MICRO ESTACIÓN FOTOVOLTAICA PARA
LA ILUMINACIÓN DE UN CRIADERO DE
CAVIA PORCELLUS EN LA COMUNIDAD
DE CHIRINCHE BAJO
MICRO STATION FOR THE ILLUMINATION OF A
CAVIA PORCELLUS FARM IN THE COMMUNITY
OF CHIRINCHE BAJO
William Patricio Tigse Bravo
Universidad de las Fuerzas Armadas ESPE, Ecuador
Jonathan Samuel Lozada
Instituto Superior Tecnológico Simón Bolívar, Ecuador
Adriana Edelina Calderón Vilaña
Investigador Independiente, Ecuador
Ángel Danilo Arellano Castro
Instituto Superior Tecnológico Simón Bolívar, Ecuador
Edison David Mañay Chochos
Alfa Soluciones Ingeniería, Ecuador
pág. 4024
DOI: https://doi.org/10.37811/cl_rcm.v8i2.10818
Micro Estación Fotovoltaica para la Iluminación de un Criadero de Cavia
Porcellus en la Comunidad de Chirinche Bajo
William Patricio Tigse Bravo1
wptigse@espe.edu.ec
https://orcid.org/0009-0000-0422-2549
Universidad de las Fuerzas Armadas ESPE
Sangolqui – Ecuador
Jonathan Samuel Lozada Pilco
j_lozada@istsb.edu.ec
https://orcid.org/0000-0002-2407-0201
Instituto Superior Tecnológico Simón Bolívar
Guayaquil - Ecuador
Adriana Edelina Calderón Vilaña
adri_calderon12@hotmail.com
https://orcid.org/0009-0001-1003-8155
Investigador Independiente
Sangolqui – Ecuador
Ángel Danilo Arellano Castro
a_arellano@istsb.edu.ec
https://orcid.org/0000-0002-0966-7122
Instituto Superior Tecnológico Simón Bolívar
Guayaquil - Ecuador
Edison David Mañay Chochos
edmanay@outlook.com
https://orcid.org/0000-0002-3447-2511
Alfa Soluciones Ingeniería
Salcedo- Ecuador
RESUMEN
El estudio se enfoca en la implementación de una micro estación fotovoltaica Off-Grid en un criadero
de cuyes en la comunidad de Chirinche Bajo, Ecuador. Debido a la lejanía de los criaderos de las redes
eléctricas y el racionamiento que el país ha experimentado, la tecnología fotovoltaica se presenta como
una solución para proporcionar energía limpia y promover la autonomía energética. La cría de cuyes es
una actividad fundamental para muchas familias en la región andina, pero enfrenta obstáculos debido a
la falta de iluminación adecuada durante las actividades en las noches y en las madrugadas. Para resolver
este problema, se sigue una metodología detallada que incluye la estimación de la demanda de energía,
la evaluación de la radiación solar disponible, la selección de componentes del sistema y el diseño e
implementación del sistema fotovoltaico. Los resultados del estudio demuestran que la micro estación
cumple exitosamente su propósito de iluminar el criadero de cuyes, demostrando su funcionalidad y
utilidad práctica. La integración de la tecnología fotovoltaica en la cría de cuyes no solo beneficia a los
agricultores en términos de generación eléctrica, sino que también contribuye al desarrollo comunitario
y al logro de los Objetivos de Desarrollo Sostenible de la ONU, específicamente los objetivos 7 y 8.
Esto implica un impacto positivo en la comunidad al proporcionar acceso a energía limpia y promover
el crecimiento económico sostenible.
Palabras clave: micro estación fotovoltaica, crianza de cuyes, energía renovable, sostenibilidad,
desarrollo comunitario
1
Autor principal.
Correspondencia: wptigse@espe.edu.ec
pág. 4025
Micro Station for the Illumination of a Cavia Porcellus Farm in the
Community of Chirinche Bajo
ABSTRACT
The study focuses on the implementation of an off-grid photovoltaic micro-station in a guinea pig farm
in the community of Chirinche Bajo, Ecuador. Due to the remoteness of the farms from the power grid
and the rationing that the country has experienced, photovoltaic technology is presented as a solution
to provide clean energy and promote energy autonomy. Guinea pig farming is a fundamental activity
for many families in the Andean region, but faces obstacles due to the lack of adequate lighting during
night and early morning activities. To solve this problem, a detailed methodology is followed that
includes estimation of energy demand, evaluation of available solar radiation, selection of system
components, and design and implementation of the photovoltaic system. The results of the study show
that the micro station successfully fulfills its purpose of illuminating the guinea pig farm, demonstrating
its functionality and practical utility. The integration of PV technology in guinea pig farming not only
benefits the farmers in terms of electricity generation, but also contributes to community development
and the achievement of the UN Sustainable Development Goals, specifically Goals 7 and 8. This implies
a positive impact on the community by providing access to clean energy and promoting sustainable
economic growth.
