Design and power calculation of the Sun Tracking System Actuator of a Parabolic Trough Collector for an Air-Conditioning Solar Plant Using Software Simulation Tools

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Programación Matemática y Software
Universidad Autónoma del Estado de Morelos
Dr.Marco Antonio Cruz Chávez
2007-3283
Volumen 9, Número 3 /Octubre de 2017
Periodo Octubre-Enero 2018
Artículo de Investigación
1-9
Computación
Octubre del 2017
Cuatrimestral

J. Díaz-Salgado*, M. A. Basurto-Pensado**, R.J. Romero**

* Tecnológico de Estudios Superiores de Ecatepec TESE Av. Tecnológico S/N, Col. Valle de Anáhuac, Ecatepec Edo. de México 55210
** Centro de Investigación en Ingeniería y Ciencias Aplicadas, Universidad Autónoma del Estado de Morelos, Av. Universidad 1001, Cuernavaca, Morelos, México

Recibido: 4 de agosto del 2017 Aceptado: 28 de octubre del 2017 Publicado en línea: 15 de diciembre del 2017

Abstract.This paper presents the concept design and dimensioning of a solar actuator. This device is needed for the sun tracking system into a solar plant based in parabolic trough collector technology for air-conditioning purposes. The correct design and dimensioning of the actuator is a first approximationdesign for a very important role in the performance of the whole automatic control system because the proposed air-conditioning system imposes restrictive design and operating requirements. The problem is tackled using: (i) a well-defined sun position algorithm, (ii) a numeric software simulation tool for the calculus of the oblique angle needed for a north-south and east-west single axis tracking orientation scheme and (iii) a 3D CAD software tool to realize the actuator geometric dimensioning. The proposed design scheme achieves a tailored solution that meets the restrictive air-conditioning system requirements and operating conditions.

Keywords: solar plant, PTC parabolic trough collector, solar air conditioning systems.

Resumen.Este artículo presenta el diseño y dimensionamiento del actuador necesario para el sistema de seguimiento solar de una planta de acondicionamiento de aire solar basada en la tecnología de colectores cilindro-parabólico. El correcto diseño y dimensionamiento del actuador es una etapa de diseño realizada en una primera fase y juega un papel muy importante en el desempeño del sistema completo de control ya que el sistema de aire acondicionado tiene restricciones de diseño y de operación. El problema es resuelto utilizando: (i) un algoritmo de posición solar bien definido, (ii) una herramienta de simulación numérica para el cálculo de los ángulos oblicuos necesarios para el esquema de seguimiento solar de un solo eje con orientación norte-sur y este-oeste y (iii) un software de diseño CAD en 3D para el correcto dimensionamiento del actuador. El diseño propuesto es una solución hecha a la medida para cumplir los requerimientos de diseño y operación del sistema de aire acondicionado.

Palabras Clave: planta solar, CCP colector cilindro-parabólico, sistemas solares de aire acondicionado.