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AVANCES INTRODUCIDOS EN LA CAPACIDAD DEL SIMULADOR DE SISTEMAS SOLARES TÉRMICOS SIMUTERM (SIMUSOL).

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RESUMEN : Los autores presentaron en las reuniones del 2000 y 2001 un nuevo programa de simulación térmica de sistemas solares, el SIMUTERM, basado en el uso de dos programas: el Sceptre que normalmente calcula la evolución temporal de un circuito eléctrico y el Dia que permite dibujar los diagramas que generan el archivo de entrada al Sceptre. Este simulador ha estado operativo durante el último año, siendo utilizado para simular y diseñar varios sistemas solares en el INENCO. Su uso ha sugerido la introducción de varios cambios y agregados que aumentan en forma importante la facilidad de descripción de los sistemas a simular. El principal ha sido el dar al programa la capacidad de crear y almacenar modelos de partes importantes de circuitos de manera que ellos puedan ser introducidos en forma directa en otras simulaciones sin necesidad de que se deban describir nuevamente. De esta forma es posible crear una almacén de modelos tipos que pueden ser utilizados en diversas simulaciones, acelerando el proceso de armado de un nuevo circuito. Aquí se explica cómo crear, almacenar y volver a usar estos modelos. También se han introducido algunos cambios que simplifican la tarea de dibujar el circuito. Por ejemplo, los nodos del circuito deben colocarse únicamente si se requiere graficar su temperatura. De lo contrario se pueden omitir y el programa los introduce automáticamente con una notación propia. Dado que se ha comprobado que el simulador permite estudiar, además de circuitos térmicos, otros tales como los eléctricos, los de flujo de fluidos en cañerías y ductos o los circuitos con aire húmedo, se decidió cambiar el nombre del simulador, que originalmente era SIMUTERM, al de SIMUSOL; es decir, pensar en el mismo como un simulador general de sistemas solares. El SIMUSOL trabaja en el entorno del Linux. En el 2000 se introdujo una versión de este sistema operativo, el UTUTO, que funciona desde un disco compacto en el ambiente del Windows de Microsoft, lo que permite trabajar con el simulador sin tener que alterar la instalación de la que se dispone. Se ha preparado una nueva versión del UTUTO, que ahora está muy ampliado al haberse podido aumentar al doble la capacidad del disco compacto en el cual se distribuye. La nueva versión, que se explica en este trabajo, permite introducir nuevos programas en la instalación que se realice, por lo que ahora se puede mantener al SIMUSOL a medida que se sigue progresando en su desarrollo.
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AVANCES INTRODUCIDOS EN LA CAPACIDAD DEL SIMULADOR
DE SISTEMAS SOLARES TÉRMICOS SIMUTERM (SIMUSOL).
Dolores Alía de Saravia; Luis Saravia y Diego Saravia.
INENCO
Universidad Nacional de Salta – CONICET
Buenos Aires 177, 4400, Salta, Argentina
Fax: 54-387-4255489, e-mail: saravia@unsa.edu.ar
RESUMEN : Los autores presentaron en las reuniones del 2000 y 2001 un nuevo programa de simulación térmica
de sistemas solares, el SIMUTERM, basado en el uso de dos programas: el Sceptre que normalmente calcula la
evolución temporal de un circuito eléctrico y el Dia que permite dibujar los diagramas que generan el archivo de
entrada al Sceptre. Este simulador ha estado operativo durante el último año, siendo utilizado para simular y diseñar
varios sistemas solares en el INENCO. Su uso ha sugerido la introducción de varios cambios y agregados que
aumentan en forma importante la facilidad de descripción de los sistemas a simular. El principal ha sido el dar al
programa la capacidad de crear y almacenar modelos de partes importantes de circuitos de manera que ellos puedan
ser introducidos en forma directa en otras simulaciones sin necesidad de que se deban describir nuevamente. De esta
forma es posible crear una almacén de modelos tipos que pueden ser utilizados en diversas simulaciones, acelerando
el proceso de armado de un nuevo circuito. Aquí se explica cómo crear, almacenar y volver a usar estos modelos.
