Led energia solar

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA
UNIDAD ZACATENCO
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
PROPUESTA DE IMPLEMENTACIÓN DE LUMINARIAS TIPO LED
Y PANELES FOTOVOLTAICOS EN CASA HABITACIÓN
TESIS
PARA OBTENER EL TÍTULO DE
INGENIERO ELECTRICISTA
Presentan:
CHARGOY GUTIÉRREZ JUAN LUIS
REYES AUSTRIA ANTONIO EDWIN
ASESOR METODOLÓGICO: EVERARDO LÓPEZ SIERRA
ASESOR TÉCNICO: MARVIN CÉSAR TORRENTERA RIVERA
MEXICO DF. JUNIO 2014

2

3
GRADECIMIENTOS
En primera instancia quiero agradecer al Instituto Politécnico Nacional por darme la
oportunidad de desarrollarme académicamente desde mi formación preparatoria.
A mis maestros que aportaron no solo conocimiento si no sus enseñanzas de vida.
A mi familia que fue, es y será mi más grande apoyo.
A mis asesores de tesis a los que les reconozco la paciencia, supervisión y
confianza cualidades que permitieron el buen aprovechamiento del trabajo
realizado.
Juan Luis Chargoy Gutiérrez
Gracias a Dios por la vida y las bendiciones que me ha dado.
Gracias a mi mis padres, hermanos, familia y amigos que son el impulso en mi vida.
Gracias al Instituto Politécnico Nacional por darme una excelente formación
académica, humana y deportiva.
Gracias a cada uno de mis profesores, tanto deportivos como escolares, por
haberme transmitido sus conocimientos teóricos, prácticos y por todos los concejos
de vida.
Gracias a mi compañero te de tesis, a mi asesor técnico y a mi asesor metodológico
que forman parte primordial de la última etapa de mi carrera.
Antonio Edwin Reyes Austria

4
ÍNDICE
I.- RESUMEN.............................................................................................................................................5
II.- INTRODUCCIÓN .................................................................................................................................6
III.- PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA..............................................................................................7
IV.- JUSTIFICACIÓN ................................................................................................................................8
V.- OBJETIVOS.........................................................................................................................................9
CAPÍTULO 1 DOMÓTICA...................................................................................................................... 10
1.1 CONCEPTO................................................................................................................................... 11
1.2 CLASIFICACION SEGÚN SUS APLICACIONES...................................................................... 11
CAPÍTULO 2 SISTEMAS SOLARES FOTOVOLTAICOS .................................................................. 16
2.1 ENERGÍA SOLAR DIRECTA............................................................................................................ 17
2.2 RADIACIÓN SOLAR.......................................................................................................................... 18
2.3 ¿QUÉ ES UN SISTEMA SOLAR FOTOVOLTAICO? .................................................................. 21
2.4 TIPOS DE CELDAS FOTOVOLTAICAS......................................................................................... 23
2.5 CONEXIONES ELÉCTRICAS .......................................................................................................... 25
2.6 CÉLULA DE SILICIO CRISTALINO ................................................................................................ 29
SILICIO MONOCRISTALINO............................................................................................................. 29
SILICIO POLICRISTALINO ................................................................................................................ 30
SILICIO AMORFO................................................................................................................................ 31
CAPÍTULO 3 LÁMPARAS DE BAJO CONSUMO DE POTENCIA.................................................... 33
3.1 ILUMINACIÓN CON LÁMPARAS INCANDESCENTES.............................................................. 34
3.2 ILUMINACIÓN CON LÁMPARAS FLOURESCENTES................................................................ 36
3.3 ILUMINACIÓN CON LÁMPARAS AHORRADORAS CFL .......................................................... 38
3.4 EL MERCURIO Y LA SALUD ........................................................................................................... 39
3.5 ILUMINACIÓN CON LÁMPARAS TIPO LED................................................................................. 44
3.6 VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LAS LÁMPARAS LED......................................................... 45
CAPÍTULO 4 ESTUDIO TÉCNICO........................................................................................................ 49
CAPÍTULO 5 ESTUDIO ECONÓMICO................................................................................................. 58
CONCLUSIONES.................................................................................................................................... 74
RECOMENDACIONES........................................................................................................................... 77
REFERENCIAS ....................................................................................................................................... 79
GLOSARIO .............................................................................................................................................. 81
ÍNDICE DE FIGURAS ............................................................................................................................. 84
ÍNDICE DE TABLAS............................................................................................................................... 85
ANEXOS .................................................................................................................................................. 86

I.- RESUMEN
Ésta tesis se realizó para analizar la posible solución al costo del consumo de
energía eléctrica, así como por la necesidad que nuestro país y en general el mundo
tiene de una generación de energía eléctrica de menor impacto ambiental, basados
en la implementación de un sistema solar fotovoltaico e iluminación de tipo LED en
una casa habitación ubicada en el municipio de Ecatepec de Morelos en el Estado
de México. Resultado de la teoría, del estudio técnico y económico observamos que
al implementar estas tecnologías dentro del predio obtenemos una reducción
importante de energía equivalente a poco más del 41% tan solo con la transición de
lámparas incandescentes a LED, aunado a esto una producción de energía eléctrica
de 60KWh mensuales por parte del sistema solar fotovoltaico, logrando con esto
producir el 76% de la energía consumida por el usuario; lo cual se traduce en un
ahorro eléctrico, pero principalmente en una opción para reducir de forma sustancial
el impacto ecológico del propio inmueble.

6
II.- INTRODUCCIÓN
El sol es una poderosa fuente de energía y prueba de esto es que sin su luz y calor
la vida no sería posible en nuestro planeta. La posibilidad de utilizar esta energía en
forma controlada ha permitido el desarrollo de sistemas de almacenamiento,
distribución, y transformación según convenga.
Todos los aspectos de la vida diaria involucran el uso de energía. Para estos fines
los combustibles fósiles tales como el petróleo, el carbón, el gas natural, son los
más empleados, pero tanto la escasez como el incremento en los precios de los
mismos han hecho que se busquen alternativas de fuentes de energía.
La energía solar puede ser aprovechada de distintos modos y debido a su
característica de ser “eternamente renovable” es una excelente fuente de energía
alternativa. Desde tiempos remotos la energía solar ha sido utilizada de formas
simples como secar ropa, calentar agua o secar cosechas, pero en la actualidad se
ha visto que es posible producir electricidad a través de sistemas solares
fotovoltaicos de ahí el interés de aplicarla en los hogares para satisfacerlos
eléctricamente parcial o totalmente.
De igual modo los LED´s en la actualidad se pueden acondicionar o incorporarse en
un porcentaje mayor al 90 % a todas las tecnologías de iluminación actuales, casas,
oficinas, industrias, edificios, restaurantes, arenas, teatros, plazas comerciales,
gasolineras, calles y avenidas, estadios (en algunos casos por las dimensiones del
estadio no es posible porque quedarían espacios obscuros), conciertos, discotecas,
casinos, hoteles, carreteras, luces de tráfico o de semáforos, señalizaciones viales,
universidades, colegios, escuelas, estacionamientos, aeropuertos, sistemas
híbridos, celulares, pantallas de casa o domésticas, monitores, cámaras de
vigilancia, supermercados, en transportes (bicicletas, motocicletas, automóviles,
camiones tráiler, etc.), en linternas de mano, para crear pantallas electrónicas de
led (tanto informativas como publicitarias)

7
III.- PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
En el mundo la tecnología está en constante evolución, y el crecimiento cada día es
más notorio. Hablando del sector eléctrico sucede lo mismo, existen grandes
aportaciones para la generación de energía eléctrica. Esto ha ocasionado un
problema, llamado crisis energética, la cual está golpeando la economía y el medio
ambiente. En México localizamos uno de miles de casos donde un usuario del
servicio eléctrico ha sido afectado por esta esta crisis.
El problema que aquí se plantea son los costos elevados por el consumo de energía
eléctrica en una casa habitación en el Estado de México, en el Municipio de
Ecatepec de Moleros, donde la ciudadana Sra. Elvia Luisa Gutiérrez Castillo llega a
pagar en promedio $334 bimestrales, causa de molestia ya que vive sola en el
predio.
Pregunta de investigación
¿Cuál será el porcentaje de ahorro de energía eléctrica en una casa habitación
donde se implemente iluminación tipo LED y sistema solar fotovoltaico?

8
IV.- JUSTIFICACIÓN
Derivado de diversas disposiciones establecidas en el Plan Nacional de Desarrollo
2013-2018, en la Ley para el Aprovechamiento de Energías Renovables y el
Financiamiento de la Transición Energética, así como en el Programa Especial de
Cambio Climático 2013-2018; ahora es posible instalar en domicilios o negocios,
una fuente de energía renovable o sistema de cogeneración de modo que lo busca
investigar este proyecto es el uso de paneles solares fotovoltaicos como fuente
alternativa de energía a modo de satisfacer gran parte del consumo del inmueble
esto con complemento del uso de lámparas con tecnología LED en una casa de
interés social ubicada en el municipio de Ecatepec de Morelos, Estado de México.
La implementación de este tipo de tecnologías se ha adoptado en varios proyectos
alrededor del mundo incluyendo a nuestro país obteniendo resultados positivos
como parte a la solución del problema del abastecimiento eficaz de la energía
eléctrica así como del impacto ambiental que la generación de la misma conlleva,
así a lo largo de la investigación corroboraremos los beneficios que el proyecto
traería a los habitantes de este tipo de inmuebles y buscaremos esclarecer si es o
no costeable.

9
V.- OBJETIVOS
V.I.- Objetivo General
Realizar una propuesta para la implementación del uso de lámparas tipo LED y un
sistema solar fotovoltaico casa habitación.
V.II.- Objetivos Específicos
Conocer el concepto de sistema solar fotovoltaico.
Conocer las luminarias tipo LED.
Conocer el consumo de energía eléctrica en una casa habitación.
Conocer el costo de tarifa.
Determinar la inversión inicial del uso tecnología LED y paneles fotovoltaicos en
una casa habitación.
Concluir el ahorro de energía eléctrica en una casa habitación.

10
DOMÓTICA
CAPÍTULO 1

11
1.1 CONCEPTO
Desde hace ya bastantes años se han desarrollado numerosas soluciones para una
mayor integración de los sistemas y equipos domésticos, y esta integración es
denominada “domótica” de modo que es posible definirla como el conjunto de
sistemas capaces de automatizar una vivienda, aportando servicios de gestión
energética, seguridad, bienestar y comunicación, y que pueden estar integrados por
medio de redes interiores y exteriores de comunicación, cableadas o inalámbricas,
es decir, es la integración de la tecnología en el diseño inteligente de un recinto
cerrado.
1.2 CLASIFICACION SEGÚN SUS APLICACIONES
CONFORT
Dentro de este apartado encontramos todas aquellas actuaciones que se pueden
llevar a cabo para mejorar el confort como son:
 Iluminación
Respecto a la necesidad de luz, esta se decide en base de:
 La Actividad que se está realizando, por ejemplo en una habitación puede
ser deseable aprovechar toda la potencia de la iluminación al estar
charlando entre amigos, mientras en la misma estancia solo se desea
25% de la capacidad de la misma iluminación al ver una película en la
televisión. Y cuando no está nadie la necesidad de luz es cero.
 El individuo que realiza la actividad, distintas personas pueden necesitar
distintas cantidades de luz, dependiendo de por ejemplo la edad.
 La hora, ya que un pasillo en una casa a lo mejor solo se desea 30% de
la capacidad de la luz durante las horas nocturnas, en comparación de lo
que se necesitas durante el día.

