Proyecto 4 semestre - Danner Figueroa

1. UNIVERSIDAD TÉCNICA ESTATAL DE QUEVEDO
FACULTAD CIENCIAS DE LA INGENIERÍA
CARRERA DE INGENIERÍA EN ELECTRICIDAD
PROYECTO INTEGRADOR
PERIODO ACADÉMICO: CUARTO SEMESTRE
TEMA DEL PROYECTO:
DISEÑO DE UN GENERADOR FOTOVOLTAICO CONECTADO A RED,
PARA SUMINISTRAR ENERGÍA ELÉCTRICA A UNA VIVIENDA
UBICADA EN LA CIUDADELA MI PAÍS, QUEVEDO.
AUTORES:
Danner Anderson Figueroa Guerra
Luis Enrique Bayas Llumitaxi
Cristhian Manuel Ibarra Murillo
Toala Peñafiel Milton Josue
Michael Andres Macias Quintero
COORDINADOR
Ing. Osmar Viera Carcache
LOS RIOS - QUEVEDO – ECUADOR

2. II
INDICE
Abstract…………………………………………………………………………………..…iv
Resumen ejecutivo ………………………………………………………….……………….v
Introducción................................................................................................................................1
Problematización.........................................................................................................................2
Ubicación de la problemática en forma histórica, espacial y temporal. ............................. 2
Descripción de la problemática. .......................................................................................... 2
Problema de investigación................................................................................................... 3
Delimitación de los problemas derivados............................................................................ 3
Objetivos .....................................................................................................................................4
Objetivo General.................................................................................................................. 4
Objetivos Específicos ........................................................................................................... 4
Justificación.................................................................................................................................5
Fundamentación Teórica.............................................................................................................6
Radiación solar..................................................................................................................... 6
5.1.1. Tipos de radiación ....................................................................................................... 6
Energía fotovoltaica............................................................................................................. 8
5.2.1. Aplicaciones de la energía solar fotovoltaica.............................................................. 9
5.2.2. Principalmente se diferencian dos tipos de instalaciones fotovoltaicas: ................... 9
Energía fotovoltaica en Ecuador........................................................................................ 10
Característica del Panel ..................................................................................................... 11
5.4.1. Células monocristalinas............................................................................................. 12
5.4.2. Células policristalinas ................................................................................................ 12
5.4.3. Células amorfas......................................................................................................... 13
Característica de Inversores .............................................................................................. 14
5.5.1. Funcionamiento ........................................................................................................ 14
Característica de Circuito de Corriente Continua.............................................................. 17
Característica de Circuito de Corriente Alterna................................................................. 18
Diferencias entre la corriente alterna y corriente directa................................................. 20
PVSYST ............................................................................................................................... 21
MPPT.................................................................................................................................. 21
Métodos técnicos e instrumentos ............................................................................................23
Materiales de campo......................................................................................................... 23

3. III
Equipos y otros .................................................................................................................. 23
Tipo de investigación ......................................................................................................... 24
6.3.1. Investigación Explorativa........................................................................................... 24
6.3.2. Investigación Descriptiva........................................................................................... 24
Técnicas de recopilación de información .......................................................................... 25
6.4.1. Observación............................................................................................................... 25
6.4.2. Experimental ............................................................................................................. 26
Manejo específico de la investigación ......................................................................................27
Descripción del proceso de caracterización. ..................................................................... 27
Cronograma de actividades............................................................................................... 29
Resultados.................................................................................................................................30
Conclusiones y recomendaciones .............................................................................................39
Conclusiones...................................................................................................................... 39
Recomendaciones.............................................................................................................. 40
Referencias................................................................................................................................41
Anexos.......................................................................................................................................42
INDICE DE FIGURAS
Figura 1................................................................................................................................................ 2
Figura 2................................................................................................................................................ 6
Figura 3................................................................................................................................................ 9
Figura 4.............................................................................................................................................. 18
Figura 5.............................................................................................................................................. 20
Figura 6.............................................................................................................................................. 22

4. IV
Abstract
Climate change, oil peak and energy security are the global trends that begin to bring
the pace of energy innovation required to supply the high demand for global energy
at the same time that the main sources of energy that have been obtained through
fossil fuels are now being put aside. Renewable energies within which are included:
solar photovoltaic, wind, geothermal Tidal, among others, could be the solution to
many of the environmental problems that we face today.
Photovoltaic energy in recent years has reached a considerable importance in
countries that are headed for the change of the energy matrix, it should also be taken
into account that the photovoltaic energy can become the most used renewable
energy, this is to be achieved by improving the efficiency of its modules and its costs
are more affordable, so we study the design of a photovoltaic generator connected
to network.
This project is to make known the use of photovoltaic energy in the residential
environment, nowadays under the circumstances is the best method to have
electricity, this energy system is the great alternative in the world of renewable
energies. Among its most outstanding advantages are the following: the
conservation of the environment, socio-economic, technological diversity, and
efficient use of energy resources.

5. V
Resumen Ejecutivo
El cambio climático, la elevada explotación petrolera y la seguridad energética son
las tendencias mundiales que empiezan a llevar el ritmo de la innovación energética
requerida para poder abastecer a la gran demanda de energía mundial al mismo
tiempo que se empieza a dejar de lado a las principales fuentes de energías que
hasta la actualidad en su mayoría han sido las obtenidas a través de combustibles
fósiles. Las energías renovables dentro de las cuales se incluyen: la energía solar
fotovoltaica, eólica, geotérmica mareomotriz, entre otras, podrían ser la solución a
muchos de los problemas ambientales que nos enfrentamos en la actualidad.
La energía fotovoltaica en los últimos años ha alcanzado una considerable
importancia en países que van encaminados al cambio de la matriz energética,
también hay que tener en cuenta que la energía fotovoltaica puede llegar a ser la
energía renovable más utilizada, esto se ira logrando conforme mejore la eficiencia
de sus módulos y sus costos sean más asequibles, por lo cual se estudiara el diseño
de un generador fotovoltaico conectado a red.
Este proyecto es para dar a conocer el uso de la energía fotovoltaica en el ámbito
residencial, hoy en día bajo las circunstancias es el mejor método para tener energía
eléctrica, este sistema energético es la gran alternativa en el mundo de las energías
renovable. Entre sus ventajas más destacadas se encuentran los siguientes
aspectos: la conservación del medio ambiente, en lo socioeconómico, en la
diversidad tecnológica, y uso eficiente de los recursos energéticos.

