VICERRECTORADO ACADÉMICO

DIRECCIÓN DE INVESTIGACIÓN

ESQUEMA DE PROYECTO DE INVESTIGACIÓN CUANTITATIVA

PÁGINA DE CARÁTULA

a. Logotipo oficial de la Universidad Señor de Sipánb. Escribir la palabra Facultad de……… y Escuela Académico Profesional de….c. Escribir la palabra Proyecto de Investigación: Título de la investigación (sin comillas)d. Escribir la palabra autor(es): Apellidos y nombres de estudiantes(es)e. Asesores: Apellidos y nombres (metodólogo y especialista, antecedidos por su grado académico)f. Lugar y fecha (mes y año) de presentación

Página de presentación de la aprobación:

Ver modelo adjunto, que contiene: Título del proyecto de la tesis, aprobación del proyecto, firma de los autores, asesor (es) y jurado de tesis. Ver hoja anexa

I. INFORMACIÓN GENERAL

1.1. Título del proyecto de investigación:1.2. Línea de investigación: Según Escuela Académico Profesional en USS

(ENERGIA SOLAR-ENERGIA RENOVABLE)

1.3. Autor(es):

NAVARO MANOSALVA ROBERT MANUELIDROGO SOSA EDDY ALEXIS.

1.4. Asesor metodólogo: (Apellidos y nombres antecedido por grado académico)

1.5. Asesor especialista: (Apellidos y nombres antecedido por grado académico)

1.6. Tipo y diseño de investigación:(CUANTITATIVA-EXPERIMENTAL)1.7. Facultad y Escuela Académico Profesional:

FACULTAD DE INEGENIERIA, ARQUITECTURA Y URBANISMO (INGENIERIA MECANICA ELECTRICA)

1.8. Período de la InvestigaciónLA PRESENTE INVESTIGACION DURARA 4 MESES.

1.9. Fecha de inicio y término del proyecto: ABRIL-JULIO

1.10. Presentado por:Firma del autor(es) del proyecto

1.11. Aprobado:----------------------------- ----------------------------Asesor metodólogo Asesor especialista

1.12. Fecha de presentación:(Toda esta sección debe alcanzar en una página y el trabajo debe ser compaginado)

Índice (Deberá ir compaginado)

II. PLAN DE INVESTIGACIÓN

2.1. Planteamiento del problema

2.1.1. Situación problemática

NIVEL INTERNACIONALLa energía solar se transforma en la naturaleza en otras formas de energía, pero también se

puede transformar a otras formas de energía como calor y electricidad. Las aplicaciones más

difundidas en Colombia son el calentamiento de agua para uso doméstico, industrial y

recreacional (calentamiento de agua para piscinas) y la generación de electricidad a pequeña

escala. Otras aplicaciones menos difundidas son el secado solar de productos agrícolas y la

destilación solar de agua de mar u otras aguas no potables. (Rodríguez, 2008).En México, de 1993 a 2003, la capacidad instalada de sistemas fotovoltaicos se incrementó de

7 a 15 MW, generando más de 8,000 MWh/año para electrificación rural, bombeo de agua y

refrigeración Se espera tener instalados 25 MW con tecnología fotovoltaica para 2013, y

generar 14 GWh/año. Una celda fotovoltaica tiene como función primordial convertir la energía

solar en electricidad, ya sea directamente vía el efecto fotovoltaico, o indirectamente mediante

la previa conversión de energía solar a calor o a energía química. La forma más común de

estas celdas se basa en el efecto fotovoltaico, lo cual hace que los fotones de luz sean

absorbidos para luego irradiar electrones; cuando dichos electrones libres son capturados el

resultado que obtenemos es una corriente eléctrica que luego, mediante su conversión, es

empleada como electricidad. Los paneles fotovoltaicos están formados por numerosas celdas

que convierten la luz en electricidad. (Agustín y col, 2012)

NIVEL NACIONAL

La producción de electricidad a partir de la radiación solar mediante paneles fotovoltaicos es una

aplicación que aún no se difunde en su totalidad. El abastecimiento de energía eléctrica se torna

indispensable para mejorar la calidad de vida de los ciudadanos y para la modernización de la

economía. En países con las características territoriales y demográficas del Perú el acceso al

sistema eléctrico interconectado nacional, no es económicamente factible en el mediano plazo

para las comunidades rurales del país. Por ello la atención de la demanda energética de sus

comunidades, tiene que abordarse considerando la instalación de sistemas energéticos

independientes. (Muñoz, 2005)El uso de energía solar en Ancash, Arequipa, Moquegua, Puno y Tacna es altamente rentable,

mientras que en Amazonas, Apurímac, Ayacucho, Cajamarca, Cusco, Huancavelica, Huánuco,

Ica, Junín, La Libertad, Pasco, Piura, San Martín y Tumbes es rentable, señala el Atlas Solar del

Perú desarrollado por el Ministerio de Energía y Minas (MEM).

