Embed Size (px)
DESCRIPTION
propuesta
Citation preview
REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO
“SANTIAGO MARIÑO” EXTENSIÓN SAN CRISTÓBAL
PROPUESTA DE SUMINISTRO ELECTRICO ALTERNATIVO CON CELDAS FOTOVOLTAICAS EN EL ESTADIO DE BEISBOL DE RUBIO
MUNICIPIO JUNIN ESTADO TACHIRA Propuesta de Proyecto de Investigación para optar al Título de
Ingeniero Electricista.
Autor: Abraham Acevedo Peinado Tutor: Ing. Iván Uribe
Asesora Metodológica: MSc. Niurka Varela.
San Cristóbal, Febrero de 2014
ii
APROBACIÓN DEL TUTOR
En mi carácter de Tutor del Proyecto de Investigación titulado:
PROPUESTA DE SUMINISTRO ELECTRICO ALTERNATIVO CON CELDAS
FOTOVOLTAICAS EN EL ESTADIO DE BEISBOL DE RUBIO MUNICIPIO
JUNIN ESTADO TACHIRA, Abraham Acevedo Peinado, Cédula de Identidad
N° 18.879.776, para optar al Título de Ingeniero Electricista, considero que
éste reúne los requisitos y méritos suficientes para ser sometido a
presentación pública y evaluación por parte del Jurado Examinador que se
designe.
En la ciudad de San Cristóbal, a los 11 días del mes de febrero de 2.014.
_____________________
Ing. Iván Uribe
C.I. 9.224.732
iii
APROBACIÓN DE LA ASESORA METODOLÓGICA
En mi carácter de Asesora del Proyecto de Investigación titulado:
PROPUESTA DE SUMINISTRO ELECTRICO ALTERNATIVO CON CELDAS
FOTOVOLTAICAS EN EL ESTADIO DE BEISBOL DE RUBIO MUNICIPIO
JUNIN ESTADO TACHIRA, Abraham Acevedo Peinado, Cédula de Identidad
N° 18.879.776, para optar al Título de Ingeniero Electricista, considero que
éste reúne los requisitos y méritos suficientes para ser sometido a
presentación pública y evaluación por parte del Jurado Examinador que se
designe.
En la ciudad de San Cristóbal, a los 11 días del mes de febrero de 2.014.
_____________________
MSc. Niurka Varela
C.I.9.237.064
iv
REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO
“SANTIAGO MARIÑO” EXTENSIÓN SAN CRISTÓBAL
INGENIERÍA ELÉCTRICA
PROPUESTA DE SUMINISTRO ELECTRICO ALTERNATIVO CON CELDAS FOTOVOLTAICAS EN EL ESTADIO DE BEISBOL DE RUBIO
MUNICIPIO JUNIN ESTADO TACHIRA,
Autor: Abraham Acevedo Peinado C.I. 18.879.776
Proyecto de Investigación APROBADO en nombre del Instituto Universitario Politécnico “Santiago Mariño”, por el Jurado Examinador designado.
En la ciudad de San Cristóbal, a los 11 días del mes de febrero de 2.014.
__________________ __________________ Ing. Saavedra Doris Ing. Rivera Luis
C.I. 5.652.002 C.I. 2.814.677
v
ÍNDICE GENERAL
APROBACIÓN DEL TUTOR .................................................................... ii
APROBACIÓN DE LA ASESORA METODOLÓGICA ............................ iii
ÍNDICE GENERAL ................................................................................... v
LISTA DE FIGURAS............................................................................... vii
RESUMEN ............................................................................................. viii
INTRODUCCIÓN ...................................................................................... 1
CAPITULO
I ................................................................................................................. 2
EL PROBLEMA ........................................................................................ 2
Contextualización del Problema ............................................................. 2
Objetivos de la Investigación ................................................................. 4
Objetivo General .................................................................................... 4
Objetivos Específicos ............................................................................. 4
Justificación de la investigación ............................................................. 4
II ................................................................................................................ 6
MARCO REFERENCIAL .......................................................................... 6
Antecedentes de la Investigación. ......................................................... 6
Bases Teóricas ...................................................................................... 9
Energía solar .......................................................................................... 9
Módulos o Generadores Fotovoltaicos ................................................. 11
Célula Fotoeléctrica ............................................................................. 12
Principio de Funcionamiento ................................................................ 12
vi
Baterías o Acumuladores Electroquímicos .......................................... 15
Inversor o Convertidor .......................................................................... 17
Puesta a Tierra del Sistema Fotovoltaico ............................................. 18
Fundamentos de Diseño en los Sistemas Fotovoltaicos ...................... 19
Dimensionado de la Instalación Fotovoltaica ....................................... 20
Determinación de la demanda o carga: ........................................... 21
Determinación de la energía solar disponible en la localidad .......... 21
Estimación del nivel de radiación solar en la zona........................... 21
Medidas de Iluminación ....................................................................... 23
Respuesta al Color .......................................................................... 24
Efecto del Ángulo de Incidencia (Efecto Coseno) ............................ 25
Fatiga ............................................................................................... 26
Medidas de Luminancia ....................................................................... 26
Operacionalización de las variables ..................................................... 27
III ............................................................................................................. 30
MARCO METODOLÓGICO .................................................................... 30
Modalidad de la investigación .............................................................. 30
Técnicas e Instrumentos de Recolección de Datos ............................. 31
Observación ..................................................................................... 31
Revisión de Textos y Manuales de Fabricantes .............................. 32
Mediciones Directas: ........................................................................ 32
REFERENCIAS ...................................................................................... 33
vii
LISTA DE FIGURAS
1. Atenuación de la radiación solar por la atmósfera terrestre. ............... 10
2: Sistema Fotovoltaico ........................................................................... 10
3: Módulos fotovoltaicos .......................................................................... 11
4: Estructura de una célula fotovoltaica .................................................. 13
5: Batería de Plomo-ácido ...................................................................... 16
6: Partes constitutivas de una Batería de Plomo-ácido .......................... 16
7: Agrupación en Serie y Paralelo .......................................................... 17
8: Forma de onda a la salida de un inversor con transformador de toma
media o push-pull. f ....................................................................................... 18
9: Puesta a Tierra de un Sistema Fotovoltaico ....................................... 19
10: Diagrama del Proceso Fotovoltaico Fuente: Tarazona (2010) .......... 20
11: Luxometro Ins DX 100. ..................................................................... 24
viii
REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO
“SANTIAGO MARIÑO” EXTENSIÓN SAN CRISTÓBAL
INGENIERÍA ELÉCTRICA
PROPUESTA DE SUMINISTRO ELECTRICO ALTERNATIVO CON CELDAS FOTOVOLTAICAS EN EL ESTADIO DE BEISBOL DE RUBIO
MUNICIPIO JUNIN ESTADO TACHIRA Línea de Investigación: Diseño Eléctrico
Autor: Abraham Acevedo Peinado
Tutor: Ing. Iván Uribe Asesora Metodológica: MSc. Niurka Varela.