12
Además para muchas tareas hace falta tanto luz general como luz puntual. Por
ejemplo en un espacio de oficina la luz general es suficiente para zonas de paso,
mientras en la mesa es necesario luz puntual para leer documentos, etc.
La iluminación puede ser regulada de forma automática, dependiendo de uno, o
combinaciones de varios de los siguientes parámetros:
 Programación horaria
 Detección de presencia
 Nivel de luminosidad del ambiente, por ejemplo luz del exterior que llega
a través de las ventanas. evitando su encendido innecesario si entra luz
suficiente desde el exterior.
 Escenarios, activados por el usuario o activado automáticamente por
otros parámetros distintos, que tienen predefinidos distintos parámetros
iluminarías.
 Regulación manual con interfaces como interruptores, mandos a distancia
o interfaces web, sms, etc.
Figura 1.1 Porcentaje de consumo promedio de
electricidad en un hogar mexicano. (CONUEE,
2013)

13
 Automatización de todos los distintos sistemas/ instalaciones / equipos
dotándolos de control eficiente y de fácil manejo
 Integración del portero al teléfono, o del videoportero al televisor
 Control vía Internet
 Gestión Multimedia y del ocio electrónico
 Generación de macros y programas de forma sencilla para el usuario y
automatización.
SEGURIDAD
Un diseño de sistema de seguridad puede ser separado en cuatro niveles diferentes
estos son:
1. Protección perimetral: protege de accesos a la misma en todas sus puertas
y ventanas. Normalmente, para esta función, se usan sensores de contacto
magnético, de rotura de cristal y/o barrearas infrarrojas de ventanas y
puertas.
2. Protección de interior o volumétrica: como segundo nivel protege el interior
de la vivienda. Se usan sensores de detección de movimiento con
tecnologías infrarroja y ultrasónica.
3. Tele asistencia/protección personal: se usan dispositivos como mini llaveros
de pánico, de teleasistencia y funciones como habla/escucha, para ayudar a
personas mayores o usuarios que necesiten ayuda de cualquier tipo.
4. Alarmas técnicas: se usan dispositivos como detectores de humo, incendio,
escape de gas o de inundación para evitar riesgos personales o en la
vivienda.

14
COMUNICACIONES
En el ámbito de las comunicaciones abarca las áreas referentes a:
• Ubicuidad en el control tanto externo como interno.
• Transmisión de alarmas.
• Intercomunicaciones.
ACCESIBILIDAD
En general al emplear la domótica en hogares lo que se está haciendo es que los
lugares sean accesibles para todos, de modo que se adapta el entorno a todo tipo
de persona sea cual sea su limitación o discapacidad, y con ello se ofrece más
autonomía al individuo en sus tareas y quehaceres cotidianos.
Las ventajas de la domótica forman una cadena que va desde el primer eslabón:
facilitar la vida diaria a personas dependientes o con discapacidad hasta su relación
con el exterior. Con los servicios tecnológicos integrados en su hogar se fomenta
su comunicación con el exterior, se facilita la intercomunicación con familiares o
asistentes, o con personal sanitario en caso de necesitarlo
AHORRO ENERGÉTICO
El creciente consumo de energía y la limitación de los recursos energéticos generan
efectos negativos en el medio ambiente que se reflejan en dos aspectos:

15
 Económico: los precios de la energía tienden a subir, por lo que un control
del consumo energético incrementa significativamente el ahorro para el
usuario.
 Ecológico: el usuario puede disminuir el impacto negativo sobre su entorno
si disminuye su consumo de energía.
De modo que el diseño de una instalación domótica está enfocado en gran medida
hacia el ahorro de consumo energético y el aprovechamiento óptimo, económico y
racional de la energía necesaria para el funcionamiento del edificio o vivienda. La
domótica pone una tecnología al servicio de los requerimientos de cada proyecto,
con una solución a medida que satisfaga las necesidades del hogar y se adapte al
modo de vida del usuario.

16
SISTEMAS SOLARES
FOTOVOLTAICOS
CAPÍTULO 2

17
2.1 ENERGÍA SOLAR DIRECTA
El Sol es una gran fuente energía, tiene un radio aproximado de 700 000 km, unas
110 veces más que la tierra y una masa de 2x1030
kg alrededor de 330 000 veces
la de la tierra, la temperatura promedio de su superficie se encuentra
aproximadamente en 6 000 °C. Toda esta fuente de energía del sol se encuentra
en el núcleo, debido a las condiciones extremas de temperatura (15 000 000 °C) y
presión (250 millones de atmosferas) que se encuentran en su interior. El sol se
encuentra a 149 millones de kilómetros de la Tierra y su luz tarda 8,3 minutos en
llegar a la superficie terrestre, con una velocidad de 300 000 km/s
Esta energía la podemos conocer como energía solar directa, que es la energía del
Sol sin trasformar. En la actualidad se ha investigado, sean realizados proyectos
para lograr aprovechar al máximo toda esa energía que nos brinda el Sol, con un
día de energía solar que incida sobre la tierra, ésta sería equivalente a la energía
consumida en el mundo por 27 años, sin duda alguna la energía solar directa es la
fuente de energía más importante que tenemos en la actualidad.
Con la energía solar directa se puede impulsar la reacción de fotosíntesis, le
podemos acreditar la biomasa que existe sobre la tierra, junto con el origen de todos
los combustibles fósiles, que son producidos gracias a la fotosíntesis, la evaporación
del agua, que a su vez produce las lluvias, los vientos en el mundo, la energía de
las mareas, la energía geotérmica, la energía nuclear, son grandes ejemplos donde
se involucra la energía solar directa.
En sus aplicaciones podemos encontrar tres usos, la energía solar térmica, energía
solar térmica pasiva y la energía solar fotovoltaica.
Energía solar térmica: Ésta energía consiste en el aprovechamiento de la radiación
que proviene del Sol y se utiliza para proveer agua caliente para diferentes usos,
debido a que este fluido circula por el interior de captadores solares térmicos.

18
Energía solar pasiva: La energía solar pasiva se refiere a la incorporación de
acristalamiento y otros elementos arquitectónicos, esto quiere decir el
aprovechamiento en forma natural del Sol, se puede utilizar en la calefacción.
Energía solar fotovoltaica: Se encarga de producir electricidad mediante celdas
fotovoltaicas aprovechando la radiación del sol, y pude ser útil en aparatos eléctricos
y alumbrado. Se puede utilizar directamente también se puede almacenar en
acumuladores para su uso posterior o introducir al sistema eléctrico de potencia.
2.2 RADIACIÓN SOLAR
El Sol cuenta con salidas, que producen pérdidas de masa que se transforma en
energía. Esta energía liberada del Sol se le conoce como radiación solar. La energía
contenida en los rayos del sol se puede calcular gracias a la fórmula de Plank (ver
anexos para su biografía) que se puede ver en la fórmula 2.1.
E=hv
Fórmula de Palnk 2.1
Donde:
E= Energía de los fotones
h= Constante de Plank que es equivalente a 6 625 x10−34
v= frecuencia a la que oscilan los fotones o la frecuencia de ondas de luz
La radiación del sol es de 63 450 720 W/𝑚2
, mientras que la radiación solar recibida
fuera de la atmósfera sobre una superficie perpendicular a los rayos solares es
conocida como constante solar que es igual a 1 353 W/𝑚2
esta puede viajar ±3 %
debido a las variaciones de distancia entre la tierra y el sol. Esta contante solar nos

19
sirve para determinar el valor correspondiente a la energía que recibe
perpendicularmente en 1 𝑚2
de la parte exterior de la atmosfera.
La radiación solar que incide sobre la tierra se puede separar en tres tipos.
Radiación directa: Es la radiación recibida desde el sol hasta la tierra con un ángulo
único y preciso sin que esta se desvíe en su paso por la atmosfera.
Radiación difusa: Es la radiación que sufre cambios en su dirección principalmente
debidos a la reflexión y difusión de la atmósfera.
Difusión albedo: Es la radiación combinada entre la difusa y directa que recibe por
reflexión en el suelo o en otras superficies próximas.
Las proporciones de estas radiaciones recibidas por una superficie dependen
principalmente de:
-De las condiciones meteorológicas: si el día se encuentra nublado la radiación es
prácticamente dispersa en su totalidad, mientras que en un día despejado puede
llegar al 90 % de la radiación total.
-De la inclinación de la superficie respecto al plano horizontal: Un componente con
una superficie horizontal recibe la máxima radiación dispersa, al aumentar la
inclinación de la superficie de captación disminuye la componente dispersa y
aumenta la componente reflejada.
-De la presencia de las superficies reflejantes: las superficies claras son las más
reflejantes, en algunos países esta llega aumenta con la presencia de nieve y
disminuye en verano.
Para concretar podemos decir que la radiación total que incide sobre una superficie
inclinada es igual a la suma de las tres componentes de radiación (ver formula 2.2),
aunque las tres componentes de radiación se encuentren en la radiación total que
recibe la tierra, la radiación directa es la mayor y más importante en las aplicaciones
fotovoltaicas se puede observar el la figura 2.1.

20
IT=IDirecta+ IDifusa + IAlbedo
Fórmula radiación total 2.2
Donde:
IT= Radiación total
IDirecta= Radiación Directa
IAlbedo= Radiación Albedo
Figura 2.1 Tipos de radiaciones que penetran en una celda fotovoltaica
El sol dibuja trayectorias diferentes según la estación del año, la tierra está
ligeramente inclinada sobre su eje, el giro de la tierra sobre el sol es de 365 ¼ de
días, esto provoca que ciertas partes de la tierra tengan un periodo más largo o más
corto expuestas al sol, ya que algunos días en verano son más largo y en invierno
más cortos. Dependiendo de la latitud en ciertos periodos del año se recibirá más o
menos luz solar por día, también podemos observar que mientras la tierra gira, el

21
Angulo al sol va cambiando lo que provoca que cada hora del día sea diferente,
dependiendo de la estación.
2.3 ¿QUÉ ES UN SISTEMA SOLAR FOTOVOLTAICO?
La misión de un sistema solar fotovoltaico es captar la energía solar incidente para
así poder generar una corriente eléctrica. Podemos definir n sistema solar
fotovoltaico como el conjunto de componentes mecánicos eléctricos y electrónicos
que concurren para captar la energía solar disponible y transformarla en utilizable
como energía eléctrica.
Estos sistemas independientemente de su utilización y del tamaño de potencia, se
pueden clasificar en tres partes:
Sistema aislado
Un sistema aislado tiene como principal objetivo abastecer las necesidades de
energía eléctrica en lugares donde no cuenten con suministro de red eléctrica de
distribución o es difícil es el acceso. Normalmente se encuentran equipados con
sistemas de acumulación de energía ya que solo pueden proporcionar mayor
energía durante el día y la demanda se produce tanto a lo largo del día como de la
noche. Esto no lleva a que el campo fotovoltaico debe estar dimensionado de forma
que permita durante las horas con más radiación, la alimentación de la carga y la
recarga de baterías de acumulación.
Los principales componentes de un sistema aislados son:
 Módulos fotovoltaicos: estos captan la energía solar y la transforman en
energía eléctrica
 Regulador de carga: este protege a los acumuladores de un exceso de carga
y de la carga por exceso de uso.