Si bien con la adecuada política energética que se aplica en el país el Ministerio de Energía y

Minas (MEM) preparo un despegue en el 2012 en el uso de este tipo de energía, ya se están

utilizando aplicaciones solares en Perú como los sistemas fotovoltaicos y los sistemas de

calentamiento de agua (termas solares) en algunas regiones como Arequipa, Ayacucho, Lima,

Puno, Tacna y Ancash. (Agencia peruana de noticias 2012). NIVEL LOCAL:

El Perú cuenta con un alto potencial solar, por su incidencia diaria y constancia durante el año:

contamos con un potencial promedio de energía de 5.24 kWh/m2 (de acuerdo al Atlas de

Energía Solar del Perú, 2003).

En la actualidad en la región de Lambayeque, se tiene como plan de inversión, ejecutar

proyectos para la generación de energía solar fotovoltaica, que tiene por objetivo beneficiar a

diversas localidades y caserios y anexos del Distrito de Cañaris. (Gestión, 2013)

El diseño de un sistema fotovoltaico, aunque es de reducida potencia y tamaño, les permitirá a

estas familias cubrir sus necesidades básicas, es una alternativa de solución hasta que por la

misma dinámica económica de la zona se haga más atractiva y con el tiempo pueda llegar la

red”, anotó. (San Borja, 2011)

2.1.2. Formulación del problema:

¿Cómo utilizar de manera eficaz los recursos naturales de energía en lugar de baterías e

hidrocarburos en la industria automotriz, para buscar reducir la contaminación del medio

ambiente?

La energía solar fotovoltaica conectada a la red eléctrica pasa por ser la tecnología con más

posibilidades de desarrollo para el aprovechamiento eléctrico de la energía solar. La idea de

realizar grandes cantidades de trabajo utilizando muy poca potencia, es exactamente lo que es la

eficiencia. Esto se logra, gracias a que el auto solar utiliza en su construcción materiales muy

ligeros y resistentes, logrando obtener el menor peso para una estructura con una resistencia

que cumple con los requisitos de seguridad, también, se reducen al máximo las pérdidas

mecánicas por fricción en rodamientos, y en la transmisión, se tiene una forma aerodinámica de

muy bajo coeficiente de arrastre, se reducen las pérdidas en la electrónica usando componentes

de calidad y diseñando circuitos que manejen una adecuada relación voltaje-corriente.

2.2 Justificación e importancia

El fin con que se realiza este trabajo es que, a través de una celda fotovoltaica (que usa energía

solar y energía producida por la reacción de reducción-oxidación para transformar energía solar en

energía eléctrica) podamos proporcionar el voltaje necesario para poder encender un motor.

Mientras las celdas solares permanecen expuestas a la luz, este proceso de liberación de

electrones continua y, por ende, el proceso de generación de electricidad. Los materiales capaces

de generar este efecto fotovoltaico son los denominados semiconductores.

Estamos tan acostumbrados a fuentes como el petróleo y sus derivados, o las grandes plantas de

energía eléctrica, que damos por hecho que otro tipo de energía más limpia no tendrá la

capacidad de cubrir todas las necesidades que tenemos que cubrir día con día, cuando esta

afirmación no tiene sentido por no haber probado el funcionamiento de ésta en nuestras labores

diarias. Pensemos bien esto: Las fuentes de energía que utilizamos usualmente no son

renovables, ni son energías limpias por lo que el impacto ambiental es sumamente negativo,

poniendo en riesgo nuestra salud, y en algún momento se acabarán, por lo tanto necesitamos una

fuente de energía pura y renovable.

Un panel solar puede producir energía limpia por un periodo de 20 años o más. El desgaste se

debe, principalmente, a la exposición al medio ambiente. Un panel solar montado apropiadamente

constituirá una fuente de energía limpia, silenciosa y confiable por muchos años.

2.3 Objetivos 2.3.1 Objetivo General

Utilizar la energía solar para construir un carro de juguete cuyo panel solar permitirá sustituir las baterías que son usualmente utilizadas; para así poder tener una fuente de energía limpia y confiable sin impacto negativo al ambiente y usuario.

2.3.2 Objetivos Específicos

1.1.1 Objetivos específicos Reducir la contaminación ambiental evitando el uso excesivo de baterías y pilas.

Aprovechar la luz solar como una fuente de energía menos contaminante para contribuir

con el medio ambiente.

Concientizar a la sociedad de la importancia que tiene el ahorro de energía mediante la

elaboración de este prototipo.

Demostrar que si es posible elaborar juguetes que funcionen con energía solar sin ocasionar

un gasto económico innecesario, pues se lo puede realizar de manera artesanal.

