ARTEAGA ZAMBRANO MELANY JOHANNA

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UNIVERSIDAD ESTATAL DEL SUR DE MANABÍ 
 
 
 
 
 
FACULTAD DE CIENCIAS NATURALES Y DE LA AGRICULTURA 
CARRERA DE INGENERIA AMBIENTAL 
 
PROYECTO DE INVESTIGACIÓN PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL 
TÍTULO 
DE: INGENIERO AMBIENTAL 
 
TEMA: 
 
DISEÑO DE UN SISTEMA FOTOVOLTAICO PARA LA CASONA DE LA 
UNIVERSIDAD ESTATAL DEL SUR DE MANABÍ 
 
AUTOR: 
 
MELANY JOHANNA ARTEAGA ZAMBRANO 
 
TUTOR: 
 
ING. JUAN MANUEL GUERRERO CALERO, MG 
 
 
JIPIJAPA – MANABÍ – ECUADOR 
 
2024 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
TEMA: 
 
DISEÑO DE UN SISTEMA FOTOVOLTAICO PARA LA CASONA DE LA UNIVERSIDAD 
ESTATAL DEL SUR DE MANABÍ 
 
I 
 
 
II 
 
 
III 
 
 
IV 
 
 
V 
 
 
AGRADECIMIENTO 
QUIERO EXPRESAR MI PROFUNDA GRATITUD A TODAS LAS PERSONAS QUE 
CONTRIBUYERON DE MANERA INVALUABLE A LA REALIZACIÓN DE MI TESIS. 
A MI AMIGOS Y COMPAÑEROS DE ESTUDIO, QUIENES ME BRINDARON SU 
APOYO MORAL Y COMPARTIERON SUS CONOCIMIENTOS, LES AGRADEZCO 
SINCERAMENTE. 
TAMBIÉN A MI TUTOR DE TESIS MANUEL GUERRERO Y DOCENTES, POR 
SUS CONOCIMIENTOS IMPARTIDOS, SU ORIENTACIÓN, PACIENCIA, SABIDURÍA Y 
DEDICACIÓN, FUERON FUNDAMENTALES PARA LLEVAR A CABO ESTE 
PROYECTO DE INVESTIGACIÓN. 
ARTEAGA ZAMBRANO MELANY 
 
 
 
 
 
 
 
VI 
 
 
DEDICATORIA 
A DIOS, POR HABERME GUIADO EN ESTE PROCESO DE FORMACIÓN 
PROFESIONAL, A MIS PADRES JOHANNA ZAMBRANO Y JESÚS ARTEAGA, POR SU 
AMOR INCONDICIONAL, APOYO CONSTANTE, POR CADA SACRIFICIO QUE 
HICIERON PARA BRINDARME UNA EDUCACIÓN QUE HOY VALORO TANTO, SON 
MI PILAR FUNDAMENTAL E INSPIRACIÓN PARA PODER ALCANZAR MIS METAS 
PROPUESTAS. SIN USTEDES, ESTE LOGRO NO HUBIERA SIDO POSIBLE. 
 
 
ARTEAGA ZAMBRANO MELANY 
 
 
 
 
 
 
 
 
VII 
 
RESUMEN 
La energía solar fotovoltaica aprovecha la radiación solar para generar electricidad. A 
diferencia de los combustibles fósiles, el sol es una fuente de energía inagotable y sostenible a 
largo plazo. La presente investigación titulada “Diseño de un sistema fotovoltaico para la casona 
de la Universidad Estatal del Sur de Manabí”, busco evaluar los beneficios que conlleva a 
implementar un proyecto fotovoltaico, tales como, ambientales económicos, sociales y de 
seguridad energética. Este estudio tiene la finalidad de estudiar el comportamiento mediante la 
metodología cuantitativa- cualitativa en que se estudia la energía solar durante un periodo 2012- 
2022 que se obtuvo datos de la irradiación global con un promedio de 4,04272727 W/m2 y la hora 
solar pico en la que hubo variación durante el tiempo de estudio, conjunto a esto se determinó el 
número de paneles solares, inversor, baterías y controlador, para diseñar en la plataforma de 
AutoCAD el esquema del sistema fotovoltaico que se ubicará en el techado de la casona. Además, 
se evaluó el consumo energético de cada uno de los departamentos de la casona, dando como 
resultado que la potencia total es de 305098 watts y el consumo diario de 1261921 Wh, se sugiere 
hacer uso de la energía solar fotovoltaica para reducir el consumo de energía eléctrica, las 
emisiones de CO2 y promover un desarrollo sostenible. 
Palabras claves: Energía solar, Hora solar pico, Irradiación global, Sistema fotovoltaico. 
 
 
VIII 
 
SUMMARY 
Photovoltaic solar energy uses solar radiation to generate electricity. Unlike fossil fuels, 
the sun is an inexhaustible and sustainable long-term source of energy. The present research 
titled “Design of a photovoltaic system for the mansion of the State University of the South of 
Manabí”, seeks to evaluate the benefits that come with implementing a photovoltaic project, such 
as economic, social, environmental and energy security. This study has the purpose of studying 
the behavior through the quantitative-qualitative methodology in which solar energy is studied 
during a period 2012-2022, which obtained data on global irradiation with an average of 
4.04272727 W/m2 and solar time. peak in which there was variation during the study time, 
together with this the number of solar panels, inverter, batteries and controller was determined, 
to design on the AutoCAD platform the scheme of the photovoltaic system that will be located 
on the roof of the house. In addition, the energy consumption of each of the apartments of the 
house was evaluated, resulting in a total power of 305098 watts and daily consumption of 
1261921 Wh. It is suggested to use photovoltaic solar energy to reduce energy consumption. 
electric energy, CO2 emissions and promote sustainable development. 
Keywords: Solar energy, Global irradiation, Solar peak hour, Photovoltaic system. 
 
 
 
 
 
IX 
 
ÍNDICE 
INTRODUCCIÓN ....................................................................................................... 15 
CAPITULO I ............................................................................................................... 17 
1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA .......................................................... 17 
FORMULACIÓN DEL PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN................................... 17 
1.3 OBJETO DE ESTUDIO ...................................................................................... 17 
1.4 CAMPO DE ACCIÓN ......................................................................................... 17 
1.5 OBJETIVOS ...................................................................................................... 18 
1.5.1 OBJETIVO GENERAL ...................................................................................... 18 
1.5.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ............................................................................. 18 
1.6 HIPÓTESIS ........................................................................................................ 18 
1.7 DESCRIPCIÓN DE VARIABLES ...................................................................... 18 
1.7.1 VARIABLE DEPENDIENTE ............................................................................. 18 
1.7.2 VARIABLE INDEPENDIENTE ....................................................................... 18 
1.8 JUSTIFICACIÓN ................................................................................................ 18 
CAPÍTULO II .............................................................................................................. 20 
MARCO REFERENCIAL .......................................................................................... 20 
2.1 ANTECEDENTES .............................................................................................. 20 
Sistema Fotovoltaico Globales ................................................................................... 20 
Sistema Fotovoltaico Nacionales ............................................................................... 20 
X 
 
Sistema Fotovoltaico Locales ..................................................................................... 22 
2.2 MARCO TEÓRICO .......................................................................................... 23 
2.2.1. ENERGÍAS RENOVABLES ........................................................................... 23 
2.2.2. FUENTES ALTERNATIVAS DE ENERGÍA ................................................. 23 
2.2.2.1 ENERGÍA FOTOVOLTAICA ....................................................................... 24 
2.2.2.2. HORA SOLAR PICO (HSP) ......................................................................... 24 
2.2.3 COMPONENTES DE LA RADIACIÓN .......................................................... 25 
2.2.3.1. Radiación solar directa .................................................................................. 25 
2.2.3.2. Radiación difusa ............................................................................................ 25 
2.2.3.3. Radiación solar reflejada ............................................................................... 26 
2.2.3.4 Irradiación global ...........................................................................................27 
2.2.4. TIPOS DE SISTEMAS FOTOVOLTAICOS ................................................... 27 
2.2.5. COMPONENTES DE UN SISTEMA FOTOVOLTAICO ............................... 28 
2.2.6. TIPOS DE CONTROLADORES SOLARES ................................................... 30 
2.2.7. BATERÍAS SOLARES- TIPOS EFICIENCIA ................................................ 32 
2.2.8. INVERSORES – TIPOS .................................................................................. 34 
DISEÑO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICO ............................................................ 37 
BENEFICIOS ............................................................................................................ 37 
PRODUCCIÓN DE ENERGÍA ................................................................................. 38 
2.3 FUNDAMENTACIÓN LEGAL ........................................................................ 39 
XI 
 
2.31. CONSTITUCIÓN DE LA REPÚBLICA DEL ECUADOR .............................. 39 
2.3.2. LEY ORGÁNICA DEL SERVICIÓ PÚBLICO DE ENERGÍA ELÉCTRICA . 40 
CAPÍTULO III ............................................................................................................ 42 
MARCO METODOLÓGICO ..................................................................................... 42 
3.1. ÁREA DE ESTUDIO ........................................................................................ 42 
3.2. DISEÑO DE INVESTIGACIÓN ....................................................................... 44 
3.4. MÉTODOS ........................................................................................................ 44 
3.4.1. Método Científico ............................................................................................ 44 
3.4.2. Método cualitativo – cuantitativo .................................................................. 44 
3.4.3 Método potencial .............................................................................................. 45 
3.4.4. Método cartográfico ...................................................................................... 51 
3.5. INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN Y TÉCNICAS ...................................... 52 
3.6. Procedimientos ............................................................................................. 53 
CAPÍTULO IV ............................................................................................................ 55 
4. RESULTADOS .................................................................................................. 55 
Resultado del Objetivo #1 Determinar el consumo energético de la casona 
Universitaria. ......................................................................................................................... 55 
Resultado del objetivo #2 Estimar los componentes del sistema fotovoltaico de la 
casona Universitaria .............................................................................................................. 63 
CÁLCULO DE CADA COMPONENTE. .................................................................. 66 
XII 
 