6. 1
Introducción
La presente investigación se refiere al tema del diseño de un generador fotovoltaico
conectado a red, el mismo que es de gran importancia para dar a conocer el uso
de la energía solar y su ventaja para el planeta ya que no contamina el medio
ambiente, ni causa ningún impacto que modifique nuestro ecosistema.
La característica principal de este diseño es ayudar en algunos aspectos como: la
conservación del medio ambiente, en lo socioeconómico, en la diversidad
tecnológica, y reducir el consumo de energía eléctrica
Para analizar esta problemática es necesario mencionar sus causas. Una de ellas
es el nivel de radiación solar. Se entiende por radiación solar al conjunto de
radiaciones electromagnéticas emitidas por el Sol.
Si dicho nivel de radiación solar es baja el generador fotovoltaico no va poder
abastecer el consumo de energía eléctrica de la vivienda.
La investigación de este diseño se realizó por el interés de conocer uno de los
mejores métodos para tener energía eléctrica, este sistema se está convirtiendo en
la gran alternativa de las energías renovables por lo que el diseño y desarrollo de
sistemas de seguimiento económicos se hace también imprescindible. El beneficio
también será distinto, debido a las variaciones de latitud y clima.
Con este proyecto se demuestra mediante un prototipo el funcionamiento y
aplicación del generador fotovoltaico, y así comprender el funcionamiento de un
panel fotovoltaico, mediante la transformación de energía solar en energía eléctrica.

7. 2
Problematización
Ubicación de la problemática en forma histórica, espacial y
temporal.
El presente trabajo investigativo se realizó en las instalaciones de la ciudadela Mi
País del Cantón Quevedo, Provincia Los Ríos, se encuentra localizado
geográficamente a -1.052201, latitud sur y -79.472844 la longitud oeste.
Figura 1 Google maps
Figura1:https://www.google.com.ec/maps/@-1.0524525,-79.4723183,289m/data=!3m1!1e3?hl=es-
419&authuser=0
Descripción de la problemática.
El presente proyecto está enfocado en el diseño de un generador fotovoltaico
conectado a red, que ira situado en la cubierta de la vivienda, con el fin de
determinar si es factible o no, para así poderla trasportarla a la red eléctrica de
aquella vivienda, que se encuentra ubicada en la ciudadela mi país (Quevedo).

8. 3
La necesidad de conocer como poder generar energía solar, nos lleva a la
realización de esta investigación, para poder generar energía que además de ser
pura, podría ser transportable.
Problema de investigación.
¿Cómo saber si el diseño de un generador fotovoltaico conectado a red, es factible
para el uso de una vivienda?
Delimitación de los problemas derivados.
¿Cuáles son los niveles de radiación del lugar donde se va a situar el generador
fotovoltaico?
¿Cuál es el consumo kWh de la vivienda?
¿Aprender a manejar el software PVsyst?
¿Cuáles son las características del circuito electrónico del generador?
¿Cómo saber la factibilidad de un generador fotovoltaico?

9. 4
Objetivos
Objetivo General
 Diseñar un generador fotovoltaico conectado a red, para obtener energía
eléctrica por medio de radiación solar y determinar la factibilidad.
Objetivos Específicos
 Conocer la curva de radiación de la localidad en donde se va a situar el
generador fotovoltaico.
 Establecer la curva de carga de la vivienda.
 Determinar las características del diseño del generador fotovoltaico mediante
el uso del software PVsyst.
 Especificar en base a los resultados obtenidos realizar la factibilidad
económica de dicho generador.

10. 5
Justificación
La energía fotovoltaica en la actualidad ha alcanzado notable importancia en
algunos países, tanto por su gran protagonismo industrial como por la adopción de
medidas específicas que favorecen un considerable desarrollo en las poblaciones
así mismo teniendo en cuenta que la energía fotovoltaica puede llegar a ser en los
próximos años el tipo de energía más utilizadas, es por eso que hemos estudiado
el diseño de un generador fotovoltaico conectado a red, el mismo que tendrá la
finalidad de ayudar a abastecer la demanda de energía eléctrica de una vivienda.
Los datos que obtendremos respecto a la radiación solar nos servirán como
fundamento para conocer más sobre la energía fotovoltaica, también para poder
tener una mejor perspectiva delas energías renovables y comprender de mejor
forma la alternativas de energías.
Este proyecto tiene como finalidad obtener de manera concreta datos de radiación
solar en un sector específico para realizar un diseño fotovoltaico y generar energía
amigable con el ambiente, por lo cual se justifica su investigación fundamentada en
los siguientes pasos:
 Ayudará a suplir la demanda energética en una vivienda que tenga un
consumo energético normal.
 Será una alternativa de generación eléctrica para ayudar a mitigar la
contaminación ambiental.

11. 6
Fundamentación Teórica
Radiación solar
Radiación solar conjunto de radiaciones electromagnéticas emitidas por el Sol. El
Sol se comporta prácticamente como un Cuerpo negro que emite energía siguiendo
la ley de Planck a una temperatura de unos 6000 K. La radiación solar se distribuye
desde el infrarrojo hasta el ultravioleta. No toda la radiación alcanza la superficie de
la Tierra, pues las ondas ultravioletas, más cortas, son absorbidas por los gases de
la atmósfera fundamentalmente por el ozono. La magnitud que mide la radiación
solar que llega a la Tierra es la irradiación, que mide la energía que, por unidad de
tiempo y área, alcanza a la Tierra. Su unidad es el W/m² (vatio por metro cuadrado).
El Sol es la estrella más cercana a la Tierra y está catalogada como una estrella
enana amarilla. Sus regiones interiores son totalmente inaccesibles a la observación
directa y es allí donde ocurren temperaturas de unos 20 millones de grados
necesarios para producir las reacciones nucleares que producen su energía.
(ecured, 2017)
Figura 2 Radiación solar
Fuente: http://www.oocities.org/imosolar/cont-71.jpg
5.1.1. Tipos de radiación
En función de cómo reciben la radiación solar los objetos situados en la superficie
terrestre, se pueden distinguir estos tipos de radiación:

12. 7
5.1.1.1. Radiación directa
Es aquella que llega directamente del Sol sin haber sufrido cambio alguno en su
dirección. Este tipo de radiación se caracteriza por proyectar una sombra definida
de los objetos opacos que la interceptan. (ecured, 2017)
5.1.1.2. Radiación difusa
Parte de la radiación que atraviesa la atmósfera es reflejada por las nubes o
absorbida por éstas. Esta radiación, que se denomina difusa, va en todas
direcciones, como consecuencia de las reflexiones y absorciones, no sólo de las
nubes sino de las partículas de polvo atmosférico, montañas, árboles, edificios, el
propio suelo, etc. Este tipo de radiación se caracteriza por no producir sombra
alguna respecto a los objetos opacos interpuestos. Las superficies horizontales son
las que más radiación difusa reciben, ya que ven toda la bóveda celeste, mientras
que las verticales reciben menos porque sólo ven la mitad. (ecured, 2017)
5.1.1.3. Radiación reflejada
La radiación reflejada es, como su nombre indica, aquella reflejada por la superficie
terrestre. La cantidad de radiación depende del coeficiente de reflexión de la
superficie, también llamado albedo. Las superficies horizontales no reciben ninguna
radiación reflejada, porque no ven ninguna superficie terrestre y las superficies
verticales son las que más radiación reflejada reciben. (ecured, 2017)
5.1.1.4. Radiación global
Es la radiación total. Es la suma de las tres radiaciones.
En un día despejado, con Cielo limpio, la radiación directa es preponderante sobre
la radiación difusa. Por el contrario, en un día nublado no existe radiación directa y
la totalidad de la radiación que incide es difusa. (ecured, 2017)

13. 8
Energía fotovoltaica
La energía fotovoltaica es la transformación directa de la radiación solar en
electricidad. Esta transformación se produce en unos dispositivos denominados
paneles fotovoltaicos. En los paneles fotovoltaicos, la radiación solar excita los
electrones de un dispositivo semiconductor generando una pequeña diferencia de
potencial. La conexión en serie de estos dispositivos permite obtener diferencias de
potencial mayores.
Aunque el efecto fotovoltaico era conocido desde el siglo XIX, fue en la década de
los 50, en plena carrera espacial, cuando los paneles fotovoltaicos comenzaron a
experimentar un importante desarrollo. Inicialmente utilizados para suministrar
electricidad a satélites geoestacionarios de comunicaciones, hoy en día constituyen
una tecnología de generación eléctrica renovable.
Una de las principales virtudes de la tecnología fotovoltaica es su aspecto modular,
pudiéndose construir desde enormes plantas fotovoltaicas en suelo hasta pequeños
paneles para tejados. (appa, 2009)
La energía solar fotovoltaica consiste en la transformación directa de la radiación
solar en energía eléctrica. Esta transformación en energía eléctrica se consigue
aprovechando las propiedades de los materiales semiconductores mediante las
células fotovoltaicas. El material base para la fabricación de paneles fotovoltaicos
suele ser el silicio. Cuando la luz del Sol (fotones) inci-de en una de las caras de la
célula solar genera una corriente eléctrica. Esta electricidad generada se puede
aprovechar como fuente de energía.
La fabricación las células fotovoltaicas es un proceso costoso, tanto
económicamente como en tiempo. El silicio con el que se fabrican las células
fotovoltaicas es un material muy abundante en la Tierra. Sin embargo, el
procesamiento del silicio es laborioso y complicado. Mediante unos procesos muy

14. 9
complicados se elaboran lingotes de silicio. Posteriormente, de estos lingotes de
silicio se cortarán las obleas (células fotovoltaicas).
Paneles fotovoltaicos Es importante que todas las células que componen un panel
solar fotovoltai-co tengan las mismas características. Después de la fabri-cación de
las células fotovoltaicas, hay que seguir un proceso de clasificación y selección.
(Tecnologicos, 2017)
Figura 3 Paneles solares
Fuente:https://www.google.com.ec/search?tbm=isch&q=energia+fotovoltaica&spell=1&sa=X&ved=0ahUKEwi7
vIH06s3UAhWC5iYKHQVdBhwQBQgyKAA&biw=1280&bih=662&dpr=1#imgrc=7uG5BQ0GWLsDWM:
5.2.1. Aplicaciones de la energía solar fotovoltaica
La principal aplicación de una instalación de energía solar fotovoltaica es la
producción de energía eléctrica a partir de la radiación solar. La producción de
energía puede ser a gran escala para el consumo en general o a pequeña escala
para consumo en pequeñas viviendas, refugios de montaña o sitios aislados.
(Tecnologicos, 2017)
5.2.2. Principalmente se diferencian dos tipos de instalaciones fotovoltaicas:
Instalaciones fotovoltaicas de conexión a red, donde la energía que se produce
se utiliza íntegramente para la venta a la red eléctrica de distribución.

15. 10
Instalaciones fotovoltaicas aisladas de red, que se utilizan para autoconsumo,
ya sea una vivienda asilada, una estación repetidora de tele-comunicación, bombeo
de agua para riego, etc.
Dentro de las aplicaciones de la energía fotovoltaica no conectada a la red
encontramos en muchos ámbitos de la vida cuotidiana. La energía fotovoltaica se
utiliza en pequeños aparatos como calculadoras, como para el alumbrado público
en determinadas zonas e incluso se han desarrollado automóviles y aviones que
funcionan exclusivamente aprovechando la radiación solar como fuente de energía.
(Tecnologicos, 2017)
Energía fotovoltaica en Ecuador
Ecuador se encuentra en una ubicación privilegiada en cuanto a radiación solar,
debido a que la línea ecuatorial que divide al planeta en dos hemisferios lo atraviesa,
siendo casi perpendicular la radiación que recibe. Además, esta no varía durante el
año y se tiene un ángulo de incidencia constante, características que dan a la
energía solar fotovoltaica un gran potencial de aprovechamiento. Existen distintas
formas de emplear la energía solar, siendo las más evidentes el calentamiento de
agua, comida y la provisión de energía que produce temperaturas confortables para
los seres vivos.
También se la puede usar para generar electricidad, a través del uso de paneles
solares fotovoltaicos. Actualmente, estos son los más comunes y se encuentran
fácilmente en el mercado a precios asequibles. Las nuevas tendencias de edificios
y casas amigables con el ambiente son energéticamente autosustentables, debido
al uso de estos paneles y de equipos como turbinas eólicas de baja potencia,
colectores solares, entre otros que aprovechan las energías renovables. Sin
embargo, se pueden adaptar estos dispositivos a edificaciones que no fueron
construidas con criterios de sustentabilidad.