2.4 Marco teórico

2.4.1 Antecedentes de la investigación

La energía solar es la que llega a la Tierra en forma de radiación electromagnética (luz, calor y rayos ultravioleta principalmente) procedente del Sol, donde ha sido generada por un proceso de fusión nuclear. El aprovechamiento de la energía solar se puede realizar de dos formas: por conversión térmica de alta temperatura (sistema foto térmico) y por conversión fotovoltaica (sistema fotovoltaico). La conversión térmica de alta temperatura consiste en transformar la energía solar en energía térmica almacenada en un fluido. Para calentar el líquido se emplean unos dispositivos llamados colectores. La conversión fotovoltaica consiste en la transformación directa de la energía luminosa en energía eléctrica. Se utilizan para ello unas placas solares formadas por células fotovoltaicas

Las celdas fotovoltaicas son otra alternativa para generar electricidad en el vehículo aunque poco eficiente (15-20%) y costoso. Además de esto, el vehículo no podría circular de noche lo cual es un gran inconveniente. Sin embargo, si el uso del vehículo es pequeño, durante los periodos en que el vehículo está estacionado, se podrían cargar las baterías para utilizar la energía posteriormente. Así que el sistema fotovoltaico es mejor como elemento de apoyo a la tracción del vehículo.

Cada dos años se celebra en Australia una carrera de coches eléctricos solares y este octubre se presenta el auto Eleanor, que en un día soleado puede circular sin detenerse a 144 km/h, con un

sistema de baterías que le dotan de una autonomía de 350 kilómetros sin necesidad de luz solar.(Giraldo G. , 2014, Antioquia, automóvil solar)

El efecto fotovoltaico fue reconocido por primera vez en 1839 por el físico francés Alexadre-Edmond Becquerel. Sus estudios sobre el espectro solar, magnetismo, electricidad y óptica son el pilar científico de la energía fotovoltaica. En 1883 el inventor norteamericano Charles Fritts construye la primera celda solar con una eficiencia del 1%. La primera celda solar fue construida utilizando como semiconductor el Selenio con una muy delgada capa de oro. Debido al alto costo de esta celda se utilizó para usos diferentes a la generación de electricidad. Las aplicaciones de la celda de Selenio fueron para sensores de luz en la exposición de cámaras fotográficas. La celda de Silicio que hoy día utilizan proviene de la patente del inventor norteamericano Russell Ohl. Fue construida en 1940 y patentada en 1946. La época moderna de la celda de Silicio llega en 1954 en los Laboratorios Bells. Accidentalmente experimentando con semiconductores se encontró que el Silicio con algunas impurezas era muy sensitivo a la luz.

Este último descubrimiento llevó a la creación de celdas solares que eran eficientes a un 6%, lo cual ya las hacía viables para ciertas aplicaciones. Este avance hizo posible que se lanzara al espacio en 1958 el primer satélite con celdas solares, el Sputnik 3. En la actualidad, y debido a constantes avances en el área, se ha logrado obtener hasta un 42% de eficiencia en conversión de energía .(Agustin L;2012, Mexico, Feria de las Ciencias 2012)

El Sol, fuente de vida y origen de las demás formas de energía que el ser humano ha utilizado desde los albores de la historia, puede satisfacer todas nuestras necesidades si aprendemos cómo aprovechar de forma racional la luz que continuamente derrama sobre el planeta. Ha brillado en el cielo desde hace unos cinco mil millones de años, y se calcula que todavía no ha llegado ni a la mitad de su existencia.Durante el presente año, el Sol arrojará sobre la Tierra cuatro mil veces más energía que la que vamos a consumir.

España, por su privilegiada situación y climatología, se ve particularmente favorecida respecto al resto de los países de Europa, ya que sobre cada metro cuadrado de su suelo inciden al año unos 1.500 kilovatios-hora de energía, cifra similar a la de muchas regiones de América Central y del Sur. Esta energía puede aprovecharse directamente, o bien ser convertida en otras formas útiles como, por ejemplo, en electricidad.España es también el país con más experiencia en tecnología solar. Ha sido líder mundial en desarrollo e implantación de centrales fotovoltaicas (una compañía española construirá la mayor planta fotovoltaica del mundo), y ocupa también el primer puesto en sistemas solares de concentración, exportando su tecnología a muchos países. Por mencionar otro ejemplo, la capacidad total en captadores solares para calentamiento de agua operativos supera a la de los Estados Unidos de América.

Sería poco racional no intentar aprovechar, por todos los medios técnicamente posibles, esta fuente energética gratuita, limpia e inagotable, que puede liberarnos definitivamente de la dependencia del petróleo o de otras alternativas poco seguras, contaminantes o, simplemente, agotables.( John M. , 2008, España, La Energía Solar)

Un panel solar es un módulo que aprovecha la energía de la radiación solar. El término comprende a los colectores solares utilizados para producir agua caliente (usualmente doméstica) y a los paneles fotovoltaicos utilizados para generar electricidad.Los paneles fotovoltaicos: están formados por numerosas celdas que convierten la luz en electricidad. Las celdas a veces son llamadas células fotovoltaicas, del griego "fotos", luz. Estas celdas dependen del efecto fotovoltaico por el que la energía luminosa produce cargas positiva y negativa en dos semiconductores próximos de diferente tipo, produciendo así un campo eléctrico capaz de generar una corriente.