Mes, Año: Febrero, 2.014
RESUMEN
El presente trabajo especial de grado tiene como propósito el rediseño y
propuesta de sistema alternativo de electrificación del estadio de béisbol Leonardo Alarcón de la ciudad de Rubio, estado Táchira, para solventar la problemática presentada por la fallas de energía eléctrica que están ocurriendo en nuestro país y en el mundo. La propuesta es un diseño experimental enmarcado en una investigación de campo dentro de la modalidad de proyecto factible, y es apoyada en una investigación de tipo descriptiva documental. Para la recolección de datos se usó la observación directa, empleando como instrumentos las hojas características en la fabricación de células fotovoltaicas o paneles solares para determinar si el diseño es fiable y preciso en la construcción del sistema en estudio. El análisis de los datos obtenidos y fichas permiten enmarcar una metodología de estudio de casos que permite ampliar y optimizar el sistema propuesto. Permitiendo con ello acondicionar el estadio para el próximo campeonato mundial de béisbol juvenil así como también proporcionar a la población del municipio Junín un lugar en óptimas condiciones para promover el desarrollo de actividades deportivas e incentivar el deporte contando con celdas fotovoltaicas mejorando tanto el medio ambiente por su poca contaminación y su fácil construcción ya que al ser realizada con materiales como el silicio, metales es de fácil acceso. Se estima que la población será beneficiada directa e indirectamente con la ejecución, por promover a la innovación junto al deporte, haciendo referencia a la población del municipio Junín, sin obviar que será aprovechado por la fanaticada nacional como escenario de un mundial de béisbol.
Descriptores: Análisis eléctrico, Paneles Solares, Energía Renovable
1
INTRODUCCIÓN
En la actualidad, el primordial argumento en el sector energético es la
optimización del uso de la energía eléctrica. El alumbrado público como un
medio de servicio ha sido considerado como una gran demanda, la cual
simboliza una línea importante en consumo de energía, la utilización de
paneles fotovoltaicos ha sido de gran ayuda en el control energético
disminuyendo el uso de la red eléctrica nacional. En este documento se
presentan los resultados del estudio energético del comportamiento y
funcionamiento del sistema de alumbrado del estadio Leonardo Alarcón de la
ciudad de Rubio, capital del municipio de Junín, estado Táchira, el cual fue
fundado por Gervasio Rubio en 1794 y se conoce como «La Ciudad
Pontalida».
Esta investigación está organizada en cuatro capítulos y sus contenidos
son los siguientes: En el Capítulo I, se formula el problema, los objetivos del
estudio y su importancia; en el Capítulo II, se presentan los antecedentes de
la investigación, las bases teóricas y legales relacionadas con el problema de
investigación; en el Capítulo III, se describe la metodología, se define el tipo
de investigación utilizado en el presente trabajo; finalmente se presentan las
referencias bibliográficas y los anexos.
2
CAPITULO I
EL PROBLEMA
Contextualización del Problema
El ser humano en su afán por alcanzar un desarrollo social equitativo y
humano para el pueblo, dentro de una serie de razonamientos lógicos, se ha
atrevido a ahondar en la investigación, dentro de la elegancia y la falta de las
partes de un todo hasta llegar a conocer sus principios o elementos, teniendo
que tomar en consideración el análisis que se haga de una realidad capaz de
generar un servicio público o sistema que beneficie a una comunidad. Existen
acciones que se pueden llevar a cabo a un mínimo costo para obtener victorias
tempranas en la gestión de ahorro energético. Este tipo de acciones están
dirigidas básicamente a inmuebles y es la suma de medidas planificadas y
llevadas a cabo para conseguir el objetivo de utilizar la mínima cantidad
posible de energía mientras se mantienen los niveles de confort.
Estas acciones se pueden aplicar a una fábrica, a un edificio de oficinas, a
un centro deportivo, a una vivienda, y a cualquier tipo de edificio dónde se
requiera un uso de energía, sin embargo es de destacar que ante este ahorro
no se debe descartar el servicio que se ofrece a la comunidad en general como
es la iluminación de la ciudad. Para hacer un uso eficiente de la energía y,
como consecuencia, para ahorrarla, las acciones se centran en: manutención,
rescate y renovación de acciones energéticas.
El desarrollo de nuevas técnicas y tecnologías en la generación,
distribución, procesamiento y uso eficiente de la energía es un objetivo que
todo país debe fomentar para asegurarse un crecimiento económico y social
3
sostenible. Esto es aún más válido en los tiempos actuales, en donde varios
factores se han conjugado de forma tal que hacen de la energía un tema a
considerar, ya no sólo para asegurar el crecimiento económico de determinado
país o región sino para evitar entrar en una crisis económica.
Desde este orden de ideas, a los paneles fotovoltaicos se le puede
considerar como un punto de conexión, usado en una forma simple para
energizar pequeños sistemas de electrificación, que además puede generar
un ahorro de energía al sistema eléctrico nacional. Los señalamientos
anteriores se apoyan en las afirmaciones de Castro (1998), al expresar que
las células solares, sin duda, constituyen fuentes de energía que se deben
considerar como soluciones alternativas para la crisis que actualmente sufre
el mundo entero, el sostenido crecimiento económico e industrial de la nación
y el incremento en la demanda de energía.
Así mismo, la inversión extranjera que llega a la región requiere no solo
más cantidad sino también más calidad de energía, esta creciente demanda
superará, si es que ya no lo han hecho los recursos hidroeléctricos y térmicos
de la región, haciendo necesario la diversificación de las fuentes de energía y
las formas ahorro energético requerido para reducir los consumos
innecesarios y desperdicios de tal servicio. Por tal motivo el servicio de
alumbrado del estadio Leonardo Alarcón tiene como finalidad satisfacer las
condiciones básicas de iluminación, sin embargo, por tal razón se propone una
serie de acciones para analizar la forma de usar paneles fotovoltaicos con el
fin de generar energía para dicho sistema de alumbrado.
Por lo expuesto anteriormente surgen las siguientes interrogantes: ¿Será
necesario recopilar información sobre las instalaciones eléctricas del estadio
de béisbol “Leonardo Alarcón”?; ¿Se puede determinar la factibilidad de
instalación de paneles fotovoltaicos en el estadio de béisbol “Leonardo
Alarcón”?; ¿Cómo seleccionar la instalación y equipos para el suministro
eléctrico con celdas fotovoltaicas para el estadio?
4
Objetivos de la Investigación
Objetivo General
Diseñar una propuesta de suministro eléctrico alternativo con celdas
fotovoltaicas para el estadio de béisbol “Leonardo Alarcón” en la ciudad de
Rubio municipio Junín del estado Táchira.
Objetivos Específicos
1. Recopilar información sobre las instalaciones eléctricas estadio de
béisbol “Leonardo Alarcón” Rubio municipio Junín estado Táchira.
2. Determinar la factibilidad de instalación de paneles fotovoltaicos en el
estadio de béisbol “Leonardo Alarcón” Rubio municipio Junín estado Táchira.
3. Seleccionar la instalación y equipos para el suministro eléctrico con
celdas fotovoltaicas para el estadio de béisbol “Leonardo Alarcón” Rubio
municipio Junín estado Táchira.
Justificación de la investigación
Las pérdidas de energía que se presentan en los circuitos de distribución,
representan no solo pérdidas económicas por ser energía no aprovechada,
sino que también pueden generar un desfase entre lo producido y lo
consumido, los niveles de pérdidas reconocidos por el ente regulador, puede
generar mal desempeño y errores en la planeación de las redes. La
investigación se justifica desde una índole social, por cuanto la prestación de
este servicio es una de las tareas fundamentales de los gobiernos regionales;
sin embargo, su instalación, operación, actualización y costo constituyen a
menudo un problema técnico y económico para las entidades prestadoras de
tal servicio.
5
Con el fin de encontrar formas para avanzar en el análisis, evaluación e
instrumentación de opciones que les permitan enfrentar el ahorro del servicio
de alumbrado del estadio de béisbol “Leonardo Alarcón, al menor costo
posible, la presente investigación pone a disposición, de los entes
gubernamentales una herramienta de cálculo que determina los potenciales
de ahorro de energía eléctrica por la instalación de sistemas fotovoltaicos
eficientes.
