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Estimador de requisitos de misión para potencia de satélite

Estima la potencia nominal de generación solar que necesita un satélite para sostener su carga eléctrica media y recuperar durante la fase iluminada la energía consumida durante el eclipse. El cálculo combina la potencia media de la nave, la fracción de órbita con Sol disponible para recargar, la eficiencia global del sistema eléctrico y un margen de diseño.

Es útil en fases preliminares de misión, cuando todavía se están comparando arquitecturas de paneles, baterías y perfiles operativos. El resultado no sustituye un análisis orbital y térmico detallado, pero permite detectar rápidamente si una hipótesis de generación resulta demasiado ajustada para el consumo previsto.

Datos de misión y generación

W
%
%
%
Resultado
—
Potencia nominal mínima del generador solar
Potencia base corregida—
Con margen—
Relación generación/carga—

1. Introduce la carga media
Usa la potencia eléctrica media que deberá sostener la nave durante una órbita representativa.

2. Indica la fracción iluminada
Especifica qué porcentaje de la órbita dispone de iluminación solar útil para producir energía.

3. Ajusta la eficiencia
Incluye pérdidas conjuntas de regulación, cableado y carga de batería mediante una eficiencia global.

4. Añade margen de diseño
Reserva capacidad para degradación, incertidumbre y crecimiento de cargas.

5. Revisa el resultado
Compara la potencia nominal requerida con la capacidad prevista de los paneles solares.

Potencia base = Pcarga / (fSol × η)

P_generador = [P_carga / (f_Sol × η)] × (1 + M)

Donde P_carga es la potencia media en W, f_Sol es la fracción iluminada en forma decimal, η es la eficiencia global y M es el margen de diseño.

Qué significa el resultado

El resultado es la potencia nominal mínima que debería entregar el generador solar bajo las hipótesis introducidas para mantener el balance energético orbital.

No modela variaciones de ángulo solar, temperatura, degradación de células ni perfiles de carga por modo; esos efectos suelen tratarse en un presupuesto eléctrico detallado.

Datos: carga media de 900 W, 62 % de órbita iluminada, eficiencia del 85 % y margen del 20 %.

Cálculo: 900 / (0,62 × 0,85) = 1.707,8 W. Con margen: 1.707,8 × 1,20 = 2.049,3 W.

Resultado: se requieren aproximadamente 2,05 kW de potencia nominal solar.

¿Por qué la potencia de los paneles puede ser mayor que la carga media?

Porque durante la fase iluminada el sistema debe alimentar la nave y, además, compensar la energía consumida durante el eclipse y las pérdidas eléctricas.

¿Qué valor debo usar como fracción iluminada?

Debe proceder del perfil orbital representativo. Si la misión atraviesa eclipses variables, conviene usar un caso exigente en lugar de un promedio demasiado optimista.

¿La eficiencia incluye la batería?

En este modelo se usa una eficiencia global simplificada. Puede representar conjuntamente conversión, distribución y ciclo de carga, siempre que no se contabilicen esas pérdidas dos veces.

¿Puedo introducir un margen del 0 %?

Sí, pero el resultado será el mínimo matemático bajo los supuestos. Para diseño real suele analizarse margen por degradación y crecimiento de cargas de forma separada.

¿Esto dimensiona también la capacidad de batería?

No. La potencia del generador y la energía de la batería son problemas relacionados pero distintos; la batería depende principalmente de la carga durante eclipse y de la profundidad de descarga permitida.