trabajo

1. República Bolivariana de Venezuela Ministerio del Poder Popular para la
Educación Instituto Educacional Puerto Píritu Puerto Píritu Estado Anzoátegui
DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE PROTOTIPO EXPERIMENTAL DE UN PANEL
SOLAR CASERO COMO MEDIO PARA EL SUMINISTRO DE ELECTRICIDAD A
PARTIR DE SISTEMAS DE ENERGÍA NO CONVENCIONAL Profesora: Jenny
Suárez Alumnos: González, Giosier González, César Rodríguez, Jesús Rodríguez,
Eladio Rojas, Luis Salazar, Fernando
2 Puerto Píritu, Abril de 2012 República Bolivariana de Venezuela Ministerio del
Poder Popular para la Educación Instituto Educacional Puerto Píritu Puerto Píritu
Estado Anzoátegui DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE PROTOTIPO
EXPERIMENTAL DE UN PANEL SOLAR CASERO COMO MEDIO PARA EL
SUMINISTRO DE ELECTRICIDAD A PARTIR DE SISTEMAS DE ENERGÍA NO
CONVENCIONAL Profesora: Alumnos: Jenny Suárez González, Giosier González,
César Rodríguez, Jesús Rodríguez, Eladio Rojas. Luis Salazar, Fernando CI: CI:
CI: CI: CI: CI:
3 Puerto Píritu, Abril de 2012 DEDICATORIA
4 AGRADECIMIENTOS
5 ÍNDICE DEDICATORIA AGRADECIMIENTOS INTRODUCCIÓN CAPITULO I EL
PROBLEMA 1.1 PLANTEAMIENTO DE PROBLEMA 1.2 JUSTIFICACIÓN E
IMPORTANCIA 1.3 Limitaciones OBJETIVOS ESPECÍFICOS CAPITULO II
MARCO TEÓRICO 2.1 ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACIÓN 2.2 BASES
TEÓRICAS Energía Sol La radiación solar La energía solar fotovoltaica CELDA
FOTOVOLTAICA Material cristalino y policristalino FUNCIONAMIENTO DE UN
PANEL FOTOVOLTAICO Factores que afectan el rendimiento de un Panel
Fotovoltaico Energía de la luz incidente Reflexión Efecto de la Sombra Efecto de la
orientación e inclinación Efecto de la Temperatura Otros elementos asociados a
los paneles solares fotovoltaicos.

2. 6 Aplicaciones de los paneles fotovoltaicos Clasificaciones de las instalaciones
fotovoltaicas Instalaciones aisladas de la red eléctrica Instalaciones conectadas a
la red eléctrica Mantenimiento de la instalación Ventaja de la energía fotovoltaica
Inconvenientes y barreras de la generación solar fotovoltaica. 2.3 BASES
LEGALES Constitución de la República Bolivariana de Venezuela (1999) Ley
Orgánica Del Ambiente Artículo 3 Articulo 7 Articulo DEFINICIÓN DE TÉRMINOS
CAPÍTULO III MARCO METODOLÓGICO 3.1 TIPO DE INVESTIGACIÓN 3.2
DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN 3.3 POBLACIÓN Y MUESTRA Población
Muestra 3.4 TÉCNICA E INSTRUMENTO DE RECOLECCIÓN DE DATOS
Técnicas Técnicas de Recolección de Datos Instrumentos CAPÍTULO IV
ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE LOS RESULTADOS 4.1 CONSTRUCCIÓN
DEL PROTOTIPO EXPERIMENTAL DE LA CELDA FOTOVOLTAICA
PROCEDIMIENTO PRUEBA Y FUNCIONAMIENTO:
7 CAPÍTULO V CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 5.1 CONCLUSIONES
5.2 Recomendaciones REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
8 INTRODUCCIÓN Para nadie es un secreto que los rayos de sol son una fuente
de energía prácticamente inagotable y que la energía que genera llega a la tierra
en forma de radiación electromagnética, la cual puede aprovecharse para diversas
aplicaciones, entre ellas calefacción, agua caliente y electricidad. La energía solar
fotovoltaica puede aprovecharse de dos formas diferentes: la primera sirve para
aquellos lugares que no cuentan con servicio eléctrico y permite el
almacenamiento en baterías para utilizarlo cuando haya demanda; y la segunda
serviría para abastecer núcleos mayores que requieren de una central o planta de
producción formada por una serie de paneles solares (heliostatos) que reflejen la
luz recibida hacia un punto en particular. En Venezuela también se ha dado inicio
desde el año 2001 a la práctica de experiencias de aprovechamiento de la energía
solar, siendo el poblado de Los Cedros, en el estado Sucre, uno de los pioneros
en esta materia, pues algunas de sus casas se abastecen de la electricidad
proveniente de paneles solares, teniendo la capacidad y potencia suficiente para
satisfacer las necesidades de la población en materia fotovoltaica. De igual forma

3. se han instalado unas 60 plantas potabilizadoras de agua que utilizan energía
solar, en el marco del programa Sembrando Luz, que también instaló en zonas
completamente aisladas otros 768 sistemas fotovoltaicos. Estos recursos apuntan
a que Venezuela es un país con gran potencial para el desarrollo de la energía
solar, donde se promedia que si se recibe una insolación solar promedio de cinco
horas diarias, se puede incrementar hasta en un 10% la adecuación de nuevas
plantas ubicadas a las posiciones del sol con esta novedosa tecnología La luz del
sol se puede convertir directamente en electricidad usando el efecto fotoeléctrico.
Las células fotovoltaicas no tienen rendimientos altos. La eficiencia media en la
actualidad es de un 10% a un 15% aunque algunos prototipos experimentales
logran eficiencias hasta el 30%. Por esto se necesitan grandes extensiones si se
quiere producir energía en grandes cantidades y ya pasaría a ser un panel solar
que es una colección de celdas solares. Aunque cada celda solar provee una
cantidad relativamente pequeña de energía, muchas de éstas repartidas en un
área grande pueden proveer suficiente energía como para ser útiles. Para
9 obtener la mayor cantidad de energía las celdas solares deben apuntar
directamente al sol. La energía del sol se recoge en paneles solares y se convierte
en electricidad basándose en la aplicación del efecto fotovoltaico, que se produce
al incidir la luz sobre unos materiales semiconductores, lo que genera un flujo de
electrones en el interior del material, y en condiciones adecuadas, una diferencia
de potencial que puede ser aprovechada en múltiples aplicaciones. La
investigación está estructurada en capítulos, los cuales se describen a
continuación: en el Capítulo I Planteamiento del problema, objetivo general y
específicos, justificación. Al respecto en el capítulo se describe o se da a conocer
la problemática actual de manera macro, meso y micro, es decir a nivel mundial,
en Venezuela y en el área específica del estudio. En el capítulo II, el Marco
teórico, antecedentes o estudios previos, bases teóricas, bases legales, glosario.
En este sentido el capítulo indica de manera global el enfoque conceptual con el
desarrollo sistemático y organizado del esquema a representar en los contenidos
referidos a la temática, sustentado en estudios previos relacionados con el tema.
Capítulo III, se desarrolla el Marco Metodológico señalando el tipo y nivel de

4. investigación. Detalla cada uno de los aspectos relacionados a la metodología a
emplear. Capítulo IV, análisis e interpretación de la investigación, finalmente se
muestran en el capitulo V las conclusiones y recomendaciones producto de los
análisis efectuados, así como las referencias consultadas en el estudio.
10 CAPITULO I EL PROBLEMA
11 1.1 PLANTEAMIENTO DE PROBLEMA Los recursos energéticos, como el
petróleo, gas natural y carbón se están agotando, está aumentando la demanda
de fuentes de energía alternativas. Con cada día que pasa, los cambios de climas
y el calentamiento global es aumentar el valor de las fuentes de energía
renovables. Por esto los paneles solares para uso doméstico son una excelente
idea para reducir la factura energética así como huella de carbono personal.
España tuvo a lo largo del 2006 un serio desabastecimiento de paneles solares a
pesar de ser uno de los principales fabricantes de paneles solares a nivel mundial,
esto fue debido a que el silicio a pesar de ser un componente muy común dentro
de la naturaleza tiene que sufrir un proceso complejo para poder fabricarse con él
las células solares fotovoltaicas capaces de convertir la radiación solar en energía
eléctrica, este proceso en la actualidad solo se hacen en cinco fábricas en todo el
panorama mundial y ninguna de ellas radica en España, este es el motivo por el
cual muchas organizaciones ecologistas exigen a este gobierno la construcción de
una fábrica de células solares capaz de abastecer al mercado español, por otro
lado la fuerte demanda de algunos países que están apostando de manera seria y
fuerte por las energías limpias como es el caso de Alemania, produce el
desabastecimiento de los paneles solares. Hoy en día los paneles solares en
Venezuela son cada vez más frecuentes. Este país se está dando cuenta, así
como otros de Latinoamérica de la necesidad de poder generar energía limpia y
renovable, sin embargo la tarea de regularizar el uso de los paneles solares en
Venezuela no está resultando para nada fácil. Primeramente hay que decir que
este país no es productor de tecnología solar. Esto hace que los paneles tengan
que ser importados, lo cual ya sube los precios en el mercado. La importación
lleva muchísimos trámites y añade costos extra, por lo que pone obstáculos en la

5. promoción de este tipo de tecnología. Pero, por qué Venezuela no tiene la
tecnología para producir paneles solares? Ciertas investigaciones explican que la
fabricación de paneles solares en este país, aparte de ser costoso, necesita de
instalaciones muy onerosas y el estado no puede generar una inversión en esto.
12 Más allá de destacar los esfuerzos que hay que realizar para poder tener
paneles solares en Venezuela ciertos estudios por el otro lado destacan que esta
es una buena forma de inversión del dinero, y que es preferible invertir en paneles
solares que en sistemas eólicos, debido a que los primeros resultan más efectivos
que los segundos. Con respecto a las cifras, se puede decir que desde el año
2006 en Venezuela se han instalado 900 paneles solares en 235 comunidades
indígenas y 316 en asentamientos rurales como parte de un proyecto del gobierno
nacional. La energía fotovoltaica se emplea principalmente en zonas rurales o
aisladas, ya que allí no se disponen de sistemas de electricidad artificial y la única
forma que estos pueblos tienen de abastecerse es mediante la utilización de esta
energía. La idea con los paneles solares en Venezuela no es solamente que la
clase media pueda acceder a estas tecnologías para la utilización en el hogar, o
que puedan quedar relegadas a los grandes campos de producción de energía,
sino que las poblaciones más vulnerabilizadas puedan aprovechar de este tipo de
recurso. Dada la importancia real de la utilización de energías alternativas, en pro
de proteger el ambiente, conservar los recursos no renovables, ahorro energético,
entre otras ventajas que ofrece la utilización de estas herramientas opcionales y
por todo lo antes expuesto surge la siguiente interrogante: Será una buena opción
fabricar paneles solares para sustituir la energía convencional?
13 1.2 JUSTIFICACIÓN E IMPORTANCIA Por razones económicos, ambientales y
políticos, es necesario buscar otras fuentes alternativas de energía que sean a la
vez económicas, abundante, limpio y que preserven el equilibrio ecológico.
Energía proveniente del sol, viento y de la tierra (geotérmica) son las opciones,
pero la energía del sol tiene una ventaja extra con respeto a otras dos fuentes. Se
pueden construir dispositivos solares de cualquier tamaño, pequeño que sea
(hasta 0.5 Vatios y de 0.25 m 2 ), y por ser tipo modular también se pueden