16. 11
Para ello es necesario tomar en cuenta algunas consideraciones: en primer lugar,
saber cuánta energía eléctrica se consume en la edificación donde se desea
implementar la tecnología. El método más sencillo es revisar la planilla de consumo
eléctrico; como referencia, una familia promedio tiene un consumo estimado de 200
kWh mensuales. Después, es necesario buscar asesoría técnica para realizar un
dimensionamiento apropiado del sistema, que estará basado en los datos obtenidos
de consumo, es decir calcular el equipo básico que se requiere para cubrir todas las
demandas energéticas.
Es importante considerar que el sistema básico para generar electricidad y
aprovecharla consta de cuatro elementos: paneles solares, regulador, baterías e
inversor. Si bien lo más eficiente es ubicar los paneles perpendiculares a la radiación
del sol, se recomienda instalarlos con un ángulo de 5° a 15° para que resbale el
agua o cualquier objeto que pueda caer. Tener sombra en una pequeña zona de un
panel puede reducir considerablemente la producción de energía eléctrica de todo
el sistema, por lo que es recomendable verificar que estén despejados.
Actualmente, la eficiencia de un panel solar comercial se encuentra entre el 15% y
20%, pero se espera que mejore con el desarrollo tecnológico, generando más
electricidad. La tendencia actual en el mundo es optar por energías limpias, por lo
que la instalación de un sistema fotovoltaico constituye una alternativa viable para
los hogares, siempre y cuando su uso se masifique y se reduzcan sus costos.
(Rodríguez , Darío ; Arroyo, Daniel, 2016)
Característica del Panel
Los paneles solares fotovoltaicos, que conforman el parque de captación de las
instalaciones de generación eléctrica a partir de la radiación solar, están
compuestos principalmente por celdas fotovoltaicas fabricadas con distintos
procesos tecnológicos que condicionan sus características. De forma general se
distinguen tres tipos de paneles solares en función de cómo son sus celdas:
monocristalinas, policristalinas y amorfas.

17. 12
En todos los procedimientos de fabricación uno de los primeros pasos es el de la
obtención del silicio metalúrgico, con purezas cercanas al 98%, a partir de trozos de
piedras de cuarzo procedentes de los distintos yacimientos. En estos procesos no
suelen utilizarse arenas. Se someten a procesos de reducción con carbono y
posteriormente a purificación del material mediante destilaciones químicas hasta
llegar a purezas adecuadas para la fabricación de elementos fotovoltaicos.
(gasnatural fenosa, 2016)
5.4.1. Células monocristalinas
Los paneles fabricados con células monocristalinas son las que tienen un mayor
rendimiento y son más estables a lo largo del tiempo. Lógicamente también suelen
ser los más caros. Sus celdas se fabrican mediante un complejo procedimiento de
cristalización controlado a altas temperaturas, cercanas a los 1500 ºC, a partir de
un solo germen que consigue un lingote cilíndrico formando una estructura cristalina
única. Esta barra de cristalina se trocea en finas láminas u obleas de espesores que
rondan los 0,3 mm. (gasnatural fenosa, 2016)
5.4.2. Células policristalinas
Las células policristalinas se fabrican a partir del silicio metalúrgico mediante
procesos de solidificación menos exhaustivos. El crecimiento de los cristales de
silicio no se controla por lo que se forman distintas estructuras cristalinas. Esto
permite la fabricación de lingotes de forma rectangular que facilita la posterior
conformación de las celdas fotovoltaicas. Los paneles con células policristalinas
tienen rendimientos un poco inferiores a costes más reducidos. (gasnatural fenosa,
2016)

18. 13
5.4.3. Células amorfas
El tercer método de fabricación consiste en depositar de forma controlada delgadas
capas de material fotovoltaico sobre distintos materiales que actúan como soporte.
El silicio, teluluro de cadmio, el cobre, galio o el selenio se fijan a plásticos, vidrios
o tejidos permitiendo la fabricación de células flexibles o integradas en distintos
materiales de construcción.
Se reduce hasta cincuenta veces el espesor de las celdas lo que permite, además,
ahorros considerables de materias primas. Esto permite un abaratamiento de los
paneles que integran este tipo de células y aplicaciones diversas: módulos
fotovoltaicos integrados en tejas o vidrios, paneles flexibles, transparentes o de
distintos colores, etc.
Con la mejora de los distintos sistemas de fabricación se han ido reduciendo las
diferencias en cuanto al rendimiento de los distintos tipos de celdas. Las economías
de escala han permitido un abaratamiento de los productos y los avances
tecnológicos permiten incrementar la eficiencia de todos los sistemas.
Los paneles fotovoltaicos se caracterizan, desde un punto de vista eléctrico, por una
serie de parámetros o curvas. Los más representativos y que deben facilitar los
fabricantes para poder evaluar la idoneidad de los mismos son:
Potencia máxima: Es la característica más importante del panel. Resulta de
multiplicar la tensión máxima o de pico por la máxima intensidad de corriente o de
pico.
Tensión a circuito abierto: Es el voltaje máximo que proporciona el panel si no
circula intensidad de corriente por sus circuitos.

