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Planificador de presupuesto de potencia para tránsitos de exoplanetas

Este planificador crea un presupuesto energético sencillo para una plataforma espacial dedicada a fotometría de tránsitos. Separa la carga continua del bus de la carga del instrumento, que puede operar con un ciclo de trabajo inferior al 100 %, y calcula la potencia media que debe sostener el sistema. A partir de la duración de iluminación y eclipse también estima la potencia de generación necesaria durante la fase iluminada para recuperar la energía consumida a lo largo de toda la órbita. La salida principal es la potencia media con margen. El desglose incluye energía por órbita, potencia mínima de generación durante la iluminación y capacidad de batería asociada al eclipse. Es un balance energético de primer orden: no modela degradación de paneles, eficiencia de reguladores, profundidad máxima de descarga, calefactores termostáticos ni perfiles de carga por minuto.

Cargas, órbita y margen

W
W
%
h
h
%
Resultado
—
W de potencia media con margen
Energía por órbita—
Generación mínima en luz—
Batería para eclipse—
Carga media sin margen—

1. Introduce la carga del bus
Incluye las cargas que permanecen activas de forma aproximadamente continua durante la órbita.

2. Añade el instrumento y su ciclo de trabajo
Especifica la potencia cuando está activo y el porcentaje medio de tiempo de operación.

3. Describe la órbita energética
Indica las horas de iluminación y eclipse de un ciclo representativo.

4. Aplica margen
Usa un margen de potencia para absorber crecimiento de cargas e incertidumbre del concepto.

5. Revisa generación y batería
La potencia de generación muestra qué debe producirse durante la fase iluminada para cubrir todo el ciclo; la batería refleja la energía consumida en eclipse bajo el mismo promedio de carga.

Pbase = Pbus + Pinstrumento · D Pmargen = Pbase · (1 + M) Eórbita = Pmargen · (Tluz + Teclipse) Pgen = Eórbita / Tluz Ebatería = Pmargen · Teclipse

D es el ciclo de trabajo como fracción y M el margen. Las potencias se expresan en vatios, los tiempos en horas y las energías resultantes en Wh.

Qué significa el resultado

Pmargen es la carga media que debe soportar el sistema con reserva. Pgen es mayor que esa carga cuando existe eclipse porque durante la iluminación también debe recuperarse la energía gastada sin Sol.

La capacidad de batería calculada es energía entregada a la carga, no capacidad nominal de diseño. Para dimensionar una batería real deben añadirse eficiencia, profundidad de descarga permitida, degradación y temperatura.

Datos: bus de 300 W, instrumento de 450 W al 50 %, 1,1 h de luz, 0,5 h de eclipse y 20 % de margen.

Cálculo: Pbase = 300 + 450 × 0,5 = 525 W. Pmargen = 525 × 1,20 = 630 W. Eórbita = 630 × 1,6 = 1.008 Wh. Pgen = 1.008 / 1,1 ≈ 916,4 W. Ebatería = 630 × 0,5 = 315 Wh.

Resultado: el sistema debería cubrir unos 630 W medios con margen y generar, idealmente, unos 916 W durante la fase iluminada para reponer la energía del eclipse.

¿Qué pongo como ciclo de trabajo del instrumento?

Usa la fracción de la órbita o del periodo de planificación durante la que el instrumento consume la potencia indicada. Si tiene varios modos de potencia, es mejor convertirlos antes a una carga media equivalente.

¿La potencia de generación ya incluye pérdidas eléctricas?

No. El cálculo supone transferencia ideal de energía. Añade un margen específico o un modelo de eficiencias si quieres representar reguladores, carga de batería y distribución.

¿Por qué la batería se calcula con la carga media?

Es una simplificación apropiada para un primer presupuesto. Si el instrumento se enciende solo durante parte del eclipse, un perfil temporal por modos dará una capacidad más precisa.

¿Qué ocurre si no hay eclipse?

La energía de batería para eclipse pasa a cero y la generación mínima coincide con la potencia media con margen, siempre que el tiempo iluminado sea mayor que cero.

¿Este cálculo dimensiona el área de panel solar?

No directamente. Para pasar de potencia a área hacen falta irradiancia, orientación, eficiencia de células, temperatura, degradación y pérdidas del sistema.