CÁLCULO DE DEMANDA Y NUMERO DE BATERÍAS ...................................... 66 
CÁLCULO DE AMPERAJE DEL SISTEMA ........................................................... 67 
CÁLCULO DE INVERSOR ...................................................................................... 67 
Resultado del Objetivo #3 Proponer el esquema de instalación de sistema fotovoltaico.
 .............................................................................................................................................. 68 
4.2 ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS.................................................. 75 
5. CONCLUSIONES.............................................................................................. 76 
6. RECOMENDACIONES .................................................................................... 77 
BIBLIOGRAFÍA ......................................................................................................... 78 
ANEXOS ...................................................................................................................... 80 
 
 
 
XIII 
 
ÍNDICE DE TABLAS 
Tabla 1 Tipos de paneles fotovoltaico- características ................................................... 29 
Tabla 2 Coordenadas de la zona de estudio ................................................................... 42 
Tabla 3 Ecuación de cálculo de Irradiación global......................................................... 45 
Tabla 4 Consumo energético ......................................................................................... 46 
Tabla 5 Ecuación de cálculo de número de panales ....................................................... 46 
Tabla 6 Ecuación de cálculo de número de baterías ....................................................... 48 
Tabla 7 Ecuación de cálculo de amperaje de reguladores .............................................. 49 
Tabla 8 Ecuación de cálculo de capacidad del inversor ................................................. 50 
Tabla 9 Ecuación de cálculo de inclinación de paneles .................................................. 51 
Tabla 10 Oficinas de rectorado ..................................................................................... 55 
Tabla 11 Sala de sesiones del honorable consejo universitario ...................................... 56 
Tabla 12 Coordinación área de educación continua y CECADEL/ Dirección vinculación 
con la sociedad .......................................................................................................................... 57 
Tabla 13 Dirección de planificación ............................................................................. 58 
Tabla 14 Área del Comedor .......................................................................................... 60 
Tabla 15 Pasillos de la casona universitaria ................................................................... 61 
Tabla 16 Valores total del consumo energético ............................................................. 62 
Tabla 17 Proforma de cotización del proyecto ............................................................... 68 
 
 
XIV 
 
ÍNDICE DE FIGURAS 
Figura 1 Componentes de la radiación global y su incidencia sobre un panel fotovoltaico
 ................................................................................................................................................. 26 
Figura 2 Componentes de un sistema fotovoltaico ........................................................ 29 
Figura 3 Reguladores de carga solares .......................................................................... 31 
Figura 4 Controlador de carga solar .............................................................................. 32 
Figura 5 Esquema de un sistema fotovoltaico ............................................................... 39 
Figura 6 Mapa de Ubicación del área de estudio ........................................................... 43 
Figura 7 Horas solares pico de la Casona Universitaria ................................................. 63 
Figura 8 Irradiación global de la Casona Universitaria .................................................. 64 
Figura 9 Mapa solar ...................................................................................................... 65 
Figura 10 Cálculo de sombra ........................................................................................ 69 
Figura 11 Techado de la casona con paneles solares en 3D ........................................... 73 
Figura 12 Techado de la casona en paneles solares frontal ............................................ 74 
 
15 
 
INTRODUCCIÓN 
La energía eléctrica es un recurso fundamental y vital en la sociedad moderna. Está 
presente en prácticamente todos los aspectos de nuestra vidadiaria y es esencial para el 
funcionamiento de la mayoría de las tecnologías y sistemas que utilizamos. Algunos ejemplos son: 
hogares, industrias, comercios, transportes, infraestructura, salud, etc. Es importante fomentar el 
uso responsable de la energía eléctrica y buscar fuentes de energía limpias y renovables, como la 
energía solar fotovoltaica. 
En la actualidad las investigaciones han puesto la mirada el uso de fuentes limpias para la 
generación de energía, además de implementar diferentes políticas que justifiquen este interés, 
como lo indican estudios hechos por el REN21 (Energy, 2016). 
El Ecuador se encuentra en una ubicación privilegiada en cuanto a recurso solar, siendo 
casi perpendicular la radiación que recibe, invariable durante el año y con un ángulo de incidencia 
constante; características que otorgan a la fotovoltaica enorme potencial de aprovechamiento 
(INEN, 2019). 
La provincia de Manabí en Ecuador, con sus niveles elevados de Irradiación solar, presenta 
un entorno propicio para la generación de energía solar, lo que puede ser beneficioso tanto a nivel 
ambiental como económico, por otra parte, el cantón Jipijapa contiene niveles altos de irradiación 
solar de 1,600 KWh/m2/año, apto para implementar proyectos fotovoltaicos (Rodríguez-Gámez et 
al. 2017). 
Este proyecto está dirigido para la Casona de la Universidad Estatal del Sur de Manabí que 
se encuentra ubicada en el Cantón Jipijapa y es conocido también como “La Sultana del Café”, al 
16 
 
estar situado al sur del país puede tener varios beneficios para el sistema fotovoltaico: clima más 
cálido, mayor disponibilidad de luz solar esto puede ser favorable para la generación de energía 
solar. 
La finalidad de implementar un sistema fotovoltaico en la Casona Universitaria busca 
promover el desarrollo sostenible al utilizar una fuente de energía renovable y limpia, además 
fortalecer la resiliencia de la comunidad urbana al garantizar un suministro de energía más 
estable y económico a largo plazo. Para diseñar el sistema fotovoltaico para la casona, se debe 
conocer el consumo de energía y observar el entorno de la infraestructura, para seleccionar los 
componentes indicados, para determinar la ubicación óptima de la instalación de los paneles 
solares. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
17 
 
CAPITULO I 
1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 
El cambio climático constituye una emergencia mundial que va más allá de las fronteras 
nacionales. Se trata de un problema que exige soluciones coordinadas en todos los niveles y 
cooperación internacional para ayudar a los países a avanzar hacia una economía con bajas 
emisiones de carbono (Nations, 2023). 
En el acuerdo de París, Ecuador y otros países se compromete a reducir las emisiones de 
gases de efecto invernadero a través de medidas como: minimización de transporte particular, 
implementación de energía renovable, modificar los hábitos alimenticios, reducir la deforestación 
y aplicar medidas de adaptación al cambio climático. 
La Universidad Estatal del Sur de Manabí pretende minimizar las emisiones de gases de 
efecto invernadero, que se generan por sus diversas actividades, solución energética sostenible y 
eficiente que reduce su dependencia de fuentes de energía convencionales y contribuya a su 
desarrollo sostenible y contribuye a la red energética del país. 
 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN 
¿Cuál es el sistema fotovoltaico adecuado para implementar en la casona Universitaria? 
1.3 OBJETO DE ESTUDIO 
Sistemas fotovoltaicos 
1.4 CAMPO DE ACCIÓN 
 Aplicación de Energía Renovables en la Casona Universitaria UNESUM 
18 
 
1.5 OBJETIVOS 
1.5.1 OBJETIVO GENERAL 
✓ Diseñar un sistema fotovoltaico para la casona de la Universidad Estatal del Sur de 
Manabí. 
1.5.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 
✓ Determinar el consumo energético de la casona Universitaria. 
✓ Estimar los componentes del sistema fotovoltaico de la casona Universitaria 
✓ Proponer el esquema de instalación del sistema fotovoltaico. 
1.6 HIPÓTESIS 
La implementación de un sistema fotovoltaico aprovechara la radiación solar de forma renovable 
y sostenible, para proveer energía eléctrica en la casona de la Universidad Estatal del Sur de Manabí. 
1.7 DESCRIPCIÓN DE VARIABLES 
1.7.1 VARIABLE DEPENDIENTE 
 Producción de energía eléctrica 
1.7.2 VARIABLE INDEPENDIENTE 
Sistema fotovoltaico 
1.8 JUSTIFICACIÓN 
En los últimos años, ha habido un creciente interés en el desarrollo de fuentes de energía 
renovable, como la energía eólica y solar, para reducir el uso de fuentes de energía no renovables 
y disminuir los impactos ambientales asociados con la generación de energía eléctrica. 
Este proyecto se centra en el diseño de un sistema fotovoltaico para la electrificación de la 
Casona Universitaria a través de los paneles solares fotovoltaica. 
19 
 
La Universidad Estatal del Sur de Manabí busca implementar sistema fotovoltaico que 
suministre energía eléctrica a su vez posicionarse como una institución con infraestructura 
ecoeficiente contribuyendo así a la sostenibilidad ambiental, social y económica. Con un entorno 
gestionado de tal manera que se minimicen los efectos nocivos para el medio ambiente y se 
optimicen los recursos disponibles. 
 
20 
 
CAPÍTULO II 
MARCO REFERENCIAL 
2.1 ANTECEDENTES 
Sistema Fotovoltaico Globales 
Las últimas investigaciones han demostrado la factibilidad de la implementación de 
sistemas fotovoltaicos en distintos países como lo hizo el estudio realizado por (Rodríguez, 2016 
citado por Bitar S & Chamas B, 2017, p.30) y su grupo de investigación de la universidad de 
Pittsburg y la universidad de Madeira. El objetivo de dicha investigación fue analizar y comparar 
la factibilidad económica en diferentes zonas de todo mundo como Brasil, Sur África, Japón y 
países de la Unión europea como Italia, Alemania e Inglaterra. El estudio analizó distintos factores 
como la disponibilidad del recurso solar, las tarifas a las que las distribuidoras venden la energía 
eléctrica y las políticas gubernamentales que ofrecen cada uno de los países donde se instalaron 
los sistemas fotovoltaicos que fueron evaluados. La conclusión principal de la investigación fue 
que la factibilidad de la incursión de estos sistemas depende de tres factores: El costo de la energía 
eléctrica, el recurso solar de la zona y los incentivos tributarios ofrecidos por el gobierno. 
Sistema Fotovoltaico Nacionales 
Bitar S & Chamas B (2017) en su proyecto de investigación titulado: “Estudio de 
factibilidad para la implementación de sistemas fotovoltaicos como fuente de energía en el sector 
industrial de Colombia” hace referencia al calentamiento global, los gases de efecto invernadero y 
el deterioro de la calidad de vida del ser humano a causa del impacto generado por la 
contaminación producida por el sector industrial son problemas que requieren de medidas a corto 
21 
 
y mediano plazo para solucionarlos. Entre las soluciones que se han propuesto e implementado 
durante los últimos 20 años a nivel mundial es la generación de la energía demandada por los 
sectores residencial, comercial e industrial a partir de fuentes no convencionales y de carácter 
renovable que contribuyan significativamente con la disminución de emisiones nocivas para el 
medio ambiente. 
La investigación realizada Ibarra Sarlat (2018) con el tema: “Estimación del potencial 
energético fotovoltaico y eólico mediante agrupamiento no supervisado por k-medias: caso de 
estudio Universidad de La Salle (Colombia)” menciona lo siguiente: La dependencia mundial de 
los combustibles fósiles en la generación de energía eléctrica contribuye al aumento de emisiones 
de gases de efecto invernadero (GEI) y, en consecuencia, al incremento de los impactos del cambio 
climático, por lo que es trascendental la implementación de medidas hacia una transición 
energética global que no dependa de los combustiblesfósiles y que sea capaz de satisfacer las 
necesidades energéticas que demanda el actual crecimiento económico y demográfico. 
En el Artículo de Investigación con el tema: “Puesta a tierra en viviendas con sistema 
solar fotovoltaico como alternativa de generación de electricidad” realizada por (Castro Fernández 
et al., 2023) menciona: Los Sistemas Solares Fotovoltaicos (SSFV) forman parte de la estrategia 
de desarrollo del Gobierno cubano para diversificar la matriz energética disminuyendo la 
dependencia de combustibles fósiles e introduciendo tecnologías amigables con el medio 
ambiente. Su implementación a nivel residenciales ha confiado a la empresa COPEXTEL y 
uno de los problemas principales que enfrenta es la condición actual que presentan los sistemas 
eléctricos en las residencias cubanas. 
22 
 
