, con el fin de simplificar al máximo la instalación y mantenimiento del mismo. En resumidas cuentas, almacenaré el calor que proporciona el sol a través del agua, en un depósito. Y luego podré utilizar ese calor, extrayéndolo del agua a través de un intercambiador de calor tipo serpentín, bien para agua caliente sanitaria (en adelante ACS) , bien en algún sistema de generación de calor ( a través de radiadores de automovil con ventilador, por ejemplo).
 
No me enrollo más, el esquema básico es este (Idea de: The $1000 Solar Water Heating System):
 
 

 
He comenzado por adecuar un depósito para la tarea de almacenar el agua caliente. Consta de un bidón azul de 200 litros de capacidad, comprado de segunda mano por 10 euros. Su uso anterior parece ser que fue como almacenamiento de líquido limpiaparabrisas, según me dijo el vendedor. Creo que son de Polietileno (PE) de alta densidad. Según la wikipedia es resistente al agua a 100 ºC.  Habrá que vigilar esto para asegurarse cuando el sistema funcione, de que no se ablanda ni deforma con temperaturas altas, cercanas a 70 u 80 ºC.
 
 
Se ha forrado con dos capas de unos 7 u 8 cm de manta IBR80. Quizá es excesivo, pero de quitar capas hay tiempo. La manta IBR tiene una resistividad térmica muy buena (R=1.75 m2•K/W) con un espesor de 8 cm, por lo que tendremos al final una R = 3.5 m2•K/W (el doble). La lana de roca de espesor 4cm que hemos empleado para los colectores solares de aire tiene una R proporcionalmente muy parecida (R = 0,95 m2•K/W para espesor de 4 cm.).

En las siguientes fotos se pude observar el proceso de esta sencilla operación.
Primera capa inferior:
 
 
 La subimos y volvemos a colocar otro trozo de manta IBR:
 
 
Segunda capa por la parte inferior:
 
 
Y segunda capa por la parte superior ya colocada:
 
 
¡Qué abrigadito está! No va a pasar frío...
 
 
El suelo del depósito debe quedar también muy bien aislado, por lo que he montado este soporte también relleno de manta IBR80. Primero dos círculos en DM de 3 mm que tenía por ahí de sobras...
 
 
Unos buenos largueros, también de sobras de otros proyectos:
 
 
 
Se rellena bien todo de manta IBR de fibra de vidrio:
 
 
Se pega la otra base y se rellena de manta IBR tembién hasta los bordes.
 
 
Precintando con cinta americana:
 
 
Falta tapar y aislar la parte superior para que no se escape el calor, ya que esa es la zona que más caliente va a estar del depósito, y por donde más se nos pueden escapar las calorías... Luego habrá que forrarlo todo con algún tipo de plástico flexible a modo de camisa para que quede un poco más aparente y resistente.

Esta es una foto de cómo queda, con la canalización y la bomba funcionando gracias a un bypass (puenteo) de los colectores, y a falta de la tapa superior (lo veremos en detalle otro día):
 
 
¡Hasta pronto !

miércoles, 4 de julio de 2012

Calefacción solar por aire: Conexionado (Hardware) del Arduino con sensores de temperatura

No voy a entrar a explicar en detalle cómo funciona Arduino, ya que para eso hay miles de tutoriales y ejemplos en la red, y un espacio donde encontrar toda la información respecto a esta brillante idea de microcontrolador universal. Solo decir que responde a la inquietud de un grupo de aficionados a la electrónica por desarrollar una plataforma basada en una placa con un microcontrolador y un entorno de desarrollo, con el fin de facilitar el uso de la electrónica en todo tipo de proyectos.Su principal característica, la que lo ha popularizado, es que tanto su diseño como su distribución es libre. Es decir, puede utilizarse libremente para el desarrollo de cualquier tipo de proyecto sin haber adquirido ninguna licencia. Puedes comprarlo o hacertelo igual, pero no tienes que pagar más por ello, no estás "pirateando" nada, es libre.

