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  1. 1. S E N S O R E S Y T R A N S D U C T O R E S FOTOTRANSDUCTORES INST. CARLOS RAMOS GONZALES
  2. 2. S E N S O R E S Y T R A N S D U C T O R E S USO • • • • • • • • • • • • Receptores: comunicación por fibra óptica mandos a distancia Lectores ópticos: CD, DVD códigos de barras Sensores: presencia, ángulo, composición química, ... Monitores de luz: control de láseres Cámaras: vídeo, visión nocturna INST. CARLOS RAMOS GONZALES
  3. 3. S E N S O R E S ESPECTRO DE LUZ Y T R A N S D U C T O R E S INST. CARLOS RAMOS GONZALES
  4. 4. S E N S O R E S TIPOS DE TRANSDUCTORES DE LUZ A ENERGIA ELECTRICA • DISPOSITIVOS FOTOEMISORES Y T R A N S D U C T O R E S • DISPOSITIVOS FOTOCONDUCTORES • DISPOSITIVOS FOTOVOLTAICOS INST. CARLOS RAMOS GONZALES
  5. 5. S E N S O R E S Y T R A N S D U C T O R E S DISPOSITIVOS FOTOEMISORES Los detectores modernos general una señal como resultado de los fotones que llegan y chocan con él. Esta señal activa una aguja, envía una señal digital a un microprocesador y/o activa un graficador. El ruido, como ya se ha mencionado anteriormente, se refiere a una señal de fondo generada por la vecindad del instrumento con otros aparatos y/o por cambios mismos en el sistema electrónico en el detector. Un buen instrumento debe reunir los siguientes requerimientos: a) b) c) El ruido debe ser mínimo para que no interfiera con la señal recibida. El tiempo de respuesta debe ser corto. Debe ser estable durante un largo período de tiempo. INST. CARLOS RAMOS GONZALES
  6. 6. S E N S O R E S Y T R A N S D U C T O R E S FOTOTUBOS consiste de: A) un cilindro al alto vacío (con una ventana de cuarzo para UV) B) un cátodo semicilíndrico, el cual tiene en su superficie un compuesto, con propiedades tales que los electrones de ésa substancia se pueden desprender con relativa facilidad. Este compuesto generalmente es un óxido de un metal alcalino (litio, sodio, potasio, etc.) o Alcalinotérreos (calcio, bario, estroncio, etc.) C) un ánodo que es un alambre metálico. A este sistema se le aplica una diferencia de potencial de Aproximadamente 90 volts. INST. CARLOS RAMOS GONZALES
  7. 7. S E N S O R E S Y T R A N S D U C T O R E S FOTOTUBOS pasa a través de una La radiación que atraviesa la celda de muestra o de referencia ventana de vidrio pyrex o cuarzo del cilindro, y choca con la superficie fotoemisiba del cátodo. Los fotones son absorbidos y transfieren su energía a los electrones débilmente ligados a la superficie del material. Estos electrones son desprendidos del cátodo y son colectados por el ánodo, generándose un flujo de corriente en el circuito y la corriente generada es directamente proporcional al poder radiante de la radiación incidente. INST. CARLOS RAMOS GONZALES
  8. 8. S E N S O R E S Y T R A N S D U C T O R E S TUBO FOTO MULTIPLICADOR Cuando incide radiación sobre una superficie fotoemisiba se genera un desprendimiento de electrones de dicha superficie. Si estos electrones desprendidos se aceleran por medio de un campo eléctrico y chocan con otra superficie fotoemisiba, se desprenden más electrones que el primer caso. Si este proceso se repite una y otra vez, se tendrá un efecto multiplicador de los fotones. Este es el principio de un tubo fotomultiplicador el cual se representa INST. CARLOS RAMOS GONZALES
  9. 9. S E N S O R E S Y T R A N S D U C T O R E S FOTO MULTIPLICADOR Después de 9 pasos de amplificación, un fotón original ha originado un desprendimiento de aproximadamente 106 electrones. Los fototubos son utilizados primordialmente para percibir señales de baja intensidad. Su desventaja más grande es el costo elevado de este componente electrónico. INST. CARLOS RAMOS GONZALES
  10. 10. S E N S O R E S FOTO MULTIPLICADOR Y T R A N S D U C T O R E S INST. CARLOS RAMOS GONZALES
  11. 11. PRINCIPIO DE LA VISION NOCTURNA INST. CARLOS RAMOS GONZALES