22
 Sistema de acumulación: Este sistema tiene la función de almacenar la
energía sobrante para que pueda ser reutilizada cuando se demore la
energía.
 Inversor: El inversor realiza la transformación de la corriente continua
producida por los módulos, en corriente alterna para la alimentación de las
cargas que lo lleguen a requerir.
 Elementos de protección del circuito: Protegen la descarga y la derivación de
los elementos en caso de falla o situación de sobrecarga.
Sistema de conexión a red
Los sistemas conectados a la red no cuentan con sistema de acumulación ya que
la energía eléctrica producida durante el periodo de radiación que no es ocupada
es canalizada a la red eléctrica. Estas instalaciones cuentan con sistemas con
sistemas de seguimiento del estado de tensión de la red de distribución, de tal
manera garantizamos el correcto funcionamiento a la entrega de energía tanto en
modo como en tiempo, y de esta manera podemos evitar situaciones peligrosas.
Los principales componentes de un sistema conectado a la red son:
 Módulos fotovoltaicos: Estos módulos tienen la función de captar la energía
solar.
 Inversor para la conexión a la red: Este componente es el más importante en
este sistema, ya que maximiza la producción, transforma la corriente continua
en corriente alterna y decide el momento de inducirla en la red de distribución.
 Contador de energía: mide la energía producida por el sistema fotovoltaico
durante su periodo de funcionamiento.

23
Sistema hibrido
En este caso el sistema fotovoltaico aislado se puede complementar con otro, con
el objetivo de tener mayores garantías del uso continuo de energía eléctrica.
Cuando un sistema fotovoltaico además del generador incorpora otro generador de
energía se denomina sistema hibrido y por lo general se usa energía eólica.
Este sistema se da para aprovechar algún recurso energético localizado cerca de la
instalación o para obtener mayor fiabilidad en el suministro de energía eléctrica. La
configuración de este sistema puede variar dependiendo de las necesidades
requeridas.
2.4 TIPOS DE CELDAS FOTOVOLTAICAS
Las celdas fotovoltaicas (celdas solares) son dispositivos de conversión de la
energía usados para convertir la radiación solar a electricidad en este caso corriente
directa, mediante un efecto fotovoltaico. Las celdas fotovoltaicas son dispositivos
electrónicos de estado sólido, como los diodos, transistores, entre otros elementos
electrónicos. Estos dispositivos se refieren como de estado sólido, ya que el flujo de
electrones es entre materiales sólidos. La mayoría de las celdas fotovoltaicas se
encuentran fabricadas de materiales que abundan en el planeta, como es el caso
del silicio, el cual se extrae del cuarzo y de la arena, o el galio y el sulfato de cadmio
en la figura 2.2 se puede observar el proceso de fabricación de la arena hasta llegar
a ser un módulo.

24
Figura 2.2 Proceso de materiales de un módulo fotovoltaico
El panel solar es un conjunto de celdas solares que se encuentran interconectadas
y dispuestas en una estructura de soporte que usa materiales comunes, debiendo
posibilitar el agrupamiento e interconexiones de los elementos en forma simple, el
arreglo que se llegue hacer dispone de equipo para la orientación del panel
conforme a la rotación de la tierra, en la figura 2.3 se puede observar la diferencia
de una celda, panel o módulo y conjunto.
Figura 2.3 celda, panel y conjunto fotovoltaico

25
2.5 CONEXIONES ELÉCTRICAS
Los dispositivos fotovoltaicos se conectan en un principio en serie, para lograr el
voltaje que se requiera, formando una cadena, estas cadenas en serie se conectan
en paralelo para conseguir la corriente y potencia deseada. La celdas se conectan
para formar módulos y los módulos formar paneles y los paneles formar arreglos.
CONEXIÓN SERIE
Las celdas se conectan en serie soldando tiras delgadas de metal desde la
superficie superior (terminal negativa) de la celda a la superficie de otras (terminal
positiva) de la posterior. Los módulos están conectados en serie con otros módulos,
conectando los conductores entre la terminal negativa de un módulo a la terminal
positiva del otro módulo. Cuando los elementos individuales se encuentran
eléctricamente conectados en serie, la terminal positiva de todo el grupo se conecta
a la negativa del otro conjunto. Se conecta de esta manera para aumentar el voltaje
como se puede ver en la figura 2.4.
Figura 2.4 Conexión de celdas fotovoltaicas en serie

26
CONEXIÓN PARALELO
La conexión de paralelo en dispositivos implica conectar las terminales positivas de
cada elemento o de las cadenas juntas, y lo mismo se hace en las terminales
negativas. Cuando se llega a conectar dispositivos similares en paralelos, la
corriente total del circuito es la suma de los corrientes de los dispositivos
individuales o de las cadenas, y el voltaje de la conexión paralelo es el mismo de
los dispositivos o de las cadenas individuales.
Se puede conectar en paralelo dispositivos que tengan distinto valor de corriente,
esto se puede presentar cuando se expande un arreglo existente y entonces nuevas
cadenas de módulos se conectan en paralelo con las cadenas existentes que tienen
el mismo voltaje, pero corrientes de salida diferentes. Se pueden conectar en
paralelo para aumentar la corriente como se puede observar el la figura 2.5.
Figura 2.5 Conexión de celdas fotovoltaicas en paralelo

27
Las ventajas de usar energía fotovoltaica son:
 Nivel de generación de energía desde micro hasta mega watts.
 No contaminan.
 Son fácil de operar.
 Son de naturaleza modular, se pueden hacer arreglos serie-paralelo o serie-
paralelo para obtener los valores de corriente y voltajes deseados.
 Tienen un periodo de vida activo largo.
 Ni tiene partes móviles.
 Son dispositivos de estado sólido sencillos usados para la conversión de
energía.
 Pueden trabajar a la temperatura y presión ambiente.
Las células más utilizadas son las formadas por la unión “p-n” y construidas en base
a silicio monocristalino, para conseguir una unión “p-n” se pone en contacto una
superficie de semiconductor tipo “n” con la de un semiconductor tipo “p”.
Hay una serie de aspectos que afectan directamente a los materiales
semiconductores.
Cristalinidad: Indica la ordenación de los átomos en la estructura cristalina. El
silicio, como otros materiales, puede aparecer en varias formas, monocristalino,
policristalino o amorfo.
Coeficiente de absorción: indica como la luz lejana, que tiene una longitud de onda
específica, puede penetrar el material antes de ser absorbida.

28
Un coeficiente de absorción pequeño significa que la luz no es absorbida fácilmente
por el material.
Depende de dos factores:
 Materia que hay encima de la célula: tiene que tener un mínimo de coeficiente
de absorción.
 Longitud de onda o energía de la luz que es absorbida.
Las células de silicio cristalino son de un espesor grande ya que tienen un
coeficiente de absorción de la luz incidente relativamente reducido.
Coste y complejidad de fabricación: varían dependiendo del material o materiales
utilizados en las capas del semiconductor según los siguientes factores.
 Descomposición en diversos comportamientos.
 Necesidad de trabajar en un ambiente determinado.
 Cantidad y tipo de material utilizado.
 Numero de pasos implicados.
 Necesidad de mover las células.
Las partes más importantes de una célula solar son las capas del semiconductor,
ya que es en ellas donde se liberan los electrones y se produce una corriente
eléctrica. Para la fabricación de las capas de las distintas células solares se utilizan
diferentes materiales semiconductores, cada uno de ellos tiene sus propias
características, así como sus ventajas y desventajas.

29
2.6 CÉLULA DE SILICIO CRISTALINO
SILICIO MONOCRISTALINO
Las planchas monocristalinas son de una pureza elevada y una estructura cristalina
casi perfecta, ya que se han obtenido en base a un delicado proceso de elaboración.
Estas células se obtienen a partir del silicio muy puro, que se refunde en crisol a
una temperatura de unos 1400 °C, junto con una pequeña porción de boro (material
menos electronegativo que el silicio). Cuando el material se encuentra en estado
líquido se le introduce una varilla con un “cristal germen” de silicio, que se va
haciendo recrecer con nuevos átomos procedentes del líquido, que quedan
ordenados siguiendo la estructura del cristal. De esta forma con un tiempo
aproximado de ocho horas de elaboración, se obtiene un monocristal dopado, con
cierta carencia de electrones tipo (p), que luego se corta en obleas de
aproximadamente tres décimas de milímetro de grosor. Esta forma de obtención
recibe el nombre del método Czochralski.
Posterior mente las obleas se introducen en hornos especiales dentro de los cuales
se difunden átomos de fósforo que se depositan sobre una cara y alcanza una cierta
profundidad en su superficie. Con este tratamiento químico se crea la unión p-n,
esto quiere decir que se crea un campo eléctrico por diferencia de
electronegatividades entre la zona p y la zona n. así se consigue que una de las
zonas tenga deficiencia de electrones, la p, y la otra tenga exceso, la n.
Este proceso es costoso y requiere mucha energía, aunque se obtiene el cristal más
eficaz, con rendimiento aproximado del 15 al 18%. Se distingue por su color azul
homogéneo o negro. Los módulos fabricados con este material tienen tal calidad,
que algunos fabricantes los garantizan hasta por 25 años.

30
SILICIO POLICRISTALINO
Se obtiene de manera similar, salvo por que se parte de las planchas policristalinas,
que son más económicas. Estas planchas son obtenidas por proceso de modelo a
partir de la pasta de silicio formada por múltiples y pequeños cristales de silicio, la
cual es fundida y vertida en un molde donde se deja asentar lentamente, con lo cual
se obtiene un sólido formado por pequeños cristales. Entonces se rebana en
planchas de menor espesor que las monocristalinas (solo algunas micras). Gracias
a su composición de pequeños cristales elementales hace que su calor no sea
uniforme, sino presenten diferentes tonalidades de azul. Esta forma de obtención
se vuelve más económica, pero no tan eficiente como la monocristalinas. El bajo
rendimiento es debido a las imperfecciones en la estructura cristalina, este
rendimiento se encuentra entre 12 y 14 %. Aunque su rendimiento es algo inferior a
las monocristalinas, su menor coste ha contribuido a aumentar su uso.
Tanto como este proceso como el anterior el silicio se llega a perder casi a la mitad
como polvo debido al cortado. La garantía del producto puede ser de hasta 20 años,
dependiendo al fabricante.
Las células de silicio policristalino son cuadradas por que donde se vierte el
semiconductor fundido tiene esa forma cuadrada. Gracias a la forma cuadrada tiene
un mayor compactado de las mismas dentro del panel fotovoltaico, disminuyendo la
superficie que se necesita para colocar un determinado número de células.