También se han introducido algunos cambios que simplifican la tarea de dibujar el circuito. Por ejemplo, los nodos
del circuito deben colocarse únicamente si se requiere graficar su temperatura. De lo contrario se pueden omitir y el
programa los introduce automáticamente con una notación propia. Dado que se ha comprobado que el simulador
permite estudiar, además de circuitos térmicos, otros tales como los eléctricos, los de flujo de fluidos en cañerías y
ductos o los circuitos con aire húmedo, se decidió cambiar el nombre del simulador, que originalmente era
SIMUTERM, al de SIMUSOL; es decir, pensar en el mismo como un simulador general de sistemas solares. El
SIMUSOL trabaja en el entorno del Linux. En el 2000 se introdujo una versión de este sistema operativo, el UTUTO,
que funciona desde un disco compacto en el ambiente del Windows de Microsoft, lo que permite trabajar con el
simulador sin tener que alterar la instalación de la que se dispone. Se ha preparado una nueva versión del UTUTO,
que ahora está muy ampliado al haberse podido aumentar al doble la capacidad del disco compacto en el cual se
distribuye. La nueva versión, que se explica en este trabajo, permite introducir nuevos programas en la instalación
que se realice, por lo que ahora se puede mantener al SIMUSOL a medida que se sigue progresando en su desarrollo.
INTRODUCCIÓN
El SIMUTERM, presentado en las dos reuniones de trabajo anteriores (Saravia et al., 2000, 2001), es un programa de
simulación térmica de sistemas solares basado en el uso de dos programas que corren en el entorno de Linux: el
Sceptre, diseñado originalmente para el cálculo de circuitos eléctricos en estado transitorio, y el Dia que permite
entrar los circuitos en forma gráfica. Los mismos se han adaptado mediante agregados preparados en el lenguaje
Perl. Este simulador se ha utilizado con éxito en los diferentes trabajos que se han llevado a cabo en el INENCO en
ese período y su uso ha sugerido agregar otras capacidades que aumentan en forma importante las posibilidades del
mismo, por lo que se ha decidido explicar las mismas mediante este trabajo.
En primer lugar se ha dotado al programa de la capacidad para crear y almacenar modelos de partes importantes de
los circuitos térmicos que pueden repetirse en distintas simulaciones. Habitualmente ellas corresponden a partes de
equipos solares que se utilizan con distintos propósitos. Un ejemplo típico es el circuito que simula el funcionamiento
de una pared construida de un cierto material con características específicas de área, espesor y propiedades del
material, que puede utilizarse repetidas veces en la simulación de un edificio solar. La existencia de los modelos
permitirá en el futuro ir creando bases de datos compuesta por modelos, que podrán atender las necesidades de
simulación mas comunes en forma rápida. Una de las primeras en instalarse será la que corresponda a la simulación
de edificios, que puede encararse en forma modular.
Otros cambios implican simplificar la tarea de dibujar el circuito. Esta es la tarea más larga en el proceso de preparar
la simulación y, aunque el uso del Dia la simplifica mucho, estos cambios colaboran para que el proceso sea más
rápido. A título de ejemplo, ya no es necesario colocar explícitamente todos los nodos del circuitos, a menos que se
desee graficar la temperatura del nodo. Ahora, se pueden unir directamente las ramas del circuito y el programa se
encarga de detectar los nodos, darles nombre e incorporarlos a la descripción que luego se introduce en el Sceptre
para el cálculo final.
ASADES Avances en Energías Renovables y Medio Ambiente
Vol. 6, Nº 2, 2002. Impreso en la Argentina. ISSN 0329-5184
08.31
Cabe destacar que en esta nueva versión se ha cambiado el nombre del programa general, de SIMUTERM a
SIMUSOL. Esto se ha decidido porque la experiencia de uso indica que resulta útil para simulaciones muy diversas,
como ser el flujo de líquidos en un circuito hidráulico, el cálculo de sistemas compuestos de temperatura y humedad,
cálculos de sistemas con convección natural, etc. El programa ha trascendido la sola simulación de sistemas térmicos
para estudiar diversos aspectos de los equipos solares.
En las próximas secciones se describirán los cambios efectuados con ejemplos que ilustran su uso.
LOS MODELOS EN EL SIMUSOL.
En muchos casos existen partes de un circuito utilizado en la simulación de un sistema que pueden utilizarse en otras
simulaciones y que se caracterizan por tener unos pocos nodos de contacto con el resto del circuito. En el Sceptre es
posible aislar esa parte del resto y guardarla como un “modelo” para ser utilizada en otras simulaciones. Un ejemplo
de esta situación en las aplicaciones donde se ha usado originalmente el Sceptre son por ej. El modelo de un transistor
o un circuito integrado, los que seguramente se utilizarán en circuitos diversos.