Dado el nivel de perdidas eléctricas y considerándose de gran importancia
la sana administración de los recursos económicos renovables, cada empresa
generadora de este servicio eléctrico debe reproducir su data histórica de las
consumos reales y los irreales, es decir las pérdidas generadas en los
alumbrados eléctricos exteriores. Es de destacar que esta pérdida eléctrica,
debe ser comparada de forma permanente con los estándares propios que fije
cada empresa, tomando para ello la evaluación de múltiples elementos que
rodean el entorno del servicio energético público.
Dentro del empeño por disminuir las pérdidas eléctricas, la presente
investigación propone realizar una propuesta de sistema fotovoltaico, diseño y
selección de equipos y topologías de interconexión entre sistemas alternativos
y el sistema eléctrico nacional. Así mismo, se justificara metodológicamente
por la compilación de material didáctico, lo cual permite ser de tipo documental,
ya que se basará en la revisión, sistematización, comparación y contrastación
de los trabajos realizados en otros países, así como el cubrir las expectativas
investigativas del Instituto Universitario Santiago Mariño en la carrera de
Ingeniería Eléctrica.
6
CAPITULO II
MARCO REFERENCIAL
Antecedentes de la Investigación.
El siguiente capítulo tiene el objetivo de fundamentar y conceptuar
teóricamente, el presente estudio de investigación, en los antecedentes se
trata de establecer datos de información ampliada sobre la investigación o
trabajos formulados, con el fin de determinar el enfoque metodológico de los
conocimientos planteados. Arias (1999) Indica que: “los antecedentes de la
investigación se refieren a los estudio previos relacionados con el problema,
es decir investigaciones anteriores que guarden alguna vinculación con
nuestros objetivos de estudio”. (p 56). Entre los antecedentes más resaltantes
se destacan los siguientes:
En el contexto internacional, Ponce, C. (2009), en su trabajo de grado
titulado “Anteproyecto De Un Sistema De Electrificación Rural Con Una
Microred Eléctrica De Generación Híbrida: Solar Fotovoltaica E Hidráulica
Para La Comuna San Miguel Canton Eloy Alfaro” de la universidad Politécnica
Nacional Scientia Hominis Salud de Ecuador. El objetivo de la investigación es
la insuficiente generación del país, y la ausencia de líneas de transmisión hacia
lugares remotos, ocasiona que muchos poblados del Ecuador no estén
provistos de este servicio básico, lo que dificulta que estos sectores del País,
se incorporen a las actividades socioeconómicas, desarrollen y alcancen un
mejor nivel de vida. Es en estos sectores, donde se ha visto la oportunidad,
para estudiar e implementar sistemas de generación no convencionales. El
mismo se enmarca en una investigación de campo de carácter descriptivo
7
donde se trata de realizar un análisis socioeconómico, de la comunidad San
Miguel, cantón Eloy Alfaro, provincia de Esmeraldas, integrado por 34 familias
para ello se realiza visitas de reconocimiento a la comunidad, enfocando el
problema y realizando encuestas, con el fin de recaudar la mayor información
posible de sus habitantes, lo que culminó con la realización de un estudio de
la demanda de potencia y energía del poblado. Dentro de las conclusiones
establece que este anteproyecto introduce al país nueva tecnología, aportando
con alternativas de aprovechamiento energético, además de ser una solución
apropiada para generar electricidad, en poblaciones alejadas del sistema de
interconexión local.
Está investigación tiene un aporte innovador, puesto que el proyecto
contempla una generación híbrida de dos sistemas de aprovechamiento
energético renovables, además de enfocar una generación distribuida.
En el contexto nacional, Alzuru, J. (2007) En su trabajo de grado titulado:
“Descripción de Producción de Bioenergía a Partir de Desechos de Aceite
Vegetal y su Relación con las Normas ISO 14001 e ISO 14004, Referentes a
los Sistemas de Gestión Ambiental” de la Universidad Centroccidental
Lisandro Alvarado, ubicada en Barquisimeto. El objetivo de esta investigación
Analizar cómo la producción de bioenergía a partir de los desechos de aceite
comestible generan beneficios de ahorro económico y empleo como modelo
de gestión ambiental. El mismo se enmarca en una investigación documental-
descriptivo, el mismo tuvo como objetivo servir de apoyo a la investigación
relacionada con nuevos modelos gerenciales en armonía con el ambiente,
proponiendo incorporar la variable ambiental en todas los organizaciones
públicas y privadas, tomando como eje transversal para dicho desarrollo las
universidades (específicamente el DAC-UCLA), incluyendo temas
relacionados con fuentes alternas de energía y sistemas de gestión ambiental
en las asignaturas como Economía de Venezuela, Sistemas Administrativos y
contables y análisis de Gestión administrativa, además de incluir la materia
gerencia ambiental como obligatoria en el pensum de estudios de la carrera
8
de licenciados en administración y licenciados en contaduría de la Universidad
Centroccidental Lisandro Alvarado.
Este proyecto aporta la gran incidencia en cuanto a la generación de
empleo y la expansión de su construcción de celdas solares, hacia todos los
lugares donde no se pueda obtener este producto e incluso toca el tema
ambiental tan sonado en estos días.
Y por último, en el ámbito regional, Tarazona, K., (2010) en su trabajo
titulado “Diseño De Un Alimentador Fotovoltaico Para Generadores De
Emisoras De Fm, Am.” de la universidad politécnica Santiago Mariño San
Cristóbal. El presente trabajo especial de grado tuvo como propósito
fundamental diseñar una célula fotovoltaica para generadores de emisoras de
FM y AM para solventar la problemática presentada por la fallas de energía
eléctrica que están ocurriendo en nuestro país y en el mundo. La propuesta es
un diseño experimental enmarcado en una investigación de campo dentro de
la modalidad de proyecto factible, y es apoyada en una investigación de tipo
descriptiva. Para la recolección de datos se uso la observación directa, para
determinar si el diseño es fiable y preciso se empleó como instrumentos las
hojas características en la fabricación de células fotovoltaicas o paneles
solares. El análisis de los datos obtenidos permite ampliar y optimizar el
diseño, el cual se elaboró bajo la tecnología de la Eléctrica futurista analógica
y digital, unas células fotovoltaicas que adsorben los rayos solares y es
transformada en corriente que va hacia un regulador que controla, luego esa
corriente se almacenan en los acumuladores para posteriormente ser
transformada por un inversor cumpliendo el ciclo y dando vida los aparatos
electrónicos que se quieran energizar en el campo de las emisoras FM y AM.
Esta investigación da el aporte del análisis matemático para la
implementación de sistemas fotovoltaicos de uso continuo, así como
información de equipos y empresas dedicadas a la venta e instalación de
dichos sistemas.
9
Bases Teóricas
Energía solar
La energía solar es la energía producida en el Sol como resultado de
reacciones nucleares de fusión; Llega a la Tierra a través del espacio en
cuantos de energía llamados fotones, que interactúan con la atmósfera y la
superficie terrestres. De igual forma la intensidad de energía solar disponible
en un punto determinado de la Tierra depende, de forma complicada pero
predecible, del día del año, de la hora y de la latitud. Además, la cantidad de
energía solar que puede recogerse depende de la orientación del dispositivo
receptor.
Antes de realizar cualquier estudio, primero se investiga, los datos de
radiación solar de la zona, para ver si es o no posible la implementación de
una generación fotovoltaica. Es muy grande la cantidad de energía solar que
fluye hacia y desde la Tierra y la atmósfera. Relativamente, muy poca energía
es usada y dirigida al viento y las olas o para ser absorbida por las plantas en
la fotosíntesis. En realidad prácticamente toda la energía es radiada al espacio
exterior en forma de radiación infrarroja. El efecto de atenuación de la
radiación solar al atravesar la atmósfera se muestra en la Figura No 1. La
radiación que finalmente llega a la superficie de la tierra se clasifica en
radiación directa, difusa y global.
