Aplicación de tecnologías para la sustentabilidad y su impacto en el medio ambiente y la sociedad: Trabajo colaborativo de Cuerpos Académicos e Investigadores de Puebla, Tlaxcala, Oaxaca y Veracruz, México, Carabobo, Venezuela y Huancavelica, Perú de la Red de Investigación Multidisciplinaria para el Desarrollo Regional
Por Lorena Santos Espinosa, José Víctor Galaviz Rodríguez, Miriam Silvia López Vigil y Filemón Carreño Reyna
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Aplicación de tecnologías para la sustentabilidad y su impacto en el medio ambiente y la sociedad - Lorena Santos Espinosa
APLICACIÓN
DE TECNOLOGÍAS
PARA LA SUSTENTABILIDAD Y SU IMPACTO
EN EL MEDIO AMBIENTE Y LA SOCIEDAD
Trabajo colaborativo de Cuerpos Académicos e Investigadores de Puebla, Tlaxcala, Oaxaca y Veracruz, México, Carabobo, Venezuela y Huancavelica, Perú de la Red de Investigación Multidisciplinaria para el Desarrollo Regional
LORENA SANTOS ESPINOSA
JOSÉ VÍCTOR GALAVIZ RODRÍGUEZ
MIRIAM SILVIA LÓPEZ VIGIL
FILEMÓN CARREÑO REYNA
Copyright © 2023 por Santos, Galaviz, López y Carreño.
Todos los derechos reservados. Ninguna parte de este libro puede ser reproducida o transmitida de cualquier forma o por cualquier medio, electrónico o mecánico, incluyendo fotocopia, grabación, o por cualquier sistema de almacenamiento y recuperación, sin permiso escrito del propietario del copyright.
Las opiniones expresadas en este trabajo son exclusivas del autor y no reflejan necesariamente las opiniones del editor. La editorial se exime de cualquier responsabilidad derivada de las mismas.
Fecha de revisión: 21/11/2023
Palibrio
1663 Liberty Drive
Suite 200
Bloomington, IN 47403
855001
ÍNDICE
Capítulo 1 Diseño De Un Controlador Pid Para Prototipo De Seguidor Solar
Capítulo 2 Contenedor De Basura Ecologico
Capítulo 3 Protocolo De Comunicación Profinet Mediante Programación Fup Entre Plc S7-1500 Y Controlador Siemens Logo!
Capítulo 4 El Palenque Tradicional Para La Producción De Mezcal Artesanal En Oaxaca
Capítulo 5 Aplicación Móvil Para La Enseñanza De La Lengua De Señas Mexicana Para Niños Con Problemas Auditivos
Capítulo 6 Sistema De Riego Por Aspersión
Capítulo 7 Jabón Ecológico, Alternativa Para Aprovechar El Aceite Reciclado
Capítulo 8 El Uso De Las Tic En La Vida Diaria
Capítulo 9 Plan De Mejora Continua En Los Procesos De Fabricación De Moldes Por Inyección
Capítulo 10 Metodología Para Implementar Manufactura Esbelta En Pymes Maquiladoras De Prendas De Vestir Para Fortalecer Su Productividad Y Competitividad
Capítulo 11 Impacto de las actividades de responsabilidad social sobre la innovación que realizan las Micro y Pequeñas Empresas de Córdoba, Fortín y Yanga, Veracruz
Capítulo 12 Herramientas Tecnológicas Para Fortalecer La Práctica Apícola Sustentable En Acatlán De Osorio
Capítulo 13 Eco-Bolsa
Síntesis Curricular De Los Autores Coordinadores
Colaboración Especial
DIRECTORIO DE AUTORIDADES
Tecnológico Nacional de México / Instituto Tecnológico Superior de la Sierra Negra de Ajalpan.
Mtra. Marielita Díaz Álvarez
Directora General.
Universidad Tecnológica de Tlaxcala.
Ing. Moctezuma Bautista Vásquez
Rector.
Mtro. Juan Carlos Santiago Pimentel
Director Académico.
Tecnológico Nacional de México / Instituto Tecnológico de Tehuacán
Lic. Faustino Sergio Villafuerte Palavicini
Director.
Tecnológico Nacional de México / Instituto Tecnológico Superior de Huauchinango.
Ing. Armando Torres Cruz
Director General.
Tecnológico Nacional de México / Instituto Tecnológico de Oaxaca
M. E Fernando Toledo Toledo
Director.
Tecnológico Nacional de México / Instituto Tecnológico Superior de Acatlán de Osorio
Dr. César Santiago Tepantlán
Director General.
