Mostrar el registro sencillo del ítem

Construcción de un prototipo de árbol cargador solar con módulos amorfos para la producción de energía fotoeléctrica para el campus de UTS Barrancabermeja vigencia 2025

dc.rights.licenseabiertoes_ES
dc.contributor.advisorArciniegas, Paola Andrea
dc.contributor.authorGrimaldos Pérez, Richard Vladimir
dc.contributor.authorCastellanos, Lorena Mejía
dc.contributor.authorNúñez Prada, Karol Julieth
dc.contributor.otherSanabria Quintero, Henry Andrés
dc.coverage.spatialBarrancabermeja, Colombia.es_ES
dc.date.accessioned2026-01-08T03:51:55Z
dc.date.available2026-01-08T03:51:55Z
dc.identifier.citationGrimaldos R. Lorena M. Nuñez K. (2025) Construcción de un prototipo de árbol cargador solar con módulos amorfos para la producción de energía fotoeléctrica para el campus de UTS Barrancabermeja. Unidades Tecnológicas de Santanderes_ES
dc.identifier.urihttp://repositorio.uts.edu.co:8080/xmlui/handle/123456789/22526
dc.descriptionAbarca los principios, tecnologías y aplicaciones de las fuentes de energía limpia: solar, eólica, hidráulica, biomasa, geotérmica y oceánica. Incluye estudios de recurso, sistemas de conversión, diseño de instalaciones y evaluación del potencial energético, promoviendo la transición hacia modelos sostenibles y de bajo impacto ambiental. Incluye la generación, transmisión, distribución y uso de la energía eléctrica. Se enfoca en la estabilidad, calidad, protección y operación de redes, así como en la integración de energías renovables, microrredes y sistemas de almacenamiento. También aborda normativas técnicas y sistemas de gestión inteligente (smart grids). Estudia la relación entre sistemas energéticos y el entorno ecológico, evaluando emisiones, residuos, huella de carbono y afectaciones sobre recursos naturales. Incluye normas ambientales, análisis de ciclo de vida y estrategias para la descarbonización. Esta área fomenta una formación integral orientada a la transición energética justa y sostenible.es_ES
dc.description.abstractEl presente proyecto desarrolla un prototipo de árbol cargador solar mediante módulos fotovoltaicos amorfos para suministrar energía eléctrica de libre acceso en el campus de las Unidades Tecnológicas de Santander, sede Barrancabermeja. El objetivo general busca construir un sistema autónomo de captación, almacenamiento y distribución energética que permita a la comunidad académica cargar dispositivos electrónicos utilizando energía solar renovable. La metodología adoptada corresponde a una investigación aplicada con enfoque cuantitativo, estructurada en cinco fases: diagnóstico y fundamentación teórica sobre tecnologías fotovoltaicas; diseño del sistema mediante selección de componentes y cálculos eléctricos; construcción y ensamblaje del prototipo; pruebas experimentales con medición de parámetros eléctricos; y socialización mediante elaboración de manuales y capacitación a usuarios. La población beneficiaria incluye estudiantes, docentes y personal administrativo que requieren cargar dispositivos móviles durante sus actividades académicas.es_ES