19. 14
Corriente de cortocircuito: Será la máxima intensidad de corriente que
proporciona el panel si no existe ninguna resistencia.
Eficiencia total: Será el resultado de dividir la potencia eléctrica producida por el
panel y la potencia de la radiación incidente sobre el mismo. (gasnatural fenosa,
2016)
Característica de Inversores
El inversor TAURO PRM es un equipo diseñado para inyectar en la red eléctrica la
energía producida por un generador fotovoltaico.
Estos inversores trabajan con una tensión de entrada de entre 100 y 170 voltios de
continua y generan una tensión de alterna de la misma amplitud y frecuencia que la
tensión de la red eléctrica monofásica a la que se conectan. (upv, 2000)
5.5.1. Funcionamiento
Los inversores convierten la energía eléctrica de corriente continua producida en los
paneles solares fotovoltaicos en corriente alterna monofásica y la inyectan a cada
una de las fases de la red de suministro eléctrico. La etapa de potencia presenta
una configuración en puente monofásico, utilizando como semiconductores de
potencia transistores MOSFET. El inversor de conexión a red TAURO PRM dispone
de un sistema de control que le permite un funcionamiento completamente
automatizado.
La tensión generada por el inversor es senoidal y se obtiene mediante la técnica de
modulación de ancho de pulsos. Un micro controlador determina el tipo de onda que
se genera a partir de una tabla de valores disponibles en la memoria auxiliar del
sistema. De esta forma se hace trabajar a los transistores MOSFET de potencia a
una frecuencia de conmutación de 20kHz, con lo que se consigue una forma de

20. 15
onda senoidal de muy baja distorsión, menor del 1% y con un contenido de
armónicos bajo.
Puesto que la salida de los inversores está conectada a la red eléctrica, el
sincronismo con esta es un aspecto fundamental en el funcionamiento del inversor.
El control principal lo trata de forma prioritaria, realizando un seguimiento muy
sensible a cualquier cambio en la red. Ello permite introducir las correcciones
necesarias cada 10 milisegundos. El control de la red se realiza mediante un circuito
analógico, que permite ajustes del sistema, mediciones de tensión, corriente y factor
de potencia.
Al arrancar los inversores, hay que esperar un tiempo hasta que empiezan a
funcionar porque tienen que sincronizarse con la red. Es necesario que estén
conectados a la red para poder arrancar.
Para conseguir el mejor rendimiento de la instalación, el sistema de control de los
inversores trabaja detectando continuamente el punto de máxima potencia (MPPT)
de la característica tensión-corriente de los paneles fotovoltaicos. La situación de
dicho punto de máxima potencia es variable, dependiendo de diversos factores
ambientales, como variaciones en la radiación solar recibida o por variaciones de la
temperatura de los paneles. La sensibilidad del circuito detector del punto de
máxima potencia es de 30W y el tiempo de respuesta en la búsqueda del nuevo
punto oscila entre 2 y 10 segundos.
A partir de los parámetros de la red eléctrica, de la situación del sincronismo, y el
seguimiento del punto de máxima potencia, el sistema de control principal del
inversor comunica al generador de forma de onda senoidal S.P.W.M. las acciones
a realizar en cada momento.
Durante los períodos nocturnos el inversor permanece parado vigilando los valores
de tensión del bus DC del generador fotovoltaico. Al amanecer, la tensión del

21. 16
generador fotovoltaico aumenta, lo que pone en funcionamiento el inversor que
comienza a inyectar corriente en la red si la potencia disponible en paneles supera
un valor umbral o mínimo. A continuación se describe el funcionamiento del equipo
frente a situaciones particulares. (upv, 2000)
 Fallo en la red eléctrica
En el caso de que se interrumpa el suministro en la red eléctrica, el inversor se
encuentra en situación de circuito abierto, en este caso el inversor se desconecta
por completo y espera que se restablezca la tensión en la red para iniciar de nuevo
su funcionamiento.
 Tensión fuera de rango
Si la tensión de red se encuentra fuera del rango de trabajo aceptable, tanto si es
superior como si es inferior, el inversor interrumpe su funcionamiento hasta que
dicha tensión vuelva a encontrarse dentro del rango admisible. A partir de 250 Vca
el equipo reduce la potencia a fin de no incrementar más esta tensión. Si a pesar de
esta reducción la tensión sobrepasa 255 Vca, se parará.
 Frecuencia fuera de limites
Si la frecuencia de la red está fuera de los límites de trabajo el inversor se para
inmediatamente pues esto indicaría que la red es inestable o está en modo isla.
 Temperatura elevada
El inversor dispone de un sistema de refrigeración por convección. Está calculado
para un rango de temperaturas similar al que puede haber en el interior de una
vivienda. En el caso de que la temperatura ambiente se incremente excesivamente
o accidentalmente se tapen los canales de ventilación, el equipo seguirá
funcionando pero reducirá la potencia de trabajo a fin de no sobrepasar
internamente los 75ºC. Esta situación se indica con el led de temperatura
intermitente. Si internamente se llega a 80ºC, se parará y el intermitente se quedará
fijo iluminado.

22. 17
 Tensión del generador fotovoltáico baja
En este caso, el inversor no puede funcionar. Es la situación en la que se encuentra
durante la noche, en días muy nublados o si se desconecta el generador solar. El
led de paneles estará fijo apagado.
 Intensidad de generador fotovoltáico insuficiente
Los generadores fotovoltáicos alcanzan el nivel de tensión de trabajo a partir de un
valor de radiación solar muy bajo (de 2 a 8mW/cm²). Cuando el inversor detecta que
se dispone de tensión suficiente para iniciar el funcionamiento, el sistema se pone
en marcha solicitando potencia del generador fotovoltáico. Si el generador no
dispone de suficiente potencia debido a que la radiación solar es muy baja, el valor
de intensidad mínima de funcionamiento no se verifica, lo que genera una orden de
parada del equipo. Y posteriormente se inicia un nuevo intento de conexión.
El intervalo entre intentos es aproximadamente de 3 minutos. (upv, 2000)
Característica de Circuito de Corriente Continua
La corriente directa o también llamada corriente continua es un flujo continuo de
electrones por medio de un conductor que está entre dos puntos con una diferencia
de potencial eléctrico, en este tipo de corriente, todas las cargas eléctricas fluyen
en la misma dirección, también es identificada por corriente constante, por ejemplo,
cualquier circuito que este siendo suministrada su energía eléctrica por medio de
una batería, mantendrá una corriente continua ya que siempre tendrá la misma
polaridad (+,-), También se dice de otra forma que, si todos los electrones circulan
en un mismo sentido, también se le llama corriente continua y esta corriente de
dirige desde un polo positivo (batería) hacia un polo negativo (batería).
Fue descubierta parcial fue cuando el científico italiano Alessandro Volta invento la
primera pila, pero unos años después la corriente directa tomo auge cuando
Thomas Alva Edison mediante sus trabajos sobre la generación de electricidad y la
bombilla, entre otros, le dio popularidad a esta corriente y empezó a ser utilizada

