Proyecto_Seminario_Modular - MARIO ALAN DIAZ LOPEZ

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Universidad de Guadalajara.
Centro Universitario de Ciencias Exactas e Ingenierías.
Teja Fotovoltaica de Grafeno.
Departamento de Ingeniería Mecánica Eléctrica.
Seminario Modular VI.
Asesor: Cesar Alberto Reynoso García.
Alumno: Brenda Alejandra Tortoledo Aguilar.
Ciclo 2019A.
Tejas fotovoltaicas de grafeno.
Brenda Alejandra Tortoledo Aguilar.
ÍNDICE
										 Página
RESUMEN		1
ÍNDICE		2
LISTA DE FIGURAS		3
1.	INTRODUCCIÓN		4
2.	ANTECEDENTES		5
		2.1	Historia de la energía solar.		6
		2.2	Primeros colectores solares térmicos		7
 2.3	Primeras células fotovoltaicas 		8
 2.4	Extracción de Grafeno		8
 2.5	Panel solar y celda fotovoltaica		10
3.	JUSTIFICACIÓN		12
4.	PROBLEMÁTICA.		12
5.	OBJETIVOS		16
6.	METODOLOGÍA	 17
7.	DISEÑO MECANICO	 23
8.	DISEÑO ELECTRICO	 42
BIBLIOGRAFÍA		44
LISTA DE FIGURAS
 Página
Figura 1	Efecto Fotoeléctrico		12
Figura 2	Panel solar		13
Figura 3	Captación de la luz Uv		13
Figura 4 	C2O en la Atmosfera		14
Figura 5	Reforma Energética		17
1. INTRODUCCIÓN
En la actualidad casi todas las fuentes de energía se manejan por medio de la quema de combustibles fósiles; esta energía es utilizada en una gran cantidad de procesos en la industria y en las viviendas. En la actualidad se tiene un concepto marcado de energías limpias el cual es un sistema de producción de energía con la exclusión de cualquier contaminación o la gestión mediante la que nos deshacemos de todos los residuos peligrosos para nuestro planeta. Algunos ejemplos de ellas son la eólica, solar y hidráulica.
Que el sol es una de las principales fuentes de obtención de energía limpia y renovable ya no es un misterio para nadie. Pero sí el cómo se consigue que esos rayos de sol que lucen durante el día se transformen en la electricidad que enciende nuestras bombillas y pone en funcionamiento nuestros electrodomésticos y aparatos eléctricos. ¿Magia? Sólo ciencia. Y técnica.
Cuando pensamos en este tipo de energía una de las primeras imágenes que nos llega es la de una placa solar. Estas placas están formadas por módulos y éstos a su vez por células fotovoltaicas. Sus células están formadas por una o varias láminas de material semiconductor y recubiertas de un vidrio transparente que deja pasar la radiación solar y minimiza las pérdidas de calor. Las células solares fotovoltaicas convencionales se fabrican de silicio.
El proceso de obtención de energía del sol es sencillo. La luz del sol (que está compuesta por fotones) incide en las células fotovoltaicas de la placa, creándose de esta forma un campo de electricidad entre las capas. Así se genera un circuito eléctrico. Cuanto más intensa sea la luz, mayor será el flujo de electricidad. Además, no es necesario que haya luz directa, ya que en días nublados también funciona.
México es uno de los 5 países en el mundo con mayor potencial de radiación solar (5 kWh/m² por día), lo que lo convierte en un sitio ideal para invertir en este tipo de tecnología. La energía solar depende mucho de la latitud en que se instalen los paneles; ya que según esta puede aprovecharse más o menos el potencial de los rayos solares. La eficiencia de una instalación dependerá en gran medida de la orientación y la inclinación del dispositivo hacia la luz solar. 
2. ANTECEDENTES
Primordialmente tendríamos que contestar algunas preguntas relacionadas con la innovación del sistema, así como el material que se utilizara llamado grafeno.
¿Qué es el Grafeno?
El grafeno es una sustancia compuesta por carbono puro, con átomos dispuestos en un patrón regular hexagonal, similar al grafito, una hoja de átomo es aproximadamente 200 veces más resistente que el acero actual más fuerte y su densidad es aproximadamente la misma que la fibra de carbono, es aproximadamente 5 veces más ligero que el aluminio y una lámina de 1 metro cuadrado pesa tan solo 0.77 miligramos.
¿Qué utilidad tiene?
Por sus propiedades, el grafeno puede servir como material en la fabricación de aviones, satélites espaciales o automóviles. También en la construcción de edificios, pues los convertiría en más resistentes. 
Pero, sobre todo, destacan sus aplicaciones en el campo de la electrónica, donde a través de su capacidad para almacenar energía puede dotar a las baterías de una mayor duración y un menor tiempo de carga, establecer conexiones más rápidas e incluso contribuir a mejorar el medio ambiente sustituyendo a materiales contaminantes que hoy en día nos vemos obligados a utilizar.
En el ámbito de la salud. Las prótesis de grafeno podrían sustituir a las actuales, de diversos materiales. O incluso se podría aplicar para mejorar el tratamiento de algunas enfermedades. Su utilidad es prácticamente ilimitada y las únicas barreras a su aplicación únicamente son las de la imaginación humana. 
Propiedades del grafeno.
El grafeno es un material que combina una gran cantidad de propiedades que no se dan juntas en cualquier otro compuesto. Eso quiere decir que es capaz de mejorar por completo las condiciones de cualquier superficie donde se aplique.
¿De dónde se obtiene el grafeno?
Pese a tener tantas cualidades y ofrecer tantos beneficios, no es un material muy usado para mejorar nuestra calidad de vida. Eso se debe principalmente a su método de extracción. Para que conserve todas sus propiedades, el mineral ha de ser de la mayor calidad posible. Con el método tradicional de obtención a base de deshojar el grafito con cinta adhesiva, se consigue grafeno de muy alta calidad, pero la cantidad producida es mínima y resulta insuficiente para su uso industrial. 
Actualmente, se comercializa el grafeno bajo dos formas: En lámina y en polvo. 
Grafeno en lámina: es de alta calidad y se emplea en campos como la electrónica, la informática o incluso la aeronáutica, donde se requiere un material muy resistente. Su producción es actualmente muy costosa.
Grafeno en polvo: se usa en aquellos ámbitos que no requieren de un material de alta calidad. Su proceso de obtención es más barato y permite una mayor producción del producto, pero renunciando a parte de sus propiedades. Los costos de cada tipo se verán más adelante. 
2.1	Historia de la energía solar. 
De una forma u otra, la energía solar siempre ha estado presente en la vida del planeta siendo ésta imprescindible para el desarrollo de la vida. Sin embargo, la forma en que la civilización humana la ha ido aprovechando inventadas estrategias y herramientas nuevas ha sufrido una larga evolución.
El Sol es indispensable para la existencia de vida en el planeta: és el responsable del ciclo del agua, de la fotosíntesis, etc. Ya las primeras civilizaciones se dieron cuenta de ello y, a medida que las civilizaciones han ido evolucionando, también han evolucionado las técnicas para aprovechar su energía. Al principio fueron técnicas para aprovechar la energía solar pasiva, más adelante se desarrollaron técnicas para aprovechar la energía solar térmica, y posteriormente se añadió la energía solar fotovoltaica.
