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Objetivo del Proyecto
Desarrollar una aplicación web interactiva en Python potenciada por Marimo para el modelado multidisciplinario de un concentrador solar parabólico. El proyecto evalúa analíticamente la viabilidad geométrica de espejos planos escalonados, el seguimiento solar astronómico de dos ejes y la eficiencia transitoria de transferencia de calor hacia un receptor de agua, optimizando el diseño para la generación térmica sustentable.
Módulos de Simulación Científica
El backend computacional se divide en tres motores analíticos principales diseñados para converger en un modelo integral de desempeño:
- Módulo Estructural (CAD): Parametrización geométrica de espejos reflectantes
para formar una parábola escalonada. Realiza el costeo, estimación de masas, cálculo de área de
reflexión efectiva y exporta automáticamente el ensamblaje en formato 3D sólido (STL) usando
cadquery. - Módulo Cinemático: Algoritmo astronómico para el cálculo preciso del Azimuth y Elevación solar en función de la latitud, longitud y fechas julianas. Incluye la discretización de la trayectoria continua en pasos angulares finitos simular el uso de motores paso a paso NEMA.
- Módulo Termodinámico: Modelado transitorio del calentamiento del receptor
utilizando el modelo de radiación de Hottel. Implementa
CoolProppara calcular propiedades termofísicas en tiempo real y resolver balances de transferencia de calor que incluyen convección natural, forzada y fenómenos complejos como ebullición nucleada y en película.
Visualización e Interfaces Reactivas
Aprovechando la reactividad nativa de los cuadernos Marimo, el sistema proporciona control instantáneo sobre el diseño global:
Entradas Dinámicas
Paneles laterales colapsables equipados con deslizadores (sliders), campos numéricos y selectores que actualizan en cadena los 3 módulos del sistema sin recargar la página.
Renderizado Geométrico
Construcción y visualización interactiva del concentrador en proyecciones 2D y 3D acopladas a Matplotlib con componentes dinámicos de engranajes y seguimiento solar.
Gráficos Transitorios Termales
Simulación térmica a lo largo del día que grafica simultáneamente la acumulación de calor, perdidas convectivas, y temperaturas del receptor (generando representaciones de ebullición visuales).
Control de Errores
Validaciones en tiempo real para alertar sobre incongruencias operativas (ej. desbordamiento de agua en el receptor o límites horarios erróneos).