6. ampliar. Esto daría la posibilidad de llevar energía a las casas remotas, áreas
protegidas, donde no pueden instalarse proyectos convencionales y por ende
podría electrificar el 100% del país. Además la energía del sol es un excelente
candidato porque: El sol emite energía 24 horas al día, 365 días al año a nuestro
planeta. Todos los lugares reciben esta energía según la ubicación (latitud), es
abundante y gratuita, no es contaminante, como el petróleo y el carbón, no tiene
desechos radioactivos, como la nuclear, entre otros. Ocupa menor área por watio
de la producción de energía, nadie puede aumentar su precio, no necesita algunos
tipos de cables o tanques, para su transportación. No se puede secuestrar esta
gran fuente, el Sol es responsable de que en nuestro planeta existan las
condiciones adecuadas para la supervivencia de la vida humana, animal y vegetal.
Es por esto que se ha estado investigando y trabajando acerca de la utilización de
estos mecanismos porque se cree que aprovechamiento de la energía del sol es
ideal para la generación de energía. Como la energía solar es renovable, es una
gran fuente de carácter verde, beneficioso, no depender de los combustibles
fósiles y además, la utilización de esta energía es amigable para el ambiente
pudiendo reducir considerablemente la cantidad de emisiones de carbono al
espacio. Si se habla de Importancia se puede destacar que este dispositivo es
muy favorable para zonas donde la energía eléctrica común es deficiente, o en
algunas otras partes donde la corriente eléctrica no puede llegar a través de
ciertos sistemas de redes; cabe destacar que
14 es una buena opción para las personas que tienen labores en el campo, en
zonas rurales, incluso en algunas partes de una ciudad de utilizar este sistema,
para esto se puede utilizar este importante artefacto que nos beneficia tanto a las
personas como al medio ambiente al ser una energía limpia. 1.3 Limitaciones La
limitaciones, y obstáculos encontrados en la realización de esta investigación, ha
sido la dificultad de encontrar un modelo de bajo costo que permitiera diseñar un
prototipo experimental con el objeto de confirmar la obtención de energía
proveniente del sol que pudiera ser utilizada para encender pequeños equipos de
bajo diferencial de potencial, y poco consumo de corriente. Otra restricción fue la
difícil adquisición de láminas de cobre que permitiría hacer uso de una fuente

7. química, que sería activada con los fotones provenientes del sol, en la zona a
pesar de ser artesanal no se encontró este material, ocasionando la búsqueda de
otras alternativas que produjeran el mismo efecto que se desea demostrar.
15 1.4 OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN Construir un prototipo experimental
de un panel solar casero de bajo nivel para suministrar electricidad a partir de
sistemas de energía no convencionales OBJETIVOS ESPECÍFICOS Evaluar y
determinar las especificaciones sistemáticas de los elementos que intervienen en
la estructura física necesaria para la construcción de paneles solares de bajo nivel.
Determinar los valores técnicos mínimos requeridos para la obtención de energía
solar, capaz de poner en funcionamiento dispositivos de pequeño alcance
automatizado. Registrar los valores obtenidos en el uso del prototipo del panel
solar, para medir la eficiencia en el aprovechamiento de la energía solar.
Relacionar e inferir el uso beneficioso del prototipo casero del panel solar en el
suministro energía eléctrica y las variables que se desprenden del sistema.
16 CAPITULO II MARCO TEÓRICO
17 2.1 ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACIÓN Entre los trabajos previos
relacionados al presente estudio se encuentra el realizado por, Ravelo (2009) en
ponencia realizada en el V Seminario de Ecoeficiencia Producción Limpia y
Consumo Sustentable en Venezuela, destaca la participación de diversos
organismos en la capacidad energética. Otro trabajo realizado referente al
presente estudio se encuentra desarrollado por Pascual (2007) en Manual de
Energía Solar Fotovoltaica y Cooperación al Desarrollo, teniendo como objetivo
principal mostrar los conceptos básicos de energía solar fotovoltaica. El tema
desarrollado ofrece a los investigadores una visión general de los componentes
que lo conforman y una descripción de los mismos. El trabajo realizado por Posso
(2004) titulado: Estudio del desarrollo de las energías alternativas de Venezuela,
en el Estado Táchira, el cual tuvo como objetivo general determinar la factibilidad
de la participación de las energías alternativas en el balance energético nacional y
de la actitud del Estado ante las energías alternativas. Entre los elementos

8. importantes destacados en el estudio se señalan: energías alternativas, sistemas
energéticos y contaminación ambiental. Los resultados arrojaron que en
Venezuela las energías alternativas tienen un alto potencial, y la hidroenergía en
gran escala es la única con una participación importante en el sistema energético
y que además la energía solar y eólica son de mayor posibilidad de desarrollo
debido a la ubicación geográfica que presenta Venezuela donde los rayos solares
impactan directamente sobre el territorio.
18 2.2 BASES TEÓRICAS Energía En Física se define la energía como la
capacidad para producir un trabajo. La energía se halla en cada proceso de la
Tierra; el calor, el viento, la vida, el movimiento. La sociedad moderna
industrializada exige diariamente mayores cantidades de energía para satisfacer
sus necesidades. Tal es la importancia de la disponibilidad y empleo de la energía,
que estos conceptos son usados como tablas de desarrollo de las sociedades.
Actualmente la mayor parte de la energía es obtenida de combustibles fósiles de
carácter no renovable (petróleo, carbón y gas). El empleo masivo de tales fuentes
energéticas plantea serios problemas medioambientales siendo el cambio
climático el más grave de todos ellos. Los combustibles fósiles, al ser quemados
para obtener la energía contenida en ellos, producen Anhídrido Carbónico que al
liberarse a la atmósfera acrecienta el efecto invernadero natural lo cual altera la
climatología general y acrecienta los fenómenos climatológicos extremos e
inusuales. Sin embargo, existe una alternativa al empleo de los combustibles
fósiles que además es respetuosa con el medio ambiente: las energías
renovables. Se entiende por energías renovables a las fuentes de energía que de
forma periódica se ponen a disposición del hombre y que este es capaz de
aprovechar y transformar. Estás son inagotables, de libre disposición, se
distribuyen en amplias zonas y tienen un extremadamente reducido impacto
ambiental. Entre las energías renovables se encuentran, la energía eólica,
biomasa, geotérmica, hidráulica y aquella que más abunda y que ofrece mayores
posibilidades; la energía solar Sol Es la estrella que, por el efecto gravitacional de
su masa, domina el sistema planetario que incluye a la Tierra. Es una esfera de
materia gaseosa intensamente caliente con un radio R s = m=1,4 millones de

9. kilómetros, una masa M s = kg ( veces la masa de la tierra) y su energía radiante
continua (la potencia que emite bajo la forma de fotones) que está formada por
diversos elementos en estado gaseoso, (principalmente, hidrógeno); la potencia
19 liberada es del orden de L s = W. Haciéndolo un gigantesco reactor nuclear,
origen de la energía solar y aportador directo o indirecto de toda la energía que
mantiene la vida en la Tierra La radiación solar Es la energía electromagnética del
sol emitida, transmitida o recibida, se puede considerar también como una lluvia
de pequeñas partículas llamadas fotones. Los fotones viajan a la velocidad de la
luz (C = 3x10 8 m/s). La energía es transmitida por medio de ondas
electromagnéticas presentes en los rayos solares, las cuales son generadas en
forma continua y emitida permanentemente al espacio, se puede percibir en forma
de luz y calor. Cerca del 70% de la energía solar recibida por la tierra es absorbida
por la atmósfera, la tierra y por los océanos, mientras que el 30% restante es
reflejado por la atmósfera de regreso al espacio. La energía absorbida por la
atmósfera, la tierra y los océanos permite una serie de procesos naturales, como
por ejemplo mantener una temperatura promedio, la evaporación, que permite la
generación de precipitaciones, movimiento de masas de aire, fotosíntesis,
generación de biomasa, entre otros. Por otro lado la energía solar es una fuente
de energía renovable, inagotable, limpia y sustentable en el tiempo. Producto de la
sobre-explotación de recursos no renovables y los efectos generados por su
consumo, se puede percibir una creciente conciencia social y de los gobiernos, de
sacar provecho de este tipo de energías. Esto es posible de ver por la mayor
cantidad de sistemas de generación en base a energías renovables instalados y
en proceso de instalación, los cuales son utilizados como sistema auxiliar o
principal, dependiendo de la ubicación y recursos de quien los utilice. Ahora bien,
la potencia de la radiación depende del momento del día, las condiciones
atmosféricas y la ubicación. Bajo condiciones optimas se puede asumir un valor
aproximado de irradiación de 1000 W/m² en la superficie terrestre. Esta radiación
puede llegar a la tierra en forma directa o difusa. Radiación Directa: es aquella que
llega directamente del Sol hasta algún objeto o superficie terrestre, sin reflexiones
o refracciones en su recorrido. Este tipo de radiación puede reflejarse y

10. concentrarse para su utilización. Además se caracteriza por producir sombras bien
definidas de los objetos que se interponen en su trayecto.
20 Radiación Difusa: corresponde a la radiación emitida por el sol y que sufre
alteraciones en su recorrido desde que ingresa a la atmosfera, siendo reflejada por
partículas de polvo atmosférico, montañas, árboles, edificios, o absorbida por las
nubes. Producto de las constantes reflexiones va perdiendo energía. No proyecta
sombra de los objetos que se interponen en su recorrido. Las superficies
horizontales son las que más radiación difusa reciben, ya que ven pueden ver el
cielo en todas la direcciones, mientras que las verticales reciben menos porque
sólo ven la mitad. La radiación es aprovechable en sus componentes directa y
difusa, o en la suma de ambas. En un día despejado, la radiación directa es
mucho mayor que la radiación difusa. Por el contrario, en un día nublado no existe
radiación directa y la totalidad de la radiación incidente corresponde a radiación
difusa. La irradiación directa normal fuera de la atmósfera, recibe el nombre de
constante solar y tiene un valor promedio de 1354 W/m², el valor máximo se
encuentra en el perihelio (lugar donde un planeta se encuentra más cercano al sol)
y corresponde a 1395 W/m², mientras que el valor mínimo se encuentra en el
afelio (lugar donde un planeta se encuentra más lejano al sol) y es de 1308 W/m².
Existen distintos tipos de tecnologías que permiten utilizar la energía proveniente
del sol, los cuales se nombran a continuación: Energía solar pasiva: aprovecha el
calor del sol sin necesidad de mecanismos o sistemas mecánicos. Energía solar
térmica: aprovecha la energía calórica del sol para calentar algún tipo de fluido a
baja temperatura, normalmente agua, para uso sanitario y calefacción, los
sistemas utilizados para esto se denominan colectores solares. Energía solar
fotovoltaica: aprovecha la energía lumínica del sol para producir electricidad
mediante placas de semiconductores que se alteran con la radiación solar, estos
sistemas se llaman Paneles Solares Fotovoltaicos (PFV). Energía solar
termoeléctrica: aprovecha la energía calórica para producir
21 electricidad, esto se logra a través de un ciclo termodinámico convencional,
mediante el cual se calienta algún tipo de fluido a alta temperatura (aceite