El Sol es un elemento esencial para el desarrollo de la vida. Las culturas más primitivas se han ido aprovechando indirectamente y sin tener conciencia de ello. Más adelante, gran cantidad de civilizaciones más avanzadas se dieron cuenta de la importancia del Sol y desarrollaron numerosas religiones que giraban en torno al astro solar. En muchos casos, la arquitectura también guardaba una estrecha relación con el Sol. Ejemplos de estas civilizaciones los encontraríamos en Grecia, Egipto, el Imperio Inca, Mesopotamia, el Imperio Azteca, etc.
Energía solar pasiva.
En el aspecto de la energía solar pasiva, cabe destacar el papel de los griegos quiénes fueron los primeros en diseñar sus casas para aprovechar la luz del sol, probablemente desde el año 400 a.C.
Durante el Imperio Romano se empezó a utilizar por primera vez vidrio en las ventanas para aprovecharla luz y atrapar el calor solar en sus casas. Incluso promulgaron leyes que penaban el bloquear el acceso a la luz a los vecinos.
También fueron los romanos los primeros en construir casas de cristal o invernaderos para crear condiciones adecuadas para el crecimiento de plantas exóticas o semillas que traían a Roma desde los lejanos confines del imperio.
Otra forma de aprovechamiento solar lo desarrolló inicialmente Arquímedes. Arquímedes fue un físico, ingeniero, inventor, astrónomo y matemático griego, que entre otras cosas desarrolló maquinaria de asedio. Entre sus inventos militares desarrolló un sistema para prender fuego a los barcos de las flotas enemigas utilizando espejos para concentrar la radiación solar en un punto. La idea de la utilización de espejos se siguió utilizando en siglos posteriores para la quema de árboles y la fundición de metales, entre otros.
Esta técnica siguió perfeccionándose; Lavoisier el gran químico francés, creo en 1792 su “horno solar” consistente en dos potentes lentes que concentraban la radiación solar en un foco y que permitía alcanzaban altas temperaturas con la que fundir metales, como sería el caso del invento de Lavoisier.
Lavoisier era un químico francés, el cuál en 1792 creó su “horno solar”. Este horno consistía en dos potentes lentes que concentraban la radiación solar en un foco y que permitía alcanzar altas temperaturas con las que fundir metales.
En 1874 el inglés Charles Wilson diseño y dirigió una instalación para la destilación del agua marina en el desierto de Atacama (Chile) para la Salitrera Lastenia Salinas. Esta central solar tenía la capacidad de desalinizar un promedio de 22500 litros de agua diarios.
2.2 Historia de la energía solar térmica. Primeros colectores solares térmicos. 
En 1767 el científico suizo Horace Bénédict De Saussure (físico, geólogo y alpinista) inventó el heliotermòmetro, un instrumento con el que se podría medir la radiación solar. El desarrollo posterior de su invento dio lugar a los instrumentos actuales para medir la radiación solar.
Horace Bénédict De Saussure había inventado el colector solar que tendrá una determinante repercusión en el desarrollo de la energía solar térmica de baja temperatura. A partir de su invento surgirán todos los desarrollos posteriores de calentadores solares de agua de placa plana que se han proporcionado agua caliente a millones de personas en el mundo.
De hecho, De Saussure también fue capaz de desarrollar el primer colector solar. Se trataba de “cajas calientes” hechas de madera y cristal con el objetivo de atrapar la energía solar. Se trataría del primer colector de energía solar térmica.
Más recientemente, en 1865, el inventor francés Auguste Mouchout fue capaz de crear la primera máquina capaz de convertir la energía solar en energía mecánica. El mecanismo se trataba de generar vapor mediante un colector solar y mover un motor mediante su presión. En 1877 Mouchout recibió el encargo de instalar varias de estas turbinas en la Argelia francesa. Desgraciadamente, los elevados costos impidieron que su invento tuviera un uso comercial.
Varios años antes, en 1515 Leonardo da Vinci inició un proyecto parecido al de Mouchout para producir vapor y calor industrial con el calor del Sol, pero finalmente el proyecto quedó inacabado.
Mouchout fue un personaje importante para la sociedad francesa. Además de crear la primera máquina de vapor solar ideó otros inventos. Mouchout inventó una cocina solar que consistía en un depósito negro recubierto de vidrio expuesto al Sol. Por el lado del depósito que no estaba expuesto el sol, situaba un espejo cilindricoparabólico para reflejar la radiación solar.
Incluso se llegó inventar una imprenta accionada mediante energía solar. Un invento que fue ideado por Abel Pifre.
2.3 Historia de la energía solar fotovoltaica. Primeras células fotovoltaicas.
En 1838 el francés Alexandre Edmond Becquerel descubrió por primera vez el efecto fotovoltaico. Bequerel estaba experimentando con una pila electrolítica con electrodos de platino y se dio cuenta que al exponerla al Sol subía la corriente. Era el inicio de la energía solar fotovoltaica.
El siguiente paso se dio en 1873 cuando el ingeniero eléctrico inglés Willoughby Smith descubre el efecto fotovoltaico en sólidos. En este caso sobre el Selenio.
Pocos años más tarde, en 1877, El inglés William Grylls Adams profesor de Filosofía Natural en la King College de Londres, junto con su alumno Richard Evans Day, descubrieron que cuando exponían selenio a la luz generaba electricidad. De esta forma, crearon la primera célula fotovoltaica de selenio.
En 1953, Calvin Fuller, Gerald Pearson, y Daryl Chapin, descubrieron la célula solar de silicio. Esta célula producía suficiente electricidad y era lo suficientemente eficiente para hacer funcionar pequeños dispositivos eléctricos.
Las primeras células solares disponibles comercialmente no aparecieron hasta en 1956 aunque el coste todavía era muy elevado para la mayor parte de la gente hasta llegar a 1970 aproximadamente, cuando el precio de las células solares baja aproximadamente un 80%.
Las células solares se utilizaron en los satélites de EEUU i soviéticos lanzados a partir de finales de los 50.
2.4 	Extracción de Grafeno.
Modos de Obtención.
El grafeno en si es un material muy fácil de encontrar, tanto es asi, que incluso de las minas de los lápices se puede obtener. El problema que se tiene es que para poder aprovechar las virtudes de este material al máximo, este, debe ser lo más puro posible, y en las minas de los lápices, se han encontrado minerales varios que se mezclan con el grafeno, lo que disminuye bastante su pureza. El método más normal y casero, es este usando celo, y pegando el grafito a este durante varias veces, hasta conseguir una capa. 
Para poder obtenerlo con mayor pureza y mediante método casero, para generar pequeñas cantidades, se suele usar una piedra de grafito, y realizando el mismo proceso que con una mina de un lápiz. 
Ahora la mayor dificultad es producirlo a gran escala, para la empresa y su estudio.
GRAFENO EN LÁMINA.
