Resumen

El fomentar el uso de energías limpias es una factor determinante para cuidar el medio ambiente, en este proyecto demostraremos el uso de la energía solar aplicada a un motor por medio de una celda solar cuyo objetivo es impulsar a una aspa, la cual pasa sobre un contenedor que tiene liquido para burbujas. De esta forma podemos motivar a la sociedad a utilizar energías limpias de forma divertida.

Pregunta de Investigación

Planteamiento del Problema

Las pilas contienen altos niveles de mercurio y este es un alto contaminante, cuando se desechan, llegan a la tierra y continua descargando ese mineral, si multiplicamos las pilas por cada habitante nos daremos cuenta cuanto hemos contaminado la tierra con mercurio por lo que la posibilidad de ingesta de este mineral no es mal lejano, lo cual, puede provocar daño cerebral, de riñones, entre otros.

En polo opuesto la energìa limpia no genera residuos, una nergìa en pleno desarrollo en vista de la preocupaciòn actual por  preservar el medio ambiente, la energìa limpia utiliza fuentes naturales, como el viento, agua y sol.

La energìa limpia no daña el medio ambiente, no provoca emision de gases por lo que no contribuye al cambio climático, calentamiento global o en la capa de ozono.

Antecedentes

LAS MÁQUINAS
Pues bien, en este proceso de perfeccionamiento y esfuerzo, un día el hombre tuvo una idea nueva, o tal vez una intuición. Buscó el medio de transferir a un artificio mecánico su habilidad, su pericia de artesano o de técnico. Los primeros ensayos fueron de extrema simplicidad; pero lograron que quien utilizara este “mechane”, este artefacto, esta máquina, aumentara con ella su maestría en el trabajo. Lo que antes tenía que ser realizado por un trabajador con experiencia, con destreza, con conocimientos y técnicas, podría ser hecho ahora por cualquiera a quien se le enseñara el simple manejo del nuevo aparato.
Aquí, en este momento, apareció la simiente de la gran revolución industrial; aquí, en este instante crucial, nacieron los problemas y las luchas entre el capital y el trabajo; entre quienes poseyeron las máquinas y su capacidad de operación y el hombre desguarnecido de la pericia, de la maña del artesano, convertido en un número. De aquí nació la unión de los trabajadores en resistencia para hacer frente a quienes tenían el capital: los medios mecánicos y materiales del trabajo.
Este aspecto sociológico y económico del problema queda fuera del marco de este trabajo. Sólo me corresponde concretar: la máquina es una perfección mecánica, la mayor de las veces un sistema al cual los hombres le han transferido parte de lo que saben, le han dado habilidad, maestría; le han enseñado a hacer determinada operación o trabajo, ya sea por sí misma o con la colaboración de otros hombres que serían incapaces sin ella de realizarla; además, la máquina generalmente emplea un tipo de energía ajena a quien la maneja.
El ya mencionado Latil, después de revisar múltiples definiciones, llega a la siguiente, que parece bastante comprensiva, aunque, a mi parecer, no incluye con claridad el concepto de la habilidad transferida que estimo fundamental. Una máquina, dice, “es un sistema fabricado por el hombre para desarrollar una determinada acción cuando se le proporciona la energía necesaria”.
Analicemos la definición palabra por palabra. Se comienza por decir que es un “sistema” porque es complejo y porque corrientemente constituye una suerte de organismo; contrariamente a la herramienta que siempre es relativamente simple.
Se agrega que está hecha para “desarrollar una acción”. Es indudable que no podría considerarse máquina a algo incapaz de actuar, a algo pasivo como las herramientas. La máquina se construye con el propósito de que realice una acción perfectamente determinada y, podría agregar, una acción que muchas veces el hombre es incapaz de llevar a cabo por sí mismo.
Termina la definición refiriéndose a la necesidad de “proporcionarle energía a la máquina”. Al respecto, cabe aclarar que existen algunas que emplean sólo la energía humana pero que pueden, y en la mayor parte de las veces lo hacen, utilizar energía no humana. En todo caso, y esto es importante anotarlo, la energía se le debe entregar a la máquina en forma adecuada, es decir, ya transformada y lista para que pueda utilizarla; lo cual requiere generalmente la intervención de otro tipo de máquinas, capaces de transformar la energía calórica, potencial o del tipo que se encuentre disponible en la naturaleza, en energía motriz. Pero la máquina no varía su misión ni su modo de comportarse porque varíe el tipo de energía o de motor que la accione.
De la última parte de la definición que he glosado resulta una característica de la máquina, cuya consideración nos irá llevando hacia el terreno que busco. La máquina utiliza, generalmente, dos grupos o tipos de energía: la energía de acción, que es la que efectúa el trabajo propiamente tal (rotación y avance en un torno) y la de comando o manejo (la de la mano del maestro o de algún dispositivo automático que guía la herramienta y los elementos de movimiento); en ciertos casos, ambas energías resultan difíciles de ser diferenciadas.