La empresa Solarpack Corporacion Tecnologica, S.A. ha firmado un contrato con el 
Gobierno de Ecuador para la construcción y concesión del proyecto fotovoltaico El Aromo, la 
planta de energía solar fotovoltaica más grande del país, que inyectará hasta 200 MW de potencia 
a la red eléctrica ecuatoriana. Para ello, Solarpack instalará en El Aromo una capacidad solar de 
hasta 258 MWdc 
Se localiza en la región costa, ubicado en el sitio El Aromo, el cual fue intervenido y 
acondicionado para desarrollar la Refinería de Manabí. Las coordenadas del sitio son: 523228 
Este, 9881616 Norte (coordenadas UTM WGS-84), a aproximadamente 20km de la ciudad de 
Manta, en la vía a San Lorenzo, provincia de Manabí (Ministerio de Energía y Recursos Naturales 
no Renovables , 2019). 
Sistema Fotovoltaico Locales 
La Universidad Técnica de Manabí en la Facultad de Matemáticas Físico Químico cuentan 
con el proyecto de la generación de luz eléctrica con planchas fotovoltaicas. Los paneles 
fotovoltaicos están formados por numerosas celdas que convierten la luz en electricidad. Estas 
celdas dependen del efecto fotovoltaico por el que la energía lumínica produce cargas positiva y 
negativa en dos semiconductores próximos de diferente tipo, produciendo así un campo eléctrico 
capaz de generar una corriente. 
Las planchas poli cristalinos de tamaño 100×170 cm tienen una potencia de 200 W, así que 
suman 3600 W. Son 18 planchas en doble filo que están montadas encima de un marco metálico 
de ½ m de altura en un ángulo de 5º orientados sur. Ya han sido instaladas antes del terremoto que 
ocurrió en el 2016 y así ha podido así superar una crisis (Alonzo, 2017). 
https://es.wikipedia.org/wiki/Luz
https://es.wikipedia.org/wiki/Electricidad
https://es.wikipedia.org/wiki/Efecto_fotovoltaico
23 
 
2.2 MARCO TEÓRICO 
2.2.1. ENERGÍAS RENOVABLES 
Las energías renovables son fuentes de energía que provienen de recursos naturales que 
son inagotables o que se renuevan a una velocidad mucho mayor que la tasa a la que se consumen. 
Estas fuentes de energía no agotan los recursos naturales ni causan daños significativos al medio 
ambiente en comparación con las fuentes de energía no renovables, como los combustibles fósiles. 
Algunos ejemplos de energías renovables incluyen la energía solar, la energía eólica, la energía 
hidroeléctrica, la energía geotérmica y la biomasa (Ibrahim & Rosen, 2012). 
2.2.2. FUENTES ALTERNATIVAS DE ENERGÍA 
Energía solar 
Se obtiene directamente del sol mediante paneles solares fotovoltaicos que convierten la luz solar 
en electricidad, o mediante paneles solares térmicos que utilizan la energía solar para calentar 
agua o aire. 
Energía eólica: 
Se produce mediante el uso de aerogeneradores que aprovechan la fuerza del viento para generar 
electricidad. Es una fuente de energía muy extendida en diversas regiones del mundo. 
Energía hidráulica 
Se obtiene aprovechando la energía cinética del agua en movimiento, como ríos o embalses, para 
hacer girar turbinas y generar electricidad. 
Energía geotérmica 
Se basa en el calor natural proveniente del interior de la Tierra. Se utilizan pozos geotérmicos 
24 
 
para extraer este calor y generar electricidad o para calefacción y refrigeración en sistemas 
geotérmicos. 
Energía de Biomasa 
Se obtiene a partir de la materia orgánica, como residuos agrícolas, desechos forestales, cultivos 
energéticos o residuos urbanos, que se queman o fermentan para generar calor, electricidad o 
biocombustibles. 
Energía de Biogás 
Es una energía alternativa que se produce a través de la biodegradación de materia orgánica, 
mediante microorganismos, en dispositivos específicos sin oxígeno. Consiste en una energía 
alternativa que se produce a través de la biodegradación de materia orgánica, mediante 
microorganismos, en dispositivos específicos sin oxígeno. 
2.2.2.1 ENERGÍA FOTOVOLTAICA 
Un sistema fotovoltaico es el conjunto de equipos eléctricos y electrónicos que producen 
energía eléctrica a partir de la radiación solar. El principal componente de este sistema es el módulo 
fotovoltaico, a su vez compuesto por celdas solares capaces de transformar la energía luminosa 
incidente en energía eléctrica de corriente continua. 
2.2.2.2. HORA SOLAR PICO (HSP) 
Esta unidad, denominada Hora Solar Pico, se usa comúnmente en el campo de la energía 
solar fotovoltaica y su conocimiento es útil para analizar sistemas fotovoltaicos. 
Se encargada de medir la irradiación solar y definirla como el tiempo (en horas) de una 
hipotética irradiación solar constante de 1.000 W/m² (Energema S.A., 2014). 
25 
 
Una hora solar pico equivale a 3,6 MJ/m2 o, lo que es lo mismo, 1 kWh /m2, tal y como 
se muestra en la siguiente conversión: 
𝟏 𝑯𝑺𝑷 =
𝟏𝟎𝟎𝟎𝑾 ∗ 𝟏𝑯
𝐦²
∗
𝟑𝟔𝟎𝟎𝒔
𝟏𝒉
∗
𝟏 𝑱/𝒔
𝟏𝑾
= 𝟑 , 𝟔 𝑴𝑱/𝐦² 
Durante la HSP, el sol se encuentra en su posición más alta en el cielo, lo que significa que 
sus rayos llegan con un ángulo más perpendicular a la superficie de los paneles solares. Esto 
aumenta la eficiencia de la captación de energía solar, ya que la radiación solar es más directa. 
Saber cuándo es la Hora Solar Pico permite ajustar los paneles solares para maximizar la 
producción de energía. 
2.2.3 COMPONENTES DE LA RADIACIÓN 
2.2.3.1. Radiación solar directa 
 Esta radiación solar llega a la superficie de la Tierra, sin cambios de dirección. Es la luz 
solar que viaja en línea recta desde el sol hasta la superficie terrestre sin desviarse 
significativamente. La radiación solar directa es la más intensa y representa la fuente primaria de 
energía solar para la mayoría de las aplicaciones de energía solar (IDEAM, 2022). 
2.2.3.2. Radiación difusa 
La radiación difusa es un componente de la radiación solar que llega a la Tierra desde el 
sol. Se refiere a la luz solar que ha sido dispersada en la atmósfera debido a la interacción con 
partículas en suspensión, moléculas de aire y otras partículas, como gotas de agua o cristales de 
hielo en las nubes. A diferencia de la radiación directa del sol, que llega en línea recta desde el sol 
a la superficie terrestre, la radiación difusa proviene de todas las direcciones del cielo. 
26 
 
Es importante en el contexto de la energía solar y la meteorología, ya que afecta la cantidad 
y la distribución de la energía solar disponible en un lugar en un momento dado. 
2.2.3.3. Radiación solar reflejada 
Radiación solar dirigida hacia arriba, tras haber sido reflejada o difundida por la atmósfera 
y por la superficie terrestre. 
Se refiere a la parte de la radiación solar que es reflejada por la superficie de la Tierra hacia 
la atmósfera y el espacio en lugar de ser absorbida. En otras palabras, es la cantidad de luz solar 
que rebota en la superficie de la Tierra en lugar de ser absorbida y convertida en calor (IDEAM, 
2022). 
Figura 1 
Componentes de la radiación global y su incidencia sobre un panel fotovoltaico 
 
 
 
 
 
 
 
