Proyecto final ntics para fabricación de paneles solares

1. Resumen— Existen diversas maneras de generar electricidad a partir
del uso de energías renovables (eólica, solar e hidroeléctrica). La luz
solar se encuentra al alcance de todos, razón por la que es considerada
factible; su energía puede aprovecharse mediante el uso de paneles
solares. Este proyecto se centra en crear un panel solar con materiales
caseros para sustentar un elemento en el laboratorio #1 de la Unidad
Académica de Ingeniería Civil de la UTMACH. Posterior a una
investigación, se propuso un modelo de panelpara nada factible por lo
que se optó por implementar uno más, estos se analizaron, compararon
y contrastaron mediante el proceso de experimentación. Los resultados
indicaron que el prototipo elaborado únicamente con materiales
caseros no funciona en comparación con el modelo al que se le
implementaron (además de materiales caseros) celdas fotovoltaicas ya
fabricadas, el cual arrojó muy buenos resultados siendo capaz de
generar energía suficiente para alimentar un cargador de celular.
Términos del índice— celdas fotovoltaicas, electricidad, energía
renovable, panel solar.
Abstract—There are several ways to generate electricity from the
use of renewable energy (wind, solar and hydroelectric). Sunlight is
available to everyone, which is why it is considered feasible; Its energy
can be exploited through the use of solar panels. This project focuses
on creating a solar panel with homemade materials to feed the
laboratory # 1 of the Academic Unit of Civil Engineering of the
UTMACH. After an investigation, two panel prototypes were
proposed, which were analyzed, compared and contrasted through the
experimentation process. Theresults indicated that theprototypemade
only with homemade materials does not work in comparison with the
model to which they wereimplemented (in addition to home materials)
photovoltaic cells already manufactured, which yielded very good
results being able to generate enough energy to power a charger from
cellphone.
Index terms— electricity, photovoltaic cells, renewable energy,
solar panel.
I.INTRODUCCIÓN
La energía solar es un tipo de energía gratuita, casi inagotable
y que no contamina; desde hace varias décadas los científicos
buscan la manera de aprovecharla a través de la aplicación
muchas tecnologías [1]; [2]. Esta se puede producir por
métodos naturales y artificiales. Los métodos naturales han sido
aplicados desde siempre: cuando tendemos la ropa, cuando se
seca la carne o el cacao o simplemente como calefacción. Los
procesos artificiales son mediante los cuales se obtiene la
energía eléctrica para satisfacer las necesidades diarias del ser
humano, al igual que otros métodos como la quema de restos
fósiles y la energía nuclear. [3] Uno de esos procesosartificiales
es la implementación de paneles solares.
Los paneles solares, dispositivos que cada día se hacen más
populares alrededor del mundo, debido a que a través de las
celdas fotovoltaicas que poseen absorbenlos rayos emitidos por
el sol para generarenergía; y es que la idea de poderaprovechar
algo que tenemos a nuestra disposición todos los días como es
la energía solar, es impresionante. Para la obtención de energía
existen dos tipos de paneles solares, cada uno con distinta
función. [4]
Cuando hablamos de paneles con celdas fotovoltaicas nos
referimos a los dispositivos cuyo principal material suele ser el
silicio y el arseniuro [5]y los cuales tiene la capacidad de
producir energía eléctrica debido a la absorción de radiación
magnética que realizan.
Por otra parte, se encuentran los colectores solares que
inicialmente eran utilizados en las viviendas para calentar el
agua de las duchas gracias al uso de la energía solar térmica. [6]
El uso de los paneles solares ha sido muy cuestionado alrededor
del mundo puesto a que para implementar un método de
obtención de energía debe ser analizado previamente. Las
principales características que se califican son legalidad y
rentabilidad. [7]
El objetivo de esta experimentación es construir un panel
solar económico que nos dé un resultado positivo, es decir; que
sirva para sustentar un elemento en el laboratorio #1 de la
UAIC, además que sea rentable para los que ejecutan el
presente proyecto.
II.METODOLOGÍA.
En esta investigación se busca construir un panel solar que
sea rentable, económico y aplicable en el sustento de un
dispositivo electrónico del laboratorio#1 de la UAIC.
Primeramente, se realizó un análisis acerca de la información
sobre los prototipos de paneles solares y su elaboración; que
propone el objetivo de este proyecto,donde se utilizó bases de
datos científicas tales como: Redalyc, Scopus, Scielo y Taylor
& Francis.
Se utilizó un proceso de experimentación y construcción en
donde se consiguieron los materiales y se realizó la fabricación
de ambos modelos propuestos. Se comenzó con el prototipo
casero,para después implementar otro modelo prefabricado con
celdas fotovoltaicas.
Fabricación de un panel solar casero para el
sustento de un aparato electrónico.
