Telecontrol con PLC y energía solar

Telecontrol con PLC utilizando tecnología GSM para un
sistema alimentado con energía fotovoltaica
TRABAJO ESPECIAL DE GRADO
Presentada ante la
UNIVERSIDAD CATÓLICA ANDRÉS BELLO
Como parte de los requisitos para optar al título de
INGENIERO DE TELECOMUNICACIONES
REALIZADO POR: Rodrigo Cuesta
Mario León
PROFESOR GUIA: Ing. Nicola Buonanno
FECHA: Febrero de 2010
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA DE INGENIERÍA EN TELECOMUNICACIONES

TRABAJO ESPECIAL DE GRADO
Presentada ante la
Como parte de los requisitos para optar al título de
INGENIERO DE TELECOMUNICA
Mario León

Este jurado; una vez realizado el examen del presente trabajo ha evaluado su
contenido con el siguiente resultado: _____________________________________
Presentada ante la
JURADO EXAMINADOR
Firma Firma Firma
Nombre _________________ Nombre _________________ Nombre _________________
Mario León

TELECONTROL CON PLC UTILIZANDO TECNOLOGÍA GSM PARA UN SISTEMA
ALIMENTADO CON ENERGÍA FOTOVOLTAICA
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Dedicatoria
Este proyecto especial de grado está dedicado a todas esas personas que
contribuyeron directa e indirectamente con nuestra formación académica y personal
durante todos estos años de carrera universitaria.
Especialmente va dedicado al esfuerzo realizado por nuestros padres para
poder brindarnos la posibilidad de estudiar en una institución que nos permitió tener
una educación integral cuya base es el conocimiento, la compasión y el compromiso.
A todos los compañeros ucabistas con los cuales pudimos compartir
experiencias personales y profesionales a través de la carrera, permitiendo formarnos
con una visión clara de lo que deseamos como personas trabajando día a día de
manera individual y colectiva para cumplir los objetivos propuestos.
A nuestros hermanos que nos enseñan día a día el camino que debemos seguir
actuando como ejemplo, transmitiéndonos sus experiencias de vida, dándonos una
razón más para esforzarnos en nuestro desarrollo personal y profesional.
Por último presentamos este trabajo de grado como tributo a todas las horas
de estudio y dedicación, que con constancia y perserverancia nos permitieron
alcanzar la meta final.
“De todas las clases de conocimiento, el conocimiento de Dios y de nosotros mismos
son los más importantes”
Jonathan Edwards

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Agradecimientos
A la Universidad Católica Andrés Bello por la educación recibida en sus
instalaciones, y por facilitarnos los equipos necesarios para la realización de este
proyecto.
A la empresa Acumuladores Duncan C.A. por tendernos la mano para la
obtención de los equipos del sistema de energía, teniendo fe en nuestro
profesionalismo.
A nuestro tutor el profesor Nicola Buonanno por haber servido como guía y
soporte con las dudas que surgieron durante la realización del proyecto.
A nuestro decano el Ing. José Ochoa por su apoyo y asesoramiento para los
trámites necesarios para la obtención de los equipos utilizados en el proyecto.
A nuestra familia por el apoyo incondicional brindado en aquellos momentos
donde más lo necesitamos.

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Cuesta Hernández, Rodrigo Andrés.
rodrigocuestah@gmail.com
León Siverio, Mario Alexis Tadeo
marioleons@gmail.com
Tomando en cuenta que la energía solar es un campo creciente en el mundo
actual, se decidió crear un sistema de telecontrol a través de un PLC, el cual pueda
monitorear el nivel de carga de las baterías de un sistema fotovoltaico, controlar la
carga y descarga del sistema de acuerdo a su aplicación y dar prueba de su
versatilidad al controlar el funcionamiento de una aplicación en especifico.
En el proyecto se plantearon principalmente los objetivos de; reconocer los
elementos básicos para implementar un sistema fotovoltaico, distinguir los
parámetros indispensables a controlar del sistema, identificar los componentes
necesarios para controlar remotamente el sistema a través de SMS, analizar su
factibilidad económica y desarrollar una aplicación que permitiera demostrar la
capacidad del PLC como sistema de control.
Para conseguir los objetivos trazados, se realizo una investigación teórica a
través de libros, artículos publicados e internet, se realizó un análisis técnico de los
equipos obtenidos identificando su función en especifico, se diseñaron e
implementaron los sistemas de energía y control por separado observando su
evolución para lograr su funcionamiento en conjunto y se desarrollo el control de
motores DC para demostrar la capacidad del PLC.
Los resultados fundamentales encontrados son que el sistema de control
presenta tiempos de respuesta menores a 20 segundos y una autonomía energética en
todo momento, por lo que la combinación realizada entre el PLC y la energía

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fotovoltaica se muestra eficaz, robusta y exitosa; de lo descrito se concluye que la
energía fotovoltaica se muestra como una buena opción para ser aplicada como forma
de energía alternativa, se recomienda el uso del PLC para el control de aplicaciones y
además que al momento de desarrollar un sistema con esta características se tenga en
mente la aplicación final para lograr sistemas de energía y control óptimos.
Palabras claves: Telecontrol, Energía fotovoltaica, PLC, Capacidad, Respuesta

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Índice General
Dedicatoria ...............................................................................................................4
Agradecimientos.......................................................................................................5
Índice General...........................................................................................................8
Índice de Figuras.....................................................................................................12
Índice de Tablas......................................................................................................14
Índice de Gráficos...................................................................................................15
Introducción............................................................................................................16
Capítulo I Planteamiento del Proyecto................................................................18
I.1.- Planteamiento del problema ...................................................................... 18
I.2.- Objetivos .................................................................................................. 19
I.2.1.- Objetivo General................................................................................ 20
I.2.2.- Objetivos Específicos......................................................................... 20
I.3.- Alcances ................................................................................................... 21
I.4.- Limitaciones ............................................................................................. 21
Capítulo II Marco Teórico ...................................................................................23
II.1.- Energía Fotovoltaica.............................................................................. 24
II.1.1.- Paneles Solares............................................................................... 25
II.1.1.1.- Cristal de Vidrio Templado ...................................................... 25
II.1.1.2.- Etil-vinilo-acetato (EVA) ......................................................... 26
II.1.1.3.- Celdas solares .......................................................................... 26

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II.1.2.- Reguladores de carga...................................................................... 28
II.1.3.- Baterías.......................................................................................... 29
II.1.4.- Inversor.......................................................................................... 33
II.1.5.- Cableado y Conectores................................................................... 34
II.2.- PLC....................................................................................................... 35
II.3.- GSM ..................................................................................................... 40
II.4.- SMS...................................................................................................... 41
Capítulo III Metodología...................................................................................44
III.1.- Fase 1: Investigación bibliográfica........................................................ 44
III.2.- Fase 2: Investigación práctica ............................................................... 44
III.3.- Fase 3: Análisis y Búsqueda de los equipos necesarios.......................... 45
III.4.- Fase 4: Diseño del sistema de Energía Fotovoltaica............................... 45
III.5.- Fase 5: Diseño del sistema de telecontrol utilizando tecnología GSM.... 45
III.6.- Fase 6: Implementación ........................................................................ 46
III.7.- Fase 7: Aplicación ................................................................................ 46
III.8.- Fase 8: Análisis de Resultados y Conclusiones...................................... 46
Capítulo IV Desarrollo ......................................................................................47
IV.1.- Fase 1: Investigación bibliográfica........................................................ 47

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IV.2.- Fase 2: Investigación práctica ............................................................... 48
IV.3.- Fase 3: Análisis y Búsqueda de los equipos necesarios.......................... 51
IV.3.1.- Panel solar ATERSA A-66P........................................................... 52
IV.3.2.- Regulador de carga JUTA CMP12 ................................................. 54
IV.3.3.- Baterías DUNCAN SP-90-12......................................................... 55
IV.3.4.- Inversor 12-300 serie Easy Power .................................................. 56
IV.3.5.- Jazz™: micro PLC JZ10-11-R16................................................... 57
IV.3.6.- Sony Ericsson MODEM GSM 900Mhz - GM29 ............................ 58
IV.4.- Fase 4: Diseño del sistema de Energía Fotovoltaica............................... 59
IV.5.- Fase 5: Diseño del sistema de telecontrol utilizando tecnología GSM.... 62
IV.6.- Fase 6: Implementación ........................................................................ 64
IV.6.1.- Base Solar...................................................................................... 64
IV.6.2.- Conectores ..................................................................................... 65
IV.6.3.- Protección para el cableado ............................................................ 66
IV.6.4.- Sistema de Energía Fotovoltaica..................................................... 67
IV.6.5.- Sistema ON/OFF............................................................................ 70
IV.6.6.- Divisor de tensión .......................................................................... 72
IV.6.7.- Alimentación del PLC.................................................................... 73

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IV.6.8.- Protección para el PLC................................................................... 74
IV.6.9.- Programa del PLC.......................................................................... 75
IV.7.- Fase 7: Aplicación ................................................................................ 78
Capítulo V Análisis de Resultados .......................................................................79
V.1.- Sistema de energía................................................................................. 79
V.2.- Parámetros del sistema fotovoltaico....................................................... 79
V.3.- Sistema de control................................................................................. 85
V.4.- Análisis económico ............................................................................... 88
Capítulo VI Conclusiones y Recomendaciones ..................................................90
Referencias Bibliográficas ......................................................................................94
Bibliografía.............................................................................................................99
Apéndice A Descripción de la configuración realizada para el telecontrol de
los sistemas con el PLC Jazz R16 y el MODEM GSM Sony Ericsson GM29........101
A.1 Preparación del MODEM GSM GM29 ................................................... 101
A.2 Preparación del PLC ............................................................................... 104
A.3 Creación de SMS .................................................................................... 105

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Índice de Figuras
Figura 1. Capas de un Panel Solar. [3].....................................................................25
Figura 2. Tipos de Celdas: a) Celda Monocristalina b) Celda Policristalina[7].......27
Figura 3. Regulador de Carga. [8] ...........................................................................29
Figura 4. Batería de Alessandro Volta. [9]...............................................................30
Figura 5. Batería Para Sistemas Solares...................................................................32
Figura 6. Batería de Litio de 3,7V. [11]...................................................................33
Figura 7. Inversor 12VDC a 110VAC. [12].............................................................33
Figura 8. Diferentes Cables AWG. [13]...................................................................34
Figura 9. Ejemplo de Lenguaje Escalera..................................................................36
Figura 10. Primeros PLC con Interfaces Humanas. [15] ..........................................37
Figura 11. PLC Siemens S7-300. [14].....................................................................38
Figura 12. PLC Unitronics. .....................................................................................39
Figura 13. Modulo GSM. ........................................................................................39
Figura 14. Señal GSM en el Mundo. [17]................................................................41
Figura 15. Ampers por cada Kw/m² [22] .................................................................53
Figura 16. Regulador JUTA CMP12 .......................................................................54
Figura 17. Batería solar SP-90-12 DUNCAN ..........................................................56
Figura 18. Vista Frontal PLC Jazz JZ10-11-R16 [23]..............................................57
Figura 19. MODEM GSM Sony Ericsson GM29 ....................................................59
Figura 20. Diseño del Sistema de Energía Fotovoltaica. ..........................................61

