Diseño de un dron para la toma aérea de imágenes termográficas de paneles fotovoltaicos en operación

Abstract

En este trabajo, se aborda la problemática del mantenimiento eficiente de instalaciones generadoras de electricidad mediante paneles solares fotovoltaicos, considerando los desafíos ambientales y operativos. Se destaca la importancia de la supervisión periódica para maximizar la eficiencia, identificando deficiencias como acumulación de polvo y degradación de celdas. Se enfatiza la complejidad de las interconexiones entre paneles fotovoltaicos y la necesidad de detectar paneles defectuosos de manera temprana para minimizar el impacto negativo de estos sobre la producción energética y económica. La propuesta de solución consiste en diseñar un “Unmanned Aerial Vehicle” (UAV) (Vehículo aéreo no tripulado) que utilice cámaras termográficas para la detección automática de fallas en paneles fotovoltaicos. Se plantea una metodología basada en el estándar “Verein Deutscher Ingenieure” (VDI) (Asociación de ingenieros alemanes), dividiendo el proceso en etapas de diseño conceptual y detallado. La investigación se centra en la adaptabilidad del UAV a diversos entornos y en la integración de componentes electrónicos para garantizar su rendimiento eficiente y seguro. Los objetivos del proyecto incluyen el diseño de la estructura del UAV, la selección de componentes electrónicos, la implementación de un control óptimo y la elección de tecnologías de comunicación inalámbrica. El objetivo es concebir un sistema versátil capaz de operar en condiciones desafiantes a altitudes de hasta 4500 metros sobre el nivel del mar, donde se encuentran y encontrarán ubicadas algunas de las nuevas plantas fotovoltaicas en el Perú. Como resultado, se desarrolló un diseño bio-mimético utilizando materiales compuestos de aluminio y fibra de carbono, así como hélices con un mayor paso geométrico que las convencionales. Se implementaron configuraciones electrónicas de bajo consumo y sistemas de control de estabilización para asegurar la posición durante la grabación. El alcance del trabajo excluye la creación del modelo inicial y la elaboración de programas de control, que serán considerados en futuras implementaciones. La metodología VDI guía la investigación desde la fase de análisis hasta la revisión de limitaciones económicas, ambientales y de seguridad asociadas al diseño del UAV. La propuesta apunta a mejorar los métodos de control de calidad de paneles fotovoltaicos bajo las condiciones extremas encontradas en entornos nacionales, y así contribuir a la sostenibilidad y viabilidad continua de esta fuente de energía renovable en nuestra sociedad.