23. 18
para la trasmisión de la energía eléctrica, esto fue en el siglo XIX, pero en el siglo
posterior la corriente directa fue sustituida por la corriente alterna para trasmitir la
energía eléctrica.
Actualmente la corriente directa es utilizada en componentes electrónicos, como en
el control remoto del televisor o en cualquier dispositivo que utilice pilas o un
trasformador de corriente al terna a corriente directa para funcionar, también es
utilizada en los generadores de corriente directa por medio de los paneles solares,
esto con el fin de reducir el uso de combustibles fósiles o cualquier tipo de
generación de energía que afecte al medio ambiente. Las fórmulas para empleada
para la corriente continua son las mismas que se explicaron en la ley de ohm y en
otros temas. (prepafacil, 2005)
Figura 4 Corriente continua
Fuente:https://www.ecured.cu/images/thumb/8/87/Corriente_Continua1.JPG/300px-Corriente_Continua1.JPG
Característica de Circuito de Corriente Alterna
La corriente alterna CA es la corriente eléctrica que presenta una variación cíclica
en su magnitud y en su sentido, la forma más utilizada de oscilación para
representar la corriente alterna es una oscilación sinusoidal, debido a que se obtiene
una forma de trasmisión de energía eléctrica más efectiva. Cuando se tiene un
circuito alimentado con una fuente de corriente alterna CA (generando de CA), la
salida de es de forma sinusoidal y esta varia en un tiempo dado por:

24. 19
En esta expresión el voltaje instantáneo está dado por ∆v, el voltaje máximo dado
por el generador de CA está dado por ∆Vmax, mientras que f es la frecuencia en la
cual cambia el voltaje en Hz (hertz).
La función sinusoidal (función seno), el punto más alto en la gráfica (punto a)
representa el valor máximo de la corriente eléctrica en una dirección, llamada de
manera arbitraria dirección positiva, se tiene un punto exactamente donde la gráfica
se intercepta con el eje de las x (punto b), entre el punto más alto (punto a) y el
punto a y el b, la magnitud de la corriente disminuye, pero se mantiene en la misma
dirección positiva, en el punto b (donde se intercepta la gráfica sinusoidal con el eje
x), el valor de la corriente es cero, mientras que en el punto que se localiza en la
parte más baja de la gráfica sinusoidal (punto c), el valor de la corriente es el
máximo, pero en la dirección negativa, de maneta que entre el punto b y el c, la
corriente empieza a incrementar pero en la dirección negativa.
Como la corriente y el voltaje se encuentran sincronizados, ya que ambos varían de
la misma forma con el tiempo, se dice que; cuando la corriente y el voltaje alcanzan
sus valores máximos al mismo tiempo, se dice que están en fase, de manera que el
valor promedio de la corriente sobre un ciclo es cero. Se puede conocer
numéricamente lo anterior si se recuerda la tasa con la que se disipa la energía
eléctrica en una resistencia, de manera que la tasa (potencia) p está dada por:
R es la magnitud de la resistencia, I es la corriente instantánea que se encuentra en
la resistencia.
Existe un valor especial promedio de la corriente, este valor es muy importante en
un circuito de corriente alterna, a este valor promedio se le llama corriente rms. La
corriente rms es la corriente directa que disiparía la misma cantidad de energía en
una resistencia que la que se disiparía en la corriente alterna real, se notara que la
corriente máxima está directamente relacionada con la corriente rms, de manera
que la corriente rms se puede encontrar con la siguiente expresión:

25. 20
Si se desea encontrar la potencia promedio disipada en una resistencia, la cual
conduce una corriente alterna I, se utiliza la siguiente expresión:
𝑃 = 𝐼2
∗ 𝑅
Si se tiene una resistencia conectada en un generador de corriente alterna, la
resistencia obstaculiza la corriente del generador de corriente alterna de igual
manera que lo hace en presencia de un generador de corriente directa, de manera
que se puede utilizar la ley de uhm y se obtiene la siguiente expresión:
∆𝑉𝑅.𝑟𝑚𝑠 = 𝐼𝑟𝑚𝑠 𝑅. (prepafacil, 2005)
Figura 5 Corriente alterna
Fuente:https://lafisicaparatodos.wikispaces.com/file/view/co.jpg/166213435/co.jpg
Diferencias entre la corriente alterna y corriente directa.
La corriente alterna es más fácil de transformar, de igual manera, es más fácil de
aumentar su voltaje con el uso de un trasformador de manera eficiente, mientras
que la corriente alterna, cuando se aumenta o se trata de aumentar su voltaje, el
proceso es mucho más complicado y no tan eficiente como lo es el procedo de la
corriente alterna. (prepafacil, 2005)

26. 21
PVSYST
PVsyst es una herramienta que sirve para desarrollar instalaciones fotovoltaicas que
permite el estudio, la simulación y análisis de datos completa de los sistemas
fotovoltaicos. Este software permite dimensionar el tamaño de las instalaciones
teniendo en cuenta la radiación solar que recibiría en función de su ubicación
gracias a su base de datos meteorológica, que permite su diseño en 3D y que tiene
en cuenta la proyección de sombras gracias a la simulación del movimiento del sol
durante el día.
También permite el análisis económico usando costes reales de componentes,
costes adicionales y las condiciones de inversión, en cualquier moneda. PVsyst es
una herramienta de pago, pero que se puede obtener gratis durante un periodo de
un mes para poder probarla y después si no se adquiere una licencia funcionará en
modo demostración. (Dennis.Ca, 2016)
MPPT
Un Controlador de Carga con MPPT es un dispositivo electrónico que regula la
carga de baterías controlando el punto en el que los paneles solares empleados
para la carga producen la mayor cantidad de energía eléctrica. MPPT significa
Seguidor de Punto de Máxima Potencia por sus siglas en inglés (Maximum Power
Point Tracker).
La potencia de un Panel solar se mide en Watts. La potencia es el producto del
voltaje (Volts) por la corriente (Amperes): Volts x Amperes = Watts
Los controladores de carga con MPPT siempre buscan el balance entre voltaje y
corriente en el que los paneles solares operan a su máxima potencia. Si utlizamos
un curva que grafica el voltaje y la corriente de un panel solar, el punto de máxima
potencia se encuentra en el centro o equina de la curva (ver siguiente gráfica). Un
controlador de carga con MPPT se va a asegurar que los paneles solares operen lo