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Figura 21. Diseño del Sistema de Telecontrol..........................................................63
Figura 22. Base Solar..............................................................................................64
Figura 23. Conectores Utilizados.............................................................................66
Figura 24. Protección para el Cableado. ..................................................................66
Figura 25. Esquema del Sistema ON/OFF. ..............................................................71
Figura 26. Divisor de Tensión. ................................................................................72
Figura 27. Circuito Para Alimentación del PLC.......................................................73
Figura 28. Sumador de Voltajes en Serie 24VDC....................................................73
Figura 29. Fusibles de Protección............................................................................75
Figura 30. Esquema para el Control de Motores......................................................78
Figura A.1. MODEM GSM Sony Ericsson GM29.................................................102
Figura A.2. Preparación del MODEM GSM Sony Ericsson GM29........................103
Figura A.3. Comandos AT para configurar el MODEM ........................................103
Figura A.4. Configuración para trabajar con SMS .................................................104
Figura A.5. Configuración del puerto serial...........................................................105
Figura A.6. Propiedades de un SMS......................................................................106

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Índice de Tablas
Tabla 1. Tipos de Paneles Solares [5]...................................................................... 27
Tabla 2. Tipos de Baterías....................................................................................... 31
Tabla 3. Relación AWG y Amperaje Máximo [13].................................................. 35
Tabla 4. Especificaciones modulo solar ATERSA A-66P [22] ................................ 53
Tabla 5. Especificaciones Técnicas Regulador Solar JUTA..................................... 55
Tabla 6. Especificaciones Técnicas Inversor SP-12-300.......................................... 56
Tabla 7. Especificaciones Técnicas del PLC Jazz JZ10-11-R16............................... 58
Tabla 8. Especificaciones Técnicas MODEM GSM GM29 ..................................... 59
Tabla 9. Voltaje a las 5:00 pm en proceso de carga ................................................. 80
Tabla 10. Estados del sistema de carga.................................................................... 83
Tabla 11. Tiempo de duración según la potencia ..................................................... 83
Tabla 12. Corriente suministrada por los paneles solares ......................................... 84
Tabla 13. Costo de los Equipos. .............................................................................. 88

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Índice de Gráficos
Gráfico 1. Resumen de Contenido y Aporte al Trabajo............................................ 23
Gráfico 2. Seguimiento de carga de las baterías....................................................... 80
Gráfico 3. Capacidad del sistema de energía............................................................ 81
Gráfico 4. Corriente suministrada por los paneles solares........................................ 84

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Introducción
A medida que avanza el tiempo las industrias han ido sustituyendo y
modernizando sus equipos con el fin de hacer los procesos más óptimos y eficientes
con el uso de nuevas tecnologías. La supervisión de estos sistemas es vital para su
correcto funcionamiento. Mientras se maneja más información al instante sobre el
estado en que se encuentra un equipo o un proceso se pueden tomar decisiones más
acertadas que ayuden a resolver los problemas o a mejorar el proceso de forma
eficiente.
Gran parte de la modernización de procesos industriales ha sido gracias al
desarrollo que ha tenido la electrónica en las últimas décadas. Esta modernización ha
permitido la reducción de tamaños de las maquinas, controladores y procesadores
más eficientes, mayor capacidad de control de parámetros, e inclusive mayor
rendimiento de la energía. El avance tecnológico en el campo de las
telecomunicaciones ha facilitado la comunicación a través de largas distancias de
forma rápida y eficiente.
Gracias a esto se ha desarrollado el telecontrol, que consiste en el control a
distancia de algún proceso haciéndolo así más eficiente el control del mismo sin que
el operador esté presente en todo momento con la máquina. Simplemente con tener
algunas informaciones básicas éste puede tomar decisiones a distancia sobre los pasos
a seguir de la misma.
Así como se ha modernizado el control de los procesos en las empresas, de la
misma manera el mundo energético se ha ido modernizando con el uso de las
energías renovables. Este es un campo en el cual se avanza rápidamente debido al
costo ecológico que se tiene al consumir energía fósil.

Página XVII
Innovar en las telecomunicaciones utilizando energías renovables nos hace
avanzar hacia un futuro no muy lejano. Conocer y manejar las reservas de energía que
posee un banco de baterías solares podría ser de gran utilidad para diferentes
aplicaciones, lo que permitirá dar un valor agregado a sistemas que funcionen con
energías renovables.

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Capítulo I
Planteamiento del Proyecto
En este capítulo se presenta el análisis del problema revisado en este proyecto,
así como la justificación para haber escogido realizar la investigación en busca de su
solución. Se determina el objetivo principal y los objetivos secundarios que se desean
cumplir al momento de culminar la investigación, y también se detallan las
limitaciones y los alcances que puede presentar el proyecto durante su realización.
I.1.- Planteamiento del problema
La energía fotovoltaica actualmente es un campo en expansión, su rápida
evolución en la última década viene siendo impulsada por la demanda de la población
mundial de generar menos contaminación al planeta. Estos sistemas son aplicados en
zonas urbanas y adquieren un valor agregado al ser aplicadas en sitios remotos donde
no llegan los sistemas eléctricos convencionales.
Así como avanza el campo de la energía fotovoltaica, las telecomunicaciones
no se quedan atrás, los últimos años se ha visto como este campo ha revolucionado el
mundo mejorando las aplicaciones existentes y simplificando trabajos de
mantenimiento y gestión, con solo conocer los parámetros claves de una aplicación en
especifico se pueden tomar decisiones que ahorran dinero y tiempo.
Trabajar con una herramienta que permita conocer el funcionamiento de un
sistema de energía fotovoltaica puede servir para diferentes aplicaciones y para
optimizar el proceso de gestión y mantenimiento. Éste sistema donde se almacena la
energía puede ser controlado a través de un dispositivo PLC, con el cual se puede
transmitir y controlar la información. Con un sensor de voltaje analógico se puede
medir el voltaje del sistema de baterías y así conocer el tiempo estimado que le queda
al sistema para prevenir la descarga completa del mismo. También se puede medir el

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tiempo de carga de las baterías con conocer el desempeño de los equipos a
implementar. Por ser el PLC un dispositivo multifuncional se puede utilizar también
para manejar los parámetros de la aplicación que será alimentada por el sistema
fotovoltaica aprovechando la capacidad que se tiene al utilizar este dispositivo.
Toda esta información que es recogida de los sistemas es recopilada por el
dispositivo PLC, el cual la procesa y la transmite a través de un modulo GSM
enviando un SMS a un celular que posea el operador. Al sistema se le pueden
establecer alarmas que informen al operador de alguna irregularidad con el objetivo
de que se puedan tomar decisiones al momento y prevenir fallas. El operador tendría
la posibilidad de monitorear los sistemas operativos a través de SMS, solicitando la
información al PLC y éste se encargaría de enviársela al instante.
Un sistema de energía renovable puede ser implementado como sistema de
resguardo en zonas urbanas o en zonas remotas de difícil acceso completamente
autónomo. El telecontrol servirá para resolver los problemas de desinformación y
para poder controlar los parámetros del sistema en caso de emergencias o en casos
rutinarios. Hacer una fusión entre ambas tecnologías ayudaría a seguir modernizando
los procesos y a fomentar el uso de energías renovables.
Para conseguir la solución de manera eficiente de los problemas antes
planteados, y lograr la fusión de dos tecnologías de áreas distintas, pero que podrían
solucionar problemas en el futuro de manera conjunta, se ha planteado como objetivo
general en el Trabajo Especial de Grado lograr el “Diseño e implementación de un
sistema de telecontrol con PLC utilizando tecnología de transmisión GSM para un
sistema alimentado con energía fotovoltaica”.
I.2.- Objetivos
Gracias al problema planteado anteriormente, se determinaron los siguientes
objetivos para darle una solución al mismo.

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I.2.1.- Objetivo General
Diseño e implementación de un sistema de telecontrol con PLC utilizando
tecnología de transmisión GSM para un sistema alimentado con energía fotovoltaica.
I.2.2.- Objetivos Específicos
 Identificar los elementos necesarios para la implementación de un modulo de
energía fotovoltaica que alimente el sistema durante al menos un día completo
sin sol, y que en caso de emergencia se pueda proceder a usar energía AC.
 Seleccionar los componentes para la implementación de un sistema de control
a distancia utilizando un PLC con tecnología de transmisión GSM.
 Distinguir los parámetros a ser controlados y la carga eléctrica que se genera
para diseñar un sistema de alimentación apropiado.
 Analizar los elementos y las funciones que se controlarán por medio de SMS
utilizando la tecnología GSM en la transmisión de datos relacionados con el
telecontrol.
 Dimensionar el sistema de alimentación fotovoltaico adecuado a las
necesidades del sistema a controlar.
 Discriminar los puertos de entradas y salidas necesarias del PLC para un
control eficiente del sistema según las funciones y elementos identificados
anteriormente.
 Desarrollar singularmente cada una de las 3 partes en que se dividirá la
implementación del trabajo especial de grado (sistema de alimentación,
sistema de telecontrol con GSM y el sistema a ser controlado).

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 Implementar las 3 partes para probar su funcionamiento en conjunto.
 Analizar la funcionalidad del PLC como controlador del sistema.
 Evaluar el valor económico del proyecto, haciendo énfasis en su factibilidad
acorde a los costos actuales, y proyectados en un corto plazo.
I.3.- Alcances
Se espera que los alcances de este proyecto puedan satisfacer las siguientes
actividades:
 Incluir el diseño y/o implementación de un sistema de control a cualquier
maquina en una empresa u hogar mediante el cual se podrá lograr una
supervisión y control a distancia fomentando el uso de la energía fotovoltaica.
 Abarcar el control y la supervisión del sistema de alimentación y del sistema a
controlar mediante el uso de SMS a través del PLC.
 Englobar la alimentación continua indefinida gracias al uso de un sistema de
energía hibrido diseñado de forma optima y previsivo.
 Incluir un sistema a controlar sencillo, sin mayor profundidad sobre éste.
 Realizar este trabajo especial de grado de forma escalable a mayor tamaño
según el objetivo que se desee alimentar y controlar.
I.4.- Limitaciones
En su desarrollo este trabajo especial de grado no incluirá el análisis de los
siguientes aspectos:

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 La implementación del sistema de energía fotovoltaica en caso de no
conseguir algún apoyo de tipo económico o en forma de préstamo de una
empresa distribuidora o de la universidad de los equipos necesarios por su alto
costo.
 Un análisis profundo del sistema a controlar limitado a la carga que éste
genera para el sistema de alimentación y a algunos parámetros que se puedan
controlar y supervisar con el PLC.

