En el panorama de las energías renovables, que evoluciona rápidamente, sistemas de seguimiento solar se han convertido en elementos indispensables para maximizar la eficiencia de la energía fotovoltaica (FV) y la energía solar concentrada (ESC). A diferencia de las instalaciones fijas, un seguidor solar ajusta dinámicamente la orientación de paneles solares para seguir la trayectoria del sol, lo que aumenta el rendimiento energético entre 20% y 40%, dependiendo de la ubicación geográfica y la arquitectura del sistema de seguimiento. En el corazón mecánico de cada sistema de seguimiento solar se encuentra una unidad de potencia cuidadosamente seleccionada —normalmente actuadores lineales eléctricos para los ajustes de inclinación y accionamientos de giro (actuadores rotativos) para la rotación azimutal—. Este artículo analiza cómo estas distintas tecnologías de accionamiento actúan como el «músculo» que impulsa los seguidores solares térmicos de un solo eje, de dos ejes y concentrados, con ejemplos concretos de productos que ilustran su integración.

De un solo eje seguidores solares son la arquitectura predominante en las instalaciones a gran escala debido a su equilibrio favorable entre rendimiento energético y coste. Estos sistemas giran los paneles a lo largo de un grado de libertad —normalmente el eje norte-sur— para seguir el movimiento este-oeste del sol (seguimiento azimutal). La unidad de potencia más utilizada para los seguidores horizontales de un solo eje es la accionamiento de giro, un conjunto de caja de cambios sellado que combina un engranaje helicoidal, un cojinete giratorio y un motor eléctrico en una única unidad robusta.

Los accionamientos de giro destacan en aplicaciones de un solo eje, ya que soportan simultáneamente cargas axiales, cargas radiales y momentos de inclinación, al tiempo que proporcionan un par de rotación preciso. Por ejemplo, el Accionamiento giratorio vertical VH7 Fabricado por Hostboks, está diseñado específicamente para parques solares horizontales de un solo eje con entre 60 y 80 paneles, y ofrece un par de salida de 6,3 kN·m con un par de retención de 45 kN·m y protección IP65 para una vida útil de 25 años en campo. Su diseño de tornillo sinfín en forma de reloj de arena proporciona un contacto entre múltiples dientes, lo que garantiza una alta rigidez y una capacidad de autobloqueo que elimina la necesidad de mecanismos de frenado adicionales durante episodios de viento fuerte. Del mismo modo, el Accionamiento de giro SC9 El modelo de Coresun Drive está optimizado para configuraciones de entre 12 y 16 paneles, ofrece una relación de transmisión de 61:1 y es compatible con motores de 24 V CC, 220 V CA o 380 V CA, lo que lo hace adaptable a proyectos de diversa envergadura y a distintas normas eléctricas.

En los seguidores de un solo eje inclinados —preferidos para latitudes superiores a 40 grados, donde los ángulos de elevación estacionales varían significativamente—, los accionamientos de giro se montan en los puntos de pivote del tubo de par. El Accionamiento de giro SE9 El modelo de XZWD es un ejemplo de esta aplicación, ya que ofrece carcasas cerradas con juntas rotativas de doble labio para el eje, diseñadas para resistir el polvo, la humedad y temperaturas extremas de entre -30 °C y +70 °C. Estos accionamientos giran toda la fila de paneles en rangos de seguimiento de ±45° a ±60°, con una precisión inferior a 0,1°, lo que garantiza que los paneles mantengan ángulos de incidencia óptimos a lo largo de todo el día.

En instalaciones en las que la densidad energética máxima es fundamental —como en las regiones de altas latitudes, los sistemas fotovoltaicos concentrados (CPV) o las centrales termosolares—,seguidores solares de doble eje realizan un seguimiento tanto del azimut (rotación horizontal) como de la elevación (inclinación vertical). Este enfoque de seguimiento completo puede aumentar la generación de energía en más de 35% en comparación con los soportes fijos, pero requiere una estrategia de accionamiento más sofisticada que combine tanto accionamientos giratorios como actuadores lineales.

El diseño predominante de doble eje utiliza un accionamiento de giro para la rotación azimutal en la base del mástil principal, mientras que un actuador lineal eléctrico se encarga del ajuste de la elevación. El accionamiento giratorio soporta todo el peso del conjunto y resiste los momentos de vuelco provocados por el viento, mientras que el actuador lineal proporciona el movimiento lineal preciso de empuje y tracción necesario para inclinar el marco del panel. Según un estudio de ingeniería de la Universidad Noruega de Ciencia y Tecnología, esta configuración híbrida permite que el eje azimutal gire entre 280 y 310° aproximadamente, mientras que el eje de elevación alcanza un movimiento de inclinación de 0 a 60°, siguiendo por completo el arco diario y estacional del sol.