Estos datos son de suma importancia, para realizar cualquier tipo de
estudio, para un suministro de electricidad, en donde intervenga la radiación
solar. Para aprovechar la energía del sol, se utilizan sistemas fotovoltaicos,
que es un conjunto de dispositivos cuya función es transformar la energía solar
directamente en energía eléctrica, acondicionando esta última a los
requerimientos de una aplicación determinada.
Un sistema fotovoltaico consta principalmente de los siguientes elementos:
1) Módulos fotovoltaicos. 2) Estructura y cimientos para el montaje de los
10
módulos. 3) Controlador de carga. 4) Baterías de almacenamiento eléctrico. 5)
Inversor de corriente.
Figura 1. Atenuación de la radiación solar por la atmósfera terrestre. Tomado de Atlas
de radiación solar.
Por lo general, este tipo de instalaciones, se las realiza, en zonas rurales,
donde no existe otro recurso utilizable, en vista de que las viviendas, no son
apropiadas para el montaje de los paneles, deben ser colocados en
estructuras diseñadas para este propósito. A continuación se presenta un
esquema típico de una aplicación del sistema fotovoltaico.
Figura 2: Sistema Fotovoltaico Fuente: www.saecsaenergiasolar.com/catalogo1
11
Módulos o Generadores Fotovoltaicos
Las células fotovoltaicas conectadas unas con otras, encapsuladas y
montadas sobre una estructura soporte o marco, conforman un módulo
fotovoltaico, y son los encargados de transformar la energía solar en energía
eléctrica. Los módulos están diseñados para suministrar electricidad a un
determinado voltaje (normalmente 12 o 24 V). La corriente producida depende
del nivel de insolación. La estructura del módulo protege a las células del
medioambiente y son muy durables y fiables. Si bien un módulo puede ser
suficiente para muchas aplicaciones en viviendas individuales, dos o más
módulos pueden ser conectados para formar un generador fotovoltaico.
Los generadores o módulos fotovoltaicos producen corriente continua (DC)
y pueden ser conectados en serie y/o paralelo para producir cualquier
combinación de corriente y tensión, dependiendo de la aplicación. Esta
corriente se genera solo cuando existe presencia de los rayos solares, en su
ausencia los paneles pueden absorber corriente proveniente de módulos
vecinos o de las baterías, lo que puede ocasionar daños irreversibles. Para
evitar este fenómeno es necesario implementar diodos que impidan el paso de
la corriente en contrasentido.
Figura 3: Módulos fotovoltaicos Fuente: news.soliclima.com/imatges/paneles-cigs.jpg
12
Célula Fotoeléctrica
Una célula fotoeléctrica, también llamada célula, fotocélula o celda
fotovoltaica, es un dispositivo electrónico que permite transformar la energía
luminosa (fotones) en energía eléctrica (electrones) mediante el efecto
fotovoltaico. Compuestos de un material que presenta efecto fotoeléctrico:
absorben fotones de luz y emiten electrones. Cuando estos electrones libres
son capturados, el resultado es una corriente eléctrica que puede ser utilizada
como electricidad. La eficiencia de conversión media obtenida por las células
disponibles comercialmente (producidas a partir de silicio mono cristalino) está
alrededor del 11-12%, pero según la tecnología utilizada varía desde el 6% de
las células de silicio amorfo hasta el 14-19% de las células de silicio mono
cristalino. La vida útil media a máximo rendimiento se sitúa en torno a los 25
años, período a partir del cual la potencia entregada disminuye.
Al grupo de células fotoeléctricas para energía solar se le conoce como
panel fotovoltaico. Los paneles fotovoltaicos consisten en una red de células
solares conectadas como circuito en serie para aumentar la tensión de salida
hasta el valor deseado (usualmente se utilizan 12V o 24V) a la vez que se
conectan varias redes como circuito paralelo para aumentar la corriente
eléctrica que es capaz de proporcionar el dispositivo. El tipo de corriente
eléctrica que proporcionan es corriente continua, por lo que si se necesita
corriente alterna o aumentar su tensión, se tendrá que añadir un inversor y/o
un convertidor de potencia.
Principio de Funcionamiento
En un semiconductor expuesto a la luz, un fotón de energía arranca un
electrón, creando al pasar un «hueco». Normalmente, el electrón encuentra
rápidamente un hueco para volver a llenarlo, y la energía proporcionada por el
fotón, pues, se disipa. El principio de una célula fotovoltaica es obligar a los
electrones y a los huecos a avanzar hacia el lado opuesto del material en lugar
de simplemente recombinarse en él: así, se producirá una diferencia de
13
potencial y por lo tanto tensión entre las dos partes del material, como ocurre
en una pila. Para ello, se crea un campo eléctrico permanente, a través de una
unión PN, entre dos capas dopadas respectivamente, P y N, como se muestra
en la figura 4:
Figura 4: Estructura de una célula fotovoltaica Fuente:
TNKS/Nni20071205D05JSN05.htm: Nikkei Net (2007 12 06),
La capa superior de la celda se compone de silicio dopado de tipo N en
esta capa, hay un número de electrones libres mayor que una capa de silicio
puro, de ahí el nombre del dopaje N, como carga negativa (electrones). El
material permanece eléctricamente neutro: es la red cristalina quien tiene
globalmente una carga positiva. La capa inferior de la celda se compone de
silicio dopado de tipo P Esta capa tiene por lo tanto una cantidad media de
electrones libres menor que una capa de silicio puro, los electrones están
ligados a la red cristalina que, en consecuencia, está cargada positivamente.
La conducción eléctrica está asegurada por los huecos, positivos (P).
En el momento de la creación de la unión PN, los electrones libres de la
capa N entran en la capa P y se recombinan con los huecos en la región P.
Existirá así durante toda la vida de la unión, una carga positiva en la región N
a lo largo de la unión (porque faltan electrones) y una carga negativa en la
región en P a lo largo de la unión (porque los huecos han desaparecido); el
conjunto forma la «Zona de Carga de Espacio» (ZCE) y existe un campo
eléctrico entre las dos, de N hacia P. Este campo eléctrico hace de la ZCE un
14
[diodo], que solo permite el flujo de corriente en una dirección: los electrones
pueden moverse de la región P a la N, pero no en la dirección opuesta y por
el contrario los huecos no pasan más que de N hacia P.
En funcionamiento, cuando un fotón arranca un electrón a la matriz,
creando un electrón libre y un hueco, bajo el efecto de este campo eléctrico
cada uno va en dirección opuesta: los electrones se acumulan en la región N
(para convertirse en polo negativo), mientras que los huecos se acumulan en
la región dopada P (que se convierte en el polo positivo). Este fenómeno es
más eficaz en la (ZCE), donde casi no hay portadores de carga (electrones o
huecos), ya que son anulados, o en la cercanía inmediata a la (ZCE): cuando
un fotón crea un par electrón-hueco, se separaron y es improbable que
encuentren a su opuesto, pero si la creación tiene lugar en un sitio más alejado
de la unión, el electrón (convertido en hueco) mantiene una gran oportunidad
para recombinarse antes de llegar a la zona N (resp. la zona P). Pero la ZCE
es necesariamente muy delgada, así que no es útil dar un gran espesor a la
célula. En suma, una célula fotovoltaica es el equivalente de un Generador de
Energía a la que hemos añadido un diodo.
Es preciso añadir contactos eléctricos (que permitan pasar la luz: en la
práctica, mediante un contacto de rejilla, una capa anti reflectante para
garantizar la correcta absorción de fotones, entre otros. Para que la célula
funcione, y produzca la potencia máxima de corriente se le añade la banda
prohibida de los semiconductores a nivel de energía de los fotones. Es posible
aumentar las uniones a fin de explotar al máximo el espectro de energía de los
fotones, lo que produce las células multi juntas.