Página 23
Capítulo II
Marco Teórico
En este capítulo se concentra toda la información que fue necesaria consultar
para comenzar con la realización de este Trabajo Especial de Grado. En forma
general se tienen dos grandes áreas de estudio, la energía fotovoltaica y los
controladores lógicos programables o PLC (Programmable Logic Controller).
Dentro de las dos aéreas antes mencionadas se tiene gran cantidad de
información, que debe ser estudiada de manera detallada, importante para poder
llevar a cabo el proyecto deseado. El aporte de este estudio al Trabajo Especial de
Grado se puede visualizar en el Grafico 1.
Gráfico 1. Resumen de Contenido y Aporte al Trabajo

Página 24
Para comenzar con el estudio se realizó la consulta de los temas relacionados
a la energía fotovoltaica debido a su importancia y a la poca base teórica que se tiene
actualmente en el país y en las universidades.
II.1.- Energía Fotovoltaica
Las energías renovables son aquellas que se produce de forma continua y son
inagotables para el hombre. Desde siempre el hombre ha buscado desarrollar energía,
ya sea a través de su fuerza física, el agua, el viento o las energías fósiles (las no
renovables), debido a que éste las ha utilizado a través de su historia para poder
sobrevivir y avanzar en el tiempo [1], [2].
En un mundo industrializado como en el que se vive actualmente y con una
demanda de energía cada vez mayor, se hace cada vez más necesario un análisis
basado, además de en su obtención para cumplir con las restricciones ecológicas, en
su evaluación de costo para obtener fuentes alternas de bajo costo y ecológicamente
sustentables.
Para el caso de este proyecto de grado se ha decidido trabajar con la energía
fotovoltaica que forma parte de la amplia gama de las energías renovables, dentro de
las cuales también se puede mencionar la energía eólica, energía geotérmica, energía
mareomotriz, entre otras.
La energía fotovoltaica es aquella energía obtenida de la transformación de los
fotones a electrones por medio de celdas solares que poseen esta propiedad. Estas
celdas vienen siendo estudiadas desde hace más de un siglo pero no fue sino hasta las
últimas 3 décadas donde se ha logrado avanzar a pasos agigantados en su producción.
La formación de un sistema fotovoltaico consta de una serie de componentes que
se explicaran a continuación.

Página 25
II.1.1.- Paneles Solares
Los paneles solares son el elemento más importante dentro del sistema de
energía fotovoltaica, ya que estos son los encargados de realizar la absorción y
conversión de los fotones a electrones para la generación de energía. Un panel solar
está compuesto por varias capas de distintos materiales, y cada una con una función
asignada. En la Figura 1 se pueden detallar las 3 capas más importantes del panel para
su funcionamiento.
Figura 1. Capas de un Panel Solar. [3]
II.1.1.1.- Cristal de Vidrio Templado
Es la capa más externa del panel, la cual está formada por vidrio templado con
muy bajos niveles de hierro, con el fin de aprovechar las características de alta
transmisión de luz que posee el vidrio bajo en hierro, y además aprovechar la alta

Página 26
resistencia y seguridad que adquiere el vidrio al ser pasado a través del proceso de
templado [4].
Se utiliza este tipo de vidrio debido a que se desea que esta capa sea lo más
delgada posible, ya que su función es solo de protección. En caso que el vidrio no
fuera templado, y su grosor fuera muy delgado se tiene el riesgo que la lluvia,
granizo, u otras partículas que puedan caer en el hagan que se quiebre perdiendo así
el panel afectado.
II.1.1.2.- Etil-vinilo-acetato (EVA)
Esta capa tiene la función de encapsulante, con la cual se desea que la luz
recibida por el panel no se refleje sino que sea absorbida en su mayoría por las celdas
solares. Esta capa como se puede ver en la Figura 1 recubre completamente a la capa
número 3 que son las celdas solares. Esta capa se suele llamar EVA debido a que el
material utilizado es el Etil-vinilo-acetato.
Este material es un plástico el cual provee de rigidez a la estructura del panel,
y posee gran durabilidad, permitiendo así alargar el tiempo de la vida de los paneles
con respecto a otros materiales anteriormente utilizados. Esta durabilidad viene dada
gracias a que el EVA prácticamente no posee degradación debido al efecto de los
rayos ultravioleta, el cual suele ser un parámetro muy importante a tener en cuenta en
la elaboración de paneles solares[4].
II.1.1.3.- Celdas solares
Estas son las encargadas de recibir la luz proveniente del sol. Están hechas de
un material semiconductor el cual es el silicio y pueden ser fabricadas con diferentes
tipos de tecnología de acuerdo a su utilización. El tipo de celda solar que posee el
panel es el parámetro por el cual se diferencian los tipos de paneles solares. En la
tabla 1 se puede detallar los tipos de paneles y las diferencias en sus eficiencias y

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costos. La eficiencia del panel, es el porcentaje absorbido del total de Kw recibidos
por el sol.
Tabla 1. Tipos de Paneles Solares [5]
El tipo de panel utilizado en una aplicación, viene relacionado directamente
con las necesidades que tiene el sistema a alimentar y la cantidad de inversión
deseada. Si se desea un sistema con alta eficiencia, sin importar el costo se utilizan
los paneles monocristalinos, en caso contrario se pueden utilizar los paneles
policristalinos o amorfos los cuales suelen ser de menor costo.
Además de la diferencia en la eficiencia de cada tipo de panel, también poseen
diferencia visual. En los paneles monocristalinos las celdas suelen verse de un color
uniforme, como se observa en la Figura 2.a, debido a su proceso de fabricación, en el
cual el silicio parte de un monocristal. A diferencia de los paneles monocristalinos,
los policristalinos están formados por un silicio compuesto por muchos pequeños
cristales, las celdas solares se ven con distintos tonos de color como se presenta en la
Figura 2.b [5],[6].
a) b)
Figura 2. Tipos de Celdas: a) Celda Monocristalina b) Celda Policristalina[7]
Tipo de Panel Tipo de Celda Eficiencia de Absorción Costo de producción
Monocristalino Silicio Monocristalino 15-18% Alto
Policristalino Silicio Policristalino 12-14% Medio
Amorfo Silicio Amorfo <10% Bajo

Página 28
II.1.2.- Reguladores de carga
Es el elemento encargado de controlar el sistema de carga y descarga de las
baterías. Su función es sumamente importante ya que con el control del tiempo de
carga de las baterías se alarga el tiempo de vida de las mismas, haciendo así más
rentable el sistema fotovoltaico.
Este dispositivo se hace necesario ya que una conexión directa de los paneles
a las baterías podría ocasionar una sobre carga o una descarga muy acentuada
afectando, como se dijo anteriormente, la vida útil de las mismas, además de poder
ocasionar accidentes debido a su mal funcionamiento.
Las funciones básicas del regulador son, en primer lugar evitar la sobrecarga
de las baterías, para lo cual cuando las baterías se encuentran en su punto máximo de
carga, corta la entrada de corriente proveniente de los paneles, y en segundo lugar
evitar la descarga acentuada de las baterías. Se recomienda que las baterías no se
descarguen en cada ciclo más que un 25% de su nivel de carga total, ya que estas
descargas acortan el tiempo de vida útil de las mismas [4], [2].
Además de las funciones mencionadas anteriormente, el regulador se encarga
de controlar las 3 etapas que forman parte de la carga de las baterías. Estas etapas
son:
- Carga de Igualación: en esta etapa se desea regular la densidad de los
electrolitos de las baterías. Se realiza cuando la batería ha tenido una
descarga profunda o después de un número especifico de ciclos de carga y
descarga. Permite alargar la vida de la batería y se realiza a una corriente
constante a un valor bajo.
- Carga Normal: en esta etapa se realiza la carga de la batería hasta
aproximadamente un 90% de su capacidad. Se realiza la carga con la

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entrada directa de la corriente proveniente de los paneles sin ningún tipo
de interrupción.
- Carga Final y Flotación: luego de terminada la carga normal, el
regulador limita la entrada de corriente hacia las baterías, limitándola a un
valor bajo y constante con el fin de terminar la carga de las mismas, y
asegurar que la autodescarga no se produzca.
Los reguladores de carga suelen estar compuestos por 1 entrada, 1 salida y una
entrada/salida. En la entrada se realiza la conexión de los paneles solares para recibir
la corriente que entrega los mismos. En la salida se conecta la carga final, para poder
regular la salida de energía hacia ella. Por último en la entrada/salida se conectan las
baterías, para así poder controlar la carga de las mismas, y permitir o limitar la
alimentación de la carga final cuando sea necesario. En la figura 3 se puede observar
un tipo de regulador con sus entradas, salidas y leds indicadores[4].
Figura 3. Regulador de Carga. [8]
II.1.3.- Baterías
Las baterías o también conocidas como acumuladores son las encargadas de
almacenar la energía que se recibe de los paneles a través del regulador. Fueron

Página 30
desarrolladas a partir de los años 1800 por Alessandro Volta el cual descubrió los
principios de la diferencia de potencia o mejor conocido en su honor el voltaje.
El primer avance en la historia de las baterías, lo consiguió Alessandro Volta
cuando logró poner dos pequeños discos, uno de plata y el otro de zinc en un
recipiente lleno de una solución alcalina, y separados entre ellos por un material
esponjoso como el cuero. Con este experimento Alessandro Volta pudo obtener una
diferencia de potencial entre los dos discos, y además se dio cuenta de que al conectar
varios elementos de este tipo entre ellos a través de cintas metálicas, el diferencial de
potencial aumentaba. En la Figura 4 se puede visualizar básicamente el experimento
de Volta, donde el disco rojo es el disco de plata, el disco azul es el disco de zinc y el
disco blanco es el elemento esponjoso entre ellos.
Figura 4. Batería de Alessandro Volta. [9]
A partir de este descubrimiento de Alessandro Volta a través de los años se
fueron realizando más experimentos relacionados a medida que aumentaban las
investigaciones acerda de las baterías. Los avances más importantes vinieron a partir
del año 1920 cuando se juntaron el joven científico Samuel Ruben y el empresario