Los paneles fotovoltaicos, además de producir energía que puede alimentar una red eléctrica terrestre, pueden emplearse en vehículos eléctricos y barcos solares. (Miguel M., 2014, Colombia, carro solar)

2.4.2 Estado del arte

Un grupo de estudiantes de la Universidad de Eindhoven, en Holanda, aseguran haber creado el primer vehículo familiar con paneles solares del mundo. El auto participará en el Desafío Solar Mundial (World Solar Challenge), una carrera de 3 mil kilómetros por el interior de Australia en el que compiten únicamente vehículos que funcionan con energía solar.

Los desarrolladores de este vehículo, el equipo solar Eindhoven, aseguran que su “óptima forma aerodinámica” le permite una menor resistencia al aire que los vehículos convencionales, lo cual implica una reducción significativa en el consumo de la energía solar que le proveen sus paneles.

El vehículo tiene espacio para transportar a cuatro personas sentadas y aunque eso implique una reducción de la velocidad frente a autos solares similares, el equipo apunta al desarrollo de “un auto del futuro” para la familia cuyo diseño implica algo más que un enfoque en la velocidad.

En la World Solar Challenge, el equipo holandés competirá en la clase crucero, es decir que el vehículo será calificado, además de la velocidad, por el número de personas que transportada, la cantidad de energía que utiliza y su practicidad. Es decir, que también se juzgará la comodidad, facilidad de uso y la viabilidad del vehículo.(Fuente: El Comercio).

Carrera Solar Atacama, que en cuatro días recorrió 1.300 kilómetros por el desierto más árido del mundo y en la que participan 15 equipos.

El Intikallpa, que significa energía solar en lengua quechua, está fabricado a base de fibra de carbono.

Como la mayoría de vehículos está constituido por una nave rectangular y plana forrada de placas que absorben la energía del Sol y la almacenan en baterías, además de un cubículo que alberga al piloto.Para ganar la competencia todavía tendrán que considerarse algunas penalizaciones, pero si sale vencedor, sería la segunda vez que este vehículo gana esta carrera solar.(Fuente: Revista Publimetro).

En la actualidad, el Auto Solar Siglo XXI se encuentra operando enbase a aceite de soja, pero las opciones son mucho más amplias: se han ensayado exitosamente 16 variedades distintas de aceites vegetales,incluyendo la que se comercializa para uso doméstico. El vehículo ha sido sometido a exigentes pruebas de campo tanto en ciudad como en ruta, y bajo todos los climas. Inicialmente transitó 4.000 kilómetros por la Ciudad de Buenos Aires copiando los recorridos seguidos por los taxímetros, un régimen que se consideró como el más representativo y demandante en cuanto a desempeño urbano .(Facultad de Avellaneda, 2008, Argentina,Auto Solar)

2.4.3 Bases teórico científicas

Sección segunda Del medio ambienteArt. 86.- El Estado protegerá el derecho de la población a vivir en un medio ambiente sano y ecológicamente equilibrado, que garantice un desarrollo sustentable. Velará para que este derecho no sea afectado y garantizará la preservación de la naturaleza.

Se declaran de interés público y se regularán conforme a la ley:

1. La preservación del medio ambiente, la conservación de los ecosistemas, la biodiversidad y la integridad del patrimonio genético del país.

2. La prevención de la contaminación ambiental, la recuperación de los espacios naturales degradados, el manejo sustentable de los recursos naturales y los requisitos que para estos fines deberán cumplir las actividades públicas y privadas.

3. El establecimiento de un sistema nacional de áreas naturales protegidas, que garantice la conservación de la biodiversidad y el mantenimiento de los servicios ecológicos, de conformidad con los convenios y tratados internacionales.

Hacia 1870 el profesor W. Grylls Adams y un estudiante suyo, R. Evans Day, experimentaron sobre el efecto de la luz sobre el selenio, comprobando que se creaba un flujo de electricidad, que denominaron “fotoeléctrica”. Era el año 1885 cuando Charles Fritts construyó el primer módulo fotoeléctrico, extendiendo una capa de selenio sobre un soporte metálico y recubriéndola con una fina película transparente de oro. Fritts envió sus paneles solares a Werner von Siemens, que ante la Real Academia de Prusia, presentó los módulos americanos declarando “por primera vez tenemos la evidencia de la conversión directa de la energía de la luz en energía eléctrica”. (Fuente: Revista Energía Renovable, Madrid, 2008)

Las células fotovoltaicas tuvieron su primer gran campo de aplicación en el espacio. Fue a partir del invento de Chapin, Fuller y Pearsons, cuando Hans Ziegler, jefe de investigación sobre sistemas de suministro de energía del ejército estadounidense, tras visitar los Bell Laboratories, concluyó que la