11. térmico). Energía solar híbrida: consiste en utilizar además de la energía solar,
otro tipo de energía. Esto se conoce como hibridación y dependiendo con el tipo
de energía que se combine será: Renovable: biomasa, energía eólica. Fósil.
Energía eólico solar: consiste en utilizar el aire calentado por el sol, para hacer
girar unos generadores ubicados en la parte superior de una chimenea La energía
solar fotovoltaica La palabra fotovoltaico(a) está formada por la combinación de las
palabras de origen griego: foto, que significa luz, y voltaico que significa eléctrico.
El nombre sintetiza la acción de estas celdas: transformar directamente la energía
luminosa en energía eléctrica. La electricidad es una de las formas más versátiles
y que mejor se adapta a cada necesidad. Su utilización está tan extendida que hoy
difícilmente podría concebirse una sociedad tecnológicamente avanzada que no
hiciese uso de ella. Los diferentes aparatos funcionan alimentados con energía
eléctrica, bien con corriente continua de pequeña tensión o de corriente alterna a
tensiones mayores. El Efecto fotovoltaico, el cual se conoce en bases teóricas
desde principios de siglo XX, no fue sino hasta 1954 que se logró producir la
primera celda fotovoltaica en New Jersey, EEUU. El fundamento físico teórico del
fenómeno del efecto fotovoltaico, trata acerca del comportamiento de ciertos
materiales llamados semiconductores, los cuales bajo ciertas circunstancias, son
capaces de crear una fuerza electromotriz CELDA FOTOVOLTAICA
22 Una celda fotovoltaica, es un dispositivo electrónico que permite transformar la
energía luminosa (fotones) en energía eléctrica (electrones) mediante el efecto
fotoeléctrico. A su vez el efecto fotoeléctrico consiste en la emisión de electrones
por un material que cuando se le ilumina con radiación electromagnética, estos
electrones libres, al ser capturados generan una corriente eléctrica. La unión de
celdas fotovoltaicas da origen a un panel fotovoltaico, el que consiste en una red
de celdas solares conectadas en serie para aumentar la tensión de salida continua
hasta el valor deseado. También se conectan en paralelo con el propósito de
aumentar la corriente de salida del sistema Material cristalino y policristalino. Las
celdas fotovoltaicas que se ofrecen en el mercado actual utilizan dos tipos de
materiales semiconductores. Uno tiene una estructura cristalina uniforme, el otro
una estructura policristalino. El tipo cristalino requiere un elaborado proceso de

12. manufactura, que insume enormes cantidades de energía eléctrica, incrementando
substancialmente el costo del material semiconductor. La versión policristalino se
obtiene fundiendo el material semiconductor, el que es vertido en moldes
rectangulares. Su estructura cristalina no es uniforme, de ahí el nombre de poli
(muchos) y cristalino (cristales). Los dos tipos pueden ser identificados a simple
vista, ya que la estructura cristalina provee una superficie de brillo uniforme,
mientras que la policristalino muestra zonas de brillo diferente FUNCIONAMIENTO
DE UN PANEL FOTOVOLTAICO El principio de funcionamiento de los paneles
fotovoltaicos se basa en el efecto fotovoltaico o efecto fotoeléctrico, mediante la
captación de fotones provenientes de la luz solar, los cuales inciden con una cierta
cantidad de energía en la superficie del panel, esta interacción provoca el
desprendimiento de los electrones de los átomos de silicio, rompiendo y
atravesando la barrera de potencial de la capa semiconductora. Luego si se
conecta una carga eléctrica o elemento de consumo entre los terminales del panel
se iniciará una circulación de corriente continua. El nivel de energía proporcionado
por un panel fotovoltaico depende de lo siguiente: Tipo de panel y área del mismo
Nivel de radiación e insolación Longitud de onda de la luz solar
23 Una celda fotovoltaica común de silicio monocristalino de 100 cm 2 de
superficie, puede producir aproximadamente 1.5 Watt de energía a 0.5 voltios
(CC) y 3 amperes de corriente bajo condiciones óptimas (luz solar en pleno verano
a una radiación de 1000W/m 2 ). La energía entregada por la celda es casi
directamente proporcional al nivel de radiación solar. El nivel de potencia de salida
por panel es denominado potencia pico, la cual corresponde a la potencia máxima
entregable por el conjunto de celdas bajo las siguientes condiciones estándares de
prueba (STC: Standard Test Conditions): Radiación de 1000 W/m 2 Temperatura
de celda de 25º C (no corresponde a la temperatura ambiente). Masa de aire
(AM=1,5). Bajo estas condiciones es posible medir los siguientes parámetros:
Corriente de corto circuito (Isc): corresponde a la máxima corriente en amperes
generada por cada panel, al conectar una carga de resistencia cero en sus
terminales de salida. Su valor depende de la superficie del panel y de la radiación
solar. Voltaje de circuito abierto (Voc): corresponde al voltaje máximo que genera

13. un panel solar y medido en los terminales de salida cuando no existe carga
conectada, es decir, a circuito abierto. Una característica importante a tener en
cuenta de los paneles fotovoltaicos es que el voltaje de salida no depende de su
tamaño, ya que frente a cambios en los niveles de radiación incidente tiende a
mantener una tensión constante de salida. En cambio la corriente, es casi
directamente proporcional a la radiación solar y al tamaño del panel Factores que
afectan el rendimiento de un Panel Fotovoltaico Energía de la luz incidente Para
producir el movimiento de los electrones y generar flujo de corriente, es necesario
que el nivel de radiación que incide sobre el panel (fotones) posea una cantidad de
energía entre ciertos límites. Debido a que la luz incidente tiene distintas
longitudes de onda, cerca del 50%
24 de la radiación recibida no está dentro del margen aceptado por los paneles
solares disponibles comercialmente y se pierde, ya sea por poca o demasiada
energía. Por otro lado la corriente es directamente proporcional a la radiación
incidente y aceptada por el panel, por lo que un bajo nivel de energía radiante
provocará que la corriente generada también sea baja Reflexión Este tipo de
perdidas se produce en la superficie del panel, debido a la reflexión de los rayos
incidentes. Para disminuir este tipo de pérdidas, en el proceso de fabricación se
están utilizando capas antirreflejo y superficies rugosas Efecto de la Sombra El
efecto de sombras sobre los paneles solares, afecta notoriamente el rendimiento
de estos, es por ello que se debe procurar al momento de diseñar una instalación
fotovoltaica, situar los paneles en lugares donde no sufran este tipo de
interferencias. Este efecto es más notorio en instalaciones de paneles conectados
en serie, ya que si un panel es sombreado no generará los mismos niveles de
energía que los que se encuentran descubiertos, por lo cual consumirá energía, en
vez de generarla Efecto de la orientación e inclinación Los paneles solares
trabajarán en forma óptima cuando su orientación sea directa hacia el sol, es
decir, que el panel se sitúe perpendicularmente hacia el sol. En instalaciones fijas,
es imposible mantener el panel perpendicular al sol, por lo cual, el sistema se
debe diseñar de tal forma que su instalación permita aprovechar la mayor cantidad
de luz posible y en los periodos de mayor radiación.

14. 25 Efecto de la Temperatura La temperatura es un parámetro que afecta
directamente la generación de energía en un panel fotovoltaico. Al aumentar la
temperatura, la corriente también tiende a aumentar, pero el voltaje cae
notablemente, lo que provoca una disminución de la potencia entregada por el
panel, en cambio, al disminuir la temperatura el voltaje tiende a aumentar, pero la
corriente disminuye, aumentando en una fracción el nivel de potencia entregada.
Se estima que la potencia nominal se reduce aproximadamente un 0.5% por cada
grado por sobre de 25 C Otros elementos asociados a los paneles solares
fotovoltaicos. Asociado a los paneles solares existen otros componentes que se
utilizan en las instalaciones como elementos de seguridad o que amplían las
posibilidades del uso de la instalación. Los componentes esenciales de una
instalación fotovoltaica son: Regulador. Es el elemento que regula la inyección de
corriente desde los paneles a la batería. El regulador interrumpe el paso de
energía cuando la batería se halla totalmente cargada evitando así los negativos
efectos derivados de una sobrecarga. En todo momento el regulador controla el
estado de carga de la batería para permitir el paso de energía eléctrica
proveniente de los paneles cuando esta empieza a bajar. Batería. Almacena la
energía de los paneles para los momentos en que no hay sol, o para los
momentos en que las características de la energía proporcionada por los paneles
no es suficiente o adecuada para satisfacer la demanda (falta de potencia al
atardecer, amanecer, días nublados). La naturaleza de la radiación solar es
variable a lo largo del día y del año, la batería es el elemento que solventa este
problema ofreciendo una disponibilidad de energía de manera uniforme durante
todo el año. Inversores. El elemento que transforma las características de la
corriente de continua a alterna. La mayoría de los aparatos eléctricos funcionan
con corriente alterna y tanto los paneles como las baterías suministran energía
eléctrica en forma de corriente continua. Es por ello que se hace necesario este
elemento que modifique la naturaleza
26 de la corriente y la haga apta para su consumo por muchos aparatos
Aplicaciones de los paneles fotovoltaicos Los sistemas fotovoltaicos pueden ser
aplicados tanto en la superficie terrestre como en el espacio. En el espacio son

15. una forma muy confiable para alimentar de energía a los satélites o sondas
espaciales, ya que los niveles de radiación son más elevados por la carencia de
obstáculos como la atmósfera. Por otro lado, las aplicaciones en tierra van desde
una simple celda para energizar calculadoras o relojes, hasta complejos sistemas
de captación de la energía solar, también llamados parques solares. Las
instalaciones pueden ser de dos tipos: conectadas a la red eléctrica, o bien,
aisladas de la red eléctrica Clasificaciones de las instalaciones fotovoltaicas Las
instalaciones fotovoltaicas se pueden dividir en dos tipos, según el objetivo que a
estas se les designe. El primer tipo corresponde a las instalaciones aisladas de la
red eléctrica, las cuales cumplen la función de satisfacer total o parcialmente los
requerimientos de energía eléctrica de viviendas o localidades que no cuentan con
la prestación de servicio eléctrico de alguna compañía. El segundo tipo
corresponde a las instalaciones conectadas a la red eléctrica y tienen por objetivo
reducir el consumo de energía eléctrica convencional (de la red), optando por
satisfacer la demanda por medio del sistema fotovoltaico y si es posible, entregar
a la red eléctrica parte de la energía generada y que no es ocupada en el lugar de
la instalación Instalaciones aisladas de la red eléctrica Son utilizadas en sectores
alejados, que no tienen acceso a la red eléctrica, generalmente sectores rurales,
iluminación de áreas aisladas, antenas de comunicaciones, balizas o boyas de
señalización, bombeo de agua, etc. Estos sistemas van acompañados de
inversores de corriente, para pasar de corriente continua a corriente alterna,
reguladores de voltaje y bancos de baterías que permiten almacenar la energía
que no se esta utilizando. Las instalaciones aisladas de la red dan lugar a dos
tipos de suministros según sea el tipo de distribución:
27 El sistema centralizado: Consiste en un único sistema que cubre las
necesidades del conjunto de usuarios. De esta forma se disminuyen los costos del
sistema, sin afectar la calidad del suministro. El sistema descentralizado: Al
contrario del sistema centralizado, en este caso se instala individualmente el
sistema completo en la vivienda o lugar a energizar. Los costos en este tipo de
instalaciones son más altos Instalaciones conectadas a la red eléctrica Este tipo
de instalaciones se encuentra permanentemente conectado a la red eléctrica, de

16. tal forma que en periodos de irradiación solar, sea el sistema fotovoltaico quien
entregue energía, mientras que en periodos de radiación limitada o nula, sea la
red eléctrica quien entregue la electricidad necesaria para satisfacer la demanda.
En el caso de que la energía generada por el sistema sea superior a la demanda
localmente, la red eléctrica aceptará todo excedente de energía que no sea
utilizado. Los equipos que forman parte de estas instalaciones son: panel
fotovoltaico, inversor de corriente para pasar de CC a CA y un Contador que
permita contabilizar la energía producida por el sistema. Para poner en
funcionamiento una instalación fotovoltaica de este tipo es necesario contar con un
punto de acceso a la red eléctrica, que permitirá entregar la energía generada,
este punto de acceso es asignado por la compañía eléctrica del sector donde se
realice la instalación. Si bien es cierto, estas instalaciones en estricto rigor están
permanentemente conectadas a la red eléctrica, por lo cual no necesitan de
sistemas de conversión y almacenamiento como en el caso de las aisladas,
también sería posible utilizarlas como los sistemas aislados, esto en el caso de
que sea una instalación pequeña que cubra parcialmente la demanda local y que
desee cubrir la energía faltante con la red eléctrica. Para esto, además es
necesario utilizar un conmutador que permita realizar el cambio entre la energía
entregada por el sistema fotovoltaico a la energía de la red. Huerta Solar: Una
huerta solar o también llamada Electranet, es un recinto en el cual distintos
dueños o familias instalan y comparten pequeños sistemas fotovoltaicos. Se
estima
28 que una instalación fotovoltaica en una superficie de una hectárea, puede
entregar energía suficiente para satisfacer los requerimientos de unas 100
familias. Para una instalación que genere unos 100 KW de energía, es posible
recuperar la inversión realizada (incluyendo paneles, bancos de baterías,
inversores, reguladores, accesos, cierre perimetral, etc.) en un periodo
comprendido entre 12 y 17 años aproximadamente. Además en algunos países se
cuenta con el incentivo del gobierno para instalaciones de este tipo, lo cual las
hace aún más ventajosas Mantenimiento de la instalación Los paneles
fotovoltaicos generalmente no requieren de mantenimiento, pero se debe tener