  12. 12. S E N S O R Una fotorresistencia es un componente electrónico cuya resistencia disminuye E con el aumento de intensidad de luz incidente. Puede también ser llamado foto S resistor, fotoconductor, célula fotoeléctrica o resistor dependiente de la luz, cuya siglas, LDR, se originan de su nombre en inglés light-dependent resistor. Su Y cuerpo está formado por una célula o celda y dos patillas. En la siguiente imagen se muestra su símbolo eléctrico. T R A N S D U C El valor de resistencia eléctrica de un LDR es bajo cuando hay luz incidiendo en T él (puede descender hasta 50 ohms) y muy alto cuando está a oscuras (varios O megaohmios). R E INST. CARLOS RAMOS GONZALES S DISPOSITIVOS FOTOCONDUCTORES
  13. 13. S E N S O R E S FOTORESISTENCIAS Y T R A N S D U C T O R E S INST. CARLOS RAMOS GONZALES
  14. 14. S E N S O R E S Y T R A N S D U C T O R E S FOTODIODO Un fotodiodo es un semiconductor construido con una unión PN, sensible a la incidencia de la luz visible o infrarroja. Para que su funcionamiento sea correcto se polariza inversamente, con lo que se producirá una cierta circulación de corriente cuando sea excitado por la luz. Debido a su construcción, los fotodiodos se comportan como células fotovoltaicas, es decir, en ausencia de luz exterior generan una tensión muy pequeña con el positivo en el ánodo y el negativo en el cátodo. Esta corriente presente en ausencia de luz recibe el nombre de corriente de oscuridad. INST. CARLOS RAMOS GONZALES
  15. 15. S E N S O R E S Y T R A N S D U C T O R E S PRINCIPIO DE OPERACIÓN Un fotodiodo es una unión PN o estructura P-IN. Cuando una luz de suficiente energía llega al diodo, excita un electrón dándole movimiento y crea un hueco con carga positiva. Si la absorción ocurre en la zona de agotamiento de la unión, o a una distancia de difusión de él, estos portadores son retirados de la unión por el campo de la zona de agotamiento, produciendo una fotocorriente. INST. CARLOS RAMOS GONZALES
  16. 16. S E N S O R E S Y T R A N S D U C T O R E S PRINCIPIO DE OPERACIÓN Los diodos tienen un sentido normal de circulación de corriente, que se llama polarización directa. En ese sentido el diodo deja pasar la corriente eléctrica y prácticamente no lo permite en el inverso. En el fotodiodo la corriente (que varía con los cambios de la luz) es la que circula en sentido inverso al permitido por la juntura del diodo. Es decir, para su funcionamiento el fotodiodo es polarizado de manera inversa. Se producirá un aumento de la circulación de corriente cuando el diodo es excitado por la luz. INST. CARLOS RAMOS GONZALES
  17. 17. S E N S O R E S Y T R A N S D U C T O R E S COMPOSICIÓN El material empleado en la composición de un fotodiodo es un factor crítico para definir sus propiedades. Suelen estar compuestos de silicio, sensible a la luz visible (longitud de onda de hasta 1µm); germanio para luz infrarroja (longitud de onda hasta aprox. 1,8 µm ); o de cualquier otro material semiconductor. También es posible la fabricación de fotodiodos para su uso en el campo de los infrarrojos medios (longitud de onda entre 5 y 20 µm), pero estos requieren refrigeración por nitrógeno líquido. antiguamente se fabricaban exposímetros con un fotodiodo de selenio de una superficie amplia. INST. CARLOS RAMOS GONZALES
  18. 18. S E N S O R E S Y T R A N S D U C T O R E S DISPOSITIVOS FOTOVOLTAICOS Los módulos fotovoltaicos o colectores solares fotovoltaicos (llamados a veces paneles solares, aunque esta denominación abarca otros dispositivos) están formados por un conjunto de celdas (células fotovoltaicas) que producen electricidad a partir de la luz que incide sobre ellos (electricidad solar). El parámetro estandarizado para clasificar su potencia se denomina potencia pico, y se corresponde con la potencia máxima que el módulo puede entregar bajo unas condiciones estandarizadas, que son: • - radiación de 1000 W/m² • - temperatura de célula de 25 °C (no temperatura ambiente). INST. CARLOS RAMOS GONZALES