única aplicación factible era la super-secreta operación denominada “Lunch Box”, que no era otra que la construcción y lanzamiento de un satélite artificial.La ciencia ficción se materializó con el anuncio del presidente Eisenhower, realizado el 30 de julio de 1955, de que América tenía planes para colocar un satélite en el espacio. En la primera página del New York Times apareció un dibujo del satélite alimentado por células solares. (Fuente: NASA, USS, 2005)

En 1973 investigadores de Exxon (entonces denominada Esso) sorprendieron a todo el mundo al anunciar que su filial Solar Power Corporation “comercializaba módulos fotovoltaicos que serían competitivos con otras fuentes de energía en aplicaciones terrestres». Solar Power Corporation comenzó a investigar para reducir el coste de fabricación de las células. Empezaron por utilizar, no silicio cristalino puro, como el utilizado en la industria de los semiconductores, sino silicio de rechazo de esta industria.Así lograron fabricar módulos a un coste de 10 $/Vatio, que se vendían a 20 $/Vatio. Los primeros mercados masivos de células fotovoltaicas se desarrollaron en primer lugar en torno a aplicaciones aisladas de la red eléctrica: señalización marítima mediante boyas luminosas, señalización ferroviaria, antenas de comunicaciones (telegrafía, telefonía, radio,TV, etc).(Fuente: ACIMED, USS,2005)

En referencia a los aspectos económicos y sociales, la energía solar fotovoltaica permite reducir la tasa de dependencia exterior para el abastecimiento de combustibles (que en Españaes actualmente de un 82%) y aumentar así la seguridad en el suministro. Esta seguridad resulta también reforzada por una mayor diversificación de las fuentes energéticas. La energía solar FV también evita costes de mantenimiento y transporte de las líneas eléctricas, tanto en zonas de difícil acceso, donde no llega la red, como en áreas urbanas, donde muchas veces coinciden las puntas de demanda eléctrica con los momentos de máxima insolación. Una vez instalada, tiene un coste energético de mantenimiento nulo. (Fuente:ORGANIZACIÓN EPIA, 2011, Alemania)

2.4.4 Definición de términos básicos

¿QUÉ SON LAS CELDAS SOLARES?

Las células o celdas solares son dispositivos que convierten energía solar en electricidad, ya sea directamente vía el efecto fotovoltaico, o indirectamente mediante la previa conversión de energía solar a calor o a energía química. La forma más común de las celdas solares se basa en el efecto fotovoltaico, en el cual la luz que incide sobre un dispositivo semiconductor de dos capas produce una diferencia del fotovoltaje o del potencial entre las capas. Este voltaje es capaz de conducir una corriente a través de un circuito externo de modo de producir trabajo útil.

Diferencia entre panel solar y panel fotovoltaico

Un panel solar es un módulo que aprovecha la energía de la radiación solar. El término comprende a los colectores solares utilizados para producir agua caliente (usualmente doméstica) y a los paneles fotovoltaicos utilizados para generar electricidad.Los paneles fotovoltaicos: están formados por numerosas celdas que convierten la luz en electricidad. Las celdas a veces son llamadas células fotovoltaicas, del griego "fotos", luz. Estas celdas dependen del efecto fotovoltaico por el que la energía luminosa produce cargas positiva y negativa en dos semiconductores próximos de diferente tipo, produciendo así un campo eléctrico capaz de generar una corriente.Los paneles fotovoltaicos, además de producir energía que puede alimentar una red eléctrica terrestre, pueden emplearse en vehículos eléctricos y barcos solares.

Celda solar o celda fotovoltaica

Es un instrumento que genera electricidad directamente de la luz visible, debido al efecto fotovoltaico.Para poder generar energía útil, se deben interconectar un cierto número de celdas para formar un panel solar, también conocido como un módulo fotovoltaico.

Generalmente, la cantidad de poder que se genera con un panel solar es de 12 voltios, los cuales se pueden utilizar de manera independiente o como conjunto en una red.El número de celdas solares o el tamaño del panel solar lo determina la cantidad de luz disponible, y la energía requerida.

La cantidad de energía generada por una celda solar es determinada por la cantidad de luz que cae directamente sobre ella, lo cual a su vez esta determinado por el clima y la hora del día. En la mayoría de los casos resulta necesario almacenar la energía generada, para así hacer mejor uso de las celdas solares.Es posible conectar una red o arreglo de paneles de energía solar, conformados por celdas solares o celdas fotovoltaicas, a la red eléctrica para asistir a los paneles solares cuando la energía requerida es mayor a la energía generada. Estos costos pueden recuperarse al vender los excedentes de energía producidos a la compañía eléctrica.

Las celdas solares generalmente esta hechas a base de silicón, el mismo material que se utiliza para transistores y circuitos integrados. El silicón es tratado para que cuando le llegue la luz, se liberen los electrones, generando una corriente eléctrica.