31
PELICULA DELGADA
A este tipo de celdas de película delgada a todas a aquellas células o módulos en
los que la capa activa tiene un espesor en unidades de micrómetros.
Este tipo de celda fotovoltaica ha tenido una gran aportación en soluciones donde
se quiera utilizar una menor inversión económica. Aunque la celda de película
delgada surgió a la par que la del silicio cristalino, el desarrollo de ambas no ha
alcanzado un estado comparable. En sus inicios la célula estaba conformada de
sulfuro de cobre y sulfuro de cadmio (Cu2 S-CdS).
El éxito obtenido de estas celdas de película delgada se debe a su flexibilidad que
tienen en cuanto a la forma y tamaño de los módulos, así como al número de células
dentro del módulo, pudiéndose adaptar fácilmente los requisitos técnicos y los
aspectos de diseño. Se tienen expectativas sobre todo en los valores de eficiencia
de conversión que se está alcanzando y en haberse demostrado su estabilidad a
largo plazo. La celda de película delgada implica la utilización de materiales tóxicos
o que son escasos (en comparación con la cantidad de silicio presente en nuestro
planeta). El uso de esta tecnología se ve un poco limitada por el coste de
producción.
SILICIO AMORFO
El silicio amorfo es sillico en forma no cristalina, con defectos en sus enlaces
atómicos. Sin embargo, si el silicio amorfo se deposita de tal manera para que
contenga una pequeña parte de hidrogeno, estos átomos de hidrógenos saturan
muchos de los huecos de la red cristalina, permitiendo así a los electrones moverse
a través del silicio. Esto ocasiona que existan materiales tipo p o tipo n.

32
Las células de silicio amorfo se obtienen depositando capas delgadas de silicio
sobre un substrato de bajo costo, que puede ser vidrio, plástico o similar, t son de
un color marrón homogéneo. El proceso de producción es relativamente costeable
y simple, y no se consume mucha energía, lo que favorece para la producción a
gran escala. Tiene dos desventajas: la primera es su baja eficiencia para la
conversión comparada a las células monocristalinas y policristalinas; la segunda es
que las células se ven afectadas por un proceso de degradación en los primeros
meses de funcionamiento y esto produce que su eficiencia disminuya a lo largo de
su vida útil. La garantía del producto puede ser de hasta 10 años, dependiendo del
fabricante.
El uso recomendado para estas son lugares donde se necesita poca electricidad y
una alternativa más económica.

33
LÁMPARAS DE BAJO
CONSUMO DE POTENCIA
CAPÍTULO 3

34
3.1 ILUMINACIÓN CON LÁMPARAS INCANDESCENTES
Las lámparas incandescentes son muy utilizadas por su bajo costo y por su facilidad
de montaje además de que por ser el primer tipo de lámpara, estando en uso desde
1880 son el perfecto punto de partida para analizar sus características, dentro de
las que están:
 Eficiencia en lúmenes o eficacia luminosa reducida entre 6 y 20 lm/W.
 Vida media de 1000 horas.
 No necesitan equipo auxiliar para su encendido.
 Pueden utilizarse con atenuadores o dimmers.
 Temperatura de color 2600°K (blanco cálido).
 Excelente índice de reproducción cromática.
Temperatura de color
La temperatura de color se define comparando su color dentro del espectro
luminoso con el de la luz que emitiría un cuerpo negro calentado a una temperatura
determinada. Por este motivo esta temperatura de color se expresa en kelvin, a
pesar de no reflejar expresamente una medida de temperatura.
Figura 3.1 Comparativa de las temperaturas de color que emiten las distintas fuentes lumínicas, y ejemplos.

35
Es decir, es la sensación que percibe el ojo humano ante una luz, siendo cálida si
predomina el color ámbar o fría si predomina el azul.
Y conceptualmente lo dividimos en 6 categorías las cuales podemos observar en la
Tabla 3.1.
Tabla 3.1 Clasificación de la temperatura de color.
Ámbar De 1200°K a 2400°K
Blanco muy cálido De 2400°K a 2900°K
Blanco cálido De 2900°K a 3900°K
Blanco neutro o luz de día De 3900°K a 5500°K
Blanco frio De 5500°K a 7000°K
Blanco muy frio De 7000°K a 9000°K
Índice de reproducción cromática
La Comisión Internacional de la Iluminación define al índice de reproducción
cromática (IRC) como el efecto de una iluminación sobre la percepción del color de
los objetos, de forma consciente o subconsciente, en comparación con su
percepción del color bajo una iluminación de referencia, es decir, es la capacidad
de la fuente luminosa de reproducir los colores en los objetos iluminados.
El IRC toma valores entre 0 y 100, de forma que una fuente de luz con IRC 100
indica que los colores de los objetos iluminados con este tipo de luz serán muy
próximos a los que veríamos bajo una luz natural que tuviera la misma temperatura
de color que la lámpara. Conforme nos vamos alejando de 100 podemos esperar
mayor dispersión de todos los colores, así podemos clasificar el IRC de la forma en
que se aprecia en la Tabla 3.2

36
Tabla 3.2 Clasificación de los diferentes índices de reproducción cromática.
IRC < 60 Pobre
60 < IRC < 80 Bueno
80 < IRC < 90 Muy bueno
90 < IRC < 100 Excelente
3.2 ILUMINACIÓN CON LÁMPARAS FLOURESCENTES
El uso de lámparas fluorescentes ofrece ventajas con relación a las incandescentes.
Entre otras ventajas se pueden mencionar como las más importantes las siguientes:
 Eficiencia en lúmenes por watt de 2 o 3 veces mayor a la de las
incandescentes convencionales.
 Menor calor producido.
 Luz con menos sombras iluminando una mayor área.
 En condiciones normales de operación ofrecen un tiempo de vida mayor (de
nuevo en comparación a las incandescentes convencionales).

37
Las desventajas de estas lámparas con respecto a las incandescentes son las
siguientes:
 Mayor sensibilidad a la temperatura, en ambientes de alta humedad se puede
requerir de medios de protección especiales (lo que por supuesto incrementa
no solo el costo sino el tamaño de instalación).
 Tienen un mayor costo inicial.
 Su tiempo de vida esperado se puede afectar severamente por el número de
operaciones de apagado y encendido.
 Su factor de potencia es menor que la unidad en comparación con las
lámparas incandescentes.
 Un IRC menor al proporcionado por lámparas incandescentes.
 La instalación de este tipo de lámparas en casa habitación compromete
severamente la estética del lugar.
 No entrega su nivel máximo de iluminación al momento del encendido.
 No pueden ser utilizadas con atenuadores o dimmers.
 Proveen una luz de tipo difusa por lo que realizar trabajos en los que se
requiera detallado se vuelve complicado.
 El uso prolongado de este tipo de luz compromete el confort del usuario.
 Este tipo de lámparas pueden ser perjudiciales para la salud de las personas
cuando se rompen y pueden tener efectos perjudiciales para los sistemas
nervioso, digestivo, respiratorio e inmunitario en los riñones, además de
provocar daños pulmonares (OMS).

38
Cuando se rompen las personas pueden respirar sin darse cuenta el vapor
de mercurio (gas con el que trabajan), e inhalarlo puede tener efectos como
"temblores, trastornos de la visión y la audición, parálisis, insomnio,
inestabilidad emocional, deficiencia del crecimiento durante el desarrollo fetal
y problemas de concentración durante la infancia.
3.3 ILUMINACIÓN CON LÁMPARAS AHORRADORAS CFL
Este tipo de lámparas poseen características similares a las fluorescentes, lo cual
es entendible ya que su principio de funcionamiento es el mismo, con algunas
diferencias dentro de las que podemos mencionar:
 Son compatibles con los portalámparas o “sockets” de las lámparas
incandescentes de uso común.
 Al igual que las lámparas incandescentes, sólo hay que enroscarlas en el
portalámparas, pues no requieren de ningún otro dispositivo adicional para
funcionar.
 Tiempo de vida útil aproximado entre 8000 y 10000 horas, en comparación
con las 1000 horas que ofrecen las lámparas incandescentes.
 No requieren inversión en mantenimiento.
 Generan 80% menos calor que las incandescentes, siendo prácticamente
nulo el riesgo de provocar incendios por calentamiento si por cualquier motivo
llegaran a encontrarse muy cerca de materiales combustibles.
 Ocupan prácticamente el mismo espacio que una lámpara incandescente.
 Tienen un flujo luminoso mucho mayor en lúmenes por watt (lm-W)
comparadas con una lámpara incandescente de igual potencia.

39
De igual modo las desventajas que presentan este tipo de lámparas son similares a
las que presentan las fluorescentes, con algunas excepciones, por ejemplo:
 Si bien duran más que las incandescentes no lo hacen tanto como los tubos
fluorescentes por lo que tienen un factor de sustitución más alto.
 De igual modo no presentan IRC tan altos como en las lámparas
incandescentes.
 Debido al factor de sustitución más alto que los tubos fluorescentes el mal
desecho de estas representa un potencial daño a la salud entre otras cosas
por el vapor de mercurio.
3.4 EL MERCURIO Y LA SALUD
Datos y cifras
 El mercurio es un elemento que está presente de forma natural en el aire, el
agua y los suelos.
 La exposición al mercurio (incluso a pequeñas cantidades) puede causar
graves problemas de salud, y es peligrosa para el desarrollo intrauterino y en
las primeras etapas de vida.
 El mercurio puede ser tóxico para los sistemas nervioso e inmunitario, el
aparato digestivo, la piel y los pulmones riñones y ojos.
 Para la OMS, el mercurio es uno de los diez productos o grupos de productos
químicos que plantean especiales problemas de salud pública.
 La principal vía de exposición humana es el consumo de pescado y marisco
contaminados con metilmercurio, compuesto orgánico presente en esos
alimentos.

40
El mercurio existe en varias formas: elemental (o metálico) e inorgánico (al que la
gente se puede ver expuesta en ciertos trabajos); u orgánico (como el metilmercurio,
que penetra en el cuerpo humano por vía alimentaria). Estas formas de mercurio
difieren por su grado de toxicidad y sus efectos sobre los sistemas nervioso e
inmunitario, el aparato digestivo, la piel y los pulmones riñones y ojos.
El mercurio, presente de forma natural en la corteza terrestre, puede provenir de la
actividad volcánica, la erosión de las rocas o la actividad humana. Esta última es la
principal causa de las emisiones de mercurio, procedentes sobre todo de la
combustión de carbón en centrales eléctricas, calefacciones y cocinas, de procesos
industriales, de la incineración de residuos y de la extracción minera de mercurio,
oro y otros metales.
Una vez liberado el mercurio al medio, ciertas bacterias pueden transformarlo en
metilmercurio. Este se acumula entonces en peces y mariscos (se entiende por
bioacumulación una concentración de la sustancia más elevada en el organismo
que en su entorno). El metilmercurio pasa también por un proceso de
bioamplificación. Los grandes peces depredadores, por ejemplo, tienen más
probabilidades de presentar niveles elevados de mercurio por haber devorado a
muchos peces pequeños que a su vez lo habrán ingerido al alimentarse de plancton.
Aunque las personas pueden verse expuestas a cualquiera de las formas de
mercurio en diversas circunstancias, las principales vías de exposición son el
consumo de pescado y marisco contaminado con metilmercurio y la inhalación, por
ciertos trabajadores, de vapores de mercurio elemental desprendidos en procesos
industriales. El hecho de cocinar los alimentos no elimina el mercurio presente en
ellos.