Esta idea es de interés también en el caso de circuitos térmicos.
Un ejemplo de modelo térmico en condiciones similares son las paredes que se utilizan en la simulación de edificios,
donde ésta aparece como una sucesión de nodos a los que se conectan resistencias térmicas y acumuladores. Esta
pared, que puede tener unos cuantos nodos, se conecta al resto del circuito únicamente a través de los dos nodos
extremos.
Otro ejemplo, que será utilizado como tal en el resto de este trabajo, es un colector plano que se corta en secciones, a
lo largo de las cuales va circulando el fluido que se calienta. Cada sección se representa con un nodo de temperatura
que pierde calor a través de la cubierta, que gana energía a través de la radiación incidente y al cual entra y sale el
fluido llevándose el calor absorbido. En este caso tenemos como puntos de conexión con el resto, la entrada y salida
de fluido y la temperatura ambiente hacia la cual pierde calor.
El hecho de poder guardar estos circuitos térmicos como modelos ahorra mucho trabajo ya que no será necesario
volver a recrearlos en detalle en cada caso, a lo sumo habrá que cambiar algunos valores. Esta posibilidad ha sido
trasladada al SIMUSOL, de manera que a través del programa que genera los dibujos del circuito, el Dia, se pueda
generar el modelo y guardarlo para su uso posterior. Si bien se utilizará la idea de modelos usada en el Sceptre, no se
utilizará la mecánica adoptada por ese programa, sino que se ha desarrollado una mecánica propia incorporada
directamente en el SIMUSOL. Los archivos tipo “ .d “ que el SIMUSOL genera para que el Sceptre realice el cálculo
no contendrán la descripción del modelo en la forma en que lo hace el Sceptre, sino que directamente integrarán los
circuitos que representan al modelo en el contexto central del archivo.
A continuación se explicará cómo se introduce un modelo mediante el uso del Dia. Para ello se usará el siguiente
ejemplo. El circuito es un colector solar plano con un absorbedor debajo del cual corre el fluido que extrae la energía
recogida lamiéndolo uniformemente . El mismo se muestra esquemáticamente en la figura 1. El absorbedor
intercambia energía por convección y radiación con la cubierta mientras que ésta intercambia convectivamente con el
aire ambiente.
El colector se fracciona a lo largo en 5 partes. En el modelo se asumirá que cada parte tiene un cierta temperatura que
aparecerá como un nodo. Simultáneamente se colocan nodos en la cubierta. El absorbedor intercambia cal.or con la
cubierta y ésta con el exterior. La radiación llega a cada nodo del absorbedor. Un flujo de fluido va pasando a través
del colector de nodo e nodo, mientras que la radiación llega a cada nodo del absorbedor calentando el fluido que pasa
a lo largo. Se supone que cierta cantidad de fluido puede estar acumulado en cada nodo. Esto ocurre, por ejemplo, en
algunos colectores de agua de tipo habitualmente conocidos con el nombre de “shallow ponds”.
1 2 3 4 5
Fig. 1.- Muestra un corte esquemático del colector plano dividido en 5 partes de igual
Longitud y la radiación incidente sobre cada una.
RADIACION
Entrada Salida
Cubierta
08.32
El procedimiento diseñado consiste en dibujar la parte del circuito que interesa directamente en el Día en forma
similar a la que se dibuja un circuito habitual, pero la información necesaria se entra con dos recuadros diferentes.
La figura 2 muestra el circuito que define el modelo. Como se aprecia, el circuito hace contacto con el resto del
circuito mediante tres nodos de temperatura, llamados a, b y c, que corresponden a la entrada y salida del fluido y a la
temperatura ambiente. Esto se representa esquemáticamente con un dibujo resumido que se muestra encima del
dibujo completo. Un nuevo símbolo, que se toma del recuadro principal del Día donde se encuentra con todos los
otros, representa al modelo:
.