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Phillip Rogers Mallory, los cuales trabajando en conjunto mejoraron paso a paso las
baterías ya existentes y fundaron en 1964 la empresa Duracell.
Durante todos los años de avances en el mundo de las baterías, se
desarrollaron gran variedad de ellas, dependiendo del tipo de aplicación que desea
alimentar. En la tabla 2 se pueden observar los tipos de batería utilizados actualmente
con sus características y aplicaciones relacionadas.
Tabla 2. Tipos de Baterías
De los distintos tipos de baterías representadas en la tabla 2, los únicos
modelos que no son recargables son las baterías alcalinas y las baterías de mercurio.
El resto de los modelos si son recargables, aunque su aplicación varía dependiendo de
sus características. Las baterías de plomo son utilizadas para automóviles ya que
pueden generar gran cantidad de corriente durante un corto tiempo, lo que es
sumamente útil en el momento del arranque del automóvil.
Los dos tipos de baterías de níquel son baterías que pueden generar corriente
constante durante un tiempo más largo a las demás baterías, además de poder
recargarse durante un mayor número de veces y permitiendo descargas más
profundas. Esta característica es la que hace que se utilicen para los sistemas de
energía fotovoltaica, ya que permiten que el sistema se descargue y cargue un gran
número de veces sin acortar el tiempo de vida del sistema de manera crítica[4].
Tipo de Batería Voltaje por Celda (V) Aplicaciones
De Plomo 2,0 Automóviles
Alcalinas 1,5 Equipos electrónicos
De Mercurio 1,5 Calculadoras, Relojes.
Níquel - Cadmio 1,2 Sistemas Solares
Níquel - Hidruro Metálico 1,2 Vehículos Eléctricos
Litio 3,7 Celulares

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Las baterías adecuadas para sistemas de energía fotovoltaica son diseñadas de
forma sellada, como se puede observar en la figura 5, para que funcionen de manera
estacionaria, es decir, se colocan en el lugar de funcionamiento y luego no necesitan
ser removidas sino hasta el final de su vida útil, y no necesitan que se recarguen de
agua o algún otro liquido como otros tipos de baterías para otras aplicaciones.
Figura 5. Batería Para Sistemas Solares.
Normalmente se utilizan específicamente las baterías Ni-Cd para los sistemas
solares ya que pueden recibir mayor cantidad de cargas que las baterías de Ni-MH.
Hoy en día los avances en el mundo de las baterías van dirigidos a desarrollar
las baterías de Litio debido a su gran capacidad para generar voltaje en espacios
pequeños como se puede observar en la Figura 6. Pero se tiene la limitación de que
suelen ser baterías muy volátiles por lo que solo se han podido desarrollar sin poner
en riesgo al cliente baterías de alrededor de los 4V. Además su tiempo de vida suele
estar limitado a 3 años aproximadamente según el número de cargas y descargas, lo
que para sistemas de energía fotovoltaica seria un tiempo sumamente corto.

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Figura 6. Batería de Litio de 3,7V. [11]
II.1.4.- Inversor
El inversor es el componente encargado de convertir la energía DC
proveniente de las baterías a AC para poder alimentar los equipos que funcionan con
este tipo de corriente, el voltaje proveniente de la batería podría variar entre 12V y
24V el cual se desea llevar a 110 V a una frecuencia de 60Hz, según el estándar
utilizado en Venezuela. Con el fin de poder alimentar cualquier sistema requerido,
además de el voltaje, estos poseen un límite de potencia que pueden suministrar el
cual debe ser dimensionado para la aplicación en si [2].
Estos equipos suelen poseer una carcasa metálica que funciona como
disipador de calor, además de un ventilador, como se puede observar en la figura 7,
para controlar la temperatura del sistema en todo momento ya que el proceso de
inversión DC a AC produce altos niveles de calor.
Figura 7. Inversor 12VDC a 110VAC. [12]

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II.1.5.- Cableado y Conectores
Para realizar la instalación del sistema de energía fotovoltaica, es importante
conocer la cantidad de corriente que se generara en cada tramo de conexión para así
escoger el cableado más adecuado. Los cables y conectores utilizados en los sistemas
de energía solar son básicamente cables de cobre y conectores metálicos sin
prestaciones especificas, aunque se ha ido avanzando en el estudio de contaminación
de estos materiales y hoy en día se puede conseguir cableado especial libre de
halógeno para un sistema mucho mas sustentable ambientalmente.
La selección del grosor del cable a utilizar viene relacionada con la cantidad de
corriente en Ampers que pasara a través del mismo. El grosor del cable a utilizar es
proporcional a la corriente, y se rige por el estándar AWG. Mientras mayor sea el
numero AWG menor será el grosor del cable, como se puede observar en la figura 8.
Figura 8. Diferentes Cables AWG. [13]
En la Tabla 3 se puede detallar la relación directa entre el numero AWG del
cable, y la corriente en Amperios que soporta según su superficie para los cables entre
10 y 18 AWG. Esta tabla está basada en el estándar Norteamericano de cableado y se
recomienda sea tomada en cuenta para la selección del cableado a utilizar en el
sistema.

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Tabla 3. Relación AWG y Amperaje Máximo [13]
II.2.- PLC
Para el control de algunos sistemas y procesos se pueden usar los PLC, cuyas
siglas corresponden a Programmable Logic Controller lo que en español sería
Controlador Lógico Programable.
Dependiendo de las entradas y salidas que tenga el PLC, éste tipo de control sobre
procesos se le suele llamar Program Logic Control, es decir, un control lógico
programado ya que se ejecuta un control basado en el programa que posee el PLC en
su memoria que está adaptado a lo que el operador desea que la maquina ejecute [14].
Su propósito general es monitorear parámetros de un proceso y ajustar las
condiciones de operación del mismo de acuerdo a las necesidades de la empresa, las
cuales fueron reflejadas en el programa.
El PLC tiene la ventaja de que puede ser programado, controlado y operado por
una persona aunque esta no tenga habilidades en operación de computadoras, gracias
a que desde su primera aparición se han ido desarrollando para simplificar su uso, por
lo que hoy en día se programan en lenguajes de alto nivel, sencillos para una persona
que no tenga conocimientos de programación sino conocimiento de las necesidades
de la empresa. Este lenguaje conoce como lenguaje escalera, y se puede ver algunos
símbolos del lenguaje en la Figura 9 [15].
AWG
Máximo
Amperaje (A)
10 14,8
12 11,8
14 9,33
16 7,40
18 5,87

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Figura 9. Ejemplo de Lenguaje Escalera.
Los primeros sistemas de PLC aparecieron a finales de los años sesentas y
principios de los setentas los cuales se crearon inicialmente para la industria
automotriz. Tradicionalmente, las plantas de automóviles debían apagarse por
completo al momento de cambiar el modelo en producción, pero con el uso de los
PLC las empresas lograron reducir el tiempo que la planta debía estar detenida
optimizando así el proceso.
El primer controlador lógico programable fue el MODICON (MOdular
DIgital CONtroler) modelo 084 fue desarrollado por Dick Morley en 1969 y fue el
primero en comercializarse. Estos primeros autómatas, sin embargo, presentaban
igualmente problemas con los procedimientos de reprogramación debido a que los
programas eran complicados y para realizar los cambios se requería un programador
con experiencia ya que trabajaban a lenguajes de muy bajo nivel.
A través de la década de 1970, se realizaron mejoras a estos dispositivos para
hacerlos más amigables con el operador, como agregarle interfaces como pantalla,
teclado entre otras cosas para el operador. Algunos de los primero PLC desarrollados
se pueden observar en la Figura 10.

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Figura 10. Primeros PLC con Interfaces Humanas. [15]
En 1978 se le introdujo un chip microprocesador que incrementó la capacidad
de automatización del sistema y bajó los costos. Además se desarrollaron programas
más accesibles para las personas en general, sustituyendo los lenguajes de bajo nivel
por lenguajes de alto nivel amigables para operadores no relacionados con la
programación.
El uso de los PLC ha ido aumentando a lo largo de las décadas, en 1980 se
fueron introduciendo más y más en empresas, y en los 90 se pueden comenzar a ver
en hogares, en equipo médicos, entre otras aplicaciones no relacionadas con empresas
[15].
Los PLC tienen hoy en día numerosas aplicaciones en empresas, casas, entre
otros lugares que se pueden mencionar. Estos son usados en su mayoría para el
control de un proceso. Por ejemplo para control en una fábrica de plástico se puede
controlar cuanta materia prima añadir al molde, cuanto tiempo dejar el molde en el
horno, las velocidades de las cintas transportadoras o brazos mecánicos según sea el
caso, también permite llevar un control automático de cuantas piezas de plástico se
han realizado, entre otras cosas.

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Otra aplicación que se puede nombrar es un sistema automatizado que se
desarrolló en el buque oceanográfico ARC “Gorgona” usando un PLC S7-300
Siemens, como el que se observa en la Figura 11, con sus respectivos módulos de
entradas digitales y análogas para la recolección de las señales de campo como
presiones, temperaturas, RPM y estados de inundación de sentinas, entre otras
funciones, para realizar el monitoreo de todos estos datos recogidos se creó una
interfaz gráfica para que el operador pueda estar al tanto de los mismos [16].
Figura 11. PLC Siemens S7-300. [14]
Gracias al gran uso de los PLC se han tratado de añadir funciones extras para
poder cubrir un campo mucho más amplio en la modernización de procesos, se han
añadido módulos que le dan capacidades de comunicación y de interacción al PLC lo
que abre un abanico de posibilidades para su uso. Algunos ejemplos de estos extras
que se han añadido pueden ser pantallas táctiles, que permiten el diseño de interfaces
más amigables, y permiten que el operador pueda interactuar de mejor forma con el
PLC. Además se han reducido de gran manera el tamaño de los equipos, logrando así
crear microPLC, como los desarrollados por Unitronics en sus Series Jazz, M90 o
Vision. Este tipo de PLC que se pueden observar en la Figura 12, poseen integrada la
pantalla y el teclado, además de tener posibilidades de add-ons para módulos de
comunicaciones.

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Figura 12. PLC Unitronics.
En el área de las comunicaciones los PLC tienen posibilidades de
comunicación serial usando RS232, pero se han creado módulos que permiten
conexiones a través de puertos Ethernet lo que permite conectar el PLC a Internet, o
también módulos que permiten conectividad Wifi. En este caso el que se piensa usar
es un modulo GSM, como se observa en la Figura 13, lo que permite una
conectividad a través de las grandes redes de telefonía móvil que tienen los
operadores celulares GSM, permitiendo así comunicación a través de celulares que
hoy en día es algo indispensable para cada persona.
Figura 13. Modulo GSM.