Se usa un reactor CVD donde se introduce un gas con carbono, entonces, aplicando una cantidad de energía se depositan los átomos de carbono sobre un substrato metálico, donde posteriormente se transfieren las láminas de grafeno al substrato final que dependerá del uso que se le quiera dar al grafeno (vidrio, silicio,...). Nota: el CVD (Chemical Vapor Deposition) utiliza gas metano que se transforma mediante deposición química en fase vapor, en móleculas de carbono, oxígeno e hidrógeno.
Aún así el coste no baja demasiado, ya que está entre los 300 y 1000 €.
LIMPIADOR ULTRASÓNICO.
Los métodos existentes para la fabricación de grafeno requieren un equipo costoso, especializado y con complejos procedimientos de fabricación, como expliqué en el caso anterior. En el nuevo método propuesto, la máquina más compleja para producir láminas de grafeno es un limpiador ultrasónico, un equipo común en muchos laboratorios. 
Según explican los científicos, a nivel molecular, el grafito se asemeja a un sándwich compuesto de muchos estratos de grafeno. Estos estratos son difícilmente separables. Para debilitar las interacciones entre ellos, oxidaron el grafito. El polvo obtenido de este modo - óxido de grafito - se suspendió en agua posteriormente y se colocó en un limpiador ultrasónico. Los ultrasonidos separaron las láminas oxidadas de grafeno unas de otras y se obtuvieron escamas de óxido de grafeno con un espesor de aproximadamente 300 nanómetros.
Los investigadores tuvieron que superar algunas dificultades, como la presencia de oxígeno en los compuestos, que cambiaba las propiedades físico-químicas del material de conductor aaislante.
GRAFENO EN POLVO.
El grafeno en polvo se utiliza en aplicaciones que requieren un material más barato, como composite para construcción. Lo más frecuente es mezclarlo con otros materiales. El proceso de producción de grafeno en polvo básicamente parte del grafito como materia prima y consiste en realizar una oxidación y un proceso de ultrasonificación para separar las pequeñas láminas de grafeno que componen el grafito. (Explicado en el apartado anterior.) Sus propiedades no son tan buenas como el grafeno en lámina y conduce peor la electricidad.
GRAFENO ARTIFICIAL.
Este nuevo material es fabricado colocando y moviendo moléculas de óxido de carbono sobre una superficie de cobre, y aunque es más costoso de producir, permite manipular las propiedades del grafeno con mayor precisión, ya que éste cuenta con mayor pureza que la que se obtiene en el grafeno original.
2.5 	Panel solar y celda fotovoltaica.
Las celdas solares también son llamadas células solares o celdas fotovoltaicas. El término fotovoltaico se refiere a la transformación directa de energía luminosa a energía eléctrica. Es decir, absorbe los fotones de la luz para liberar electrones que puede usar en una corriente eléctrica. 
 Figura 1 (Efecto Fotoelectrico)
¿Cómo funciona? 
Estos dispositivos están hechos de dos tipos de materiales semiconductores, uno de carga positiva (+) y otro de carga negativa (-). Cuando son expuestos a la luz permiten que un fotón de la luz solar “arranque” un electrón, el electrón libre deja un “hueco” que será llenado por otro electrón que a su vez fue arrancado de su propio átomo. El trabajo de la celda es provocar que los electrones libres vayan de un material semiconductor a otro en busca de un “hueco” que llenar. Esto produce una diferencia de potencial (impulso que necesita una carga eléctrica para que pueda fluir por el conductor de un circuito eléctrico) y por tanto una corriente eléctrica, es decir, que se producirá un flujo de electricidad del punto de mayor potencial al de menor potencial hasta que en los dos puntos el potencial sea el mismo.
Los paneles solares, también conocidos como placas solares, módulos solares o paneles solares fotovoltaicos. Son, en términos simples un conjunto de celdas solares. Pueden ser 36 celdas o más (dependiendo del tamaño y la potencia de dicho panel).
 Figura 2 (Panel solar)
¿Cómo funciona?
Todas las celdas solares trabajando en conjunto hacen que se produzca un campo eléctrico en el panel solar y es así como los paneles solares pueden generar energía que posteriormente podemos utilizar como electricidad. 
 Figura 3 (Captación de la luz Uv)
3. JUSTIFICACIÓN.
Este proyecto se ha pensado para generar energía limpia y económica para personas de cualquier recurso. Pensado como inversión a largo plazo para reducir las emisiones de gases antropogénicos que dañan el planeta y crear fuentes de energías económicas y funcionales a hogares mexicanos.
4. PROBLEMATICA. 
Este proyecto fue pensado principalmente al enfrentarnos a varias problemáticas que afectan actualmente a México, desde hogares acomodados a hogares de bajos recursos, hasta la población en general.
Cambio climático.
En este sentido, especialmente en el contexto de la política ambiental, el término “cambio climático” ha llegado a ser sinónimo de “calentamiento global antropogénico “, o sea un aumento de las temperaturas por acción de los humanos. 
El dióxido de carbono (CO2) es el contribuidor principal y dominante al cambio climático actual y su concentración atmosférica ha aumentado desde un valor de 278 partes por millón en la era preindustrial hasta 397 ppm en la actualidad.
Figura 4 (C2O en la Atmosfera)
Existe un vínculo entre el cambio climático y el proceso de extracción de gas del petróleo que usamos en nuestros hogares, ya que muchas de estas reservas petroleras se localizan en países con grandes extensiones de bosques naturales y en mares profundos, por lo que la extracción de petróleo tiene un doble impacto en el cambio climático: la destrucción de organismos fotosintéticos que absorben CO2 atmosférico, procesos de deforestación, que implican la liberación de CO2 a la atmósfera; y por otro lado, incrementa el uso de los combustibles fósiles almacenados en el subsuelo y la emisión de gases que aumentan el efecto invernadero y que contribuyen al creciente número de desastres, cada vez más intensos y frecuentes, como calentamiento global, daño de la capa de ozono, derretimiento de los polos, aumento del nivel de mar, variaciones climáticas, extinciones de especies, etc…
Está científicamente comprobado que la reducción del uso del gas doméstico en los hogares mexicanos es una de las soluciones más viables para combatir éste fenómeno.
Reforma Energética
Es importante mencionar que México es un país que cuenta con recursos naturales, por su posición geográfica, provocando que gran parte del sustento del desarrollo económico y social se deba principalmente a su riqueza energética, sin embargo, es importante destacar que el Sector Petrolero y la Industria Eléctrica se enfrentan cada vez a mayores retos en cuanto a competitividad y eficacia.
En términos simples, se tenía pensado que la reforma energética propiciaría el crecimiento, desarrollo y atracción de inversiones. Pero es una realidad que los resultados han sido más beneficiosos para las cabecillas que actualmente tienen el control de nuestro país que para su pueblo. 
Antes de contarle a las personas cómo se van a beneficiar de una reforma propuesta por el gobierno, hay que entender cómo les podría llegar a perjudicar y qué medidas concretas se están tomando (el gobierno) para que ese posible perjuicio no exista. Una de las principales problemáticas de ésta reforma es “que carece de un plan de impacto social en el que se alerte a la población de sus efectos colaterales, por ejemplo, la contaminación y el desplazamiento de personas.” palabras citadas del entrevistado por El Economista, Dante Pesce, integrante de la ONU.