27. 22
más cerca posible de este punto, incrementando por consiguiente la producción del
arreglo solar.
Figura 6 Mppt
Fuente:https://encrypted-
tbn0.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcTkJMNcBACs1cenS2O0RTm1MjsGu4Dy54tTA1jbgJzrT0stjLoQ

28. 23
Métodos técnicos e instrumentos
Materiales de campo
Las herramientas utilizadas para el diseño de este proyecto se detallan a
continuación.
Costo del proyecto integrador en dólares
Unidad Materiales Costo
Cuaderno 2 2.10
Lápiz 2 0.60
Borrador 2 0.30
Sacapuntas 2 0.50
Carpeta 3 2.10
Pen drive 1 15.00
Total $ 20.60
Fuente: Danner Figueroa, Luis Bayas, Cristhian Ibarra, Milton Toala, Michael Macias, 2017.
Equipos y otros
Herramientas de trabajo
Computador, internet, celular.
Fuente: Danner Figueroa, Luis Bayas, Cristhian Ibarra, Milton Toala, Michael Macias, 2017.

29. 24
Tipo de investigación
6.3.1. Investigación Explorativa
Los estudios descriptivos se sitúan sobre una base de conocimientos más sólida.
En estos casos el problema ha alcanzado cierto nivel de claridad, pero aún se
necesita información para poder llegar a establecer caminos que conduzcan al
esclarecimiento de relaciones causales. El problema muchas veces es de
naturaleza práctica, y su solución transita por el conocimiento de las causas, pero
las hipótesis causales sólo pueden partir de la descripción completa y profunda del
problema en cuestión. (Paneque, 2008)
Esta investigación se desarrolló con el propósito de conocer los aspectos
fundamentales de una problemática determinada aplicando los conocimientos
obtenidos.
6.3.2. Investigación Descriptiva.
La investigación descriptiva consiste, en la caracterización, de un hecho fenómeno,
individuo o grupo con el fin de establecer su estructura o comportamiento. El
resultado de este tipo de investigación se ubica en el nivel intermedio en cuanto a
la profundidad de los conocimientos se refiere.
La investigación descriptiva se clasifica en:
 Estudios de medición de variables independientes.
 Investigación correlacionar
Su finalidad es determinar el grado de relación o asociación (no casual) existente
entre dos o más variables. En estos estudios. Primero se miden las variables y
luego, mediante pruebas de hipótesis correlaciónales y la aplicación de técnicas
estadísticas, se estima su relación. Aunque la investigación correlacionar no
establece de forma directa relaciones casuales, puede aportar indicios sobre las
posibles causas de un fenómeno.

30. 25
La utilidad y el propósito principal de los estudios correlaciónales es saber cómo se
puede comportar un concepto variable, conociendo el comportamiento de otras
variables relacionadas. Es decir. Intentar predecir el valor aproximado que tendrá
una variable en un grupo de individuos, a partir del valor obtenido en la variable/s
relacionadas. (Hernández, 2012)
Permitió generar datos de primera mano sobre el tema a investigar para realizar
después un análisis general, tanto de la información de fuente primaria, fuente
secundaria, así como de los hallazgos teóricos encontrados en la revisión
bibliográfica. Esta investigación descriptiva es esencial porque admitió conocer la
falta de energía en casos de apagones.
Técnicas de recopilación de información
6.4.1. Observación.
Es probablemente uno de los instrumentos más utilizados y antiguos dentro de la
investigación científica, debido a un procedimiento fácil de aplicar, directo y que
exige de tabulación muy sencilla. Tradicionalmente el acto de "observar" se asocia
con el proceso de mirar con cierta atención una cosa, actividad o fenómeno, o sea
concentrar toda su capacidad sensitiva en algo por lo cual estamos particularmente
interesados. A diferencia del “mirar”, que comporta sólo un fijar la vista con atención
la "observación" exige una actitud, una postura y un fin determinado en relación con
la cosa que se observa. (Abierta, 2013)
Ayudó a observar que un generador fotovoltaico es un muy importante en un hogar
ya que con ello podemos generar nuestra propia energía eléctrica y como también
disminuir el gasto de economía en una vivienda.

31. 26
6.4.2. Experimental
Los experimentos constituyen el modo de recolección de datos más característico y
clásico de la investigación científica. En ciencias de la construcción es posible (y
necesario) realizar experimentos de menor escala, de modo que estos no impliquen
un alto costo o que puedan ser solventados por otras instituciones. En términos
precisos, un experimento es un estudio en el cual se manipulan intencionalmente
una o más variables independientes (supuestas causas-accidentes) y se analizan
las consecuencias que la manipulación tiene sobre una o más variables
dependientes (supuestos efectos-consecuentes). (Universidad de Chile, 2013)
Permitió obtener información real acerca de los procedimientos de la información
para el diseño de un generador fotovoltaico conectado a red, en la que se observó
que es muy útil en un hogar.

32. 27
Manejo específico de la investigación
Descripción del proceso de caracterización.
Paso 1
Se Instala el generador fotovoltaico según las consideraciones de inclinación
(previamente descritas). Se debe asegurar que el generador esté instalado
fijamente, de tal manera que no pueda caerse debido a fuertes vientos, lluvias,
granizadas, temblores, etc.
Paso 2
Colocar el inversor en el lugar apropiado. Por lo que no se debe hacer las
conexiones eléctricas.
Paso 3
Conectar el panel de control, seguir las instrucciones del fabricante de la unidad de
control (difieren ligeramente según la marca del controlador), pero se puede seguir
el orden siguiente:
Medir el voltaje generada por el panel solar en el vacío (sin carga, es decir sin tener
ningún equipo conectado y encendido), antes de conectarlo al equipo.
Paso 4
Conectar los alambres del módulo fotovoltaico a la unidad de controlador.
Cables provenientes del módulo fotovoltaico conectados a los conectores del
controlador.
Conectar los cables que correspondan según las señales gráficas del controlador.
Paso 5
Conectar los cables que correspondan según las señales gráficas del inversor.

33. 28
Paso 6
Conectar los cables de la carga (focos u equipos) al inversor.
Paso 7
Inmediatamente después de terminar las conexiones, medir el voltaje.

