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MEMORIAS DEL XXIII CONGRESO INTERNACIONAL ANUAL DE LA SOMIM 20 al 22 DE SEPTIEMBRE DE 2017 CUERNAVACA, MORELOS, MÉXICO Tema A5a Energía solar fotovoltaica “Productividad de paneles solares monocristalinos” Palacios Rios Jesús Iram a , Morales Benavides Arturo a a Instituto Tecnológico de Chihuahua,Ave. Tecnológico #2909 Col 10 de mayo, Chihuahua Chih. C.P.31310, México *Autor contacto. [email protected] R E S U M E N El presente trabajo tiene la finalidad de dar a conocer cómo determinar la productividad de paneles solares monocristalinos mediante la medición del voltaje, corriente y nivel de iluminación, y la modificación del ángulo de inclinación y la orientación, hasta alcanzar la posición que genera la mayor cantidad de energía. Se consideraron los factores que influyen en una buena medición y que definen la productividad de dichos paneles, como son: la latitud, orientación y ángulo de inclinación. Para lograr esta valoración se diseñaron y fabricaron bases móviles adaptables para los paneles que se tienen disponibles, las cuales permiten de manera fácil la manipulación de los mismos para efectos de las mediciones en distintas condiciones. En relación a las mediciones, se toma en cuenta la hora solar pico, que es el momento del día en el que el sol está en su punto más alto “dependiendo de la latitud” y por lo tanto la radiación es mayor, lo que permite complementar el acimut que es el ángulo que genera el sol desde el polo norte. Palabras Clave: Panel solar, monocristalino, voltaje, corriente, ángulo, acimut A B S T R A C T The present work tries to show how the productivity of monocrystalline solar panels can be determined by measuring the voltage, current and level of illumination in different angles and positions that allow defining the orientation that generates the greatest amount of energy. The importance of the factors that influence in a good measurement and the factors that define the productivity of such panels, such as: latitude, orientation and angle of inclination were taken into account. To achieve this assessment, adaptive mobile bases were designed and manufactured for the panels that are available, which allow easy manipulation for the purposes of measurements under different conditions. In relation to the measurements, the peak solar hour is taken into account, which is the time at which the sun is at its highest point "depending on the latitude" and therefore the radiation is greater, which allows to complement the Azimuth which is the angle generated by the sun from the north pole.. Keywords: Solar panels, monocrystalline, voltage, current, angle, azimuth. 1. Introducción Gracias a la creciente necesidad de eficientar el uso de la energía y la imperiosa demanda de atender los cambios climáticos, surge el desarrollo e implementación de fuentes de energías alternas a las que se generan con hidrocarburos. Debido a lo anterior, para fortalecer las competencias profesionales de estudiantes de ingeniería y conscientes que en la actualidad se abren oportunidades profesionales en estos temas, se desarrolla el presente trabajo en donde se aplica la teoría de manera práctica para lo optimización en la generación de energía solar mediante paneles monocristalinos. Se elige la energía solar debido al gran potencial identi- ficado en nuestra localidad (Chihuahua, Chih. México), ya que es el segundo estado de la república mexicana con mayor incidencia solar y un atractivo recurso de oportunidades que se está desarrollando. 2. Fundamentos 2.1 Celdas fotovoltaicas Son dispositivos formados de material semiconductor, normalmente de silicio, que son capaces de transformar la radiación solar en energía eléctrica. Aunque el silicio es el material más abundante en la tierra después del oxígeno ya que se encuentra en casi todas las rocas, para la fabricación de las celdas o células fotovoltaicas se necesita en su forma cristalina y sin imperfecciones. El proceso para ISSN 2448-5551 EM 73 Derechos Reservados © 2017, SOMIM

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MEMORIAS DEL XXIII CONGRESO INTERNACIONAL ANUAL DE LA SOMIM 20 al 22 DE SEPTIEMBRE DE 2017 CUERNAVACA, MORELOS, MÉXICO

Tema A5a Energía solar fotovoltaica

“Productividad de paneles solares monocristalinos”

Palacios Rios Jesús Irama, Morales Benavides Arturo

a

aInstituto Tecnológico de Chihuahua,Ave. Tecnológico #2909 Col 10 de mayo, Chihuahua Chih. C.P.31310, México

*Autor contacto. [email protected]

