Revista Científica y Arbitrada del Observatorio Territorial, Artes y Arquitectura: FINIBUS.  
Vol. 5, Núm. 10 (jul - dic 2022) ISSN: 2737-6451.  
Sistema solar fotovoltaico para casa prototipo universal  
SISTEMA SOLAR FOTOVOLTAICO PARA CASA PROTOTIPO UNIVERSAL  
SOLAR PHOTOVOLTAIC SYSTEM FOR A UNIVERSAL PROTOTYPE HOUSE  
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Pérez-Balladares Arnaldo René ; Vega-Peralta Jesús Alberto ;  
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Ponce-Minaya Edwin  
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Universidad Laica Eloy Alfaro de Manabí, Carrera de Ingeniería Eléctrica. Manta Ecuador.  
Universidad Laica Eloy Alfaro de Manabí, Carrera de Ingeniería Eléctrica. Manta  Ecuador.  
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Docente de la Universidad Laica Eloy Alfaro de Manabí, Carrera de Ingeniería Eléctrica.  
Manta Ecuador. Correo: edwin.ponce@uleam.edu.ec  
RESUMEN  
La energía eléctrica en la actualidad se ha convertido en un producto de primera necesidad para  
el desarrollo y uso de las actividades como transporte, la industria, oficinas y hogares. La utilidad  
de la electricidad va en aumento por el crecimiento poblacional a nivel mundial, lo cual induce a  
tener métodos eficientes en su utilización y cubrir los aumentos de consumo de energía, para lo  
cual existe la eficiencia energética que nos brinda un mejor aprovechamiento del consumo de la  
electricidad, pero sin disminuir la calidad de servicio de esta, permitiendo mayores avances en  
la calidad de vida de las sociedades. En la actualidad en nuestro medio se dispone de  
información sobre la energía solar y el proceso de convertirla en energía eléctrica, pero con  
porcentajes de bajo uso y a pesar de ser un medio obtención de energía no contaminante, lo que  
arraiga desinterés y desconocimiento de su utilización, pero que presenta ser una opción  
altamente acogida en un futuro cercano.  
Palabras clave: Energía eléctrica, Sistema Fotovoltaico, Ingeniería eléctrica.  
ABSTRACT  
Electrical energy today has become a basic necessity product for the development and use of  
activities such as transportation, industry, offices and homes. The utility of electricity is increasing  
due to population growth worldwide, which induces to have efficient methods in its use and cover  
increases in energy consumption, for which there is energy efficiency that gives us a better use  
of consumption. of electricity, but without diminishing its quality of service, allowing greater  
advances in the quality of life of societies. Currently in our environment there is information about  
solar energy and the process of converting it into electrical energy, but with low percentages of  
use and despite being a means of obtaining non-polluting energy, which roots disinterest and  
ignorance of its use, but which appears to be a highly welcomed option in the near future.  
Keywords: Electric energy, Photovoltaic system, Electrical engineering.  
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Fecha de recepción: 13 de abril de 2022; Fecha de aceptación: 17 de junio de 2022; Fecha de  
publicación: 11 de julio de 2022.  
Pérez-Balladares et al. (2022)  
1. INTRODUCCIÓN  
En la actualidad, no hay duda de que el cambio climático influye en la economía  
de todo el mundo; por lo tanto, debe ser una prioridad minimizar las emisiones  
de gases invernaderos a la atmósfera, la energía desarrollada a partir de  
módulos solares fotovoltaicos, no contribuye al calentamiento global y son  
amigables para el medio ambiente mientras se produce energía eléctrica (Vaca,  
2019)  
Según ENERDATA en el año 2020 (2020, párr. 1) “el consumo de energía  
mundial era aproximadamente de 22,5 mil TW*h de energía, siendo China el  
mayor consumidor con aproximadamente el 29% de la energía mundial  
generada, debido a su repunte de industrias y con tendencia al crecimiento”  
(Enerdata, 2020).  
A pesar del aumento de consumo de electricidad y al notable cambio climático,  
la mayor parte de la energía eléctrica se forma a partir de combustibles fósiles,  
desplazando a la energía alternativa, como eólica y fotovoltaica con apenas el  
9% de la energía eléctrica mundial producida (Allegro,2008).  
La provincia de Manabí y partes lejanas del Ecuador en general, ha sufrido desde  
inicios del nuevo siglo, restricciones operativas debido a la lejanía de las grandes  
centrales hidroeléctricas y a deficiencias en el traslado de energía, con mayores  
pérdidas por los años 2000-2010 y en pleno desarrollo de la región. En los  
últimos 4 años, se ha visto un leve cambio con el diseño e implementación de  
nuevas líneas de transmisión para la provincia, pero esto no es suficiente y no  
va a la par con el crecimiento industrial que se viene generando, exclusivamente  
el sector pesquero. Anexo a esto, el porcentaje del desarrollo de industrias en la  
Provincia de Manabí para el año 2015 fue de 3,1% en comparación con otros  
sectores del ecuador como Guayas con el 11%, según EKOS (año 2020).  