Nota: Lynn (2010). 
27 
 
2.2.3.4 Irradiación global 
La irradiación global es un término utilizado en el campo de la energía solar y la 
meteorología paradescribir la cantidad total de radiación solar que llega a una superficie terrestre 
en un área específica durante un período de tiempo determinado. Esta radiación solar incluye tanto 
la radiación directa del sol como la radiación difusa, que es la luz solar dispersada en la atmósfera 
después de entrar en contacto con partículas en suspensión, nubes o gases. 
2.2.4. TIPOS DE SISTEMAS FOTOVOLTAICOS 
Los sistemas fotovoltaicos son tecnologías que convierten la energía solar en electricidad 
utilizando células fotovoltaicas. Estas son capaces de convertir la luz solar directamente en 
electricidad mediante el efecto fotovoltaico. A continuación, se detallan los tipos de sistemas 
fotovoltaicos comunes, con sus respectivas características y aplicaciones: 
• Sistemas conectados a red: También conocidos como “sistemas on grid”. Como su 
nombre indica, estos sistemas están conectados a la red pública de corriente alterna. Se 
caracterizan por devolver energía sobrante a la red eléctrica de la empresa proveedora 
de energía, en lugar de almacenarla en baterías. De esta forma, la empresa abona al 
cliente la energía generada. (Adminenergy, 2022) 
• Sistema solar fotovoltaico aislado: También son conocidos como “sistemas off grid”. 
Son sistemas que no se conectan a la red pública y que pueden generar por sí solos la 
energía eléctrica necesaria para su funcionamiento. Es aquel que está eléctricamente 
separado o desconectado de la red de distribución eléctrica. Este puede estar constituido 
por un solo panel solar conectado a una batería y un regulador, o por un gran ajuste de 
paneles conectados entre sí, para proporcionar una potencia mayor a una villa, una 
28 
 
comunidad o un pueblo pequeño que no tenga electrificación o no haga parte de una 
red de distribución eléctrica (López Catrillón & Fonthal Rico, 2019). 
• Sistemas híbridos: Son aquellos que combinan varias fuentes de energía, que pueden 
ser desde generadores a diésel hasta configuraciones eólicas o geotérmicas, e incluso 
la misma red pública. Su principal diferencia con el sistema on grid es que el 
convertidor del sistema también cumple funciones de cargador para las baterías, 
aprovechando la energía excedente de los otros sistemas para carga. (Adminenergy, 
2022) 
2.2.5. COMPONENTES DE UN SISTEMA FOTOVOLTAICO 
En un sistema solar FV, los componentes dependen del tipo de sistema de acuerdo con su 
conexión. Un sistema solar fotovoltaico aislado que produce electricidad en corriente alterna (CA) 
está compuesto por: 
➢ Paneles o módulos solares fotovoltaicos. 
➢ Sistema de almacenamiento (baterías) 
➢ Regulador 
➢ Inversor 
➢ Cableado 
➢ Protecciones 
 
 
 
 
 
 
29 
 
Figura 2 
Componentes de un sistema fotovoltaico 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Nota: Se puede observar detalladamente cada paso de su funcionamiento (Hydronik, 2020). 
Tabla 1 
Tipos de paneles fotovoltaico- características 
Tipo de panel Características Ventajas Desventajas 
Monocristalinos (silicio) Las celdas solares de silicio 
monocristalino, son bastante 
fáciles de reconocer por su 
coloración y aspecto uniforme, 
que indica una alta pureza en 
silicio, lo que les otorga una 
alta eficiencia. Tienen un alto 
rendimiento en condiciones de 
baja luminosidad. 
Mayores tasas de 
eficiencia puesto que se 
fabrican con silicio de alta 
pureza. La eficiencia en 
estos paneles está por 
encima del 15% y en 
algunas marcas supera el 
21%. 
 
Son más caros. Valorando 
el aspecto económico, 
para uso doméstico 
resulta más ventajoso usar 
paneles policristalinos o 
incluso de capa fina. 
 
30 
 
Policristalinos (silicio) Están hechos de múltiples 
cristales de silicio, lo que 
resulta en un aspecto más 
irregular. Suelen ser un poco 
menos eficientes que los 
monocristalinos, pero también 
son más asequibles 
El proceso de fabricación de 
los paneles fotovoltaicos 
policristalinos es más 
simple, lo que redunda 
en menor precio. Se pierde 
mucho menos silicio en el 
proceso que en el 
monocristalino 
Menor eficiencia que los 
monocristalinos 
Paneles de película delgada. Son paneles solares 
semitransparentes que pueden 
integrarse en ventanas o 
superficies transparentes, lo 
que permite la generación de 
energía solar en edificios sin 
bloquear completamente la luz 
Se pueden fabricar de forma 
muy sencilla y en grandes 
remesas. Esto hace que 
sean más baratos que los 
paneles cristalinos 
 
Aunque son muy baratos, 
por su menor eficiencia 
requieren mucho espacio. 
Un panel monocristalino 
puede producir cuatro 
veces más electricidad 
que uno de capa fina por 
cada metro cuadrado 
utilizado. 
 
Nota. Esta tabla nos muestra los tipos de paneles solares y saber cuál es conveniente para nuestra instalación 
(Cambio energético , 2021). 
2.2.6. TIPOS DE CONTROLADORES SOLARES 
Un controlador de carga solar controla el flujo de corriente que se produce durante el 
proceso de carga y descarga del panel solar con la batería, y desempeña un papel en el control del 
estado para evitar el deterioro y la sobrecarga del panel solar. Puede evitar la sobrecarga de la 
batería mientras la limita a un voltaje adecuado para el mantenimiento. 
 En un sistema de generación de energía solar que almacena electricidad en una batería, es 
fundamental instalar un regulador. 
Existen varios tipos de controladores solares que se utilizan en sistemas fotovoltaicos para 
regular la carga de las baterías y proteger los componentes del sistema. 
31 
 
Controladores PWM: Los reguladores PWM son reguladores sencillos que actúan como 
interruptores entre las placas fotovoltaicas y la batería. Estos reguladores fuerzan a los módulos 
fotovoltaicos a trabajar a la tensión de la batería, sin ningún tipo de instalación extra. Por ejemplo, 
si la batería es de 12V, los paneles cargaran la batería con una tensión de 12V. 
El regulador PWM es capaz de llenar por completo la batería gracias a que introduce la 
carga de forma gradual, a pulsos de tensión, en la fase de flotación, fase de llenado último de la 
batería. Así, la corriente se va introduciendo poco a poco hasta que la batería se llena de manera 
óptima y estable. 
Controladores MPPT: Significa Seguimiento del Punto de Máxima Potencia (por sus 
siglas en inglés, Maximum Power Point Tracking), estos cargadores de batería solar son más 
avanzados y mucho más eficientes. 
La tecnología MPPT consiste en un algoritmo que se encarga de controlar la entrega de 
potencia de los paneles fotovoltaicos, optimizándola para que siempre se libere la mayor canti 
dad de energía posible aún sin trabajar en condiciones óptimas. 
Figura 3 
Reguladores de carga solares 
 
 
 
 
 
 
https://www.monsolar.com/fotovoltaica-aislada/reguladores-de-carga/reguladores-mppt.html
32 
 
Figura 4 
Controlador de carga solar 
 
 
 
 
 
Controladores: 
• Controladores de Carga de Baja Frecuencia 
• Controladores de Carga de Alta Frecuencia 
• Controladores de Carga de Tres Etapas 
• Controladores Solares Híbridos 
2.2.7. BATERÍAS SOLARES- TIPOS EFICIENCIA 
Las baterías solares son componentes esenciales en sistemas fotovoltaicos que almacenan 
la energía generada por los paneles solares para su uso cuando el sol no está disponible, como 
durante la noche o en días nublados, a continuación, se detallan los tipos de baterías más comunes: 
Baterías de plomo-ácido: Los paneles solares alguna vez fueron los preferidos por 
muchos, pero las baterías de plomo-ácido fueron una de las mejores opciones debido a su 
capacidad para soportar largos períodos de uso y los ciclos que soportan. A pesar de ello, en la 
actualidad existen otras opciones más duraderas que ofrecen una mejor relación calidad-precio. 
33 
 
 Siempre que se mantengan y dimensionen adecuadamente, pueden durar un promedio de 
seis años. Además de ser más asequibles y fáciles de reciclar, estas baterías para panelessolares 
también ofrecen varios beneficios (Henrik Lund, 2014). 
Eficiencia: Alrededor del 70-85% 
Baterías de Iones de Litio: Son las más utilizadas en el tema de almacenamiento de 
energía solar porque tienen un gran potencial. Otros beneficios es que no requieren mucho 
mantenimiento regular y tienen una mayor densidad de energía, es decir, pueden almacenar más 
energía en un espacio más pequeño. 
Tienen un ciclo de vida un tanto largo: alrededor de 10 a 15 años, gracias a la profundidad 
de descarga, que permite utilizar más energía almacenada antes de que tenga que recargarse. 
Son ideales para sistemas fotovoltaicos instalados en empresas por la capacidad que poseen 
de almacenamiento de energía. 
Eficiencia: Alrededor del 90-95% 
Bateria AGM: Las baterías de ciclo profundo de electrolito absorbido (AGM, por sus 
siglas en inglés) son un tipo de batería sellada que utiliza una tecnología de electrolito absorbido 
en una malla de fibra de vidrio para separar las placas y mantener el electrolito en su lugar. Estas 
baterías son ampliamente utilizadas en sistemas fotovoltaicos 
Eficiencia: Alrededor del 80%. 
Batería de Gel: Las baterías de gel son un tipo de batería sellada de plomo-ácido que 
utiliza un electrolito en forma de gel en lugar de un electrolito líquido. Estas baterías ofrecen ciertas 
ventajas y características específicas que las hacen adecuadas para ciertas aplicaciones, incluidos 
https://www.enlight.mx/crisis-energetica-una-escasez-de-energia-amenaza-al-mundo/
34 
 
sistemas fotovoltaicos. Al igual que las baterías AGM, las baterías de gel son selladas y no 
requieren mantenimiento regular. El electrolito en forma de gel no se derrama, lo que hace que 
sean más seguras y fáciles de manejar (Lund et al., 2014). 
Eficiencia: Alrededor del 85 – 90%. 
Baterías de Níquel-Hierro (NiFe): Las baterías de Níquel-Hierro (gama SNF) constituyen 
una excelente opción en multitud de aplicaciones, especialmente en instalaciones fotovoltaicas, 
eólicas e híbirdas eólico-solares, sobre todo en las llamadas “instalaciones aisladas”, gracias a su 
extraordinaria fiabilidad, su insuperable esperanza de vida, su bajo coste energético, así como a 
sus buenas características medioambientales. Se puede renovar el electrolito duplicando y hasta 
triplicando su esperanza de vida (Rebacas, 2019) 
Baterías de Flujo: Son baterías recargables, que generalmente se basan en dos electrolitos 
líquidos. Estos electrolitos contienen especies redox en forma de sales disueltas, que llevan la carga 
eléctrica. Un RFB se compone de una celda (o pila) electroquímica central y de dos tanques de 
almacenamiento, cada uno de los cuales contiene uno de los electrolitos. Durante el 
funcionamiento de la batería, los electrolitos se dirigen desde los tanques de almacenamiento a la 
celda electroquímica, donde se producen los intercambios de electrones y luego regresan al tanque 
de almacenamiento. Como tal, la batería se carga o descarga progresivamente mientras se 
convierten los electrolitos (DS New Energy, 2020) 
2.2.8. INVERSORES – TIPOS 
Los inversores fotovoltaicos son componentes esenciales en sistemas de energía solar, ya 
que convierten la corriente continua generada por los paneles solares en corriente alterna, 
descripción de los tipos de inversores fotovoltaicos más comunes. 
35 
 