R E S U M E N

El presente trabajo tiene la finalidad de dar a conocer cómo determinar la productividad de paneles solares

monocristalinos mediante la medición del voltaje, corriente y nivel de iluminación, y la modificación del ángulo de

inclinación y la orientación, hasta alcanzar la posición que genera la mayor cantidad de energía. Se consideraron los

factores que influyen en una buena medición y que definen la productividad de dichos paneles, como son: la latitud,

orientación y ángulo de inclinación. Para lograr esta valoración se diseñaron y fabricaron bases móviles adaptables

para los paneles que se tienen disponibles, las cuales permiten de manera fácil la manipulación de los mismos para

efectos de las mediciones en distintas condiciones. En relación a las mediciones, se toma en cuenta la hora solar pico,

que es el momento del día en el que el sol está en su punto más alto “dependiendo de la latitud” y por lo tanto la

radiación es mayor, lo que permite complementar el acimut que es el ángulo que genera el sol desde el polo norte.

Palabras Clave: Panel solar, monocristalino, voltaje, corriente, ángulo, acimut

A B S T R A C T

The present work tries to show how the productivity of monocrystalline solar panels can be determined by measuring the

voltage, current and level of illumination in different angles and positions that allow defining the orientation that

generates the greatest amount of energy. The importance of the factors that influence in a good measurement and the

factors that define the productivity of such panels, such as: latitude, orientation and angle of inclination were taken into

account. To achieve this assessment, adaptive mobile bases were designed and manufactured for the panels that are

available, which allow easy manipulation for the purposes of measurements under different conditions. In relation to the

measurements, the peak solar hour is taken into account, which is the time at which the sun is at its highest point

"depending on the latitude" and therefore the radiation is greater, which allows to complement the Azimuth which is the

angle generated by the sun from the north pole..

Keywords: Solar panels, monocrystalline, voltage, current, angle, azimuth.

1. Introducción

Gracias a la creciente necesidad de eficientar el uso de la

energía y la imperiosa demanda de atender los cambios

climáticos, surge el desarrollo e implementación de fuentes

de energías alternas a las que se generan con hidrocarburos.

Debido a lo anterior, para fortalecer las competencias

profesionales de estudiantes de ingeniería y conscientes

que en la actualidad se abren oportunidades profesionales

en estos temas, se desarrolla el presente trabajo en donde se

aplica la teoría de manera práctica para lo optimización en

la generación de energía solar mediante paneles

monocristalinos.

Se elige la energía solar debido al gran potencial identi-

ficado en nuestra localidad (Chihuahua, Chih. México), ya

que es el segundo estado de la república mexicana con

mayor incidencia solar y un atractivo recurso de

oportunidades que se está desarrollando.

2. Fundamentos

2.1 Celdas fotovoltaicas

Son dispositivos formados de material semiconductor,

normalmente de silicio, que son capaces de transformar la

radiación solar en energía eléctrica. Aunque el silicio es el

material más abundante en la tierra después del oxígeno ya

que se encuentra en casi todas las rocas, para la fabricación

de las celdas o células fotovoltaicas se necesita en su

forma cristalina y sin imperfecciones. El proceso para

ISSN 2448-5551 EM 73 Derechos Reservados © 2017, SOMIM

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llevar al silicio a su forma cristalina es complejo y costoso.

[1]

Las células fotovoltaicas están compuestas por una

delgada capa de material tipo n (electrón libre) y otra de

mayor espesor de material tipo p (hueco disponible). En la

unión de estas capas se forma el campo eléctrico, además

se coloca un conductor externo que conecta la capa

negativa a la positiva, generándose así el flujo de

electrones o corriente eléctrica desde la zona p para la zona

n. La superficie de la zona n es la cara que se ilumina y

mientras siga siendo iluminada por la luz del sol habrá

corriente eléctrica y su intensidad será proporcional a la

cantidad de luz que reciba. [2]

Actualmente el material más utilizado es el silicio

mono-cristalino, que presenta características y duración en

el tiempo superiores a cualquier otro tipo de silicio:

Silicio mono-cristalino: rendimiento energético

hasta 15-17%

Silicio poli-cristalino: rendimiento energético

hasta 12-14%

Silicio amorfo: rendimiento energético menos del

10%.[3,4]

Si se observa un panel solar, en la parte posterior se

puede ver una placa que muestra la clasificación del panel,

esta clasificación se basa en la máxima potencia del

equipo.