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II.3.- GSM
La tecnología GSM es el primer sistema estandarizado que usa transmisión
digital a través del espectro radioeléctrico en su segunda generación, al ser el primero
hace que el resto de sistemas digitales que han ido evolucionando sean compatibles
con éste. GSM cuyas siglas significan Global System Mobile, fue desarrollado desde
el año 1982 por el CEPT (Confederation of European Posts and Telecomunication).
El desarrollo de éste sistema surgió por la dificultad que había con el roaming
entre países con operadores de telefonía móvil analógica. Para poder ir de un país a
otro se tenía que informar al operador para que éste cediera los datos del cliente al
operador del país de destino y así poder tener servicio de telefonía celular. Esto se
eliminó en GSM con la creación de la tarjeta SIM, la cual posee los datos de cada
subscriptor y así al pasar a un país distinto al de tu operador, el operador del país de
destino tiene la posibilidad de prestar servicio de forma automática [17], [18].
Hoy en día la señal de GSM esta prácticamente en todos los países del mundo,
tal y como se observa en la Figura 14. Se trabaja en diferentes bandas de frecuencia,
las cuales son 850MHz, 900MHz, 1800MHZ, 1900MHZ y hasta 2100MHz. En
Venezuela los operadores trabajan en las bandas de 850MHz y 900MHz básicamente,
aunque actualmente se encuentran desarrollos en las bandas de 1900MHz y
2100MHz.

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Figura 14. Señal GSM en el Mundo. [17]
II.4.- SMS
Otro de las novedades que trajo GSM es la posibilidad de enviar mensajes de
texto cortos sin influir con una comunicación de voz, este servicio fue llamado SMS
cuyas siglas son Short Message Service, es decir, servicio de mensajes cortos. Este
servicio permite el envío de 160 caracteres, o 140 bytes de data binaria, lo que
permite el envío de informaciones específicas entre un usuario y otro sin la necesidad
de realizar una llamada.
Los mensajes de texto dan una ventaja, la cual es poder mandar información y
aunque el destino no esté disponible en el momento se puede leer dicha información
cierto tiempo después, o inclusive si el móvil de destino está apagado en el momento
del envío, la central de SMS tiene la capacidad de guardar el mensaje durante cierto
tiempo e intentar el reenvío hasta que sea enviado o sea eliminado por el tiempo [10].
Hoy en día se han desarrollado numerosas aplicaciones gracias a las
facilidades y a las ventajas del servicio de SMS. Entre aplicaciones basadas en SMS
se pueden nombrar tele alarmas, tele medidas, telecontrol, entre otras cosas, que
pueden ser posibles gracias al desarrollo de sensores, relojes, detectores, u otro tipo
de equipos que tienen la capacidad de mandar un mensaje dando sus medidas, o la
alarma que se encendió, o pidiendo algún tipo de respuesta del usuario. También se

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pueden ver aplicaciones desde el usuario hacia el equipo de destino como por un
mensaje de texto poder hacer transacciones bancarias, compras en establecimientos o
inclusive correo electrónico, todo esto gracias a la movilidad que da trabajar con SMS
[19].
Algunas aplicaciones desarrolladas con el uso de SMS es el control y
supervisión de una casa a través de equipos de domótica y un teléfono celular el cual
enviará información al dueño de la casa sobre ciertas alarmas, o recibirá información
sobre ciertas actividades a realizar. Ésta aplicación fue desarrollada en Portugal,
donde mediante el uso de un microcontrolador, controlaron 6 entradas de alarmas en
distintos lugares de la casa como detectores de intrusos, detectores de incendios, etc.,
6 salidas a distintos equipos como aires acondicionados, luces, entre otros equipos,
utilizando un teléfono móvil de marca Nokia para establecer la recepción y envío de
los SMS. Tuvieron la posibilidad de usar un MODEM GSM o un celular, pero
decidieron el uso de celular por la disponibilidad y costo del mismo, aunque tuvieron
que hacer un conversor de data desde el celular hacia el microcontrolador, que en este
caso fue un conversor RS232 [20].
También se han desarrollado aplicaciones usando PLC para telecontrol de
equipos mediante el uso de SMS. Una plataforma de telecontrol para instalaciones
industriales remotas fue desarrollada en Valladolid, España. En dicha plataforma
utilizaron comunicación con SMS, la cual la hicieron añadiendo a un PLC marca
Siemens un MODEM GSM de marca Wavecom. El uso de ese MODEM no fue
sencillo gracias a que los PLC normalmente eran utilizados para controlar switches, y
las aplicaciones de comunicación son extras que necesitaban cierta investigación para
poder ser usados. En este caso se usó una librería específica para comunicar ese
MODEM con ese PLC mediante el cual se establecían como debían ser las estructuras
de los SMS, se establecían las funciones a controlar, por ejemplo, encendido y
apagado de motores, y además se escogen los comandos que hay que utilizar para

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establecer la conexión entre el MODEM GSM y la red del operador celular a utilizar.
[21]

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Capítulo III
Metodología
III.1.-Fase 1: Investigación bibliográfica
Esta fase finaliza con toda la búsqueda del soporte teórico para la realización del
trabajo especial de grado. Se buscará información en libros, revistas, publicaciones
y/o artículos relacionados con las energías alternas, con el uso de PLC, sus
aplicaciones actuales y la tecnología GSM. Las fuentes bibliográficas que serán
utilizadas son fuentes validas que se pueden sustentar para garantizar el acceso a
información verídica como soporte para cada una de las fases del proyecto.
Para realizar dicha búsqueda de información, se visitaran otras instituciones,
además de la UCAB, tales como:
USB (Universidad Simón Bolívar).
UCV (Universidad Central de Venezuela).
Otra fuente de información es el internet para búsquedas en sitios web técnico y
validado, por ejemplo el sitio Web de la IEEE, Scholar Google y sitios Web de otras
universidades del mundo entre otros, los cuales servirán para incrementar los
fundamentos del proyecto.
III.2.-Fase 2: Investigación práctica
Luego de tener una base de información bibliográfica y tener un conocimiento
técnico de mayor nivel sobre los distintos temas, se procederá a platicar con personas
que trabajan en distintas áreas relacionadas al trabajo especial de grado, con el fin de
conocer experiencias vividas que puedan aportar una orientación mientras se

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comienza el diseño del proyecto. Estas personas son personas involucradas a la
universidad, y a empresas que han trabajado o trabajan con productos relacionados.
III.3.-Fase 3: Análisis y Búsqueda de los equipos necesarios
Luego de conocer la base teórica acerca de la energía fotovoltaica, los PLC y del
módulo GSM para el PLC, se harán estudios acerca de que equipos y elementos se
necesitan para implementar el trabajo especial de grado, los cuales surgirán a través
de la información obtenida previamente y durante la ejecución del proyecto, se
evaluarán las distintas formas de adquirirlos. En el caso del PLC y el modulo GSM
pueden ser adquiridos a través de la UCAB, debido a que la universidad cuenta con
un laboratorio y personal dedicado a esta tecnología, por lo que la búsqueda se
dedicara básicamente para el sistema de energía fotovoltaica.
III.4.-Fase 4: Diseño del sistema de Energía Fotovoltaica
Se realizará el diseño de un sistema de energía fotovoltaica, el cual podrá ser
adaptado a cualquier aplicación que consuma un nivel de energía proporcional al
sistema fotovoltaico. Este diseño contará con equipos disponibles en el mercado para
que cualquier persona pueda aplicarlo. El diseño de este sistema no podrá ser
utilizado en aplicaciones de alto consumo energético, pero tendrá la posibilidad de ser
escalable según las necesidades de la aplicación final.
III.5.-Fase 5: Diseño del sistema de telecontrol utilizando tecnología
GSM
Se realizará un diseño del sistema de telecontrol con el PLC de forma
independiente de los sistemas que se controlarán. De acuerdo a investigaciones
previas sobre el equipo se determinarán las aplicaciones y el campo en el que esta

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herramienta puede ser utilizada, las cuales no son genéricas y van estrechamente
ligadas al PLC a utilizarse.
III.6.-Fase 6: Implementación
Una vez obtenidos los equipos necesarios para poder ejecutar el proyecto, se
realizará la implementación de los dos sistemas diseñados anteriormente. Se tomarán
cada una de las premisas que indica el manejo de estos equipos así como la
adaptación de los accesorios necesarios de acuerdo a los estándares estudiados.
Una vez desarrollados los sistema de energía y de control por separado, la
implementación culminará con el acople de ambos sistemas.
III.7.-Fase 7: Aplicación
Se realizará una aplicación básica donde se pueda poner en funcionamiento los
dos sistemas diseñados y/o implementados anteriormente. Para eso se adaptará el
PLC para habilitar el control y supervisión de distintos parámetros de la aplicación
definida con anterioridad, así como también se adaptará el sistema de alimentación
para que la aplicación sea lo más óptimo posible.
La aplicación se modificará de acuerdo a las evoluciones que se encuentren una
vez puesto en práctica los sistemas en conjunto.
III.8.-Fase 8: Análisis de Resultados y Conclusiones
Se realizará un análisis de los resultados obtenidos en el diseño e implementación
de los sistemas. En dicho análisis se realizará un estudio de factibilidad para ser
aplicados estos sistemas en un futuro en empresas u hogares, y un estudio económico
para conocer la rentabilidad del proyecto.