  19. 19. S E N S O R E S Y T R A N S D U C T O R E S DISPOSITIVOS FOTOVOLTAICOS • • • • • • • • • • • • • • • • • • • Centrales conectadas a red con subvención a la producción. Estaciones repetidoras de microondas y de radio. Electrificación de pueblos en áreas remotas (Electrificación rural). Instalaciones médicas en áreas rurales. Corriente eléctrica para casas de campo. Sistemas de comunicaciones de emergencia. Sistemas de vigilancia de datos ambientales y de calidad del agua. Faros, boyas y balizas de navegación marítima. Bombeo para sistemas de riego, agua potable en áreas rurales y abrevaderos para el ganado. Balizamiento para protección aeronáutica. Sistemas de protección catódica. Sistemas de desalinización. Vehículos de recreo. Señalización ferroviaria. Sistemas para cargar los acumuladores de barcos. Fuente de energía para naves espaciales. Postes SOS (Teléfonos de emergencia de carretera). Parquímetros. Recarga de Scooters Eléctricos INST. CARLOS RAMOS GONZALES
  20. 20. S E N S O R E S Y T R A N S D U C T O R E S DISPOSITIVOS FOTOVOLTAICOS • Las placas fotovoltaicas se dividen en: • Cristalinas – Monocristalinas: se componen de secciones de un único cristal de silicio (reconocibles por su forma circular u octogonal, donde los 4 lados cortos, si se observa, se aprecia que son curvos, debido a que es una célula circular recortada). – Policristalinas: cuando están formadas por pequeñas partículas cristalizadas. • Amorfas: cuando el silicio no se ha cristalizado. Su efectividad es mayor cuanto mayores son los cristales, pero también su peso, grosor y coste. El rendimiento de las primeras puede alcanzar el 20% mientras que el de las últimas puede no llegar al 10%, sin embargo su coste y peso es muy inferior. INST. CARLOS RAMOS GONZALES
  21. 21. S E N S O R E S Y T R A N S D U C T O R E S SISTEMAS Para Generar electricidad solar Fotovoltaica se necesita: Un Generador Fotovoltaico (conjunto de módulos conectados entre sí). Soportes de la instalación (estructura). Un Inversor para transformar la electricidad producida por un generador (corriente continua) con las mismas características de la red convencional (corriente alterna a 127volts o 220volts y una frecuencia de 60hz). Se instala entre le generador fotovoltaico y el punto de conexión a la red. Medidor Bidireccional que de cuenta de la electricidad recibida de la red eléctrica y la producida por la instalación misma.
  22. 22. S E N S O R E S Y T R A N S D U C T O R E S BENEFICIOS DEL SISTEMA NO dañan el Ambiente. Gran ahorro en gasto de energía. Larga vida útil. Son sistemas de gran simplicidad, silencio y duración. Sistemas Seguros y requieren poco mantenimiento. El montaje es corto, y el costo de operación y mantenimiento es bajo. Contribuye a disminuir la vulnerabilidad del sistema de energía eléctrica.
  23. 23. S E N S O R E S Requerimientos Básicos Y Área disponible T R A N S D U C T O R E S Estudio de sombras Potencia requerida (recibo CFE y equipos instalados) Evaluación Local del Inmueble (Orientación)
  24. 24. S E N S O R E S MODELOS DE GENERACIÓN DE ENERGÍA Y T R A N S D U C T O R E S Los modelos fotovoltaicos que DESMEX propone para la aplicación industrial son Interconexión Autoconsumo.
  25. 25. S E N S O R E S Y T R A N S D U C T O R E S MODELO DE INTERCONEXIÓN Para Sistema Residencial La potencia máxima a instalar para un sistema residencial es menor a 10KW. Para el caso del los servicios en baja tensión esta será menor a 30 KW. Para la facturación el cliente únicamente pagará la energía obtenida por la diferencia entre la entregada por el sistema fotovoltaico a la red, y la consumida por el cliente de la red. Cuando la diferencia sea negativa, se considerará como un crédito a favor del cliente que produce y podrá ser compensado dentro del periodo de 12 meses siguientes. En caso de no utilizarlo este se perderá.* * Diario Oficial de la Federación 27 Junio 2007
  26. 26. S E N S O R E S Y T R A N S D U C T O R E S MODELO DE AUTOCONSUMO Consiste en generar energía con el sistema fotovoltaico, del cuál se aprovechará en un 100%, mientras se cumplan los parámetros de generación. El modelo trabaja como un sistema híbrido, en caso de requerir más energía de la suministrada por el sistema, se tomará de la red eléctrica (CFE). Los parámetros de funcionamiento del sistema están fijados por las horas de radiación durante el día, esto significa que mientras haya radiación suficiente para operar los componentes del sistema, estos estarán generando energía.
  27. 27. S E N S O R E S Aspectos Importantes Mantenimiento del Sistema Y T R A N S D U C T O R E S El mantenimiento de los sistemas fotovoltaicos conectados a la red es mínimo, De carácter preventivo, No tiene partes móviles sometidas a desgaste, ni requiere cambio de piezas ni lubricación. Se considera recomendable, realizar revisiones periódicas de las instalaciones, para asegurar que todos los componentes funcionan correctamente.
  28. 28. S E N S O R E S Y T R A N S D U C T O R E S Paneles Solares Transparentes es importante ofrecer productos que optimicen la unión de forma y funcionamiento ya que van de la mano con el diseño que convenza estéticamente. Por eso ofrecemos a nuestros clientes la opción de paneles transparentes que cumplan con las altas exigencias estéticas de nuestros clientes. Tanto en el tejado como en la fachada: la alta variabilidad de los paneles permite unir un diseño atractivo con la producción de energía sin emisión de sustancias nocivas y respetando siempre el medio ambiente.
  29. 29. S E N S O R E S Y T R A N S D U C T O R E S Estructuras Multifuncionales de los paneles transparentes: Protección térmica Insonorización Protección solar Protección antirrobo Diseño innovador Producción de energía de forma respetuosa con el medio ambiente Reciclaje de los elementos de la fachada
  30. 30. S E N S O R E S Diagrama de radiación Y T R A N S D U C T O R E S El gráfico muestra la radiación solar anual media en Europa con distintos ángulos de inclinación y orientaciones representada en tanto por ciento de la radiación máxima. Por ejemplo, la radiación en un tejado plano (el punto medio del círculo) es de aprox. el 85% de la radiación máxima.
  31. 31. S E N S O R E S Y T R A N S D U C T O R E S Instalaciones de los Paneles Transparentes
  32. 32. S E N S O R E S Y T R A N S D U C T O R E S Paneles Solares Flexibles Paneles Flexibles es la mejor membrana sintética generadora de energía que se utiliza para los sistemas fotovoltaicos integrados en el techo. Los selladores para techo están hechos de membrana de alta calidad, flexibles y ligeros, se emplean con módulos fotovoltaicos como una protección confiable para los edificios contra la lluvia y para la conversión directa de energía solar en energía eléctrica.
  33. 33. S E N S O R E S Ventajas Y • • T R A • N S D U C• T O R E S Paneles Solares Flexibles de los paneles flexibles: Son flexibles, sin vidrio o marcos Tienen el peso muy ligero y pueden ser instalados arriba de los techos diseñados con estructuras ligeras; Proporcionan la producción hasta 20% superior que los módulos de células solares cristalinas de la misma clasificación. Certificado con ESTI-Ispra según IEC 61646/CEC 701 y con Technical Supervisory Association TÜV Rheinland como material de protección Clase II
  34. 34. S E N S O R E S Y T R A N S D U C T O R E S Paneles Solares Flexibles
  35. 35. S E N S O R E S Y T R A N S D U C T O R E S Paneles Solares Flexibles Paneles Solares Flexibles
  36. 36. S E N S O R E S Y T R A N S D U C T O R E S Aspectos Importantes Funcionamiento continuo todo el año en cualquier zona geográfica. Los módulos fotovoltaicos generan electricidad durante todo el año, mientras llegue radiación solar. En verano se genera más electricidad, aunque la inclinación de los módulos también es importante. En los días nublados también se genera electricidad, aunque el rendimiento energético se reduce proporcionalmente en la reducción de la intensidad de la radiación.