17. presente que la superficie del panel esté siempre limpia y libre de sombras
(árboles u otro obstáculo que impida la incidencia directa de la luz sobre el panel).
El regulador de carga no requiere ningún mantenimiento. Para el caso de la
batería, si es del tipo de Plomo-ácido no sellada, debe controlarse el nivel del
líquido una vez al año. Además se debe evitar que los bornes de conexión se
sulfaten. Hay que instalar la batería en lugares suficientemente sombreados y
ventilados. El cableado del sistema se debe mantener en perfectas condiciones, a
fin de evitar sobrecalentamiento de los conductores, para lo cual es recomendable
realizar inspecciones periódicas.
29 El proyecto tiene como finalidad la construcción de una celda solar con láminas
de cobre de bajo rendimiento, destacando la importancia de la aplicación de estos
materiales para la generación de energía alternativa. Una celda solar es un
dispositivo que convierte la energía lumínica del sol en electricidad. Las celdas
solares usadas actualmente, están hechas de silicio y requieren mucha tecnología
para poder construirlas. Esta celda solar está hecha de oxido cuproso en lugar de
silicio. El óxido cuproso es uno de los primeros materiales que mostró el llamado
efecto fotoeléctrico, es decir la condición que permite que la luz que incide sobre
un material determinado se transforme en un flujo de electricidad por el mismo. Es
decir un producto intermedio entre un conductor, donde la electricidad puede fluir
libremente y un aislante, donde los electrones se encuentran unidos firmemente a
sus átomos y no fluyen fácilmente. Cuando la luz del sol llega a los electrones del
óxido cuproso, algunos de estos ganan suficiente energía como para pasar de un
nivel de energía (u órbita) a otro y se convierten en electrones libres. Los
electrones libres se mueven por el agua salada, luego van a la lámina de cobre,
van por el cable, llegan al instrumento de medición o resistencia y vuelven al óxido
cuproso, produciendo de esta manera energía eléctrica. La celda posee un
tamaño de área de 34,5 cm 2, un radio de 5,5 cm y una altura de 23 cm.
Internamente presenta 2 placas de cobre de 12 cm de ancho por 18 cm de alto, de
1 mm de espesor. La potencia generada es de 0,08W lo que equivale
aproximadamente al 20% de una celda solar de Silicio. Palabras Claves: Cobre -
Fotoeléctrico - Ecológico Ventaja de la energía fotovoltaica Evita un costoso

18. mantenimiento de líneas eléctricas en zonas de difícil acceso. Elimina los costos
ecológicos y estéticos de la instalación de líneas en esas condiciones. Contribuye
a evitar el despoblamiento progresivo de determinadas zonas. Es una energía
descentralizada que puede ser captada y utilizada en todo el territorio, por su
abastecimiento mínimo para garantizar el funcionamiento del sistema.
Mantenimiento y riesgo de avería muy bajo. Sólo se requiere un mantenimiento
mínimo
30 para garantizar el funcionamiento del sistema. No produce contaminación de
ningún tipo. Los módulos fotovoltaicos son reciclables, y las materias primas
reutilizables. Se trata de una tecnología en rápido desarrollo que tiende a reducir
el costo y aumentar el rendimiento, ya que permite disminuir inversiones en
transmisión y distribución, disminuir la energía no suministrada, incremento de la
capacidad, adecuación de los índices de desempeño. No existe costo de
combustible alguno Inconvenientes y barreras de la generación solar fotovoltaica.
Varios problemas son identificados tales como: Incremento de las corrientes de
cortocircuito en la red. Impacto en los sistemas de protección que pierden eficacia
en la operación y la coordinación. Los altos costos de inversión, si se compara con
otro tipo de tecnologías, siguen siendo la mayor barrera para la inclusión de
energía fotovoltaica.
31 2.3 BASES LEGALES Constitución de la República Bolivariana de Venezuela
(1999) Preámbulo. el equilibrio ecológico y los bienes jurídicos ambientales como
patrimonio común e irrenunciable de la humanidad ; El Estado velará por el
bienestar de todos los ciudadanos, por lo que debe garantizar un ambiente
saludable, seguro, bajo condiciones óptimas; debido a la problemática existente
con la energía eléctrica en el país es indispensable buscar alternativas que
garanticen una vida saludable y esto se puede lograr mediante la implementación
de la energía fotovoltaica a través de paneles solares, para cumplir con este
derecho irrenunciable de los venezolanos Ley Orgánica Del Ambiente Artículo 3 A
los efectos de la presente Ley, se entenderá por: Ambiente: Conjunto o sistema de
elementos de naturaleza física, química, biológica o socio cultural, en constante

19. dinámica por la acción humana o natural, que rige y condiciona la existencia de los
seres humanos y demás organismos vivos, que interactúan permanentemente en
un espacio y tiempo determinado. Ambiente seguro, sano y ecológicamente
equilibrado: Cuando los elementos que lo integran se encuentran en una relación
de interdependencia armónica y dinámica que hace posible la existencia,
transformación y desarrollo de la especie humana y demás seres vivos.
Aprovechamiento sustentable: Proceso orientado a la utilización de los recursos
naturales y demás elementos de los ecosistemas, de manera eficiente y
socialmente útil, respetando la integridad funcional y la capacidad de carga de los
mismos, en forma tal que la tasa de uso sea inferior a la capacidad de
regeneración.
32 Auditoría ambiental: Instrumento que comporta la evaluación sistemática,
documentada, periódica y objetiva realizada sobre la actividad sujeta a regulación,
para verificar el cumplimiento de las disposiciones establecidas en esta Ley y
demás normas ambientales. Bienestar social: Condición que permite al ser
humano la satisfacción de sus necesidades básicas, intelectuales. Culturales y
espirituales, individuales y colectivas, en un ambiente sano, seguro y
ecológicamente equilibrado. Articulo 7 La política ambiental deberá fundamentarse
en los principios establecidos en la Constitución de la República Bolivariana de
Venezuela, en la presente Ley, las demás leyes que la desarrollen y conforme a
los compromisos internacionales contraídos válidamente por la República
Bolivariana de Venezuela. Articulo 8 La gestión del ambiente se aplica sobre todos
los componentes de los.ecosistemas, las actividades capaces de degradar el
ambiente y la evaluación de sus efectos.
33 2.4 DEFINICIÓN DE TÉRMINOS Autoconsumo: Es el consumo del propio
productor. Celda fotovoltaica: Tiene como función primordial convertir la energía
captada por el sol en electricidad a un nivel atómico. Conductores: son materiales
en el que los portadores de carga poseen libertad de moverse en su interior.
Efecto gravitacional: Si un objeto esta en las cercanías de un planeta
experimentara una aceleración dirigida hacia la zona central de dicho planeta.

20. Energía radiante: Es la energía que poseen las ondas electromagnéticas como la
luz. Entidad: Es la representación de un objeto o concepto. Fotón: Es la partícula
portadora de todas las formas de radiación electromagnética. Fotoquímica:
Fenómeno o reacción química producido por un fotón. Fuerza electromotriz: es
toda causa capaz de mantener una diferencia de potencial entre dos puntos de un
circuito abierto o de producir una corriente eléctrica en un circuito cerrado. Fundir:
convertir un sólido en líquido. Idóneo: Que tiene buena disposición o aptitud para
algo. Incidir: Causar un efecto. Irradiación: consiste en la propagación de energía
en forma de ondas electromagnéticas o
34 partículas subatómicas a través del vacío o de un medio material. Masa: Es la
cantidad de material que tiene un objeto. Nano estructuras: es una estructura con
un tamaño intermedio entre las estructuras moleculares y microscópicas. Nano
materiales: Los nano materiales son materiales con propiedades morfológicas más
pequeñas que una décima de micrómetro en al menos una dimensión. Nano
partícula: es una partícula microscópica con por lo menos una dimensión menor
que 100 nanómetros. Onda: Consiste en la propagación de una perturbación de
alguna propiedad de un medio. Radiación solar: Es el conjunto de radiaciones
electromagnéticas emitidas por el Sol. Radio: Es cualquier segmento que va desde
su centro a cualquier punto de la circunferencia. Red eléctrica: Se denomina red
eléctrica al conjunto de medios formado por generadores eléctricos,
transformadores, líneas de transmisión y líneas de distribución. Semiconductores:
Los semiconductores son elementos que tienen una conductividad eléctrica
inferior a la de un conductor metálico pero superior a la de un buen aislante.
Silicio: es un elemento químico metaloide. Subsistema: es un sistema que se
ejecuta sobre un sistema operativo. Substrato: es una especie química que se
considera, de forma explícita, objeto de la acción de otros reactivos. Vatio: Unidad
de potencia, de símbolo W, que equivale a la potencia capaz de conseguir la
35 producción de energía igual a un julio por segundo. Verter: Derramar o vaciar
líquidos. Voltio: Es la unidad derivada del Sistema Internacional para el potencial
eléctrico, la fuerza electromotriz y la tensión eléctrica.

21. 36 CAPÍTULO III MARCO METODOLÓGICO
37 3.1 TIPO DE INVESTIGACIÓN Debido a que la intención de los investigadores
es describir y demostrar a través de una exposición audiovisual a un colectivo de
personas que sí es posible generar electricidad por medio de un panel solar, en
este caso un prototipo casero; se indica que esta investigación es de tipo
descriptiva. Según Hurtado, J. (2000) La define: Tiene como propósito exponer el
evento estudiado, haciendo una enumeración detallada de sus características, de
modo tal que en los resultados se puedan obtener dos niveles de análisis
(fenómenos y propósitos).
38 3.2 DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN El diseño aplicado para esta
investigación es experimental y documental de campo, debido a que a partir de
ciertos materiales que interactúan entre sí, lleva a la elaboración de un modelo
efectivo el cual da como resultados el adquirir electricidad en pequeñas cantidades
y de campo porque se realiza en un contexto habitual o ambiente natural.. Según
Arias, F. (1999) Define el Diseño experimental: Proceso que consiste en someter a
un objeto o grupo de individuos a determinadas condiciones o estímulos (variable
independiente), para observar los efectos que se producen (variable dependiente).
Según la UPEL (1998), la investigación de campo es creativa y requiere de un
"análisis sistemático de problemas en la realidad con el propósito bien sea de
describirlos, interpretarlos, entender su naturaleza y factores constituyentes,
explicar sus causas y efectos o predecir su ocurrencia."
39 3.3 POBLACIÓN Y MUESTRA Población Según Hurtado, J (2.000). Define
Población La población de investigación está constituida por el conjunto de seres
en los cuales se va a estudiar un evento. La población está conformada por las
personas que habitan en la residencia Roma ubicada en la urbanización las isletas
del municipio Peñalver estado Anzoátegui, consta de 164 habitantes las cuales
son padres y madres de familia Muestra Según Hurtado, J. (2000). Define Muestra
Es una porción de la población que se toma para realizar el estudio, la cual se
considera representativa. La porción de la población estará representada por (20)

22. personas escogidas por los autores de este proyecto, que habitan en la residencia
Roma ubicada en la urbanización las isletas del municipio Peñalver estado
Anzoátegui. 3.4 TÉCNICA E INSTRUMENTO DE RECOLECCIÓN DE DATOS
Técnicas Las técnicas que se aplicaron en esta investigación son las entrevistas y
la guía de observación Técnicas de Recolección de Datos.
40 Según Arias, F. (1999). Es cualquier recurso de que se vale el investigador
para acercarse a los fenómenos y extraer de ellos información necesaria para
alcanzar los objetivos de la investigación. La observación, la define Hurtado, J.
(1998), como Un proceso de atención, recopilación, selección y registro de
información, para el cual el investigador se apoya en sus sentidos (vista, oído,
sentidos kiniestésicos y cenestésicos, olfato y tacto) Instrumentos Arias (1997)
Define los instrumentos: Los medios materiales que se emplean para recoger y
almacenar información Arias (1997) define: Los instrumentos de recolección son:
Las distintas formas o maneras de obtener la información. Lazarsfeld Paul, La
encuesta es un método de recolección de información, que, por medio de un
cuestionario, recoge las actitudes, opiniones u otros datos de una población,
tratando diversos temas de interés. Las encuestas son aplicadas a una muestra de
la población objeto de estudio, con el fin de inferir y concluir con respecto a la
población completa. Los instrumentos utilizados en los registros de datos fueron:
Lápiz, papel, PC, borrador, cámara y la encuesta.
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República Bolivariana de Venezuela Ministerio del Poder Popular para la
Educación Instituto Educacional Puerto Píritu Puerto Píritu Estado Anzoátegui
DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE PROTOTIPO EXPERIMENTAL DE UN PANEL
SOLAR CASERO COMO MEDIO PARA EL SUMINISTRO DE ELECTRICIDAD A
PARTIR DE SISTEMAS DE ENERGÍA NO CONVENCIONAL Profesora: Jenny
Suárez Alumnos: González, Giosier González, César Rodríguez, Jesús Rodríguez,
Eladio Rojas, Luis Salazar, Fernando

23. 2 Puerto Píritu, Abril de 2012 República Bolivariana de Venezuela Ministerio del
Poder Popular para la Educación Instituto Educacional Puerto Píritu Puerto Píritu
Estado Anzoátegui DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE PROTOTIPO
EXPERIMENTAL DE UN PANEL SOLAR CASERO COMO MEDIO PARA EL
SUMINISTRO DE ELECTRICIDAD A PARTIR DE SISTEMAS DE ENERGÍA NO
CONVENCIONAL Profesora: Alumnos: Jenny Suárez González, Giosier González,
César Rodríguez, Jesús Rodríguez, Eladio Rojas. Luis Salazar, Fernando CI: CI:
CI: CI: CI: CI:
3 Puerto Píritu, Abril de 2012 DEDICATORIA
4 AGRADECIMIENTOS
5 ÍNDICE DEDICATORIA AGRADECIMIENTOS INTRODUCCIÓN CAPITULO I EL
PROBLEMA 1.1 PLANTEAMIENTO DE PROBLEMA 1.2 JUSTIFICACIÓN E
IMPORTANCIA 1.3 Limitaciones OBJETIVOS ESPECÍFICOS CAPITULO II
MARCO TEÓRICO 2.1 ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACIÓN 2.2 BASES
TEÓRICAS Energía Sol La radiación solar La energía solar fotovoltaica CELDA
FOTOVOLTAICA Material cristalino y policristalino FUNCIONAMIENTO DE UN
PANEL FOTOVOLTAICO Factores que afectan el rendimiento de un Panel
Fotovoltaico Energía de la luz incidente Reflexión Efecto de la Sombra Efecto de la
orientación e inclinación Efecto de la Temperatura Otros elementos asociados a
los paneles solares fotovoltaicos.
6 Aplicaciones de los paneles fotovoltaicos Clasificaciones de las instalaciones
fotovoltaicas Instalaciones aisladas de la red eléctrica Instalaciones conectadas a
la red eléctrica Mantenimiento de la instalación Ventaja de la energía fotovoltaica
Inconvenientes y barreras de la generación solar fotovoltaica. 2.3 BASES
LEGALES Constitución de la República Bolivariana de Venezuela (1999) Ley
Orgánica Del Ambiente Artículo 3 Articulo 7 Articulo DEFINICIÓN DE TÉRMINOS
CAPÍTULO III MARCO METODOLÓGICO 3.1 TIPO DE INVESTIGACIÓN 3.2
DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN 3.3 POBLACIÓN Y MUESTRA Población
Muestra 3.4 TÉCNICA E INSTRUMENTO DE RECOLECCIÓN DE DATOS

24. Técnicas Técnicas de Recolección de Datos Instrumentos CAPÍTULO IV
ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE LOS RESULTADOS 4.1 CONSTRUCCIÓN
DEL PROTOTIPO EXPERIMENTAL DE LA CELDA FOTOVOLTAICA
PROCEDIMIENTO PRUEBA Y FUNCIONAMIENTO:
7 CAPÍTULO V CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 5.1 CONCLUSIONES
5.2 Recomendaciones REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
8 INTRODUCCIÓN Para nadie es un secreto que los rayos de sol son una fuente
de energía prácticamente inagotable y que la energía que genera llega a la tierra
en forma de radiación electromagnética, la cual puede aprovecharse para diversas
aplicaciones, entre ellas calefacción, agua caliente y electricidad. La energía solar
fotovoltaica puede aprovecharse de dos formas diferentes: la primera sirve para
aquellos lugares que no cuentan con servicio eléctrico y permite el
almacenamiento en baterías para utilizarlo cuando haya demanda; y la segunda
serviría para abastecer núcleos mayores que requieren de una central o planta de
producción formada por una serie de paneles solares (heliostatos) que reflejen la
luz recibida hacia un punto en particular. En Venezuela también se ha dado inicio
desde el año 2001 a la práctica de experiencias de aprovechamiento de la energía
solar, siendo el poblado de Los Cedros, en el estado Sucre, uno de los pioneros
en esta materia, pues algunas de sus casas se abastecen de la electricidad
proveniente de paneles solares, teniendo la capacidad y potencia suficiente para
satisfacer las necesidades de la población en materia fotovoltaica. De igual forma
se han instalado unas 60 plantas potabilizadoras de agua que utilizan energía
solar, en el marco del programa Sembrando Luz, que también instaló en zonas
completamente aisladas otros 768 sistemas fotovoltaicos. Estos recursos apuntan
a que Venezuela es un país con gran potencial para el desarrollo de la energía
solar, donde se promedia que si se recibe una insolación solar promedio de cinco
horas diarias, se puede incrementar hasta en un 10% la adecuación de nuevas
plantas ubicadas a las posiciones del sol con esta novedosa tecnología La luz del
sol se puede convertir directamente en electricidad usando el efecto fotoeléctrico.
Las células fotovoltaicas no tienen rendimientos altos. La eficiencia media en la

25. actualidad es de un 10% a un 15% aunque algunos prototipos experimentales
logran eficiencias hasta el 30%. Por esto se necesitan grandes extensiones si se
quiere producir energía en grandes cantidades y ya pasaría a ser un panel solar
que es una colección de celdas solares. Aunque cada celda solar provee una
cantidad relativamente pequeña de energía, muchas de éstas repartidas en un
área grande pueden proveer suficiente energía como para ser útiles. Para
9 obtener la mayor cantidad de energía las celdas solares deben apuntar
directamente al sol. La energía del sol se recoge en paneles solares y se convierte
en electricidad basándose en la aplicación del efecto fotovoltaico, que se produce
al incidir la luz sobre unos materiales semiconductores, lo que genera un flujo de
electrones en el interior del material, y en condiciones adecuadas, una diferencia
de potencial que puede ser aprovechada en múltiples aplicaciones. La
investigación está estructurada en capítulos, los cuales se describen a
continuación: en el Capítulo I Planteamiento del problema, objetivo general y
específicos, justificación. Al respecto en el capítulo se describe o se da a conocer
la problemática actual de manera macro, meso y micro, es decir a nivel mundial,
en Venezuela y en el área específica del estudio. En el capítulo II, el Marco
teórico, antecedentes o estudios previos, bases teóricas, bases legales, glosario.
En este sentido el capítulo indica de manera global el enfoque conceptual con el
desarrollo sistemático y organizado del esquema a representar en los contenidos
referidos a la temática, sustentado en estudios previos relacionados con el tema.
Capítulo III, se desarrolla el Marco Metodológico señalando el tipo y nivel de
investigación. Detalla cada uno de los aspectos relacionados a la metodología a
emplear. Capítulo IV, análisis e interpretación de la investigación, finalmente se
muestran en el capitulo V las conclusiones y recomendaciones producto de los
análisis efectuados, así como las referencias consultadas en el estudio.
10 CAPITULO I EL PROBLEMA
11 1.1 PLANTEAMIENTO DE PROBLEMA Los recursos energéticos, como el
petróleo, gas natural y carbón se están agotando, está aumentando la demanda

26. de fuentes de energía alternativas. Con cada día que pasa, los cambios de climas
y el calentamiento global es aumentar el valor de las fuentes de energía
renovables. Por esto los paneles solares para uso doméstico son una excelente
idea para reducir la factura energética así como huella de carbono personal.
España tuvo a lo largo del 2006 un serio desabastecimiento de paneles solares a
pesar de ser uno de los principales fabricantes de paneles solares a nivel mundial,
esto fue debido a que el silicio a pesar de ser un componente muy común dentro
de la naturaleza tiene que sufrir un proceso complejo para poder fabricarse con él
las células solares fotovoltaicas capaces de convertir la radiación solar en energía
eléctrica, este proceso en la actualidad solo se hacen en cinco fábricas en todo el
panorama mundial y ninguna de ellas radica en España, este es el motivo por el
cual muchas organizaciones ecologistas exigen a este gobierno la construcción de
una fábrica de células solares capaz de abastecer al mercado español, por otro
lado la fuerte demanda de algunos países que están apostando de manera seria y
fuerte por las energías limpias como es el caso de Alemania, produce el
desabastecimiento de los paneles solares. Hoy en día los paneles solares en
Venezuela son cada vez más frecuentes. Este país se está dando cuenta, así
como otros de Latinoamérica de la necesidad de poder generar energía limpia y
renovable, sin embargo la tarea de regularizar el uso de los paneles solares en
Venezuela no está resultando para nada fácil. Primeramente hay que decir que
este país no es productor de tecnología solar. Esto hace que los paneles tengan
que ser importados, lo cual ya sube los precios en el mercado. La importación
lleva muchísimos trámites y añade costos extra, por lo que pone obstáculos en la
promoción de este tipo de tecnología. Pero, por qué Venezuela no tiene la
tecnología para producir paneles solares? Ciertas investigaciones explican que la
fabricación de paneles solares en este país, aparte de ser costoso, necesita de
instalaciones muy onerosas y el estado no puede generar una inversión en esto.
12 Más allá de destacar los esfuerzos que hay que realizar para poder tener
paneles solares en Venezuela ciertos estudios por el otro lado destacan que esta
es una buena forma de inversión del dinero, y que es preferible invertir en paneles
solares que en sistemas eólicos, debido a que los primeros resultan más efectivos

