FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE INGENIERIA

Práctica de Laboratorio # 1
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA DE INGENIERIA ELÉCTRICA
IE-1117 Temas Especiales II en Máquinas Eléctricas: Energía Solar
Fotovoltaica
Alumno:
Gustavo Barboza Mora A60706
1. Resumen
Durante la práctica realizada en primera instancia se familiarizo con el equipo el cual consiste en
cuatro fotoceldas y sus respectivos instrumentos como lo son los cables de conexión, la fuente
emisora de luz, las perillas de control entre otros. Posteriormente se comenzó a montar la
configuración indicada en cada práctica donde nos turnamos diferentes compañeros para manejar
los controles y a su vez conformar el armado de cada circuito para las distintas configuraciones e
indicaciones de todas las prácticas correspondientes a este informe. Luego se comenzó a seguir los
procedimientos de las 5 prácticas para finalmente discutir como grupo los distintos resultados,
analizar los mismos y llegar a diversas conclusiones las cuales se ven plasmadas a continuación en
el presente informe.
2. Practica # 2: La Celda Solar como Transformador de Energía
¿Qué sucede si los cables de conexión se cambian de polaridad en la celda solar? Explique las
razones.
Inicialmente el motor DC estaba girando en un sentido, luego del cambio de los cables de conexión
se observó que el motor cambio de sentido de giro, esto se debe a que al cambiar los cables se
cambió la polaridad en las terminales del motor y por lo tanto cambio el sentido de giro.
¿Qué le sucede al motor DC al ajustar el regulador de claridad con diferentes intensidades? Explique
las razones.
Cuando se cambió la intensidad se observó que a mayor intensidad el motor DC aumento la
velocidad y consecuentemente al bajar la intensidad el motor DC disminuyo su velocidad de giro,
esto se debe a que a mayor intensidad se transfiere más energía al motor.
¿Cuál es la transformación de energía que se presenta en la celda solar y en el motor DC?
La trasformación que se da es de energía radiante a energía eléctrica y luego a energía mecánica.
3. Practica # 3: La Celda Solar: Funcionamiento como Diodo
Para el montaje A sin chapa de sombreado: ¿qué observaciones puede hacer? Explique las razones
de lo ocurrido.
Para el montaje A sin chapa se observó que el motor comenzo a girar en el sentido de las
manecillas del reloj y se registro una corriente de 12 mA, en esta parte del procedimento todo
funciona de manera normal ya que se parte de este punto para la comparación de las siguientes
preguntas.
Práctica de Laboratorio # 1
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IE-1117 Temas Especiales II en Máquinas Eléctricas: Energía Solar
Fotovoltaica
Alumno:
Gustavo Barboza Mora A60706
Para el montaje B sin chapa de sombreado: ¿qué observaciones puede hacer? Explique las razones
de lo ocurrido.
Para le montaje B sin chapa se observo que el motor gira en el mismo sentido que para el montaje
A pero un poco mas rapido. Se registro una corriente de 15 mA. Lo anterior se debe a que la
fotocelda funciona como un diodo y debido a la conexión en paralelo de la bateria de respaldo se
da un incremento de la corriente y por la tanto tambien incrementa la velocidad del giro.
Para el montaje A con chapa de sombreado: ¿qué observaciones puede hacer? Explique las
razones de lo ocurrido.
Para el montaje A con chapa se registro el mismo sentido y la misma corriente de 12 mA sin
embargo al trascurrir el tiempo se observa que la velocidad comienza a bajar, esto se debe a que
la bateria entra en funcionamiento debido a que ya no se recibe energía de la fotocelda como es
de esperar la bateria se comienza a descargar y de ahí que se note levemente una disminución de
velocidad a como va disminuyendo la cenergia acumulada en la bateria.
Para el montaje B con chapa de sombreado: ¿qué observaciones puede hacer? Explique las
razones de lo ocurrido.
Para el montaje B con chapa el motor se detiene por completo y se registra una corriente casi nula
( 0,05 mA) ya que la fotocelda al funcionar como diodo no permite el paso de la corriente.
¿Qué observación puede hacer sobre el funcionamiento del motor con o sin chapa y en las dos
posiciones de celda?
Las observaciones respectivas están indicadas en los puntos anteriores
4. Practica # 4: La Tensión en vacío de una celda solar
A continuación se muestran los resultados obtenidos luego de seguir el procedimiento establecido
en la práctica 4:
Tensión en Vacío (mV) Superficie Relativa
110
0
490
1/2
506
3/4
514
1
Tabla 1: Valores Tensión al Vacío
Con los valores de la tabla 1 se procedió a realizar la siguiente gráfica:
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Gustavo Barboza Mora A60706
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Tensión al Vacío
600
500
mV
400
300
200
100
0
0
1/2
3/4
1
Superficie Relativa de la Celda Solar
Gráfico 1: Tensión al Vacío
¿Hasta qué punto depende la tensión de vacío con el grado de exposición de la superficie de la
celda solar? Explique ampliamente
Como se observa en la grafica anterior la tensión de vacio alcanza un limite de tensión estable que
se da a la mitad de exposición de la celda, luego de tener mas exposición hasta alcanzar la maxima
exposición la tensión se mantiene considerablemente estable ya que en la grafica se muestran
muy pocas variaciones.