No me enrrollo más, si quereis saber más os vais aquí, os lo leeis y volveis:

Y aquí podemos ver un pequeño resumen de sus conexiones y componentes:
http://arduino.cc/en/Reference/Board

Debemos instalar el entorno de desarrollo para poder pasar los programas a Arduino, descargándolo de la web. Yo he utilizado la versión 23. Actualmente ha salido una remodelación totalmente nueva: la Arduino 1.0, pero parece que todavía no está muy fina y presenta algún problemilla de incompatibilidad. Con este entorno de desarrollo se escribirá el programa que correrá en nuestro Arduino y nos servirá para transferirlo desde el PC al mismo.

Y ahora pasemos a definir como hemos conexionado esta versátil y útil herramienta. Nos centraremos en la parte de los sensores.

Entradas analógicas (A0-A5). Son las que vamos a emplear para leer valores, en nuestro caso, los que nos den los sensores de temperatura, pero pueden ser de presión, de luz, etc. Todo valor analógico de voltaje en estas entradas podrá ser traducido a su equivalente valor digital (1024 valores).

De estas seis entradas, una (la A0) la utiliza una placa adicional que hemos adquirido, de pantalla LCD para reconocer el pulsado de una serie de botones, basándose en un divisor de tensión.

El resto son empleadas para conectar la señal VSS de los sensores de temperatura (A1,A2,A3,A4 y A5). A estos sensores a su vez, les llega la señal de alimentación (VCC) y la tierra (GND).

En el esquema siguiente se puede ver una aproximación al conexionado que debemos realizar, sólo que se muestra un solo sensor conectado al pin A0, en lugar de varios al resto A1,A2....



Los sensores son del tipo MCP9700A. Salen a muy buen precio, son extremadamente rápidos y con mayor rango de temperatura ( hasta 125ºC) que los LM35, que además son mucho más lentos. Tienen una salida lineal de 10mV por grado centígrado + 500 mV. El margen de funcionamiento de los mismos está entre los -40ºC y los +125ºC, aunque hay una serie que llega a los 150ºC.

Para calcular su relación con el conversor A/D del Arduino ( 10 bits - 1024 niveles-) se emplea la siguiente fórmula:

(( Temp. del sensor en ºC  *  10 mV + 500 mV ( nivel a 0ºC) ) * 1024 ( 10 bits )) / 5 ( escala 0-5V )

Por ejemplo para una lectura a 20ºC.
(( 20 * 0,010 + 0,500 ) * 1024 )) / 5 = 143, 36 ( o sea 143 )
Es decir la lectura del sensor a 20ºC tras ser leida por el conversor A/D seria de 143 en la escala de 0 a 1024 niveles ( 11 bits )

Posteriormente se decidió, para lograr mayor precision en la lectura, utilizar la referencia de voltaje interna de 1.1 v que tiene Arduino, quedando la fórmula de cálculo:

(( Temp. del sensor en ºC  *  10 mV + 500 mV ( nivel a 0ºC) ) * 1024 ( 10 bits )) / 1.1 ( escala 0-1.1V )

Para ello hubo que cambiar el cable rojo del pin "5V" al pin "Vin".

Para poder ver las lecturas a través de una pantalla e interactuar de algún modo con el sistema, se adquirió (por ebay) una placa con pantalla LCD y botonera. Se utilizó una librería denominada LCD4Bit_mod que contiene todas las funciones necesarias para escribir a la pantalla.