41
Exposición al mercurio
Todas las personas están expuestas a cierto nivel de mercurio. En la mayoría de
los casos se trata de niveles bajos, debidos casi siempre a una exposición crónica
(por contacto prolongado, ya sea intermitente o continuo). Pero a veces la gente se
ve expuesta a niveles elevados de mercurio, como ocurre en caso de exposición
aguda (concentrada en un breve lapso de tiempo, a menudo menos de un día)
debida por ejemplo a un accidente industrial.
Entre los factores que determinan eventuales efectos sobre la salud, así como su
gravedad, están los siguientes:
 la forma de mercurio de que se trate;
 la dosis;
 la edad o el estadio de desarrollo de la persona expuesta (la etapa fetal es la
más vulnerable);
 la duración de la exposición;
 la vía de exposición (inhalación, ingestión o contacto cutáneo).
En términos generales hay dos grupos especialmente vulnerables a los efectos del
mercurio. Los fetos son sensibles sobre todo a sus efectos sobre el desarrollo. La
exposición intrauterina a metilmercurio por consumo materno de pescado o marisco
puede dañar el cerebro y el sistema nervioso en pleno crecimiento del bebé. La
principal consecuencia sanitaria del metilmercurio es la alteración del desarrollo
neurológico. Por ello la exposición a esta sustancia durante la etapa fetal puede
afectar ulteriormente al pensamiento cognitivo, la memoria, la capacidad de
concentración, el lenguaje y las aptitudes motoras y espacio-visuales finas del niño.
El segundo grupo es el de las personas expuestas de forma sistemática (exposición
crónica) a niveles elevados de mercurio (como poblaciones que practiquen la pesca
de subsistencia o personas expuestas en razón de su trabajo). En determinadas
poblaciones que practican la pesca de subsistencia (del Brasil, el Canadá, China,

42
Columbia y Groenlandia) se ha observado que entre 1,5 y 17 de cada mil niños
presentaban trastornos cognitivos (leve retraso mental) causados por el consumo
de pescado contaminado.
Efectos sanitarios de la exposición al mercurio
El mercurio elemental y el metilmercurio son tóxicos para el sistema nervioso central
y el periférico. La inhalación de vapor de mercurio puede ser perjudicial para los
sistemas nervioso e inmunitario, el aparato digestivo y los pulmones y riñones, con
consecuencias a veces fatales. Las sales de mercurio inorgánicas son corrosivas
para la piel, los ojos y el tracto intestinal y, al ser ingeridas, pueden resultar tóxicas
para los riñones.
Tras la inhalación o ingestión de distintos compuestos de mercurio o tras la
exposición cutánea a ellos se pueden observar trastornos neurológicos y del
comportamiento, con síntomas como temblores, insomnio, pérdida de memoria,
efectos neuromusculares, cefalea o disfunciones cognitivas y motoras. En
trabajadores expuestos durante varios años a niveles atmosféricos de al menos 20
μg/m3 de mercurio elemental se pueden observar signos subclínicos leves de
toxicidad para el sistema nervioso central. Se han descrito efectos en los riñones
que van de la proteinuria a la insuficiencia renal.
¿Cómo reducir la exposición humana a fuentes de mercurio?
Hay varias formas de prevenir los efectos perjudiciales para la salud, por ejemplo
fomentar las energías limpias, dejar de utilizar mercurio en las minas auríferas,
acabar con la minería del mercurio o eliminar progresivamente productos no
esenciales que contienen mercurio.

43
Promover el uso de energía limpia que no dependa de la combustión del carbón
La combustión de carbón para la generación de electricidad y calor es una fuente
importante de mercurio. El carbón contiene mercurio y otros contaminantes
peligrosos de la atmósfera que son liberados cuando el carbón se quema en las
plantas generadoras de electricidad, los quemadores industriales y las estufas
domésticas.
Acabar con la minería del mercurio y el uso de mercurio en la extracción de oro y
otros procesos industriales
El mercurio es un elemento que no se puede destruir. Por lo tanto, cabe la
posibilidad de reciclar y destinar a otros usos el mercurio que ya está en circulación,
sin necesidad de seguir extrayéndolo de las minas. El uso de mercurio en las
pequeñas minas auríferas de tipo artesanal es especialmente peligroso y tiene
importantes consecuencias para la salud de las poblaciones vulnerables. Hay que
promover y aplicar técnicas de extracción del oro sin mercurio (sin cianuro), y allí
donde todavía se utilice mercurio hay que emplear métodos de trabajo más seguros
para prevenir la exposición.
Eliminar progresivamente el uso de productos no esenciales que contengan
mercurio e implantar métodos seguros de manipulación, uso y eliminación de los
restantes productos con mercurio
El mercurio está presente en muchos productos, entre ellos los siguientes:
 pilas;
 instrumental de medida como termómetros y barómetros;
 interruptores y relés eléctricos en diversos aparatos;
 lámparas (incluidos ciertos tipos de bombilla);
 amalgamas dentales (para empastes);
 productos para aclarar la piel y otros cosméticos;
 productos farmacéuticos.

44
Se están adoptando muy diversas medidas para reducir los niveles de mercurio en
ciertos productos o retirar progresivamente otros productos que lo contienen. En los
servicios de atención de salud de casi todos los países se utilizan amalgamas
dentales. En 2009, una consulta de expertos organizada por la OMS arrojó la
conclusión de que una prohibición mundial y a corto plazo de las amalgamas
plantearía problemas de salud pública y para el sector de la odontología, pero que
en cambio convenía proseguir su eliminación gradual fomentando la prevención y
alternativas a las amalgamas, así como actividades de investigación y desarrollo
para obtener alternativas costoeficaces, la formación de los profesionales del ramo
y un mayor nivel de conciencia pública.
3.5 ILUMINACIÓN CON LÁMPARAS TIPO LED
En 1907, Henry Joseph Round, especialista en las comunicaciones por radio,
descubre el efecto físico de la electroluminiscencia. Durante muchos años, su
hallazgo pasó desapercibido por la comunidad científica.
El primer diodo LED fue diseñado por Oleg Vladimirovich Losev (quien fabricó un
LED de óxido de cinc y carburo de silicio). Losev publicó los detalles de su trabajo
en 1927, en una revista científica rusa, y abrió el camino a los posteriores
descubrimientos.
Considerado como el padre del LED moderno, Nick Holonyak inventó el primer LED
que emitía en el espectro visible en 1962, cuando trabajaba para General Electric.
Respecto a la aplicación industrial de los LED’s, fue en los años 60 y 70 cuando
tuvieron un gran desarrollo. En 1962, en paralelo al hallazgo de Holonyak, sale al
mercado el primer diodo luminiscente rojo. Servía como indicador, ya que su luz
todavía no era suficiente para iluminar una gran superficie. No es hasta 1971 que
están disponibles LED’s en otros colores: verde, naranja y amarillo.

45
En la década de los 90, se desarrollaron los ultravioleta y azules, lo que permitió
crear LED’s de luz blanca, a través de conversión luminiscente en 1995. Este hecho
y la gran luminosidad conseguida lo convierten en un elemento muy útil en la
iluminación.
Así los LED’s han alcanzado tanta fama que han sido escogidos como la mejor
alternativa a la lámpara incandescente, a la luz de neón y al fluorescente en muchas
áreas. Se predice que las fuentes de iluminación convencionales cederán el paso a
los LED’s en un futuro próximo.
3.6 VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LAS LÁMPARAS LED
Ventajas Medioambientales:
 Los LED’s deben cumplir la normativa RoHS (“Restriction of Hazardous
Substances”) Restricción de sustancias peligrosas.
 No contienen mercurio ni otros metales pesados.
 Al ser más eficientes producen menos emisiones de CO2 para conseguir la
misma iluminación.
 No generan tanto calor como las tradicionales con el consiguiente ahorro en
climatización.
 Alto Índice de Reproducción Cromática
 Menor contaminación lumínica, ya que la luz que emite el LED siempre va
direccionada, con lo que se evita en el caso de reflectores, iluminar hacia el
cielo.
 Su larga duración implica una menor necesidad de materias primas para
lámparas de sustitución.
 Sin radiación Infrarroja ni Ultravioleta.

46
Ventajas económicas
Son las que surgen como consecuencia de las ventajas ambientales:
 Menor consumo que las lámparas tradicionales (fluorescente, incandescentes,
halógenas, bajo consumo).
 Amortizaciones bastante rápidas de la inversión por el ahorro obtenido en la
iluminación.
 Elevada durabilidad desde las 15.000h hasta las 50.000 horas, dependiendo
de la calidad del LED.
 Mantenimiento del Flujo Luminoso sobre el 70% original durante su vida útil.
 Reducción del coste de reposición y en consecuencia de mantenimiento, nos
ahorramos la nueva lámpara y la mano de obra de sustituirla.
 Encendido inmediato, desaparecen las pérdidas de tiempo esperando a que
la lámpara alcance la temperatura adecuada, o se encienda correctamente.
 Ajuste de la iluminación a nuestras necesidades, tanto en cantidad como en
intensidad a través del uso de dimmers.
 No requiere sustitución del portalámparas existente, es suficiente con realizar
un sencillo recableado.
 Tras su instalación no requiere de la cubierta protectora, ya que la mayoría de
los LED’s están fabricados de Aluminio y plástico, de forma que en caso de
rotura, no cae ningún fragmento sobre alimentos o personas.

47
Ventajas en Diseño y arquitectura
 Máxima flexibilidad en el diseño, existen LED’s de todos los tamaños y con
casi cualquier diseño.
 Amplia gama de tonos desde los 3000K hasta los 7500K, sin olvidar el gran
juego que da el RGB.
 El arranque es inmediato obteniéndose el 100% del flujo luminoso tras el
encendido.
 Mejora la eficiencia del sistema al emplearse Luz directa
 A diferencia de las luces fluorescentes, los LED’s son más eficientes en
ambientes con bajas temperaturas. Los LED’s no tienen problemas de
encendido en ambientes fríos y
 Son fuentes de luz fiables en el exterior.
 Robustez y seguridad frente a vibraciones.
 La dispersión de luz fuera de donde se desea es mínima, debido a la
direccionalidad de los LED’s.
 La regulación es total, sin cambio de color.
 Posibilidad de cambios de colores en una misma lámpara.
 Pueden usarse ópticas de plástico de alta eficiencia que permiten una mayor
luminosidad.
 Múltiples posibilidades para decoración.

48
Desventajas del LED
 Su mayor enemigo son las altas temperaturas, a partir de 65º la mayoría de
los LED se estropean. No solo debemos vigilar el LED si no la electrónica
que lleva asociada, que suele romperse antes que el LED.
 Requieren una elevada disipación térmica, si bien generan menos calor que
las convencionales, el que genera es muy importante disiparlo, para ello es
vital que los disipadores sean de aluminio y con mucha superficie de
disipación. Nos garantizará mayor tiempo de vida de la lámpara.
 El precio en comparación con las convencionales es bastante elevado.
 En potencias grandes a partir de 100W, es muy poco competitivo siendo su
coste muy elevado, existiendo otras alternativas como la Inducción
Magnética.
 La gran oferta de este tipo de productos hace difícil la elección de compra,
se debe tener cuidado con los proveedores seleccionados, existe un gran
intrusismo en el sector.