Para Lorenzo García Tamayo, presidente de la Fundación Energías
Limpias para Margarita, esa puede ser una realidad que traería muchos
beneficios a la región. “Se puede instalar un parque solar en cualquier terreno
de Margarita, que podría cubrir la demanda actual que es de 350 megavatios.
Esa es una energía que no contamina, que a largo plazo puede ser económica
para el pueblo, y totalmente autónoma”, comentó.
15
En este momento en Margarita tímidas iniciativas están abriendo el camino
a una tendencia que más que esnobista, es necesaria para hacer de este
mundo más sustentable, es decir garantizar recursos naturales a las futuras
generaciones. Las vallas publicitarias iluminadas por la tecnología de El Yaque
Solar, son parte de la muestra. El sistema que ilumina el Mercado de Pescado
de Punda (Porlamar). En el Yaque, existe una posada que tiene instalados
varios paneles solares en el techo, los cuales generan suficiente electricidad
para mantener las áreas comunes, internas y externas encendidas. Lisa
Rincón, encargada de la Posada La Mar, informó que el sistema genera 1.350
kilovatios al mes.
El “earthship margariteño”, que se levanta en Antolín, aprovecha la luz
solar inicialmente para mantener adecuadamente iluminada la infraestructura
hecha con materiales de reciclaje, y el proyecto incluye la instalación de
paneles solares para el suministro de la electricidad, García desestima que los
parques eólicos representen una solución factible, ya que requieren de una
infraestructura muy grande y costosa, que requiere más tiempo en levantarla.
Por otro lado representan riesgos para las aves, cultivos y genera
contaminación sónica. En el año 2008, el proyecto fue entregado formalmente
ante el Consejo Legislativo Regional y lamenta que en este momento esté bajo
la sombra, “sin ver luz”. A pesar de ello, podemos decir desde ya que la
Margarita Solar es un hecho.
Baterías o Acumuladores Electroquímicos
Como la generación fotovoltaica no es predecible, debido a factores
climáticos y además los procesos de consumo suelen diferir en el tiempo del
proceso de captación, se hace necesario el almacenamiento de energía. La
forma más usual de acumulación de energía, para sistemas fotovoltaicos, son
las baterías o acumuladores electroquímicos que utilizan diferentes
compuestos químicos. La batería más utilizada es la de Plomo-ácido, que se
presenta en el figura 6:
16
Estas baterías están compuestas por varias placas de plomo en una
solución de ácido sulfúrico. La placa consiste en una rejilla de aleación de
Plomo con una pasta de óxido de Plomo incrustada sobre la rejilla, la solución
de ácido sulfúrico y agua se denomina electrolito. En la figura 7 se presentan
las partes que componen una batería de plomo ácido, y como se encuentran
colocadas cada una de estas partes.
Figura 5: Batería de Plomo-ácido Fuente: www.tecno-solar.com/Imagenes/SPserie.jpg
Figura 6: Partes constitutivas de una Batería de Plomo-ácido Fuente:
bp2.blogger.com/.../s400/BATERIA1.JPG
El tipo de batería de Plomo-ácido que se utiliza en los sistemas solares
fotovoltaicos tiene determinadas características constructivas que le permiten
17
permanecer largo tiempo sin recibir carga y continúan en buen estado técnico,
pueden ser agrupadas de distintas maneras para conseguir niveles de voltaje
y corriente requeridos para una aplicación determinada. A continuación se
presenta una forma de agrupación, para incrementar los niveles de voltaje y
corriente.
Figura 7: Agrupación en Serie y Paralelo Fuente: saecsaenergiasolar.com/.../fotos/f12.gif
Inversor o Convertidor
Las baterías entregan corriente continua al sistema, pero las cargas
operan con corriente alterna por lo que es necesario utilizar un inversor de
18
corriente. Los inversores son elementos capaces de alterar la tensión y
características de la corriente eléctrica que reciben, transformándolas en
ondas sinusoidales de manera que resulte más apta para los usos específicos
a que vaya destinada en cada caso. Los convertidores que reciben la corriente
continua a un determinado voltaje y la transforman en corriente continua pero
a un voltaje diferente reciben la denominación de convertidores CC-CC y los
que transforman la corriente continua en alterna se denominan convertidores
CC-CA, el siguiente gráfico presenta una forma de onda a la salida de un
inversor.
Figura 8: Forma de onda a la salida de un inversor con transformador de toma media o
push-pull. Fuente: www.solartronic.com/images/ondas.gif
Puesta a Tierra del Sistema Fotovoltaico
En un sistema FOTOVOLTAICOS de dos conductores y tensiones
superiores a 50 voltios (tensión de salida o tensión del campo
FOTOVOLTAICOS a circuito abierto), debe ponerse a tierra la polaridad
negativa de continua. En un sistema de tres conductores, el neutro o toma
intermedia del sistema de continua debe ponerse a tierra. Esos requisitos se
aplican tanto a sistemas aislados como a sistemas conectados a la red (fig.
10). El sistema de puesta a tierra aumenta la seguridad del personal y minimiza
los efectos de los rayos y otras sobretensiones inducidas en los equipos. La
19
puesta a tierra de todos los sistemas FOTOVOLTAICOS reduce también el
ruido de radiofrecuencia causado por las luces fluorescentes de continua y por
los inversores.
Figura 9: Puesta a Tierra de un Sistema Fotovoltaico Fuente:
www.solartronic.com/images/ondas.gif
Fundamentos de Diseño en los Sistemas Fotovoltaicos
En primer lugar la luz solar incide en los paneles o módulos fotovoltaicos
formados por un material semiconductor de silicio cristalino que posee efecto
fotoeléctrico, es decir, transforma (con un rendimiento aproximado del 18 %),
la luz solar en energía eléctrica continúa de 12 V. Posteriormente esa
electricidad debe acumularse en una batería para disponer de energía durante
periodos nocturnos o de poca irradiación solar (días nublados, o con niebla).
Entre los paneles solares y la batería es necesario incluir un regulador de carga
de modo que cuando la batería esté cargada (por medida de su tensión) el
regulador cierre el aporte de energía desde los paneles solares a la batería,
para impedir la sobrecarga de ésta y por consiguiente el acortamiento de su
vida útil.
Finalmente, la energía acumulada por la batería (en forma de corriente
continua) puede emplearse como tal en luminarias y otros equipos, si bien lo
más habitual es transformar, por medio de un inversor, la corriente continua
20
en alterna a 110/230 V y 60 Hz en forma de onda senoidal pura, que es el
estándar eléctrico en Venezuela.
El esquema de proceso de un sistema fotovoltaico es el siguiente:
Figura 10: Diagrama del Proceso Fotovoltaico Fuente: Tarazona (2010)
Dimensionado de la Instalación Fotovoltaica
Para la realización del diseño del sistema fotovoltaico (SFV), se debe
comenzar por su dimensionamiento, el cual consiste en determinar su
capacidad, a fin de que satisfaga la demanda de energía. En sistemas
aislados, sin sistemas auxiliares de suministro de energía, el SFV debe
atender la demanda con una alta confiabilidad. Puesto que en este caso el
sistema consiste de la serie Arreglo FOTOVOLTAICOS, Regulador de
Carga/Descarga, Banco de Baterías y Demanda, la confiabilidad del sistema
es el producto de la confiabilidad de cada uno de los elementos y por
consiguiente, la pobre confiabilidad de uno de ellos implica la pobre
confiabilidad de todo el sistema.