Para medir la potencia de un panel solar se debe tomar

en cuenta que éste no se encuentra conectado a ningún

equipo que demande energía, además de que se mide en

una hora solar pico (la cual se presenta a las 12 del día

aproximadamente).

Para poder determinar la eficiencia solar de una celda se

deben considerar las siguientes ecs. (1) y (2)

AG

IscVocFF (1)

n=Eficiencia del panel solar

A= Área de la superficie

G= Irradiación(W/m2) [2]

Factor de forma o factor de llenado

IscVoc

pVmpFF

Im (2)

FF: Factor de forma

Vmp: Voltaje a máximo poder

Imp: Corriente a máximo poder

Voc: Voltaje en circuito abierto

Isc: Corriente en corto circuito[5,6]

2.2 Hora solar Pico

La radiación que sale del sol no es idéntica a la que llega a

la superficie de la tierra, debido a que ésta atraviesa la

atmosfera terrestre. La cantidad de radiación absorbida o

dispersada depende de la trayectoria óptica de la radiación

a través de la atmosfera.

En condiciones de un día totalmente claro y con rayos

del sol orientados perpendicularmente al panel fotovoltaico

se aprovecha más de las tres cuartas partes de su valor Fig.

(1). El resto se refleja en la atmosfera siendo las nubes, los

vapores de agua, el ozono y los otros gases.

Figura 1 - Irradiación solar en la sección de los paneles solares

(Sebastian, 2011)

Ubicando el sol en el punto más alto, a medio día solar,

la radiación es mucho mayor y con distinta calidad

espectral que cuando está cerca del horizonte. Este

momento es la Hora Solar Pico (HSP).

Se consideran tres los factores que afectan la cantidad

de radiación solar

Geográficos

Latitud

Exposición

Inclinación del suelo

Atmosféricos

Atmosfera (nubosidad)

Partículas en suspensión (naturales y

antrópicas)

Otros

Estación del año

Hora del día. [7]

Figura 2- Hora solar pico en principales ciudades de américa

(Sebastian, 2011)

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2.3 Medio día solar

El Medio día Solar ocurre cada día cuando el Sol está en su

punto más alto en el cielo. Esto sucede cuando el Sol cruza

el Meridiano Celeste. Para determinar cuándo ocurre el

Mediodía Solar en el lugar donde de desean realizar las

mediciones se requiere saber la siguiente información:

La Latitud y Longitud del lugar de mediciones

Las fechas en las que se harán las mediciones

La zona horaria (o huso horario), incluyendo la

información respecto al hecho que esté en

vigencia el horario de invierno o de verano. [8,9]

Algunas veces se cree que la productividad de un panel

solar depende de la calidad y precio del panel, sin embargo

hay otros factores que pueden afectar el modo en que

aprovechamos la energía solar.

Los horarios, distribución, calor, orientación, ubicación,

y otros factores afectan identificar cómo varía el sol y la

energía que nos ofrece. Siendo éste campo de trabajo

relativamente reciente, aún existen lagunas de

conocimiento, dando lugar a accidentes, malos cálculos o

instalaciones mal hechas, que después requieren ser

corregidas. De ahí la importancia de aprender lo suficiente

sobre la trayectoria del sol día a día y en su desplazamiento

a lo largo del año.

Algunos de los errores consisten en que se instala un

módulo o un panel solar pero al avanzar las estaciones le

empiezan a llegar sombras que no le alcanzaban cuando se

instaló.

Es claro que los sistemas fotovoltaicos dependen del sol

como primer y más importante factor, una orientación bien

hecha no sólo es más agradable estéticamente sino que

implica un ahorro económico, pues se aprovecha cada watt

de panel por el que se pagó el precio. [10]

El ángulo de inclinación óptimo de las superficies

captadoras de un sistema solar está determinado por

muchos factores, entre ellos la radiación incidente en el

lugar donde va situada la instalación, y el cielo solar, donde

influye la sombra de objetos que no pueden ser eliminados,

como edificios, montañas, etc. Además, las características

de la instalación, o sea, si es única o híbrida, autónoma o

acoplada a la red y el objetivo de la instalación, lo que

define el régimen de uso y de consumo. En todo caso, la

optimización de un sistema solar está dada por el factor

económico de la instalación en su conjunto y no por la

eficiencia óptima de una de las partes.