ENERGÌAS LIMPIAS
El ambientalista brasileño Walter Leal Filho recomienda que el mundo no debería depender de energías sucias como el petróleo, sino hacer un cambio hacia la nueva tecnología de la energías limpias y disfrutar de sus beneficios.
Leal Filho, quien ha dedicado su carrera a la investigación de la información y la educación ambiental, la gestión ambiental, la sostenibilidad, el clima y el comportamiento humano, respondió a Prensa Libre sobre los beneficios del uso de la energía limpia en la tecnología y otros aspectos de la vida.

¿Cuáles son las energías renovables, sus ventajas y posibles desventajas?
El uso de la energía renovable como la solar, hídrica, eólica, biomasa, geotérmica y oceánica es más cara para los países de América Latina, pero a largo plazo tiene beneficios. Algunos de los incentivos son los créditos tributarios, que podrían reducir los costos en educación y salud para los gobiernos.

¿Qué beneficios tienen las energías limpias?
Los sistemas energéticos sostenibles y descentralizados producen menos emisiones de dióxido de carbono, son más baratos e implican menos dependencia hacia fuentes de energías sucias, contaminantes y peligrosas como la nuclear, el petróleo o el carbón. Además, reducen el impacto al cambio climático.

¿Cuáles son los obstáculos para aplicar las energías renovables?
La falta de mercados a largo plazo es un obstáculo. La economía puede crecer durante los próximos cien años si recortamos las emisiones a niveles razonables. Solo tenemos que colocar en su sitio las políticas que lo hagan posible.

¿Qué tipo de sacrificios debe hacer la población al pasarse a las energías limpias?
Los automóviles y electrodomésticos que usan energías limpias —también denominadas energías verdes— cuestan más que los productos disponibles actualmente en los mercados, pero a largo plazo se producen ahorros financieros, se reduce el impacto en el medio ambiente y se garantiza la supervivencia de las generaciones futuras. Muchas personas consideran que pagar más dinero en un principio es un sacrificio. La electricidad generada con recursos renovables también es más cara que la electricidad que proviene de recursos no renovables, pero al final se garantiza el equilibrio en el planeta.

¿Cuál es el impacto en el sector laboral?
Las energías limpias crean más puestos de trabajo, dan poder a las comunidades locales y pueden utilizarse a gran escala. Décadas de progresos tecnológicos han demostrado cómo los molinos eólicos —aerogeneradores—, los paneles solares y los colectores térmicos solares han adquirido cada vez mayor protagonismo.

¿Cuál es el futuro de las energías renovables?
El crecimiento continuará hasta finales del 2050, con posibilidades que pronostican un aumento de la energía renovable a medida que el mundo cambia a una economía de menos carbono.

¿Qué medidas deben tomar los gobiernos?
Si los gobiernos exigieran a las empresas de suministros energéticos que aumenten la oferta de recursos renovables, esas medidas podría reducir la demanda de gas natural y otros combustibles.
La clave es utilizar energía de múltiples fuentes, incluidas las no renovables.

