Unidad Educativa Particular Mundo América

Asignatura

Matemática

Tema

Desarrollar un cargador portátil solar innovador y sostenible en la institución Mundo América

Docente

Econ. Fernando Mora

Curso

3 Ciencias B

Integrantes

Marco Bazurto.

Amy Neira.

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 INDICE.

Contenido

INTRODUCCIÓN.______________________________________________________3

Calculo de Potencia y Energia ____________________________________________4

Calculo Geométricos ____________________________________________________7

Área de los Paneles Solares: Determinar el área necesaria de paneles solares para
generar una cantidad específica de energía.__________________________________7

Regiones cerebrales Optimización del Espacio: Diseñar la disposición de los paneles

CONCLUSION_______________________________________________________ 10.

BIBLIOGRAFIAS_____________________________________________________311

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 INTRODUCCIÓN.

El cálculo de la potencia y energía en sistemas de paneles solares es fundamental para

entender cómo la radiación solar se convierte en electricidad utilizable. La potencia se mide en

vatios (W), que cuantifica la velocidad a la que se transforma la energía, como lo muestra una

bombilla de 60 W consumiendo 60 julios por segundo. Por otro lado, la energía se cuantifica en

julios (J), la cantidad necesaria para mantener un vatio de potencia durante un segundo. La

optimización del espacio y disposición de los paneles solares es crucial para maximizar la

captación de energía, considerando factores como la orientación, densidad y análisis de sombras.

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Cálculo de Potencia y Energía.

La potencia se mide en vatios (W), que también se conoce como watts. Un vatio es la

unidad de medida de la potencia eléctrica en el Sistema Internacional de Unidades (SI). Equivale

a la producción de un julio por segundo (1J/s). En otras palabras, el vatio mide la velocidad a la

que se puede transformar la energía. Por ejemplo, si una bombilla tiene una potencia de 60 W,

significa que usa 60 julios de energía cada segundo para funcionar.

La energía se mide en julios (J). Un julio es la cantidad de trabajo necesario para producir

un vatio de potencia continuamente durante un segundo. En otras palabras, es la energía

necesaria para que algo con una potencia de un vatio funcione durante un segundo.

También es común ver el término vatio hora (Wh) cuando hablamos de energía. Un vatio

hora es la energía producida por una potencia de un vatio durante una hora. Si dejamos

encendida nuestra bombilla de 60 W durante una hora, habrá consumido 60 Wh de energía.

En nuestras facturas de luz y en los manuales de instrucciones de aparatos eléctricos, es

normal encontrar símbolos como W, kW, y MW. Estos representan los vatios, kilovatios (1000

vatios), y megavatios (1,000,000 vatios). La unidad de medida aceptada por el Sistema

Internacional de Unidades para la potencia es el vatio, establecido en 1989.

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 El término "vatio" o "watt" se debe a James Watt, un ingeniero y matemático escocés del

siglo XVIII. Sus contribuciones fueron clave para el desarrollo de la máquina de vapor, lo que a

su vez fue importante para la generación de energía eléctrica.

Conversión de Energía Solar: Cómo convertir la energía sol (radiación solar) en energía

eléctrica utilizable

La generación de energía solar siempre ha despertado mucha curiosidad, ya que es un

sistema amigable con el medio ambiente. Desde sus inicios, ha sido intrigante saber cómo un

aparato puede convertir los rayos UV en electricidad utilizable.

Cuando pensamos en energía solar, probablemente lo primero que nos viene a la mente es

una gran placa solar en el tejado de una casa. Esta imagen es correcta, pero adentrémonos un

poco más en la funcionalidad de estas placas y en cómo logran transformar la energía solar en

energía eléctrica.

Las placas solares están compuestas por células fotovoltaicas, formadas por una o varias

láminas de material semiconductor, cubiertas por un vidrio transparente que permite que la

mayor cantidad posible de radiación solar llegue a las células, reduciendo las pérdidas de luz.

La absorción de energía solar se realiza principalmente en estas pequeñas células. Las

células solares fotovoltaicas convencionales están hechas de silicio, un material muy eficiente

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que ya alcanza e incluso supera el 17% de rendimiento. En sistemas más complejos, como los de

concentración, se utilizan materiales que permiten la formación de multiuniones, incrementando

el rendimiento hasta un 30%.

El proceso de convertir la energía solar en electricidad es bastante sencillo. Los fotones

de la luz solar inciden directamente en las células fotovoltaicas de la placa, creando un campo

eléctrico entre las capas que la componen y generando una corriente eléctrica. Cuanto más

intensa sea la luz recibida, mayor será el flujo eléctrico generado.

Una vez absorbida la energía solar, las células fotoeléctricas transforman esa energía en

corriente continua. Luego, a través de un inversor, esta corriente continua se convierte en

corriente alterna, que es la que utilizamos en nuestros equipos eléctricos en el hogar o la oficina.

El proceso es simple, pero el principal inconveniente es el costo de producción de los

paneles solares. Sin embargo, estos costos están disminuyendo y el rendimiento de los paneles

solares está mejorando. Con el tiempo, la energía solar fotovoltaica se está volviendo cada vez

más asequible y rentable en comparación con otras formas de producir energía.