34. 29
Cronograma de actividades.
CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES
May. Junio. Julio. Agosto. sep.
12 19 26 0209162307142128 04111825 01 08
1 Reunión con los estudiantes para explicar la
estructura del proyecto, grupos de trabajo.
2 Establecer el tema del PI.
3 Reunión para encontrar la vivienda
adecuada para el PI.
4 Establecer las características de la vivienda,
medidas, área del tejado, habitaciones,
electrodomésticos etc.
5 Investigar y establecer los objetivos del PI.
6 Realizar la Introducción, justificación,
Investigación del marco teórico, Elaborar
métodos de investigación y cronogramas de
actividades.
7 Revisión del anteproyecto
8 Investigar el fundamento Teórico para el
proyecto
9 Investigación de la aplicación del software
PVSYST y descarga de la misma
10 Manipulación del software PVSYST
11 Determinación de la curva de radiación
mediante el PVSYST
12 Análisis económico mediante las graficas
13 Realización de las conclusiones y
recomendaciones
14 Defensa del proyecto

35. 30
Resultados
Tabla de potencia de los electrodomésticos
Fuente: Danner Figueroa, Luis Bayas, Cristhian Ibarra, Milton Toala, Michael Macias, 2017.
Tabla de materiales
Fuente: Danner Figueroa, Luis Bayas, Cristhian Ibarra, Milton Toala, Michael Macias, 2017.

36. 31
Esquema simplificado “conectado a red”
Esquema realizado en libreCAD
Fuente: Danner Figueroa, Luis Bayas, Cristhian Ibarra, Milton Toala, Michael Macias, 2017.

37. 32
Fuente: Danner Figueroa, Luis Bayas, Cristhian Ibarra, Milton Toala, Michael Macias, 2017.

38. 33
Informe del PVSYST

39. 34

40. 35

41. 36

42. 37

43. 38

44. 39
Conclusiones y recomendaciones
Conclusiones.
 Mediante la ayuda del software PVsyst se conoció la curva de radiación solar de las
instalaciones de la Ciudadela Mi País del Cantón Quevedo.
 De la selección de los electrodomésticos de la vivienda se estableció las potencias
de cada uno de ellos, en la que se obtuvo un potencia general de 5239 Wh/día.
 De acuerdo al uso de software PVsyst se determinó las características del
generador como tenemos; modulo modelo JKM 315PP-72-DV con una potencia de
315 Wp, en la que se utilizó 8 módulos en serie y 4 en cadena obteniendo un total
de 32 paneles, como también se utilizó 2 inversores LG 4500 LV con una tensión de
150-450V.
 En base a los resultados se obtuvo la factibilidad de la energía producida por el
generador con un valor de $ 0.11 Kwh, en la que el hogar solo utiliza 987 Kwh/año
y a la red se desvía 11969 Kwh/año.

45. 40
Recomendaciones.
 Manipular de forma adecuada el software PVsyst para obtener valores exactos, al
momento de determinar la curva de radiación del lugar donde se desea conocer.
 De acuerdo a los requerimientos la vivienda, es recomendado proporcionarle una
cantidad de extra, debido a que los módulos con el pasar de los años pierden
potencia.
 Dentro de los módulos adecuados la mejor elección son los monocristalinos, ya que
son los más recomendados por su material y estructura como también se
recomienda la utilización de inversor de mayor calidad y durabilidad.
 Aprovechar la venta de la energía que se desvió a la red para obtener un incentivo
económico extra en la vivienda.

46. 41
Referencias
Abierta, U. N. (02 de 08 de 2013). postgrado. Recuperado el 2016 de 08 de 07, de
http://postgrado.una.edu.ve/metodologia2/paginas/cerda7.pdf
appa. (2009). Recuperado el 18 de 06 de 2017, de
http://www.appa.es/09fotovoltaica/09que_es.php
Dennis.Ca. (16 de 06 de 2016). energiadoblecero. Recuperado el 17 de 06 de 2017, de
http://energiadoblecero.com/herramientas-de-diseno-y-calculo/pvsyst
ecured. (19 de 06 de 2017). Recuperado el 20 de 06 de 2017, de
https://www.ecured.cu/Radiaci%C3%B3n_solar
gasnatural fenosa. (2016). Recuperado el 17 de 06 de 2017, de
http://www.empresaeficiente.com/blog/tipos-de-paneles-solares-fotovoltaicos-y-
caracteristicas/
Hernández, F. y. (19 de Septiembre de 2012). scribd. Recuperado el 19 de julio de 2016, de
https://es.scribd.com/doc/33936895/Investigacion-Descriptiva
Paneque, R. J. (20 de Mayo de 2008). newpsi. (L. M. Hernández, Ed.) doi: 959-212-066-8
prepafacil. (2005). Recuperado el 17 de 06 de 2017, de
http://prepafacil.com/cobach/Main/CaracteristicasDeLaCorrienteDirectaYAlterna
Rodríguez , Darío ; Arroyo, Daniel. (08 de 07 de 2016). eltelegrafo. Recuperado el 17 de 06 de
2017, de http://www.eltelegrafo.com.ec/noticias/punto-de-vista/1/energia-solar-
fotovoltaica-en-ecuador
Tecnologicos. (21 de 03 de 2017). Energia Solar. Recuperado el 17 de 06 de 2017, de https://solar-
energia.net/energia-solar-fotovoltaica
Universidad de Chile. (2013). ¿Que tecnicas de recoleccion de datos existen? Chile: departamento
de ciencias de la construccion .
upv. (2000). Recuperado el 17 de 06 de 2017, de
http://www.upv.es/gep/Central_Solar/inversor.htm

47. 42
Anexos
Características del Modulo
Fuente: https://www.jinkosolar.com/ftp/SP-MKT-315PP_rev2014.pdf

48. 43
Fuente: https://www.jinkosolar.com/ftp/SP-MKT-315PP_rev2014.pdf

49. 44
Características del Inversor
Fuente: https://www3.fronius.com/cps/rde/xchg/SID-53617523-
53E9BDA1/fronius_usa/hs.xsl/2714_1477.htm#.WZywqT7yh1s

50. 45
Diseño de la instalación
Fuente: PVsyst, 2017
Fuente: ttps://www.google.com.ec/search?q=monocristalino&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ved=0ahUKEwil-
Pq68-vVAhVM1CYKHVUVA1gQ_AUICigB&biw=1280&bih=662#imgrc=Ov3ai0stGLWy7M: