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FOTOTRANSDUCTORES
INST. CARLOS RAMOS GONZALES

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USO
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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


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ESPECTRO DE LUZ

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TIPOS DE TRANSDUCTORES DE LUZ A
ENERGIA ELECTRICA
• DISPOSITIVOS FOTOEMISORES

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• DISPOSITIVOS FOTOCONDUCTORES
• DISPOSITIVOS FOTOVOLTAICOS


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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.


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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.


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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.


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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

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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.


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FOTO MULTIPLICADOR

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PRINCIPIO DE LA VISION NOCTURNA


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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.
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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).
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DISPOSITIVOS
FOTOCONDUCTORES

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FOTORESISTENCIAS

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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.

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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.

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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.

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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.

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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).


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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


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• 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.

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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.

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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.

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Requerimientos Básicos

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Área disponible

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Estudio de sombras
Potencia requerida
(recibo CFE y equipos instalados)

Evaluación Local del Inmueble
(Orientación)

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MODELOS DE GENERACIÓN DE
ENERGÍA

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Los modelos fotovoltaicos que DESMEX
propone para la aplicación industrial son
Interconexión
Autoconsumo.

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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

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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.

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Aspectos Importantes
Mantenimiento del Sistema

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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.

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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.

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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

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Diagrama de radiación

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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.

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Instalaciones de los Paneles Transparentes

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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.

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S Ventajas
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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

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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.

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¿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.

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¿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.

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¿Cuánta electricidad produce?

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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.

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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.

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Integración Arquitectónica

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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.

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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.

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Ejemplo:

Se plantea un sistema de 100KW de
capacidad instalada.
Consiste en 572 módulos de 175watts
Área: 788.1m2

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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.

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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


53297885 2-6-foto-transductores

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