El método de dimensionamiento se fundamenta en el balance de energía,
es decir, la energía generada debe ser igual a la energía demandada más las
pérdidas de energía propias de los SFV. Estas pérdidas se producen
generalmente por:
1 Pérdidas de tensión en cables de conducción,
2 Pérdidas de potencia en los módulos por efecto de la temperatura que
alcanzan los módulos durante su operación,
3 Pérdidas en el ciclo carga-descarga de las baterías,
4 Pérdidas de energía por auto-descarga de las baterías y
21
5 Pérdidas del regulador de carga e inversores.
La metodología utilizada para el dimensionamiento de SFV se desglosa de
la siguiente forma:
Determinación de la demanda o carga:
Consiste en conocer las características de la demanda: equipos, potencia
requerida, horas /día de operación, demanda diaria (o semanal) de energía,
demanda total semanal de energía.
Para los equipos de corriente alterna, se considera el pico de demanda
que se presenta cuando, por ejemplo, se prende un motor. Es necesario
conocer la carga máxima que surge, así como también la carga máxima
continua AC para especificar el inversor.
Especificación de la tensión de operación del sistema
La tensión de operación del sistema es generalmente múltiplo de 12 VDC.
Para cargas pequeñas, la tensión es 12 VDC, mientras que para aplicaciones
especiales y demandas mayores se emplean tensiones superiores a 24 VDC.
Es importante tener en cuenta la tensión de operación de los equipos
individuales.
Determinación de la energía solar disponible en la localidad
Con frecuencia se emplea la energía solar diaria promedio anual,
determinada a partir de información local o de mapas de radiación. Con el fin
de aumentar la confiabilidad del sistema, es mejor emplear como dato de
radiación solar disponible el correspondiente al mes de más baja energía solar.
Estimación del nivel de radiación solar en la zona
Para la estimación del nivel de radiación solar en la zona de interés, se
consideran los datos generados por la calculadora solar de la página Web de
meteoexploration, cuyo enlace electrónico es www.meteoexploration.com, la
22
cual está desarrollada por un equipo de investigadores en el área de
climatología, meteorología de montaña, hidrología nival, glaciología tropical o
previsión del riesgo de avalanchas.
Dicha calculadora solar, permite estimar la irradiación directa y difusa
sobre una superficie orientada de forma arbitraria. El modelo calcula la
radiación solar potencial para cielos despejados, no tiene en cuenta
obstrucciones por el terreno, sombras o nubes. Para incorporar esos efectos
para un estudio específico, se necesita desarrollar un análisis geoestacionario,
topográfico y climatológico durante los ciclos o estaciones climáticas
(Venezuela no posee cuatro estaciones como las regiones nórdicas, solo se
presentan dos estaciones, la de sequía y de lluvias).
Para la utilización de la calculadora se requieren de ciertos datos como:
ubicación geográfica y clima de la región a analizar. Los datos solicitados por
la calculadora solar son:
Localidad es el nombre del sitio, usado sólo para referencia.
Latitud grados decimales: la latitud geográfica en grados y décimas de
grado. Los valores deben estar entre -90 y 90.
Longitud grados decimales: la longitud geográfica en grados y décimas de
grado. Los valores deben estar entre -180 y 180.
Día: día del mes, de 1 a 31 (si se elige el 31 de febrero el resultado será el
3 de marzo).
Month: mes del año, elegido del menú desplegable.
Altitud (m): altitud sobre el nivel del mar en metros.
Visibilidad (Km.): es la máxima distancia en Km. a la que se pueden
distinguir objetos grandes en el horizonte. El valor dado (50 Km.) es para una
atmósfera clara.
Temperatura °C: temperatura en grados Celsius
HR (0-100): Humedad Relativa en porcentaje, valores de 0 a 100.
23
Grosor de Ozono: grosor de la capa de ozono en cm. Divida las Unidades
Dobson por 1000 para obtener el equivalente en cm. Consulte las páginas del
TOMS (Total Ozone Mapper Spectrometer) para los valores actuales.
Albedo del terreno (0-1): albedo del terreno circundante, ejemplo 0.8 a 0.95
para nieve fresca, 0.17 para bosques caducifolios, 0.35 para arena.
Zona horaria (mapa de zonas horarias): la zona horaria, una buena
aproximación es (-1)*longitud/15, longitud en grados, oeste es negativo.
Orientación de la superficie (0-360): orientación de la superficie, panel
solar, tejado, entre otras. Si mira al norte sería 0°, si mira al sur 180°. Rango
de 0 a 360 grados
Inclinación de la superficie (0-90): inclinación de la superficie o panel con
respecto a la horizontal, 0° es plano, 90° es completamente vertical. Rango de
0 a 90 grados.
Medidas de Iluminación
Las medidas de iluminación se hacen comúnmente con uno de los distintos
tipos de luxómetros, que llevan incorporadas células fotosensibles del tipo de
capa-barrera. Este tipo de células consiste en esencia en una película de
material sensible a la luz, dispuesta sobre una placa metálica de base y
cubierta con una capa traslúcida muy fina de metal pulverizado sobre su
superficie exterior. Al incidir la luz contra la superficie de la célula, origina la
emisión de electrones del material semiconductor sensible a la luz. Estos
electrones son recogidos por un colector de metal en contacto con el electrodo
frontal traslucido, estableciéndose así una diferencia de potencial entre el
colector y la placa de base. Si se conecta un micro amperímetro entre ellos,
mide la corriente generada por la célula. Puesto que la corriente es
proporcional a la intensidad de la luz incidente, se puede calibrar el aparato
para leer directamente en lux. Hay luxómetros portátiles de diferentes tipos y
con una amplia gama de sensibilidades para las diversas aplicaciones. En
24
algunos instrumentos, el micro amperímetro está incluido en la misma caja que
la célula; en otros, en cambio, sólo te conecta eléctricamente a ella.
A pesar de que los luxómetros portátiles de célula sensible a la luz son
simples y resultan muy convenientes de utilizar, la mayoría de ellos no están
diseñados como instrumentos de precisión. Un manejo cuidadoso y un
calibrado frecuente ayudan a mantener su fiabilidad, pero no puede esperarse
que las medidas hechas en este campo tengan una exactitud mayor de más o
menos el cinco por ciento, en las condiciones más favorables. Además, todas
las células sensibles a la luz tienen ciertas características inherentes que el
usuario debe conocer si quiere obtener los mejores resultados posibles, ver
figura 7.
Figura 11: Luxometro Ins DX 100. Fuente: http://images.google.co.ve/
gbv=2&hl=es&q=INS+digital+lux+meter
Respuesta al Color
Debido a que la respuesta de las células fotosensibles a las distintas
longitudes de onda del espectro visible de medida sin corrección de color leen
con precisión solamente los tipos de iluminación con los que fueron calibrados
(normalmente luz de una lámpara de filamento de una temperatura de color de
2.7000 ºK). La mayoría de los luxómetros llevan un filtro corrector del color, el
cual cambia la respuesta de la célula hasta obtener una aproximación
razonable a la curva espectral de sensibilidad del ojo. Tales aparatos leerán la
25
iluminación en la mayoría de las zonas espectrales con suficiente exactitud
para las aplicaciones normales.
El uso de luxómetro sin corregir debe limitarse a la luz de las llamadas
fuentes “blancas”, e incluso entre las lámparas fluorescentes ‘blancas”, la
discrepancia que resulta de las características espectrales de la célula puede
ser considerable.