Entre los métodos propuestos se obtiene una expresión

para determinar el ángulo óptimo para un colector teniendo

en cuenta la radiación directa y difusa separadamente.

También se considera la variación de la trasmisividad de

una cubierta de vidrio con el ángulo de incidencia. [11]

SenLSenCosCosLCosCos (3)

Dónde:

ϴ: Ángulo de incidencia formado por la normal a la

superficie y el rayo incidencia de ella.

L: Latitud del punto de la superficie terrestre considerado,

el cual es el ángulo que forma el radio terrestre que pasa

por dicho punto con el ecuador. Esta comprendido entre:

-90° = L = 90°.

: Ángulo de inclinación

: Ángulo horario

δ: Declinación

365

28436045.23

nSen (4)

Donde n es el número de días a partir del 1 de enero hasta

la fecha indicada. [6]

Figura 3- Ángulos de posicionamiento respecto al sol

(SunFields, 2017) Donde:

α: Altura del sol

Ψ: Acimut del sol

ϒ: Acimut del panel [2,12]

La radiación total sobre una superficie inclinada a partir

de la radiación horizontal considerando períodos

relativamente cortos, por ejemplo de una hora, se obtiene

de:

2

1

2

1 Cos

I HdI HD

Cos

I HdRDI HDI

(5)

I : Radiación total sobre una superficie inclinada (J/m

2s)

I HD: Componente directa de la radiación sobre el plano

horizontal. (J/m2s)

I Hd: Componente difusa de la radiación solar sobre el

plano horizontal. (J/m2s)

RD : Relación entre la componente directa de la radiación

solar sobre una superficie inclinada y la radiación directa

sobre una superficie horizontal. (J/m2s)

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: Reflexividad del suelo. [11]

2.4 Cálculo de la radiación solar total en la superficie

inclinada (HT)

Todos los valores de radiación se miden en MJ / m2 / día.

La radiación total incidente sobre la superficie inclinada

puede definirse como

HRHDHBHT (6)

2.4.1 Incidencia directa de la radiación en una superficie

inclinada (HB)

RbHdHgHB (7)

Donde Hg y Hd son respectivamente la radiación global

diaria y difusa promedio en una superficie horizontal en

(MJ / m2 / día). Rb es la relación de la radiación de haz

promedio diaria en una superficie inclinada a la de una

superficie horizontal.

SinradSinSinCosCos

SinradSinSinCosCosRb

(8)

Donde , son el ángulo de inclinación, la latitud del

sitio, el ángulo de la declinación (δ) y el del ángulo de la

hora ( ) respectivamente.

Fórmula de ángulo de declinación como se muestra en la

ecuación 4. [13,14]

2.4.2 Incidencia de radiación difusa en una superficie

inclinada (HD)

RdHdHD (9)

Rd es la relación de la radiación difusa diaria media sobre

una superficie inclinada a la de una superficie horizontal.

Se determina sobre la base de la distribución de la

radiación difusa del cielo sobre el hemisferio. Suponiendo

que la radiación difusa del cielo sea isotrópica Rd se puede

calcular con la siguiente fórmula.

2

1 CosRb

(10)

2.4.3 Radiación reflejada en una superficie inclinada

(HR)

Radiación reflejada sin reflectores alrededor de los paneles

solares.

2

1

CosHgHRGround

(11)

Donde p es la reflectividad solar de la tierra. [13]

2.5 Hemisferio y latitud

Figura 4.- Hemisferio y latitud en el continente americano

(Peru, 2015)

2.5.1 Coordenadas geográficas de Chihuahua, México

Latitud: 28°38′07″ N

Longitud: 106°05′20″ O

Altitud sobre el nivel del mar: 1437 m. [15]

2.6 Chihuahua es líder potencial para producción de

energía solar

8.9kWh/m2 La radiación solar en chihuahua, hace que sea

un lugar ideal para la energía solar fotovoltaica.

La manera de colocar estos paneles es en forma diagonal

para que en invierno succione más la radiación debido a

que en invierno la radiación solar no es tan fuerte. [16]

2.7 Orientación relativa del panel solar

Los paneles podrá estar situados en dirección sur o norte y

la inclinación óptima dependerá de la latitud del lugar, de

la época del año en que se quiere utilizar y de si dispone o

no de un grupo electrógeno propio.