Existen 3 tipos de inversores FV de conexión a red: 
Microinversor: 
• Cada panel solar tiene su propio microinversor conectado directamente a él. 
• Ideal para sistemas con condiciones de sombreado variables, ya que el rendimiento 
de cada panel no afecta a otros. 
• Mayor eficiencia en condiciones de sombreado o diferentes orientaciones de 
paneles. 
• Mayor costo debido a la necesidad de un inversor por panel. 
Inversor de string: 
• Este es el tipo de inversor más utilizado en sistemas fotovoltaicos residenciales y 
comerciales, en varios paneles solares se conectan en serie y luego se conectan al 
inversor. 
• Conveniente y rentable para sistemas de magnitud moderada. 
• Debido a esta conexión, la potencia de salida de cada panel de la cadena es 
directamente proporcional a su tamaño, y cualquier sombreado de un panel puede 
afectar el rendimiento de toda la cadena. 
Inversor Central: 
• Utilizado en sistemas fotovoltaicos a gran escala, como plantas solares comerciales 
o de servicios públicos. 
• Recopila la energía de múltiples cadenas de paneles solares y la convierte en 
corriente alterna. 
36 
 
• Eficiente para sistemas grandes, pero puede ser menos flexible en caso de 
sombreado o fallos. 
Existen 3 tipos de inversores FV de baterías para instalaciones aisladas 
Inversor 
• Se llama simplemente “inversor” al equipo cuya única función es tomar la 
electricidad de las baterías en corriente continua y transformarla -otra vez- en 
corriente alterna (MPV Solar Reference, 2022). 
Inversor-cargador 
• Este tipo de inversor FV no solo transforma la energía de corriente continua a 
corriente alterna, sino que además puede convertir una entrada auxiliar de corriente 
alterna en continua y cargar las baterías o transportarla allá donde se necesita la 
electricidad (en el caso de autoconsumo, estaríamos hablando de una casa). 
• La fuente auxiliar suele ser un apoyo de grupo electrógeno. 
Inversor Híbrido: 
• Combina la funcionalidad de un inversor fotovoltaico con la capacidad de gestionar 
almacenamiento de energía en baterías. 
• Permite utilizar la energía almacenada en las baterías durante la noche o en caso de 
fallo de la red eléctrica. 
• Puede funcionar en sistemas conectados a la red o en sistemas independientes. 
37 
 
DISEÑO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICO 
BENEFICIOS 
• Un inmenso potencial, al no tener límite la energía solar que podemos captar y además 
disponer de superficie suficiente como para cubrir varias veces toda nuestra demanda 
de energía. 
• Un balance energético muy positivo, pues genera, dependiendo de las tecnologías y la 
localización de las instalaciones, entre diez y veinte veces más energía de la que se 
necesitó para producirlas. 
• Energía limpia y ecológica, los paneles de energía solar fotovoltaica proporcionan 
energía limpia y ecológica. Durante la generación de electricidad con paneles 
fotovoltaicos no hay emisiones nocivas de gases de efecto invernadero, por lo que este 
tipo de energía es respetuosa con el medio ambiente. 
• Fuente natural, la energía solar es suministrada por la naturaleza por lo que ¡es libre y 
abundante! Es una fuente de energía inagotable. 
• Disponibilidad, la energía procedente del sol puede estar disponible en casi cualquier 
lugar donde haya sol. 
• Reducción de costo, elcosto de los paneles solares se está reduciendo rápidamente y se 
espera que siga reduciéndose en los próximos años. Los paneles solares fotovoltaicos 
tienen un futuro muy prometedor, tanto para la viabilidad económica como para la 
sostenibilidad medioambiental. A todo ello sumamos el evidente ahorro en tu factura 
de la luz. Algo que podrás comprobar desde el primer día en el que tu instalación de 
placas solares entre en funcionamiento (Enchufesolar, 2020) 
38 
 
PRODUCCIÓN DE ENERGÍA 
La producción de energía a partir de un sistema fotovoltaico que utilizan la luz del sol para 
así activar las células de silicio que esta contiene, la energía solar fotovoltaica es una fuente de 
energía limpia y renovable que puede contribuir significativamente a la reducción de la 
dependencia de los combustibles fósiles y disminuir las emisiones de gases de efecto invernadero. 
Proceso: 
• Captación de la luz: Los paneles solares contienen células fotovoltaicas que 
convierten la luz solar en corriente eléctrica. 
• Generación de corriente: La corriente eléctrica generada por los paneles es de tipo 
continua. Esta corriente se transmite a través de cables hacia el inversor. 
• Inversión de corriente alterna: El inversor convierte la corriente continua en 
corriente alterna,que es la forma de electricidad que se utiliza en la mayoría de las 
aplicaciones domésticas y comerciales. 
• Uso y almacenamiento de energía: La electricidad generada puede utilizarse 
directamente para alimentar dispositivos o ser almacenada en baterías para su uso 
posterior. 
• Conexión a la red (esta puede ser opcional): En algunos casos, los sistemas 
fotovoltaicos están conectados a la red eléctrica. Si generas más electricidad de la 
que consumes 
 
 
 
39 
 
Figura 5 
Esquema de un sistema fotovoltaico 
 
 
 
 
 
 
USO DEL PV STYT PARA DISEÑO 
El PVsyst es un software útil que mantiene en una base de datos un conjunto de elementos 
fotovoltaicos para la adaptación e implementación. Entre sus opciones ejerce la ubicación del área 
de estudio con su respectivo potencial solar. 
2.3 FUNDAMENTACIÓN LEGAL 
2.31. CONSTITUCIÓN DE LA REPÚBLICA DEL ECUADOR 
El artículo 413 de la Constitución de la República del Ecuador establece que el Estado debe 
promover la eficiencia energética, el desarrollo y uso de prácticas y tecnologías ambientalmente 
limpias y sanas, así como de energías renovables, diversificadas, de bajo impacto (Asamblea 
Nacional, 2015). 
El incremento de la demanda de energía eléctrica como resultado del crecimiento de la 
población y de la economía, constituye no sólo un gran desafío, sino exige la utilización de nuevas 
fuentes de abastecimiento de energía y conductas de consumo público y ciudadano. Resulta 
40 
 
imperativo construir una matriz de generación eléctrica económica y ecológicamente equilibrada, 
incrementando la participación de las energías limpias y renovables como la eólica, biomasa, 
biogás, fotovoltaica, geotérmica, mareomotriz e hidroeléctrica, disminuyendo la generación 
térmica ineficiente que utiliza combustibles fósiles. 
2.3.2. LEY ORGÁNICA DEL SERVICIÓ PÚBLICO DE ENERGÍA ELÉCTRICA 
DISPOSICIONES FUNDAMENTALES 
Art. 1.- Objeto y alcance de la ley.- La presente ley tiene por objeto garantizar que el 
servicio público de energía eléctrica cumpla los principios constitucionales de obligatoriedad, 
generalidad, uniformidad, responsabilidad, universalidad,, accesibilidad, regularidad, continuidad, 
calidad, sostenibilidad ambiental, precaución, prevención y eficiencia, para lo cual, corresponde a 
través del presente instrumento, normar el ejercicio de la responsabilidad del Estado de planificar, 
ejecutar, regular, controlar y administrar el servicio público de energía eléctrica. 
La presente ley regula la participación de los sectores público y privado, en actividades 
relacionadas con el servicio público de energía eléctrica, así como también la promoción y 
ejecución de planes y proyectos con fuentes de energías renovables, y el establecimiento de 
mecanismos de eficiencia energética. 
2.3.4. AGENCIA DE REGULACIÓN Y CONTROL DE ENERGÍA Y RECURSOS 
NATURALES NO RENOVABLE 
En el artículo 27 Despacho de la Gerencia, establece lineamientos generales: Todos los 
auto generadores que dispongan de una unidad o planta con capacidad nominal igual o mayor a 
uno (1) MW, que se encuentren habilitados y sincronizados al sistema eléctrico, estarán sujetos al 
despacho centralizado del CENACE. En el caso de que los auto generadores se encuentren 
41 
 
ubicados dentro de las redes de las distribuidoras, CENACE establecerá las acciones conjuntas con 
el autogenerado y la empresa de distribución correspondiente, a fin de poder modelar las 
restricciones técnicas asociadas y aplicables al despacho centralizado. Los auto generadores tipo 
A cuyos excedentes, declarados en su título habilitante, sean menores a un (1) MW serán auto 
despachados y no se someterán al despacho centralizado (ARCERNNR, 2021). 
El ministerio de energía y minas fue creado con el fin Impulsar el desarrollo y 
aprovechamiento sostenible de los recursos energéticos y mineros, con responsabilidad social y 
ambiental, mediante la formulación, ejecución, seguimiento y evaluación de las políticas públicas, 
aplicando en su gestión principios de eficiencia, transparencia e integridad. 
En el ACUERDO Nro. MEM-MEM-2022-0024-AM, se considera lo siguiente: el artículo 
15 de la Constitución de la República señala que el Estado promoverá, en el sector público y 
privado, el uso de tecnologías ambientalmente limpias y de energías alternativas no contaminantes 
y de bajo impacto. La soberanía energética no se alcanzará en detrimento de la soberanía 
alimentaria, ni afectará el derecho al agua. 
 