Emely Ceferino, Freddy Gallardo, Smith Granda, Milena Loayza, Marcos Rivas.
Universidad Técnica de Machala
Unidad Académica de Ingeniería Civil,
Ecuador
eceferino3@utmachala.edu.ec
fgallardo1@utmachala.edu.ec
sgranda3@utmachala.edu.ec
dloayza5@utmachala.edu.ec
mrivas5@utmachala.edu.ec
.

2. Finalmente se evaluó ambos modelos para determinar si
cumplían con las características propuestas en el objetivo.
A. Análisis de los prototipos propuestos.
Observación y elaboración de una hipótesis del modelo #1 y #2
respectivamente.
 Modelo #1: Panel solar elaborado con materiales caseros y
de características sencillas. Este modelo promete generar
al menos tres voltios de electricidad, cantidad que nos
resulta insuficiente para la alimentación de un dispositivo
electrónico, sin embargo, su proceso es sencillo a simple
vista.
 Modelo #2: Panel solar prefabricado con celdas
fotovoltaicas y vidrio. Con este ejemplar, se logra obtener
17 voltios utilizando 19 celdas fotovoltaicas lo cual, indica
que posee características factibles para lograr el objetivo;
pero las celdas fotovoltaicas no califican como material
casero.
B. Comparación de los prototipos propuestos.
Descripción completa entre ambos modelos.
 Modelo #1
Tabla 1 Materiales para la fabricación del modelo#1
-Elaboración: En este proceso intervinieron el grupo de trabajo
conformado por las cinco personas autores de este proyecto.
1. Se cortó una parte de aluminio más grande que la caja
de zapatos y dos tiras de cartón con el mismo largo que
la caja, luego se los comenzó a pegar a un espacio
considerable de los extremos de la caja.
2. En el intermedio de los extremos donde se pegó las
tiras de cartón, se pintó con spray negro
3. Se tomó un trozo de madera del tamaño del ancho del
intermedio en el que se pintó y se comenzó a ubicar
clavos a 2,5 cm de distancia cada uno. Se envolvió un
hilo de cobre alrededor de los clavos.
4. En la mitad del área del trozo de madera, se insertó un
pedazo de cartón en la parte trasera y delantera del hilo
de cobre para mantener su estabilidad. Se pegó dicho
objeto a la zona pintada de color negro.
5. Se elaboró una mezcla homogénea de pasta dental y
limón para que el momento de dicho panel se ponga al
sol tenga una resistencia considerable. Dicha mezcla
se esparció en toda la zona en el que estaba el cobre.
6. Se realizó otra mezcla de sulfato de cobre, agua salada
y limón. Dicha sustancia se dispersó por todas las
partes externas de las tiras se cartón, la misma que
reaccionó con el aluminio de forma casi instantánea y
produjo un estado de oxidación.
 Modelo #2.
 Materiales Costo
por
unidad
Cantidad Valor
Celdas $5 17 $68
Celdas $2,30 2 $4,60
Pasta para soldar $1.00 1 $1,00
Cables (UTPL) $0,80 1 $0.80
Vidrios (40x60) $3.40 2 $3,40
Estaño $0,50 1 $0,50
Silicon en barra $0,25 4 $1,00
Cartulina $0,10 1 $0,10
Bombillas $0,30 2 $0.60
Boquilla $0,45 1 $0,45
Costo Total $80,45
Tabla 2 Materiales parala fabricacióndel modelo #2
-Elaboración: En este proceso actuaron seis grupos de trabajo,
incluyendo a los autores de la investigación.
1. Se colocó las celdas fotovoltaicas en un vidrio de 3
líneas de espesos de 40x60 cm, cada una tenía una
separación de 1cm.
2. Con pequeños hilos de cobre se hizo una conexión en
serie, para que cada celda llegue al primer puerto; se
procedió a hacer las conexiones en cada celda, con la
pasta para soldar y el estaño
3. Con el multímetro se evaluó las conexiones, con el
único fin de saber si la energía llegaba al puerto de
salida; luego se hizo el mismo procedimiento para el
otro puerto de salía.
4. Se cortó varias tiras de cartulina para proporcionar
estabilidad a las celdas, se colocaron 2 tiras en los
extremos medios de la parte trasera de las celdas.
Materiales Costo
Papel aluminio $3.80
sulfato de cobre $5.00
Pasta de dientes $1.00
Limón $.50
Cartón $0.00
Hilos de cobre(10m) $1.00
Cepillo de dientes $1.00
Lustre $0.50
Pintura esmalte negra $3.50

3. 5. Se hizo una segunda prueba con el multímetro para
verificar la continuidad de la energía hasta llegar al
puerto de carga.
6. Luego, con la silicona caliente, se comenzó a pegar
cada celda fotovoltaica en toda el área de la superficie
del vidrio para darle una estabilidad extra.