Teniendo en cuenta que en alguna ocasión no es posible

alcanzar las condiciones de inclinación y orientación

adecuadas, habrá que evaluar, en todo caso, las pérdidas de

radiación incidente debido a los condicionantes de

ubicación.

Para conseguir, de manera sencilla, el aprovechamiento

del sol como recurso energético, es imprescindible el

conocimiento de la trayectoria solar, el perfil de las

necesidades y de los condicionantes de la ubicación. Todo

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ello conlleva a determinar la orientación y la inclinación de

los paneles en instalaciones fijas para conseguir el mínimo

coste del kilovatio hora solar. [17]

Figura 5.- Posición y orientación esquemática de un panel solar

(solar, 2016)

Las posiciones del sol al amanecer, medio día y al

atardecer en las estaciones y en los hemisferios son de

importancia y se deben tener en cuenta para aprovechar el

máximo de energía en el panel solar fotovoltaico. [17]

2.7.1 Angulo de inclinación del panel solar con el eje

horizontal de la tierra

El panel solar se debe instalar con un ángulo de inclinación

respecto de la horizontal en el terreno, igual al valor de la

latitud en ese mismo lugar. Como una recomendación y no

como una regla fija en invierno, los módulos deben de estar

en el ángulo de la latitud al cual se le sumaran

aproximadamente 10 grados y en verano, la latitud

restándole 10 grados respecto a la latitud. [18]

2.7.2 Los ángulos de orientación de los rayos solares

La energía acumulada en un panel solar durante un tiempo

determinado (día, mes, año) define el concepto de

insolación. Esta es la energía disponible para su uso en

alguna aplicación específica.

Un panel solar instalado en el hemisferio norte del

planeta deberá colocarse mirando hacia el sur y un panel

solar instalado en el hemisferio sur se deberá colocar

mirando al norte. [18,9]

2.7.3 Acimut

Figura 6.- Acimut y elevación

(PhotoPill, 2017)

El azimut y la elevación Figs. 6 y 7, son las dos

coordenadas que definen la posición de un cuerpo celeste

(sol, luna) en el cielo cuando es observado desde una

localización concreta, en un momento determinado. [19]

Figura 7.- Mapa representando los azimuts: 0º, 90º, 180º y 270º. [2]

(PhotoPill, 2017)

2.8 Factores que afectan la productividad de un panel

solar

• Si el panel está expuesto a cualquier tipo de sombra su

productividad disminuye.

• La potencia de un panel solar es mayor cuando el panel

no está conectado a ningún equipo eléctrico.

• La cantidad de radiación a la que está expuesta el panel

varía dependiendo de la temporada del año.

• La energía que produce un panel solar varía dependiendo

de la hora del día y de la cantidad de luz solar que reciba.

Tomando en cuenta estos factores, la verdadera

productividad de un panel solar es considerablemente

menor a la que se establece en su clasificación. [20]

2.9 Mapa de radiación Solar en el Mundo

El mapa en Fig. 8 es muy importante por dos cosas;

primero, porque nos muestra en que parte del mundo se

puede aprovechar mejor la energía solar; y segundo,

porque si la estudiamos un poquito podemos ver que la

energía solar tiene un potencial más grande del que nos

imaginamos. [2,21]

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Figura 8.- Mapa de radiación solar en el mundo

(AMBIENTE, 2010 )

3. Material y métodos

Con la finalidad de contar con la posibilidad de aplicar los

aspectos técnicos teóricos antes mencionados realizando

pruebas para valorar el aprovechamiento de paneles

solares, se diseñaron y fabricaron unas bases en las que se

pudieran adaptar los paneles solares con los que se cuenta y

que estos permitan la maniobrabilidad necesaria Fig. 9.

Estas bases se fabricaron con tubos cuadrados de acero

comercial de 1in, tubo PTR de 1 ½” X 1” y unos soportes

que detienen los paneles que se encuentran soldados y que

permiten ajustar la inclinación del soporte a diferentes

ángulos dentro de un rango de 0°, a 70°, también cuenta

con unas llantas en la parte inferior que permiten el fácil

deslizamiento del panel para orientarlo según convenga en

ese momento sin la necesidad de quitar los paneles de la

base.