Un ejemplo comercial muy ilustrativo es el Mini seguidor solar de doble eje BOFU, diseñado para uso residencial o para pequeñas explotaciones agrícolas con entre 2 y 6 paneles solares. Este sistema utiliza un accionamiento del cojinete giratorio para la rotación horizontal (±90°) y un actuador lineal con un empuje de 2000 N para el control de la elevación (0–60°). El controlador calcula la posición del sol en tiempo real mediante algoritmos astronómicos y GPS, y ordena a ambos actuadores que sincronicen la orientación de los paneles. Por la noche, el actuador lineal devuelve los paneles a una posición de almacenamiento plana, lo que reduce la exposición al viento y la acumulación de suciedad. El conjunto completo pesa solo 90 kg y alcanza un grado de estanqueidad IP56 al ocultar el motor de giro en el interior de la columna inferior, un diseño que demuestra cómo la accionamiento híbrido compacto puede democratizar el seguimiento de doble eje para la generación distribuida.

En el caso de los sistemas de doble eje comerciales e industriales de mayor tamaño, el Accionamiento giratorio de doble eje SVH3 El accionamiento de Coresun integra el control tanto del azimut como de la elevación en un único conjunto. Esta unidad de precisión de 3 pulgadas ofrece un par de salida de 716 N·m con una precisión de ≤0,2°, utilizando una tecnología patentada de tornillo sinfín en forma de reloj de arena para el autobloqueo y el control del juego. Estos accionamientos integrados resultan especialmente valiosos para aplicaciones de CPV y concentradores solares de plato, en las que es imprescindible una precisión de seguimiento inferior a un grado para mantener la alineación focal.

Más allá de la energía fotovoltaica convencional, sistemas de seguimiento solar desempeñan un papel fundamental en las centrales solares térmicas de concentración (CSP) y en los sistemas fotovoltaicos de concentración (CPV). Estas tecnologías requieren una precisión de seguimiento excepcional —a menudo de ±0,1°— ya que el concentrador debe enfocar con precisión la luz solar hacia un receptor o una célula multijunción. En estos casos, resultan esenciales los accionamientos de giro con altas relaciones de reducción y diseños sin holgura.

En Motorreductor giratorio vertical VH9 Ofrece una relación de transmisión de 61:1, con un par de salida de 6.405 N·m y un par de retención de 56 kN·m, lo que lo hace adecuado para grandes colectores cilíndrico-parabólicos y platos solares que pesan varias toneladas. Su estructura de acero aleado 42CrMo y su recubrimiento en polvo epoxi de doble capa con alto contenido en zinc proporcionan una resistencia a la corrosión de clase C3–C5, adecuada para entornos desérticos y costeros, donde suelen ubicarse las centrales de energía solar concentrada (CSP). Para los campos de heliostatos en las centrales CSP de torre central, se utilizan conjuntos de accionamientos giratorios más pequeños, como el Accionamiento giratorio encapsulado SE7—permite el control individual de los espejos, de modo que cada heliostato pueda seguir al sol de forma independiente y redirigir el flujo hacia el receptor central con una precisión de miliradianos.

Independientemente del tipo de actuador, los modernos seguidores solares se basan en sistemas de control inteligentes para coordinar el movimiento. Los controladores suelen emplear microcontroladores de 32 bits que ejecutan algoritmos astronómicos que calculan la posición del sol a partir de las coordenadas GPS, la fecha y la hora. Estos comandos de bucle abierto suelen complementarse con información de retroalimentación de bucle cerrado procedente de sensores de luz o codificadores rotativos integrados en los accionamientos de giro y los actuadores lineales.

La infraestructura de comunicaciones también ha evolucionado. La Sistema de seguimiento uniaxial SAST El sistema de Kseng Energy incorpora el protocolo Modbus RS485 para la distribución de comandos a los actuadores, con conectividad opcional por Bluetooth, Wi-Fi o 4G para la monitorización remota. Los sensores de viento activan protocolos de repliegue automático —los accionamientos giratorios devuelven los conjuntos a posiciones neutras, mientras que los actuadores lineales apianan los paneles de doble eje—, protegiendo así los componentes mecánicos frente a velocidades de viento que superan los 37 m/s. Los modos de retorno nocturno garantizan que los paneles queden orientados hacia el este antes del amanecer, lo que elimina la pérdida de energía matutina durante la reorientación de los seguidores.

La evolución de sistemas de seguimiento solar está indisolublemente ligada a los avances en la tecnología de accionamiento. Accionamientos de giro destacan en aplicaciones de un solo eje y de azimut gracias a su elevado par, su capacidad de carga y su larga vida útil sin necesidad de mantenimiento, todo ello en carcasas selladas. Actuadores lineales proporcionan el movimiento lineal preciso y energéticamente eficiente que resulta esencial para el control de la elevación en seguidores de doble eje y de pequeña escala. En conjunto, estas unidades de potencia permiten seguidores solares para transformar los conjuntos de paneles pasivos en máquinas dinámicas de captación de energía, llevando la eficiencia de la energía fotovoltaica y la energía solar concentrada hasta sus límites teóricos. A medida que se acelera la demanda mundial de energía limpia, la sinergia entre un accionamiento mecánico robusto y un control inteligente seguirá definiendo la próxima generación de sistema de seguimiento para paneles solares tecnología.