7. Se colocó un segundo vidrio en la parte superior de
dicho panel, debido a que el panel totalmente
transparente no actuaba en la recepción de luz a cada
celda.
8. Se realizó una de las ultimas conexiones, colocando un
puerto USB hembra en la salida de la conexión de las
celdas, para poder colocar un cable USB que cargara
un celular.
9. Por último, se pintó con un spray negro la parte
inferior del panel, para que la misma recepte la mayor
cantidad de luz posible.
III.RESULTADOS Y DISCUSIÓN.
A. Evaluación de los modelos propuestos.
A continuación, se presentan los resultados obtenidos en la
elaboración de dos modelos de panel solar.
 Modelo #1. Tras la elaboración del primer prototipo se
concluyó que no era una opción factible por las siguientes
razones:
- Al añadir las mezclas sobre el papel aluminio éste se
oxidó hasta consumirse.
- El daño del papel aluminio provocó que este panel no
genere los resultados esperados.
El uso de materiales caseros no fue suficiente para la
elaboración de un panel solar por este motivo se propuso crear
otro prototipo.
 Modelo #2. Luego de establecer los puertos de salida, se
conectó un extremo de un cable USB al puerto y el otro
extremo a un celular; el resultado fue positivo pues elpanel
logró alimentar al celular con carga eléctrica.
- El uso de celdas fotovoltaicas facilita el proceso de
obtención de energía solar.
- Este modelo resultó ser menos económico que el
primero, sin embargo; nos arrojó los resultados que
solicitábamos.
- El proceso de construcción fue un poco más
complicado en comparación al primero, debido a la
creación de los puertos de salida.
- Se logró crear dos puertos de salida: uno que genera
12 voltios (para uso opional) y otro que proporciona
únicamente cinco (este alimenta al celular con carga
eléctrica).
Es posible la creación de paneles solares caseros siempre y
cuando se consigan las celdas fotovoltaicas para aminorar la
dificultad del proceso.
IV. CONCLUSIONES.
Se pudo elaborar un panel solar que sustente un aparato
electrónico. En el laboratorio #1 de la Unidad Académica de
Ingeniería Civil se podrá utilizar este panel.
Esta investigación si generó inconvenientes ya que se tuvo
que realizar dos modelos para poder cumplir con el objetivo.
Los aspectos positivos que se pueden rescatar son: el panel
resultó no tan complicado, se lo puede hacer en casa, es muy
útil en caso de emergencia (como la ausencia de luz eléctrica).
Los aspectos negativos que intervienen son: las celdas
fotovoltáicas son escasas y puede ser difícil conseguirlas, se
usan muchas celdas si se quiere alimentar un gran dispositivo.
Mediante el proceso de experimentación se logró crear un panel
solar factible, económico y rentable.
V.REFERENCIAS
[1
]
M. Plotkin, «Un avispón activado por energía solar.,» 37
Agosto 2011. [En línea]. Available:
http://www.redalyc.org/articulo.oa?id=86421189003.
[Último acceso:04 12 2018].
[2
]
O. Barbosa-García, J. L. Maldonado, G. Ramos-Ortiz, M.
Rodríguez, E. PérezGutiérrez, M. A. Meneses-Nava,J. L.
Pichardo, N. Ornelas y López de Alba, «Celdas solares
orgánicas como fuente de energía sustentable,» Acta
Universitaria, vol. 22, nº 5
https://www.redalyc.org/articulo.oa?id=41623360005,
2012.
[3
]
H. Rodríguez Murcia, «Desarrollo de la energía solar en
Colombia y sus perspectivas,» Revista de Ingeniería, nº
https://www.redalyc.org/articulo.oa?id=121015051011, p.
1, 2018.
[4
]
«Energía Solar,» 13 abril 2017. [En línea]. Available:
https://solar-energia.net/definiciones/panel-solar.html.
[Último acceso:05 diciembre 2018].
[5
]
G. Arencibia-Carballo, «La importancia del uso de
paneles solares en la generación de energía eléctrica,»
REDVET. Revista Electrónica de Veterinaria, vol. 17, nº
9 https://www.redalyc.org/articulo.oa?id=63647456002,
2016.
[6
]
E. B. A. G. V. &. G. M. I. (. Baethge, «Nuevo sistema de
control para el seguimiento del punto de máxima potencia
en paneles solares basado en el control predictivo de
corriente de convertidores,» cc-cc. Universidad, Ciencia y
Tecnología,vol. 15, nº 60
http://www.scielo.org.ve/scielo.php?script=sci_arttext&pi
d=S1316-48212011000300005&lng=es&tlng=pt., 2011.
[7
]
I. Laguna Monroy, «La generación de energía eléctrica y
el ambiente,» Gaceta Ecológica, nº 65
https://www.redalyc.org/articulo.oa?id=53906504, 2002.