En este proyecto hablamos sobre la importancia de enfocarnos en una iluminación solar

1. Elaboración de Paneles solares y su aplicación en
la iluminación
Mishel Paulina Gualán Celi, Stalin Azael piedra Maza, Josué Fernando Cun Gálvez, David Miguel
Jaramillo Loayza
Facultad de Ingeniería Civil - Universidad técnica de Machala
Machala, Ecuador
mgualan3@utmachala.edu.ec
spiedra2@utmachala.edu.ec
jcuan5@utmachala.edu.ec
djaramill7@utmachala.edu.ec
Resumen. – En este proyecto hablamos sobre la
importancia de enfocarnos en una iluminación solar y
así cambiar la energía convencional usada para ayudar
al no calentamiento del planeta tierra, debido a que
nuestra sociedad padece de una alta preocupación por
temas relacionados al medio ambiente. Para este
proyecto se realizarán investigaciones sobre la
implementación de sistemas de energía solar basada en
paneles solares, la iluminación solar es bastante útil y
no contaminante, por lo que la hace el camino más
viable para recurrir en nuestras épocas. En el presente
proyecto se hablará acerca de la realización de un
prototipo de un panel solar el cual consta de 2 salidas
de voltaje de 5 y 12 voltios, dicho panel es capaz de
alimentar un cargador de un dispositivo móvil o un foco
que no requiera mucho voltaje. Para la construcción del
prototipo se realizó una ardua investigación con la
finalidad de que los costos de fabricación sean mínimos
y que tenga un funcionamiento correcto para así en un
futuro pueda ser implementado en el laboratorio de la
materia NTIC’s de la Universidad Técnica de Machala.
Palabras clave: calentamiento- fotovoltaica- energía-
iluminación- paneles solares.
Abstract. - In this project we talked about the
importance of focusing on solar lighting and thus
change the conventional energy used to help the
warming of the planet Earth,because our society suffers
from a high concern for environmental issues. For this
project, research will be carried out on the
implementation of solar energy systems based on solar
panels, solar lighting is quite useful and non-polluting,
making it the most viable way to resort in our times. In
the present project will talk about the realization of a
prototype of a solar panel which consists of 2 voltage
outputs of 5 and 12 volts, this panel is able to power a
charger of a mobile device and a focus that does not
require much voltage. For the construction of the
prototype an arduous research was carried out, focused
on a future so that it can be implemented in the future
of the Technical University of Machala.
Key words: heating- photovoltaic- energy- lighting-
solar panels.
I. INTRODUCCIÓN
La iluminación desde hace siglos ha sido una de las
necesidades más primordiales del ser humano. En la
prehistoria el hombre hizo uno de los descubrimientos
más importantes del mundo, el fuego. Este era usado
para la cocción de sus alimentos y para abrigarse en las
noches, pero no tardaron mucho en darse cuenta que el
fuego era capaz de iluminar sus cavernas y darles calor
debido a sus llamas, de ese modo, aprovechaban la luz
del sol durante el día y usaban el fuego por las noches.
[1]
Es por esto que el fuego es considerado como la
primera forma de iluminación artificial descubierta por
el hombre y les permitió aclarar sus cuevas hace
aproximadamente más de 500 mil años. A lo largo de
los años se han encontrado restos de los hogares y
fogones en los cuales se ha descubierto que utilizaban
combustibles como madera seca, carbón de leña e
incluso, la grasa de diversos animales.
El primer candil (lámpara primitiva)
Probablemente haya sido creado hace más de 50 mil
años, estos usaban la grasa de los animales que cazaban
como combustible y usaban los cráneos como
recipiente para el combustible, este combustible se
prendía por una mecha elaborada de lianas secas o pelo
trenzado. Conforme fue pasando el tiempo elcráneofue
reemplazado por recipientes de roca.
Conforme fue pasando el tiempo la tecnología fue
avanzando exponencialmente hasta llegar al

2. descubrimiento de la energía eléctrica. El químico
inglés Sir Humphry Davy inventó la primera lámpara
eléctrica de arco provocando la incandescencia de un
hilo fino de platino en el aire al aplicar tensión en sus
extremos para que circulase corriente. [2]
A energía se define como la capacidad de un cuerpo
para realizar algún trabajo. Hace mucho tiempo las
principales fuentes de energía que existían eran la
fuerza de los animales, la de los hombres y el calor,
producto de la combustión de madera. Hay diversos
tipos de energía, entre algunas de las existentes se
encuentran: Energía Eólica, Energía Hidráulica,
Energía Eléctrica, Energía de la Biomasa y finalmente,
La Energía Solar.