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Capítulo IV
Desarrollo
En esta etapa se describe la ejecución del proyecto desglosado en el orden de las
acciones realizadas para su elaboración final. Hay que destacar que se describe la
implementación de los 3 sistemas: Sistema fotovoltaico, sistema de control y
aplicación, y como se logró su acople final.
Los circuitos diseñados para lograr el acople entre el sistema de control y el
sistema fotovoltaico, fueron realizados específicamente para lograr los objetivos
planteados al inicio del proyecto, donde todos son circuitos impresos en baquelitas de
cobre con el objetivo de que funcionen con la mayor estabilidad posible.
IV.1.-Fase 1: Investigación bibliográfica
Se inicio con una documentación y estudios de la bibliografía obtenida, debido a
su importancia dentro del proyecto. Esta fase fue dividida a su vez en tres
investigaciones de fuentes diferentes, trabajos de grado realizados por estudiantes de
la UCAB, USB o UCV, libros y publicaciones relacionados con energía solar y PLCs,
y páginas de internet.
Durante la búsqueda en las distintas universidades se consiguieron proyectos
relacionados con las energías renovables, permitiendo observar la evolución de la
investigación en este tema y aportando ideas para llegar a los objetivos trazados.
A la par de realizar la investigación basada en los trabajos de grado, también se
realizó investigación en libros de distintos autores sobre energía fotovoltaica. El libro
que sirvió de guía durante el diseño y aplicación del sistema de energía fotovoltaica
fue “Guía de Instalador de Energías Renovables” de Tomas Perales Benito. Este
libro posee los conocimientos y recomendaciones básicas que se deben tener en

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cuenta a la hora de diseñar e implementar el sistema, lo que fue realmente útil y
práctico en esta etapa de investigación para ampliar la base teórica relacionada al
tema.
También se utilizó internet como fuente de investigación. Se visitaron diferentes
páginas relacionadas a las energías fotovoltaicas en su mayoría, debido a que el
objetivo más importante de esta etapa era afianzar la base teórica en las energías
fotovoltaicas, ya que las áreas de telecontrol y de PLC fueron estudiadas durante la
carrera y se cuenta con una base teórica y práctica. Entre las páginas utilizadas para
conseguir información fueron Scholar Google, en la cual se descargaron gran número
de documentos electrónicos publicados en distintas instituciones y universidades
sobre implementaciones de sistemas de energía fotovoltaica, telecontrol con GSM e
inclusive telecontrol con PLC. También se sustrajo información de “Energías
Renovables (http://www.energias-renovables.com)”, página en la cual se
consiguieron artículos sobre aplicaciones de energía fotovoltaica publicados por
personas especializadas en el tema.
Con respecto al tema de los PLC, aparte de los documentos extraídos de Scholar
Google, se visitaron páginas web de distintos fabricantes tales como Siemens,
Honeywell, Unitronics, entre otros, para conocer las prestaciones de los equipos y así
tener mayor conocimiento de los mismos. A la misma vez se cursó la electiva
“Controladores Lógicos Programables PLCs y OPEC”, la cual ayudó a poseer una
base en la programación de los mismos, facilitando así el proceso a la hora de realizar
la programación final del sistema. Como el PLC utilizado es de la marca Unitronics,
se extrajo de la página de unitronics todos los manuales y tutoriales relacionados con
la utilización de un PLC serie Jazz, y de el modem GSM.
IV.2.-Fase 2: Investigación práctica

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Al poseer una base teórica sobre los temas involucrados en el Trabajo Especial de
Grado, se procedió a realizar una investigación desde un punto de vista menos teórico
y más práctico. Para realizar este tipo de investigación, se utilizó como base las
aplicaciones anteriormente investigadas a través de las publicaciones encontradas, y
se buscó conversar con personas que estén día a día en contacto con este tipo de
tecnologías para obtener así información verídica acerca de las mismas.
En primer lugar se tuvo la oportunidad, como se mencionó anteriormente, de
cursar la electiva “Controladores Lógicos Programables PLCs y OPEC”, en la cual
durante todo un semestre se pudo trabajar directamente con el PLC a utilizar, y así
conocer paso a paso la programación de los mismos. A su vez se pudo conversar con
profesores relacionados a la materia, los cuales apoyaron la utilización de PLC como
controlador del sistema.
Además de la información recaudada en la electiva, se decidió tener
conversaciones con una persona que tuviera relación con las energías alternativas, y
con otra persona que tuviera relación con la utilización de un PLC como sistema de
control. En primer lugar se conversó con empresas que utilizan PLC, y de esta
conversación se pudieron concluir algunas ventajas y desventajas de utilizar PLC.
Entre las ventajas de los PLC se pueden destacar:
 El PLC necesita un área para ser instalado de aproximadamente 30 , a
diferencia de los contactores utilizados anteriormente que solían ocupar hasta
2 de superficie.
 El PLC es un elemento sumamente confiable, y al tratarse de una línea de
producción es muy importante la estabilidad del sistema, lo cual se logra
mejorar ya que los contactores al ser piezas mecánicas en constante
movimiento tienen muchas posibilidades de fallar.
 El PLC proporciona extras como la posibilidad de conectarse en red, a
internet, o inclusive usando tecnologías celulares, lo que permite tener a

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tiempo real y a distancia información de los procesos que antes solo se podía
tener si se estaba en constante vigilancia de las maquinas.
 La programación utilizada por los PLC permite variar parámetros importantes
en corto tiempo, o inclusive automatizar cambios que antes tenían que ser
realizados por un supervisor de la maquinaria.
 El PLC puede poseer pantalla, teclado, u otros agregados que permiten su
control por un humano de forma agradable y sencilla.
Aunque tienen grandes ventajas, los PLC también tienen sus puntos en contra que
deben ser tomados en cuenta:
 En Venezuela se hace difícil conseguir variedad de equipos ya que tienen que
ser importados, y actualmente con las limitaciones para conseguir divisas se
hace complicado, y el precio de los mismos suele ser elevado en caso de
conseguirlos.
 La programación interna del PLC no puede ser realizada por cualquier
persona, sino por un programador especializado. Inclusive se hace difícil
cambiar de programador ya que si un programa fue creado por una persona,
suele ser complicado que otra persona lo modifique.
Conversando con empresas afines a las energías renovables, se obtuvo
información acerca de los proyectos que se están ejecutando actualmente en el país, y
se analizaron ideas para posibles aplicaciones.
Aparte de las aplicaciones, se conversó acerca de los materiales utilizados en los
sistemas fotovoltaicos, lo cual sirvió para realizar luego, la base solar con perfiles de
aluminio. También se conversó acerca de proveedores de algunos materiales
necesarios para concluir la base del sistema, y consejos acerca del cableado y
protección de las baterías. Luego con esta información se procedió a desarrollar la
base para los paneles, baterías, PLC, y el resto de equipos del sistema, tratando de
hacerla lo más duradera, rentable y ecológica posibles.

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IV.3.-Fase 3: Análisis y Búsqueda de los equipos necesarios
Al tener información suficiente sobre las tecnologías que se desean implementar
en el Trabajo Especial de Grado se necesitó realizar un análisis acerca de los equipos
necesarios para la implementación en caso de ser posible. En primer lugar se
identificaron los equipos necesarios para el sistema de energía fotovoltaica, entre los
cuales se pueden destacar paneles solares, baterías, un regulador de carga, y un
inversor en caso de que la carga final sea AC. Actualmente el costo de estos equipos
suele ser sumamente alto en el país ya que son equipos importados, debido a esto en
primer lugar se decidió realizar un presupuesto de los equipos y así analizar la
factibilidad de obtenerlos.
Durante la realización del presupuesto, se contactó a la empresa Acumuladores
Duncan C.A. con el fin de obtener el costo o solicitar el prestamo de las baterías
modelo Solar Power 2000, especiales para sistemas de energía solar, y de los demás
equipos para la implementación del sistema energía fotovoltaica. Como se mencionó
anteriormente los equipos poseen un costo alto, por lo que se pudo obtener en calidad
de préstamo únicamente los siguientes equipos: 2 Paneles Solares Atersa A66P, 1
Regulador JUTA de 15A, 2 Baterías Solar Power 2000 de 90Ah y un inversor Mobile
Power de 300W.
Al poseer los equipos del sistema fotovoltaico, se procedió a realizar la búsqueda
de los equipos necesarios para el sistema de telecontrol. Para este sistema se necesita
únicamente un PLC, el kit para conectar el PLC a la computadora y el MODEM
GSM a utilizar. Al igual que con los equipos del sistema fotovoltaico, en primer lugar
se decidió realizar un presupuesto para analizar la posibilidad de obtener los equipos.
Se conversó con la empresa INTRAVE (empresa la cual surtió a la UCAB con los
equipos necesarios para la electiva “PLC”), la cual hizo llegar el presupuesto con los
equipos necesarios, pero al ser sumamente alto, se procedió a tramitar el préstamo de
los equipos por parte de la universidad.

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Presentado el proyecto a la UCAB se llegó al acuerdo a través de la escuela de
telecomunicaciones de que se permitieran utilizar los siguientes equipos durante la
ejecución del proyecto: 1 PLC Marca Unitronics Serie Jazz R16, 1 Programming Kit
para el PLC y 1 MODEM GSM Sony Ericsson GM29.
En primer lugar se realizaría el análisis, pero a medida que se profundizaba en
éste, se pudo notar el alto costo de los equipos necesarios por lo que el objetivo
cambió, y primero se consiguieron los equipos y luego de tenerlos se realizó un
análisis para tener una aplicación acorde a las características de los mismos. De este
análisis se obtuvo la siguiente descripción de cada equipo:
IV.3.1.- Panel solar ATERSA A-66P
Los paneles solares conseguidos son marca ATERSA modelo A-66P de 36
medias células policristalinas que suministran la tensión idónea para sistemas
fotovoltaicos aislados de 12V DC. Estos módulos se agrupan en la gama de media-
alta potencia, y son ideales para cualquier aplicación que utilice el efecto fotoeléctrico
como fuente de energía limpia debido a su mínima polución química y nula
contaminación acústica. Como se puede ver en la Tabla 4, sus especificaciones
técnicas coinciden con lo revisado en el marco teórico. Al ser un panel Policristalino,
la eficiencia esta cerca del 13%.
Cada módulo está formado por un cristal con alto nivel de transmisividad.
Cuenta con uno de los mejores encapsulantes utilizados en la fabricación de los
módulos, el etil-viniloacetato modificado (EVA). La lámina posterior consta de varias
capas, cada una con una función específica, ya sea adhesión, aislamiento eléctrico, o
aislamiento frente a las inclemencias meteorológicas. En la Figura 15 se puede
observar la cantidad de ampers que entrega el panel por cada Kw/m².