De esta manera, la conexión de esta placa botonera LCD con Arduino a través de los pines digitales dispone la configuración de dichos pines digitales de la siguiente forma:

  • D0 (Libre)
  • D1 (Libre)
  • D2 (Libre)
  • D3 (Libre) La emplearemos como interruptor del ventilador.
  • D4 DB4 del LCD
  • D5 DB5 del LCD
  • D6 DB6 del LCD
  • D7 DB7 del LCD
  • D8 RS del LCD
  • D9 ENABLE del LCD
  • D10 BackLight del LCD
  • D11 RW del LCD
  • D12 (Libre)
  • D13 (Libre)

Como vemos, ocupa casi todo, pero analizando el código de la librería LCD4Bit_mod vemos que por defecto no se tiene en cuenta la señal RW del LCD, y el BackLight (retroiluminación del LCD) la podemos poner constantemente encendida o puentearla a D3 y usar esta última.
¿ Qué conseguimos con esto ?
Tener libres D10 a D13 para poder posteriormente emplear un lector/grabador de datos a tarjeta SD y así poder guardar las medidas de temperatura tomadas sin necesidad de tener un PC portátil al lado.

Dejando esto último para más adelante, empleamos la línea D3 para activar/desactivar la placa con el relé que pondrá en marcha y apagará el extractor.

Así de sencillo.

Luego está el programa que hay que poner "dentro" del Arduino para que todo esto funcione, pero eso lo explicaremos detalladamente en otro capítulo.

Básicamente, anticipo que consiste en tomar muestras continuamente de cada sensor, hacer la media y sacarlas cada 5 segundos con la función Serial.Print, que permite mostrarlas en una ventana en el PC que lee por el puerto correspondiente (en el entorno de desarrollo de Arduino).

Todas estas muestras luego se copian a una hoja Excel y se cálculan las gráficas que podeis ver en este blog.

Y ya está. El código lo veremos más adelante...

jueves, 10 de mayo de 2012

Estudio de sol y sombras...

¡Buenos días !
 
¡No! No pienso recorrerme todos los bares de mi ciudad probando cual es la mejor combinación de anís y brandy de mi localidad...
 
El estudio de sol y sombras que podéis ver en la siguiente animación es la recreación del movimiento del sol sobre el edificio de mi hogar y los adyacentes al mismo, en particular un bloque que me hace algo de "pupa", pues me quita parte de la radiación solar.
 
Está desarrollado gracias a la herramienta Google Sketchup, en su versión básica, gratis y libre.
 
La mayor complejidad ha sido la definir la ubicación del diseño, pero al final es muy fácil con el botón de "Añadir Localización", donde a través de Google Maps situamos el modelo.
 
Luego lo siguiente es ir añadiendo "Escenas". Google Sketchup creará la animación automáticamente, saltando de escena en escena, y ahí es donde jugamos con la vista del modelo y con las sombras. Estas últimas se seleccionan gracias al cuadro de "Ajustes de Sombras", donde indicamos la fecha, hora y minuto de una escena en concreto.
 
Es decir, definimos una escena con una vista del modelo concreta, y una fecha y una hora concretas.
Añadimos una escena, modificamos la vista que tenemos del modelo, cambiamos la hora y actualizamos la segunda escena. Y así sucesivamente hasta tener una especie de película.
 
El resultado a continuación:

El último  paso es exportar la animación, a un fichero de tipo AVI, y subirla a Youtube.

Analizando esta animación podemos observar cual es el recorrido de las sombras que se proyectan sobre un colector que estaría situado en el patio de mi casa, orientado al sur (aunque desviado unos 15º en sentido horario). Está realizada para un 22-23 de Diciembre.

Se puede observar cómo la sombra del edificio grande recorta radiación a primera hora y luego la propia casa vuelve a generar sombra que también se proyecta sobre el colector limitando su efectividad. Colocar el colector moviéndolo más hacia su izquierda (más hacia el este), permite que tenga mayor radiación incidiendo sobre las horas centrales, que es cuando el sol más "pega"...