Universidad Tecnológica del Centro de Veracruz
Mtro. Juan Manuel Arzola Castro
Rector.
Benemérita Universidad Autónoma de Puebla
Dra. María Lilia Cedillo Ramírez
Rectora.
Universidad Pedagógica Experimental Libertador Venezuela
Dr. Raúl López Sayago
Rector.
Universidad Nacional de Huancavelica, Perú.
Dr. Edgardo Félix Palomino Torres
Rector.
CUERPOS ACADÉMICOS PARTICIPANTES RECONOCIDOS POR PRODEP
Tecnológico Nacional de México / Instituto Tecnológico Superior de la Sierra Negra de Ajalpan.
ITSSNA-CA-1 - TECNOLOGÍA Y AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS.
Universidad Tecnológica de Tlaxcala
UTTLAX-CA-2 - INGENIERIA EN PROCESOS.
UTTLAX-CA-8 - DESARROLLO TECNOLÓGICO PARA LA AUTOMATIZACIÓN EN PROCESOS
Tecnológico Nacional de México/Instituto Tecnológico de Tehuacán
ITTEH-CA-2-GESTIÓN Y COMPETITIVIDAD EMPRESARIAL
ITTEH-CA-4-SISTEMAS DE MANUFACTURA
ITTEH-CA-5-GESTIÓN Y MEJORAMIENTO DE LA PRODUCTIVIDAD
Tecnológico Nacional de México / Instituto Tecnológico Superior de Huauchinango
ITESHUAUCA-2 - TECNOLOGIA APLICADA
Tecnológico Nacional de México / Instituto Tecnológico de Oaxaca
ITOAX CA-8-APROVECHAMIENTO DE LOS RECURSOS AGROALIMENTARIOS Y DE INTERÉS INDUSTRIAL.
Tecnológico Nacional de México / Instituto Tecnológico Superior de Acatlán de Osorio
ITSAO-CA-1-TRANSFERENCIA DE TECNOLOGÍA APLICADA A LA RESOLUCIÓN DE PROBLEMAS.
Universidad Tecnológica del Centro de Veracruz
UTCV-CA11-INNOVACIÓN EN SISTEMAS LOGÍSTICOS Y ECONÓMICOS SUSTENTABLES
Benemérita Universidad Autónoma de Puebla
GRUPO DE INVESTIGACIÓN- DESARROLLO SOSTENIBLE CON PERSPECTIVA DE GÉNERO
AUTORES COORDINADORES
LORENA SANTOS ESPINOSA
JOSÉ VÍCTOR GALAVIZ RODRÍGUEZ
MIRIAM SILVIA LÓPEZ VIGIL
FILEMÓN CARREÑO REYNA
AUTORES POR CAPÍTULO
CAPÍTULO 1
Aldo Hernández Luna
Edgar Jesús Cruz Solis
Julio Cesar Martínez Hernández
Gabriel Ted Ibarra Robles
CAPÍTULO 2
Esperanza Colmenares Olivera
Julio César Cruz Trujillo
Edmundo Cerqueda Reyes
Lorena Santos Espinosa
CAPÍTULO 3
Héctor Islas Torres
Miriam Silvia López Vigil
Héctor Santos Alvarado
Miguel Ángel Morales Flores
CAPÍTULO 4
Felipe de Jesús Palma Cruz
Claudia López Sánchez
Marcos Pedro Ramírez López
Raúl Enríquez Valencia
CAPÍTULO 5
Carlos Ariel Juárez González
María Estela Orduña Ramírez
Juan Carlos Vásquez Jiménez
María de Jesús Oregán Silva
CAPÍTULO 6
Esperanza Colmenares Olivera
Diana Leticia Campos Daniel
Said Amir Jerónimo Robles
Paula Berenice Cortes Flores
CAPÍTULO 7
Miriam Silvia López Vigil
Héctor Santos Alvarado
Héctor Islas Torres
Lorena Santos Espinosa
CAPÍTULO 8
Julio Cesar Rojas Nando
Ana Laura Nieto Rosales
Graciela Santos Martínez
Víctor Raúl Rodríguez Peña
CAPÍTULO 9
Lorena Santos Espinosa
José Víctor Galaviz Rodríguez
Filemón Carreño Reyna
Sonia Marilis Mora de Parada
CAPÍTULO 10
Ramón García González
Senén Juárez León
Iniria Guevara Ramírez
CAPÍTULO 11
Jesabel Gómez Sánchez
Ivette Pérez Hernández
Paula Rosalinda Antonio Vidaña
Cecilia León Tejeda
CAPÍTULO 12
Francisco Ramos Guzman
Miguel Fuentes Cortés
Jeremias Bravo Tapia
José Rubén Conde Sánchez
CAPÍTULO 13
Julio Cesar Cruz Trujillo
Beatriz Araceli Arellano Hernandez
Gerardo Ramírez Cabrera
Martín Salas Paniagua
CAPÍTULO 1
DISEÑO DE UN CONTROLADOR PID PARA PROTOTIPO DE SEGUIDOR SOLAR
Aldo Hernández Luna¹, Edgar Jesús Cruz Solis¹*, Julio Cesar Martínez Hernández¹, Gabriel Ted Ibarra Robles²
¹ ITESHUAUCA-2 - TECNOLOGIA APLICADA
²CARRERA DE MANTENIMIENTO INDUSTRIAL
¹Instituto Tecnológico de México / Instituto Tecnológico Superior de Huauchinango
²Universidad Tecnológica de Xicotepec de Juárez
aldo.hl@huauchinango.tecnm.mx
Resumen