49
ESTUDIO TÉCNICO
CAPÍTULO 4

50
Para poder desarrollar el proyecto es muy importante realizar la investigación
correspondiente, realizar cotización del equipo a instalar, características, normas
que den cumplimiento así como requisitos de instalación.
Este proceso se maneja por etapas, a continuación se enlistan las etapas con sus
respectivas actividades.
Etapa 1:
- Determinar el consumo de energía eléctrica.
- Realizar el análisis FODA.
- Investigar normas que den cumplimiento al uso de luminarias tipo LED y un
sistema solar fotovoltaico en casa habitación.
- Investigar los requisitos para la instalación de luminarias tipo LED y un
sistema solar fotovoltaico en la casa habitación.
Etapa 2:
- Características de equipo.
- Cotizar equipo a instalar.
- Realizar levantamiento en el sitio donde se instala el equipo.
- Realizar diagramas.
Etapa 3:
- Instalación.

51
Es muy importante el control del proyecto que se propone en la casa habitación de
la Sr. Elvia Luisa Gutiérrez Castillo, ubicado en el Estado de México, en el municipio
de Ecatepec de Morelos. Para ello se realizó un cronograma, donde se plasma las
etapas con sus respectivos tiempos de inicio y tiempo de término.
ACTIVIDADES %
Avance
ETAPAS
RESPOSABLE
Etapa 1 Etapa 2 Etapa 1
D1 D2 D3 D4 D5 D1 D2 D3 D4 D1 D2 D3
Etapa 1 25.00%
P 4 P P P P P EQUIPO DE
TESISR 4 R R R R R
Etapa 2 35.00%
P 2 P P P P EQUIPO DE
TESISR 2 R R R R
Etapa 3 40.00%
P 2 P P P EQUIPO DE
TESISR 2
100. 00%
P Actividades Programadas
R Actividades Realizadas
Etapa 1:
Determinar el consumo de energía eléctrica.
Para poder determinar el consumo de energía eléctrica en la vivienda es necesario
los últimos 6 recibos, para poder determinar la capacidad, cantidad, de los equipos
a instalar (ver recibos de consumo de energía eléctrica en anexos) y de acuerdo a
esto sacar un promedio bimestral de consumo de kWh.
Consumo promedio bimestral=
371kWh+304kWh+275kWh+239kWh+220kWh+218kWh
6 Bimestres
= 271 kWh

52
Realizar el análisis FODA.
Debilidades
 El costo inicial de este proyecto es
considerado alto
Amenazas
 El factor clima (variaciones
inesperadas del clima)
Fortalezas
 El uso de este proyecto se ve refleja
en el decremento del consumo de
energía eléctrica así como en el
medio ambiente.
 El mantenimiento es de bajo costo.
 Fácil de realizar maniobras de
instalación.
 El Sol es una fuente de energía
inagotable.
Oportunidades
 El uso de estas tecnologías va en
aumento.
 El fomento de estas nuevas
tecnologías se está impulsando.
 Desarrollo tecnológico.

53
Investigar normas que den cumplimiento al uso de luminarias tipo LED y un sistema
solar fotovoltaico en casa habitación.
Es importante que los equipos a instalar cuenten con normas vigentes, ya sea
nacionales y/o internacionales. Para ello se enlistan las nomas que se utilizan en el
caso de instalar luminarias tipo LED y un sistema solar fotovoltaico en casa
habitación.
NOM-001-SEDE 2012, Instalaciones eléctricas (Utilización).
Certificación RoHS
Investigar los requisitos para la instalación de luminarias tipo LED y un sistema solar
fotovoltaico en la casa habitación.
De acuerdo a la compañía suministradora CFE (Comisión Federal de Electricidad)
es indispensable contar con los siguientes requisitos para la instalación de un
sistema solar fotovoltaico.

54
Etapa 2:
Características de equipo.
Se puede ver las características de los equipos en la hoja de datos en anexos,
donde se muestran los focos LED y las celadas fotovoltaicas.
Cotizar equipo a instalar.
En el anexo se puede observar la cotización de los equipos a utilizar junto con sus
términos de pago.
Realizar levantamiento en el sitio donde se instala el equipo.

55
Etapa 3:
- Instalación.

56

57

58
ESTUDIO ECONÓMICO
CAPÍTULO 5

59
En base a los recibos pertenecientes al predio con dirección en Calle Miguel Hidalgo
Sur, manzana 1-V, Colonia los Héroes Ecatepec Segunda Sección en los periodos
que abarcan del día 01 del mes de marzo del año 2013, al día 28 del mes de febrero
del año 2014 se obtuvo el consumo promedio con el fin de tener un referente para
el cálculo del ahorro de energía eléctrica que se logrará obtener con la
implementación de las lámparas LED.

60
Figura 5.1 Recibos de luz correspondientes a 6 periodos
Costo promedio bimestral=
$606+$382+$295+$254+$233+$232
6 Bimestres
= $ 334
Consumo promedio bimestral=
371kWh+304kWh+275kWh+239kWh+220kWh+218kWh
6 Bimestres
= 271 kWh

61
Ahora como podemos apreciar en el
siguiente plano la cantidad de lámparas
con las que cuenta el inmueble son 14,
mismas que serán sustituidas de las
actuales con tecnología incandescente a
las de tecnología LED.
Figura 5.2 Ubicación de las lámparas dentro del plano
del predio

62
Análisis de frecuencia de uso de las lámparas. Con el asesoramiento de la señora
Elvia determinamos en base a su rutina diaria la cantidad de horas promedio que
utiliza las lámparas en las distintas habitaciones de su casa (Véase Tabla 5.1)
Tabla 5.1 Análisis de frecuencia de uso de las lámparas incandescentes.
Así obtenemos un consumo aproximado solo por iluminación bimestral de:
(2.25 kWh/día) * (60 días) = 135 kWh bimestrales
No. Ubicación
Watts
(lámparas
actuales)
Uso
diario en
horas
Consumo
diario
(kWh/día)
1 Patio estacionamiento 60 12 0.72
2 Sala 60 4 0.24
3 Comedor 60 4 0.24
4 Pasillo planta baja 60 1 0.06
5 Baño planta baja 60 0.5 0.03
6 Cocina 60 2 0.12
7 Patio de servicio 60 1 0.06
8 Escaleras 60 3 0.18
9 Pasillo planta alta 1 60 2 0.12
11 Lavabo 60 1 0.06
12 Baño planta alta 60 1 0.06
13 Recámara 1 60 3 0.18
14 Recámara 2 60 1 0.06
Consumo aproximado diario por iluminación 2.25

63
Ahora bien para conocer el consumo del inmueble en cuanto a iluminación refiere
al realizar la transición de la tecnología actual hacia el uso de iluminación con
tecnología LED analizaremos la Tabla 5.2.
Tabla 5.2 Análisis de frecuencia de uso de las lámparas LED.
Así obtenemos un consumo aproximado solo por iluminación bimestral con
lámparas LED de:
(0.375 kWh/día) * (60 días) = 22.5 kWh bimestrales
(135 kWh bimestrales) – (22.5 kWh bimestrales) = 112.5 kWh bimestrales
No. Ubicación Watts
(lámparas LED)
Uso diario
en horas
Consumo diario
(kWh/día)
1 Patio estacionamiento 10 12 0.120
2 Sala 10 4 0.040
3 Comedor 10 4 0.040
4 Pasillo planta baja 10 1 0.010
5 Baño planta baja 10 0.5 0.005
6 Cocina 10 2 0.020
7 Patio de servicio 10 1 0.010
8 Escaleras 10 3 0.030
11 Lavabo 10 1 0.010
12 Baño planta alta 10 1 0.010
13 Recámara 1 10 3 0.030
14 Recámara 2 10 1 0.010
Consumo aproximado diario por iluminación 0.375

64
De este modo al hacer la transición de incandescente a LED se lograrían ahorrar
para el caso específico de este predio y en base a los consumos de iluminación
propuestos por el propio usuario un total de 112.5 kWh bimestrales sin afectar en lo
más mínimo el nivel de iluminación ya que el proporcionado por ambas lámparas
está dentro del rango de los 800 Lumens.
A partir del análisis del consumo promedio presentado al inicio del capítulo podemos
deducir lo siguiente:
271 kWh bimestrales en promedio son consumidos en el predio actualmente
(basados en los recibos del periodo Marzo 2013 – Febrero 2014) al realizar la
transición de lámparas se obtiene un ahorro de 112.5 kWh, de modo que tan solo
facturaría 158.5kWh.
271 kWh - 112.5 kWh= 158.5kWh
Con fundamento en la tarifa CFE del mes de junio 2014 decimos que:
Tabla 5.3 Comparación del costo de facturación entre uso de lámparas incandescentes y LED.
Tipo de
consumo
Facturación
actual
Costo Facturación con
LED
Costo
Básico 150kWh $121.050 150kWh $121.050
Intermedio 121kWh $118.338 8.5kWh $8.313
Total: $239.388 Total: $129.363

65
Cargos por energía consumida al mes de junio 2014
Tabla 5.4 Costos del kWh aplicados a consumos bimestrales del mes de junio 2014.
De modo que en este punto el análisis refleja una reducción en costo de facturación
bimestral de $110 (teniendo en cuenta un consumo bimestral de 271kWh), sin tener
aún en cuenta la aportación del sistema solar fotovoltaico, ni el incremento del costo
del kilowatt hora mensual que de acuerdo a CFE es de:
Tabla 5.5 Costos del KWh en base al tipo de consumo.
Tipo
de
consumo
Mes
Junio
2014
Julio
2014
Agosto
2014
Sept.
2014
Octubre
2014
Noviembre
2014
Básico $ 0.807 $ 0.810 $ 0.813 $ 0.816 $ 0.819 $ 0.822
Intermedio $ 0.978 $ 0.981 $ 0.984 $ 0.987 $ 0.990 $ 0.993
Excedente $ 2.862 $ 2.871 $ 2.880 $ 2.889 $ 2.898 $ 2.907
Se continúa la aplicación del factor de ajuste mensual acumulativo de 1.00327
establecido en el Artículo SEGUNDO del acuerdo publicado en el Diario Oficial de
la Federación del 28 de diciembre del 2005. Lo anterior con fundamento en el
Artículo SEGUNDO del acuerdo publicado en el Diario Oficial de la Federación el 1°
de octubre de 2007.
Consumo básico $ 0.807 Por cada uno de los primeros 150 kWh.
Consumo intermedio $ 0.978 Por cada uno de los siguientes 130 kWh.
Consumo excedente $ 2.862 Por cada kWh adicional a los anteriores.