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Tabla 4. Especificaciones modulo solar ATERSA A-66P [22]
Figura 15. Ampers por cada Kw/m² [22]

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IV.3.2.- Regulador de carga JUTA CMP12
El regulador de carga solar marca JUTA, está encargado de la regulación de la
carga en el sistema y posee una selección automática de voltaje entre 12 y 24 voltios.
En sus indicadores se encuentran 2 leds de carga, que sirven para saber si los paneles
están proporcionando suficiente corriente como para cargar las baterías y otro para
saber si las baterías están siendo cargadas, además posee otros 3 leds que indican el
nivel de carga de las baterías, tal y como se observa en la figura 16.
Posee 1 entrada, 1 entrada/salida y 1 salida; cada entrada y/o salida está
constituida por un polo positivo y uno negativo: la primera entrada corresponde a la
conexión de los paneles solares, la entrada/salida corresponde a la conexión del
banco de baterías, la cual permite la carga de las mismas y la alimentación que va a la
salida, la cual es de 12V DC, los cuales pueden ser usados directamente como voltaje
DC o conectados a un inversor para tener un voltaje AC.
El regulador está diseñado para cumplir las siguientes funciones: protección
de sobrecarga, protección de cortocircuito, regulación de temperatura, protección de
polaridad inversa, protección de descarga, protección contra rayos.
Figura 16. Regulador JUTA CMP12

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Los datos técnicos proporcionados por el fabricante a 25 , se pueden detallar
en la Tabla 5.
Tabla 5. Especificaciones Técnicas Regulador Solar JUTA
IV.3.3.- Baterías DUNCAN SP-90-12
Son baterías de ciclo profundo, lo que significa que pueden mantener una
cantidad de corriente constante durante un periodo largo de tiempo. Se pueden
descargar más profundamente de manera consecutiva y sus placas son de mayor
grosor, a diferencia de las baterías automotrices que están diseñadas para tiempos
cortos, por lo que las baterías de ciclo profundo son ideales para este tipo de
instalaciones, bastante resistentes a condiciones ambientales adversas.
En la Figura 17 se detalla la información provista por el fabricante referida al
tiempo de duración en relación al consumo. En resumen la batería es una batería de
Modelo CMP12 6A CMP12 12A
Max. Corriente
de carga
<6A <12A
Caída de Voltaje <140mv <210mv
Rango de Voltaje
Limite de Alto
Voltaje
Limite de Bajo
Voltaje
Voltaje de Re
conexión
Máximo
Consumo
Tamaño del
Terminal
Tamaño
Peso
2.5mm²
102x45x107mm
0.168kg
12/24 V auto
13.7V -27.4V
10.5V -21.0V
12.6V -25.2V
<20mA

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12V de Ni-Cd con una capacidad de 90Ah, son baterías selladas por lo cual no
necesitan ningún tipo de mantenimiento
Figura 17. Batería solar SP-90-12 DUNCAN
IV.3.4.- Inversor 12-300 serie Easy Power
El Inversor modelo 12-300 de la serie Easy Power IES, invierte la señal de 12
V DC a 110 V AC, a 60 MHZ, con una potencia de 300 W continuos, y picos de
hasta 600W. Posee 2 toma corrientes, por lo que se pueden conectar dos dispositivos
al mismo tiempo, siempre y cuando no se sobrepase la salida máxima de 300W. En la
Tabla 6 se presentan las especificaciones del fabricante de manera detallada.
Tabla 6. Especificaciones Técnicas Inversor SP-12-300
12V
300W 11V+/-0,25V
600W FormadeOndaSalidaCA
FrecuenciadeSalidaCA
30Amp EficienciaCD-CA
0,24Amp Conexiónal Bancode
BateríasRuidoAudible
0°Ca40°c Sobrecarga
0°Ca60°c Rangode VoltajeCDDe
EntradaFusibleCDdeEntrada
120V+/-10% EntradaVCD
Potencias
Corrientes
Temperaturas
TemperaturadeOperación
TemperaturadeAlmacenamiento
OndaSeno, ModulaciónPWMPotenciaPicoInstantánea
PotenciaContinua
CorrienteCDMáxima deEntrada
CorrienteCDdeEntradasinCargaCAConectada
VoltajeCAdeSalida
VoltajeCDDealarmaAudibleDeBateríaBaja
MínimoVoltajeDCBateríaParaSupresiónde
SalidaCA
Voltajes 30Amp
300W
60Hz+/-5%
85-90%
<25Dbaaunmetro
ConectorCDdeAutomóviles
375W/15min
Min=10V,Max=15V+/-0,25V

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IV.3.5.- Jazz™: micro PLC JZ10-11-R16
El PLC escogido de la marca Unitronics serie Jazz modelo JZ10-11-R16. Se
escoge este modelo ya que de los PLC encontrados en la Universidad Católica Andrés
Bello es el único que posee entradas analógicas, las cuales pueden ser sumamente
necesarias a la hora de trabajar con voltajes y corrientes provenientes de los paneles.
El PLC Jazz es realmente considerado un micro OPLC, que viene dado
gracias a 2 características importantes del PLC. La primera característica es su
reducido tamaño. El PLC de la serie Jazz posee un tamaño compacto lo cual permite
sea instalado en cualquier lugar de forma práctica. La segunda característica es que
este PLC no es realmente un PLC sino un OPLC, se le dice así gracias a que posee
incorporado un teclado y una pantalla HMI, lo cual permite la interacción entre un
operador y el PLC de forma agradable y sencilla, tal y como se observa en la Figura
18.
Figura 18. Vista Frontal PLC Jazz JZ10-11-R16 [23]
Las características técnicas del PLC Jazz JZ10-11-R16 se detallan en la Tabla 7.

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Tabla 7. Especificaciones Técnicas del PLC Jazz JZ10-11-R16
IV.3.6.- Sony Ericsson MODEM GSM 900Mhz - GM29
Para realizar el telecontrol se necesita agregar al PLC un modem para permitir
la comunicación entre el PLC y un sistema externo. En este caso se decidió utilizar
tecnología GSM para la comunicación, más específicamente SMS.
Para poder comunicarse a través de SMS usando el PLC, se escogió el modem
GSM Sony Ericsson GM29 ubicado en la Universidad Católica Andrés Bello. El
módem es un dispositivo potente y flexible que puede utilizarse en una amplia gama
de aplicaciones de telemetría y telemática que se basan en el control remoto,
intercambio de datos, voz, SMS o fax a través de la red celular GSM.
Este modem es pequeño y ligero, y proporciona una interfaz en serie RS232
estándar para la comunicación, como se observa en la Figura 19, así como también
tiene una interfaz de audio que permite conectarse a un teléfono analógico. Una
aplicación típica de extremo a extremo consiste en conectar un microcontrolador para
comunicarse, a través del módem GM29, con un terminal remoto usando la red GSM.
6 10mSeg
2 20mSeg
2 10mSeg
6 5A
20,4V a 28,8V 250V
30V
136mA@24VDC
0-5VDC 0-10VDC
17-28VDC 28,8V
3,7mA@24VDC GSM SMS hasta 6 por msj
1,2mA@24VDC 6
Comunicaciones
Números permitidos
I0-I5
I6-I7
O0-O5
Voltaje DC
Entradas Analógicas
"0" Lógico PNP
"1" Lógico PNP
Corriente de Entrada
I0-I5
I6-I7
Tiempo de RespuestaEntradas
Salidas
Consumo de Corriente
Máximo Total
Voltaje de Entrada
Alimentación
Tipo Relay
AN2-AN3
Rango de Entrada
Máxima Entrada
Máximo
Corriente de Salida
Voltaje Permitido
Voltaje AC
Digitales
Analógicas o Digitales
Analógicas
Rango Permitido

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Figura 19. MODEM GSM Sony Ericsson GM29
Las características técnicas del MODEM GM29 ofrecidas por el fabricante se
detallan en la Tabla 9.
Tabla 8. Especificaciones Técnicas MODEM GSM GM29
IV.4.-Fase 4: Diseño del sistema de Energía Fotovoltaica
40 + SIM
100
5 - 32VDC a 1,5A Max
EGSM 900Mhz y 1800Mhz
2W a 900Mhz
50ohm
> -102dBm
Funciones de SMS
Texto y Datos
Envío de hasta 6 SMS encadenados
Rango de Voltaje
Rango de Frecuencias
Max Potencia de Salida
Impedancia de la Antena
Sensibilidad Estática
Especificaciones de Radio
Almacenamiento de Datos
Alimentación
SMS
Libreta de Teléfonos

Página 60
En esta fase se realizo únicamente el diseño del sistema fotovoltaico. En el mundo
empresarial, normalmente para realizar un diseño de un sistema de energía se debe
estimar la utilización máxima que se le dará al sistema durante el tiempo de vida del
mismo. Esta utilización suele ser llamada la carga del sistema. Luego de tener
identificada la carga del sistema es que se comienzan a estimar la cantidad de equipos
necesarios para dicha carga, durante una cantidad de tiempo al día.
En el caso de este trabajo especial de grado, para poder realizar la
implementación, se realizo el diseño del sistema fotovoltaico con los equipos que se
consiguieron. Luego de analizar los equipos obtenidos y todas sus características en la
Fase 3, se procedió a realizar el diseño con esos equipos, y utilizando la tabla que se
puede observar en la Figura 17 proporcionada por la empresa DUNCAN de
Venezuela se estimó la carga que soporta el sistema.
En primer lugar se diseñó la conexión de los equipos utilizados en este sistema.
Como se menciono en la Fase 3, los equipos utilizados para el sistema de energía son
los 2 paneles, las dos baterías, el regulador y el inversor. El regulador es el punto en
común entre los demás componentes, ya que éste es el que tiene la función de regular
la carga, y descarga de las baterías, y de permitir la alimentación o no hacia la carga
final. Debido a esto es que los paneles, el inversor y las baterías van conectados hacia
el regulador y no directamente entre ellos. Los paneles van conectados a la entrada
del regulador, las baterías van conectados a la entrada/salida del regulador y por
último el inversor va conectado a la salida del regulador como se observa en la Figura
20.
De esta manera, se controla la entrada de corriente de los paneles hacia las
baterías cuando las mismas estén 100% cargadas, o se controla la salida de corriente
hacia el inversor cuando las baterías se encuentran por debajo de su nivel de descarga.
Estas funciones son sumamente importantes para la estabilidad y durabilidad del
sistema, ya que controla la carga y descarga de las baterías alargando así su tiempo de

Página 61
vida útil, además de proteger a los paneles e inversor de sobrecargas, corrientes
invertidas, entre otras cosas.
Figura 20. Diseño del Sistema de Energía Fotovoltaica.
El diseño del sistema fue realizado para un sistema de 12V, con una durabilidad
de 180Ah. Esto se logra conectando ambas baterías en paralelo, asegurando así el
voltaje alrededor de los 12V, y alargando el tiempo de operatividad del sistema sin
recibir luz de los paneles. La otra opción en la conexión de las baterías, era
conectarlas en serie, con lo que se podía obtener 24V, pero la durabilidad quedaba en
90Ah.
Lo mismo se realizó con los paneles para acortar el tiempo de carga del sistema.
Ambos paneles se conectaron en paralelo, para garantizar así un mayor ingreso de
corriente hacia el regulador, y posteriormente hacia las baterías, lo que permitirá la
carga de las mismas en un menor tiempo que si se hubieran conectado los paneles en