Dos cuadros muestran los datos que deben darse:
1) El cuadro llamado “USO” muestra el renglón que luego deberá usarse para identificar el modelo cuando se
lo use en un circuito completo. En primer lugar va en la expresión el nombre que se le asigna dentro de la
descripción final, en el ejemplo T1. Luego va el nombre del modelo. Finalmente se colocan, separados por
comas, los nombres de los parámetros necesarios para definir el modelo. T1 es el nombre”lógico” del
modelo adentro del circuito. Como se aprecia en el dibujo del modelo, todos los elementos del mismo
deben terminar su nombre con estos dos símbolos. De esta manera, cuando el modelo se integre al circuito
general, los elementos que forman el modelo podrán distinguirse del resto, identificándose con la
terminación T1. los parámetros necesarios en el ejemplo para definir completamente el colector son el área
del colector (PAREAT1), la radiación que se dará como una table donde la radiación es función del tiempo,
hora a hora, los coeficientes convectivos de cubierta(PHCUBT1) y de absorbedor-cubierta
(PHABSORBT1), el flujo de fluido(PFLUJOT1), la masa de fluido contenida en el colector(PMASAT1) y
el calor específico del fluido(PCPT1).
2) El cuadro llamado “DEFINICIÓN” contiene las definiciones de los elementos térmicos usados en la
generación del modelo. Primero se colocan los comentarios que se consideren necesarios para identificar
los parámetros necesarios y las unidades en que deben darse sus valores. Luego se definen uno por uno
cada uno de los elementos que se coloca en el circuito adjunto como función de los parámetros.
Cumplida la etapa de definir el modelo, se pasa a la etapa de integrarlo dentro del circuito mayor que lo utiliza. En
este ejemplo el circuito es muy sencillo y consiste simplemente en conectar una temperatura fija a la entrada, dada
por la fuente de temperatura fija identificada por un 1, y en descargar el flujo de salida a tierra. Finalmente, se coloca
Fig. 2.- Muestra la definición del modelo”colector1” realizada través del programa Día.
08.33
una temperatura ambiente constante designada mediante un 2 en el tercer nodo. El circuito completo, como se dibuja
en el Día, se ve en la figura 3.
En este circuito completo se agregan los cuadros habituales para cualquier circuito común. Ellos suministran
información sobre la definición de los componentes del circuito, el tiempo de cálculo, los valores iniciales en los
acumuladores y los resultados que se van a graficar como función del tiempo. En particular se encuentra el renglón
donde se suministran el nombre identificatorio del modelo, en este caso Colector1, el nombre lógico, en este caso T1,
y los valores de los parámetros. Estos pueden ser números o tablas, como se ilustra en el ejemplo o eventualmente
una fórmula dependiente de otros parámetros. En particular, el nombre lógico asignado al modelo, T1, en la
definición puede ser distinto del que se usa en la definición del modelo. Podría colocarse T2 o T3 u otro siempre que
empiece con T. De esta forma, el modelo puede usarse varias veces en la misma simulación, diferenciándose a través
del nombre lógico usado en cada uno. Esto puede ocurrir, por ejemplo, en la simulación de un edificio donde un
modelo de paredes debe usarse varias veces, con distintos parámetros.
El primer renglón del cuadro DATOS define el modelo que se está usando, que no es otro que el “COLECTOR1”.
Allí se indica la identificación interna, T1. Esta designación no tiene porque coincidir con la usada en la definición
del modelo. El SIMUSOL tomará esta designación y la colocará al final de cada nombre de los elementos utilizados
por el modelo. Luego de la palabra colector se dan los valores de los parámetros, 100 m2 para el área del colector,
10 y 5 vatios/m2. para los coeficientes convectivos y 4000 para la masa total del fluido.la radiación es variable a lo
largo del día por lo que se da en una tabla. Debe apreciarse que los valores de radiación de la tabla se multiplican por
el factor 1.7 para obtener los valores usados. El tiempo se multiplica por 3600 debido a que la tabla está dada en
horas y el Sceptre usa segundos. El flujo también es variable, pasando de 0 a 0.1kg/s al aparecer el sol y vuelve a 0
cerca dela caída del sol, ya que a esa hora la temperatura del agua decae rápidamente y ya no conviene circular agua.
Para llevar a cabo el cálculo se llamará al programa simusol indicando no sólo el archivo donde está el programa
general, sino también el nombre de los archivos que contengan los modelos. La expresión sería:
>> simusol archmodelo1 archmodelo2 ...... archgeneral
El programa buscará los archivos de los modelos en el directorio en que se está trabajando. Puede definirse una
librería de modelos en un directorio especial. En ese caso si el simusol no encuentra el archivo del modelo en el
directorio de trabajo, lo buscará en las librerías de modelos existentes.