¿CÓMO SE HACEN LAS CELDAS SOLARES? Las celdas solares son de silicio se elaboran utilizando planchas (wafers) monocristalinas, planchas policristalinas o láminas delgadas. Las planchas monocristalinas (de aproximadamente 1/3 a 1/2 de milímetro espesor) se cortan de un gran lingote monocristalino que se ha desarrollado a aproximadamente 1400°C, este es un proceso muy costoso. El silicio debe ser de una pureza muy elevada y tener una estructura cristalina casi perfecta.

Las planchas policristalinas son realizadas por un proceso de moldeo en el cual el silicio fundido es vertido en un molde y se lo deja asentar. Entonces se rebana en planchas. Como las planchas policristalinas son hechas por moldeo son apreciablemente más baratas de producir, pero no tan eficiente como las celdas monocristalinas. El rendimiento más bajo es debido a las imperfecciones en la estructura cristalina resultando del proceso de moldeo. En los dos procesos anteriormente mencionados, casi la mitad del silicio se pierde como polvo durante el cortado.

¿CÓMO FUNCIONAN LAS CELDAS SOLARES? Para entender la operación de una célula fotovoltaica, necesitamos considerar la naturaleza del material y la naturaleza de la luz del sol. Las celdas solares están formadas por dos tipos de material, generalmente silicio tipo p y silicio tipo n. La luz de ciertas longitudes de onda puede ionizar los átomos en el silicio y el campo interno producido por la unión que separa algunas de las cargas positivas ("agujeros") de las cargas negativas (electrones) dentro del dispositivo fotovoltaico.

Los agujeros se mueven hacia la capa positiva o capa de tipo p y los electrones

hacia la negativa o capa tipo n. Aunque estas cargas opuestas se atraen mutuamente, la mayoría de ellas solamente se pueden re combinar pasando a través de un circuito externo fuera del material debido a la barrera de energía potencial interno. Por lo tanto si se hace un circuito se puede producir una corriente a partir de las celdas iluminadas, puesto que los electrones libres tienen que pasar a través del circuito para recombinarse con los agujeros positivos.

La cantidad de energía que entrega un dispositivo fotovoltaico está determinada por:

•El tipo y el área del material •La intensidad de la luz del sol •La longitud de onda de la luz del sol

¿CUÁL SERIA LA EFECTIVIDAD DE LAS CELDAS SOLARES EN RELACION A SU COSTO Y BENEFICIO?

El rendimiento de celdas solares de más reciente desarrollo, supera el 30%, comparado con el 15% de muchos generadores eléctricos. Es la relación costo/beneficio lo que mantiene el uso de paneles solares como una solución que es considerada sólo cuando resulta más barata que el uso de otras formas de energía. Sin embargo, aquellos lugares en los cuales no hay acceso al uso de otras energías, el uso de energía solar es una excelente alternativa.

Factores que disminuyen la velocidad del carrito solar.

- Peso: cuanto más liviano sea el carrito, mayor aceleración el carrito alcanzará (recuerden que por la

segunda ley de Newton, la aceleración es inversamente proporcional a la masa).

- Resistencia del viento: la resistencia provocada por el viento disminuye la velocidad del carro.

Mientras más área de contacto tenga el carrito con el viento y mientras mayor sea la velocidad del viento

(la cual depende de la velocidad del aire y del propio carrito), mayor será la influencia del viento sobre él.

- Fricción: la fricción entre los engranajes, las ruedas y del contacto de las llantas con la pista también

disminuyen la velocidad del carrito.

La fuerza de fricción depende de las características de la superficie en contacto (entre engranajes, en

las ruedas y entre la llanta y el suelo). y de la masa del carrito.

Por lo tanto, el peso del carrito debe ser el menor posible, se debe evitar elementos que aumenten la

resistencia del aire (por ejemplo, puertas abiertas, carteles perpendiculares a la dirección del viento), los

engranajes deben tener poca fricción (usar engranajes de plástico o aluminio) y deben estar montadas

firmemente al chasis ó sobre un apoyo rígido, las ruedas deben ser perfectamente redondas y tener

llantas de goma y los ejes deben ser perfectamente paralelos y bien apoyados.

Conceptos básicos sobre el motor:

Para poder avanzar el motor del carrito tiene que tener la fuerza necesaria para vencer la resistencia de

los tres factores comentados arriba. Esta fuerza es igual a la potencia del motor dividida por la velocidad

del carrito.

Cuando el carrito arranca, la potencia del motor es pequeña. Conforme se aumenta la velocidad, la

potencia del motor continuará creciendo hasta un valor determinado que depende del motor. A partir de

esta velocidad, a pesar que esta aumente, la potencia del carrito empezará a disminuir. Más o menos

como se ve en el gráfico:

Celdas solares cristalinas

Las celdas solares cristalinas se interconectan unas con otras para formar paneles solares. Cada celda

solar produce un voltaje individual de 0.5 a 0.6 volts, se requieren 36 celdas solares o celdas

fotovoltaicas para producir un circuito abierto de cera de 20 volts.  El cual es suficiente  para cargar una

batería de 12 volts.