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Cálculos Geométricos

Área de los Paneles Solares: Determinar el área necesaria de paneles solares para

generar una cantidad específica de energía.

La instalación de paneles solares para generar electricidad es una opción cada vez más

popular debido a su impacto positivo en el medio ambiente. Determinar cuántos paneles solares

se necesitan depende directamente del consumo energético anual de una vivienda.

Para calcular el número adecuado de paneles solares, primero se debe conocer el

consumo eléctrico anual en kilovatios-hora (kWh). Por ejemplo, una vivienda que consume

alrededor de 2,000 kWh al año requerirá entre dos y cuatro paneles solares. En cambio, una

vivienda con un consumo superior a 5,000 kWh necesitará más de siete paneles solares.

Una vez determinado el consumo anual, se puede calcular el número exacto de paneles

solares necesarios. Para ello, se utiliza la potencia total de los paneles solares (medida en vatios

pico, Wp) y se divide entre el número de kWh necesarios para satisfacer el consumo anual. Por

ejemplo, si se requieren 8,000 kWh y los paneles tienen una potencia de 300 Wp, se calcularía

8,000 kWh / 300 Wp = 26.7 paneles solares. En este caso, se redondearía a 27 paneles solares

para satisfacer la demanda energética.

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 El costo de producción de los paneles solares es un factor importante a considerar, pero la

tendencia es hacia una reducción de estos costos con el tiempo, lo que hace que la energía solar

sea más asequible y rentable como fuente de energía renovable

Regiones cerebrales Optimización del Espacio: Diseñar la disposición de los paneles

para maximizar la captación de energía en un espacio limitado.

La disposición eficiente de los paneles solares es crucial para aprovechar al máximo la

energía solar. Se deben considerar varios aspectos clave:

• Análisis de sombras: Realizar un estudio detallado para evitar áreas de sombra que

puedan reducir la eficiencia de los paneles a lo largo del día y en diferentes

estaciones.

• Orientación: Alinear los paneles hacia el sur (hemisferio norte) o norte (hemisferio

sur) para recibir la máxima exposición solar directa. Ajustar el ángulo de inclinación

según la latitud para optimizar la captación durante todas las estaciones.

• Densidad de paneles: Evitar la sobreinstalación para prevenir sombreados mutuos que

disminuyan el rendimiento del sistema. Mantener un equilibrio entre densidad y

eficiencia es crucial.

• Topografía del terreno: Considerar la topografía para evitar áreas con pendientes

pronunciadas o terrenos irregulares que puedan dificultar la instalación y el

mantenimiento.

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 • Efecto de la temperatura: Montar los paneles con suficiente espacio entre ellos y

sobre estructuras elevadas para permitir la circulación de aire y evitar el

recalentamiento, que puede reducir la eficiencia.

• Ajuste estacional: Modificar la orientación e inclinación de los paneles según las

estaciones para maximizar la captación de energía solar a lo largo del año.

• Herramientas de diseño: Utilizar software especializado para simular y calcular la

ubicación óptima de los paneles solares según las condiciones específicas del sitio.

• Monitoreo y ajuste: Implementar sistemas de monitoreo continuo para evaluar el

rendimiento real de los paneles y realizar ajustes según sea necesario.

Este enfoque sistemático no solo garantiza una máxima captación de energía solar, sino

que también asegura la eficiencia y rentabilidad a largo plazo de los sistemas solares instalados.

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 CONCLUSIÓN

El cálculo de la potencia y energía en sistemas solares es esencial para comprender la

eficiencia energética. A través de la conversión de radiación solar en electricidad, los paneles

solares ofrecen una alternativa limpia y sostenible. La disposición óptima de los paneles,

considerando factores como la orientación y densidad, maximiza la captación solar y asegura un

rendimiento eficaz a lo largo del año. Esta eficiencia contribuye a la viabilidad económica y

ambiental de la energía solar como fuente de energía renovable.

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 BIBLIOGRAFÍAS

CHC Energía. (22 de 07 de 2021). chcenergia. Obtenido de:

https://chcenergia.es/blog/que-son-los-watts-o-vatios/#:~:text=El%20vatio%20(W)%20es

%20la,que%20puede%20transformarse%20la%20energ%C3%ADa

Philips. (01 de 08 de 2017). mayoclinic. Obtenido de mayoclinic:

https://www.philips.com.co/c-f/XC000011016/%C2%BFqu%C3%A9-es-un-julio#:~:text=Un

%20julio%20es%20una%20medida,en%20el%20interior%20del%20protector-

ecofener. (29 de10 de 2018). ecofener. Obtenido de ecofener :

https://ecofener.com/blog/kw-se-convierte-la-energia-solar-energia-electrica/

Alberto Atilano Taylor (4 de 08 de 2023). linkedin. Obtenido de linkedin:

https://es.linkedin.com/pulse/sabes-como-se-optimiza-la-ubicaci%C3%B3n-y-orientaci

%C3%B3n-de-alberto

Solarblog (01 de 01 de 2023). solarblog. Obtenido de solarblog:

https://solarblog.org/es/calculo-de-cuantos-paneles-solares-necesita-para-generar-energia/

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