27. que los segundos. Con respecto a las cifras, se puede decir que desde el año
2006 en Venezuela se han instalado 900 paneles solares en 235 comunidades
indígenas y 316 en asentamientos rurales como parte de un proyecto del gobierno
nacional. La energía fotovoltaica se emplea principalmente en zonas rurales o
aisladas, ya que allí no se disponen de sistemas de electricidad artificial y la única
forma que estos pueblos tienen de abastecerse es mediante la utilización de esta
energía. La idea con los paneles solares en Venezuela no es solamente que la
clase media pueda acceder a estas tecnologías para la utilización en el hogar, o
que puedan quedar relegadas a los grandes campos de producción de energía,
sino que las poblaciones más vulnerabilizadas puedan aprovechar de este tipo de
recurso. Dada la importancia real de la utilización de energías alternativas, en pro
de proteger el ambiente, conservar los recursos no renovables, ahorro energético,
entre otras ventajas que ofrece la utilización de estas herramientas opcionales y
por todo lo antes expuesto surge la siguiente interrogante: Será una buena opción
fabricar paneles solares para sustituir la energía convencional?
13 1.2 JUSTIFICACIÓN E IMPORTANCIA Por razones económicos, ambientales y
políticos, es necesario buscar otras fuentes alternativas de energía que sean a la
vez económicas, abundante, limpio y que preserven el equilibrio ecológico.
Energía proveniente del sol, viento y de la tierra (geotérmica) son las opciones,
pero la energía del sol tiene una ventaja extra con respeto a otras dos fuentes. Se
pueden construir dispositivos solares de cualquier tamaño, pequeño que sea
(hasta 0.5 Vatios y de 0.25 m 2 ), y por ser tipo modular también se pueden
ampliar. Esto daría la posibilidad de llevar energía a las casas remotas, áreas
protegidas, donde no pueden instalarse proyectos convencionales y por ende
podría electrificar el 100% del país. Además la energía del sol es un excelente
candidato porque: El sol emite energía 24 horas al día, 365 días al año a nuestro
planeta. Todos los lugares reciben esta energía según la ubicación (latitud), es
abundante y gratuita, no es contaminante, como el petróleo y el carbón, no tiene
desechos radioactivos, como la nuclear, entre otros. Ocupa menor área por watio
de la producción de energía, nadie puede aumentar su precio, no necesita algunos
tipos de cables o tanques, para su transportación. No se puede secuestrar esta

28. gran fuente, el Sol es responsable de que en nuestro planeta existan las
condiciones adecuadas para la supervivencia de la vida humana, animal y vegetal.
Es por esto que se ha estado investigando y trabajando acerca de la utilización de
estos mecanismos porque se cree que aprovechamiento de la energía del sol es
ideal para la generación de energía. Como la energía solar es renovable, es una
gran fuente de carácter verde, beneficioso, no depender de los combustibles
fósiles y además, la utilización de esta energía es amigable para el ambiente
pudiendo reducir considerablemente la cantidad de emisiones de carbono al
espacio. Si se habla de Importancia se puede destacar que este dispositivo es
muy favorable para zonas donde la energía eléctrica común es deficiente, o en
algunas otras partes donde la corriente eléctrica no puede llegar a través de
ciertos sistemas de redes; cabe destacar que
14 es una buena opción para las personas que tienen labores en el campo, en
zonas rurales, incluso en algunas partes de una ciudad de utilizar este sistema,
para esto se puede utilizar este importante artefacto que nos beneficia tanto a las
personas como al medio ambiente al ser una energía limpia. 1.3 Limitaciones La
limitaciones, y obstáculos encontrados en la realización de esta investigación, ha
sido la dificultad de encontrar un modelo de bajo costo que permitiera diseñar un
prototipo experimental con el objeto de confirmar la obtención de energía
proveniente del sol que pudiera ser utilizada para encender pequeños equipos de
bajo diferencial de potencial, y poco consumo de corriente. Otra restricción fue la
difícil adquisición de láminas de cobre que permitiría hacer uso de una fuente
química, que sería activada con los fotones provenientes del sol, en la zona a
pesar de ser artesanal no se encontró este material, ocasionando la búsqueda de
otras alternativas que produjeran el mismo efecto que se desea demostrar.
15 1.4 OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN Construir un prototipo experimental
de un panel solar casero de bajo nivel para suministrar electricidad a partir de
sistemas de energía no convencionales OBJETIVOS ESPECÍFICOS Evaluar y
determinar las especificaciones sistemáticas de los elementos que intervienen en
la estructura física necesaria para la construcción de paneles solares de bajo nivel.

29. Determinar los valores técnicos mínimos requeridos para la obtención de energía
solar, capaz de poner en funcionamiento dispositivos de pequeño alcance
automatizado. Registrar los valores obtenidos en el uso del prototipo del panel
solar, para medir la eficiencia en el aprovechamiento de la energía solar.
Relacionar e inferir el uso beneficioso del prototipo casero del panel solar en el
suministro energía eléctrica y las variables que se desprenden del sistema.
16 CAPITULO II MARCO TEÓRICO
17 2.1 ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACIÓN Entre los trabajos previos
relacionados al presente estudio se encuentra el realizado por, Ravelo (2009) en
ponencia realizada en el V Seminario de Ecoeficiencia Producción Limpia y
Consumo Sustentable en Venezuela, destaca la participación de diversos
organismos en la capacidad energética. Otro trabajo realizado referente al
presente estudio se encuentra desarrollado por Pascual (2007) en Manual de
Energía Solar Fotovoltaica y Cooperación al Desarrollo, teniendo como objetivo
principal mostrar los conceptos básicos de energía solar fotovoltaica. El tema
desarrollado ofrece a los investigadores una visión general de los componentes
que lo conforman y una descripción de los mismos. El trabajo realizado por Posso
(2004) titulado: Estudio del desarrollo de las energías alternativas de Venezuela,
en el Estado Táchira, el cual tuvo como objetivo general determinar la factibilidad
de la participación de las energías alternativas en el balance energético nacional y
de la actitud del Estado ante las energías alternativas. Entre los elementos
importantes destacados en el estudio se señalan: energías alternativas, sistemas
energéticos y contaminación ambiental. Los resultados arrojaron que en
Venezuela las energías alternativas tienen un alto potencial, y la hidroenergía en
gran escala es la única con una participación importante en el sistema energético
y que además la energía solar y eólica son de mayor posibilidad de desarrollo
debido a la ubicación geográfica que presenta Venezuela donde los rayos solares
impactan directamente sobre el territorio.

30. 18 2.2 BASES TEÓRICAS Energía En Física se define la energía como la
capacidad para producir un trabajo. La energía se halla en cada proceso de la
Tierra; el calor, el viento, la vida, el movimiento. La sociedad moderna
industrializada exige diariamente mayores cantidades de energía para satisfacer
sus necesidades. Tal es la importancia de la disponibilidad y empleo de la energía,
que estos conceptos son usados como tablas de desarrollo de las sociedades.
Actualmente la mayor parte de la energía es obtenida de combustibles fósiles de
carácter no renovable (petróleo, carbón y gas). El empleo masivo de tales fuentes
energéticas plantea serios problemas medioambientales siendo el cambio
climático el más grave de todos ellos. Los combustibles fósiles, al ser quemados
para obtener la energía contenida en ellos, producen Anhídrido Carbónico que al
liberarse a la atmósfera acrecienta el efecto invernadero natural lo cual altera la
climatología general y acrecienta los fenómenos climatológicos extremos e
inusuales. Sin embargo, existe una alternativa al empleo de los combustibles
fósiles que además es respetuosa con el medio ambiente: las energías
renovables. Se entiende por energías renovables a las fuentes de energía que de
forma periódica se ponen a disposición del hombre y que este es capaz de
aprovechar y transformar. Estás son inagotables, de libre disposición, se
distribuyen en amplias zonas y tienen un extremadamente reducido impacto
ambiental. Entre las energías renovables se encuentran, la energía eólica,
biomasa, geotérmica, hidráulica y aquella que más abunda y que ofrece mayores
posibilidades; la energía solar Sol Es la estrella que, por el efecto gravitacional de
su masa, domina el sistema planetario que incluye a la Tierra. Es una esfera de
materia gaseosa intensamente caliente con un radio R s = m=1,4 millones de
kilómetros, una masa M s = kg ( veces la masa de la tierra) y su energía radiante
continua (la potencia que emite bajo la forma de fotones) que está formada por
diversos elementos en estado gaseoso, (principalmente, hidrógeno); la potencia
19 liberada es del orden de L s = W. Haciéndolo un gigantesco reactor nuclear,
origen de la energía solar y aportador directo o indirecto de toda la energía que
mantiene la vida en la Tierra La radiación solar Es la energía electromagnética del
sol emitida, transmitida o recibida, se puede considerar también como una lluvia

31. de pequeñas partículas llamadas fotones. Los fotones viajan a la velocidad de la
luz (C = 3x10 8 m/s). La energía es transmitida por medio de ondas
electromagnéticas presentes en los rayos solares, las cuales son generadas en
forma continua y emitida permanentemente al espacio, se puede percibir en forma
de luz y calor. Cerca del 70% de la energía solar recibida por la tierra es absorbida
por la atmósfera, la tierra y por los océanos, mientras que el 30% restante es
reflejado por la atmósfera de regreso al espacio. La energía absorbida por la
atmósfera, la tierra y los océanos permite una serie de procesos naturales, como
por ejemplo mantener una temperatura promedio, la evaporación, que permite la
generación de precipitaciones, movimiento de masas de aire, fotosíntesis,
generación de biomasa, entre otros. Por otro lado la energía solar es una fuente
de energía renovable, inagotable, limpia y sustentable en el tiempo. Producto de la
sobre-explotación de recursos no renovables y los efectos generados por su
consumo, se puede percibir una creciente conciencia social y de los gobiernos, de
sacar provecho de este tipo de energías. Esto es posible de ver por la mayor
cantidad de sistemas de generación en base a energías renovables instalados y
en proceso de instalación, los cuales son utilizados como sistema auxiliar o
principal, dependiendo de la ubicación y recursos de quien los utilice. Ahora bien,
la potencia de la radiación depende del momento del día, las condiciones
atmosféricas y la ubicación. Bajo condiciones optimas se puede asumir un valor
aproximado de irradiación de 1000 W/m² en la superficie terrestre. Esta radiación
puede llegar a la tierra en forma directa o difusa. Radiación Directa: es aquella que
llega directamente del Sol hasta algún objeto o superficie terrestre, sin reflexiones
o refracciones en su recorrido. Este tipo de radiación puede reflejarse y
concentrarse para su utilización. Además se caracteriza por producir sombras bien
definidas de los objetos que se interponen en su trayecto.
20 Radiación Difusa: corresponde a la radiación emitida por el sol y que sufre
alteraciones en su recorrido desde que ingresa a la atmosfera, siendo reflejada por
partículas de polvo atmosférico, montañas, árboles, edificios, o absorbida por las
nubes. Producto de las constantes reflexiones va perdiendo energía. No proyecta
sombra de los objetos que se interponen en su recorrido. Las superficies

32. horizontales son las que más radiación difusa reciben, ya que ven pueden ver el
cielo en todas la direcciones, mientras que las verticales reciben menos porque
sólo ven la mitad. La radiación es aprovechable en sus componentes directa y
difusa, o en la suma de ambas. En un día despejado, la radiación directa es
mucho mayor que la radiación difusa. Por el contrario, en un día nublado no existe
radiación directa y la totalidad de la radiación incidente corresponde a radiación
difusa. La irradiación directa normal fuera de la atmósfera, recibe el nombre de
constante solar y tiene un valor promedio de 1354 W/m², el valor máximo se
encuentra en el perihelio (lugar donde un planeta se encuentra más cercano al sol)
y corresponde a 1395 W/m², mientras que el valor mínimo se encuentra en el
afelio (lugar donde un planeta se encuentra más lejano al sol) y es de 1308 W/m².
Existen distintos tipos de tecnologías que permiten utilizar la energía proveniente
del sol, los cuales se nombran a continuación: Energía solar pasiva: aprovecha el
calor del sol sin necesidad de mecanismos o sistemas mecánicos. Energía solar
térmica: aprovecha la energía calórica del sol para calentar algún tipo de fluido a
baja temperatura, normalmente agua, para uso sanitario y calefacción, los
sistemas utilizados para esto se denominan colectores solares. Energía solar
fotovoltaica: aprovecha la energía lumínica del sol para producir electricidad
mediante placas de semiconductores que se alteran con la radiación solar, estos
sistemas se llaman Paneles Solares Fotovoltaicos (PFV). Energía solar
termoeléctrica: aprovecha la energía calórica para producir
21 electricidad, esto se logra a través de un ciclo termodinámico convencional,
mediante el cual se calienta algún tipo de fluido a alta temperatura (aceite
térmico). Energía solar híbrida: consiste en utilizar además de la energía solar,
otro tipo de energía. Esto se conoce como hibridación y dependiendo con el tipo
de energía que se combine será: Renovable: biomasa, energía eólica. Fósil.
Energía eólico solar: consiste en utilizar el aire calentado por el sol, para hacer
girar unos generadores ubicados en la parte superior de una chimenea La energía
solar fotovoltaica La palabra fotovoltaico(a) está formada por la combinación de las
palabras de origen griego: foto, que significa luz, y voltaico que significa eléctrico.
El nombre sintetiza la acción de estas celdas: transformar directamente la energía