Efecto del Ángulo de Incidencia (Efecto Coseno)
La luz que incide oblicuamente contra la cara de la célula produce una
iluminación proporcional al coseno del ángulo de incidencia, pero puede que
no provoque una respuesta equivalente de la célula, por dos razones: la luz
oblicua no refleja en parte en la cubierta protectora de vidrio y no alcanza la
superficie fotosensible, y el cerco de la caja que rodea la célula proyecta una
sombra parcial sobre ésta, para grandes ángulos. Estos dos efectos aumentan
con el ángulo de incidencia. Como los aparatos suelen calibrarse con luz
normal a la superficie, la luz que incide oblicuamente o la luz difusa darán
lecturas más bajas que las de los verdaderos valores, a menos que se aplique
algún procedimiento corrector. El error puede variar desde un tanto por ciento
pequeño con una instalación directa o semidirecta, donde sólo una pequeña
porción de la luz es reflejada por las paredes y el techo, a un 10 o 15 por ciento
con alumbrado indirecto, e incluso hasta un 25 por ciento cuando la luz entra
solamente por ventanas laterales. La mayoría de los luxómetros actuales
llevan incorporada una cubierta difusora sobre la célula, para evaluar de forma
adecuada la luz que llega de todas las direcciones.
Una célula bien corregida tiene una respuesta muy cercana a la ley del
coseno para todos los ángulos de incidencia. Los aparatos no corregidos
solamente deben emplearse con pleno conocimiento de sus limitaciones. La
luz directa que procede de una sola fuente, puede, por supuesto, medirse con
una célula sin corregir manteniendo ésta perpendicular a la dirección de la luz
y multiplicando la lectura por el coseno del ángulo de incidencia.
26
Fatiga
Todas las células fotosensibles muestran un cierto grado de fatiga, esto es
una tendencia del indicador del aparato a moverse con lentitud por un periodo
de minutos, hasta que se alcanza una lectura constante. Este efecto se nota
más para valores altos de iluminación, en particular si la célula ha estado
previamente en la oscuridad por algún tiempo o expuesta a un nivel mucho
más bajo de iluminación. Por ello, antes de efectuar cualquier medida, hay que
dejar al luxómetro un periodo de adaptación, tan largo como sea necesario, en
el mismo nivel de iluminación que va a ser medido.
Medidas de Luminancia
Para medir el brillo o luminancia pueden utilizarse distintos tipos de
instrumentos portátiles. Uno de ellos tiene un tubo fotoeléctrico como elemento
sensible a la luz, con un filtro para conformar la respuesta espectral a la curva
de sensibilidad del ojo. El instrumento se dirige a la superficie a medir, y una
lente enfoca la imagen de una pequeña área sobre el tubo, el cual produce
una corriente proporcional a la luminancia. Esta corriente se lee en un
microamperímetro calibrado en lamberts o candelas por centímetro cuadrado.
Los aparatos que emplean células de capa barrera como las que se utilizan en
los luxómetros pueden también construirse para hacer medidas de luminancia.
En otros tipos de medidores de brillo, las medidas se hacen visualmente.
Un medidor visual de luminancia tiene un sistema óptico que presenta ante el
ojo del observador, una junto al otro, la superficie a medir y un campo de
comparación interior al aparato. La luminancia del campo que sirve de
comparación es ajustable, normalmente cambiando la distancia de la pequeña
lámpara que lo ilumina, o bien por medio de un filtro neutro graduado, dicho
campo se iguale así con el campo que se mide y la luminancia en lamberts o
en candelas por 2 se lee en la escala del aparato.
Se pueden emplear también los medidores de luminancia para medir la
iluminación, haciendo uso de una placa de ensayo blanca mate que tenga una
27
reflectancia conocida. La luminancia de la placa de ensayo en lamberts,
multiplicada por 10.000 y dividida por la reflectancia da la iluminación sobre la
placa, en lux. Los valores del brillo de superficies de reflexión difusa y
transmisoras se pueden obtener de un modo poco aproximado con la mayoría
de los luxómetros del tipo célula. Para un material reflector, la célula se apoya
en la superficie de prueba y se va separando lentamente hasta que se obtenga
una lectura constante (aproximadamente de 5 a 10 cm). La indicación del
aparato en ese punto, multiplicada por un factor de corrección de 1,25 para
tener en cuenta la incidencia de la luz sobre la célula con ángulos muy altos,
es la luminancia aproximada en mililamberts. La luminancia de una superficie
transmisora se mide aplicando la célula directamente contra la superficie. Con
un instrumento de coseno corregido, la lectura en lux dividida por 10 es
aproximadamente igual a la luminancia en mililamberts.
En Colombia específicamente Bucaramanga Norte de Santander, se
utilizan fotocélulas electrónicas, las cuales para Acuña (2008), es un producto
de reciente fabricación y único en el mundo con características técnicas, las
cuales están vigentes en el mundo, poseen normatividad exclusiva
(ANSI/IEC), es por ello que su funcionamiento esta combinado con las
especificaciones técnicas del equipo inteligente.
Operacionalización de las variables
En toda investigación es importante plantear variables, ya que éstas
permiten relacionar algunos conceptos y hacen referencia a las características
que el investigador va a estudiar. Aunque Hurtado (2008) prefiere usar el
concepto de “evento”, el cual es más amplio pero el mismo incluye el término
variable y es el que discutirá a continuación.
Se puede acotar entonces, que la idea básica de algunos enfoques, sobre
todo los cuantitativos, es la manipulación y control objetivo de las variables.
Por otro lado, en el enfoque cualitativo también se puede usar variables para
desarrollar una investigación. Desde esta premisa, Ramírez (1999) plantea
28
que una variable es: “la representación característica que puede variar entre
individuos y presentan diferentes valores” (p.25). Entonces, una variable es
una cualidad susceptible de sufrir cambios (característica que varía).
El término variable se define como las características o atributos que
admiten diferentes valores (D´Ary, Jacobs y Razavieh, 1982) como por
ejemplo, la estatura, la edad, el cociente intelectual, la temperatura, el clima,
entre otras. Existen muchas formas de clasificación de las variables, no
obstante, en esta sección se clasificarán de acuerdo con el sujeto de estudio
y al uso de las mismas.
De acuerdo con el sujeto de investigación las variables se clasifican en
categóricas y continuas. Las variables categóricas clasifican a los sujetos
distribuyéndolos en grupos, de acuerdo a algún atributo previamente
establecido, por ejemplo, el idioma, la ocupación, entre otras. Este tipo de
variables se subdividen a su vez en dos: variables dicotómicas que poseen
dos categorías por ejemplo hombre-mujer, y variables policotómicas que
establecen tres o más categorías, por ejemplo estado civil, nivel académico,
entre otras. Son variables continuas cuando se miden atributos que toman un
número infinito de valores, como por ejemplo, el peso, la talla, la estatura, entre
otros.
29
Tabla 1 Operacionalización de Variables.
Objetivos de la Investigación Variables Dimensión Indicadores Instrumentos
Recopilar información de
instalaciones eléctricas
Instalaciones en
estadios
Condiciones
físicas
Conductores
Aisladores
Mantenimiento
Observación
directa
Determinar la factibilidad de
instalación de paneles fotovoltaicos
Factibilidad
técnica y
económica.
Normativas de
Diseño
Características de
la carga.
Capacidad de
carga
Seleccionar el tipo de instalación y
equipos para el suministro eléctrico
con celdas fotovoltaicas
Criterios del
Circuito
Criterios de
diseño
Condiciones de
carga
Condiciones de
instalación
Tensión nominal
Corriente máxima
Potencia máxima
Características de
la instalación.
Planos de
distribución
Programas
informáticos
Normas de
CADAFE
Normas de
fabricantes
30
CAPITULO III
MARCO METODOLÓGICO
En éste capítulo serán desarrollados los principales aspectos que enmarca
la estrategia de la investigación a seguir, la manera de recolectar y analizar los
datos y los componentes básicos del proceso de la investigación.