Figura 9.- Base fabricada para mediciones del panel solar

La mediciones en dichos paneles se realizaron dentro de

las instalaciones del Instituto Tecnológico de Chihuahua

con apoyo de la Unidad de Desarrollo y Aplicación de

Proyectos (UDAP), se localizó un área tomando en cuenta

las recomendaciones y aspectos técnicos necesarios ya que

algunos espacios no eran adecuados debido a las sombras

que proporcionaban los edificios sobre todo a la hora solar

pico por lo que se estuvo reubicando hasta que se definió

el mejor lugar que se encuentra detrás del taller de

eléctrica–electrónica en una cancha de básquetbol donde el

sol pega directamente a los paneles dentro del periodo

necesario. Con base a investigaciones realizadas

previamente, donde se indicaron las posiciones y ángulos

que son óptimos utilizar por nuestra zona geográfica, se

eligieron los ángulos de 0, 20 y 40° para hacer pruebas y

tomando como base las posiciones sur, sur este y sur oeste

podemos determinar diversos valores que permitieron

observar el valor de la corriente, voltaje y nivel de

iluminación, donde se puede apreciar que los valores de

voltaje y corriente se elevan cuando se tiene una

inclinación de 40°. Para las mediciones se utilizaron tres

paneles solares con distintas dimensiones y datos de placa

como se muestran en las siguientes tablas.

Tabla 1 – Datos de placa del panel 2.

Tabla 2 – Datos de placa del panel 4.

Electrical Ratings

(Características eléctricas)

Peak power (Potencia nominal) Pmp 135 W

Maximum Peak power

(Potencia máxima)

Pmp Max

141.7

W

Minimum Peak power

(Potencia mínima)

Pmp Min

128.2

W

Voltage at Peak power

(Voltaje a plena carga)

Vmp

18.6

V

Current at Peak power

(Corriente a plena carga)

Imp

7.3

A

Open circuit Voltage

(Voltaje a circuito abierto)

Voc

22.2

V

Short Circuit Current

(Corriente en corto circuito)

Isc

7.7

A

Electrical Ratings

(Características eléctricas)

Peak power (Potencia nominal) Pmp 250 W

Voltage at Peak power

(Voltaje a plena carga)

Vmp 31.73 V

Current at Peak power

(Corriente a plena carga)

Imp 7.88 A

Open circuit Voltage

(Voltaje a circuito abierto )

Voc 37.58 V

Short Circuit Current

(Corriente en corto circuito )

Isc 8.49 A

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Tabla 3 – Datos de placa del panel 6.

4. Resultados

De acuerdo con lo expresado en Material y Método se

muestran los resultados que se obtuvieron en tres diferentes

paneles solares monocristalinos de distintas dimensiones

cada uno, estos fueron probados con tres inclinaciones y

tres orientaciones respectivamente como lo muestran las

Figs. 10, 11 y 12.

Figura 10.- Mediciones en panel solar monocristalino de longitud

1.47m x .66m

Figura 11.- Mediciones en panel solar monocristalino de longitud

1.66m x .99m

Figura 12.- Mediciones en panel solar monocristalino flexible

de longitud 1.17m x .54m

Electrical Ratings

(Características eléctricas)

Reater Maximum Power

(Potencia nominal)

Pmax 120 W

Voltage at Peak power

(Voltaje a plena carga)

Vmp 18 V

Current at Peak power

(Corriente a plena carga)

Imp 6.7 A

Open circuit Voltage

(Voltaje a circuito abierto)

Voc 23 V

Short Circuit Current

(Corriente en corto circuito)

Isc 5.52 A

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Para poder calcular el momento del medio día solar se

utilizó la página web llamada NOAA Improved

Sunrise/Sunset Calculator, dentro de la cual, primeramente

se localizó la ciudad México City, México, se agregó como

fecha de cálculo el 10 de abril del 2017 debido a que fue la

fecha en la que se realizó el cálculo y por medio de la

latitud y longitud se ubicó la ciudad de Chihuahua para así

determinar la hora correspondiente al medio día solar, Los

valores calculados se muestran a continuación: Fig. 13.

Figura 13.- Calculo del medio día solar

Para determinar la mejor orientación de los paneles

solares se utilizó una aplicación gratuita para dispositivos

móviles android disponible para descargar en Play Store

llamada “LunaSolCalMovil”, y permite calcular Acimut,

altitud, declinación entre otros más datos.

Figura 14.- Angulo de acimut en la hora solar pico en Cd.