LA ENERGÌA SOLAR
Cuando, según las leyendas, durante el asedio a la ciudad de Siracusa (212 a.C.). Arquímedes logra quemar varias naves romanas concentrando sobre ellas la luz del Sol mediante espejos, probablemente este sabio ya conocía bien el enorme potencial destructivo de sus rayos.
Muchos siglos después, el gran Leonardo da Vinci diseño también un gran espejo parabólico concentrador, proyecto que, como otros muchos, dejó inacabado.
Prácticamente en todas las épocas de la historia, desde la más remota antigüedad hasta nuestros días, se han desarrollado ingenios capaces de aprovechar de una u otra forma la energía solar, con desigual fortuna.
Quizás haya sido en la Arquitectura donde se han logrado los mejores resultados, floreciendo durante el siglo XIX en toda Europa casas y edificios acristalados y convenientemente orientados para lograr un óptimo aprovechamiento de la radiación natural, especialmente cuando los días invernales eran fríos pero soleados.
Con la irrupción a gran escala de los combustibles fósiles, que generaban una energía barata fácilmente transportable, y posteriormente con la implantación de la electricidad a nivel mundial, la humanidad conoció una época de derroche y despreocupación en cuanto a los inconvenientes de un consumo de energía constantemente creciente, cuyas nefastas consecuencias son bien conocidas.
En el nuevo milenio, época en que las gravísimas consecuencias de la contaminación , a todos los niveles unidas al deseo de autocontrol de la energía que se consume , han hecho que se manifieste un creciente deseo de utilizar energía limpias y renovables entre las cuales la energía solar ocupa un destacado lugar.
La realidad es que casi todas las formas de energía que conocemos proceden directa o indirectamente de la energía solar.
Los intentos de aprovechamiento de la energía solar de forma directa, utilizando la tecnología actualmente disponible, tratan de emular lo que la naturaleza realiza desde hace millones de años el convertir la energía electromagnética irradiada por el Sol en otra forma de energía.
Una de la claves del éxito de la utilización de la energía solar consiste precisamente en la elección de la aplicación adecuada, con la tecnología adecuada y en el lugar o zona adecuada.
Por el contrario la falta de información entre usuarios o la escasa profesionalidad de algunos instaladores, han llegado a intentar obtener de la energía solar aquello que sobrepasa sus limitaciones, conduciendo inevitablemente al fracaso.

CARACTERISTÌCAS FISICAS DEL SOL

COMPOSICIÒN DEL SOL
Hidrògeno (H) 90.965 %
Helio (He) 8.889 %
Oxìgeno, Carbono, Neòn, Nitrògeno, Hierro, Magnesio, Silicio, Azufre = 0.146 %

La energía emitida por el Sol, se produce por fusión nuclear.
La fusión nuclear consiste en la unión de dos àtomos para formar uno o màs grande y pesado, liberando energía en el proceso; èsta es liberada como radiación electromagnética.
En la fusión, la masa faltante se convierte en energía según la fòrmula de Einstein:
E= mc2

La energía liberada al transformar 4 Hidrògenos en Helio es:
Energìa = 2 x (6.408 x 10 -14) + 2 x (8.811 x 10-13) + ( 2.066 x 10-12)

Energìa = 3.957 x 10 -12 Joules

CARACTERISTÌCAS SOL
Masa 1,989,100 x 1024 kg
Volumen 1,412,000 x 10 12 km3
Densidad promedio 1,408 kg/m3
Gravedad en superficie 274 m/s2
Periodo de Rotaciòn Sideral 609.12 hrs
El periodo de rotación esta considerado a una latitud de 16 grados

Conversiòn de masa a energía: 4300 ton/s
(Equivale a la masa de la torre Eiffel cada 2 segundos aproximadamente.