Keywords: photovoltaic micro station, guinea pig breeding, renewable energy, sustainability,
community development
Artículo recibido 20 febrero 2024
Aceptado para publicación: 30 marzo 2024
pág. 4026
INTRODUCCIÓN
El Cavia Porcellus, conocido comúnmente como cuy, es una especie autóctona de la región andina,
presente principalmente en países como Ecuador, Bolivia y Perú. La cría de estos animales suele ser
llevada a cabo por habitantes de las zonas rurales de la región. Los cuyes proporcionan una valiosa
fuente de proteína y son parte integral del patrimonio cultural de estos países. En la actualidad, los cuyes
desempeñan un papel importante en la seguridad alimentaria de las zonas altas de la región andina
(Buela et al., 2022; Guerrero Pincay et al., 2020).
La cría de cuyes es una actividad arraigada en numerosas comunidades de la región Andina de Ecuador,
donde desempeña un papel vital como fuente de alimento y sustento económico para muchas familias.
Sin embargo, esta actividad enfrenta importantes desafíos en términos de eficiencia energética y
sostenibilidad debido a la falta de iluminación adecuada que facilite las tareas diarias de los agricultores
en la crianza de cuyes. La disponibilidad limitada de recursos energéticos convencionales y los altos
costos asociados representan obstáculos significativos para los campesinos.
La energía fotovoltaica surge como una solución atractiva y viable para abordar los desafíos energéticos
actuales. Esta tecnología ofrece una fuente de energía limpia, renovable y cada vez más accesible. Los
avances significativos en esta área la hacen especialmente adecuada para aplicaciones en conexiones
fuera de la red eléctrica convencional (Off-Grid), beneficiando a residentes en áreas aisladas al permitir
el uso de tecnologías respetuosas con el medio ambiente (Alvarado Villcas & Valdiviezo Calderon,
2021). En un contexto donde las fuentes de energía tradicionales se agotan y las preocupaciones
ambientales aumentan, el sol emerge como un proveedor clave para satisfacer las necesidades globales
de energía de manera limpia y sostenible. La generación fotovoltaica se presenta como una opción
rentable debido a su precio accesible (Alata-Rey et al., 2023), siendo crucial para impulsar el desarrollo
doméstico, productivo y comercial en áreas rurales donde la electrificación se limita principalmente a
la iluminación (Ladino Peralta, 2020).
Existe una creciente necesidad de implementar los Objetivos de Desarrollo Sustentable (ODS) de la
ONU en las economías nacionales y los sectores energéticos. El ODS directamente relacionados con
esta investigación es la Energía Asequible y Limpia (ODS 7) e indirectamente el Trabajo Decente y
Crecimiento Económico (ODS 8) que promueven el acceso a una energía sostenible, el crecimiento
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económico inclusivo y la lucha contra el cambio climático mediante el fomento de las energías
renovables. Según el séptimo ODS, se requiere que la energía sea limpia y accesible para todos en las
próximas décadas. La energía limpia, a menudo asociada con energía renovable (ER), sostenible o
verde, implica tecnologías de bajo impacto ambiental (IA) (Nguyen et al., 2024; Romero Pereira &
Sánchez Coria, 2022).
Problemática
En la comunidad de Chirinche Bajo, ubicada en la zona rural del cantón Salcedo, Ecuador, la cría de
cuyes es una actividad tradicional que ocupa un lugar central en la economía local. Sin embargo, la
necesidad de energía para la iluminación en los criaderos de cuyes impide a los agricultores llevar a
cabo sus actividades normalmente durante las madrugadas o cuando cae el sol. Ante esta realidad, la
implementación de soluciones energéticas sostenibles y eficientes, como la energía fotovoltaica, se
presenta como una oportunidad prometedora para mejorar las condiciones de trabajo. Además, en
muchos casos, los criaderos de cuyes se encuentran alejados de las redes eléctricas. Así mismo, es
importante tener en cuenta que en nuestro país existe escasez de generación eléctrica, lo que ha llevado
a la implementación de racionamiento eléctrico. Esto resalta la importancia de buscar alternativas
energéticas autónomas y confiables.
Por tanto, este estudio se centra en la implementación de una micro estación fotovoltaica con el objetivo
de proporcionar iluminación eficiente y sostenible en un criadero de cuyes ubicada en la comunidad de
Chirinche Bajo. A través de una combinación de tecnología fotovoltaica y un enfoque Off-Grid, se
busca satisfacer la demanda energética de iluminación y fomentar prácticas agrícolas más respetuosas
con el medio ambiente y económicamente viables. Este trabajo busca contribuir a la intersección entre
la innovación tecnológica, la sostenibilidad ambiental y el desarrollo comunitario, con el objetivo de
ofrecer soluciones prácticas y tangibles para mejorar las condiciones laborales de los campesinos que
crían cuyes en la comunidad.
La estructura de la investigación sigue el siguiente esquema: en la sección II se detalla la metodología
empleada para dimensionar la micro estación, incluyendo la arquitectura utilizada, los elementos
empleados y su puesta en marcha. Posteriormente, en la sección III se muestran los resultados obtenidos
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de la implementación fotovoltaica. Por último, en la sección IV se analizan y presentan las conclusiones
correspondientes.