Saludos.

viernes, 20 de abril de 2012

Calculando la Irradiación Solar

Hoy he encontrado cómo encontrar los datos de irradiación solar en cualquier lugar de la Unión Europea. Se pueden conseguir en esta web, el PGIS (Photovoltaic Geographical Information System, o Sistema de Información Geográfica Fotovoltaica):


Es muy fácil de usar, pues solo hay que escribir la ciudad que buscas para que te la posicione en el mapa. Luego le puedes decir un ángulo de irradiación en concreto del que quieres obtener datos. En concreto, para la zona donde vivo, se puede extraer por ejemplo, la información mensual, con gráficas y todo:
Monthly Solar Irradiation
PVGIS Estimates of long-term monthly averages
Location: 40°14'2" North, 3°45'14" West, Elevation: 633 m a.s.l.,
(a.s.l. significa "above sea level", "sobre el nivel del mar)
Solar radiation database used: PVGIS-classic

Optimal inclination angle is: 33 degrees
Annual irradiation deficit due to shadowing (horizontal): 0.0 %

(El ángulo óptimo de captación dice que es de 33º)
Luego nos muestra esta tabla:
Month Hh Hopt H(85) Iopt T L D/G T24h NDD
Jan 2030 3290 3440 62 3.4 0.49 6.5 341
Feb 2750 3870 3590 54 3.5 0.49 8.0 271
Mar 4510 5690 4520 43 3.2 0.39 11.3 182
Apr 5180 5550 3520 26 3.6 0.45 13.1 131
May 6570 6410 3310 15 3.7 0.40 17.1 15
Jun 7250 6760 3070 6 4.2 0.36 22.9 1
Jul 7330 6980 3280 10 4.1 0.33 25.4 0
Aug 6410 6700 3840 22 4.6 0.34 25.0 0
Sep 4980 5940 4340 38 4.2 0.37 20.6 26
Oct 3390 4610 4080 50 4.1 0.43 15.8 134
Nov 2170 3320 3340 59 3.9 0.50 9.8 318
Dec 1670 2690 2850 63 3.3 0.55 6.8 356
Year 4530 5160 3600 33 3.8 0.40 15.2 1775
Hh: Irradiation on horizontal plane (Wh/m2/day)
(Irradiacion en el plano horizontal)
Hopt: Irradiation on optimally inclined plane (Wh/m2/day)
(Irradiación en un plano inclinado optimizadamente)
H(85): Irradiation on plane at angle: 85deg. (Wh/m2/day)
(Irradiación en un plano inclinado a 85º, es el que se puede introducir manualmente)
Iopt: Optimal inclination (deg.)
Inclinación óptima
T L: Linke turbidity (-)
Esto no sé muy bien qué es...
D/G: Ratio of diffuse to global irradiation (-)
Porcentaje de radiación difusa frente a la total.
T24h: 24 hour average of temperature (°C)
Media de temperatura en 24h.
NDD: Number of heating degree-days (-)
Esto tampoco sé a qué se refiere exactamente...

Luego las gráficas me presentan por ejemplo, la irradiación a diferentes ángulos en cada mes. Se puede observar como al elegir la inclinación de 85º, en verano no corremos riesgo de sobrecalentamiento o sobreproducción de calor, mientras que en invierno nos acercamos mucho a la conseguida con una inclinación óptima:

La inclinación óptima de los paneles en cada mes:


El porcentaje de radiación difusa, respecto a la total:



La temperatura media por mes:


Y la altura del sol en los meses de Diciembre y Junio:



PVGIS © European Communities, 2001-2010
Reproduction is authorised, provided the source is acknowledged
See the disclaimer here

Sin duda alguna, esta página aporta datos muy significativos, con los que se podrá "jugar" hasta encontrar una buen compromiso a la hora de diseñar la colocación de nuestros paneles solares, sean fotovoltaicos, de aire, o de agua.

miércoles, 11 de abril de 2012

Calefacción solar por aire: Monitor de resultados

Los que sigais el blog con cierta asiduidad, seguramente os hayais apercibido de la existencia de tres nuevas pestañas bajo el título grande, denominadas "página principal", "temperaturas", y "gráficas en línea"... Pues bien, esta última permite seguir la evolución de la temperatura registrada en los diferentes sensores. Sólo hay que situarse con el ratón por encima y nos muestra los valores en cada momento.