 
 
 
42 
 
CAPÍTULO III 
MARCO METODOLÓGICO 
3.1. ÁREA DE ESTUDIO 
 El desarrollo de esta investigación se contempla en diseñar un sistema fotovoltaico para la 
Casona Universitaria de la UNESUM, con el objetivo de proyectar a la institución educativa como 
una infraestructura eco eficiente. 
Tabla 2 
Coordenadas de la zona de estudio 
Ubicación Geográfica de la Casona Universitaria-UNESUM 
X Y 
548473.89 9850826.73 
548501.05 9850808.27 
548510.07 9850823.20 
548483.46 9850840.38 
 
 
 
 
 
43 
 
 Figura 6 
 Mapa de Ubicación del área de estudio 
 
 
44 
 
3.2. DISEÑO DE INVESTIGACIÓN 
La presente investigación tiene como fin de diseñar el sistema fotovoltaico adecuado para 
implementar en la casona Universitaria y cumplir con cada uno de los objetivos planteados, en 
donde se aplicará una investigación de carácter mixto (cuantitativa), cuyo objetivo será la 
exploración relativa al tema o problema con miras a establecer un análisis investigativo que 
describa los datos cualitativos y cuantitativos de cada uno de los hechos o fenómenos a investigar. 
El estudio contemplara el potencial fotovoltaico que disponen la zona donde se ubica la 
casona universitaria, permitiendo identificar las horas solar pico que proyectaran el potencial 
energético y establecer la irradiación global, para observar el potencial calculado y determinado 
con datos históricos captados y almacenados en estaciones meteorológicas de base de datos 
virtuales. 
3.4. MÉTODOS 
3.4.1. Método Científico 
Este método ayuda obtener nuevos conocimientos con la aplicación de técnicas que 
solventan la investigación que contribuirá a diseñar un sistema fotovoltaico para la casona, estudio 
que emplea datos, cualitativo- cuantitativo, y concluir en relación a datos históricos y actuales 
proporcionados por estaciones meteorológicas. 
3.4.2. Método cualitativo – cuantitativo 
La aplicación de este método va en función a la extracción de información descargada de 
la plataforma Nasa power data (https://power.larc.nasa.gov/data-access-viewer/), para obtener 
una base de datos desde el 2012 hasta el 2022, con la finalidad de verificar el potencial energético 
en función a sistemas fotovoltaicos de la zona proyectados en horas solares picos y W/m2, 
información relevante que se agrupare en una tabla de Excel 2019 para subirla al software 
https://power.larc.nasa.gov/data-access-viewer/
45 
 
estadístico minitab 19 y realizar la prueba estadística Tukey para comprobar las variancias entre 
la medias y Statistical Package for Social Sciences 21 (SPSS), para poder graficar los datos 
obtenidos e interpretar el potencial para iniciar a seleccionar los compontes del sistema y diseñar 
el esquema de instalación. 
3.4.3 Método potencial 
Para la aplicación de este método se recopila una base de datos obtenida de la Nasa power 
data, misma que se empleará para obtener el potencial energético del área de estudio, en selección 
de datos históricos desde el 2012 – 2022, de esta manera establecer para obtener el punto de mayor 
de captación de irradiación y determinar el consumo energético que posee la casona universitaria, 
para poder seleccionar los paneles fotovoltaicos y calcular el número de paneles, regulador, batería 
e inversor para abastecer las necesidades energéticas de la infraestructura . 
Para calcular el potencial energético o irradiación global de los datos se aplicala siguiente 
fórmula como se muestra en la tabla 
Tabla 3 
Ecuación de cálculo de Irradiación global. 
Ecuación de Irradiación global Significado Secuencia 
𝑰𝒈: 𝒉𝒔𝒑𝒙𝟏𝟎𝟎𝟎𝒘/𝒎𝟐 
 
Ig: radiación global 
Hsp: Hora solares pico 
1 
Nota: Dufour (2008) 
 
 
46 
 
 
Consumo energético 
El consumo se determinará mediante un inventario, mismo que consiste en contabilizar los 
aparatos electrónicos, iluminarias, bombillos etc. Que existente en la infraestructura, determinando 
la potencial total y consumo diario de energía. Operación que consiste en multiplicar la cantidad 
de los aparatos electrónicos, por la potencia del aparato electrónico y las horas de uso diario, 
obteniendo como resultado el consumo energético diario. 
Tabla 4 
Consumo energético 
Íte
m 
Fuentes de 
consumo 
Marca Cantidad 
Potencia 
W 
Potencia 
Total 
Horas 
de Uso 
Consumo 
diario 
1 
2 
3 
Nota: La potencia fue dada bajo el criterio informativo que contiene los dispositivos en su etiquetado 
Número de paneles 
Para determinar el número de paneles se utilizará la siguiente formula redactada en la tabla 
Tabla 5 
Ecuación de cálculo de número de panales 
Ecuación de cálculo de numero de paneles solares Significado Secuencia 
N. Paneles= E *1,2/HSP * Watt 
 
E: Consumo diario 
1,2: Factor de seguridad 
HSP: Horas solares Pico 
Watt: Potencia del panel 
2 
47 
 
Nota: Herrera (2013) 
El consumo diario va en función a la tabla 5 de las características del panel, donde se 
multiplico el número de electrodoméstico con la potencia de los mismo, a la vez con el número de 
hora de carga. 
El factor de seguridad es una medida que es destinada a hacer que un producto, un sistema 
o una estructura sean seguros. Las horas solares pico orienta el horario y el número de horas donde 
sistema fotovoltaico capta más radiación solar. 
Selección de Panel 
En el campo fotovoltaico existen varios tipos de paneles fotovoltaico entre estas 
la tecnología monocristalina hace referencia a la manera en la cual están fabricadas las placas 
solares, un panel solar se fabrica principalmente con silicio y se compone de varias celdas 
fotovoltaicas que se conectan eléctricamente entre sí en serie y en paralelo. Tal y como indica el 
nombre de esta tecnología, los paneles solares monocristalinos están formados por celdas de un 
solo cristal. 
El tiempo de vida útil de un panel solar en Ecuador es de más de 25 años, el cual es avalado 
por una garantía de producción de parte del fabricante. 
Ante lo expuesto se recomienda Se recomienda instalar paneles solares monocristalinos de 
60 celdas, porque ocupa menos espacio y este tipo de paneles en situaciones de climas adversos 
puede absorber radiación solar incluso en días de niebla, lluvia o tormenta. 
Ante estos antecedentes con la aplicación del software PVsyst 7.4 se determinará el panel 
fotovoltaico más adecuado para el diseño del sistema. 
 
48 
 
Capacidad del Panel. 
Bajo el criterio y análisis del programa o software PVsyst 7.4 el panel de selección mantiene el 
siguiente criterio. 
Potencia Pico (PMAX): 900 W 
Voltaje a máxima potencia (VMPP): 54,53 V 
Intensidad a máxima potencia (IMPP): 16,5 A 
Voltaje en circuito abierto (VOC): 63,74 V 
Intensidad en cortocircuito (ISC): 17,64 A 
Dimensiones: 2590x1730x45 mm 
Selección de Batería 
 El sistema del voltaje se selecciona a partir del consumo diario: 
✓ De 1 a 2000Wh de consumo diario, se recomienda un sistema de 12V 
✓ De 2001 a 4500Wh de consumo diario, se recomienda un sistema de 24V 
✓ De 4501Wh en adelante de consumo diario, se recomienda un sistema de 48V 
 
Para la selección del banco de baterías de desarrollar con la siguiente formula presentada en 
la tabla 6, misma que presenta constantes como el porcentaje de descarga que será del 50% y 
días de autonomía que será 1. 
Tabla 6 
 Ecuación de cálculo de número de baterías 
Ecuación de cálculo de número de demanda y número 
de baterías 
Significado Secuencia 
49 
 
AhD= (Demanda* Días de autonomía) / (voltaje del 
sistema* % de descarga) 
 
#Baterías= Ah D / Ah de Batería 
 
Ah D: Amperaje de 
demanda 
%: Porcentaje de 
descarga del sistema 
#Baterías: Número de 
baterías 
Ah de Batería: Amaraje 
de la batería 
seleccionada 
 
3 
Nota: Chiluiza (2022) 
 
Selección de Regulador 
La selección del regulador se da con base al número de paneles del sistema por el amperaje de 
cortocircuito dado en el etiquetado de cada panel solar fotovoltaico. 
Tabla 7 Ecuación de cálculo de amperaje de reguladores 
Ecuación de cálculo de amperaje de reguladores Significado Secuencia 
Amp= Isc *# de paneles 
 
 
Amp: Amperaje del 
regulador 
Isc: amperaje de 
cortocircuito 
#Paneles: Numero de 
paneles 
 
4 
Nota: Chiluiza (2022) 
 
 
 
50 
 
Selección de Inversor 
Para seleccionar el inversor se debe considerar la eficiencia del mismo y la capacidad mismo que se detalla 
a continuación: 
✓ 1KV -800 w de capacidad del inversor 
✓ 2KV -1600 w de capacidad del inversor 
✓ 3KV -2400 w de capacidad del inversor 
✓ 5Kva -4000 w de capacidad del inversor 
 Kilo-voltios-amperios es la cantidad total de ponencia consume un sistema, ya que toda la energía 
equiválete a un kilo watt no puede ser utilizada para realizar un trabajo, de esta manera con base al resultado 
que se obtengan se utilizara el inversor más idóneo para uso del sistema fotovoltaico. 
Calculándose con la multiplicación del valor de la potencia total dado en la tabla 8. Por un factor de 
seguridad del 1,2. 
Tabla 8 
Ecuación de cálculo de capacidad del inversor 
Ecuación de cálculo de capacidad del inversor Significado Secuencia 
Watt= Potencial total * 1,2 
 
 
Watt: Capacidad del 
Inversor 
1,2: factor de seguridad 
 
5 
Nota: Chiluiza (2022) 
Inclinación de panel 
 En la implementación de un sistema de paneles fotovoltaico es importante considerar la 
inclinación de los paneles, que permitan captar el mayor porcentaje solar, tomando en cuenta el 
51 
 
hemisferio en el que se encuentra el lugar de estudio, de esta manera se emplea la siguiente formula 
redactada en la tabla 9. 
Tabla 9 
Ecuación de cálculo de inclinación de paneles 
Ecuación de cálculo de inclinación de paneles Significado Secuencia 
Inc Opt = 3,7+0,69* Lat 
 