Se precisó que el gobierno mexicano debe alertar a la población sobre los riesgos que le causaría la reforma energética y a los empresarios sobre cómo prevenir y en su caso mitigar esos riesgos. 
Consecuencias de la Reforma energética:
· Rápido agotamiento de reservas petroleras. Si bien es cierto que la agresiva estrategia de extracción de hidrocarburos que esta reforma se propone sí aumentará la producción petrolera, también es cierto que agotará más rápido nuestras reservas de petróleo. Si los cerca de 14,000 millones de barriles de nuestras reservas probadas¹ nos iban a durar 10 años más a la actual tasa de extracción y reposición, con esta reforma nos durarán mucho menos. Lo anterior, combinado con nuestro actual subdesarrollo tecnológico en energías renovables, nos hará perder rápidamente nuestra soberanía energética.
· Se pierde la oportunidad de empujar la productividad de nuestra economía. Ese petróleo debería servirnos para nuestro desarrollo, para aumentar la competitividad de nuestra industria nacional por medio del abastecimiento barato de insumos derivados de hidrocarburos al resto de la industria mexicana.
· No se generarán empresas nacionales significativamente. La mayor parte de empresas en el sector energético serán extranjeras. Igualmente, al no existir actualmente un sector bancario nacional con la capacidad financiera requerida para respaldar las inversiones previstas, habrá una influencia creciente de instituciones financieras extranjeras en el sector. 
· No aumentarán significativamente el nivel actividad económica y de generación de empleos. La renta petrolera representa el 6.8 %PIB², por lo que aun aumentando la producción como lo proyecta el gobierno federal, esto no incidirá significativamente en la tasa de crecimiento del PIB.
· El gasto público continuará destinándose mayoritariamente a gasto corriente. Aun cuando partes de esta legislación prevén destinar ingresos petroleros a fondos de inversión, estos fondos ocupan un bajo porcentaje de estos ingresos comparado con el porcentaje destinadoa gasto corriente. Por lo anterior, el impacto de las inversiones seguirá siendo bajo.
· Aumentará la concentración del ingreso y habrá transferencia de riqueza al extranjero. La Ley de Hidrocarburos prevé requisitos para la asignación de contratos que difícilmente cumplirían empresas nacionales (incluyendo al propio Pemex).
· No contribuirá a reducir la pobreza, y una vez agotado el petróleo, los niveles de pobreza pueden dispararse. Esta reforma podrá contener por algún tiempo el aumento en los niveles actuales de pobreza, en tanto el gobierno pueda continuar recargándose fiscalmente en Pemex. Sin embargo, a medida que la producción de Pemex decline y las multinacionales hagan efectivas las benévolas condiciones de sus contratos, el gobierno federal no dispondrá de más ingresos petroleros. Esa brecha presupuestal impedirá disponer de recursos para evitar que se disparen aún más los niveles de pobreza en el país.
· Se desaprovecharán recursos para atacar los determinantes estructurales de la pobreza en México. Esta reforma, al igual que el resto de la política económica y social del país, carece de mecanismos que ataquen los determinantes estructurales de la pobreza. La legislación secundaria no tiene una conexión con inversiones en la reducción estructural de la pobreza. A lo anterior se suma el debilitamiento de la industria nacional (proveedora de empleos), la incertidumbre de los precios de los energéticos para los sectores social y productivo, debido a que la fijación de precios quedará fuera del alcance regulatorio gubernamental, y de condiciones laborales precarias e inciertas para los trabajadores. La insostenibilidad financiera de los programas sociales será, entonces, el callejón sin salida en el que nos habrá metido esta reforma.
Estas consecuencias interactuarán en conjunto formando un círculo vicioso de baja producción de Pemex, transferencia de riqueza al exterior, baja inversión pública, insuficiente creación de empleos y debilitamiento del mercado interno, con lo que la presión sobre Pemex vuelve a aumentar, sosteniéndose una alta carga fiscal a Pemex, que le impedirá, nuevamente, aumentar su producción. Este círculo vicioso se ilustra en la siguiente imagen.
Figura 5 (Reforma Energética; Consecuencias)
Existen muchas ideas, muchas teorías conspirativas sobre las verdaderas razones que tuvieron los gobernantes del país al crear ésta reforma energética, pero la verdad, sea en pro o en contra de México es importante tener planes de contingencia que asegure nuestro bienestar y sustentabilidad. Es por eso que las tejas fotovoltaicas de grafeno representan una oportunidad de generar energía limpia usando como fuente el sol y la lluvia. Reduciendo en su mayor medida el uso del gas doméstico y electricidad de empresas productoras.
5. OBJETIVOS
Construir un prototipo en forma de teja en el cual se puede captar energía a travez de la luz solar o la lluvia, el cual se planea hacer con grafeno. Siendo así más resistente, durable y económico para personas de escasos recursos o zonas rurales tengan acceso al servicio de energía. 
5.1 Objetivo general.
Promover la energía limpia en los hogares mexicanos innovando un sistema de tejas fotovoltaicas orgánicas de grafeno que produzca electricidad renovable obtenida a partir de la radiación solar y con la variabilidad de que también produzca energía con las gotas de lluvia, un método de almacenamiento para su uso futuro en el hogar. 
5.2 Objetivo específicos.
· Mejorar la eficiencia del uso común de una teja para recubrimiento de viviendas.
· Optimizar sistemas eléctricos de hogares de todos los niveles económicos.
· Reducir los gastos del hogar minimizando el uso de gas.
· Promover la autosuficiencia energética aprovechando los recursos con los que tenemos a nuestra disposición por nuestra posición geográfica.
· Innovar un sistema de almacenamiento de la energía que proveen las tejas y su distribución a los aparatos del hogar.
· Que sea igual de eficiente la producción de energía en días soleados y lluviosos.
· Que sea un sistema seguro y que a largo plazo represente una inversión para hogares mexicanos, así contribuyendo para que se vaya fomentando el uso de energías limpias.
· Producción de energía eléctrica natural para cada hogar.
· Reducir consecuencias del cambio climático.
· Promover uso de materiales relativamente nuevos como el grafeno.
6. METODOLOGÍA
7. Diseño Mecánico
Introducción
Hoy en día son muchos los soportes digitales que facilitan el trabajo de cálculo para todo tipo de instalaciones fotovoltaicas autónomas, introducimos los datos, pulsamos un botón y, listo, ya tenemos nuestra instalación calculada.
Ahora bien, hace mucho tiempo, una persona muy importante (mi padre) me dio un valioso consejo:
“Lo importante es saber de dónde salen las cosas”.
Es decir, está muy bien que un programa nos haga todo el trabajo, pero siempre saldremos ganando si sabemos el por qué, el origen de las cosas. Nos enriquecerá conceptualmente y seguramente en más de una ocasión podremos mejorar la propuesta que nos haya dado un simple software de cálculo. Ese es el objetivo de este artículo y espero que sea de su interés.
En primer lugar, antes de adentrarnos en el desarrollo del cálculo de un sistema fotovoltaico autónomo estándar, definiremos, a grandes rasgos, los equipos que componen dicho tipo de sistema.