Las celdas solares mono cristalina, se cortan de una sola pieza de cristal de silicón, mientras que las

celdas solares poli cristalinas se hacen a base de múltiples cristales.

 

2

2.4 Marco teórico

2.4.1 Antecedentes de la investigaciónSe presenta una síntesis de los resultados de investigaciones consideradas más importantes por su actualidad y valor teórico realizada sobre el problema de estudio y que se encuentran en revistas especializadas, tesis y resúmenes de investigación. (Autor, Año, lugar, título, metodología, resultados). Se redacta un antecedente en cada párrafo, considerando investigaciones a nivel internacional, nacional y local.

2.4.2 Estado del arteEn caso se requiera.El “estado del arte” es una expresión derivada del término en inglés “state of art” que puede traducirse como “lo último”, “lo más avanzado” o puede sustituirse por las expresiones: “situación actual”, “estado o estado de la cuestión”.Evolución del conocimiento científico, tecnológico, humanístico, artístico.

2.4.3 Bases teórico científicasSon los aportes científicos: Paradigmas, modelos, teorías y/o marco normativo vigente, que orientan al análisis del problema y objeto de estudio, que permiten el enjuiciamiento crítico de las teorías relacionadas directamente con el problema de investigación y las variables de estudio. Considerar el estilo de las citas de autores y libros.

2.4.4 Definición de términos básicosSe debe describir términos directamente relacionados con el título, que emergen de la base teórica científica.

2.5 Marco metodológico

2.5.1 Tipo y diseño de la investigación

2.5.1.1Tipo de investigación: Explicar según corresponda

2.5.1.2 Diseño de la investigación: Explicar según corresponda

2.5.2 Población y muestra:La población es el conjunto de individuos, objetos, situaciones, cursos, etc. de los que se desea conocer algo en una investigación.La muestra es la pequeña porción representativa y adecuada de la población, a partir de la cual el investigador va a obtener datos que permitirá su generalización.Se identifica y describe las características de los criterios de inclusión y exclusión, la obtención de representatividad (muestreo) y adecuación (tamaño de la muestra).En algunas investigaciones, la población es igual a la muestra.

2.5.3 HipótesisSon posibles resultados a obtener de solución al problema. Son explicaciones tentativas del fenómeno en estudio, por lo que constituye una respuesta previa al problema. Tienen la finalidad de explicar, predecir o comprobar los fenómenos que le interesan siempre y cuando se compruebe.

La no comprobación o rechazo de la hipótesis debe ser considerada también como un avance en el conocimiento.

No todas las investigaciones formulan hipótesis.Se formulará dependiendo del alcance del estudio.

Exploratorio: No se formulan hipótesis.Descriptivo: Sólo formulan hipótesis cuando se pronostica un hecho o dato. Correlacional: Formulan hipótesis correlaciónales.Explicativo: Formulan hipótesis causales. Cuantitativo: Formulan hipótesis

estadísticas.

2.5.4 VariablesEstán incluidas en las unidades de análisis: Se vislumbran desde el problema.Son los aspectos o características cuantitativas o cualitativas objeto de búsqueda, respecto a unidades de análisis.

2.5.5 OperacionalizaciónEs el proceso de transformar una variable teórica en variable empírica.

*La presente tabla es referencial

Variable Independiente Dimensiones Indicadores Técnicas e instrumentos

de recolección de datos

Variable

Dependiente Dimensiones Indicadores Ítems o respuestas Técnicas e instrumentos de Recolección de datos

2.5.6 Métodos, técnicas e instrumentos de recolección de datosCon el propósito de obtener datos (información), válidos y confiables, para su procesamiento y análisis, se debe:

Indicar la cantidad y calidad de materiales y reactivos necesarios para la ejecución de la investigación.Describir los instrumentos utilizados para recoger y registrar la información: cuestionarios, fichas o guías de observación, test, hojas de control, etc.; Además se incluye la Validación, confiabilidad y objetividad de los instrumentos.

Detallar cada uno de los métodos, técnicas e instrumentos de recolección de datos a aplicar en la fase de ejecución del proyecto de investigación asociados al cumplimiento de los objetivos específicos. Se presentarán en anexos el diseño de cada uno de los instrumentos previamente validados.

Considerar:

2.5.6.1 Métodos de investigación2.5.6.2 Técnicas de recolección de datos2.5.6.3 Instrumentos de recolección de datos

2.5.7 Procedimiento para la recolección de datosExplicar el procedimiento de intervención de los métodos, técnicas e instrumentos de investigación utilizadas.Se debe incluir la metodología, el cómo va a desarrollar la solución al problema fundamentado en su marco teórico, a través de un diagrama lógico de procesos.