Esto está confeccionado con las herramientas que proporcionan gratuitamente, los chicos de Highcharts.com, que son los mismos que dan soporte a las gráficas de www.20minutos.es, o el propio google Analytics.

Los datos los coge de la página denominada "temperaturas". Esto me ha facilitado mucho la labor, porque antes tenía que:
  1. Coger (capturar) los datos.
  2. Pasarlos a una hoja Excel que dibujaba las gráficas, (que previamente había tenido que confeccionar)
  3. Capturar la pantalla con las gráficas
  4. Guardarla como un archivo de imagen con un editor de imágenes.
  5. Editar el blog.
  6. Subir la imagen al blog.
Ahora solo:
  1. Capturo los datos.
  2. Y los subo al blog, a la pagina de "temperaturas"...
Y encima el resultado es espectacular... ¿ No ?

viernes, 16 de marzo de 2012

Calefacción solar por aire: el cerebro del sistema, Arduino.

Hoy vamos a tratar del elemento que ayuda a que todo el sistema de calefacción solar funcione  a un coste muy pequeño. Se trata del controlador del sistema, que está basado en las placas con microcontrolador tipo Arduino.
No voy a entrar a explicar en detalle cómo funciona Arduino, ya que para eso hay miles de tutoriales y ejemplos en la red, y un espacio donde encontrar toda la información respecto a esta brillante idea de microcontrolador universal. Sólo decir que responde a la inquietud de un grupo de aficionados a la electrónica por desarrollar una plataforma basada en una placa con un microcontrolador y un entorno de desarrollo, con el fin de facilitar el uso de la electrónica en todo tipo de proyectos.
Su principal característica, la que lo ha popularizado, es que tanto su diseño como su distribución es libre. Es decir, puede utilizarse libremente para el desarrollo de cualquier tipo de proyecto sin haber adquirido ninguna licencia. Puedes comprarlo o hacertelo igual, pero no tienes que pagar más por ello, no estás "pirateando" nada, es libre.

No me enrrollo más, si quereis saber más os vais aquí, os lo leeis y volveis: http://es.wikipedia.org/wiki/Arduino

Y aquí podemos ver un pequeño resumen de sus conexiones y componentes, aunque esto lo veremos más en detalle en próximos capítulos:

http://arduino.cc/en/Reference/Board

En las siguientes fotos puede verse como he conexionado e incluido nuestro dispositivo en una cajita de plástico. Este es el aspecto, aún sin terminar, que presenta:


Los conectores tipo estereo llegan de los sensores de temperatura, que precisan tres cables. El conjunto consta del propio "cerebro" Arduino, un módulo de pantalla LCD especialmente diseñado para él, otro módulo  con un relé, y otro para grabar/leer tarjetas SD.

Conectado al portátil que le aporta alimentación desde el puerto USB presenta este aspecto:



Vista del interior, colocadito todo en su sitio como si de un sandwich se tratase:


Aquí vemos el módulo de pantalla de cristal líquido (LCD) con botonera, y el propio Arduino conectado directamente debajo del mismo:



Por detrás del sandwich, cuyo piso central se ha confeccionado con lámina de plástico reciclada de envases transparentes, está el módulo de relé y el lector/grabador de tarjetas SD, los cuales no se mueven de su sitio gracias a la cinta adhesiva de doble cara:


También se distinguen los separadores metálicos que hacen de "patas" del conjunto, atornillados a las placas o a la plancha de plástico transparente.

Aquí vemos el modulo Arduino separado del de la pantalla LCD con botonera:



Y aquí todo montado de nuevo:


Falta realizar unos orificios para los botones del módulo LCD, acoplarle una fuente de alimentación de 5V para que pueda funcionar independientemente del PC, y el conexionado de la señal de 220 V AC al relé para encender o apagar el extractor de aire.
Lo veremos otro día, junto a la programación y algún que otro detalle más.
Hasta pronto.