33. luminosa en energía eléctrica. La electricidad es una de las formas más versátiles
y que mejor se adapta a cada necesidad. Su utilización está tan extendida que hoy
difícilmente podría concebirse una sociedad tecnológicamente avanzada que no
hiciese uso de ella. Los diferentes aparatos funcionan alimentados con energía
eléctrica, bien con corriente continua de pequeña tensión o de corriente alterna a
tensiones mayores. El Efecto fotovoltaico, el cual se conoce en bases teóricas
desde principios de siglo XX, no fue sino hasta 1954 que se logró producir la
primera celda fotovoltaica en New Jersey, EEUU. El fundamento físico teórico del
fenómeno del efecto fotovoltaico, trata acerca del comportamiento de ciertos
materiales llamados semiconductores, los cuales bajo ciertas circunstancias, son
capaces de crear una fuerza electromotriz CELDA FOTOVOLTAICA
22 Una celda fotovoltaica, es un dispositivo electrónico que permite transformar la
energía luminosa (fotones) en energía eléctrica (electrones) mediante el efecto
fotoeléctrico. A su vez el efecto fotoeléctrico consiste en la emisión de electrones
por un material que cuando se le ilumina con radiación electromagnética, estos
electrones libres, al ser capturados generan una corriente eléctrica. La unión de
celdas fotovoltaicas da origen a un panel fotovoltaico, el que consiste en una red
de celdas solares conectadas en serie para aumentar la tensión de salida continua
hasta el valor deseado. También se conectan en paralelo con el propósito de
aumentar la corriente de salida del sistema Material cristalino y policristalino. Las
celdas fotovoltaicas que se ofrecen en el mercado actual utilizan dos tipos de
materiales semiconductores. Uno tiene una estructura cristalina uniforme, el otro
una estructura policristalino. El tipo cristalino requiere un elaborado proceso de
manufactura, que insume enormes cantidades de energía eléctrica, incrementando
substancialmente el costo del material semiconductor. La versión policristalino se
obtiene fundiendo el material semiconductor, el que es vertido en moldes
rectangulares. Su estructura cristalina no es uniforme, de ahí el nombre de poli
(muchos) y cristalino (cristales). Los dos tipos pueden ser identificados a simple
vista, ya que la estructura cristalina provee una superficie de brillo uniforme,
mientras que la policristalino muestra zonas de brillo diferente FUNCIONAMIENTO
DE UN PANEL FOTOVOLTAICO El principio de funcionamiento de los paneles

34. fotovoltaicos se basa en el efecto fotovoltaico o efecto fotoeléctrico, mediante la
captación de fotones provenientes de la luz solar, los cuales inciden con una cierta
cantidad de energía en la superficie del panel, esta interacción provoca el
desprendimiento de los electrones de los átomos de silicio, rompiendo y
atravesando la barrera de potencial de la capa semiconductora. Luego si se
conecta una carga eléctrica o elemento de consumo entre los terminales del panel
se iniciará una circulación de corriente continua. El nivel de energía proporcionado
por un panel fotovoltaico depende de lo siguiente: Tipo de panel y área del mismo
Nivel de radiación e insolación Longitud de onda de la luz solar
23 Una celda fotovoltaica común de silicio monocristalino de 100 cm 2 de
superficie, puede producir aproximadamente 1.5 Watt de energía a 0.5 voltios
(CC) y 3 amperes de corriente bajo condiciones óptimas (luz solar en pleno verano
a una radiación de 1000W/m 2 ). La energía entregada por la celda es casi
directamente proporcional al nivel de radiación solar. El nivel de potencia de salida
por panel es denominado potencia pico, la cual corresponde a la potencia máxima
entregable por el conjunto de celdas bajo las siguientes condiciones estándares de
prueba (STC: Standard Test Conditions): Radiación de 1000 W/m 2 Temperatura
de celda de 25º C (no corresponde a la temperatura ambiente). Masa de aire
(AM=1,5). Bajo estas condiciones es posible medir los siguientes parámetros:
Corriente de corto circuito (Isc): corresponde a la máxima corriente en amperes
generada por cada panel, al conectar una carga de resistencia cero en sus
terminales de salida. Su valor depende de la superficie del panel y de la radiación
solar. Voltaje de circuito abierto (Voc): corresponde al voltaje máximo que genera
un panel solar y medido en los terminales de salida cuando no existe carga
conectada, es decir, a circuito abierto. Una característica importante a tener en
cuenta de los paneles fotovoltaicos es que el voltaje de salida no depende de su
tamaño, ya que frente a cambios en los niveles de radiación incidente tiende a
mantener una tensión constante de salida. En cambio la corriente, es casi
directamente proporcional a la radiación solar y al tamaño del panel Factores que
afectan el rendimiento de un Panel Fotovoltaico Energía de la luz incidente Para
producir el movimiento de los electrones y generar flujo de corriente, es necesario

35. que el nivel de radiación que incide sobre el panel (fotones) posea una cantidad de
energía entre ciertos límites. Debido a que la luz incidente tiene distintas
longitudes de onda, cerca del 50%
24 de la radiación recibida no está dentro del margen aceptado por los paneles
solares disponibles comercialmente y se pierde, ya sea por poca o demasiada
energía. Por otro lado la corriente es directamente proporcional a la radiación
incidente y aceptada por el panel, por lo que un bajo nivel de energía radiante
provocará que la corriente generada también sea baja Reflexión Este tipo de
perdidas se produce en la superficie del panel, debido a la reflexión de los rayos
incidentes. Para disminuir este tipo de pérdidas, en el proceso de fabricación se
están utilizando capas antirreflejo y superficies rugosas Efecto de la Sombra El
efecto de sombras sobre los paneles solares, afecta notoriamente el rendimiento
de estos, es por ello que se debe procurar al momento de diseñar una instalación
fotovoltaica, situar los paneles en lugares donde no sufran este tipo de
interferencias. Este efecto es más notorio en instalaciones de paneles conectados
en serie, ya que si un panel es sombreado no generará los mismos niveles de
energía que los que se encuentran descubiertos, por lo cual consumirá energía, en
vez de generarla Efecto de la orientación e inclinación Los paneles solares
trabajarán en forma óptima cuando su orientación sea directa hacia el sol, es
decir, que el panel se sitúe perpendicularmente hacia el sol. En instalaciones fijas,
es imposible mantener el panel perpendicular al sol, por lo cual, el sistema se
debe diseñar de tal forma que su instalación permita aprovechar la mayor cantidad
de luz posible y en los periodos de mayor radiación.
25 Efecto de la Temperatura La temperatura es un parámetro que afecta
directamente la generación de energía en un panel fotovoltaico. Al aumentar la
temperatura, la corriente también tiende a aumentar, pero el voltaje cae
notablemente, lo que provoca una disminución de la potencia entregada por el
panel, en cambio, al disminuir la temperatura el voltaje tiende a aumentar, pero la
corriente disminuye, aumentando en una fracción el nivel de potencia entregada.
Se estima que la potencia nominal se reduce aproximadamente un 0.5% por cada

36. grado por sobre de 25 C Otros elementos asociados a los paneles solares
fotovoltaicos. Asociado a los paneles solares existen otros componentes que se
utilizan en las instalaciones como elementos de seguridad o que amplían las
posibilidades del uso de la instalación. Los componentes esenciales de una
instalación fotovoltaica son: Regulador. Es el elemento que regula la inyección de
corriente desde los paneles a la batería. El regulador interrumpe el paso de
energía cuando la batería se halla totalmente cargada evitando así los negativos
efectos derivados de una sobrecarga. En todo momento el regulador controla el
estado de carga de la batería para permitir el paso de energía eléctrica
proveniente de los paneles cuando esta empieza a bajar. Batería. Almacena la
energía de los paneles para los momentos en que no hay sol, o para los
momentos en que las características de la energía proporcionada por los paneles
no es suficiente o adecuada para satisfacer la demanda (falta de potencia al
atardecer, amanecer, días nublados). La naturaleza de la radiación solar es
variable a lo largo del día y del año, la batería es el elemento que solventa este
problema ofreciendo una disponibilidad de energía de manera uniforme durante
todo el año. Inversores. El elemento que transforma las características de la
corriente de continua a alterna. La mayoría de los aparatos eléctricos funcionan
con corriente alterna y tanto los paneles como las baterías suministran energía
eléctrica en forma de corriente continua. Es por ello que se hace necesario este
elemento que modifique la naturaleza
26 de la corriente y la haga apta para su consumo por muchos aparatos
Aplicaciones de los paneles fotovoltaicos Los sistemas fotovoltaicos pueden ser
aplicados tanto en la superficie terrestre como en el espacio. En el espacio son
una forma muy confiable para alimentar de energía a los satélites o sondas
espaciales, ya que los niveles de radiación son más elevados por la carencia de
obstáculos como la atmósfera. Por otro lado, las aplicaciones en tierra van desde
una simple celda para energizar calculadoras o relojes, hasta complejos sistemas
de captación de la energía solar, también llamados parques solares. Las
instalaciones pueden ser de dos tipos: conectadas a la red eléctrica, o bien,
aisladas de la red eléctrica Clasificaciones de las instalaciones fotovoltaicas Las

37. instalaciones fotovoltaicas se pueden dividir en dos tipos, según el objetivo que a
estas se les designe. El primer tipo corresponde a las instalaciones aisladas de la
red eléctrica, las cuales cumplen la función de satisfacer total o parcialmente los
requerimientos de energía eléctrica de viviendas o localidades que no cuentan con
la prestación de servicio eléctrico de alguna compañía. El segundo tipo
corresponde a las instalaciones conectadas a la red eléctrica y tienen por objetivo
reducir el consumo de energía eléctrica convencional (de la red), optando por
satisfacer la demanda por medio del sistema fotovoltaico y si es posible, entregar
a la red eléctrica parte de la energía generada y que no es ocupada en el lugar de
la instalación Instalaciones aisladas de la red eléctrica Son utilizadas en sectores
alejados, que no tienen acceso a la red eléctrica, generalmente sectores rurales,
iluminación de áreas aisladas, antenas de comunicaciones, balizas o boyas de
señalización, bombeo de agua, etc. Estos sistemas van acompañados de
inversores de corriente, para pasar de corriente continua a corriente alterna,
reguladores de voltaje y bancos de baterías que permiten almacenar la energía
que no se esta utilizando. Las instalaciones aisladas de la red dan lugar a dos
tipos de suministros según sea el tipo de distribución:
27 El sistema centralizado: Consiste en un único sistema que cubre las
necesidades del conjunto de usuarios. De esta forma se disminuyen los costos del
sistema, sin afectar la calidad del suministro. El sistema descentralizado: Al
contrario del sistema centralizado, en este caso se instala individualmente el
sistema completo en la vivienda o lugar a energizar. Los costos en este tipo de
instalaciones son más altos Instalaciones conectadas a la red eléctrica Este tipo
de instalaciones se encuentra permanentemente conectado a la red eléctrica, de
tal forma que en periodos de irradiación solar, sea el sistema fotovoltaico quien
entregue energía, mientras que en periodos de radiación limitada o nula, sea la
red eléctrica quien entregue la electricidad necesaria para satisfacer la demanda.
En el caso de que la energía generada por el sistema sea superior a la demanda
localmente, la red eléctrica aceptará todo excedente de energía que no sea
utilizado. Los equipos que forman parte de estas instalaciones son: panel
fotovoltaico, inversor de corriente para pasar de CC a CA y un Contador que