2.5.8 Plan de análisis estadístico de datosSe describe cómo se organizará estadísticamente la información obtenida, las técnicas de análisis estadístico utilizadas para procesar los datos que permitirán obtener los resultados, y cómo se analizarán para llegar a las conclusiones. (Según software estadístico o de la especialidad a elegir)

2.5.9 Principios éticosExplicar qué criterios éticos se tomarán en cuenta y qué acciones se realizarán para garantizarlos (Reporte Belmont)

2.5.10 Criterios de rigor científicoExplicar qué criterios de rigor científico se tomarán en cuenta y que acciones o estrategias se

realizarán para garantizarlos. Se sugiere considerar los que se mencionan a continuación:- Validez: la adecuada operacionalización de las preguntas de investigación, de forma que

las variables que se estudian sean relevantes y abarquen todas las dimensiones que incorporan las preguntas de la investigación.

- Generalizabilidad: también llamada validez externa, consiste en que la muestra sea representativa de la población. Para ello debe evitar sesgos a través de marcos muestrales adecuados y muestreos aleatorios.

- Fiabilidad: la medición ha de tener la precisión suficiente. Se relaciona con la minimización del error aleatorio y requiere de un tamaño de muestra suficiente.

- Replicabilidad: Es la posibilidad de que se pueda repetir la investigación y que los resultados no se contradigan.

III. MARCO ADMINISTRATIVO

3.1. Cronograma de Actividades:En el diagrama de Gantt se presenta las actividades de las etapas, fases de investigación, duración estimada. (en años meses, semanas).

Actividades Ene

Feb

Mar

Abr

May

Jun

Jul

Ago

Set

Oct

Nov

Dic

1. Elaboración del ProyectoPlan de investigación

Marco teórico

Marco Metodológico

Marco administrativo

Referencias bibliográficas

2. Presentación del ProyectoLevantamiento de observaciones 1

Revisión completa del informe por el asesor 1

Levantamiento de observaciones 2

Revisión completa del informe por el asesor 2

3. Aprobación del Proyecto4. Desarrollo del Proyecto

Aplicación de metodología e instrumentos

Tabulación de datos

Discusión

Conclusiones y Recomendaciones

5. Presentación de Informe FinalPrimera revisión del Jurado

Levantamiento de Observaciones 1

Segunda revisión del Jurado

Levantamiento de Observaciones 2Elaboración del artículo según modeloANR

6. Aprobación del Informe Final7. Sustentación del Informe Final

3.2. PresupuestoSe presentan los gastos generales a realizar, por rubros, partidas, bienes y servicios que se realizarán durante la planificación, ejecución y finalización del proyecto.

Los detalles del presupuesto se consignarán de acuerdo al tipo de investigación.

* A continuación se muestra un modelo de presupuesto referencial

MaterialesDetalle Cantidad Valor (S/.) Total (S/.)

Sub Total

ServiciosDetalle Cantidad Valor (S/.) Total (S/.)

Sub TotalOtros Varios

Detalle Cantidad Valor (S/.) Total (S/.)

Sub Total

Total General:

3.3. Financiamiento:Especificar la participación, tipo y monto de financiamiento de la institución patrocinadora, las entidades cooperantes, o si es autofinanciado.

REFERENCIAS:

SAMSON I., ECHARRI R. (2004) UNA ALTERNATIVA PÁRA PRODUCCION DE FRIO CON

ENRGIA SOLAR CIENCIA Y SOCIEDAD. 29(1):7-25

ANEXOSSe adjuntan los instrumentos, técnicas o tablas estándares y otros elementos como el consentimiento informado (cuando se involucran personas) que se utilizarán en el desarrollo de la investigación.

Orientaciones para la redacción:- Para título principal, secundario y terciario, además de codificación numérica, considerar:

Para Título (principal): El uso de mayúsculas, negrita y centrado.Para subtítulos. (Secundario): El uso de Minúsculas, negrita y al margen izquierdo.Para subtítulos (nivel terciario, etc.). El uso de Minúsculas, negrita, con texto en la siguiente línea.

- Tipo de letra: Arial 12.

- Interlineado: Espacio y medio.

- Márgenes Derecho: 3 cm, Superior: 3 cm. Izquierdo: 2,5 cm. Inferior: 2,5 cm.

- Numerar todas las páginas en la parte inferior derecha. No se enumeran: carátula, contra carátula.

- No usar viñetas en los trabajos de investigación.

- Tener en cuenta las reglas o normas de redacción y ortografía.

ANEXO 01FORMATO DE CARÁTULA

FACULTAD DE………

ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE………

PROYECTO DE INVESTIGACIÓN

TÍTULO DE LA INVESTIGACIÓN

Autor (es)

Pimentel, ………de 20….

ANEXO 02FORMATO DE PÁGINA DE PRESENTACIÓN DE LA APROBACIÓN

Título del proyecto de investigación

Aprobación del proyecto de investigación

Grado académico. Apellidos y nombres Asesor metodólogo

Grado académico. Apellidos y nombres Asesor especialista

Grado académico. Apellidos y nombres Presidente del jurado de tesis

Grado académico. Apellidos y nombres Secretario del jurado de tesis

Grado académico. Apellidos y nombres Vocal del jurado de tesis