Inc Opt: Inclinación 
optima 
Lat: Latitud del lugar de 
estudio 
 
3 
Nota: Rufo y Serrano (2015) 
Conexión del sistema 
La conexión del sistema se da en función a la visualización del área de estudió, si existe 
proyección de sombra o no para poder realizar una conexión en serie o en paralelo. 
3.4.4. Método cartográfico 
Se aplicará este método mediante la realización de mapas solares para contrastar el 
potencial fotovoltaico de los campus, donde se aplicará el software Arcmap versión 10.8.y 
observar la concentración de irradiación existente en el lugar de estudio. 
3.4.5. Método explicativo e ilustrativo 
Según este método expresa la explicación, narración, descripción de hechos, fenómenos y 
procesos geográficos, que ofrece una información donde el alumno recepcione, combinado con el 
uso de láminas, diapositivas, películas relacionadas con los hechos estudiados promoviendo 
conocimiento científico. 
52 
 
Ante lo expuesto con la recopilación de datos en el área de estudio permitirá a través del 
uso del AutoCAD 2018 contrastar el esquema de instalación de sistema fotovoltaico a nivel 
estructural y eléctrico. 
3.5. INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN Y TÉCNICAS 
 
Los instrumentos de recolección de datos optados para el presente trabajo fue la aplicación 
de un test de recolección de datos informáticos, obtenidos de la base de datos de la Nasa power 
data y del instituto nacional de meteorología e hidrología del Ecuador, en combinación con el 
trabajo de campo aplicado a determinar a través de la observación, la cantidad de aparatos 
eléctricosde la casona universitaria y el número de horas utilizables para la determinación de su 
consumo energético diario y poderlo tabular adecuadamente para determinar el potencial 
fotovoltaicos y el número de panales fotovoltaico necesarios, para abastecer el consumo y poder 
seleccionar los componentes del sistema y diseñar en el software AutoCAD 2018 y PVsyst 7.4 
Los instrumentos de medición y técnica fueron adecuadamente desarrollados gracias a la 
colaboración de la Dra. Blanca Indacochea Ganchozo, PhD rectora de la institución quien brindo 
la colaboración de acceso a las oficinas de la casona universitaria y vincular el proyecto a futuras 
propuestas de implementación. 
Instrumentos utilizados: 
Arcmap 10.8 
SPSS 21 
Minitab 19 
Nasa power data 
Photovoltaic geographical information system. 
53 
 
Gps Garmin 64x 
Test de recolección de datos 
PVsyst 7.4 
AutoCAD 2018 
3.6. Procedimientos 
Para llevar a cabo el inventario energético se realizó una serie de procedimientos que serán 
mencionados a continuación: 
Como primer paso se solicitó mediante oficio a la rectora Blanca Indacochea Ganchozo, la 
autorización para el ingreso a las oficinas e instalaciones de la Casona Universitaria, con la 
finalidad de contabilizar los aparatos electrónicos y observar la potencia de cada uno de ellos para 
calcular o determinar el consumo diario de energía. 
La directora Administrativa designo a un funcionario para indicar la capacidad de los aires 
acondicionados que están instalados en toda la infraestructura como la facilitación de los planos y 
diagramas de instalación. 
Para el cumplimiento del objetivo dos se procedió a tomar las coordenadas del predio para 
posteriormente ser ingresadas a la plataforma Nasa power data verificar los datos 
correspondientes de los años 2012 al 2022, donde se sintetizaron los datos y compararon los datos 
de las horas solares picos y irradiación solar de esta década, datos homologados en una tabla de 
Excel para visualizar en que mes del año existe con mayor potencial. 
Los datos fueron ingresados en el software estadístico Minitab 19 para ejecutar dos graficas 
de series temporales que permiten visualizar los años y meses históricos con potencialidad. 
54 
 
Luego de haber determinado el consumo energético y las horas solares picos se calculó 
mediante la fórmula de determinación de número de paneles fotovoltaico, numero de baterías, 
número de controladores y capacidad del inversor con la selección de paneles de 900 watt 
monocristalino de 96 celdas, optimizada en el programa PVsyst 7.4, a la vez calculado la 
proyección de sombra para indicar si el esquema de diseño de los paneles es en serie o en paralelo 
con la ayuda del AutoCAD 2018. 
A través de una revisión bibliográfica documental permitirá consolidar el sustento de esta 
investigación y debatir los resultantes con otras investigaciones que valorizaren y fortalezcan el 
estudio. 
 
55 
 
CAPÍTULO IV 
4. RESULTADOS 
Resultado del Objetivo #1 Determinar el consumo energético de la casona 
Universitaria. 
Para determinar los resultados del objetivo #1se evaluó a cada uno de los departamentos que se 
encuentran ubicado dentro de la casona universitaria. 
Tabla 10 
Oficinas de rectorado 
Íte
m 
Fuentes de 
consumo 
Marca Cantidad 
Potencia 
W 
Potencia 
Total 
Horas 
de Uso 
Consumo 
diario 
1 
Computadoras de 
escritorio 
DELL 4 300 1200 8 9600 
2 
Computadoras de 
escritorio 
HP 1 350 350 8 2800 
3 Impresora Epson 2 500 1000 8 8000 
4 Impresora Toshiba 1 600 600 8 4800 
5 Celular 
Samsung 
Galaxy 
A72/S22/A54 
4 25 100 2 200 
6 Celular 
Xiaomi Redmi 
Note12 
1 10 10 2 20 
7 Celular Iphone 13Pro/11 3 20 60 2 120 
8 Celular Huawei P60 Pro 1 18 18 2 36 
9 
Aire 
Acondicionado 
ConforStar 2 17574 35148 8 281184 
10 Nevera 10 pies Electrolux 1 500 500 24 12000 
11 Microondas Electrolux 1 700 700 1 700 
12 
Dispensador de 
agua 
MasterCard 3 500 1500 8 12000 
56 
 
13 
Lámparas 
Pequeñas 
COPENLAMP 
(Vica) 
20 5 100 8 800 
14 
Lámparas 
Medianas 
COPENLAMP 
(Vica) 
60 5 300 8 2400 
15 Cámaras HILOOK 1 7 7 24 168 
16 
Iluminarias 
Circular 
Philps 13 9 117 8 936 
 TOTAL 41710 335764 
 
Dentro de las oficinas de rectorado se encontraron 118 dispositivos, 5 computadoras de 
escritorio, 3 impresoras, 9 celulares, 2 aires acondicionados, 1 nevera, 3 dispensadores de 
agua, 1microondas, 20 lámparas pequeñas, 60 lámparas medianas, 1 cámara, 13 
iluminarias, lo que representa 41710 watts, lo que da un total de 33574 Wh vatio sobre 
hora. 
Tabla 11 
Sala de sesiones del honorable consejo universitario 
Íte
m 
Fuentes de 
consumo 
Marca Cantidad 
Potencia 
W 
Potencia 
Total 
Horas 
de Uso 
Consumo 
diario 
1 
Lámparas 
Medianas 
COPENLAMP 
(Vica) 
60 5 300 2 600 
2 
Televisor 55 
pulgadas 
JVC 2 65 130 2 260 
3 
Dispensador de 
agua 
SMC 1 120 120 2 240 
4 Micrófono Steren 1 10 10 2 20 
5 
Cloud Router 
Switch MikroTik 
2 45 90 2 180 
6 
Parlantes 
Pequeños 
Sony 2 25 50 2 100 
7 
Reguladores de 
voltaje 
Steren 1 200 200 2 400 
57 
 
8 Consola 
PHONIC 
CELEUS 400 
1 120 120 2 240 
9 
Parlantes 
Amplificados 
Italy Audio 1 140000 140000 2 280000 
10 
Aire 
Acondicionado 
ConforStar 2 17574 35148 2 70296 
11 InFocus EPSON 1 550 550 2 1100 
12 Cámaras DOTIX 1 6 6 24 144 
 TOTAL 176724 353580 
 
En la de sesiones del honorable consejo universitario se encontraron 73 dispositivos, 60 
lámparas medianas, 2 Televisores, 1 dispensador de agua, 1 micrófono, 2 Cloud Router Switch, 2 
parlantes pequeños, 1 regulador de voltaje, 1 consola, 2 aire acondicionado, 1 inFocus, 1 cámara 
generando una potencia total de 176724 watts, generando un consumo diario de 353580 Wh. 
Tabla 12 
Coordinación área de educación continua y CECADEL/ Dirección vinculación con la sociedad 
Íte
m 
Fuentes de 
consumo 
Marca Cantidad 
Potencia 
W 
Potencia 
Total 
Horas 
de Uso 
Consumo 
diario 
1 
Computadoras de 
escritorio 
SPEEDMIND 2 900 1800 8 14400 
2 
Computadoras de 
escritorio 
DELL 1 300 300 8 2400 
3 Laptop HP 1 200 200 8 1600 
4 Impresora EPSON 2 500 1000 8 8000 
5 
Impresora 
Mediana 
EPSON 1 1070 1070 8 8560 
6 Celular Iphone 11 Pro 1 20 20 2 40 
7 Celular 
Samsung 
Galaxy S22 
1 25 25 2 50 
8 Celular 
Xiaomi Redmi 
Note 12 
1 10 10 2 20 
58 
 
9 Celular 
Xiaomi Redmi 
Note 11 Pro 
1 23 23 2 46 
10 
Aire 
Acondicionado 
ConforStar 1 17574 17574 8 140592 
11 Cámaras DOTIX 1 6 6 24 144 
12 
Iluminación 
Tubular 
Philps 4 15 60 8 480 
13 
Foco 
(Fluorescente 
compacta 
integrada) 
Philps 2 7 14 8 112 
 TOTAL 22102 176444 
 
En el área de Coordinación área de educación continua y CECADEL 25 dispositivos, 3 
computadoras de escritorio, 1 laptop, 3 impresoras, 4 celulares, aire acondicionado, 1 cámara, 6 
iluminarias, generando una potencia total de 22102 watts, generando un consumo diario de 176444 
Wh. 
Tabla 13 
Dirección de planificación 
Íte
m 
Fuentes de 
consumo 
Marca Cantidad 
Potencia 
W 
Potencia 
Total 
Horas 
de Uso 
Consumo 
diario 
1 
Dispensador de 
Agua 
MasterMaid 1 550 550 8 4400 
2 
Iluminación 
Tubular 
Philips 2 15 30 8 240 
3 
Iluminación 
Circular 
Philips 1 9 9 8 72 
4 Impresoras EPSON 2 500 1000 8 8000 
5 
Impresoras 
Mediana 
hp 1 1070 1070 8 8560 
6 Celular 
Samsung 
Galaxy A72/Flip 
5/A54 
3 25 75 2 150 
59 
 
7 Celular Iphone 12Pro 1 20 20 2 40 
8 
Reguladores de 
voltaje 
Steren 3 1500 4500 8 36000 
9 Cámaras HILOOK 1 7 7 24 168 
10 Escáner EPSON 2 400 800 8 6400 
11 
Aire 
Acondicionado 
ConforStar 1 17574 17574 8 140592 
12 
Computadoras de 
escritorio 
ASUS 1 400 400 8 3200 
13 
Computadoras de 
escritorio 
HP 1 350 350 8 2800 
14 
Computadoras de 
escritorio 
DELL 1 300 300 8 2400 
15 
Iluminación 
Tubular 
Philips 2 15 30 1 30 
16 
Dispensador de 
Agua 
MasterMaid 1 550 550 8 4400 
 TOTAL 26685 213022 
 
En el departamentode dirección y planificación cuenta con 24 dispositivos, entre 2 
dispensador de agua, 5 iluminarias, 3 computadoras de escritorio, 2 reguladores de voltaje, 
3 impresoras, 4 celulares, 1 aire acondicionado, 1 cámara, 2 escáner, generando una 
potencia total de 26685 watts, generando un consumo diario de 213022 Wh. 
 