La figura 4 muestra el resultado del cálculo. Allí se dan las temperaturas de los 5 puntos en que se dividió el
absorbedor y el valor medio de estas temperaturas. Como se aprecia, la temperatura de salida llega a un valor pico
Fig. 3.- Muestra el circuito principal donde se utiliza el modelo definido en la figura 2.
08.34
cerca de las 15 horas, unas 2 y 1/2 horas después del pico de radiación. Este colector está dando un flujo de agua tibia
a la salida de 360 kg/hora y además quedan en el mismo 4000 kg de agua, que para aprovechar será necesario
bombear desde el colector a un acumulador, evitando que se enfríen en el mismo colector, como muestra el cálculo.
Fig, 4.- Muestra la gráfica de las temperaturas del fluido en cada sección y
el valor medio de las mismas en la curva con el signo+.
OTROS CAMBIOS INTRODUCIDOS.
En el SIMUSOL se han incorporado otros cambios de menor entidad destinados a facilitar el armado gráfico del
circuito. Entre ellos se pueden mencionar:
1) La forma clásica de dibujar el circuito consiste en colocar los nodos que representan las temperaturas del
sistema solar y agregar entre los nodos los elementos que constituyen el sistema: resistencias térmicas,
acumuladores, fuentes de temperatura, etc. Con el fin de abreviar el tiempo de graficación se ha eliminado
la necesidad de colocación de los nodos a menos que se vaya a solicitar información sobre el valor dela
temperatura correspondiente. Se unirán directamente las ramas y el programa identificará y agregará
automáticamente los nodos necesarios con una notación propia.
2) En una primera versión, el SIMUSOL colocaba una fuente de corriente nula para medir la temperatura en
los puntos donde la misma se solicitaba o era necesaria para los elementos, como es el caso de resistencias
radiativas. Actualmente se ha mejorado este criterio y se colocan las fuentes de corriente sólo si no existe
un condensador o fuente de temperatura colocados en el nodo de interés. La diferencia de tensión sobre
cualquiera de ellos da la temperatura ya que siempre están conectados a masa.
3) Se ha introducido una notación compacta para indicar elementos que tienen igual valor. Basta poner los
nombres de cada uno separados por un signo de igual, dando el valor común a todos ellos después del
último signo de igual.
4) Se ha mejorado la notación de manera que ahora es posible que todas las indicaciones se refieran a términos
térmicos en vez de una mezcla con notaciones eléctricas.
5) Los elementos básicos que son provistos con el SIMUSOL han sido descriptos mediante un gráfico
generado en Dia-SIMUSOL . Se ha abierto la posibilidad de que el usuario también defina en la misma
forma nuevos elementos simples.
6) Se han mejorado sustancialmente los mensajes de ayuda en el caso de errores cometidos en el armado del
circuito, tanto en cantidad como en el detalle de la explicación
7) En las tablas se ha agregado la posibilidad de usar un factor multiplicativo para cada columna de la tabla, lo
que permite cambiar las escalas de los datos dados en la misma.
LA NUEVA VERSIÓN DEL UTUTO.
Ututo es un sistema GNU/Linux que funciona desde CD, prendiendo la maquina. No requiere modificar los discos
duros y tiene un concepto minimalista de instalación y configuración. Ututo fue desarrollado específicamente para el
uso y enseñanza del Sceptre, (Saravia y Saravia, 2000). Ahora es conocido como la primera distribución GNU/Linux
de la Argentina, teniendo amplia difusión y habiendo encontrando otros usos.
08.35
Se acaba de terminar la preparación de una nueva versión del GNU/Linux Ututo, manteniendo la filosofía de la
anterior.Tiene, entre otras, las siguientes mejoras:
Nueva versión del Sceptre compilada a partir de los códigos fuentes.
Inclusión del simulador SIMUSOL completo.
Compilador GCC 3.1
Núcleo Linux 2.4.19
Sistema DevFS y simpleinit
Discos con sistema reiserfs y ext3 ademas de los anteriores
Continuar el soporte de funcionamiento desde CD, pero agregando la posibilidad de instalación en disco duro y en
este caso poder realizar upgrades y añadidos cuando se desee.
Versión 4 del sistema gráfico X
Configuración de sonido, redes, impresoras y mejoras en el video.