66
Esto en un ejemplo práctico se vería reflejado en la Tabla 5.6.
Tabla 5.6 Comparación del costo de facturación entre dos consumos iguales en meses distintos.
Tipo de
consumo
Facturación
Junio 2014
Costo Facturación
Diciembre 2014
Costo
Básico 150kWh $121.050 150kWh $123.750
Intermedio 121kWh $118.338 121kWh $120.516
Total: $239.388 Total: $244.266
Partiendo de un consumo base de 271kWh bimestrales podemos observar en la
tabla anterior que el costo en facturación ha aumentado $4.878, en tan solo seis
meses lo que es bastante teniendo en cuenta dos aspectos muy importantes, el
primero es que hablando en un contexto real las personas no ven incrementos en
los salarios mes con mes, implicando así que con un mismo ingreso se debe de
destinar más al pago del servicio de energía eléctrica, y el segundo que si hablamos
de un consumo bimestral de 271 kWh, estamos a tan solo 9 kWh de empezar a
facturar consumos de tipo excedente mismos que elevan el coste de facturación en
cantidades muy altas.
Lo anterior nos da la pauta para entender que al modernizar el tipo de tecnología
utilizada en la iluminación del inmueble veremos reflejado un decremento en el
consumo de energía eléctrica y por tanto en el coste del recibo, pero aún con esto
sigue latente el constante incremento en la tarifa eléctrica, de igual modo que aún
con estos cambios no logramos desaparecer los consumos de tarifa intermedia.
Y es en este punto en el que veremos la intervención del panel solar fotovoltaico,
En base a sus características:
Generación diaria promedio de 2 kWh

67
Vemos que a lo largo de un bimestre tendremos una generación de energía eléctrica
por este panel de:
2kWh * 60 dias = 120kWh bimestrales
Así que basándonos en el consumo promedio del predio después de la transición
de las lámparas a tecnología LED teníamos un consumo bimestral de 158.5kWh
Ahora bien si le restamos la energía producida por el panel a este consumo vemos
que el consumo que se estaría facturando en promedio sería de tan solo:
158.5kWh – 120kWh = 38.5 kWh bimestrales
Con fundamento en la tarifa de CFE del mes de junio 2014 decimos que tendremos
un costo de facturación actual y con la aplicación del panel solar fotovoltaico y las
lámparas LED como el mostrado en la Tabla 5.7.
Tabla 5.7 Comparativa del costo de facturación del mes de junio 2014 sin la implementación del proyecto y con la
implementación del mismo.
Tipo de
consumo
Facturación
actual
Costo Facturación con
LED y panel
solar fotovoltaico
Costo
Básico 150kWh $121.050 38.5kWh $31.0695
Intermedio 121kWh $118.338 ___________ _________
Total: $239.388 Total: $31.0695
Teniendo un ahorro de $239.3880 - $31.0695 = $208.3185 para un bimestre
facturado con tarifa del mes de junio 2014
Basado en un tiempo de vida de las lámparas de 25 000 horas y en el uso específico
aproximado de cada una de ellas se obtiene que van a durar aproximadamente el
tiempo mostrado en la Tabla 5.8.
Tabla 5.8 Expectativa de vida de las lámparas LED en base a su uso.

68
No. Ubicación Uso diario
en horas
Tiempo de vida
en meses
1 Patio estacionamiento 12 70
2 Sala 4 209
3 Comedor 4 209
4 Pasillo planta baja 1 834
5 Baño planta baja 0.5 1667
6 Cocina 2 417
7 Patio de servicio 1 834
8 Escaleras 3 278
9 Pasillo planta alta 1 2 417
10 Pasillo planta alta 2 2 417
11 Lavabo 1 834
12 Baño planta alta 1 834
13 Recámara 1 3 278
14 Recámara 2 1 834

69
Así basados en el incremento mensual del costo de facturación de consumo de
energía eléctrica de 1.00327 aplicado a las tarifas de CFE podemos determinar cuál
sería el estimado de pago (basados en el consumo estimado promedio antes
presentado) en el caso de dejar intacto el predio y en el caso de aplicar las
tecnologías propuestas, con el fin de obtener el ahorro bimestral que el proyecto
reflejaría, y a modo de determinar en cuanto tiempo se recuperaría la inversión total
del proyecto, ver Tabla 5.9.
Tabla 5.9 Incremento en el ahorro de acuerdo al bimestre.
Bimestre
Costo de facturación sin ninguna
modificación con un consumo de
271kWh bimestrales
Costo de facturación
con LED y panel solar
fotovoltaico instalados Ahorro
Junio 2014 $239.390 $31.070 $208.32
Agosto 2014 $240.956 $31.273 $209.68
Octubre 2014 $242.535 $31.477 $211.06
Diciembre 2014 $244.120 $31.684 $212.44
Febrero 2015 $245.723 $31.891 $213.83
Abril 2015 $247.332 $32.100 $215.23
Junio 2015 $248.953 $32.310 $216.64
Agosto 2015 $250.583 $32.522 $218.06
Octubre 2015 $252.225 $32.735 $219.49
Diciembre 2015 $253.877 $2.949 $250.93
Febrero 2016 $255.540 $33.165 $222.38
Abril 2016 $257.214 $33.383 $223.83
Junio 2016 $258.899 $33.601 $225.30
Agosto 2016 $260.595 $33.821 $226.77
Octubre 2016 $262.302 $34.043 $228.26
Diciembre 2016 $264.020 $34.266 $229.75
Febrero 2017 $265.750 $34.490 $231.26
Abril 2017 $267.499 $34.716 $232.78

70
Junio 2017 $269.243 $34.944 $234.30
Agosto 2017 $271.007 $35.173 $235.83
Octubre 2017 $272.782 $35.403 $237.38
Diciembre 2017 $274.569 $35.635 $238.93
Febrero 2018 $276.367 $35.868 $240.50
Abril 2018 $278.177 $36.103 $242.07
Junio 2018 $280.000 $36.340 $243.66
Agosto 2018 $281.834 $36.578 $245.26
Octubre 2018 $283.68 $36.818 $246.86
Diciembre 2018 $285.539 $37.059 $248.48
Febrero 2019 $287.409 $37.302 $250.11
Abril 2019 $289.292 $37.546 $251.75
Junio 2019 $291.187 $37.792 $253.40
Agosto 2019 $293.095 $38.039 $255.06
Octubre 2019 $295.015 $38.289 $256.73
Diciembre 2019 $296.947 $38.539 $258.41
Febrero 2020 $298.892 $38.792 $260.10
Abril 2020 $300.850 $39.046 $261.80
Junio 2020 $302.820 $39.302 $263.52
Agosto 2020 $304.805 $39.559 $265.25
Octubre 2020 $306.801 $39.818 $266.98
Diciembre 2020 $308.811 $40.079 $268.73
Febrero 2021 $310.834 $40.342 $270.49
Abril 2021 $312.870 $40.606 $272.26
Junio 2021 $314.920 $40.872 $274.05
Agosto 2021 $316.983 $41.140 $275.84
Octubre 2021 $319.060 $41.409 $277.65
Diciembre 2021 $321.150 $41.681 $279.47

71
Febrero 2022 $323.253 $41.954 $281.30
Abril 2022 $325.371 $42.228 $283.14
Junio 2022 $327.502 $42.505 $285.00
Agosto 2022 $329.647 $42.783 $286.86
Octubre 2022 $331.807 $43.064 $288.74
Diciembre 2022 $333.980 $43.346 $290.63
Febrero 2023 $336.168 $43.630 $292.54
Abril 2023 $338.370 $43.916 $294.45
Junio 2023 $340.587 $44.203 $296.38
Agosto 2023 $342.818 $44.493 $298.33
Octubre 2023 $345.064 $44.784 $300.28
Diciembre 2023 $347.324 $45.078 $302.25
Febrero 2024 $349.600 $45.373 $304.23
Abril 2024 $351.890 $45.670 $306.22
Junio 2024 $354.194 $45.969 $308.23
Agosto 2024 $356.520 $46.271 $310.25
Octubre 2024 $358.850 $46.574 $312.28
Diciembre 2024 $361.200 $46.879 $314.32
Febrero 2025 $363.567 $47.186 $316.38
Abril 2025 $365.950 $47.495 $318.46
Junio 2025 $368.350 $47.800 $320.55
Agosto 2025 $370.760 $48.110 $322.65
Octubre 2025 $373.190 $48.430 $324.76
Diciembre 2025 $375.640 $48.750 $326.89
Febrero 2026 $378.093 $49.070 $329.02
Abril 2026 $380.570 $49.390 $331.18
Junio 2026 $383.062 $49.716 $333.35
TOTAL: $19,449.54

72
COSTO TOTAL DEL PROYECTO
Tabla 5.10 Costo total del proyecto.
No.
PARTIDA
DESCRIPCIÓN UNIDAD CANT.
PRECIO
UNITARIO
PRECIO
TOTAL
1
Panel solar fotovoltaico,
inversor, estructura o
soporte, accesorios
para cableado,
conexionado y
seccionamiento
unidad 1 $ 13,150.00 $ 13,150.00
2 Costo de instalación unidad 1 $ 1,724.13 $ 1,724.14
3 Lámpara LED pieza 15 $ 112.06 $ 1,681.03
Subtotal: $ 16,555.17
IVA 16%: $ 2,648.83
Total: $ 19,204.00

73
De modo que con ayuda de los cálculos anteriores podemos observar que la
inversión se va a recuperar en poco más de 12 años dentro de los cuales solo se
tendrá que hacer un cambio lámpara, la correspondiente al área del patio de
estacionamiento debido a que está estimado un uso diario de la misma de 12 horas
al día, importante es mencionar que el remplazo de esta lámpara ya está incluido
dentro del presupuesto de $ 19,204.00

74
CONCLUSIONES
Chargoy Gutiérrez Juan Luis
Si partimos de un costo total del proyecto de $19,204 (diecinueve mil doscientos
cuatro pesos mn.) podemos ver que recuperar esta inversión nos tomará poco más
de 12 años, tiempo en el cual deberemos hacer solo un cambio en una de las
lámparas (misma que está contemplada dentro de esta cantidad de dinero), a partir
de este punto todo lo que produzca nuestro panel solar es por decirlo de algún modo
energía gratis que al no ser suministrada por la compañía se refleja en un ahorro
monetario.
De igual manera lo que ahorremos de energía con las lámparas LED es ganancia
ya que ya están pagadas (haciendo énfasis en la recuperación de lo invertido en los
12 años).
En complemento a lo anterior cabe destacar que el tiempo de vida del panel solar
es de minino 30 años y que está garantizado que al término de los primeros 20 años
de uso debe de producir un mínimo del 85% de su capacidad original, así mismo
con base en el análisis de uso promedio de las lámparas tenemos algunas que por
su uso no tan contante tienen un estimado de vida de 139 años, lo que implicaría
que la persona que las instaló no viviría lo suficiente como para tener que
cambiarlas.
Otro beneficio de suma importancia que conllevaría la implementación de este
proyecto sería una notable reducción de gases de efecto invernadero ya que no solo
se está produciendo el 76% de la energía eléctrica a través de una fuente de bajo
impacto sino que el consumo en el inmueble proveniente de fuentes contaminantes
(generación ordinaria de la compañía suministradora) se vería reducido por la
eficiencia energética de las lámparas en un 41%.

75
En cuanto a la viabilidad del proyecto, no es fácil de responder ya que depende de
muchos factores y de la perspectiva desde la cual se mire, en cuanto a la parte
ecológica es bastante alentador ya que desde su instalación, el panel no produce
ningún tipo de gas de efecto invernadero ni residuo alguno por lo que no erosiona
el suelo, el silicio con el que se fabrican las celdas es un elemento muy abundante
en la naturaleza y del que no se requieren cantidades significativas, además de que
al ser obtenido de la arena no se producen alteraciones estructurales en el terreno,
son fáciles de integrar y armonizar en diferentes tipos de estructuras minimizando
el impacto visual, no producen ruido, entre otros beneficios; por parte de las
lámparas LED dentro de las ventajas que estas poseen las más importantes son el
bajísimo consumo energético, que no tienen sustancias peligrosas o de efectos
posteriores a su desecho y su larga vida útil. Por el lado económico 12 años resulta
un periodo de tiempo significativo pero hay que tener en cuenta que es menos de la
mitad de la vida útil del panel y de muchas de las lámparas además si bien el
consumo de la casa es alto porque la habita una sola persona, es bajo en
comparación a lo que se podría consumir en un hogar de las mismas características
pero con más personas, traduciéndose esto en una amortización mayor de los
consumos de tipo excedente que son de más del triple del costo por KWh que en
consumos básicos o intermedios así que en mi punto de vista la viabilidad del
proyecto va a depender de quien lo analice y la prioridad que este le dé : El tiempo
de recuperación de la inversión o el impacto ambiental que la producción actual de
energía tiene.