Actualmente en España, a falta de una regulación concreta para el autoconsumo que será realidad en los próximos meses, únicamente resulta rentable la construcción de una instalación fotovoltaica autónoma en viviendas aisladas que necesiten más de 700m de tendido eléctrico para abastecerse.
Aunque esta cifra está descendiendo rápidamente gracias al abaratamiento de los componentes, sobre todo a la hora de comprar placas solares, y pronto (se podría decir que ya mismo) será más rentable el autoconsumo fotovoltaico que la conexión a la red eléctrica, “Grid Parity”.
Los sistemas fotovoltaicos autónomos más habituales (Fig. 1) son de poca potencia, habitualmente de entre 3 y 10 Kwp pero también nos encontramos casos muy rentables como son el bombeo de agua, alimentación de equipos de medida, de telecomunicaciones, iluminación y señalización en lugares aislados etc.
Los elementos fundamentales de un sistema fotovoltaico aislado/autónomo
· Módulos Fotovoltaicos: Serán los encargados de la generación eléctrica. Pueden ser de varios tipos, entre ellos, los más utilizados para este tipo de instalación son los paneles con tecnología monocristalina y policristalina.
Los paneles solares monocristalinos y también los paneles policristalinos, con uniones en serie de sus células, rondan los 12-18 voltios para uniones de 36 células y los 24-34 voltios para uniones de 72 células.
Es importante fijarnos siempre en la curva I-V que proporciona cada fabricante en sus hojas técnicas y en la influencia de la temperatura en la corriente y tensión del módulo (como se muestra en la figura). El aumento de temperatura hace aumentar ligeramente la corriente y en mayor medida, disminuir la tensión d de salida del módulo.
· Regulador de carga: Se encarga de controlar la carga de las baterías, así como la descarga y evitar cargas o descargas excesivas.
De un modo sencillo, un regulador se puede entender como un interruptor, cerrado y conectado en serie entre paneles y batería para el proceso de carga y abierto cuando la batería está totalmente cargada.
Las intensidades máximas de entrada y salida del regulador adecuado para cada aplicación dependerán de la corriente de máxima que pueda producir el sistema de generación fotovoltaico para la entrada y la corriente máxima de las cargas para la salida.
Para tener en cuenta los posibles picos de irradiancia o los cambios de temperatura, es recomendable que, a la hora de escoger el regulador, sea aquel con un 15-25% superior a la corriente de cortocircuito que le puede llegar del sistema de generación fotovoltaico (Ientrada) o bien, de la que puede consumir la carga delsistema (Isalida).
La elección del regulador solar será aquel que soporte la mayor de las dos corrientes calculadas. 
Puedes ampliar información sobre qué es un regulador de carga en este artículo de nuestro blog: ¿Qué es un Regulador-Controlador de Carga?
· Baterías solares: Se encargan de acumular la energía eléctrica generada por el sistema de generación fotovoltaico para poder disponer de ella en las horas del día que no luzca el sol.
Las más recomendadas para este tipo de instalaciones son las baterías estacionarias de plomo ácido, con vasos de 2V cada uno, que se dispondrán en serie y/o paralelo para completar los 12, 24 o 48 Vcc que sea adecuado en cada caso.
Este tipo de baterías pueden permanecer largos periodos de tiempo cargadas y soportar descargas profundas esporádicamente. T
ambién se pueden usar, para instalaciones más pequeñas, baterías monoblock (o monobloque), generalmente de 6-12V.Si buscas más información sobre este punto, o suministro de batería solar, tienes a tu disposición nuestra sección de Selección de Batería Solar en nuestro menú.
Para definir el tamaño necesario de las baterías es necesario tener en cuenta un par de parámetros: 
· Profundidad de descarga máxima, qué es el nivel máximo de descarga que se le permite a la batería antes de la desconexión del regulador, para proteger la duración de la misma. Las profundidades de descarga máximas que se suelen considerar para un ciclo diario (profundidad de descarga máxima diaria) están en torno al 15-20%.
· Para el caso del ciclo estacional, qué es el número máximo de días que podrá una batería estar descargándose sin recibir los módulos radiación solar suficiente, están en torno a 4-10 días y un profundidad de descarga del 70% aproximadamente.
En instalaciones fotovoltaicas no se buscan descargas agresivas, sino más bien progresivas, por esta razón las baterías a utilizar suelen ser con descarga de 100 horas (C100), pues cuanto más intensa es la descarga de una batería menos energía es capaz de suministrarnos.
· Inversor u Ondulador: Si las cargas que debemos alimentar son a 230Vac, necesitaremos un equipo que transforme la corriente continua procedente del regulador en corriente alterna para alimentar las cargas. Esta es la función del inversor. A la hora de dimensionar el inversor solar autónomo, se tendrá en cuenta la potencia que demanda la suma de todas las cargas AC en un instante, de este modo se elegirá un inversor cuya potencia sea un 20% superior a la demandada por las cargas, suponiendo su funcionamiento al mismo tiempo.
¿Qué datos son necesarios para calcular una instalación fotovoltaica?
 
Representación de una instalación fotovoltaica en una casa
En numerosas ocasiones, nuestros clientes solicitan a nuestro departamento técnico un cálculo estimado para una instalación fotovoltaica, pero en los casos de que se trate de una instalación de energía solar fotovoltaica aislada, no es suficiente con dar los datos de localización y uso diario, se necesita más información para poder hacer un estudio certero y que garantice un buen funcionamiento de la instalación.
Dicho en otras palabras, cuando encontramos en internet un Kit fotovoltaico con baterías, debemos siempre pensar que son kits genéricos y que si no se hace un estudio particularizado, nos va a dar problemas de rendimiento. No es lo mismo un kit fotovoltaico con baterías para una casa en Sevilla, que una en Bilbao, ni tampoco para una casa con una familia numerosa que una que viva una sola persona.. etc.
Como decimos, se deben tener en cuenta una serie de variables para que su instalación fotovoltaica rinda satisfactoriamente y tenga una larga esperanza de vida. Damos a continuación las pautas a seguir para obtener los datos necesarios previamente al cálculo de la instalación fotovoltaica:
Estimación del consumo que debe cubrir la instalación fotovoltaica:
Claro está que cuando vamos a dimensionar una instalación fotovoltaica aislada, lo primero de todo, y además lo más importante, es saber el consumo que debe cubrir nuestra instalación.
Para ello, tenemos que calcular la potencia total de la instalación teniendo en cuenta la potencia unitaria de cada carga que se conecta a la instalación y las horas estimadas de funcionamiento diario. Por tanto, necesitamos recopilar la siguiente información:
· La potencia unitaria de cada carga, es decir, debemos hacer un listado con cada uno de los electrodomésticos, luces, aire acondicionado, …. etc, cualquier equipo eléctrico que usemos y anotar la potencia unitaria de cada uno de ellos, que vendrá indicada en alguna etiqueta de cada equipo y marcada en Wattios (W o Watt).
· Las horas previstas de uso diario. Es decir, anotamos a lado de la potencia unitaria, el número de horas que solemos hacer uso de cada equipo. Eso nos va a dar el dato de la energía (Whd) que consume cada equipo.