Dos entornos graficos uno liviano Blackbox y el tradicional KDE versión 3
Todo el software contenido es libre ademas de gratis, y ha sido compilado de los paquetes tgz originales.
Contiene Mozilla 1.0 y OpenOffice 1.0
Con estos agregados la nueva versión es mucho más completa. Esto ha sido posible porque se ha utilizado un método
de compresión que ha llevado la capacidad del CD al doble, es decir, 1.2GB.
La versión completa del SIMUSOL formará parte de la nueva versión del UTUTO, lo que permite instalar y hacer
funcionar el SIMUSOL en máquinas con el sistema operativo Windows, sin alterar en absoluto el mismo. Como se ha
indicado, ahora también es posible instalar upgrades, lo que permitirá seguir avanzando en el desarrollo del simulador
dentro del mismo entorno y distribuir las nuevas versiones sin cambiar el UTUTO..
BIBLIOGRAFIA
Saravia, L. R.y Saravia, D. (2000). Simulación de Sistemas Solares Térmicos con un Programa de Cálculo de
Circuitos Eléctricos de Libre Disponibilidad, , AVERMA, Vol 4, No 2, 2000, pp 8.17.
Saravia, L.R. y Alía, D. (2001). Un simulador de sistemas solares térmicos, AVERMA, Vol 5, No., pp. 8.07-8.13
Saravia D. , (2000). www.ututo.org, página web del UTUTO.
ADVANCES INTRODUCED IN THE “SIMUTERM” THERMAL SOLAR SYSTEM SIMULATOR
Dolores Alía de Saravia, Luis Saravia y Diego Saravia
ABSTRACT: In the past the authors have presented two articles (Saravia et al, 2000, 2001) describing a new solar
system simulator, SIMUTERM, based in the use of two other programs : Sceptre and Dia. The simulator has been
used for a year with good succes. Its use suggested the inclusion of several changes which improve the data input
and open other perspectives of use. The main one has been the introduction of the notion of “model”. In a model parts
of a circuit which can be used in several simulation are stored separately in a data base and they are recalled when it
is possible to use them in other programs. The name of the program has been changed from SIMUTERM to
SIMUSOL because it has been used in the solution of problems which are not thermal. A new version of the
operative system UTUTO , based in Linux, has been prepared to run the SIMUSOL. The capacity of the CD has been
doubled allowing the inclusion of several new utilities.
08.36
... Simusol (Alía D. et al., 2002) ha sido usado en numerosos trabajos de investigación y desa-rrollo. Era necesario habilitar la incorporación de funciones mediante módulos o EXTENSIONES que no requieran modificar el código de Simusol, ni del Sceptre. ...
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Se presentan avances en el software SIMUSOL/SCEPTRE que permiten el uso de módulos o EXTENSIONES desarrolladas en lenguaje c. Junto a dos de ellas: Tabular, que lee tablas desde archivos de texto, durante el funcionamiento del Sceptre, careciendo de límites de tamaño prefijados y Radia, que calcula series sintéticas de radiación. Radia incorpora diversos métodos de días de cielo despejado, y métodos estocásticos, uno basado en matrices de Markov, otro autoregresivo gaussiano. Combinados generan series de radiación para un intervalo de tiempo arbitrario con resolución horaria. Palabras clave: Sceptre, Simusol, Radiación, Markov, Tabular
... Simusol (Alía D. et al., 2002) ha sido usado en varios trabajos (Gonzalez et al., 2013;Watkins, 2009) para optimizar sistemas. Esto se hizo corriendo el programa con distintas configuraciones, usando el mecanismo de Sceptre identificado como "RERUN", para realizar varias corridas del modelo, con distintos parámetros, tomando en cuenta los resultados en forma manual. ...
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Éste artículo presenta dos programas, Optimus y Simplot, y un modelo elemental de colector solar plano con tanque para calentar agua. El software Optimus permite: a) Ejecutar Simusol, introducir datos, recuperar resultados, y reconvocar Simusol usando los resultados recuperados. b) Utilizar dos algoritmos de optimizacion: i) genético que opera sobre valores discretos de varias variables. ii) simplex continuo multidimensional (Nelder-Mead). Simplot independiza la producción de gráficos de Simusol. Finalmente el modelo elemental de colector solar plano más tanque para calentar agua, incluye el cálculo de costos y producción, como ejemplo para su optimización ante series temporales de radiación, sean reducidas (SSRRS) o no. PALABRAS CLAVES: Simulación, Simusol, Optimización, Colector, SSRRS. I
... A falta de uno o más datos de radiación como DHI, GHI, DNI , se estiman a partir de los presentes con diversos modelos simplificados y finalmente se calcula la radiación sobre el plano de colección, ésta información se genera en un archivo pasible de ser leído por SIMUSOL (Saravia y Saravia 2000;Alía et al., 2002) . ...