Para el presente proyecto nos enfocaremos
únicamente en la energía solar, esta es una de las
energías renovables más importantes del mundo, puesto
que es una de las principales fuentesde vida en la tierra,
está encargada de dirigir los ciclos biofísicos, geofísicos
y químicos que mantienen la vida en el planeta, los
ciclos del oxígeno, del agua y del clima. La energía
solar esla madre de la mayoría de las fuentes de energía
renovable puesto que, debido a la acción del calor
provocado por el sol, se producen los fuertes vientos y
el agua además de influir en el crecimiento de las
plantas. Por eso a esta energía se la considera el origen
de todas las otras energías existentes.
Actualmente, para poder aprovechar la energía solar
existen 3 formas para poder hacerlo:
 La energía solar fotovoltaica.- Esta energía es
aquélla que se obtiene mediante la transformación
directa de la energía producida por el sol en energía
eléctrica mediante celdas fotovoltaicas, estas captan
la radiación solar y posteriormente, la convierten en
electricidad. [3]
 La energía solar pasiva.- Este sistema consiste en
aprovecharla radiación solar sin la necesidad de que
haya algún tipo de tecnología de por medio, esta se
da mediante la adecuada ubicación, diseño y
orientación de los edificios, y para su correcta
aplicación se deben emplear de manera correcta las
propiedades de los materiales y los elementos
arquitectónicos de los mismos [4]
 La energía solar térmica. - Es aquella que aprovecha
la energía proveniente del sol para poder general
calor de manera más limpia y amigable con elmedio
ambiente. [5]
Una de las preguntas que más frecuentes que se
escuchan cuando se está hablando de energía solar es:
¿Es posible ahorrar con la energía solar? La respuesta
es SÍ, es una muy buena opción emplear esta energía ya
que necesitarás la energía diaria del sol para poder
recargarlasluces del hogar, cabe recalcarque la energía
producida por elsol esinterminable, por lo que no habrá
ningún problema a la hora de emplearla, no producirá
sobrecargas de energía en los medidores de tu casa
debido a que utilizan la justa medida que necesitan,esta
característica es de mucha ayuda puesto que evitará que
se produzcan accidentes como incendios debido a
cortos circuitos o el rápido deterioro de los
electrodomésticos debido a algún apagón. [6]
A. Las ventajas de la energía solar: [7]
 Hacen que la propiedad tenga más valor: Las
viviendas que poseen este tipo de sistemas de
electricidad tienen un mayor coste que una casa
normal, pudiendo incrementar hasta un 4% de su
precio original.
 Recibes ganancias: Si en tu vivienda se emplea este
tipo de energía y donde vives hay suficientes horas
de luz solar estos presentaránexcesosde energía. En
caso de que pase esto, la energía sobrante regresará
a la red de electricidad dándote ganancias, ya que la
compañía que esté a cargo de la electricidad en tu
ciudad debe pagarte por la electricidad generada por
ti.
 Disminución de la contaminación acústica: La
energía solar es una de las energías más silenciosas
que existe, puesto que los paneles no producen ruido
alguno a diferencia de otras energías renovables que
causan ruidos estruendosos como es el caso de la
energía eólica y la energía hidráulica.
 No tendrás que pagar más nunca en tu vida recibos
de luz: Debido a que tú mismo producirás tu propia
energía mediante los paneles solares ya no habrá la
necesidad de pagar más recibos de luz
B. Desventajas de la energía solar [8]
 El costo de instalación. – Para la fabricación de un
panel solar, el coste de este puede ser muy alto, ya
que emplea materiales que nos tan económicos. Sin
embargo, a largo plazo se podrá recuperar la
inversión inicial, el tiempo de recuperación puede
llevar de 5 a 10 años.
 Problemas en la comunidad: Otra desventaja
identificada a la hora de implementar este tipo de
energía esque no siempre será posible la instalación
de un sistema de paneles solares, como es el caso

3. de las personas que viven en condominios o
personas que vivan en lugares en los que el sol no
sea tan potente.
 Materiales utilizados para hacer paneles solares
pueden causar contaminación.
 Área de instalación. –Se necesitará de una gran área
para que el sistema trabaje con eficiencia en la
provisión de electricidad.