· Localización del proyecto. Simplemente saber dónde se va a realizar la instalación fotovoltacia, para poder conocer las horas de sol pico de que se disponen a lo largo del año.
Un ejemplo, supongamos que tenemos un electrodoméstico y cuando miramos la etiqueta vemos la siguiente imagen:
Vemos entonces que hablamos de un equipo eléctrico de una potencia unitaria de 2.200W. Y si, por ejemplo, solemos usarlo 1,5 hora al día, tendremos un consumo energéticodiario de 2.200W * 1,5h = 3.300Whd
Visto entonces hasta aquí, resumimos:
Para saber la potencia unitaria, se consulta la etiqueta de cada equipo. Sus unidades son en Wattios (W).
Para saber el consumo energético diario de cada equipo, podemos usar la siguiente fórmula:
Energía-Equipo [Whd] = Potencia unitaria [W] * Número de horas uso diario [h]
 y se mide en Whd (Wattios hora dia).
Como es lógico, para saber la energía total consumida diariamente, habrá que calcular la energía consumida por cada uno y luego sumarlas todas.  Esto es fundamental, sobre todo para asegurar una vida larga a la batería solar que vayas a instalar.
¿Qué pasa si no sabemos o no podemos tener acceso al dato de la potencia unitaria y horas de uso?
En muchos casos, por que vamos a hacer una casa nueva, o por imposibilidad de visitar el lugar, no podemos tener todos los datos de potencia y consumos necesarios para el cálculo.
En esos casos, se puede usar la siguiente tabla como una referencia aproximada:
 
	Equipo
	Potencia [W]
	Uso diario [horas/dia]
	Dispositivos de Iluminación
	20-50W
	3-4 horas
	Televisión
	300W
	3-4 horas
	Reproductor DVD – BlueRay
	30W
	1 hora
	Lavadora A++
	700W
	1 hora
	Secadora
	2000W
	1 hora
	Aspiradora
	1200W
	1 hora
	Aire Acondicionado
	1800W
	3 horas
	Ordenador
	250W
	4 horas
	Nevera
	200W
	4 horas
	Cocina Vitrocerámica
	1500W
	1 hora
	Horno Microondas
	1500W
	0,5 horas
	Lavavajillas
	1100W
	1,5 horas
	Congelador
	250W
	4 horas
La tabla, como decimos, se puede usar de referencia, pero siempre será mejor si podemos obtener los datos directamente de los equipos.
Procedimiento para el cálculo de una instalación fotovoltaica aislada:
En primer lugar se debe introducir un concepto fundamental, el de las “Horas de Sol Pico” o HPS [horas].
Se puede definir cómo el número de horas en que disponemos de una hipotética irradiancia solar constante de 1000 W/m2 sobre cada panel solar que componen de la instalación fotovoltaica. Es decir, una hora solar pico “HPS” equivale a 1Kwh/m2 o, lo que es lo mismo, 3.6 MJ/m2.
Dicho en otras palabras, es un modo de contabilizar la energía recibida del sol agrupándola en paquetes, siendo cada “paquete” de 1 hora recibiendo 1000 watts/m2.
En este punto, hay que hacer un apunte importante:
· Irradiancia: Es la magnitud que describe la radiación o intensidad de iluminación solar que llega hasta nosotros medida como una potencia instantánea por unidad de superficie, W/m2 o unidades equivalentes.
· Irradiación: Es la cantidad de irradiancia recibida en un lapso de tiempo determinado, es decir, la potencia recibida por unidad de tiempo y por unidad de superficie. Se suele medir en Wh/m2 o, en caso de un día, en Wh/m2/día o unidadesequivalentes.
Para calcular entonces el valor de HPS se debe dividir el valor de la irradiación incidente entre el valor de la potencia de irradiancia en condiciones estándar de medida (STC), pues es en esas condiciones donde se cumplen las características eléctricas de los módulos fotovoltaicos.
Ese valor de irradiancia en condiciones estándar de medida es de 1000 watts/m2. Es decir, si se dispone de los datos de irradiación solar de un determinado día y se divide entre 1000, se obtienen las HSP.
Por ejemplo, si tenemos una irradiación de 3.800 Wh/m2, para pasarla a HSP, se divide entre 1.000W/m2, con lo que obtenemos 3.8 HPS. Los pasos a seguir siempre para dimensionar el sistema fotovoltaico autónomo son siempre:
1. Estimación del consumo. Aquí siempre es fundamental los datos aportados por el consumidor, y deben ser siempre lo más realistas posibles para evitar desviaciones en el dimensionamiento.Si la instalación se realizara para una vivienda de uso diario todo el año, se escogerá el valor medio de todo el año. Si la instalación se realizara para el uso ocasional, por ejemplo en verano, hay que escoger los valores de los meses de verano.
2. Datos del lugar donde se realizará la instalación para saber la irradiación de la que dispondremos.
3. Dimensionado del generador fotovoltaico (número de paneles necesarios).
4. Dimensionado del sistema de acumulación (número de baterías solares). Para el dimensionado del sistema de acumulación es muy importante tener en cuenta los días de autonomía que se van a otorgar a la instalación, para proyectos domésticos se suelen tomar entre 3 y 5 días de autonomía, 6 o 7 días en caso de tratarse de zonas con baja irradiación donde pueden producirse periodos de varios días en condiciones de poca luz. Para sistemas remotos suelen tomarse 7 y 10 días de autonomía.
5. Dimensionado del regulador.
6. Dimensionado del inversor.
	Unidades
	Carga
	Potencia Unitaria (Watt)
	Horas de funcionamiento al Día
	Total Energía necesaria (wh)
	Total Energía necesaria (wh) * Margen Seguridad 20%
	5
	Lámparas (DC)
	15
	5
	375
	450
	1
	Lavadora (AC)
	350
	1.5
	525
	630
	1
	Calefacción (AC)
	110
	10
	1.100
	1.320
	
	
	
	TOTAL
	2.000 Wh / día
	2.400 Wh / día
Una vez definidos los pasos, exponemos el método de cálculo. Suponemos un consumo para una vivienda con uso diario durante todo el año, como por ejemplo:
 Con los datos de esta “Tabla de Consumos” obtenemos el consumo medio diario de la instalación al que se le ha aplicado un 20% como margen de seguridad recomendado.
Debemos también tener en cuenta que en la instalación habrá pérdidas por rendimiento de la batería y del inversor y esto influye en la energía necesaria final.
Generalmente, para el buen dimensionamiento, tomaremos un rendimiento de la batería de un 95%, del inversor un 90% y de los conductores un 100%.
Así pues para el cálculo de los consumos medios diarios (Lmd) consideramos la siguiente expresión:
Siendo (Lmd) el consumo medio de energía diario, (Lmd,DC) el consumo medio de energía diario de las cargas en continua y (Lmd,AC) el de las cargas en alterna.
O bien, si lo queremos expresar como el consumo de energía medio en Ah/día:
Como era de esperar, el consumo medio diario real es ligeramente superior al nominal, pues como se mencionaba, hemos tomado en cuenta las pérdidas que se pueden producir en algunos de los elementos de la instalación y el margen de seguridad del 20%.
