Diseño e implementación de un módulo didáctico Off-Grid portátil y multifuncional con fines educativos

Abstract

En el siguiente trabajo se brindará un informe en detalle sobre el proceso de diseño e implementación de un módulo didáctico Off-Grid, el cual introduce al trabajo con energía solar enfocada hacia estudiantes de ingeniería mecatrónica en la universidad ECCI, con el fin de hacer estudios de múltiples tipos de variables presentes en el campo energético. Durante este trabajo se tienen en cuenta las etapas de fabricación, medición y monitoreo para asegurar el correcto funcionamiento del producto final. El módulo se diseña con la finalidad de obtener mediciones de parámetros como corriente y temperatura a partir de la energía solar recolectada por paneles solares policristalinos, 2 de 20 W y 1 de 40 W, para el almacenamiento de esta energía se dispone de una batería de 12v 20 Ah, mediante la asistencia de un regulador de 20A y un inversor de corriente de 150 W. Lo anterior, para obtener un proceso adecuado, es determinante la conexión establecida en cada uno de los componentes; por lo tanto, se usaron borneras y breakers, precisamente con el fin de salvaguardar la vida útil de cada componente instalado. Este diseño prioriza la toma de datos en tiempo real mediante sensores de corriente (INA219) y temperatura (MLX90614), los cuales facilitaron el análisis de las variables de corriente y temperatura en una pantalla táctil LCD RPI TFT de 3.5, mediante una interfaz desarrollada por medio de la tarjeta raspberry. Una vez aplicado el módulo en un escenario específico se hará un estudio constante de resultados y en caso de ser necesario hacer las calibraciones requeridas, para disminuir el margen de error en la captura de las variables y con esto brindar a los estudiantes una mayor capacitación en la aplicación de esta herramienta con enfoque en energías renovables.

The following work will provide a detailed report on the implementation process of an Off-Grid didactic module, which introduces a pedagogy in the teaching of solar energy focused on mechatronics engineering students at Ecci University, in order to study multiple types of variables present in the energy field. It should be noted that during this research the stages of manufacture, measurement and/or monitoring will be taken into account to ensure the correct operation of the final product in this project set in a real or exposure field. The aforementioned module has the purpose of collecting solar energy through three polycrystalline solar panels of 20W and 40W for the storage of this energy in a 12V battery through the assistance of a 20A regulator and a current inverter, this to obtain a correct process, it is also important to highlight that each connection established in this structure was made through terminal blocks and breakers precisely in order to safeguard the life of each component installed. This assembly has been prioritized with the primary objective of making a real-time data collection using current sensors (INA219) and temperature (MLX90614), which will facilitate this data capture to display variables of current, voltage and temperature on a touch screen LCD RPI TFT 3.5 “through an interface developed by means of a software developed by the company.