Esta energía esuna de las pocasenergías renovables
que no contamina mucho, ya sea en su momento de
elaboración o en su aplicación, estas no llegan a afectar
mucho, aunque luego después de mucho tiempo se
tardan añosen que esos materiales se descompongan, es
por eso que la mayoría de las celdas fotovoltaicas
construidas actualmente las elaboran con un tiempo de
vida útil de muchos años. [9]
Para poder entender de mejor manera este tema es
necesario definir que es una celda fotovoltaica. Es un
dispositivo electrónico que convierte la energía
luminosa, la luz, en energía eléctrica. Es decir, absorbe
los fotones de la luz para liberar electrones que puede
usar en una corriente eléctrica. Los paneles solares no
son másque varias celdas trabajando de forma conjunta
para generar un mayor potencial eléctrico. Algunos
paneles cuentan con 36 o más celdas. [10]
Los paneles fotovoltaicos se pueden utilizar para
generar energía eléctrica tanto en aplicaciones
domésticas o enaplicaciones comerciales. Los módulos
fotovoltaicos están formados por un conjunto de celdas
fotovoltaicas interconectadas entre ellas. [11]
Las celdas fotovoltaicas están elaboradas con dos
tipos de materiales semiconductores, uno de carga
negativa y elotro de carga positiva. Se pueden catalogar
en:
 Monocristalinas: Se distinguen por su color
oscuro y sus bordes redondeados, se fabrican
con bloques de silicio y son más caras. Son las
más adecuadas para su instalación en zonas
donde la exposición a la luz solar no es muy
alta. Si el panel se cubre parcialmente por una
sombra, suciedad o nieve, el circuito entero
puede averiarse
 Policristalinas: para diferenciarlos podemos
decir que las celdas son perfectamente
rectangulares y no tienen esquinas
redondeadas. Están hechas de silicio; su
producción es menos costosa, pero resultan
menos eficientes que las monocristalinas y se
tienen que montar sobre marcos rígidos para
protegerlas del deterioro. [12]
 Amorfas: son los menos eficiente y menos
costoso de producir de los tres tipos, su
potencia se reduce con el tiempo,
especialmente durante los primeros meses,
después de los cuales son básicamente estable.
[13]
Las celdas solares monocristalinas y
policristalinas son más gruesas, rígidas y pesadas que
las amorfas, las que pueden ser ligeras y flexibles según
el tipo de material sobre el que se monte la capa de
silicio amorfo que se emplea para su fabricación. [14]
De manera que el trabajo de las celdas
fotovoltaicas consiste en impulsar a que los electrones
libres salgan de uno de los materiales semiconductores
al otro. Mediante este proceso se genera una diferencia
de potencial de cargas que conllevan a la corriente
eléctrica. Por tanto, el flujo de corriente eléctrica que se
produce va desde el mayor potencial al menor, hasta
que en ambas potencias se genere la misma corriente
Por esta razón nos centramos en esta temática,ya que a
pesar de que de toda la radiación que emite el sol, solo
una parte de esta se quede en la tierra, igual es mucha
energía que puede ser aprovechada mediante las celdas
fotovoltaicas. [15] Esperamos que gracias a este
proyecto se pueda implementar esta tecnología en
diversos sectoresde la facultad de Ingeniería Civil y que
dentro de un tiempo haya más sectores que trabajen con
este tipo de energía renovable.
II. METODOLOGÍA
Para la realización del presente proyecto, nuestro
grupo se dio la labor de investigar acerca de cómo
podemos emplear la energía solar en la iluminación del
laboratorio de la facultad de Ingeniería Civil y uno de
los métodos más factibles es con la utilización de los
paneles solares, esta fuente de energía puede ser de
mucha ayuda en situaciones como cortes de
electricidad. Primero se procedió realizando una
respectiva investigación en diferentes artículos los
cuales nos puedan brindar información acerca deltema
a tratar.
Se encontraron artículos que trataban temas como:
Las ventajas de utilizar energía solar, los materiales
básicos que se necesitan a la hora de fabricar un panel,
diseños de prototipos de paneles solares,
almacenamiento de la energía solar, la utilización de la
energía solar en Ecuador, entre otras.

4. Una vez seleccionados los artículos necesarios, el
grupo de trabajo inicio la investigación y comenzó a
recopilar la información relevante, en cada reunión se
recolecto información de cada integrante del grupo para
poder aportar conocimientos. Una vez reunida la
información necesaria se empezó a desarrollar el
proyecto con las normas sugeridas “IEEE” por la
docente guía.
Para la realización del panel solar se tomaron en
cuenta diversos factores, entre estos estaba que el costo
de elaboración sea lo más accesible a nuestros bolsillos
y que no tenga un alto grado de complejidad, se
realizaron un total de 2 prototipos, en cuestión del
primer prototipo, se utilizó un cartón de 20 cm por 34
cm como base el cual se forró con aluminio, luego se
elaboró una resistencia con clavos y alambre de cobre
en el centrode la caja.Por último, se realizó una mezcla
de agua salada con sulfato de cobre y acto seguido, se
procedió a colocar dicha mezcla sobre el aluminio la
cual causó que el aluminio se degradara impidiendo el
funcionamiento correcto del prototipo.