Por otro lado, la utilización eficiente de la energía se ha convertido en una fuente  
de economía en la facturación por consumo, durabilidad de la vida útil de los  
equipos, entre otros beneficios; es así que la energía solar captada por módulos  
de celdas solares representa una opción aceptable para la generación de  
energía eléctrica. (Sotysolar, 2020)  
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Sistema solar fotovoltaico para casa prototipo universal  
A la par surge la necesidad de instalar un sistema fotovoltaico para producir  
energía eléctrica a nivel local y evidenciar sus beneficios, por lo cual, instalar un  
módulo para el aprovechamiento del potencial solar en la Casa Prototipo  
Universal de la Uleam, ayudará a tener por parte de la Uleam un modelo de  
construcción de vivienda integral ecológica al entorno donde esta se vaya a  
ubicar y un ejemplo a seguir para otros sectores comerciales e industriales  
(AGUIRRE, 2021).  
2. ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA: GENERALIDADES  
La energía solar fotovoltaica es aquella que se obtiene al convertir los fotones de  
la luz solar en electricidad empleando la tecnología basada en el efecto  
fotoeléctrico que se produce gracias a la radiación emitida por el sol,  
generalmente. Se trata de un tipo de energía renovable, fácil de obtener,  
inagotable y no contaminante que puede producirse en instalaciones  
fotovoltaicas que van desde los pequeños generadores para autoconsumo hasta  
las grandes plantas fotovoltaicas. (IBERDROLA, 2019)  
La energía solar, es una energía natural que aparece mediante la incidencia de  
la radiación solar, captando luz solar y calor a través de dos caras de una célula  
fotoeléctrica hecha a base de silicio, provocando que los electrones salten de un  
lugar a otro, induciendo un diferencial de potencial eléctrico generando así  
corriente eléctrica (adafruit, 2020). Es una de las llamadas energías renovables  
particularmente del grupo no contaminante, conocida como energía verde y  
limpia. (Santos, 2019). La potencia de la radiación varía según el momento del  
día, condiciones atmosféricas y la latitud. Se puede asumir que en buenas  
condiciones de irradiación el valor es de aproximadamente 1000 W/m2 en la  
superficie terrestre. A esta potencia se la conoce como irradiancia. (Santos,  
2019)  
Los módulos fotovoltaicos o colectores solares fotovoltaicos (llamados a veces  
paneles solares, aunque esta denominación abarca otros dispositivos) están  
formados por un conjunto de celdas de silicio (Células fotovoltaicas) que  
producen electricidad a partir de la luz que incide sobre ellos. (Santos, 2019). El  
silicio puede extraerse de la cuarcita obteniendo silicio de grado metalúrgico (98  
9
Pérez-Balladares et al. (2022)  
%
pureza). Durante mucho tiempo, el sector solar se beneficiaba del silicio que  
la industria electrónica no aprovechaba. Sin embargo, el despegue  
experimentado por el sector en los últimos años ha aumentado la demanda de  
silicio para fabricación de células. (Lamigueiro, 2020)  
Al mezclar silicio con ácido clorhídrico se produce triclorosilano, que es destilado  
para eliminar impurezas. Al unir silano de cloro con hidrógeno se obtiene de  
vuelta silicio, válido para células policristalinas (varios cristales en cada célula).  
Para obtener mayor pureza se emplea el silicio monocristalino (un sólo cristal)  
obtenido mediante el proceso de Czochralski o similar. El lingote resultante debe  
ser cortado en obleas de 200 µm − 500 µm. Las obleas son sometidas a un  
proceso de limpieza para eliminar impurezas por el corte. A continuación, son  
dopadas con fósforo y boro para crear la unión p-n. Se limpian los bordes para  
evitar la formación de cortocircuitos entre las zonas p y n y se añaden los  
contactos posterior y anterior, empleando aleaciones de plata y aluminio. Para  
reducir las pérdidas por reflexión se añade una capa anti reflexiva, por ejemplo,  
óxido de titanio, causante del color azulado de muchas células. Si es posible, se  
textura la superficie para reducir aún más la reflexión de la radiación incidente.  