Como dato adicional, podríamos calcular el consumo total anual (LT) y medio anual (Lma):
LT = Lmd * 365 días = 1.005.575 Wh/año Lma = LT/365 = 2.755 Wh/día (En este caso coincide con el medio diario, pues el consumo que se ha estimado es constante todo el año, no sucedería así si hubiera variaciones de consumos estacionales)
Cálculo de los paneles solares necesarios:
Una vez calculado el consumo, buscamos los datos de radiación solar global en Badalona, utilizando, por ejemplo, el PVGIS, que es una aplicación online gratuita:
Tendremos una pantalla tal como esta:
 http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/apps4/pvest.php 
Una vez hechos los cálculos, obtendremos la siguiente “Tabla de Radiaciones“ (Wh/m2/dia) según las inclinaciones que queramos ir estudiando:
	Mes
	Inclinación 30º
	Inclinación 40º
	Inclinación 50º
	Inclinación 60º
	Enero
	3.240
	3.240
	3.400
	3.480
	Febrero
	3.630
	3.830
	3.930
	3.940
	Marzo
	4.860
	4.960
	4.940
	4.800
	Abril
	5.250
	5.160
	4.950
	4.630
	Mayo
	5.680
	5.430
	5.070
	4.600
	Junio
	6.120
	5.770
	5.300
	4.730
	Julio
	6.320
	5.990
	5.540
	4.960
	Agosto
	5.990
	5.830
	5.530
	5.100
	Septiembre
	5.360
	5.410
	5.320
	5.100
	Octubre
	4.200
	4.390
	4.460
	4.420
	Noviembre
	3.100
	3.330
	3.470
	3.530
	Diciembre
	2.780
	3.040
	3.220
	3.320
Calculamos ahora la inclinación óptima para nuestra instalación, para ello aplicamos el Criterio del Mes Crítico, así pues, se ha de preparar a partir de la tabla de radiaciones, la “Tabla de Cocientes Consumo / Radiación” que es la que se muestra a continuación:
	Mes
	Inclinación 30º
	Inclinación 40º
	Inclinación 50º
	Inclinación 60º
	Enero
	850,31
	850,31
	810,29
	791,67
	Febrero
	758,95
	719,32
	701,02
	699,24
	Marzo
	566,87
	555,44
	557,69
	573,96
	Abril
	524,76
	533,91
	556,57
	595,03
	Mayo
	485,04
	507,37
	543,39
	598,91
	Junio
	450,16
	477,47
	519,81
	582,45
	Julio
	435,92
	459,93
	497,29
	555,44
	Agosto
	459,93
	472,56
	498,19
	540,20
	Septiembre
	513,99
	509,24
	517,86
	540,20
	Octubre
	655,95
	627,56
	617,71
	623,30
	Noviembre
	888,71
	827,33
	793,95
	780,45
	Diciembre
	991,01
	906,25
	855,59
	829,82
Para cada inclinación buscamos el mayor valor de todos los cocientes de cada columna, pues se corresponderán con el momento del año donde la relación entre el consumo de energía y la irradiación disponible será mayor, con lo que habrá que asegurar el suministro de energía sobre todo en ese momento aunque eso implique un sobredimensionamiento para los otros meses, como por ejemplo, los de verano, donde habrá excendente de energía.
Como se puede comprobar, puesto que en este caso el consumo es constante todo el año, esos valores coinciden con el mes de diciembre, que es cuando hay menos radiación solar.
Una vez que se conocen esos valores se elige a continuación el menor de todos ellos que en este caso corresponde al valor de 829,82 y 60 º de inclinación (señalado en negrita y celda gris oscuro).
Es decir, nuestra instalación deberá disponer de una inclinación de 60º.
Procedemos ahora con el cálculo del número total de módulos solares necesarios:
Así pues, serían 6 Paneles (Este número podría cambiar). Siendo,
· Lmdcrit el consumo medio diario mensual para el mes crítico, “Tabla de Consumos”, (en este caso, es siempre el mismo [2.755 wh/dia] , pues el consumo diario es constante todo el año).
· PMPP la potencia pico del módulo en condiciones estándar de medida STC, en este caso, estamos utilizando el modelo SW180 del fabricante SolarWorld, con 180 wattios de potencia pico en STC.
· HPScrit son las horas de sol pico del mes crítico calculado a partir de la “Tabla de Radiaciones”, es decir: Irradiación del mes crítico (Diciembre 60º) / 1000 W/m2 = 3,32 HPS.
· PR el factor global de funcionamiento que varía entre 0.65 y 0.90. Usaremos 0.90 por defecto. Respecto a la conexión de los módulos calculados en serie o paralelo, teniendo en cuenta que el SW180 de SolarWorld tiene una Vmax=36,55 Volt., hacemos:
Así pues, conectaríamos 6 ramas en paralelo con un panel por rama. Si no se va a instalar un regulador con seguimiento de punto de máxima potencia MPPT se debe utilizar otro criterio, el Criterio de Amperios-Hora, pues será entonces la batería la que marque la tensión del sistema (12, 24, 48 Volt.) y rara vez se alcanzará el punto de máxima potencia de los módulos empleados.
Tenemos inicialmente el consumo de energía medio en Ah/día calculado anteriormente:
Así pues, la corriente que debe generar el campo de captación fotovoltaico (el total de los paneles instalados) en las condiciones de radiación solar del mes crítico sería:
Siendo,(IGFV,MPP) la corriente generada por el campo de captación fotovoltaico (el total de placas solares instaladas). Si la dividimos entre la corriente unitaria de cada módulo fotovoltaico (IMOD,MPP) que en el caso del SW180 es Imax=4,90 Amp., obtendremos el total de módulos necesarios conectados en paralelo:
Así pues, finalmente son 7 ramas en paralelo con 1 módulo por rama las necesarias para cubrir las necesidades del sistema, si no usamos un regulador MPPT (lo recomendable es usarlo).
Cálculo de las baterías solares necesarias para nuestro proyecto fotovoltaico:
Pasamos ahora al cálculo de las baterías recordando que los dos parámetros importantes para el dimensionado de la batería son la máxima profundidad de descarga (estacional y diaria) y el número de días de autonomía. Como norma general, tomaremos estos parámetros:
· Profundidad de Descarga Máxima Estacional (PDmax,e) = 70% = 0,7
· Profundidad de Descarga Máxima Diaria (PDmax,d) = 15% = 0,15
· Número de días de Autonomía (N) = 6
Calculamos entonces ahora la capacidad nominal necesaria de una batería solar en función de la profundidad de descarga estacional y diaria. La mayor de ellas será la que seleccionemos, pues de lo contrario podríamos incurrir en una insuficiencia estacional o diaria.
Capacidad nominal de la batería en función de la descarga máxima diaria (Cnd):
Capacidad nominal de la batería en función de la descarga máxima estacional (Cne):
Así pues escogeríamos la mayor, es decir la capacidad nominal de las baterías sería, como mínimo, C100=984Ah.
Usaríamos entonces baterías solares estacionarias.