Debido a que el primer prototipo no funcionó de
manera correcta, se optó por realizar otro modelo de un
panel solar el cuál empleaba celdas fotovoltaicas. Se
emplearon diecisiete celdas fotovoltaicas de 13.9cm por
6.3cm y dos celdas de 7.6cm por 3.8cm. Se dividieron
las celdas en dos grupos, el primer grupo estaba
conformado por diez celdas conectadas de forma mixta
(conexiones en serie y paralelo) para que así el voltaje
se vaya sumando y a su vez, se mantenga dicho voltaje.
El segundo grupo estaba conformado por nueve celdas
conectadas de forma paralela para que así mantengan el
voltaje suministrado por cada celda.
Luego se pegaron tiras de lámina a las celdas con la
finalidad de mantener todo el sistema en una pieza y
proporcionar estabilidad y se colocaron todas las celdas
en medio de láminas de vidrio de 40cm por 60cm.
Finalmente se sellaron los lados con silicona para poder
fijar todo en su lugar para así poder realizar las pruebas
en el exterior y determinar cuánto voltaje produce y a
que dispositivos puede alimentar, todo esto será
determinado mediante la ayuda de un multímetro.
III. DESARROLLO
En el contenido de este desarrollo hablaremos sobre
los dos prototipos, uno fallido y otro que optamos en
comprar celdas fotovoltaicas, las cuales estas salieron
un poco económicas y podemos decir con certeza que
funciono.
A continuación, se presenta el primer prototipo
construyó, en el cual especificaremos los materiales
utilizados en la siguiente tabla, para que tengan una idea
de cuánto fue el egreso para la realización del proyecto.
Panel solar casero
Materiales Costo
Caja de cartón
1Papel aluminio
Reciclado
1Pasta dental 1$
Alambre de cobre 2$
Sulfato de cobre 3,80$
Limón 0,50$
1Pintura negra 3$
14Clavos
2Brochas 0,60$
Costo total: 10,90$
Este panel solar casero dio un resultado fallido
ya que el papel aluminio se oxido a causa de la mezcla
homogénea del sulfato de cobre y agua salada, la cual
aceleró dicha reacción. Comprobando que este
prototipo no realizó ninguna reacción para captar la
energía solar.
Ya que en el primer prototipo no tuvimos
ningún resultado, procedimos a realizar el segundo,
pero en este utilizamos celdas fotovoltaicas tipo
policristalinas.
En este segundo prototipo la realización fue
diferente ya que utilizamos 19 celdas fotovoltaicas,
cada una de estas celdas posee un voltaje de 5 a 6
voltios, esta conexión fue paralela ya que hace que
dicho voltaje no se altere al pasar por las demás celdas.
En esta tabla se presenta los materiales utilizados con
su costo.
materiales costos
17Celdas (4.00$) 68$
2 celdas (2,30) 4,60$
Cables utpl (0,80) 0.80$
Vidrios (40x60) 3,40$
Estaño 0,50$
Silicona en barra
(0,25)
1,00$
Cartulina 0,10$
Multímetro
Cautín
Pasta para soldar 1.00$
Estilete
Bombillas (0,30$) 0,60$

5. Boquilla (0,45$) 0,45$
Costo total: 80,45$
El panel solar consta de 2 entradas, una de 5 voltios
y otra de 12 voltios. La evaluación del funcionamiento
de este panel solar se dio mediante las respectivas
pruebas y se determinó que una entrada era capaz de
producir 0.8 amperios, dicha entrada mediante un
conector USB hembra, pudo conseguir cargar un
dispositivo móvil (Samsung).
En el caso de la otra entrada, esta fue capaz de
producir 0.5 amperios, amperaje suficiente para prender
de manera eficaz una pequeña bombilla.
Para mejorar el aprovechamiento de la energía
solar, se procedió a pintar la base de cristal de color
negro, puesto que el color negro es uno de los colores
que absorben más cantidades de radiación solar a
diferencia de los colores claros. El resultado obtenido
luego de pintar la base de negro fue un ligero aumento
de amperaje.
IV. CONCLUSIÓN
Definitivamente el uso e implementación de esta
energía trae consigo beneficios tanto
medioambientales, educativos, económicos y sociales.
Pero también es cierto que el costo y la mantención
permanente de los sistemas fotovoltaicos y otras
modalidades de uso, requiere grandes inversiones por
parte de cada una de las naciones. Sólo continuando la
investigación podremos reducir costos en lo que
compete a su permanencia. Esperamos que a futuro se
pueda implementar esta energía renovable a mayor
escala para que así, pueda existir la posibilidad de aulas
de clase y laboratorios autosustentables.
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