pág. 1952
MEJORA DE LA DISPONIBILIDAD
ENERGÉTICA DE UNA PALAPA
FOTOVOLTAICA AISLADA MEDIANTE
SELECCIÓN DE COMPONENTES, COMO
BANCO DIDÁCTICO DE INGENIERÍA
INDUSTRIAL
IMPROVING THE ENERGY AVAILABILITY OF AN OFF-
GRID PHOTOVOLTAIC PALAPA THROUGH COMPONENT
SELECTION, AS AN INDUSTRIAL ENGINEERING TEACHING
BENCH
Roberto Cristian Delgado Arcos
Universidad Tecnológica de Tecamachalco
Brayan Hernandez Rodriguez
Instituto Tecnológico Superior de Tierra Blanca
Edgar Adan Rubio Olivares
Tecnológico de Estudios Superiores de Huixquilucan
Elizabeth Michel Cruz López
Tecnológico de Estudios Superiores de Jocotitlán
Alberto Vera Camacho
Universidad Tecnológica de Tecamachalco
Fátima Viridiana De la Vega Reyes
Universidad Tecnológica de Tecamachalco
Manuel González Pérez
Universidad Tecnológica de Tecamachalco
pág. 1953
DOI: https://doi.org/10.37811/cl_rcm.v10i4.25224
Mejora de la disponibilidad energética de una palapa fotovoltaica aislada
mediante selección de componentes, como banco didáctico de ingeniería
industrial
Roberto Cristian Delgado Arcos1
roberto.da@personal.uttecam.edu.mx
https://orcid.org/0000-0002-7127-4696
Universidad Tecnológica de Tecamachalco,
Tecamachalco, Puebla, México
Brayan Hernandez Rodriguez
228n0153@itstb.edu.mx
https://orcid.org/0009-0001-3043-2109
Instituto Tecnológico Superior de Tierra Blanca,
Tierra Blanca, Veracruz, México.
Programa Delfín
Edgar Adan Rubio Olivares
l23090432@huixquilucan.tecnm.mx
https://orcid.org/0009-0009-3308-5569
Tecnológico de Estudios Superiores de
Huixquilucan, Huixquilucan, Estado de México,
México
Programa Delfín
Elizabeth Michel Cruz López
2024150030065@tesjo.edu.mx
https://orcid.org/0009-0006-9390-8887
Tecnológico de Estudios Superiores de
Jocotitlán, Jocotitlán, Estado de México,
México.
Programa Delfín
Alberto Vera Camacho
alberto.vc@personal.uttecam.edu.mx
https://orcid.org/0000-0002-5990-9353
Universidad Tecnológica de
Tecamachalco, Tecamachalco, Puebla, México
Fátima Viridiana De la Vega Reyes
fatima.dlvr@personal.uttecam.edu.mx
https://orcid.org/0009-0000-9008-1171
Universidad Tecnológica de
Tecamachalco, Tecamachalco, Puebla, México
Manuel González Pérez
m.gonzalez.perez@personal.uttecam.edu.mx
https://orcid.org/0000-0001-8700-2866
Universidad Tecnológica de Tecamachalco
Enlace SECIHTI
Programa Delfín 2026
México
RESUMEN
La selección y el dimensionamiento de los componentes de un sistema fotovoltaico aislado constituyen
un problema de decisión propio de la ingeniería industrial, con criterios técnicos y económicos en
conflicto. El objetivo fue mejorar la disponibilidad de la energía que proporciona una palapa fotovoltaica
mediante una evaluación multicriterio de sus componentes, sobre un banco didáctico de bajo costo y
bajo el enfoque de aprendizaje basado en proyectos, con estudiantes de un programa nacional de verano
de investigación. Se evaluaron diez configuraciones que combinaron cinco controladores de carga, de
dos tecnologías, y dos inversores, sobre un arreglo fijo de dos paneles de 250 vatios y una batería sellada
de plomo-ácido de 12 voltios y 18 amperios-hora, con un perfil de carga diurno y nocturno. La batería
gobernó el sistema y la configuración más adecuada combinó el controlador con seguimiento del punto
de máxima potencia y el inversor de menor consumo en vacío. Se propusieron dos cambios justificados
—alimentar la iluminación nocturna en corriente directa y ampliar el banco de almacenamiento— con
los que la operación nocturna pasó de inviable a segura. La experiencia se vinculó con competencias de
ingeniería industrial y con los Objetivos de Desarrollo Sostenible.
Palabras clave: energía solar; aprendizaje basado en proyectos; análisis multicriterio; competencias
profesionales; desarrollo sostenible.
1Autor principal
Correspondencia: roberto.da@personal.uttecam.edu.mx
DOI: https://doi.org/10.37811/cl_rcm.v10i4.25224
Mejora de la disponibilidad energética de una palapa fotovoltaica aislada
mediante selección de componentes, como banco didáctico de ingeniería
industrial
Roberto Cristian Delgado Arcos1
roberto.da@personal.uttecam.edu.mx
https://orcid.org/0000-0002-7127-4696
Universidad Tecnológica de Tecamachalco,
Tecamachalco, Puebla, México
Brayan Hernandez Rodriguez
228n0153@itstb.edu.mx
https://orcid.org/0009-0001-3043-2109
Instituto Tecnológico Superior de Tierra Blanca,
Tierra Blanca, Veracruz, México.
Programa Delfín
Edgar Adan Rubio Olivares
l23090432@huixquilucan.tecnm.mx
https://orcid.org/0009-0009-3308-5569
Tecnológico de Estudios Superiores de
Huixquilucan, Huixquilucan, Estado de México,
México
Programa Delfín
Elizabeth Michel Cruz López
2024150030065@tesjo.edu.mx
https://orcid.org/0009-0006-9390-8887
Tecnológico de Estudios Superiores de
Jocotitlán, Jocotitlán, Estado de México,
México.
Programa Delfín
Alberto Vera Camacho
alberto.vc@personal.uttecam.edu.mx
https://orcid.org/0000-0002-5990-9353
Universidad Tecnológica de
Tecamachalco, Tecamachalco, Puebla, México
Fátima Viridiana De la Vega Reyes
fatima.dlvr@personal.uttecam.edu.mx
https://orcid.org/0009-0000-9008-1171
Universidad Tecnológica de
Tecamachalco, Tecamachalco, Puebla, México
Manuel González Pérez
m.gonzalez.perez@personal.uttecam.edu.mx
https://orcid.org/0000-0001-8700-2866
Universidad Tecnológica de Tecamachalco
Enlace SECIHTI
Programa Delfín 2026
México
RESUMEN
La selección y el dimensionamiento de los componentes de un sistema fotovoltaico aislado constituyen
un problema de decisión propio de la ingeniería industrial, con criterios técnicos y económicos en
conflicto. El objetivo fue mejorar la disponibilidad de la energía que proporciona una palapa fotovoltaica
mediante una evaluación multicriterio de sus componentes, sobre un banco didáctico de bajo costo y
bajo el enfoque de aprendizaje basado en proyectos, con estudiantes de un programa nacional de verano
de investigación. Se evaluaron diez configuraciones que combinaron cinco controladores de carga, de
dos tecnologías, y dos inversores, sobre un arreglo fijo de dos paneles de 250 vatios y una batería sellada
de plomo-ácido de 12 voltios y 18 amperios-hora, con un perfil de carga diurno y nocturno. La batería
gobernó el sistema y la configuración más adecuada combinó el controlador con seguimiento del punto
de máxima potencia y el inversor de menor consumo en vacío. Se propusieron dos cambios justificados
—alimentar la iluminación nocturna en corriente directa y ampliar el banco de almacenamiento— con
los que la operación nocturna pasó de inviable a segura. La experiencia se vinculó con competencias de
ingeniería industrial y con los Objetivos de Desarrollo Sostenible.
Palabras clave: energía solar; aprendizaje basado en proyectos; análisis multicriterio; competencias
profesionales; desarrollo sostenible.
1Autor principal
Correspondencia: roberto.da@personal.uttecam.edu.mx
pág. 1954
Improving the energy availability of an off-grid photovoltaic palapa
through component selection, as an industrial engineering teaching bench
ABSTRACT
Selecting and sizing the components of an off-grid photovoltaic system is a decision problem
characteristic of industrial engineering, with conflicting technical and economic criteria. The objective
was to improve the availability of energy supplied by a photovoltaic palapa through a multi-criteria
evaluation of its components on a low-cost didactic test bench, using a project-based learning approach
with students from a national summer research program. Ten configurations were evaluated, combining
five charge controllers from two technologies and two inverters, on a fixed array of two 250-watt panels
and a sealed lead-acid battery rated at 12 volts and 18 ampere-hours, with daytime and nighttime load
profiles. The battery governed the system, and the most suitable configuration combined the maximum-
power-point-tracking controller and the inverter with the lowest idle consumption. Two justified
changes were proposed—powering night lighting with direct current and expanding the storage bank—
which turned night operation from infeasible into safe. The experience was linked to industrial
engineering competencies and to the Sustainable Development Goals.
Keywords: solar energy; project-based learning; multi-criteria analysis; professional competencies;
sustainable development.
Artículo recibido 20 mayo 2026
Aceptado para publicación: 20 junio 2026
Improving the energy availability of an off-grid photovoltaic palapa
through component selection, as an industrial engineering teaching bench
ABSTRACT
Selecting and sizing the components of an off-grid photovoltaic system is a decision problem
characteristic of industrial engineering, with conflicting technical and economic criteria. The objective
was to improve the availability of energy supplied by a photovoltaic palapa through a multi-criteria
evaluation of its components on a low-cost didactic test bench, using a project-based learning approach
with students from a national summer research program. Ten configurations were evaluated, combining
five charge controllers from two technologies and two inverters, on a fixed array of two 250-watt panels
and a sealed lead-acid battery rated at 12 volts and 18 ampere-hours, with daytime and nighttime load
profiles. The battery governed the system, and the most suitable configuration combined the maximum-
power-point-tracking controller and the inverter with the lowest idle consumption. Two justified
changes were proposed—powering night lighting with direct current and expanding the storage bank—
which turned night operation from infeasible into safe. The experience was linked to industrial
engineering competencies and to the Sustainable Development Goals.
Keywords: solar energy; project-based learning; multi-criteria analysis; professional competencies;
sustainable development.
Artículo recibido 20 mayo 2026
Aceptado para publicación: 20 junio 2026
pág. 1955
INTRODUCCIÓN
La transición energética mundial ha posicionado a la tecnología solar fotovoltaica como pilar de la
matriz eléctrica del siglo XXI, lo que exige una expansión sin precedentes de la fuerza laboral
especializada (Senthil, 2022). México presenta niveles de irradiación de 5.0 a 6.5 kWh/m² en gran parte
de su territorio, junto con compromisos de energía limpia derivados de la Agenda 2030. En este
contexto, las Universidades Tecnológicas —de formación práctica y vinculada con la industria—
ocupan un lugar estratégico para preparar a quienes diseñarán, instalarán y mantendrán estos sistemas.
Persiste, sin embargo, una brecha. Una revisión de la literatura del periodo 2021–2026 sobre educación
fotovoltaica en universidades muestra que estos proyectos desarrollan competencias técnicas mediante
aprendizaje basado en proyectos y bancos didácticos, pero que comparten vacíos recurrentes: la ausencia
de marcos validados de evaluación de competencias, la integración apenas implícita de los Objetivos de
Desarrollo Sostenible y la escasa documentación de resultados de aprendizaje, particularmente en las
universidades tecnológicas latinoamericanas (Casado Ramírez et al., 2024; Jáuregui Wade et al., 2025;
Marangoni et al., 2023; Castiblanco Forero et al., 2024; Forbes & Lord, 2023; Amalu et al., 2025).
Además, la formación en sistemas fotovoltaicos aislados suele desarrollarse mediante simulaciones o
prácticas de corta duración, lo que limita la participación del estudiante en procesos completos de
dimensionamiento, selección de equipos y evaluación del desempeño real.
El problema es, en esencia, de ingeniería industrial. La disciplina se ocupa de diseñar, mejorar y
optimizar sistemas que integran recursos para producir un resultado con eficiencia, y la elección de
componentes de un sistema fotovoltaico aislado reúne sus herramientas características: el análisis de
decisión multicriterio para elegir entre alternativas con criterios técnicos y económicos en conflicto
(Sasikumar, 2019), la gestión de la energía y de los recursos, el análisis tecnoeconómico y la gestión de
la vida útil de los activos. La sostenibilidad, además, se ha consolidado como competencia central del
perfil del ingeniero industrial (Koch et al., 2023). Por ello, el sistema fotovoltaico no es solo objeto de
la ingeniería eléctrica, sino un caso idóneo para ejercitar competencias de ingeniería industrial.
Aprendizaje basado en proyectos y competencias. El aprendizaje basado en proyectos mejora de
forma medible el aprendizaje frente al formato tradicional de clase y laboratorio, al desplazar el proceso
hacia las necesidades del estudiante y al desarrollar las competencias que exigen los marcos de
INTRODUCCIÓN
La transición energética mundial ha posicionado a la tecnología solar fotovoltaica como pilar de la
matriz eléctrica del siglo XXI, lo que exige una expansión sin precedentes de la fuerza laboral
especializada (Senthil, 2022). México presenta niveles de irradiación de 5.0 a 6.5 kWh/m² en gran parte
de su territorio, junto con compromisos de energía limpia derivados de la Agenda 2030. En este
contexto, las Universidades Tecnológicas —de formación práctica y vinculada con la industria—
ocupan un lugar estratégico para preparar a quienes diseñarán, instalarán y mantendrán estos sistemas.
Persiste, sin embargo, una brecha. Una revisión de la literatura del periodo 2021–2026 sobre educación
fotovoltaica en universidades muestra que estos proyectos desarrollan competencias técnicas mediante
aprendizaje basado en proyectos y bancos didácticos, pero que comparten vacíos recurrentes: la ausencia
de marcos validados de evaluación de competencias, la integración apenas implícita de los Objetivos de
Desarrollo Sostenible y la escasa documentación de resultados de aprendizaje, particularmente en las
universidades tecnológicas latinoamericanas (Casado Ramírez et al., 2024; Jáuregui Wade et al., 2025;
Marangoni et al., 2023; Castiblanco Forero et al., 2024; Forbes & Lord, 2023; Amalu et al., 2025).
Además, la formación en sistemas fotovoltaicos aislados suele desarrollarse mediante simulaciones o
prácticas de corta duración, lo que limita la participación del estudiante en procesos completos de
dimensionamiento, selección de equipos y evaluación del desempeño real.
El problema es, en esencia, de ingeniería industrial. La disciplina se ocupa de diseñar, mejorar y
optimizar sistemas que integran recursos para producir un resultado con eficiencia, y la elección de
componentes de un sistema fotovoltaico aislado reúne sus herramientas características: el análisis de
decisión multicriterio para elegir entre alternativas con criterios técnicos y económicos en conflicto
(Sasikumar, 2019), la gestión de la energía y de los recursos, el análisis tecnoeconómico y la gestión de
la vida útil de los activos. La sostenibilidad, además, se ha consolidado como competencia central del
perfil del ingeniero industrial (Koch et al., 2023). Por ello, el sistema fotovoltaico no es solo objeto de
la ingeniería eléctrica, sino un caso idóneo para ejercitar competencias de ingeniería industrial.
Aprendizaje basado en proyectos y competencias. El aprendizaje basado en proyectos mejora de
forma medible el aprendizaje frente al formato tradicional de clase y laboratorio, al desplazar el proceso
hacia las necesidades del estudiante y al desarrollar las competencias que exigen los marcos de
pág. 1956
acreditación de ingeniería (Misoc et al., 2015). En la formación de ingenieros se combina con la
educación basada en competencias para articular conocimiento técnico, trabajo en equipo y conciencia
ambiental (Bezerra et al., 2021). En energías renovables, experiencias con vehículos y sistemas solares
reales evidencian mejoras en la comprensión de principios eléctricos y en las habilidades prácticas, y
fortalecen la preparación para el sector solar (Álvarez Ariza & Olatunde-Aiyedun, 2023; Yunesman et
al., 2025; Silvestre, 2022; Amalu et al., 2025).
Controladores PWM frente a MPPT. El controlador de carga regula y gestiona el flujo de energía
entre el panel y el arreglo de la batería, y la protege de la sobrecarga y la sobredescarga. Los
controladores con seguimiento del punto de máxima potencia (MPPT) operan el panel en su punto
óptimo mediante un convertidor de corriente directa, con eficiencias de conversión cercanas al 98 %
(Tan et al., 2020), y entregan más energía que los controladores por modulación de ancho de pulso
(PWM), que conectan el panel casi directamente a la batería (Abdul Rahman et al., 2020). La diferencia
es decisiva cuando la tensión de potencia máxima del panel supera ampliamente la de una batería de 12
V.
La batería como factor limitante. En los sistemas aislados, la batería de plomo-ácido regulada por
válvula domina por su costo y disponibilidad. Su vida en ciclos depende fuertemente de la profundidad
de descarga: un mismo banco puede ofrecer del orden de 3 500 ciclos al 10 % de descarga, pero solo
algunos cientos de ciclos al 50 %, y se degrada aceleradamente más allá del 80 % (Karaman, 2024;
Dorel et al., 2023). Reducir la profundidad de descarga y limitar la corriente de carga prolongan la vida
útil (Delgado-Sánchez & Lillo-Bravo, 2020; Dufo-López et al., 2021), por lo que el dimensionamiento
del banco condiciona tanto la energía diaria disponible como la durabilidad del activo. Desde la
ingeniería industrial, se trata de un problema de gestión de activos: la decisión operativa determina el
costo por ciclo y la reposición del equipo.
Pertinencia para la ingeniería industrial. La selección entre equipos con criterios en conflicto —
rendimiento, compatibilidad, costo y durabilidad— corresponde al análisis de decisión multicriterio,
ampliamente aplicado a la selección de componentes fotovoltaicos (Sasikumar, 2019). A ello se suman
la gestión de la energía y de los recursos, el análisis técnico, económico y la gestión de la vida útil de
los activos. La literatura confirma que la sostenibilidad y estas competencias de decisión son ya centrales
acreditación de ingeniería (Misoc et al., 2015). En la formación de ingenieros se combina con la
educación basada en competencias para articular conocimiento técnico, trabajo en equipo y conciencia
ambiental (Bezerra et al., 2021). En energías renovables, experiencias con vehículos y sistemas solares
reales evidencian mejoras en la comprensión de principios eléctricos y en las habilidades prácticas, y
fortalecen la preparación para el sector solar (Álvarez Ariza & Olatunde-Aiyedun, 2023; Yunesman et
al., 2025; Silvestre, 2022; Amalu et al., 2025).
Controladores PWM frente a MPPT. El controlador de carga regula y gestiona el flujo de energía
entre el panel y el arreglo de la batería, y la protege de la sobrecarga y la sobredescarga. Los
controladores con seguimiento del punto de máxima potencia (MPPT) operan el panel en su punto
óptimo mediante un convertidor de corriente directa, con eficiencias de conversión cercanas al 98 %
(Tan et al., 2020), y entregan más energía que los controladores por modulación de ancho de pulso
(PWM), que conectan el panel casi directamente a la batería (Abdul Rahman et al., 2020). La diferencia
es decisiva cuando la tensión de potencia máxima del panel supera ampliamente la de una batería de 12
V.
La batería como factor limitante. En los sistemas aislados, la batería de plomo-ácido regulada por
válvula domina por su costo y disponibilidad. Su vida en ciclos depende fuertemente de la profundidad
de descarga: un mismo banco puede ofrecer del orden de 3 500 ciclos al 10 % de descarga, pero solo
algunos cientos de ciclos al 50 %, y se degrada aceleradamente más allá del 80 % (Karaman, 2024;
Dorel et al., 2023). Reducir la profundidad de descarga y limitar la corriente de carga prolongan la vida
útil (Delgado-Sánchez & Lillo-Bravo, 2020; Dufo-López et al., 2021), por lo que el dimensionamiento
del banco condiciona tanto la energía diaria disponible como la durabilidad del activo. Desde la
ingeniería industrial, se trata de un problema de gestión de activos: la decisión operativa determina el
costo por ciclo y la reposición del equipo.
Pertinencia para la ingeniería industrial. La selección entre equipos con criterios en conflicto —
rendimiento, compatibilidad, costo y durabilidad— corresponde al análisis de decisión multicriterio,
ampliamente aplicado a la selección de componentes fotovoltaicos (Sasikumar, 2019). A ello se suman
la gestión de la energía y de los recursos, el análisis técnico, económico y la gestión de la vida útil de
los activos. La literatura confirma que la sostenibilidad y estas competencias de decisión son ya centrales
pág. 1957
en la formación del ingeniero industrial y se desarrollan mejor mediante proyectos reales y estudios de
caso (Koch et al., 2023; Sangwan & Venugopal, 2022; Kuo & Chang, 2014).
Esta experiencia se desarrolló en el marco del Programa Interinstitucional para el Fortalecimiento de la
Investigación y el Posgrado del Pacífico (Programa Delfín), cuya actividad central es el Verano de la
Investigación Científica y Tecnológica del Pacífico, una estancia en la que estudiantes de distintas
instituciones se integran a proyectos dirigidos por investigadores de trayectoria reconocida (López
Cortez & Estrada Álvarez, 2023). Para 2024 el programa agrupaba a más de trescientas instituciones de
educación superior de México y otros países (Programa Interinstitucional…, 2024). Tres estudiantes del
programa —dos de Ingeniería Industrial y uno de Ingeniería Mecatrónica de 2 estados de la República
mexicana — se integraron al proyecto, lo que permitió articular la evaluación técnica con el desarrollo
de competencias y su alineación con los Objetivos de Desarrollo Sostenible.
El recurso empleado fue un banco didáctico de bajo costo —una microinfraestructura fotovoltaica
aislada tipo palapa instalada en el campus— que reproduce un sistema real y permite medir, conectar y
dimensionar (Marangoni et al., 2023; Castiblanco Forero et al., 2024). Esta infraestructura ya había sido
caracterizada como laboratorio vivo en un trabajo previo de los autores, en el que se identificó que la
capacidad de almacenamiento limitaba el aprovechamiento energético (Delgado Arcos et al., 2026). El
presente artículo retoma esa infraestructura y ese diagnóstico para mejorar la disponibilidad de la energía
que la palapa proporciona a su perfil de carga, a través de dos preguntas de ingeniería con valor
formativo: (a) ¿qué configuración de controlador e inversor, entre los componentes disponibles,
aprovecha mejor la energía para alimentar una computadora portátil con cargadores e iluminación?, y
(b) ¿qué cambios de componente, justificados técnicamente, incrementan la energía disponible, en
particular para la operación nocturna? El objetivo fue mejorar la disponibilidad de la energía de la palapa
mediante una evaluación multicriterio de la configuración de controlador e inversor y la propuesta de
los cambios necesarios, a partir de los datos de placa y las fichas técnicas, en el marco del aprendizaje
basado en proyectos. Con ello, el trabajo articula de manera simultánea tres dimensiones que la literatura
rara vez integra —la evaluación técnica multicriterio de componentes, el desarrollo de competencias de
ingeniería industrial y su alineación explícita con los Objetivos de Desarrollo Sostenible— en una
universidad tecnológica mexicana.
en la formación del ingeniero industrial y se desarrollan mejor mediante proyectos reales y estudios de
caso (Koch et al., 2023; Sangwan & Venugopal, 2022; Kuo & Chang, 2014).
Esta experiencia se desarrolló en el marco del Programa Interinstitucional para el Fortalecimiento de la
Investigación y el Posgrado del Pacífico (Programa Delfín), cuya actividad central es el Verano de la
Investigación Científica y Tecnológica del Pacífico, una estancia en la que estudiantes de distintas
instituciones se integran a proyectos dirigidos por investigadores de trayectoria reconocida (López
Cortez & Estrada Álvarez, 2023). Para 2024 el programa agrupaba a más de trescientas instituciones de
educación superior de México y otros países (Programa Interinstitucional…, 2024). Tres estudiantes del
programa —dos de Ingeniería Industrial y uno de Ingeniería Mecatrónica de 2 estados de la República
mexicana — se integraron al proyecto, lo que permitió articular la evaluación técnica con el desarrollo
de competencias y su alineación con los Objetivos de Desarrollo Sostenible.
El recurso empleado fue un banco didáctico de bajo costo —una microinfraestructura fotovoltaica
aislada tipo palapa instalada en el campus— que reproduce un sistema real y permite medir, conectar y
dimensionar (Marangoni et al., 2023; Castiblanco Forero et al., 2024). Esta infraestructura ya había sido
caracterizada como laboratorio vivo en un trabajo previo de los autores, en el que se identificó que la
capacidad de almacenamiento limitaba el aprovechamiento energético (Delgado Arcos et al., 2026). El
presente artículo retoma esa infraestructura y ese diagnóstico para mejorar la disponibilidad de la energía
que la palapa proporciona a su perfil de carga, a través de dos preguntas de ingeniería con valor
formativo: (a) ¿qué configuración de controlador e inversor, entre los componentes disponibles,
aprovecha mejor la energía para alimentar una computadora portátil con cargadores e iluminación?, y
(b) ¿qué cambios de componente, justificados técnicamente, incrementan la energía disponible, en
particular para la operación nocturna? El objetivo fue mejorar la disponibilidad de la energía de la palapa
mediante una evaluación multicriterio de la configuración de controlador e inversor y la propuesta de
los cambios necesarios, a partir de los datos de placa y las fichas técnicas, en el marco del aprendizaje
basado en proyectos. Con ello, el trabajo articula de manera simultánea tres dimensiones que la literatura
rara vez integra —la evaluación técnica multicriterio de componentes, el desarrollo de competencias de
ingeniería industrial y su alineación explícita con los Objetivos de Desarrollo Sostenible— en una
universidad tecnológica mexicana.
pág. 1958
METODOLOGÍA
Enfoque, tipo y diseño. Se adoptó un enfoque descriptivo-aplicado, de alcance no experimental y
transversal, mediante un estudio de caso de carácter técnico-educativo bajo el enfoque de aprendizaje
basado en proyectos, desarrollado sobre un banco didáctico con estudiantes del Programa Delfín como
participantes. La evaluación fue analítica: se contrastaron diez configuraciones contra criterios de
ingeniería a partir de los datos de placa y de las fichas técnicas de cada componente, complementados
con mediciones eléctricas de verificación en el banco.
Ubicación y participantes. El banco se ubica en la Universidad Tecnológica de Tecamachalco (Puebla,
México; 18.86° N, 97.73° O; 2 013 m s. n. m.), en un entorno semiurbano. Participaron tres estudiantes
del Programa Delfín durante el XXXI Verano de la Investigación Científica y Tecnológica del Pacífico
(2026): dos de Ingeniería Industrial y uno de Ingeniería Mecatrónica.
Recurso solar del sitio. De acuerdo con el Global Solar Atlas (Banco Mundial/Solargis, 2026), el sitio
recibe una irradiación horizontal global de 2 282 kWh/m² al año —equivalente a 6.25 horas solares pico
diarias— y una irradiación sobre plano inclinado al ángulo óptimo (22°) de 2 431 kWh/m² al año (6.66
horas solares pico), con una producción fotovoltaica específica de 1 929 kWh/kWp al año (Tabla 1).
Este recurso, notablemente alto, implica que la generación no constituye el factor limitante del sistema,
sino el almacenamiento.
Tabla 1. Recurso solar del sitio de estudio (Puebla, México). Fuente: Global Solar Atlas (Banco
Mundial/Solargis, 2026).
Parámetro Valor
Irradiación horizontal global (GHI) 2 282 kWh/m²·año (6.25 HSP/día)
Irradiación sobre plano inclinado óptimo (22°) 2 431 kWh/m²·año (6.66 HSP/día)
Irradiación normal directa (DNI) 2 452 kWh/m²·año
Producción fotovoltaica específica (PVOUT) 1 929 kWh/kWp·año
Inclinación óptima / azimut 22° / 180° (sur)
Temperatura del aire (media anual) 16.8 °C
Altitud / coordenadas 2 013 m s. n. m.; 18.86° N, 97.73° O
Componentes. Arreglo de dos paneles policristalinos de 250 W (Vmp 30.12 V; Imp 8.30 A; Isc 8.65
A; Voc ≈ 37 V); batería AGM EPCOM PL-18-12 (12 V; 18 Ah; 216 Wh; corriente de carga máxima
5.4 A). Controladores evaluados: EPEVER LS2024EU (PWM, 20 A), genérico (PWM, 100 A), PowMr
METODOLOGÍA
Enfoque, tipo y diseño. Se adoptó un enfoque descriptivo-aplicado, de alcance no experimental y
transversal, mediante un estudio de caso de carácter técnico-educativo bajo el enfoque de aprendizaje
basado en proyectos, desarrollado sobre un banco didáctico con estudiantes del Programa Delfín como
participantes. La evaluación fue analítica: se contrastaron diez configuraciones contra criterios de
ingeniería a partir de los datos de placa y de las fichas técnicas de cada componente, complementados
con mediciones eléctricas de verificación en el banco.
Ubicación y participantes. El banco se ubica en la Universidad Tecnológica de Tecamachalco (Puebla,
México; 18.86° N, 97.73° O; 2 013 m s. n. m.), en un entorno semiurbano. Participaron tres estudiantes
del Programa Delfín durante el XXXI Verano de la Investigación Científica y Tecnológica del Pacífico
(2026): dos de Ingeniería Industrial y uno de Ingeniería Mecatrónica.
Recurso solar del sitio. De acuerdo con el Global Solar Atlas (Banco Mundial/Solargis, 2026), el sitio
recibe una irradiación horizontal global de 2 282 kWh/m² al año —equivalente a 6.25 horas solares pico
diarias— y una irradiación sobre plano inclinado al ángulo óptimo (22°) de 2 431 kWh/m² al año (6.66
horas solares pico), con una producción fotovoltaica específica de 1 929 kWh/kWp al año (Tabla 1).
Este recurso, notablemente alto, implica que la generación no constituye el factor limitante del sistema,
sino el almacenamiento.
Tabla 1. Recurso solar del sitio de estudio (Puebla, México). Fuente: Global Solar Atlas (Banco
Mundial/Solargis, 2026).
Parámetro Valor
Irradiación horizontal global (GHI) 2 282 kWh/m²·año (6.25 HSP/día)
Irradiación sobre plano inclinado óptimo (22°) 2 431 kWh/m²·año (6.66 HSP/día)
Irradiación normal directa (DNI) 2 452 kWh/m²·año
Producción fotovoltaica específica (PVOUT) 1 929 kWh/kWp·año
Inclinación óptima / azimut 22° / 180° (sur)
Temperatura del aire (media anual) 16.8 °C
Altitud / coordenadas 2 013 m s. n. m.; 18.86° N, 97.73° O
Componentes. Arreglo de dos paneles policristalinos de 250 W (Vmp 30.12 V; Imp 8.30 A; Isc 8.65
A; Voc ≈ 37 V); batería AGM EPCOM PL-18-12 (12 V; 18 Ah; 216 Wh; corriente de carga máxima
5.4 A). Controladores evaluados: EPEVER LS2024EU (PWM, 20 A), genérico (PWM, 100 A), PowMr
pág. 1959
POW-M25-PRO (MPPT, 25 A), PowMr POW-Keeper1230 (MPPT, 30 A) y PowMr Pstar-60A (PWM,
60 A). Inversores: EPEVER IPower IP350-11 (onda sinusoidal pura; 280 W continuos / 350 W durante
15 min / 750 W pico; η ≈ 90 %; consumo en vacío ≈ 8 W; corte por bajo voltaje a 10.8 V) e inversor
genérico de 1000 W (η ≈ 85 %; consumo en vacío ≈ 12 W). Para evaluar la ampliación del
almacenamiento se consideró además una batería AGM-VRLA de 40 Ah, seleccionada y adquirida para
el sistema (Linkedpro LK4012; 12 V; 40 Ah en régimen de 10 h —42.8 Ah en 20 h—; 480 Wh; corriente
máxima de carga 12 A, equivalente a 0.3 C; tensión de flotación 13.5–13.8 V y tensión cíclica 14.4–
15.0 V; vida de diseño en flotación de 10 años a 25 °C; certificación UL MH62092), cuyos datos de
placa se tomaron de su ficha técnica (Linkedpro, 2023).
Perfil de carga. 80 W de corriente alterna de 7:00 a 17:00 h (computadora portátil y cargadores de
teléfono) y una barra de iluminación de 10 W de 18:00 a 6:00 h.
Criterios de evaluación. (1) compatibilidad de tensión: tensión de circuito abierto del arreglo frente a
la tensión máxima de entrada del controlador, considerando conexión en serie y en paralelo; (2)
aprovechamiento de los paneles según la tecnología del controlador y su límite de potencia de entrada
en 12 V; (3) dimensionamiento del inversor respecto a la batería; (4) autonomía y profundidad de
descarga, corregidas por el régimen de descarga (efecto Peukert) con la tabla de potencia constante de
la ficha de la batería; y (5) compatibilidad de la corriente de carga: corriente que el arreglo, a través del
controlador, puede entregar al banco frente a la corriente máxima de carga admisible de la batería según
su ficha técnica.
Modelo de cálculo. En el lado de consumo, la potencia que el inversor demanda de la batería se modeló
mediante un balance de potencia con dos términos —las pérdidas de conversión, proporcionales a la
carga, y el consumo en vacío del inversor:
𝑃𝐶𝐶 = 𝑃𝐶𝐴
𝜂 + 𝑃𝑣𝑎𝑐í𝑜 Ecuación 1
donde PCC es la potencia demandada a la batería (W), PCA la potencia útil en corriente alterna (W), η la
eficiencia de conversión del inversor y Pvacío su consumo sin carga (W). La corriente entregada por la
batería se obtuvo de la ley de la potencia eléctrica, con V = 12 V:
POW-M25-PRO (MPPT, 25 A), PowMr POW-Keeper1230 (MPPT, 30 A) y PowMr Pstar-60A (PWM,
60 A). Inversores: EPEVER IPower IP350-11 (onda sinusoidal pura; 280 W continuos / 350 W durante
15 min / 750 W pico; η ≈ 90 %; consumo en vacío ≈ 8 W; corte por bajo voltaje a 10.8 V) e inversor
genérico de 1000 W (η ≈ 85 %; consumo en vacío ≈ 12 W). Para evaluar la ampliación del
almacenamiento se consideró además una batería AGM-VRLA de 40 Ah, seleccionada y adquirida para
el sistema (Linkedpro LK4012; 12 V; 40 Ah en régimen de 10 h —42.8 Ah en 20 h—; 480 Wh; corriente
máxima de carga 12 A, equivalente a 0.3 C; tensión de flotación 13.5–13.8 V y tensión cíclica 14.4–
15.0 V; vida de diseño en flotación de 10 años a 25 °C; certificación UL MH62092), cuyos datos de
placa se tomaron de su ficha técnica (Linkedpro, 2023).
Perfil de carga. 80 W de corriente alterna de 7:00 a 17:00 h (computadora portátil y cargadores de
teléfono) y una barra de iluminación de 10 W de 18:00 a 6:00 h.
Criterios de evaluación. (1) compatibilidad de tensión: tensión de circuito abierto del arreglo frente a
la tensión máxima de entrada del controlador, considerando conexión en serie y en paralelo; (2)
aprovechamiento de los paneles según la tecnología del controlador y su límite de potencia de entrada
en 12 V; (3) dimensionamiento del inversor respecto a la batería; (4) autonomía y profundidad de
descarga, corregidas por el régimen de descarga (efecto Peukert) con la tabla de potencia constante de
la ficha de la batería; y (5) compatibilidad de la corriente de carga: corriente que el arreglo, a través del
controlador, puede entregar al banco frente a la corriente máxima de carga admisible de la batería según
su ficha técnica.
Modelo de cálculo. En el lado de consumo, la potencia que el inversor demanda de la batería se modeló
mediante un balance de potencia con dos términos —las pérdidas de conversión, proporcionales a la
carga, y el consumo en vacío del inversor:
𝑃𝐶𝐶 = 𝑃𝐶𝐴
𝜂 + 𝑃𝑣𝑎𝑐í𝑜 Ecuación 1
donde PCC es la potencia demandada a la batería (W), PCA la potencia útil en corriente alterna (W), η la
eficiencia de conversión del inversor y Pvacío su consumo sin carga (W). La corriente entregada por la
batería se obtuvo de la ley de la potencia eléctrica, con V = 12 V:
pág. 1960
𝐼 = 𝑃𝐶𝐶
𝑉 Ecuación 2
y la energía extraída de la batería en cada intervalo, como el producto de la potencia por su duración:
𝐸 = 𝑃𝐶𝐶 · 𝑡 Ecuación 3
En el lado de carga, la corriente que el controlador puede entregar al banco se estimó como el mínimo
entre su corriente nominal y la que limita la potencia fotovoltaica disponible:
𝐼𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 = mín (𝐼𝑛𝑜𝑚, 𝑃𝐹𝑉
𝑉 ) Ecuación 4
y se contrastó con la corriente máxima de carga admisible de la batería (0.3 C, según su ficha).
Finalmente, la profundidad de descarga se obtuvo como el cociente entre la energía demandada y la
energía nominal del banco, expresada como porcentaje:
DoD = 𝐸𝑛𝑜𝑐ℎ𝑒
𝐸𝑏𝑎𝑛𝑐𝑜
× 100% Ecuación 5
Los cálculos se realizaron en una hoja de cálculo (Microsoft Excel).
Instrumentos y mediciones. Para la verificación se emplearon un multímetro digital de verdadero valor
eficaz (true RMS) UNI-T UT61D+ (6000 cuentas; categoría de seguridad CAT III 1000 V) para tensión
y corriente, y un medidor de potencia (vatímetro) comercial portátil para el consumo efectivo.
Consideraciones éticas. Participación voluntaria, uso exclusivo de los datos con fines académicos y
anonimato de los participantes.
Criterios de inclusión y exclusión. En la evaluación técnica se incluyeron las configuraciones
conectables al arreglo y a la batería con los equipos disponibles en el banco, y se excluyeron las
incompatibles por tensión. Respecto a los participantes, se incluyó a los estudiantes del Programa Delfín
asignados al proyecto que aceptaron participar y completaron la estancia de verano; no se excluyó a
ninguno.
Mapeo de competencias. El componente formativo se abordó de manera cualitativa: las competencias
que el proyecto permite ejercitar se mapearon contra una taxonomía propia (dominios técnico,
metodológico, social y de sostenibilidad), los niveles de la taxonomía de Bloom y las metas de los
𝐼 = 𝑃𝐶𝐶
𝑉 Ecuación 2
y la energía extraída de la batería en cada intervalo, como el producto de la potencia por su duración:
𝐸 = 𝑃𝐶𝐶 · 𝑡 Ecuación 3
En el lado de carga, la corriente que el controlador puede entregar al banco se estimó como el mínimo
entre su corriente nominal y la que limita la potencia fotovoltaica disponible:
𝐼𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 = mín (𝐼𝑛𝑜𝑚, 𝑃𝐹𝑉
𝑉 ) Ecuación 4
y se contrastó con la corriente máxima de carga admisible de la batería (0.3 C, según su ficha).
Finalmente, la profundidad de descarga se obtuvo como el cociente entre la energía demandada y la
energía nominal del banco, expresada como porcentaje:
DoD = 𝐸𝑛𝑜𝑐ℎ𝑒
𝐸𝑏𝑎𝑛𝑐𝑜
× 100% Ecuación 5
Los cálculos se realizaron en una hoja de cálculo (Microsoft Excel).
Instrumentos y mediciones. Para la verificación se emplearon un multímetro digital de verdadero valor
eficaz (true RMS) UNI-T UT61D+ (6000 cuentas; categoría de seguridad CAT III 1000 V) para tensión
y corriente, y un medidor de potencia (vatímetro) comercial portátil para el consumo efectivo.
Consideraciones éticas. Participación voluntaria, uso exclusivo de los datos con fines académicos y
anonimato de los participantes.
Criterios de inclusión y exclusión. En la evaluación técnica se incluyeron las configuraciones
conectables al arreglo y a la batería con los equipos disponibles en el banco, y se excluyeron las
incompatibles por tensión. Respecto a los participantes, se incluyó a los estudiantes del Programa Delfín
asignados al proyecto que aceptaron participar y completaron la estancia de verano; no se excluyó a
ninguno.
Mapeo de competencias. El componente formativo se abordó de manera cualitativa: las competencias
que el proyecto permite ejercitar se mapearon contra una taxonomía propia (dominios técnico,
metodológico, social y de sostenibilidad), los niveles de la taxonomía de Bloom y las metas de los
pág. 1961
Objetivos de Desarrollo Sostenible. No se aplicaron instrumentos de medición de competencias (por
ejemplo, rúbricas pre y post o encuestas), por lo que este mapeo es conceptual y no constituye una
medición del aprendizaje.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Evaluación de las diez configuraciones
La Tabla 2 resume la evaluación. Solo los controladores con tolerancia de tensión suficiente en conexión
paralelo resultaron viables; el Pstar-60A quedó descartado porque su límite de entrada en 12 V es inferior
a la tensión de circuito abierto de los paneles. Entre los compatibles, los controladores MPPT
aprovecharon una potencia por panel notablemente mayor que los PWM. El inversor IP350-11, de onda
sinusoidal pura y bajo consumo en vacío, resultó superior al genérico de 1000 W, sobredimensionado
para una batería de 18 Ah. La configuración óptima entre los componentes disponibles combinó el
controlador MPPT PowMr POW-Keeper1230 con el inversor IP350-11, pues admite la tensión de los
paneles con holgura, ofrece la mayor entrada fotovoltaica en 12 V y protege el banco con su corte por
bajo voltaje; no obstante, por entregar hasta 30 A, su corriente de carga debe configurarse al límite
admisible de la batería (0.3 C). La Figura 1 presenta la arquitectura del banco con la configuración
seleccionada y los dos cambios propuestos.
Tabla 2. Evaluación de las diez configuraciones controlador × inversor (batería de 18 Ah; paneles en
paralelo).
# Controlador (tipo) Inversor Compatib.
paneles
Aprovech.
paneles
Evaluación
global
1
EPEVER LS2024EU
(PWM, 20 A)
IP350-11 Sí (paralelo)
~116 W/panel
(PWM)
Aceptable
2
EPEVER LS2024EU
(PWM, 20 A)
Genérico
1000 W
Sí (paralelo)
~116 W/panel
(PWM)
Deficiente
(inversor
sobredim.)
3
Genérico (PWM,
100 A)
IP350-11 Sí (paralelo)
~116 W/panel
(PWM)
Aceptable (carga
100 A excesiva)
Objetivos de Desarrollo Sostenible. No se aplicaron instrumentos de medición de competencias (por
ejemplo, rúbricas pre y post o encuestas), por lo que este mapeo es conceptual y no constituye una
medición del aprendizaje.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Evaluación de las diez configuraciones
La Tabla 2 resume la evaluación. Solo los controladores con tolerancia de tensión suficiente en conexión
paralelo resultaron viables; el Pstar-60A quedó descartado porque su límite de entrada en 12 V es inferior
a la tensión de circuito abierto de los paneles. Entre los compatibles, los controladores MPPT
aprovecharon una potencia por panel notablemente mayor que los PWM. El inversor IP350-11, de onda
sinusoidal pura y bajo consumo en vacío, resultó superior al genérico de 1000 W, sobredimensionado
para una batería de 18 Ah. La configuración óptima entre los componentes disponibles combinó el
controlador MPPT PowMr POW-Keeper1230 con el inversor IP350-11, pues admite la tensión de los
paneles con holgura, ofrece la mayor entrada fotovoltaica en 12 V y protege el banco con su corte por
bajo voltaje; no obstante, por entregar hasta 30 A, su corriente de carga debe configurarse al límite
admisible de la batería (0.3 C). La Figura 1 presenta la arquitectura del banco con la configuración
seleccionada y los dos cambios propuestos.
Tabla 2. Evaluación de las diez configuraciones controlador × inversor (batería de 18 Ah; paneles en
paralelo).
# Controlador (tipo) Inversor Compatib.
paneles
Aprovech.
paneles
Evaluación
global
1
EPEVER LS2024EU
(PWM, 20 A)
IP350-11 Sí (paralelo)
~116 W/panel
(PWM)
Aceptable
2
EPEVER LS2024EU
(PWM, 20 A)
Genérico
1000 W
Sí (paralelo)
~116 W/panel
(PWM)
Deficiente
(inversor
sobredim.)
3
Genérico (PWM,
100 A)
IP350-11 Sí (paralelo)
~116 W/panel
(PWM)
Aceptable (carga
100 A excesiva)
pág. 1962
# Controlador (tipo) Inversor Compatib.
paneles
Aprovech.
paneles
Evaluación
global
4
Genérico (PWM,
100 A)
Genérico
1000 W
Sí (paralelo)
~116 W/panel
(PWM)
Deficiente
5
PowMr POW-M25-
PRO (MPPT, 25 A)
IP350-11 Sí (paralelo)
~245 W/panel;
recorta a 300 W
Buena
6
PowMr POW-M25-
PRO (MPPT, 25 A)
Genérico
1000 W
Sí (paralelo)
~245 W/panel;
recorta a 300 W
Media
7
PowMr POW-
Keeper1230
(MPPT, 30 A)
IP350-11
Sí (con
margen)
~245 W/panel;
recorta ~110 W
ÓPTIMA
8
PowMr POW-
Keeper1230 (MPPT,
30 A)
Genérico
1000 W
Sí (con
margen)
~245 W/panel;
recorta ~110 W
Media
9
PowMr Pstar-60A
(PWM, 60 A)
IP350-11
No (Voc 37
V > 23 V)
No opera Inviable
10
PowMr Pstar-60A
(PWM, 60 A)
Genérico
1000 W
No (Voc 37
V > 23 V)
No opera Inviable
# Controlador (tipo) Inversor Compatib.
paneles
Aprovech.
paneles
Evaluación
global
4
Genérico (PWM,
100 A)
Genérico
1000 W
Sí (paralelo)
~116 W/panel
(PWM)
Deficiente
5
PowMr POW-M25-
PRO (MPPT, 25 A)
IP350-11 Sí (paralelo)
~245 W/panel;
recorta a 300 W
Buena
6
PowMr POW-M25-
PRO (MPPT, 25 A)
Genérico
1000 W
Sí (paralelo)
~245 W/panel;
recorta a 300 W
Media
7
PowMr POW-
Keeper1230
(MPPT, 30 A)
IP350-11
Sí (con
margen)
~245 W/panel;
recorta ~110 W
ÓPTIMA
8
PowMr POW-
Keeper1230 (MPPT,
30 A)
Genérico
1000 W
Sí (con
margen)
~245 W/panel;
recorta ~110 W
Media
9
PowMr Pstar-60A
(PWM, 60 A)
IP350-11
No (Voc 37
V > 23 V)
No opera Inviable
10
PowMr Pstar-60A
(PWM, 60 A)
Genérico
1000 W
No (Voc 37
V > 23 V)
No opera Inviable
pág. 1963
Figura 1. Arquitectura del banco didáctico fotovoltaico aislado con la configuración seleccionada
(controlador MPPT POW-Keeper1230 + inversor IP350-11) y los dos cambios propuestos (en verde).
Elaboración propia.
La batería como factor limitante del perfil de carga
Con el recurso solar del sitio (Tabla 1), un controlador MPPT sobre este arreglo genera del orden de 2
600 a 3 100 Wh diarios, de modo que la carga diurna de corriente alterna (cercana a 970 Wh) se cubre
directamente con el recurso solar mientras hay irradiación; la generación, por tanto, no limita el sistema.
El problema aparece de noche: alimentar una barra de iluminación de baja potencia a través del inversor
obliga a sumar su consumo en vacío, que casi duplica la carga útil y excede la capacidad de la batería
de 18 Ah. La Tabla 3 y la Figura 2 muestran la profundidad de descarga por escenario y capacidad: con
el inversor en operación nocturna, el escenario resulta inviable, pues la energía requerida supera la
capacidad total del banco. Además, la batería gobierna también el lado de la carga: el controlador MPPT
seleccionado, de 30 A nominales, puede entregar una corriente muy superior a la corriente máxima de
carga admisible del banco —5.4 A para 18 Ah y 12 A para 40 Ah—, por lo que su corriente de carga
debe limitarse en la configuración del controlador al valor de la ficha de la batería para evitar el gaseo
y la degradación acelerada. La compatibilidad de la corriente de carga es, por tanto, un criterio de
selección tan determinante como la tensión o el dimensionamiento del inversor.
Figura 1. Arquitectura del banco didáctico fotovoltaico aislado con la configuración seleccionada
(controlador MPPT POW-Keeper1230 + inversor IP350-11) y los dos cambios propuestos (en verde).
Elaboración propia.
La batería como factor limitante del perfil de carga
Con el recurso solar del sitio (Tabla 1), un controlador MPPT sobre este arreglo genera del orden de 2
600 a 3 100 Wh diarios, de modo que la carga diurna de corriente alterna (cercana a 970 Wh) se cubre
directamente con el recurso solar mientras hay irradiación; la generación, por tanto, no limita el sistema.
El problema aparece de noche: alimentar una barra de iluminación de baja potencia a través del inversor
obliga a sumar su consumo en vacío, que casi duplica la carga útil y excede la capacidad de la batería
de 18 Ah. La Tabla 3 y la Figura 2 muestran la profundidad de descarga por escenario y capacidad: con
el inversor en operación nocturna, el escenario resulta inviable, pues la energía requerida supera la
capacidad total del banco. Además, la batería gobierna también el lado de la carga: el controlador MPPT
seleccionado, de 30 A nominales, puede entregar una corriente muy superior a la corriente máxima de
carga admisible del banco —5.4 A para 18 Ah y 12 A para 40 Ah—, por lo que su corriente de carga
debe limitarse en la configuración del controlador al valor de la ficha de la batería para evitar el gaseo
y la degradación acelerada. La compatibilidad de la corriente de carga es, por tanto, un criterio de
selección tan determinante como la tensión o el dimensionamiento del inversor.
pág. 1964
Tabla 3. Profundidad de descarga (DoD) por escenario y capacidad de batería.
Escenario de carga Batería 18 Ah (216 Wh) Batería 40 Ah (480 Wh)
Día: 80 W CA, 7–17 h (10 h) ≈ 969 Wh
Cubierto por recurso solar;
sin respaldo nublado
Cubierto por recurso solar;
mayor margen
Noche: 10 W por inversor (CA), 12 h ≈
229 Wh
106 % DoD — inviable 48 % DoD — viable
Noche: 10 W en 12 V CC directo, 12 h ≈
120 Wh
56 % DoD — límite 25 % DoD — holgado
Corriente de carga máx. segura del banco
5.4 A (~78 W) — riesgo
alto
~12 A (~144 W) — riesgo
bajo
Figura 2. Profundidad de descarga según el escenario de operación nocturna y la capacidad del banco.
Los dos cambios propuestos (iluminación a 12 V CC y batería de 40 Ah) trasladan la operación a un
intervalo de descarga seguro. Elaboración propia.
Configuración óptima y cambios propuestos
Del análisis se derivan dos cambios que vuelven el sistema viable y duradero para el perfil propuesto.
Cambio 1: iluminación en 12 V de corriente directa. Sustituir la barra de corriente alterna por una
barra de diodos emisores de luz de 12 V conectada a la salida de carga del controlador o directamente a
la batería con fusible elimina el consumo en vacío del inversor; el consumo nocturno disminuye de
manera notable y la operación nocturna pasa de inviable a operable, con un costo prácticamente nulo.
Tabla 3. Profundidad de descarga (DoD) por escenario y capacidad de batería.
Escenario de carga Batería 18 Ah (216 Wh) Batería 40 Ah (480 Wh)
Día: 80 W CA, 7–17 h (10 h) ≈ 969 Wh
Cubierto por recurso solar;
sin respaldo nublado
Cubierto por recurso solar;
mayor margen
Noche: 10 W por inversor (CA), 12 h ≈
229 Wh
106 % DoD — inviable 48 % DoD — viable
Noche: 10 W en 12 V CC directo, 12 h ≈
120 Wh
56 % DoD — límite 25 % DoD — holgado
Corriente de carga máx. segura del banco
5.4 A (~78 W) — riesgo
alto
~12 A (~144 W) — riesgo
bajo
Figura 2. Profundidad de descarga según el escenario de operación nocturna y la capacidad del banco.
Los dos cambios propuestos (iluminación a 12 V CC y batería de 40 Ah) trasladan la operación a un
intervalo de descarga seguro. Elaboración propia.
Configuración óptima y cambios propuestos
Del análisis se derivan dos cambios que vuelven el sistema viable y duradero para el perfil propuesto.
Cambio 1: iluminación en 12 V de corriente directa. Sustituir la barra de corriente alterna por una
barra de diodos emisores de luz de 12 V conectada a la salida de carga del controlador o directamente a
la batería con fusible elimina el consumo en vacío del inversor; el consumo nocturno disminuye de
manera notable y la operación nocturna pasa de inviable a operable, con un costo prácticamente nulo.
pág. 1965
Cambio 2: ampliación del banco a 40 Ah. Aun resuelto lo anterior, 18 Ah dejan la noche al límite y
permiten que el controlador MPPT inyecte más corriente que la tolerada por la batería. La unidad
seleccionada y adquirida para ampliar el almacenamiento es una batería AGM-VRLA de 40 Ah
(Linkedpro LK4012; 12 V; 40 Ah; 480 Wh nominales; corriente máxima de carga de 12 A, equivalente
a 0.3 C): reduce la profundidad de descarga nocturna a un intervalo holgado, eleva la corriente de carga
segura y aporta margen para días nublados. En cualquier caso, la corriente de carga del controlador debe
limitarse en su configuración al valor admisible de la batería; en el POW-Keeper1230, ello implica fijar
un límite de carga de 12 A y los umbrales de tensión que indica la ficha de la unidad —carga cíclica de
14.4–15.0 V, flotación de 13.5–13.8 V y corte por baja tensión en torno a 10.8 V (Linkedpro, 2023)—.
La Figura 2 evidencia el efecto sobre la profundidad de descarga. Asimismo, la curva de vida en ciclos
frente a la profundidad de descarga de la ficha de la unidad seleccionada respalda la mejora en
durabilidad: operar la noche en torno al 25 % de descarga en corriente directa —y por debajo del 50 %
en el escenario de corriente alterna— mantiene el banco lejos de la región de descarga profunda y
multiplica los ciclos útiles respecto de exigir al banco de 18 Ah una descarga superior al 100 %
(Linkedpro, 2023). La batería es, por tanto, el único componente cuyo cambio mejora de raíz el
desempeño del sistema.
Discusión
El sistema presenta un desbalance estructural entre la capacidad de generación y la de almacenamiento,
condición que en aplicaciones convencionales se consideraría una limitación de diseño, pero que en el
contexto educativo adquiere valor formativo al hacer observable el efecto del dimensionamiento
energético. Los resultados coinciden con Cabrera et al. (2024), quienes reportan que los sistemas
fotovoltaicos educativos aislados suelen estar restringidos por el almacenamiento, lo que impacta
directamente en la energía útil disponible; y con antecedentes en los que la interacción con sistemas
reales favorece la comprensión de variables eléctricas más allá de los modelos simulados (Álvarez Ariza
& Olatunde-Aiyedun, 2023).
El uso de un controlador PWM introduce pérdidas adicionales al no operar en el punto de máxima
potencia, lo que reduce la eficiencia global frente a configuraciones MPPT (Tan et al., 2020; Abdul
Rahman et al., 2020). El análisis del inversor muestra, además, que su capacidad nominal no determina
Cambio 2: ampliación del banco a 40 Ah. Aun resuelto lo anterior, 18 Ah dejan la noche al límite y
permiten que el controlador MPPT inyecte más corriente que la tolerada por la batería. La unidad
seleccionada y adquirida para ampliar el almacenamiento es una batería AGM-VRLA de 40 Ah
(Linkedpro LK4012; 12 V; 40 Ah; 480 Wh nominales; corriente máxima de carga de 12 A, equivalente
a 0.3 C): reduce la profundidad de descarga nocturna a un intervalo holgado, eleva la corriente de carga
segura y aporta margen para días nublados. En cualquier caso, la corriente de carga del controlador debe
limitarse en su configuración al valor admisible de la batería; en el POW-Keeper1230, ello implica fijar
un límite de carga de 12 A y los umbrales de tensión que indica la ficha de la unidad —carga cíclica de
14.4–15.0 V, flotación de 13.5–13.8 V y corte por baja tensión en torno a 10.8 V (Linkedpro, 2023)—.
La Figura 2 evidencia el efecto sobre la profundidad de descarga. Asimismo, la curva de vida en ciclos
frente a la profundidad de descarga de la ficha de la unidad seleccionada respalda la mejora en
durabilidad: operar la noche en torno al 25 % de descarga en corriente directa —y por debajo del 50 %
en el escenario de corriente alterna— mantiene el banco lejos de la región de descarga profunda y
multiplica los ciclos útiles respecto de exigir al banco de 18 Ah una descarga superior al 100 %
(Linkedpro, 2023). La batería es, por tanto, el único componente cuyo cambio mejora de raíz el
desempeño del sistema.
Discusión
El sistema presenta un desbalance estructural entre la capacidad de generación y la de almacenamiento,
condición que en aplicaciones convencionales se consideraría una limitación de diseño, pero que en el
contexto educativo adquiere valor formativo al hacer observable el efecto del dimensionamiento
energético. Los resultados coinciden con Cabrera et al. (2024), quienes reportan que los sistemas
fotovoltaicos educativos aislados suelen estar restringidos por el almacenamiento, lo que impacta
directamente en la energía útil disponible; y con antecedentes en los que la interacción con sistemas
reales favorece la comprensión de variables eléctricas más allá de los modelos simulados (Álvarez Ariza
& Olatunde-Aiyedun, 2023).
El uso de un controlador PWM introduce pérdidas adicionales al no operar en el punto de máxima
potencia, lo que reduce la eficiencia global frente a configuraciones MPPT (Tan et al., 2020; Abdul
Rahman et al., 2020). El análisis del inversor muestra, además, que su capacidad nominal no determina
pág. 1966
la capacidad operativa del sistema, gobernada fundamentalmente por el almacenamiento disponible; un
inversor sobredimensionado para una batería pequeña llevaría a descargas profundas y a una vida útil
menor.
La justificación de los cambios propuestos se apoya en la relación entre la profundidad de descarga y la
vida útil del banco: operar a menor descarga prolonga sustancialmente la vida en ciclos (Karaman, 2024;
Dorel et al., 2023; Dufo-López et al., 2021), y la consideración de los procesos de degradación modifica
de forma relevante el análisis técnico y económico de estos sistemas (Delgado-Sánchez & Lillo-Bravo,
2020). En consecuencia, la decisión de operación —la profundidad de descarga objetivo— es, antes que
un parámetro eléctrico, una decisión de gestión de activos.
Resolver el problema de selección y dimensionamiento como un caso de decisión multicriterio ejercita
competencias propias de la ingeniería industrial —gestión de la energía y los recursos, análisis técnico
y económico, gestión de activos y mejora— y abarca los niveles superiores de la taxonomía de Bloom,
a la vez que contribuye de forma explícita a varios Objetivos de Desarrollo Sostenible. La Tabla 4
sintetiza este mapeo, que constituye el puente entre el trabajo técnico y el perfil de egreso del ingeniero
industrial en las Universidades Tecnológicas. La experiencia es coherente con la evidencia de que el
aprendizaje basado en proyectos fortalece competencias laborales en estudiantes de ingeniería industrial
vinculados a proyectos solares reales (Yunesman et al., 2025; Sangwan & Venugopal, 2022).
Tabla 4. Mapeo de competencias de ingeniería industrial, nivel cognitivo y Objetivos de Desarrollo
Sostenible.
Competencia de ingeniería
industrial Actividad en el banco didáctico Nivel
(Bloom) ODS
Gestión de la energía y los
recursos
Calcular el balance energético y
detectar el desperdicio de
capacidad instalada
Aplicar /
Analizar 7, 12
Análisis de decisión
multicriterio
Comparar y jerarquizar las diez
configuraciones por criterios en
conflicto
Analizar /
Evaluar 9, 12
Análisis tecnoeconómico Valorar la relación costo-beneficio
y la eficiencia del recurso solar Evaluar 7, 8, 12
Gestión de activos y vida
útil
Definir la profundidad de descarga
objetivo que minimiza el costo por
ciclo
Evaluar /
Crear 9, 12
Mejora y comunicación
técnica
Proponer cambios justificados y
documentar resultados en equipo Crear 4, 17
la capacidad operativa del sistema, gobernada fundamentalmente por el almacenamiento disponible; un
inversor sobredimensionado para una batería pequeña llevaría a descargas profundas y a una vida útil
menor.
La justificación de los cambios propuestos se apoya en la relación entre la profundidad de descarga y la
vida útil del banco: operar a menor descarga prolonga sustancialmente la vida en ciclos (Karaman, 2024;
Dorel et al., 2023; Dufo-López et al., 2021), y la consideración de los procesos de degradación modifica
de forma relevante el análisis técnico y económico de estos sistemas (Delgado-Sánchez & Lillo-Bravo,
2020). En consecuencia, la decisión de operación —la profundidad de descarga objetivo— es, antes que
un parámetro eléctrico, una decisión de gestión de activos.
Resolver el problema de selección y dimensionamiento como un caso de decisión multicriterio ejercita
competencias propias de la ingeniería industrial —gestión de la energía y los recursos, análisis técnico
y económico, gestión de activos y mejora— y abarca los niveles superiores de la taxonomía de Bloom,
a la vez que contribuye de forma explícita a varios Objetivos de Desarrollo Sostenible. La Tabla 4
sintetiza este mapeo, que constituye el puente entre el trabajo técnico y el perfil de egreso del ingeniero
industrial en las Universidades Tecnológicas. La experiencia es coherente con la evidencia de que el
aprendizaje basado en proyectos fortalece competencias laborales en estudiantes de ingeniería industrial
vinculados a proyectos solares reales (Yunesman et al., 2025; Sangwan & Venugopal, 2022).