Modalidad de la investigación
El diseño de investigación constituye el plan general del investigador para
obtener respuestas a sus interrogantes o comprobar la hipótesis de
investigación. El diseño de investigación desglosa las estrategias básicas que
el investigador adopta para generar información exacta e interpretable. Se
refiere al plano de la estrategia concebida para responder preguntas de la
investigación. El diseño de investigación acuerda la estructura fundamental y
especifica la naturaleza global del proyecto.
Para llevar a cabo el proyecto factible, lo primero que debe realizarse es
un diagnóstico de la situación planteada; en segundo lugar, es fundamentar el
mismo con basamentos teóricos, establecer tanto los procedimientos
metodológicos así como las actividades y los recursos necesarios para llevar
adelante el proyecto y por último se realizará la ejecución de la propuesta con
su respectiva evaluación. La metodología se debe planificar para establecer lo
significativo de los hechos o fenómenos hacia los cuales se encamina una
investigación. Este estudio se ejecutará bajo la modalidad de investigación de
campo, pues esta se realiza en el medio donde se desarrolla un problema,
además que la información se recoge directamente de la realidad y la misma
31
tiene como propósito analizar la factibilidad del uso de fotocélulas electrónicas
para el ahorro de energía en alumbrados públicos. El diseño a utilizar en la
presente investigación permitirá realizar una indagación de constructos
teóricos y concepciones que clarificaron los elementos necesarios y de utilidad
pública propiciar el uso de fotocélulas en diferentes centros públicos de la
comunidad para recuperar y generar un ahorro energético.
Por lo tanto este proyecto permitirá elaborar un análisis de factibilidad a un
modelo operativo viable para la propuesta de suministro eléctrico alternativo
con celdas fotovoltaicas del estadio de béisbol, consustanciado en los
requerimientos, la programación y el mantenimiento del nuevo sistema, con el
propósito de incorporarse al desarrollo tecnológico y fortalecer la calidad de
vida y servicio de los usuarios de dicho estadio de béisbol de la ciudad de
Rubio, municipio Junín del estado Táchira.
Técnicas e Instrumentos de Recolección de Datos
Según el Manual de Trabajo de Grado de IUPSM (2006), el esquema para
organizar proyectos factibles, incluye la recolección de información (pág. 40),
y es el conjunto de técnicas que permitirán cumplir los requisitos establecidos
en el paradigma científico, vinculados al carácter específico de las diferentes
etapas del proceso investigativo, o sea es cualquier recurso de que se vale el
investigador para acercarse a los fenómenos y extraer de ellos información
necesario, para poder desarrollar y colocar en marcha la investigación, entre
los considerados para su ejecución, se tiene: (a) Observación, (b) Revisión de
Manuales y Textos de Fabricantes.(c) Mediciones directas.
Observación
Es una de las técnicas más utilizada en una investigación, que puede ser
definida como el examen atento de las características y comportamientos de
32
una investigación dentro del medio donde se desenvuelve, en algunas
ocasiones se utilizan diversos instrumentos de medición los cuáles muestran
los valores o medidas para el análisis de resultados. Mediante el uso
sistemático de los sentidos se pueden recopilar datos reales, inherentes al
correcto desarrollo del proyecto, distribución más adecuada de los
componentes y equipos previstos.
Revisión de Textos y Manuales de Fabricantes
La referencia de libros, folletos y manuales, se constituyen en una
herramienta escrita muy usada para la consulta de información, en ellos se
encuentran especificaciones técnicas de cómo operar equipos, máquinas, o
dispositivo de forma correcta y segura; e indica las especificaciones, para la
instalación, entre otros.
Mediciones Directas:
La medición es directa, cuando se dispone de un instrumento de medida
y es posible obtener de forma precisa y exacta mediante el contacto directo,
colección de información en el sitio de las magnitudes y variables físicas: el
voltaje, amperaje, potencia, velocidad, formas de onda, mediante el uso de
instrumentos (pinzas amperimétrica, multímetro, luxómetros, entre otros). La
investigación se desarrolló bajo la búsqueda, lectura y recolección de la
información; donde se registraron los datos para posteriormente proceder a
realizar una valoración, análisis e interpretación de la información que se
obtuvo a través de tablas descriptivas.
33
REFERENCIAS
Acuña, A. (2008). Gerente General de Tecun - Nippon Trade de Colombia S.A.
Colombia. Bucaramanga, [email protected] (Consulta 23/1/08)
Aguilar Peña, Juan Domingo (s.f.) Dispositivos de disparo. [Resumen en base
electrónica]. Trabajo no publicado, Universidad de Jaén. Disponible:
http://www.redeya.com/electronica/tutoriales/PDF/dispositivos_de_dispar
o.pdf. [Consulta: 2007, Noviembre 15]
Anzoátegui VIVE (2008).Luz Perdida Cadafe reporta de pérdida de energía
eléctrica. http://anzoateguivive.com/content/view/32/2/. [Consulta 10,
agosto 2008]
Campo B., E. (1998). Economía de la empresa; análisis de las decisiones
empresariales un enfoque de organización. Madrid: Ed. Pirámides. S.A.
Castro R J. I. (2007). Recuperación de pérdidas eléctricas e incremento en
ventas caso CADAFE Región 7. I CONGRESO VENEZOLANO DE REDES
Y ENERGÍA ELÉCTRICA Comité Nacional Venezolano
Castro T., M. (1998). Evaluación de proyectos industriales. La Habana:
Universidad, 1988 VRACE
Chapman, S. (2000). Maquinas Eléctricas. (3era. Edición). Santa Fe de
Bogotá. McGraw-Hill.
Electrificadora de Santander (ESSA) (2007). Instalación de Fotocontroles con
SRC. Bucaramanga Colombia.
Enciclopedia Electrónica (2003). La Electrónica al alcance de todos. España.
Océano.
Ereú, M. (2002). Tecnología de iluminación para la conservación de la energía.
Ereú, M. (2007). Alumbrado Público. Criterio, Diseños y Recomendaciones.
Venezuela. Caracas CYANgrahics, c.a. 3era edición.
Instituto Universitario Politécnico “Santiago Mariño” (2006).Manual de trabajo
de Grado (3ª Ed.). Venezuela
34
Mott, R. L (1998). Introducción Mecánica de los segregados aplicados a la
electricidad México. Prentice Hall Hispanoamericana, 4a. Edición.
Olavaria, Ch. J. (2008). Alumbrado Público Perfección para bajar costos. LA
NACIÓN CIENCIA Y SALUD. Noticias Argentina. Lunes 7/4/008.
http://www.lanacion.com.ar/nota.asp?nota_id=1001982. [Consulta
27/8/008].
Sotelo Á. G. (1994) Conducción de corrientes eléctricas. Volumen 1
fundamentos. Limusa, 2a. Edición, México,
Universidad Pedagógica Experimental Libertador (UPEL, 2007). Trabajos de
Grado Maestría y Tesis Doctoral. Talleres UPEL. Caracas.
Universidad Politécnica de Madrid. España. (s.f.). [Página Web en línea].
Disponible: http://www.minas.upm.es/dep/Sistemas-Energeticos/Tema6b.
PDF. [Consulta: 2008, Julio 15]
Universidad Tecnológica de Pereira. Colombia. (s.f.). [Página Web en línea].
Disponible:http://ohm.utp.edu.co/paginas/docencia/labinstrem/modelec.ht
ml. [Consulta: 2007, Noviembre 15]
Vásquez, R. (2001). Manual de Iluminación. Embellecimiento de la ciudad.
Lyon. Francia. Vásquez (2001)
Wikipedia (2008). Alumbrado Público. Enciclopedia Libre
wikipedia.org/wiki/Alumbrado_p%C3%BAblico [Consulta Agosto 13,
2008).