 
 
 
 
 
 
60 
 
Tabla 14 
Área del Comedor 
Íte
m 
Fuentes de 
consumo 
Marca Cantidad 
Potencia 
W 
Potencia 
Total 
Horas 
de Uso 
Consumo 
diario 
1 
Vitrina 
Refrigeradora 7 
pies 
Indurama 4 450 450 1 450 
2 Cámaras HILOOK 1 7 7 24 168 
3 
Aire 
Acondicionado 
ConforStar 2 17574 17574 1 17574 
4 Celular 
Samsung Galaxy 
A54 
1 25 25 2 50 
5 
Iluminarias 
Circular 
Philips 4 9 63 1 63 
6 
Foco 
(Fluorescente 
compacta 
integrada) 
Philips 1 7 14 1 14 
 TOTAL 18133 18319 
 
Dentro del área del comedor se detectaron 13 dispositivos de consumo energético, entre 1 
nevera, 1 cámara, 2 aires acondicionados, 1 celular, 5 iluminarias generando una potencia total 
de 18133 watts, generando un consumo diario de 18319 Wh. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
61 
 
Tabla 15 
Pasillos de la casona universitaria 
Íte
m 
Fuentes de 
consumo 
Marca Cantidad 
Potencia 
W 
Potencia 
Total 
Horas 
de Uso 
Consumo 
diario 
1 Cámaras HILOOK 3 7 21 24 504 
2 Cámaras Hikvision 1 5 5 24 120 
3 Cámaras DOTIX 3 6 18 24 432 
4 Lámpara Grande 
COPENLAMP 
(Vica) 
34 5 170 8 1360 
5 
Lámpara 
Mediana 
COPENLAMP 
(Vica) 
20 5 100 8 800 
6 
Iluminarias 
Circular 
Philips 16 9 144 8 1152 
7 
Foco (Gruta de la 
Virgen de 
Guadalupe) 
Vica 1 5 5 8 40 
8 
Reconocimiento 
facial 
Speedface v5l 1 20 20 7 140 
9 Bomba de agua Paolo 1 1491,4 1491,4 8 11931,2 
 TOTAL 19744 164792 
 
En el pasillo de la casona, se detectaron 80 dispositivos de consumo energético, entre 7 
cámara, 54 lámparas, 17 iluminarias, 1 reconocimiento facial, 1 bomba de agua generando una 
potencia total de 19744 watts, generando un consumo diario de 164792 Wh. 
 
62 
 
Tabla 16 
Valor total del consumo energético 
 
Potencia total Consumo diario 
Oficina de rectorado 41710 335764 
Sala de sesiones del honorable consejo universitario 176724 353580 
Coordinación área de educación continua y CECADEL 22102 176444 
 Dirección de planificación 26685 213022 
Área del Comedor 18133 18319 
Pasillos de la casona universitaria 19744 164792 
 
305098 1261921 
 
Para determinar el consumo energético de la Casona Universitaria, se evaluó cada uno de 
las áreas la cual se obtuvo 305098 watts en potencia total y 1261921 Wh de consumo diario, siendo 
la Sala de sesiones del honorable consejo universitario con mayor potencia total 176724 watts y 
consumo diario de 33580 y el área del comedor con menor potencia total 18133 W y de consumo 
diario 18319 Wh. 
 
 
63 
 
Resultado del objetivo #2 Estimar los componentes del sistema fotovoltaico de la 
casona Universitaria 
Figura 7 
Horas solares pico de la Casona Universitaria 
 
Fuente: Elaborado por Arteaga Melany 
 
 
En la figura 7 representa las horas solares pico desde el año 2012- 2022, la cual muestra 
la variabilidad en años mismo que representa el punto más alto al año 2013 sobrepasando los 5.3 
de HSP representado al mes de marzo, seguido del año 2017 en el mes de junio con 4.7 HSP, 
ascendiendo al año 2019 es de julio con menor hora solar pico 3.2 HSP 
 
 
 
64 
 
Figura 8 
Irradiación global de la Casona Universitaria 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fuente: Elaborado por Arteaga Melany 
La Figura 8 muestra la serie de tiempo de irradiación de la casona universitaria, la cual ha 
sido promediada a lo largo de un período de 10 años. El promedio de irradiación durante este 
lapso es de aproximadamente 4,04272727 W/m2, considerando la suma de la radiación directa y 
difusa. 
Se observa que el punto más alto de irradiación ocurrió en marzo del año 2013, 
superando los 5,300 W/m2. Luego, en junio del año 2017, la irradiación alcanzó los 4,700 
W/m2. Finalmente, en julio del año 2019, que es el mes con menor cantidad de horas solares 
pico, la irradiación descendió a 3,200 W/m2, Dado que, comprender la variabilidad estacional y 
anual de la irradiación solar en la casona universitaria, lo cual puede ser relevante para la 
planificación y diseño de sistemas de energía solar. 
65 
 
Figura 9 
Mapa solar 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fuente: Elaborado por Arteaga Melany 
Tomado de ArcMap 10.8 
66 
 
 
CÁLCULO DE CADA COMPONENTE. 
N. Paneles= E *1,2/HSP * Watt 
N. Paneles= 1.261.921*1,2/4,042*900 
N. Paneles= 1.514.305.2/3.641,4 
N. Paneles= 415,85 Equivalentes a 416 de 900 watt paneles que deben ser 
instalado en el techado de la casona universitaria 
Inc Opt = 3,7+0,69* -1,349657= 2,76 
Los 416 paneles deben llevar una inclinación de 2,76 hacia el norte para 
captar la mayor irradiación solar 
 
CÁLCULO DE DEMANDA Y NUMERO DE BATERÍAS 
AhD= (Demanda* Días de autonomía) / (voltaje del sistema* % de 
descarga) 
AhD= 1.514.305.2*1/48*0.5 
AhD= 1.514.305.2/24 
AhD= 63.096,05 
#Baterías= Ah D / Ah de Batería 
#Baterías= 63.096,05/ 3000 
#Baterías= 21 
 
 
67 
 
CÁLCULO DE AMPERAJE DEL SISTEMA 
Amp= Isc *# de paneles 
Amp= 17,64* 416 
Amp= 7338,24 
CÁLCULO DE INVERSOR 
Watt= Potencial total * 1,2 
Watt= 305098*1,2 
Watt= 366117.6 
= 1 inversor de 300 Kva. 
 
68 
 
Resultado del Objetivo #3 Proponer el esquema de instalación de sistema 
fotovoltaico. 
Tabla 17 
Proforma de cotización del proyecto 
Ítem Cantidad Componente Potencia Valor 
Unitario 
Valor Total 
1 416 Panel monocristalino 900 W 297 123,552 
2 21 Batería 300 A 388 8,148 
3 1 Inversor 300 Kva 4,390 4,390 
4 1 Controlador 300 Amp 700 700 
5 100 mtrs Cables 300 
 TOTAL $137,090 
 
Cálculo de sombra. 
El cálculo se sombra se desarrolló en función de conocer el tipo de conexión que se debe 
ejecutar paralela o en serie. 
Conexión en serie 
Es una conexión que ayuda a mantener una corriente baja, disminuyendo las perdidas por 
cableado, usa menor cableado, más ahorro y potencia máxima. 
Sim embargo en caso de presenciar sombra, la corriente del sistema fotovoltaico 
disminuye. 
Conexión en paralelo 
69 
 
 Casona universitaria 
Es una conexión que no les afecta las sombras y siempre mantiene la corriente máxima 
de la conexión, manteniendo un voltaje constante 
Determinación de sombra 
Bajo un análisis del área de estudio, la casona Universitaria se encuentra frente al edificio 
de las carreras de educación e ingeniería forestal, a una distancia de 7 metros, donde el sol se 
oculta hacia el Oeste proyectando una sombra a partir desde las 11:00 AM hasta las 17:30 frente 
al área de estudio, calculando lo siguiente. 
Figura 10 Cálculo de sombra 
 
 
 h=24,69m 
 b= 13m 
 
 
 a= 21m 
 
Bajo este análisis se determina que el edificio de la casona universitaria es opacado con 
una proyección de sombra de 21m, por tal razón la conexión de los paneles fotovoltaica debe ser 
paralela. 
 
 
 
9
900
0 
h2= a2+b2 
h2=(21m)2+(13m)2 
√h2= √(21m)2+(13m)2 
h=√441m2+169m2 
h=√610m2 
h= 24,69m 
 
 
Carrera de 
Forestal y 
Educación 
70 
 
 
Figura 11 
Esquema del sistema fotovoltaico frontal 
Fuente: Elaborado por Arteaga Melany 
Tomado de AutoCAD 2018 
Figura 12 
Esquema del sistema fotovoltaico lado lateral 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fuente: Elaborado por Arteaga Melany 
Tomado de AutoCAD 2018 
71 
 
 
Figura 13 
Esquema del sistema fotovoltaico isométrico 
 
 
 
 
 
 
 
Fuente: Elaborado por Arteaga Melany 
Tomado de AutoCAD 2018 
Figura