5. Practica # 5: La Corriente de Cortocircuito de una Celda Solar.
La quinta práctica consistió en poner el circuito en corto para determinar que tanto depende la
corriente de corto circuito de la irradiación. Se obtuvieron los siguientes resultados:
Corriente en Corto
Circuito (mA)
1
106
150
190
Superficie Relativa
0
1/2
3/4
1
Tabla 2: Corriente de Corto Circuito
Al igual que la práctica anterior se procedió a graficar los resultados los cuales se muestran a
continuación:
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Gustavo Barboza Mora A60706
Práctica de Laboratorio # 1
mA
Corriente en Corto Circuito
200
180
160
140
120
100
80
60
40
20
0
0
1/2
3/4
1
Superficie Relativa de la Celda Solar
Gráfico 2: Corriente de Corto Circuito
¿Hasta qué punto depende la corriente de cortocircuito con el grado de exposición de la superficie
de la celda solar? Explique ampliamente
En este caso se observa una relación mas directa entre la exposición de la celda y la corriente, ya
que a mayor exposición de la celda mayor es la corriente, esta corriente de corto representa
tiende a la corriente maxima ya que la carga conectada es muy cercana a cero.
6. Práctica #6: La Tensión en Vacío y la Corriente de Cortocircuito con Distinta Intensidad
de Radiación.
Inicialmente se registraron valores de Irradiancia de 0 W/m², tensión al vacío de 1 mV y corriente
de corto circuito de 0 A, posteriormente contrario a lo que indicaba el procedimiento se comenzó
a variar la intensidad desde la posición 5 debido a la susceptibilidad de la perilla para los valores
más bajos. Todos los resultados muestran a continuación:
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Posición
Irradiancia (W/m²)
Tensión en
vacío (mV)
5
6
6.5
7
7.5
8
8.5
9
9.5
10
1
2
16
90 25₁
35
68
106
152
164
168
1
79
219
352
434
482
504
522
524
524
Corriente de
cortocircuito
(mA)
1
3
8
25
73
150
243
360
383
396
₁: Cabe resaltar que existe una medida de la irradiancia que esta fuera del comportamiento
general, es decir un valor que se salio del comportamiento esperado por lo tanto se realizó un
ajuste basado en un extrapolación lineal que se utilizo unicamente para efectos didacticos de la
practica.
A Conitnuación se presenta la grafica utilizando los datos de la tabla anterior:
600
450
400
350
300
250
200
150
100
50
0
500
mV
400
300
200
100
0
0
20
40
60
80
100
120
140
160
Irradiancia (W/m²)
Tensión en vacío (mV)
Corriente de cortocircuito (mA)
Gráfico 3: Tensión de Vacío y Corriente de Corto respecto a la Irradiancia
180
mA
Tensión de Vacío y Corriente de Corto respecto a la
Irradiancia
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¿Hasta qué punto depende la tensión en vacío y la corriente de cortocircuito de la intensidad de la
radiación? Explique ampliamente
La tensión al vacío va en incremento a mediada que aumenta la irradiancia, esto hasta cierto
punto donde esta variable se comienza a mantener dentro de un rango estable. Por otro lado la
corriente se incrementa a medida que incrementa la irradiancia las dos variables tienen
comportamientos similares a las practicas anteriores.
7. Conclusiones:




El comportamiento como un diodo de las celdas fotovoltaicas como lo explica la teoria, es
vital a la hora de generar esquematicos para conexiones en DC, ademas de tener una
comprensión vital a la hora de tener conectado un sistema de almacenamiento para este
caso en especifico una bateria sencilla.
La tensión al vacío no se comporta de manera lineal ya que a partir de cierto punto ya sea
por condiciones del aumento del area de expocisión o de la cantidad de irradiancia se
mantiene dentro de un rango estable.
La corriente de corto a diferencia de la tensión al vacío si presenta una relación
directamente proporcional a las mismas condicionas explicadas en el punto anterior.
La tensión en vacío como la corriente de corto circuito siguen un coportamiento similar en
las gráficas de las practicas lo cual es consistente ya que se encuentrá una relación entre el
area de exposición, es decir, lo obtenido al tapar las celdas con las sombras y los
resultados obtenidos en esta práctica correspondientes a realizar un incremento de la
irradiancia directamente en la fuente.
8. Bibliografía:
No se requirió de consultas adicionales mas que la información en las guias de las respectivas
practicas.