  37. 37. S E N S O R E S Y T R A N S D U C T O R E S Aspectos Importantes ¿Dónde y cómo deberían situarse los módulos fotovoltaicos? Terrazas, Tejados, Patios, Fachadas, Ventanas, Balcones, Paredes y Cornisas. La localización tiene que ser donde NO exista sombra (al menos durante las horas centrales del día); vegetación, edificios que bloqueen, etc. Debe analizarse orientación e inclinación de los módulos para optimizar incidencia del sol.
  38. 38. S E N S O R E S Y T R A N S D U C T O R E S Aspectos Importantes ¿Qué sucede si se genera más electricidad de la que se consume, o se consume más de la que se genera? Con el sistema fotovoltaico instalado en conexión con la red. El excedente de electricidad producido por el sistema fotovoltaico puede volcarse a la red, mientras que se sigue consumiendo electricidad de la red con normalidad como antes.
  39. 39. S E N S O R E S Aspectos Importantes ¿Cuánta electricidad produce? Y T R A N S D U C T O R E S Depende del tipo y módulos instalados, cantidad de Orientación, inclinación, La radiación solar que les llegue, La calidad de la instalación, Potencia nominal (en vatios pico o Kilovatios pico) de los módulos.
  40. 40. S E N S O R E S Y T R A N S D U C T O R E S Aspectos Importantes Tiempo de vida Los módulos fotovoltaicos tienen una vida óptima de 35-40 años; y las garantías para los mismos ya son de 20-25 años. La experiencia demuestra que en realidad estos componentes nunca (hasta ahora) dejan de generar electricidad, aunque con el paso del tiempo las celdas fotovoltaicas tienden a bajar su rendimiento energético. Las celdas son fabricadas a partir del silicio.(uno de los elementos mas abundantes en el planeta). Diseñados para resistir inclemencias del tiempo.
  41. 41. S E N S O R E S Y T R A N S D U C T O R E S Integración Arquitectónica
  42. 42. S E N S O R E S Y T R A N S D U C T O R E S OM - ¿Qué es OM? Esta tarifa se aplicará a los servicios que destinen la energía a cualquier uso, suministrados en media tensión, con una demanda menor a 100 kW.
  43. 43. S E N S O R E S Y T R A N S D U C T O R E S HM - ¿Qué es HM? Esta tarifa se aplicará a los servicios que destinen la energía a cualquier uso, suministrados en media tensión, con una demanda de 100 kilowatts o más.
  44. 44. S E N S O R E S Y T R A N S D U C T O R E S Ejemplo: Se plantea un sistema de 100KW de capacidad instalada. Consiste en 572 módulos de 175watts Área: 788.1m2
  45. 45. S E N S O R E S Y T R A N S D U C T O R E S
  46. 46. S E N S O R E S Y T R A N S D U C T O R E S Descubren nuevo foto transductor Desde hace más de cien años que los médicos y científicos saben que la sustancia retinol juega un papel crucial en el sentido de la vista. El retinol, o vitamina A, es la vitamina que faculta a cierto tipo de células nerviosas a que se comporten como una foto celda, reconociendo no solo la luminosidad sino también el color. A las células que contienen esta vitamina, y funcionan para convertir la luz en impulsos eléctricos, se les denomina foto transductores. Los científicos de la Universidad de California Irvine descubrieron casi por accidente nuevas células que actúan como foto transductores, pero que basan su funcionamiento en una proteína denominada criptocroma, misma que es un derivado de la vitamina B2. Este compuesto se encontró en una serie de células, y ellas actuaban como foto transductores de la luz que recibían del ambiente. Anteriormente no se habían descubierto estas funciones, ya que se estimaba que esta proteína criptocroma solo actuaba en procesos lentos de conducción de impulsos eléctricos causados por la iluminación circundante. INST. CARLOS RAMOS GONZALES
  47. 47. S E N S O R E S Y T R A N S D U C T O R E S Descubren nuevo foto transductor Con este descubrimiento, los científicos tienen oportunidad de probar nuevos enfoques en cuanto a sensores de luz, pero también a posibles desarrollos de tecnología médica que, por un lado permita curar la ceguera y, por otro lado, alterar el comportamiento de estos receptores de luz para ofrecer alternativas a afecciones visuales de muchísimas personas en el mundo. Además, en experimentos en otras áreas será posible encontrar manera de detectar luz sin que intervenga el retinol, permitiendo la creación de posibles detectores o sensores orgánicos que utilicen esta proteína INST. CARLOS RAMOS GONZALES

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