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RESUMEN: Se presentan las SERIES SINTÉTICAS RESUMIDAS de RADIACIÓN SOLAR (SSRRS) como un concepto y metodología para caracterizar series temporales de radiación solar mediante INDICADORES estadísticos que las definen y permiten construirlas y con ellas simular equipos que colectan la radiación. Con las SSRRS se aproxima el comportamiento de los equipos al que tienen con las series temporales caracterizadas. Se logra que los equipos obtengan un rendimiento similar en cada prueba, al que obtendrían usando las series temporales completas, que pueden tener varios años de datos de una localidad, o bien ser un año típico. Por otra parte se introduce software que facilita utilizar los datos disponibles de radiación, que permite crear las SSRRS y usarlas en el SIMUSOL o en otros simuladores. La ventaja fundamental de las SSRRS es la posibilidad de simular sistemas en forma ágil, facilitando su optimización y las pruebas repetidas. Palabras clave: series sintéticas reducidas de radiación, SSRRS, simulación, SIMUSOL.
... En el INENCO se cuenta con experiencia en el desarrollo de distribuciones propias y software específico, desarrollando software libre para gnu/linux desde los 90 y construyendo metodologías a tal efecto desde entonces. Así, se desarrollaron las primeras versiones de Psicro (Saravia D. 2000), en c, y liberándolo en el 2000 (Saravia D., 2000); Ututo (Ututo, 2000), una de las primeros distros "live" del mundo y otros como Simusol (Alía de Saravia, D., Saravia, L. and Saravia, D., 2002) y preparando versiones especiales de Sceptre (Novender, W., 1999). ...
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En el presente trabajo se explica la creación de una distribución de software libre (Stallman R., 1984), portátil o del tipo “live” (Wikipedia, 2010b), para ser usada desde Pen Drives y DVDs sin necesidad de instalar. Dicha distribución está basada en la última versión de Ubuntu (Ubuntu, 2011) y por lo tanto funciona correctamente con la gran mayoría de nuevo equipamiento informático. Se han instalado en ella las principales herramientas usadas en el INENCO y en la Maestría de Energías renovables.
... Si bien las ecuaciones son no lineales con respecto al flujo másico, se utiliza una linealización de las mismas, con la cual es posible la implementación del modelo en programas de cálculo de circuitos eléctricos. SIMUSOL venia siendo utilizado para la resolución de sistemas solares térmicos para lo cual cuenta con una plantilla con elementos propios de un circuito térmico (Saravia et al., 2002). Para implementar el modelo de ventilación fue necesario crear una nueva plantilla con elementos propios de circuitos gobernados por diferencias de presión. ...
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RESUMEN: En el presente trabajo se incluye un modelo de ventilación al programa de simulación térmica SIMUSOL. Para este fin, se desarrolla una plantilla con los elementos del modelo para facilitar el diseño y la diagramación del circuito correspondiente. El modelo desarrollado es apropiado para describir sistemas térmicos que involucran circulación de aire por mecanismos pasivos. En particular, se aplica el modelo a un secador solar de carne que se ensayó en condiciones reales de funcionamiento. Los resultados de la simulación se corresponden con los datos experimentales, observando un buen ajuste entre ambos. Palabras Claves: SIMUSOL, ventilación, caídas de presión, flujo másico, chimenea solar, extractor eólico.
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Se presentan resultados en el desarrollo de software de simulación para uso conjunto con SIMUSOL, como alternativa al SCEPTRE. Se incorporan ecuaciones implícitas, mediante intérpretes dinámicos que no requieren de compilación. El simulador es capaz de detectar y modelar sistemas que representados como circuitos tienen: "conjuntos de corte", formados por "inductancias" y "fuentes de corriente" (en adelante cut-sets inductivos), y "lazos", formados por "capacitores" y "fuentes de tensión" (en adelante loops capacitivos). El software desarrollado puede reemplazar a SCEPTRE con ventajas, sin otro límite que la memoria de la computadora. Este software también reemplaza al software PSICRO.