Nota respecto al cálculo de baterías: En el caso de que tengamos que dimensionar un sistema que se utiliza solamente, por ejemplo, los fines de semana, se puede considerar un consumo diario equivalente, que sería como si fuera una instalación con un consumo diario menor pero igual en el cómputo general, y podríamos hacerlo con:
Consumo diario equivalente = Consumo diario (cuando hay uso, los fines de semana) x Días de uso (2 o 3 días) / 7 días.
Esto se aplicaría tanto al consumo global de la instalación, como al particular de cada elemento. El dimensionado del subsistema de generación se realizaría en función de este nuevo consumo diario equivalente.
Otro apunte importante para baterías, para asegurar la carga de la batería, debemos siempre tener que la corriente de cortocircuito (Amperios) del sistema de generación (el grupo de paneles), sea mayor o igual a la Capacidad de la Batería en C20 (Ah), dividido entre 30. Y también no superar la corriente de carga máxima recomendada por el fabricante.
Cálculo del regulador/controlador de carga:
Procedemos ahora al cálculo del regulador, (!! ánimo que ya estamos acabando !!), para ello debemos calcular cual es la máxima corriente que debe soportar el regulador, a su entrada pero también a su salida.
Para calcular la corriente de entrada al regulador hacemos el producto corriente de cortocircuito de un módulo, en este caso la del SW180 de SolarWorld es de Isc = 5,30 Amp., y multiplicamos por el número de las ramas (la corriente de cada rama en paralelo será aproximadamente la misma) en paralelo calculado anteriormente:
Siendo,
· (IMOD,SC) la corriente unitaria del módulo fotovoltaico en condiciones de cortocircuito, en este caso, para el SW180, es de Isc = 5,30 Amp. Se usa la corriente de cortocircuito para el cálculo de la corriente de entrada al regulador por que será la máxima corriente que podría ser generada por el módulo fotovoltaico y ha de ser esa la que tengamos en cuenta para evitar pérdidas de rendimiento.
· (NP) el número de ramas en paralelo, en este caso, 7. 1,25 es un factor de seguridad para evitar daños ocasionales al regulador.
Para el cálculo de la corriente de salida hemos de valorar las potencias de  las cargas DC y las cargas AC:
Siendo, (PDC), potencia de las cargas en continua. (PAC), potencia de las cargas en alterna. (ninv), rendimiento del inversor, en torno a 90-95%. Así pues, el regulador de carga debería soportar una corriente, como mínimo de 47 Amp. a su entrada y 26 Amp. a su salida.
Cálculo de inversor para nuestro proyecto fotovoltaico aislado:
Por último, para el cálculo del inversor para solar aislada, únicamente hemos de calcular la suma de las potencias de las cargas de alterna. En nuestro caso, sería la lavadora (350W) y la calefacción (110W) y aplicar un margen de seguridad del 20%.
Así pues:
Así pues, será necesario un inversor de 550W aproximadamente. Ahora bien, debemos tener en cuenta algo importante a la hora de seleccionar nuestro inversor.
Muchos de los electrodomésticos y aparatos con motor utilizados tienen “picos de arranque”, como los frigoríficos, lavadoras etc, lo que supone que para su arranque van a demandar mayor potencia que la nominal, en ocasiones hasta 4 o 5 veces más de la potencia nominal prevista.
Es por esta razón que, para evitar problemas y deficiencias en el correcto funcionamiento de nuestra instalación, es recomendable hacer un sobredimensionamiento que contemple los picos de arranque:
Es decir, nuestro inversor debería cubrir, al menos, 1.812W de demanda para tener bien cubiertas las necesidades de la vivienda, incluso los picos de demanda por arranque del motor de la lavadora.
Por último, para seleccionar nuestro inversor, sabemos que en el mercado podemos encontrar inversores de onda senoidal pura (PWM) y de onda senoidal modificada (MSW). Mi recomendación es utilizar, siempre que sea posible, los de onda senoidal pura pues aunque son algo más caros, nos evitarán más de un problema que nos podrían ocasionar los de onda modificada con aparatos con motores.
Los inversores de onda senoidal pura modificada (PWM) pueden alimentar a la mayoría de electrodomésticos actuales, sin embargo, pueden ocasionarnos problemas con aparatos con cargas inductivas, como son los motores. Los inversores de onda senoidal pura (PWM), “imitan” la forma de onda que de la red eléctrica y en consecuencia es la mejor opción la alimentar los equipos eléctricos y electrónicos actuales.
7. Diseño Eléctrico.
Arco.
En geometría, arco es cualquier curva continua que une dos puntos. En particular un arco puede ser una porción de circunferencia, que queda definido a partir de dos puntos sobre dicha circunferencia.
En esta época, el método de agotamiento llevó a la rectificación por métodos geométricos de muchas curvas trascendentales: la espiral logarítmica por Torricelli en 1645 (algunos piensan que fue John Wallis en 1650); el cicloide por Christopher Wren en 1658, y la catenaria por Gottfried Leibniz en 1691. 
Históricamente fue difícil ajustar líneas poligonales a funciones de curvatura variable, método por excelencia de aproximación a la rectificación de una curva. Aunque fueron utilizados varios métodos para curvas específicas, la llegada del cálculo trajo consigo fórmulas generales que dan soluciones precisas aunque solo para algunos casos.
La longitud de un arco de circunferencia de radio r y ángulo θ (medido en radianes), con el centro en el origen, es igual a θr. Para un ángulo α, medido en grados, la longitud en radianes es α/180° × π, siendo la longitud de arco igual a (α/180°)πr.
Longuitud de Arco. 
La longitud de arco es una medida de la longitud de un arco de una curva cualquiera, si viene dada en coordenadas cartesianas la longitud de arco puede calcularse como:
Si la curva viene especificada en coordenadas polares, la longitud entre el ángulo viene dada por:
De esta última se deduce que para una circunferencia, dado que, la longitud de arco puede expresarse sencillamente como:
9. BIBLIOGRAFIA
http://ecoinventos.com/grafeno-una-nueva-celula-solar-genera-energia-gotas-lluvia/ tejas fotovoltaicas que funcionan con lluvias 
https://www.taringa.net/posts/ecologia/19644778/Tesla-ahora-hace-tejas-fotovoltaicas.html tejas fotovoltaicas 
http://www.amazonia.bo/administrador/imgnoticia/cambios.pdf cambio climatico y relacion con el petróleo y gas domestico
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https://www.google.com.mx/search?q=estructura+del+grafeno&oq=estructura+del+grafeno&aqs=chrome..69i57j0l3.13610j0j4&client=tablet-android-samsung&sourceid=chrome-mobile&ie=UTF-8#imgrc=GROEGuOvHBljvM
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www.muyinteresante.es/tag/grafeno
http://www.larazon.es/tecnologia/el-preciado-grafeno-a-mitad-de-precio-be11620067
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Sistemas Fotovoltaicos, Miguel Alonso Abella. Era Solar.
Instalaciones Solares Fotovoltaicas, Enrique Alcor. Progensa.
Energía Solar Fotovoltaica, Miguel Pareja Aparicio. Mancorbo.
Sistemas Fotovoltaicos Autónomos, Leocadio Hontoria García. CIEMAT.