(Lamigueiro, 2020)  
3. CONDICIONES CLIMATOLÓGICAS DE USO DE LOS PANELES  
SOLARES FOTOVOLTAICOS EN GENERAL  
Para comprender correctamente el funcionamiento de la célula solar, es preciso  
tomar en consideración la influencia de los dos principales factores externos: la  
temperatura ambiente y la iluminación incidente, que influyen sobre los paneles  
fotovoltaicos. El parámetro estandarizado para clasificar su potencia se  
denomina potencia pico, y se corresponde con la potencia máxima que el módulo  
fotovoltaico puede entregar bajo unas condiciones estandarizadas ya  
mencionadas (Santos, 2019), estas condiciones son:  
-
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Radiación de 1000 W/m2  
Temperatura de célula de 25º C (no temperatura ambiente)  
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Revista Científica y Arbitrada del Observatorio Territorial, Artes y Arquitectura: FINIBUS.  
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Sistema solar fotovoltaico para casa prototipo universal  
El aumento de la temperatura ambiente a la que se encuentra la célula, estrecha  
el salto entre banda de luz y conducción. La forma de calcular esta temperatura  
de célula depende de las características constructivas del módulo que encapsula  
a la célula. Para células de silicio cristalino es habitual emplear el valor:  
(Lamigueiro, 2020)  
También disminuye el factor de forma y la eficiencia, según la relación dη/dTc =  
0,4 % °C. En cuanto a la iluminación, es conveniente recordar que la  
fotocorriente es proporcional a la intensidad de radiación (la cantidad de  
electrones liberados dependía de la cantidad de fotones incidentes  
aprovechables), IL(X) = X · IL(1), donde, empleando como referencia el nivel de  
irradiancia denominado 1 Sol (equivalente a 1000 W m2 con una masa de aire  
AM = 1), se define X como el factor de concentración o nivel de irradiancia  
incidente en Soles. (Lamigueiro, 2020)  
El Sol emite energía en forma de radiación de onda corta. Después de pasar por  
la atmósfera, donde sufre un proceso de debilitamiento por la difusión, reflexión  
en las nubes y de absorción por las moléculas de gases (como el ozono y el  
vapor de agua) y por partículas en suspensión, la radiación solar alcanza la  
superficie terrestre oceánica y continental que la refleja o la absorbe. La cantidad  
de radiación absorbida por la superficie es devuelta en dirección al espacio  
exterior en forma de radiación de onda larga, con lo cual se transmite calor a la  
atmósfera. (IDEAM, 2014)  
4. CONCLUSIONES  
En la actualidad existen métodos y sistemas gratuitos, para el cálculo de  
sistemas solares fotovoltaicos, para personas con poco conocimiento en la rama  
de generación de energía eléctrica, que pueden ser aprovechados y replicarse  
en sitios donde hay un déficit de suministro de energía eléctrica.  
Si bien los sistemas fotovoltaicos son de bajo mantenimiento, estos requieren  
ciertos cuidados para su buen funcionamiento y así aprovechar su máximo  
potencial, entre sus mantenimientos se detalla la revisión de conexiones  
eléctricas cada 6 meses, para evitar que se sulfaten.  
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Pérez-Balladares et al. (2022)  
REFERENCIAS  
Adafruit.  
(2020).  
adafruit.com.  
Obtenido  
de  
https://www.adafruit.com/product/1085  
AGUIRRE, D. (2021). RENOVA. Obtenido de https://www.renova-  
energia.com/pvsol-premium-2020-programa-de-simulacion-de-sistemas-  
fotovoltaicos/  
Allegro Micro Systems inc. (2008). Allegro Micro Systems inc. Obtenido de  
https://www.sparkfun.com/datasheets/BreakoutBoards/0712.pdf  
Enerdata. (2020). Obtenido de https://datos.enerdata.net/electricidad/datos-  
consumo-electricidad-hogar.html  
IBERDROLA.  
(2019).  
Obtenido  
de  
https://www.iberdrola.com/medio-  
ambiente/que-es-energia-fotovoltaica  
IDEAM. (2014). IDEAM - Instituto de Hidrología, meteorología y estudios  
ambientales. Obtenido de http://www.ideam.gov.co/web/tiempo-y-  
clima/caracteristicas-de-la-radiacion-solar  
Lamigueiro, O. P. (2020). ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA. España.  
Santos, D. B. (2019). Introducción a la energía solar fotovoltaica. Obtenido de  
http://bibing.us.es/proyectos/abreproy/70271/fichero/02+INTRODUCCI%  
C3%93N+A+LA+ENERG%C3%8DA+FOTOVOLTAICA%252FIntroducci  
%C3%B3n+a+la+Energ%C3%ADa+Fotovoltaica.pdf  
Sotysolar.  
(2020).  
Obtenido  
de  
https://sotysolar.es/placas-  
solares/monocristalinas-policristalinas  
Vaca, D. (2019). MAPA SOLAR DEL ECUADOR 2019. QUITO.  
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