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RESUMEN: En este trabajo se plantea la simulación numérica de un destilador multietapa mediante el programa SIMUSOL, para ello se ha considerado diferentes nodos a los que llegan o salen distintos flujos, ya sea de calor o masa. Se presentan los resultados de temperaturas en las distintas partes del destilador, flujos de calor y producciones alcanzadas. Estas últimas se comparan con los resultados obtenidos experimentalmente y se realiza un ajuste de los parámetros que describen el comportamiento térmico del sistema. Palabras clave: SIMUSOL, destilador multietapa, comportamiento térmico. INTRODUCCION El análisis del comportamiento térmico de un destilador solar tipo batea ha sido realizado por muchos investigadores, siendo el modelo de Dunkle (1961) el más utilizado hasta hace unos cuantos años. Este modelo plantea un conjunto de ecuaciones que tienen en cuenta la transferencia de calor por convección, radiación y evaporación-condensación dentro de un destilador tipo batea; los resultados que se pueden obtener con el mismo se refiere a la profundidad, el espesor del aislamiento inferior y la temperatura de la batea. Resolviendo las ecuaciones utilizand este modelo para condiciones ideales de funcionamiento del destilador los resultados indican que la máxima eficiencia posible es del 50%, que en un equipo experimental este límite cae al 30%. El trabajo realizado por J. Rheinlânder (1982) está orientado a la elección de la escala del modelo de destilador con el que se pueda trabajar en laboratorios. Realiza un análisis sobre el alcance de las correlaciones que se manejan en la mayoría de los problemas de convección natural, las cuales son independientes de la longitud característica del problema. Si esto fuera cierto, sostiene el autor, para problemas más complejos como los que ocurren en los destiladores solares, bastaría con ajustar los valores de temperaturas y humedades en los bordes del modelo, a los correspondientes valores del sistema real. Lo único que uno debería preocuparse es asegurarse de que el flujo sea turbulento. Las simulaciones numéricas realizadas por el autor demuestran que esto no es cierto, es así que para un destilador con L≈1.5m podría ser utilizado como modelo para el estudio de transferencia de masa de un equipo real de L≈5m con errores menores que el 15%; pero si los resultados de las experiencias con el mismo modelo fueran pasados al equipo real de L≈15 m, es decir un factor de escala de 10, los errores crecerían en un 50%.
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En este trabajo se discute la utilización de un programa, llamado Sceptre, para el estudio numérico de sistemas solares térmicos. El programa ha sido originalmente preparado para el análisis de circuitos eléctricos, y este estudio se lleva a cabo aplicando la analogía que convierte la descripción de los flujos de calor del sistema en un circuito eléctrico. El Sceptre, escrito en lenguaje FORTRAN y adaptado recientemente para su uso bajo el sistema operativo GNU/Linux, posee características muy apropiadas para la descripción de problemas térmicos al permitir la solución de sistemas constituidos por elementos no lineales. Posee una entrada de datos muy sencilla, que puede ser generada sin complicaciones con una interfase adaptada a los problemas térmicos. El programa ejecutable es de libre disponibilidad a través de Internet. Se analizan algunos problemas relacionados con la utilización de la analogía eléctrica para el caso de sistemas solares, el uso en casos que involucran tanto la transferencia térmica como la de masa, se presenta la entrada de datos a través de un ejemplo adecuado y se introducen interfases muy sencillas para preparar la entrada de datos, una con herramientas GNU de tratamiento de textos y otra con planilla de cálculo .También se presenta un disco compacto que arranca y se ejecuta autónomamente con un GNU/Linux preparado para estos fines, facilitando el acceso al Sceptre a quien no quiera instalar el GNU/Linux en su máquina. El programa permite encarar el análisis de equipos solares grandes, descriptos por varios centenares de nodos, y su libre disponibilidad pone a disposición de grupos con escasos recursos una herramienta con capacidad para el estudio de sistemas térmicos complejos. Los programas están disponibles en Internet .
Un simulador de sistemas solares térmicos
  • L R Saravia
  • D Alía
Saravia, L.R. y Alía, D. (2001). Un simulador de sistemas solares térmicos, AVERMA, Vol 5, No., pp. 8.07-8.13