38. permita contabilizar la energía producida por el sistema. Para poner en
funcionamiento una instalación fotovoltaica de este tipo es necesario contar con un
punto de acceso a la red eléctrica, que permitirá entregar la energía generada,
este punto de acceso es asignado por la compañía eléctrica del sector donde se
realice la instalación. Si bien es cierto, estas instalaciones en estricto rigor están
permanentemente conectadas a la red eléctrica, por lo cual no necesitan de
sistemas de conversión y almacenamiento como en el caso de las aisladas,
también sería posible utilizarlas como los sistemas aislados, esto en el caso de
que sea una instalación pequeña que cubra parcialmente la demanda local y que
desee cubrir la energía faltante con la red eléctrica. Para esto, además es
necesario utilizar un conmutador que permita realizar el cambio entre la energía
entregada por el sistema fotovoltaico a la energía de la red. Huerta Solar: Una
huerta solar o también llamada Electranet, es un recinto en el cual distintos
dueños o familias instalan y comparten pequeños sistemas fotovoltaicos. Se
estima
28 que una instalación fotovoltaica en una superficie de una hectárea, puede
entregar energía suficiente para satisfacer los requerimientos de unas 100
familias. Para una instalación que genere unos 100 KW de energía, es posible
recuperar la inversión realizada (incluyendo paneles, bancos de baterías,
inversores, reguladores, accesos, cierre perimetral, etc.) en un periodo
comprendido entre 12 y 17 años aproximadamente. Además en algunos países se
cuenta con el incentivo del gobierno para instalaciones de este tipo, lo cual las
hace aún más ventajosas Mantenimiento de la instalación Los paneles
fotovoltaicos generalmente no requieren de mantenimiento, pero se debe tener
presente que la superficie del panel esté siempre limpia y libre de sombras
(árboles u otro obstáculo que impida la incidencia directa de la luz sobre el panel).
El regulador de carga no requiere ningún mantenimiento. Para el caso de la
batería, si es del tipo de Plomo-ácido no sellada, debe controlarse el nivel del
líquido una vez al año. Además se debe evitar que los bornes de conexión se
sulfaten. Hay que instalar la batería en lugares suficientemente sombreados y
ventilados. El cableado del sistema se debe mantener en perfectas condiciones, a

39. fin de evitar sobrecalentamiento de los conductores, para lo cual es recomendable
realizar inspecciones periódicas.
29 El proyecto tiene como finalidad la construcción de una celda solar con láminas
de cobre de bajo rendimiento, destacando la importancia de la aplicación de estos
materiales para la generación de energía alternativa. Una celda solar es un
dispositivo que convierte la energía lumínica del sol en electricidad. Las celdas
solares usadas actualmente, están hechas de silicio y requieren mucha tecnología
para poder construirlas. Esta celda solar está hecha de oxido cuproso en lugar de
silicio. El óxido cuproso es uno de los primeros materiales que mostró el llamado
efecto fotoeléctrico, es decir la condición que permite que la luz que incide sobre
un material determinado se transforme en un flujo de electricidad por el mismo. Es
decir un producto intermedio entre un conductor, donde la electricidad puede fluir
libremente y un aislante, donde los electrones se encuentran unidos firmemente a
sus átomos y no fluyen fácilmente. Cuando la luz del sol llega a los electrones del
óxido cuproso, algunos de estos ganan suficiente energía como para pasar de un
nivel de energía (u órbita) a otro y se convierten en electrones libres. Los
electrones libres se mueven por el agua salada, luego van a la lámina de cobre,
van por el cable, llegan al instrumento de medición o resistencia y vuelven al óxido
cuproso, produciendo de esta manera energía eléctrica. La celda posee un
tamaño de área de 34,5 cm 2, un radio de 5,5 cm y una altura de 23 cm.
Internamente presenta 2 placas de cobre de 12 cm de ancho por 18 cm de alto, de
1 mm de espesor. La potencia generada es de 0,08W lo que equivale
aproximadamente al 20% de una celda solar de Silicio. Palabras Claves: Cobre -
Fotoeléctrico - Ecológico Ventaja de la energía fotovoltaica Evita un costoso
mantenimiento de líneas eléctricas en zonas de difícil acceso. Elimina los costos
ecológicos y estéticos de la instalación de líneas en esas condiciones. Contribuye
a evitar el despoblamiento progresivo de determinadas zonas. Es una energía
descentralizada que puede ser captada y utilizada en todo el territorio, por su
abastecimiento mínimo para garantizar el funcionamiento del sistema.
Mantenimiento y riesgo de avería muy bajo. Sólo se requiere un mantenimiento
mínimo

40. 30 para garantizar el funcionamiento del sistema. No produce contaminación de
ningún tipo. Los módulos fotovoltaicos son reciclables, y las materias primas
reutilizables. Se trata de una tecnología en rápido desarrollo que tiende a reducir
el costo y aumentar el rendimiento, ya que permite disminuir inversiones en
transmisión y distribución, disminuir la energía no suministrada, incremento de la
capacidad, adecuación de los índices de desempeño. No existe costo de
combustible alguno Inconvenientes y barreras de la generación solar fotovoltaica.
Varios problemas son identificados tales como: Incremento de las corrientes de
cortocircuito en la red. Impacto en los sistemas de protección que pierden eficacia
en la operación y la coordinación. Los altos costos de inversión, si se compara con
otro tipo de tecnologías, siguen siendo la mayor barrera para la inclusión de
energía fotovoltaica.
31 2.3 BASES LEGALES Constitución de la República Bolivariana de Venezuela
(1999) Preámbulo. el equilibrio ecológico y los bienes jurídicos ambientales como
patrimonio común e irrenunciable de la humanidad ; El Estado velará por el
bienestar de todos los ciudadanos, por lo que debe garantizar un ambiente
saludable, seguro, bajo condiciones óptimas; debido a la problemática existente
con la energía eléctrica en el país es indispensable buscar alternativas que
garanticen una vida saludable y esto se puede lograr mediante la implementación
de la energía fotovoltaica a través de paneles solares, para cumplir con este
derecho irrenunciable de los venezolanos Ley Orgánica Del Ambiente Artículo 3 A
los efectos de la presente Ley, se entenderá por: Ambiente: Conjunto o sistema de
elementos de naturaleza física, química, biológica o socio cultural, en constante
dinámica por la acción humana o natural, que rige y condiciona la existencia de los
seres humanos y demás organismos vivos, que interactúan permanentemente en
un espacio y tiempo determinado. Ambiente seguro, sano y ecológicamente
equilibrado: Cuando los elementos que lo integran se encuentran en una relación
de interdependencia armónica y dinámica que hace posible la existencia,
transformación y desarrollo de la especie humana y demás seres vivos.
Aprovechamiento sustentable: Proceso orientado a la utilización de los recursos
naturales y demás elementos de los ecosistemas, de manera eficiente y

41. socialmente útil, respetando la integridad funcional y la capacidad de carga de los
mismos, en forma tal que la tasa de uso sea inferior a la capacidad de
regeneración.
32 Auditoría ambiental: Instrumento que comporta la evaluación sistemática,
documentada, periódica y objetiva realizada sobre la actividad sujeta a regulación,
para verificar el cumplimiento de las disposiciones establecidas en esta Ley y
demás normas ambientales. Bienestar social: Condición que permite al ser
humano la satisfacción de sus necesidades básicas, intelectuales. Culturales y
espirituales, individuales y colectivas, en un ambiente sano, seguro y
ecológicamente equilibrado. Articulo 7 La política ambiental deberá fundamentarse
en los principios establecidos en la Constitución de la República Bolivariana de
Venezuela, en la presente Ley, las demás leyes que la desarrollen y conforme a
los compromisos internacionales contraídos válidamente por la República
Bolivariana de Venezuela. Articulo 8 La gestión del ambiente se aplica sobre todos
los componentes de los.ecosistemas, las actividades capaces de degradar el
ambiente y la evaluación de sus efectos.
33 2.4 DEFINICIÓN DE TÉRMINOS Autoconsumo: Es el consumo del propio
productor. Celda fotovoltaica: Tiene como función primordial convertir la energía
captada por el sol en electricidad a un nivel atómico. Conductores: son materiales
en el que los portadores de carga poseen libertad de moverse en su interior.
Efecto gravitacional: Si un objeto esta en las cercanías de un planeta
experimentara una aceleración dirigida hacia la zona central de dicho planeta.
Energía radiante: Es la energía que poseen las ondas electromagnéticas como la
luz. Entidad: Es la representación de un objeto o concepto. Fotón: Es la partícula
portadora de todas las formas de radiación electromagnética. Fotoquímica:
Fenómeno o reacción química producido por un fotón. Fuerza electromotriz: es
toda causa capaz de mantener una diferencia de potencial entre dos puntos de un
circuito abierto o de producir una corriente eléctrica en un circuito cerrado. Fundir:
convertir un sólido en líquido. Idóneo: Que tiene buena disposición o aptitud para

42. algo. Incidir: Causar un efecto. Irradiación: consiste en la propagación de energía
en forma de ondas electromagnéticas o
34 partículas subatómicas a través del vacío o de un medio material. Masa: Es la
cantidad de material que tiene un objeto. Nano estructuras: es una estructura con
un tamaño intermedio entre las estructuras moleculares y microscópicas. Nano
materiales: Los nano materiales son materiales con propiedades morfológicas más
pequeñas que una décima de micrómetro en al menos una dimensión. Nano
partícula: es una partícula microscópica con por lo menos una dimensión menor
que 100 nanómetros. Onda: Consiste en la propagación de una perturbación de
alguna propiedad de un medio. Radiación solar: Es el conjunto de radiaciones
electromagnéticas emitidas por el Sol. Radio: Es cualquier segmento que va desde
su centro a cualquier punto de la circunferencia. Red eléctrica: Se denomina red
eléctrica al conjunto de medios formado por generadores eléctricos,
transformadores, líneas de transmisión y líneas de distribución. Semiconductores:
Los semiconductores son elementos que tienen una conductividad eléctrica
inferior a la de un conductor metálico pero superior a la de un buen aislante.
Silicio: es un elemento químico metaloide. Subsistema: es un sistema que se
ejecuta sobre un sistema operativo. Substrato: es una especie química que se
considera, de forma explícita, objeto de la acción de otros reactivos. Vatio: Unidad
de potencia, de símbolo W, que equivale a la potencia capaz de conseguir la
35 producción de energía igual a un julio por segundo. Verter: Derramar o vaciar
líquidos. Voltio: Es la unidad derivada del Sistema Internacional para el potencial
eléctrico, la fuerza electromotriz y la tensión eléctrica.
36 CAPÍTULO III MARCO METODOLÓGICO
37 3.1 TIPO DE INVESTIGACIÓN Debido a que la intención de los investigadores
es describir y demostrar a través de una exposición audiovisual a un colectivo de
personas que sí es posible generar electricidad por medio de un panel solar, en
este caso un prototipo casero; se indica que esta investigación es de tipo
descriptiva. Según Hurtado, J. (2000) La define: Tiene como propósito exponer el