Página 62
serie. El sistema de energía fotovoltaica queda diseñado para ser un sistema que
trabaje con 12V, siendo así compatible con el inversor y garantizando un tiempo de
operatividad sin sol más largo, y un tiempo de carga más corto.
IV.5.-Fase 5: Diseño del sistema de telecontrol utilizando tecnología
GSM
Una vez realizado el diseño del sistema de energía fotovoltaica, se procedió a
realizar el diseño por separado del sistema de telecontrol. Este sistema de telecontrol
consta de 2 componentes esenciales, los cuales son el PLC y el MODEM GSM.
Luego de analizar estos componentes se procedió a realizar el diseño. En primer
lugar es importante destacar que como el MODEM es Dualband 900/1800Mhz,
actualmente solo funciona en el país para la operadora de telefonía celular DIGITEL.
Esto se debe a que esta operadora trabaja en la banda de los 900 MHz, y las otras
operadoras del país trabajan en las bandas de 850 MHz y 1900 MHz por lo que no
son compatibles con el MODEM que se utilizará en el proyecto.
Escogida la operadora, se procedió a decidir el tipo de comunicación a utilizar
entre el sistema y el operador. El MODEM tiene la capacidad de comunicarse vía
telefónica, vía datos hasta GPRS Clase B a 85,6 Kbps y vía SMS. En este proyecto se
utilizara la comunicación vía SMS ya que es compatible 100% con el PLC utilizado,
y se descarta la utilización de comunicación vía telefónica ya que al ser telecontrol se
supone que en la estación no se encontrará ningún operador del sistema. También se
descarta la transmisión vía GPRS ya que el PLC es el único controlador del sistema, y
éste no posee un sistema operativo capaz de generar datos, archivos y otras cosas que
se transmitan por GPRS hacia un PC u otro tipo de sistema.
Se escoge comunicación vía SMS ya que en primer lugar, esta tecnología
funciona en cualquier lugar del país donde se posea señal GSM, lo que en el caso de

Página 63
la operadora DIGITEL actualmente es una gran mayoría del territorio poblado del
país. Además, el uso de SMS permite que el proyecto sea económico, ya que el
operador que recibirá la información no necesita más que su celular para poder estar
en comunicación con el sistema, y no necesita adquirir un computador o una consola
de control para enviar y recibir parámetros del sistema. En el caso de Venezuela la
penetración celular viene siendo cercana al 100%, por lo que no hay problema en
adquirir el celular. Además la función de enviar y recibir SMS está presente
actualmente en cualquier teléfono celular, y el operador puede poseer un celular de
cualquier operadora para comunicarse con el sistema.
El envío y recepción de SMS será controlado por el PLC Jazz JZ10-11-R16, el
cual es 100% compatible con el MODEM Sony Ericsson GSM GM29. Se utilizaran
las entradas analógicas del PLC para recibir los parámetros a monitorear, y sus
salidas para controlar el encendido y apagado del sistema y de la aplicación final. El
PLC se comunica con el modem a un kit conversor de DB9 a RJ11, utilizando
comunicación serial RS232, y luego el MODEM con un Simcard con línea Digitel
enviara los SMS a través de su antena, tal y como se puede ver en la figura 21. En la
Fase de implementación se explicará en detalle las conexiones entre el sistema de
energía el sistema de telecontrol y los materiales y circuitos utilizados.
Figura 21. Diseño del Sistema de Telecontrol.

Página 64
IV.6.-Fase 6: Implementación
La implementación del proyecto se desarrolló en varias etapas, estudiando cada
uno de los componentes necesarios para la interacción del sistema de energía con el
sistema de control.
En la figura 22 se puede observar el diseño de la base solar.
Figura 22. Base Solar.
IV.6.1.- Base Solar
La base fue elaborada con ángulos de aluminio de pulgada y media de grosor, se
escogió usar este material debido a que proporciona la estabilidad suficiente para
soportar el peso del sistema y el material es resistente a cualquier tipo de condición
ambiental. Las medidas de la base solar son las siguientes:
 Altura : 1,64 m – 1,49 m
 Ancho : 0,77 m
 Largo: 1:32 m

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Tanto el largo como el ancho de la base fueron adaptados exclusivamente al
tamaño de los paneles solares. Se tomó una altura promedio con el objetivo de
poder trabajar con mayor comodidad en la base y ubicar estratégicamente los
componentes restantes debajo de la estructura proporcionando protección.
Existe una diferencia de 15 cm entre los ángulos de la parte posterior y la
parte frontal de la base usados en la altura, esto con el objetivo de lograr una
breve inclinación entre 10 y 15°, de manera de que al presentarse una
precipitación de agua la misma pueda circular, limpiando las celdas solares de los
agentes del medio ambiente como el polvo y evitando que el agua se estanque o
ejerza algún tipo de presión sobre la base.
Para el acople de los ángulos de aluminio se utilizaron remaches de 3/8”, estos
ejercen suficiente fuerza para unir las piezas de la base, y son sumamente
prácticos para su implementación. Por unión se utilizaron en promedio 2
remaches para prevenir que la base se descuadrara o se despegara alguna de las
uniones.
Como parte funcional de la base, se encuentra que el marco superior esta
unido al paral horizontal de la parte posterior a través de bisagras, permitiendo
que el mismo tenga la capacidad de moverse para el caso de que se desee adaptar
la base para funcionar como seguidor solar.
IV.6.2.- Conectores
Para cada una de las conexiones del sistema se utilizaron conectores regulares
con formas circulares y rectangulares utilizados según la conveniencia del caso, estos
fueron adaptados manualmente a los cables, soldándolos con estaño y recubriendo la
conexión con un aislante de goma protegiendo la conexión de corto circuitos. En la
figura 23 se pueden observar los conectores utilizados y su adaptación a uno de los
cables.

Página 66
Figura 23. Conectores Utilizados.
IV.6.3.- Protección para el cableado
Con el fin de evitar accidentes, el cableado que se encuentra fuera de la caja de
seguridad está recubierto con tubería corrugada, esto protege el cableado de cualquier
agente externo que lo pueda dañar, dándole mayor protección y durabilidad al diseño
en el tiempo, lo que se puede observar en la figura 24.
Figura 24. Protección para el Cableado.

Página 67
IV.6.4.- Sistema de Energía Fotovoltaica
Los paneles solares fueron ubicados en la parte superior de la base solar con el
fin de que captaran la mayor cantidad de radiación solar, la conexión de los paneles
solares tal como se acordó previamente en el diseño es en paralelo para asegurar los
valores de voltaje y amperaje requeridos.
En base a las especificaciones técnicas de los paneles solares, se utilizó para el
cableado desde los paneles al regulador, cable AWG 16, ya que el mismo soporta los
valores de amperaje nominales sin inconvenientes, estos cables pasan a través de la
tubería corrugada hasta llegar a la caja 1 de seguridad que es donde se encuentra el
regulador solar.
Las baterías se encuentran ubicadas debajo de los paneles solares en una caja
plástica de protección del lado donde se encuentran las cajas de seguridad, al igual
que los paneles, las baterías fueron conectadas en paralelo como se explicó en el
diseño. El cable utilizado para la conexión con el regulador es número AWG 10 ya
que por este circula una mayor cantidad de corriente, pudiendo llegar hasta 15A.
Todas las conexiones al regulador solar fueron realizadas con conectores
circulares de diferentes tamaños dependiendo del grosor del cable y se utilizó el
mínimo largo de cable requerido para cada una de las conexiones para evitar
atenuación en la señal.
Después de terminar la instalación del sistema de energía, se procedió a estudiar
su funcionamiento para determinar los valores más significativos a controlar. El
primer paso fue determinar cuál es el valor de voltaje que expresa el estado de
descarga de las baterías. Con una prueba de laboratorio se tomó el regulador solar y
se le aplicaron diferentes voltajes determinando que a 11 V, el regulador solar cierra
su salida de carga, para no llegar a un valor que afecte el funcionamiento de las

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baterías, por lo que este valor de voltaje representa la descarga máxima a la que
pueden llegar las baterías.
Para determinar el tiempo de carga de las baterías se conectó el sistema de carga y
se desconectaron las aplicaciones. Se realizaron mediciones diarias durante 5 días en
horas de la tarde, alrededor de las 5:00pm cuando ya la incidencia solar no es lo
suficientemente fuerte como para realizar una cargar significativa en las baterías.
Posteriormente en el capítulo 5 se muestra el análisis de los valores obtenidos.
Para determinar de forma teórica el tiempo de carga del sistema, se debía conocer
la radiación solar en langleys que hay en el país, para lograrlo se utilizaron los datos
reflejados en la tabla 10.
L a t i t u d N o r t e Ecuador
Fecha 90 70 50 30 10 0
22-dic 0,00 0,00 178,60 472,51 727,39 854,83
04-feb 0,00 24,44 292,81 576,57 785,71 890,28
21-mar 0,00 310,85 584,21 787,10 868,27 908,86
06-may 793,85 769,75 891,36 954,34 891,73 860,42
22-jun 1090,97 1025,18 1003,06 988,17 863,30 800,87
Tabla 10. Radiación solar de acuerdo a la latitud Norte. [24]
Caracas se encuentra a una latitud aproximada de 10°N, bastante cerca del
Ecuador, por lo que nuestro valor de referencia sería el que se encuentra resaltado en
la tabla 10, ya que es el valor más aproximado a las fechas que se hicieron las
pruebas y a la ubicación geográfica.
El siguiente paso es determinar el valor de día solar promedio, calculo que se
realiza para simplificar el cálculo de la energía eléctrica generada diariamente por un

Página 69
panel Fotovoltaico. Para calcular este valor se necesita conocer los Kw/m2
recibidos,
un Kw/m2
es igual a 86,4 langley, se aplicó la ecuación (1) para determinar los
Kw/m2
captados por el sistema:
í =
∗
,
(1)
Se tiene que el sistema percibe 8,44 Kw/m2
, ahora con este valor se calcula el día
solar promedio utilizando la ecuación (2):
í =
, í
(2)
La duración del día solar promedio representa la cantidad de horas, del total de
horas de luz diaria, en que el panel es capaz de generar la potencia máxima de salida
especificada por el fabricante.
Según las especificaciones del fabricante, como se observaba anteriormente en la
Figura 15, cada panel solar es capaz de entregar 4A por cada Kw/m² recibido. Según
lo calculado anteriormente, en un día de sol promedio los paneles solares reciben 8,44
horas de sol de 1Kw/m², como se tienen dos paneles solares se tienen 8A por cada
Kw/m², al realizar el calculo en la ecuación (3) se obtiene la cantidad de Ah que se
cargan las baterías al día, y en la ecuación (4) la misma carga pero en Wh.
ℎ í =
∗ , ∗
= 67,52 ℎ (3)
ℎ í = 67,52 ℎ ∗ 12 = 810 ℎ (4)
De igual forma se estimó de acuerdo a la base teórica cual sería la capacidad del
sistema. Conociendo que nuestro banco de baterías tiene aproximadamente 180 A/h y

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