Tabla 4. Mapeo de competencias de ingeniería industrial, nivel cognitivo y Objetivos de Desarrollo
Sostenible.
Competencia de ingeniería
industrial Actividad en el banco didáctico Nivel
(Bloom) ODS
Gestión de la energía y los
recursos
Calcular el balance energético y
detectar el desperdicio de
capacidad instalada
Aplicar /
Analizar 7, 12
Análisis de decisión
multicriterio
Comparar y jerarquizar las diez
configuraciones por criterios en
conflicto
Analizar /
Evaluar 9, 12
Análisis tecnoeconómico Valorar la relación costo-beneficio
y la eficiencia del recurso solar Evaluar 7, 8, 12
Gestión de activos y vida
útil
Definir la profundidad de descarga
objetivo que minimiza el costo por
ciclo
Evaluar /
Crear 9, 12
Mejora y comunicación
técnica
Proponer cambios justificados y
documentar resultados en equipo Crear 4, 17
pág. 1967
La novedad del trabajo no reside en un componente, sino en el modelo: articula, sobre una
microinfraestructura de bajo costo, la evaluación técnica multicriterio, el desarrollo de competencias de
ingeniería industrial y su alineación explícita con los Objetivos de Desarrollo Sostenible, combinación
que la revisión de la literatura señala como poco frecuente en las universidades tecnológicas
latinoamericanas. Su valor práctico es doble: ofrece una regla de diseño transferible —dimensionar a la
batería— y un recurso replicable para la docencia.
Entre las limitaciones se identifican la naturaleza analítica de la evaluación —basada en datos de placa
y fichas técnicas—, la baja capacidad de almacenamiento, la dependencia de la irradiancia solar y la
ausencia de un sistema de adquisición de datos en tiempo real. Asimismo, la dimensión formativa se
documenta mediante un mapeo cualitativo de competencias y no a través de una medición con
instrumentos pre y post, lo que se plantea como trabajo futuro.
El trabajo futuro contempla la validación del instrumento de evaluación de competencias, la
instrumentación del banco con un sistema de adquisición de datos y la evaluación de un banco de mayor
capacidad o de una arquitectura a 24 V.
CONCLUSIONES
Para mejorar la disponibilidad de la energía que proporciona la palapa a su perfil de carga, la
configuración óptima entre los componentes disponibles es el controlador con seguimiento del punto de
máxima potencia PowMr POW-Keeper1230 con el inversor de onda sinusoidal pura IP350-11. El
hallazgo central, transferible como regla de diseño, es que el sistema debe dimensionarse a la batería —
tanto en la energía disponible y la profundidad de descarga como en la corriente de carga admisible—,
y no a la potencia nominal del inversor ni del arreglo; en consecuencia, la corriente de carga del
controlador debe ajustarse al máximo que tolera el banco.
Para el perfil propuesto, dos decisiones lo vuelven viable y duradero: alimentar la iluminación nocturna
en 12 V de corriente directa y ampliar el banco de almacenamiento, con lo que la operación nocturna
pasa de inviable a un intervalo seguro de descarga. La batería resulta así el único componente cuyo
cambio mejora de raíz el desempeño del sistema para este perfil de carga.
Como recurso didáctico bajo el enfoque de aprendizaje basado en proyectos, el banco permitió a los
estudiantes del Programa Delfín ejercitar competencias de dimensionamiento, selección de equipos,
La novedad del trabajo no reside en un componente, sino en el modelo: articula, sobre una
microinfraestructura de bajo costo, la evaluación técnica multicriterio, el desarrollo de competencias de
ingeniería industrial y su alineación explícita con los Objetivos de Desarrollo Sostenible, combinación
que la revisión de la literatura señala como poco frecuente en las universidades tecnológicas
latinoamericanas. Su valor práctico es doble: ofrece una regla de diseño transferible —dimensionar a la
batería— y un recurso replicable para la docencia.
Entre las limitaciones se identifican la naturaleza analítica de la evaluación —basada en datos de placa
y fichas técnicas—, la baja capacidad de almacenamiento, la dependencia de la irradiancia solar y la
ausencia de un sistema de adquisición de datos en tiempo real. Asimismo, la dimensión formativa se
documenta mediante un mapeo cualitativo de competencias y no a través de una medición con
instrumentos pre y post, lo que se plantea como trabajo futuro.
El trabajo futuro contempla la validación del instrumento de evaluación de competencias, la
instrumentación del banco con un sistema de adquisición de datos y la evaluación de un banco de mayor
capacidad o de una arquitectura a 24 V.
CONCLUSIONES
Para mejorar la disponibilidad de la energía que proporciona la palapa a su perfil de carga, la
configuración óptima entre los componentes disponibles es el controlador con seguimiento del punto de
máxima potencia PowMr POW-Keeper1230 con el inversor de onda sinusoidal pura IP350-11. El
hallazgo central, transferible como regla de diseño, es que el sistema debe dimensionarse a la batería —
tanto en la energía disponible y la profundidad de descarga como en la corriente de carga admisible—,
y no a la potencia nominal del inversor ni del arreglo; en consecuencia, la corriente de carga del
controlador debe ajustarse al máximo que tolera el banco.
Para el perfil propuesto, dos decisiones lo vuelven viable y duradero: alimentar la iluminación nocturna
en 12 V de corriente directa y ampliar el banco de almacenamiento, con lo que la operación nocturna
pasa de inviable a un intervalo seguro de descarga. La batería resulta así el único componente cuyo
cambio mejora de raíz el desempeño del sistema para este perfil de carga.
Como recurso didáctico bajo el enfoque de aprendizaje basado en proyectos, el banco permitió a los
estudiantes del Programa Delfín ejercitar competencias de dimensionamiento, selección de equipos,
pág. 1968
medición y evaluación de la sostenibilidad, alineadas con los Objetivos de Desarrollo Sostenible 4, 7, 9,
12 y 13. La experiencia muestra que una microinfraestructura de bajo costo, operada como laboratorio
vivo, articula la docencia, la sostenibilidad y la aplicación técnica en un contexto educativo real, y
constituye un modelo replicable para instituciones tecnológicas con características similares.
Contribución de los autores (CRediT)
Roberto Cristian Delgado Arcos: conceptualización, supervisión, administración del proyecto y
redacción (revisión y edición). Brayan Hernández Rodríguez: investigación, análisis formal y redacción
(borrador). Edgar Adan Rubio Olivares: metodología, curación de datos y visualización. Elizabeth
Michel Cruz López: investigación, validación y redacción (borrador). Alberto Vera Camacho:
validación y redacción (revisión y edición).
Financiamiento
Esta investigación no recibió financiamiento externo específico. Los autores reconocen el apoyo
institucional de la Universidad Tecnológica de Tecamachalco y del Programa Delfín para la realización
de la estancia de verano de investigación.
Conflicto de intereses
Los autores declaran no tener conflicto de intereses.
Agradecimientos
Los autores agradecen a los estudiantes de noveno cuatrimestre del Programa Educativo de Ingeniería
Industrial de la Universidad Tecnológica de Tecamachalco por su colaboración, así como a quienes
facilitaron el acceso al banco didáctico.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Abdul Rahman, N. H., Omar, A. M., & Mat Saat, E. H. (2020). Design and development of three stages
maximum power tracking solar charge controller. Indonesian Journal of Electrical Engineering
and Computer Science, 18(3), 1270–1278. https://doi.org/10.11591/ijeecs.v18.i3.pp1270-1278
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and sustainable energy education: A case study on the development of the electric vehicle
EOLO. Sustainability, 15(13), 10275. https://doi.org/10.3390/su151310275
medición y evaluación de la sostenibilidad, alineadas con los Objetivos de Desarrollo Sostenible 4, 7, 9,
12 y 13. La experiencia muestra que una microinfraestructura de bajo costo, operada como laboratorio
vivo, articula la docencia, la sostenibilidad y la aplicación técnica en un contexto educativo real, y
constituye un modelo replicable para instituciones tecnológicas con características similares.
Contribución de los autores (CRediT)
Roberto Cristian Delgado Arcos: conceptualización, supervisión, administración del proyecto y
redacción (revisión y edición). Brayan Hernández Rodríguez: investigación, análisis formal y redacción
(borrador). Edgar Adan Rubio Olivares: metodología, curación de datos y visualización. Elizabeth
Michel Cruz López: investigación, validación y redacción (borrador). Alberto Vera Camacho:
validación y redacción (revisión y edición).
Financiamiento
Esta investigación no recibió financiamiento externo específico. Los autores reconocen el apoyo
institucional de la Universidad Tecnológica de Tecamachalco y del Programa Delfín para la realización
de la estancia de verano de investigación.
Conflicto de intereses
Los autores declaran no tener conflicto de intereses.
Agradecimientos
Los autores agradecen a los estudiantes de noveno cuatrimestre del Programa Educativo de Ingeniería
Industrial de la Universidad Tecnológica de Tecamachalco por su colaboración, así como a quienes
facilitaron el acceso al banco didáctico.
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