76
Reyes Austria Antonio Edwin
Para este proyecto podemos llegar a determinar que el uso de luminarias LED en
casa habitación es favorable para el ahorro de consumo eléctrico ya que las
características de estas luminarias se adaptan a las necesidades solicitadas, por
otra parte el sistema solar fotovoltaico es un sistema rentable, un sistema
sustentable. La combinación de las luminarias LED y el sistema solar fotovoltaico
es una buena manera de favorecer con el medio ambiente y ahorrar energía
eléctrica, es una realidad que este proyecto es viable y rentable, siempre y cuando
se tenga el capital necesario para iniciar el proyecto, es alto el precio inicial pero
con paso de los años esta inversión se va recuperando y existen métodos de crédito.
En lo personal veo estas tecnologías con más estabilidad en México y cada vez con
más propagación gracias a sus eficientes resultados en otros países y a su uso más
frecuente en la industria, alumbrado público y en casa habitación.
La tendencia de la generación de energía eléctrica en las ciudades es crear una red
eléctrica más inteligente y trabajando en conjunto para la generación de energía
eléctrica.

77
RECOMENDACIONES
Chargoy Gutiérrez Juan Luis
 En el supuesto de tener un presupuesto bastante limitado, el proyecto se
puede ir desarrollando a medida que las posibilidades económicas lo
permitan teniendo por supuesto un ahorro desde el comienzo por lo cual es
prácticamente accesible para cualquier persona.
 Si bien una de las características de los paneles fotovoltaicos es su facilidad
de integración a prácticamente todos los espacios nunca está de más tener
en cuenta las características estructurales de donde se piensa implementar.
 Este tipo de proyectos deben de tomar fuerza ya que es una realidad latente
el calentamiento global y sus efectos así que no debemos pensar solo en la
parte económica sino en la parte del impacto ambiental que tiene nuestro día
a día, con el firme objetivo de ir frenando este proceso destructivo que de
una forma u otra acabara teniendo un impacto en la vida de todos los seres
vivos del planeta.

78
Reyes Austria Antonio Edwin
 Para obtener resultados más favorables y hacer más viable el uso del sistema
solar fotovoltaico es conveniente realizar el análisis de carga de la casa
habitación que se desea implementar este sistema.
 No por utilizar luminarias LED y paneles fotovoltaicos evita que dejemos a un
lado la educación de cuidar la energía eléctrica algunos tips los podemos
encontrar en www.cfe.com.mx
 Investigar las características de los elementos a utilizar, para poder
aprovechar al máximo cada uno de ellos.
 Se anexa una cotización de un crédito en Banca Santander si se llegase a
requerir.

79
REFERENCIAS
Alcalde, P. (2011). Electrotecnia. España: Editorial Paraninfo
Cabello, M. (2010). Instalaciones eléctricas interiores. España: Editorial Editex
Castells, X., Alsina, S. (2011). Energía, agua, medioambiente, territorialidad y
sostenibilidad. España: Editorial Díaz De Santos
Comisión Federal de Electricidad. (2014). Tarifas para el suministro y venta de
energía eléctrica (2013 - 2014). Recuperado de
http://app.cfe.gob.mx/Aplicaciones/CCFE/Tarifas/Tarifas/tarifas_casa.asp?Tarifa=
DACTAR1&Anio=2014&mes=6&imprime=
Enríquez, H. (2004). El ABC del alumbrado y las instalaciones eléctricas en baja
tensión. México: Editorial Limusa
Enríquez, H. (2005). El ABC de las instalaciones eléctricas residenciales. México:
Editorial Limusa
Junestrand, S., Passaret, X., Vázquez, D. (2005). Domótica y hogar digital. España:
Editorial Thompson
Lladonosa, V. (2004). Instalaciones eléctricas de interior. España: Editorial
Marcombo
Moreno, G., Romero, M. (2010). Reglamento de Eficiencia Energética en
instalaciones de Alumbrado Exterior y sus Instrucciones Técnicas
Complementarias. España: Editorial Paraninfo

80
Organización Mundial de la Salud. (2013). El mercurio y la salud. Recuperado de
http://www.who.int/mediacentre/factsheets/fs361/es/

81
GLOSARIO
Difuso: Es aquello que no presenta contornos definidos. Se presenta con poca
claridad, certeza, muy dilatado y con rasgos de imprecisión.
Eficacia: Es la relación entre el flujo luminoso total emitido por una fuente y la
potencia total consumida, expresada en lumen por watt (lm/W).
Energía fotovoltaica: Es la forma de obtención de energía eléctrica a través de
paneles fotovoltaicos mediante la captación de la radiación solar.
Energía solar: Es la energía que se puede obtener de la captación y transformación
de la radiación solar, por medios de dispositivos de captación.
Flujo luminoso: Flujo de luz por unidad de tiempo que se emite dentro de una
unidad de ángulo sólido por una fuente de luz puntual que tiene una intensidad
luminosa de una candela.
Fuente de alimentación: Hace referencia al sistema que otorga la electricidad
imprescindible para alimentar a equipos La fuente de poder, por lo tanto, puede
describirse como una fuente de tipo eléctrico  que logra transmitir corriente eléctrica
por la generación de una diferencia de potencial entre sus bornes.
Índice de rendimiento de color: Es un valor numérico, en una escala de 0 a 100,
que describe el efecto de una lámpara en el color de los objetos que ilumina en
comparación con el color del mismo objeto iluminado por una fuente de luz de
referencia.
Lámpara fluorescente compacta autobalastrada (LFCA): La que incorpora una
lámpara fluorescente compacta no reemplazable y adicionalmente los elementos
necesarios para el arranque y operación estable de la fuente de luz, la cual no puede
separarse sin dañarse permanentemente.
Lámpara fluorescente compacta sin balastro integrado: Lámpara de descarga
eléctrica en vapor de mercurio a baja presión, en la cual la emisión principal de la
luz proviene de un recubrimiento de material fluorescente. Se caracteriza por

82
presentar sus terminales eléctricas en un extremo de la lámpara y por incluir una o
más zonas frías para controlar la presión del vapor de mercurio.
Lámpara fluorescente: Lámpara de descarga eléctrica en vapor de mercurio a baja
presión, en la cual la emisión principal de la luz proviene de una o más capas de
material fluorescente, el cual se excita por la radiación ultravioleta de la descarga.
El bulbo puede ser de forma tubular recta o curvada.
Lámpara incandescente con halógenos: Lámpara llena de gas conteniendo
halógenos o compuestos halógenos y el filamento de tungsteno.
Lámpara incandescente: Dispositivo hermético de cristal, al vacío o lleno de gas
inerte, dentro del cual se produce luz mediante un filamento que se calienta hasta
la incandescencia por el paso de corriente eléctrica.
Lámpara: Fuente fabricada para producir una radiación óptica visible.
Luminaria: Aparato que sirve para repartir, filtrar o transformar la luz de las
lámparas, y que incluye todas las piezas necesarias para fijar y proteger las
lámparas y para conectarlas circuito de alimentación.
Luz ultravioleta: La luz ultravioleta también es conocida como luz negra. Para
generar este tipo de luz se usan unas lámparas fluorescentes especiales. En estas
lámparas se usa sólo un tipo de fósforo en lugar de los varios usados en las
lámparas fluorescentes normales. También se reemplaza el vidrio claro por uno de
color azul-violeta, llamado cristal de Wood. Este tipo de luz posee una longitud de
onda que está comprendida aproximadamente entre los 400 nm (4x10-7 m) y los
15 nm (1,5x10-8 m), es decir no puede ser percibida por el ojo humano.
Luz visible: Es la parte de la radiación electromagnética que perciben
nuestros ojos, no es casual ya que la atmósfera terrestre es transparente a este tipo
de radiación.
Panel fotovoltaico: Los paneles fotovoltaicos están formados por conjunto de
celdas que transforman la energía solar en energía eléctrica.
Racionalización de cargas eléctricas: Desconexión de equipos de uso no
prioritario en función del consumo eléctrico en un momento dado.

83
Sistema: Conjunto de objetos relacionados entre sí rodenamente para lograr un
objetivo.
Temperatura de color: Es la dominancia de alguno de los colores del espectro
lumínico sobre los demás, de modo que altera el color blanco hacia el rojo o hacia
el azul en dicho espectro. Se mide en Kelvin, y sitúa en 5.500 K la luz del día
teóricamente perfecta. Para días nublados, la temperatura del color sube (se
produce una dominancia del azul) hasta los 12.000 K, mientras que en el interior de
una casa con iluminación artificial esa temperatura baja a unos 2.500 K, con una
dominancia del rojo.

84
ÍNDICE DE FIGURAS
Pág.
Figura 1.1 Porcentaje de consumo promedio de electricidad en un hogar
mexicano. (CONUEE, 2013)
12
Figura 2.1 Tipos de radiación que presentan en una celda fotovoltaica 20
Figura 2.2 Proceso de materiales en un módulo fotovoltaico 24
Figura 2.3 Celda, panel y conjunto fotovoltaico 24
Figura 2.4 conexión de celda fotovoltaica en serie 25
Figura 2.5 conexión de celda fotovoltaica en paralelo 26
Figura 3.1 Comparativa de las temperaturas de color que emiten las
distintas fuentes lumínicas, y ejemplos.
34
Figura 5.1 Recibos de luz correspondientes a 6 periodos 59
Figura 5.2 Ubicación de las lámparas dentro del plano del predio 61

85
ÍNDICE DE TABLAS
Pág.
Tabla 3.1 Clasificación de la temperatura de color. 35
Tabla 3.2 Clasificación de los diferentes índices de reproducción cromática. 36
Tabla 5.1 Análisis de frecuencia de uso de las lámparas incandescentes. 62
Tabla 5.2 Análisis de frecuencia de uso de las lámparas LED. 63
Tabla 5.3 Comparación del costo de facturación entre uso de lámparas
incandescentes y LED.
64
Tabla 5.4 Costos del KWh aplicados a consumos bimestrales del mes de
junio 2014.
65
Tabla 5.5 Costos del KWh en base al tipo de consumo. 65
Tabla 5.6 Comparación del costo de facturación entre dos consumos
iguales en meses distintos.
66
Tabla 5.7 Comparativa del costo de facturación del mes de junio 2014 sin
la implementación del proyecto y con la implementación del mismo.
67
Tabla 5.8 Expectativa de vida de las lámparas LED en base a su uso. 68
Tabla 5.9 Incremento en el ahorro de acuerdo al bimestre. 69
Tabla 5.10 Costo total del proyecto. 72

86
ANEXOS

87

88

89

90

91

Led energia solar

Recomendados

Recomendados

Más contenido relacionado

Similar a Led energia solar

Similar a Led energia solar (20)

Último

Último (9)

Led energia solar