El presente trabajo muestra el diseño y la implementación de un controlador PID aplicado a un prototipo de seguidor solar, el cual sea capaz de aprovechar la luz solar, es decir la entrada al sistema es la luz que es convertida por el controlador en una señal PWM que se le aplica a un servomotor para posicionarlo a un determinado ángulo y la salida es la posición del panel solar. La implementación del controlador se realiza en un microcontrolador ATMega 328, basado en la plataforma de Arduino, al cual se le carga el programa diseñado para funcionar como un control PID. Previo a esto se obtuvieron las ganancias del controlador utilizando el método de ensayo y error, el cual resulta intuitivo y no depende del modelo matemático.
Palabras clave: Seguidor solar, control PID, panel solar.
Abstract
The present work shows the design and implementation of a PID controller applied to a solar tracker prototype, which is capable of taking advantage of sunlight, that is, the input to the system is the light that is converted by the controller into a PWM signal. which is applied to a servomotor to position it at a certain angle and the output is the position of the solar panel.
The implementation of the controller is carried out in an ATMega 328 microcontroller, based on the Arduino platform, to which the program designed to function as a PID control is loaded. Prior to this, the controller gains were obtained using the trial-and-error method, which is intuitive and does not depend on the mathematical model.
Key words: Solar tracker, PID control, solar panel.
1. Introducción
La creciente demanda de energía eléctrica ha provocado daños en el medio ambiente debido a que las centrales generadoras de electricidad tienen que incrementar su producción para poder cumplir con la demanda, pero este incremento en la producción puede desencadenar efectos nocivos en el ambiente; por tal motivo se han implementado diversas formas de energía para satisfacer las necesidades de las personas, pero sin generar efectos negativos. Aunque son una buena alternativa tienen un inconveniente ya que su nivel de eficiencia no es muy alto en algunos casos, esto lo podemos observar en los sistemas fotovoltaicos ya que los paneles solares fijos no aprovechan al cien por ciento la radiación que emite el sol debido a que solo están posicionados en un cierto ángulo. Partiendo de la necesidad de incrementar la eficiencia de los sistemas fotovoltaicos, se realizó un sistema denominado Seguidor solar; este sistema utiliza un control PID para que se pueda alcanzar un alto nivel de eficiencia.
El Seguidor solar es un mecanismo diseñado para optimizar el funcionamiento de un panel solar fijo mediante la implementación de un sistema de control, específicamente un PID, que devuelva un movimiento vertical capaz de aprovechar las horas efectivas de luz solar en la zona que sea instalado. Se compone de un panel solar, sobre un eje accionado por un motor con el que se consigue un giro de 180°, la entrada al sistema es la señal analógica trasmitida por los sensores LDR a un microcontrolador ATMega 328 enviando la señal PWM que se le aplica al servomotor para posicionarlo a un ángulo.
2. Desarrollo
PROTOTIPO SEGUIDOR SOLAR
El prototipo, figura 1 a), está constituido por una base horizontal y una base vertical colocada perpendicularmente, las cuales trabajarán en conjunto para brindarle estructura a todo el prototipo. Se fijan dos sensores LDR, uno paralelo del otro en los extremos horizontales de la celda fotovoltaica, se cuenta con un servomotor en la base principal y se montó el panel solar en él. En la base se tiene una caja de conexiones que aloja al circuito, ver figura 1 b). Se cuentan con dos conectores en un extremo de la caja para energizarlo con una fuente externa, un interruptor para encender o apagar las pilas y un LED indicador.