Chihuahua

Para determinar el acimut se esperó a la hora obtenida

como medio día solar óptimo, 12:23 pm y en ese momento

la aplicación muestra varias líneas Fig. 14, en donde la

línea azul define el ángulo de acimut que es 148.4°, la línea

amarilla muestra el acimut a las 6:28am al amanecer, la

línea roja comprende al acimut en la puesta del sol.

4. Conclusión

Para el estado de Chihuahua con base a lo recomendado

anteriormente y en lo investigado sobre la productividad de

un panel solar se recomienda situarlo en dirección sur

debido a que la ubicación se encuentra en el hemisferio

norte y para la inclinación, tomando en cuenta la latitud de

Chihuahua que es de 28°, se recomienda utilizar un ángulo

de 18° en verano y de 38° en invierno y para el resto del

año el ángulo de la latitud de la zona.

Para la orientación ideal del panel solar se determinó

que esta deberá ser de 148.4° a partir del hemisferio norte,

guiándose por el azimut determinado a las 12:24 pm ya que

a esa hora el sol se encuentra en su punto más alto y el

panel orientado a ese ángulo quedaría perpendicular al sol

entonces el panel captaría la mayor radiación solar del día

y su aprovechamiento será el más óptimo.

Como se observa en las Figs. 10,11 y 12 en los datos

marcados, se puede observar que los valores de corriente,

voltaje y nivel de iluminación obtenidos en el periodo de

12:00 a 12:30pm y orientado al sur-este muestran como

resultado una mayor productividad ya que sus valores son

más altos, esto se debe a que en la posición sur este que

tiene un ángulo de acimut de 135° es cercano al ángulo

determinado de 148.4°. Además el periodo de tiempo se

encuentra en el rango calculado como el medio día solar

óptimo y respecto al ángulo de inclinación las mediciones a

20° y 40° dan buena productividad ya que el ángulo ideal

para esas fechas es de 28° y este se encuentra entre los dos

valores utilizados.

Agradecimientos

Se agradece a la UDAP por el apoyo y préstamo de los

paneles solares y del equipo para realizar las mediciones,

también se agradece a los alumnos que integran la sección

estudiantil ASME-SOMIM por colaborar con las

mediciones y obtención de datos de dichos paneles y

además, se agradece a los profesores por los consejos que

han ayudado para realizar la presente investigación.

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REFERENCIAS

_______________________________________________

[1](BUN-CA), B. U. (Sep 2002). Solar Fotovoltaica. En

Manuales sobre energía renovable (pág. 7). San

jose, Costa Rica: Copyright.

[2]VEGA DE KUYPER, J. C., & RAMÍREZ MORALES,

S. (abril 2015). FUENTES DE ENERGÍA,

RENOVABLES Y NO RENOVABLES. México:

Alfaomega grupo editor, S.A. de C,V.

[3]Cusa, J. d. (1991). Energía solar para viviendas.

Barcelona (España): EDICIONES CEAC, S.A

[4]http://www.agenergia.org/index.php?action=view&id=2

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[5] http://eliseosebastian.com/ejemplos-calculo-eficiencia-

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[6]Poblet, J. M., & POR VARIOS AUTORES . (1985).

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[7]http://eliseosebastian.com/hora-solar-pico-uso-en-

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[8]http://www.windows2universe.org/citizen_science/myw

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[9] Hernández, Alejandro L. «GEOSOL: UNA

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[10]http://exprimete.bligoo.com.mx/la-productividad-de-

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[11]http://www.cubasolar.cu/biblioteca/Ecosolar/Ecosolar0

8/HTML/articulo03.htm [12]https://www.sfe-solar.com/noticias/articulos/energia-

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[13] Vidanalage, Isuru, y Kaamran Raahemifar. «Tilt angle

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[14]http://upcommons.upc.edu/bitstream/handle/2099.1/26

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[15]http://dateandtime.info/es/citycoordinates.php?id=4014

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[16] http://difusionnorte.com/2142-2/

[17]https://solar-energia.net/energia-solar-

fotovoltaica/ubicacion-paneles

[18]http://eliseosebastian.com/inclinacion-panel-solar-

fotovoltaico/

[19] http://es.photopills.com/articulos/entendiendo-el-

azimut-la-elevacion

[20]http://www.gstriatum.com/energiasolar/blog/2013/03/1

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ISSN 2448-5551 EM 81 Derechos Reservados © 2017, SOMIM