Este documento describe la elaboración de paneles solares y su aplicación para la iluminación. Explica que la energía solar es una fuente renovable importante que puede usarse para generar electricidad mediante paneles fotovoltaicos. Luego, detalla el proceso de investigación y desarrollo de un prototipo de panel solar de bajo costo con dos salidas de voltaje para cargar dispositivos móviles o focos. El objetivo final es implementar esta tecnología basada en energía solar en el laboratorio de ingeniería civil para proveer iluminación de manera s

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 utiliza ban
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

2. 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 el cráneo fue reemplazado por recipientes
de roca.
Conforme fue pasando el tiempo la tecnología
fue avanzando exponencialmente hasta llegar al
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 fuentes de 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 es la 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 e ne rgía 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 e ne rgía solar pasiva.- Este sistema
consiste en aprovechar la radiac ión
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 arquitectón ic os
de los mismos [4]
 La e ne rgía solar té rmica.- Es aquella que
aprovecha la energía proveniente del sol
para poder general calor de manera más
limpia y amigable con el medio 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
recargar las luces del hogar, cabe recalcar que la
energía producida por el sol es interminable, 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 presentarán excesos de
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.

3.  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 es que no siempre será posible la
instalación de un sistema de paneles solares,
como es el caso 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. – Pese a
que los paneles solares tienen un tiempo de vida
útil de aproximadamente medio siglo, cuando
terminan su época de funcionalidad puede tener
grandes repercusiones en el medio ambiente.
 Área de instalación. – En caso de que se quiera
realizar un panel solar eficiente y funcional, se
necesitará de una gran área para que el sistema
trabaje con eficiencia en la provisión de
electricidad.
Esta energía es una de las pocas energías
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 años en 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 más que 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 en aplicaciones 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 el otro 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 desde 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

4. 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 sectores de 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 iluminac ión
del laboratorio de la facultad de Ingeniería Civil y
uno de los métodos más factibles es con la utilizac ión
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 del
tema 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.
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 centro de 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$

5. 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$) 0,60$
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 fotovolta icos
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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