MATERIALES Y MÉTODOS
En esta sección se expone el detalle exhaustivo del enfoque metodológico empleado en la
implementación de la Micro Estación Fotovoltaica para la Iluminación de un Criadero de Cavia
Porcellus en la Comunidad de Chirinche Bajo. La investigación se caracteriza por ser de tipo aplicada
y descriptiva, utilizando la metodología de la Estructura de Descomposición del Trabajo, la cual permite
desglosar los proyectos en componentes individuales (Mañay et al., 2022).
La metodología se organiza en varias etapas, que incluyen la estimación de la demanda de energía, la
evaluación de la radiación solar disponible, la selección de componentes del sistema, el diseño detallado
del sistema y su posterior implementación. La Figura 1 representa visualmente el procedimiento del
estudio, delineando los pasos necesarios en el proceso de implementación de la micro estación
fotovoltaica.
Figura 1. Metodología propuesta para la implantación de la micro estación fotovoltaica
Estimación de la demanda de energía
En esta sección se detalla la ubicación del emplazamiento de la micro estación, junto con la demanda
de energía requerida por el criadero.
Localización
Para llevar a cabo el análisis del potencial energético y la posterior implementación, es crucial
identificar con precisión el sitio donde se desea aprovechar la energía solar. Esto permite utilizar bases
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de datos especializadas para obtener información necesaria para dimensionar adecuadamente la micro
estación. En la Tabla 1 se proporciona información detallada sobre la ubicación exacta del criadero de
cuyes.
Tabla 1. Localización del criadero de cuyes
Localización
Provincia Cotopaxi, Ciudad Salcedo, Parroquia Mulalillo
Ubicación
Latitud
-1.0829519
Altitud
2,980 msnm
Área
9*6 metros
Demanda de energía
El diseño técnico está ligado al dimensionamiento a partir de las necesidades del consumo de los
usuarios que será determinado de acuerdo con la carga que se conectarán al sistema (Escobar Rincón et
al., 2021). La necesidad primordial para el galpón de cuyes es contar con iluminación artificial, y se ha
propuesto utilizar luminarias tipo LED para satisfacer este requisito. En la Tabla 2 se detalla la carga
eléctrica necesaria para la instalación de la micro estación fotovoltaica.
Tabla 2. Parametrización de la carga
Elemento
Potencia
(watts)
Cantidad
Voltaje
Horas de
operación
Energía al
día
Potencia
total
Luminaria
LED
20 W
2
110 V
2
80 W/h
40 W
Total, al día
80 W/h
40 W
Total, al mes
2.4kWh
Evaluación de la radiación solar
Ecuador, ubicado en la línea ecuatorial, goza de una posición geográfica excepcional para producir
electricidad mediante el recurso solar. La radiación solar llega perpendicularmente a la mayor parte del
territorio, lo que lo convierte en un lugar sumamente propicio para la generación de energía fotovoltaica.
Según la (Corporación para la Investigación Energética, 2008) la insolación global promedio anual es
de 4574.99 Wh/m2/día sobre la superficie terrestre.
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La información pertinente sobre la irradiación global diaria promedio por metro cuadrado se extrae
desde el Sistema de Información Geográfica Fotovoltaico (PVGIS) proporcionado por la Unión
Europea. En la Tabla 3, se presenta el promedio diario de la suma de irradiación de cada mes.
Es esencial tener en cuenta la incidencia de la trayectoria solar en el lugar donde se va a instalar la micro
estación. La trayectoria solar, representada en la Figura 2, proporciona información valiosa sobre cómo
se desplaza el sol a lo largo del día y cómo incide su luz en el área donde se ubicará el sistema
fotovoltaico (The World Bank and the International Finance Corporation, 2024).
Tabla 3. Promedio diario de la suma de la irradiación global por metro cuadrado
Mes
kWh/m2/día
Enero
5.56
Febrero
5.08
Marzo
4.62
Abril
4.02
Mayo
3.52
Junio
3.12
Julio
3.31
Agosto
3.65
Septiembre
4.15
Octubre
5.33
Noviembre
5.74
Diciembre
5.74
Promedio
4.48
pág. 4031
Figura 2. Trayectoria Solar proyectada hacia Chirinche Bajo
Selección de componentes
Un sistema fotovoltaico consta de varios componentes esenciales como paneles solares, baterías de
almacenamiento, regulador de carga e inversor. Una planta fotovoltaica debe suministrar corriente
alterna eso hace que cada elemento sea fundamentas para el funcionamiento (Chiliquinga Malliquinga
& Mañay Chochos, 2021). En la Figura 3 se muestran los componentes de una planta fotovoltaica.
Figura 3. Componentes de una planta fotovoltaica
El Panel Solar 280W EAGLE de 60 celdas desempeña la función principal de convertir la energía solar
en electricidad. Este panel cuenta con 60 celdas compuestas por células de silicio policristalino y tiene
la capacidad de generar hasta 1000W/m2 bajo condiciones de radiación solar intensa. Se incluye una
representación visual del panel solar en la Figura 4.