dc.description.sponsorshipUnidades Tecnologicas de Santanderes_ES
dc.description.tableofcontentsRESUMEN EJECUTIVO 16 INTRODUCCIÓN 18 1. DESCRIPCIÓN DEL TRABAJO DE INVESTIGACIÓN 21 1.1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 21 1.2. JUSTIFICACIÓN 22 1.3. OBJETIVOS 22 1.3.1. OBJETIVO GENERAL 23 1.3.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS 23 1.4. ESTADO DEL ARTE 24 2. MARCO REFERENCIAL 30 2.1. MARCO TEÓRICO 30 2.1.1. LA ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA 30 2.1.2. IMPORTANCIA DE LOS FOTONES EN EL EFECTO FOTOVOLTAICO 31 2.1.3. TIPOS DE CÉLULAS Y COMPONENTES DEL SISTEMA 32 2.1.3.1 Silicio monocristalino: 32 2.1.3.1.1 Materia prima: arena de silicio electrónico 33 2.1.3.1.2 Crecimiento cristalino: formando el “lingote” de silicio 33 2.1.3.1.3 Fabricación de obleas: cortes y limpieza 34 2.1.3.1.4 Dopaje: dando la capacidad de generar electricidad 34 2.1.3.2 Silicio policristalino: 34 2.1.3.3 Silicio amorfo (capa fina): 36 2.1.3.4 Componentes de una instalación fotovoltaica típica 39 2.1.4. HISTORIA Y EVOLUCIÓN 40 2.1.5. APLICACIONES Y ESTADO ACTUAL 40 2.1.6. VENTAJAS Y DESAFÍOS 41 2.2. MARCO CONCEPTUAL 42 2.2.1.1 Energías Renovables 42 2.2.1.2 Transición Energética 44 2.2.1.3 Descarbonización: 46 2.2.1.4 Diversificación de la matriz energética: 48 2.2.1.5 Eficiencia energética: 50 2.2.1.6 Electrificación: 51 2.2.1.7 Innovación tecnológica en el ámbito de la energía: 53 2.2.1.8 Dimensión social y económica: 55 2.2.1.9 Relación entre Energías Renovables y Transición Energética 58 2.2.1.10 Conceptos relacionados 59 2.3. MARCO LEGAL Y NORMATIVO 61 2.3.1. NORMATIVIDAD NACIONAL SOBRE ENERGÍAS RENOVABLES 61 2.3.1.1 Ley 1715 de 2014 – Marco Principal de Energías Renovables 61 2.3.1.2 Decreto 1403 de 2024 - Modernización de la Autogeneración 62 2.3.1.3 Proyecto de Decreto "Colombia Solar" 2025 63 2.3.2. REGULACIÓN TÉCNICA DEL SECTOR ELÉCTRICO 64 2.3.2.1 Resoluciones CREG - Marco Técnico Operativo 64 2.3.3. NORMATIVIDAD DE SEGURIDAD ELÉCTRICA 65 2.3.3.1 RETIE - Reglamento Técnico de Instalaciones Eléctricas 65 2.3.3.2 Norma Técnica Colombiana NTC 2050 66 2.3.4. ESTÁNDARES INTERNACIONALES DE CALIDAD Y SEGURIDAD 66 2.3.4.1 Normas IEC para Módulos Fotovoltaicos 66 2.3.5. NORMATIVIDAD AMBIENTAL 68 2.3.5.1 Licencia Ambiental Solar (LASolar) 68 2.3.5.2 Requisitos Ambientales para Instituciones Educativas 70 2.3.6. NORMATIVIDAD ESPECÍFICA PARA INSTITUCIONES EDUCATIVAS 72 2.3.6.1 Normas Técnicas Colombianas para Educación Superior 72 2.3.7. PERMISOS Y AUTORIZACIONES REQUERIDAS 75 2.3.8. CONSIDERACIONES DE IMPLEMENTACIÓN 77 2.3.9. IMPACTO AMBIENTAL 78 3. DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN 80 3.1. TIPO DE INVESTIGACIÓN 80 3.2. POBLACIÓN 81 3.3. FASES DE LA INVESTIGACIÓN 82 3.3.1. FASE 1. DIAGNÓSTICO DEL ESTADO DEL ARTE DE LA PROPUESTA 82 3.3.2. FASE 2. DISEÑO DEL SISTEMA FOTOVOLTAICO 82 3.3.3. FASE 3. CONSTRUCCIÓN Y ENSAMBLAJE DEL PROTOTIPO 83 3.3.4. FASE 4. PRUEBAS EXPERIMENTALES Y VALIDACIÓN DEL SISTEMA 83 4. DESARROLLO DEL TRABAJO DE GRADO 85 4.1. DIAGNÓSTICO Y FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA 85 4.1.1. EVALUACIÓN DEL POTENCIAL SOLAR DEL SITIO 85 4.1.2. REVISIÓN DE TECNOLOGÍAS FOTOVOLTAICAS 86 4.2. DISEÑO DEL SISTEMA FOTOVOLTAICO 89 4.2.1. ESTIMACIÓN DE CONSUMO ENERGÉTICO DIARIO 89 4.2.1.1 Dispositivos objetivo: 89 4.2.1.2 Cálculo de energía por dispositivo: 90 4.2.1.3 Consumo total diario: 90 4.2.2. CAPACIDAD DE PANELES SOLARES NECESARIA 90 4.2.3. CÁLCULO DE POTENCIA FOTOVOLTAICA: 92 4.2.4. CONFIGURACIÓN DE MÓDULOS (SERIE/PARALELO) 93 4.2.4.1 Especificaciones de los paneles seleccionados: 93 4.2.4.1.1 Opción 1: Configuración en SERIE (2 paneles) 94 4.2.4.1.2 Opción 2: Configuración en PARALELO (2 paneles) 94 4.2.4.2 Diagrama de configuración: 96 4.2.5. DIMENSIONAMIENTO DEL SISTEMA DE ALMACENAMIENTO, CAPACIDAD DE BATERÍAS REQUERIDA. 97 4.2.5.1 Fórmula de dimensionamiento: 97 4.2.5.2 Parámetros de diseño: 98 4.2.5.3 Cálculo de capacidad mínima teórica considerando 2 días de autonomía: 99 4.2.5.4 Capacidad recomendada mínima: 50 Ah - 12V 99 4.2.6. CONSIDERACIÓN DE ENERGÍA QUE DEBE ENTREGAR LA BATERÍA AL INVERSOR: 100 4.2.7. RECÁLCULO CON ENERGÍA REAL DE BATERÍA: 100 4.2.8. TIPO DE BATERÍA SELECCIONADA 101 4.2.9. ANÁLISIS DE CADA TECNOLOGÍA: 102 4.2.9.1 Baterías AGM (Absorbed Glass Mat): 102 4.2.9.2 Baterías GEL: 102 4.2.9.3 Baterías de Litio (LiFePO4): 103 4.2.9.4 Justificación de Selección: Batería GEL 103 4.2.9.5 Batería seleccionada: VHR12V100AH (GEL) 105 4.2.9.6 Justificación del sobredimensionamiento: 105 4.2.10. SELECCIÓN DE COMPONENTES 109 4.2.11. FICHA TÉCNICA 1: MÓDULOS FOTOVOLTAICOS 109 4.2.11.1 Características Mecánicas: 110 4.2.11.2 Características Eléctricas de Conexión: 111 4.2.11.3 Características Mecánicas Especiales: 111 4.2.11.4 Condiciones Ambientales de Operación: 111 4.2.11.5 Certificaciones y Normativas: 112 4.2.11.6 Aplicaciones Recomendadas: 112 4.2.11.7 Ventajas para el Proyecto: 112 4.2.12. FICHA TÉCNICA 2: CONTROLADOR DE CARGA MPPT 113 4.2.12.1 Tecnología MPPT (Maximum Power Point Tracking): 114 4.2.12.2 Voltajes de Carga para Baterías Selladas (12V): 117 4.2.12.3 Compensación de Temperatura: 117 4.2.12.4 Funciones Avanzadas: 118 4.2.12.5 Comunicación y Monitoreo: 119 4.2.12.6 Software y Aplicaciones: 119 4.2.12.7 Características Físicas: 119 4.2.12.8 Condiciones Ambientales: 120 4.2.12.9 Clasificación de Protección: 120 4.2.12.10 Consumo Propio: 120 4.2.12.11 Pérdidas en Circuito de Descarga: 121 4.2.12.12 Certificaciones y Normativas: 121 4.2.12.13 Ventajas para el Proyecto: 121 4.2.12.14 Comparación con Otros Modelos de la Serie: 123 4.2.12.15 Justificación XTRA 3210N: 123 4.2.12.16 Información del Proveedor: 125 4.2.13. FICHA TÉCNICA 3: BATERÍA DE CICLO PROFUNDO 125 4.2.13.1 Detalles de Capacidad: 126 4.2.13.2 Capacidad según tiempo de descarga: 126 4.2.13.3 Parámetros Eléctricos Internos: 126 4.2.13.4 Ciclos de Vida según Profundidad de Descarga 127 4.2.13.5 Tenciones de Operación para Sistemas Solares a 25°C 127 4.2.13.6 Compensación de Temperatura: 128 4.2.13.7 Rangos de Temperatura de Operación: 128 4.2.13.8 Efectos de temperatura: 128 4.2.13.9 Características Físicas: 129 4.2.13.10 Características de Seguridad: 129 4.2.13.11 Ventajas de la Tecnología GEL: 131 4.2.13.12 Aplicaciones Recomendadas: 135 4.2.13.13 Ventajas para el Proyecto: 135 4.2.13.14 Consideraciones Importantes 138 4.2.14. FICHA TÉCNICA 4: CABLE FOTOVOLTAICO 142 4.2.14.1 Características del Conductor: 142 4.2.14.2 Sistema de Aislamiento (Halogen Free): 143 4.2.14.3 Características del Aislamiento: 143 4.2.14.4 Parámetros Eléctricos: 143 4.2.14.5 Cálculo de Caída de Tensión: 144 4.2.14.6 Tabla de Caída de Tensión vs Distancia: 144 4.2.14.7 Temperaturas de Operación: 145 4.2.14.8 Vida Útil: 145 4.2.14.9 Propiedades Mecánicas: 147 4.2.14.10 Ensayos de Calidad Realizados: 147 4.2.14.11 Certificaciones y Normativas: 149 4.2.14.12 Ventajas para Aplicaciones Fotovoltaicas: 149 4.2.14.13 Ventajas para el Proyecto: 153 4.2.14.14 Aplicaciones del Cable: 156 4.2.14.15 Presentación Comercial: 156 4.2.14.16 Información del Proveedor: 157 4.2.14.17 Almacenamiento y Manejo: 157 4.2.15. FICHA TÉCNICA 5: FUSIBLE DE PROTECCIÓN FOTOVOLTAICA 157 4.2.15.1 Características Eléctricas Detalladas 158 4.2.15.2 Análisis de Protección para el Proyecto: 160 5. RESULTADOS 169 5.1. DISEÑO CAD/3D DE COMPONENTES DEL PROTOTIPO 169 5.1.1. ENSAMBLAJE FINAL DEL PROTOTIPO 169 5.1.2. ESTRUCTURA TIPO ÁRBOL 172 5.2. 5.1.3. SISTEMA DE ALMACENAMIENTO - BATERÍA 176 5.3. 5.1.4. SISTEMA DE CONTROL - CONTROLADOR DE CARGA MPPT 178 5.4. 5.1.5. SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN - BUS USB 181 5.5. 5.1.6. MOBILIARIO - BANCO CON GABINETE INTEGRADO 184 5.6. 5.1.7. GABINETE - SISTEMA DE PUERTAS 188 6. CONCLUSIONES 193 7. RECOMENDACIONES 195 7.1. RECOMENDACIONES TÉCNICAS PARA OPTIMIZACIÓN DEL SISTEMA 195 7.2. RECOMENDACIONES PARA GESTIÓN OPERACIONAL Y MANTENIMIENTO 196 8. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 198 9. APÉNDICES 202 10. ANEXOS 203 10.1. ANEXO A: DIAGRAMAS ELÉCTRICOS DEL SISTEMA 203 10.2. ANEXO B: REGISTRO FOTOGRÁFICO DEL PROCESO DE CONSTRUCCIÓN 204es_ES
dc.language.isoeses_ES
dc.publisherUnidades Tecnologicas de Santanderes_ES
dc.subjectEnergía solar fotovoltaica, módulos amorfos, autogeneración, sostenibilidad energética, árbol cargador solar.es_ES
dc.titleConstrucción de un prototipo de árbol cargador solar con módulos amorfos para la producción de energía fotoeléctrica para el campus de UTS Barrancabermeja vigencia 2025es_ES
dc.typedegree workes_ES
dc.rights.holderUnidades Tecnologicas de Santanderes_ES
dc.date.emitido2025-11-28
dc.dependenciafcnies_ES
dc.proceso.procesoutsinvestigaciones_ES
dc.type.modalidadproyecto_de_investigaciónes_ES
dc.format.formatopdfes_ES
dc.titulogTecnología en Gestión de Recursos Energéticoses_ES
dc.educationleveltecnologoes_ES
dc.contibutor.evaluatorevaluadores_ES
dc.date.aprobacion2025-11-27
dc.description.programaacademicoIngeniería en Energíases_ES
dc.dependencia.regionbarrancaes_ES


Ficheros en el ítem

Thumbnail
Nombre:
F-DC-125 Informe final trabajo ...
Tamaño:
7.005Mb
Formato:
PDF
Ver/
Thumbnail
Nombre:
F-IN-13 Licencia y Autorización ...
Tamaño:
4.390Mb
Formato:
PDF
Ver/

Este ítem aparece en la(s) siguiente(s) colección(ones)

Mostrar el registro sencillo del ítem