Producciòn de energía 0.1937 x 10-3 J/kg
Emisiòn superficial 63.29 x 106 J/m2
Presiòn central 2.477 x 1011 bar
Temperatura central 1.571 x 107 ºK
Densidad central 1.622 x 105 kg/m3

Velocidad relativa a estrellas cercanas: 19.4 km/s

DISTANCIA A LA TIERRA
Promedio 149.6 x 106 km.
Mìnìma 147.1 x 106 km.
Màxima 152.1 x 106 km.
Temperatura de la Fotòsfera
Fondo 6600 º K
Superficie 4400 ºK

INVESTIGACIÒN DE CAMPO

Museo Tezozómoc,
más que aprender jugando es poner la energía en acción

En mi visita al Centro de Difusiòn de Ciencia y Tecnología Unidad Tezozomoc del Instituto Politécnico Nacional pude observar diversos fenómenos relacionados a la ciencia, matemáticas, energía y mas. Al inicio del recorrido me explicaron que lo único prohibido es no ser curioso. En este espacio interactivo se puede poner en práctica el ingenio, la imaginación y la destreza física.

Con aproximadamente 2,500 metros cuadrados de exhibición, los juegos didácticos de este espacio son el punto de encuentro entre docentes innovadores y alumnos curiosos, es el lugar donde se propicia el aprendizaje significativo y donde se detonan los talentos científicos.

La sección que me es de mayor utilizad para mi proyecto es la de “Transformaciòn de la energía”, la cual es una muestra de la búsqueda que hoy el hombre ha emprendido tratando de encontrar fuentes alternas de energía cada vez más limpias, la encontramos en este breve recorrido por la historia y actualidad del uso y aprovechamiento de la electricidad, del petróleo y de la energía nuclear. Se analiza y explica con detalle los procesos de generación de la electricidad a través de la transformación de diferentes fuentes de energía, el aprovechamiento del petróleo en el desarrollo del transporte y sus consecuencias ecológicas.
En la sección “Energía en la Vida”, se presenta la relación de la energía con todos los procesos de la vida, mostrándose en forma explícita el modo en que la energía se transforma y aprovecha en los diversos procesos vinculados a ella, con especial énfasis en el ser humano y su actividad cotidiana.

Objetivo

Elaborar una máquina de burbujas casera utilizando energía limpia

Justificación

Actualmente la contaminación del suelo es uno de los principales problemas que afecta el planeta. El uso desmedido de diversos productos y químicos han provocado la muerte dela flora y a fauna en distintas regiones. Por ejemplo el uso de pilas (mercurio o litio) y su deficiente forma de desecharlas genera un alto impacto al medio ambiente y a la salud de los seres vivos.

Por tal motivo es importante impulsar el uso de energìas limpias como la solar. Este tipo de energía no daña al medio ambiente ya que no genera gases ni residuos toxicos, es por eso que me intereso implementar la energía limpia para el funcionamiento de una maquina que elabore burbujas.

Hipótesis

Al utilizar energía limpia funcionara una máquina casera para obtener burbujas

Método (materiales y procedimiento)

Materiales:

 1 bote de plástico grueso
 1 disipador de (12 v)
 Un motor solar (3.5 v)
 1 celda solar (3.5 v)
 1 eliminador de 12 v
 3 tornillos
 Desarmador plano
 1 tapa-rosca
 Resistol 850
 Madera y clavos para la base
 Cegueta
 Burbujas
 Recipiente para las burbujas

Procedimiento:

1.- Colocar los materiales sobre la mesa.
2.- Dibujar las aspas sobre una cara del bote de plástico.
3.- Con la ayuda de un adulto, cortar la figura delas aspas, que serán la forma de las burbujas.
4.- Sobre la otra cara del bote, marcar un rectángulo de 30 cm X 20 cm aproximadamente.
5.- Perforar el rectángulo en su parte central, formando un circulo del tamaño del disipador y fijar el mismo con los tornillos.
6.- En la parte inferior del disipador perforar el plástico y fijar el motor solar.
7.- En contraparte, pegar las aspas del centro a la tapa-rosca y fijar al motor solar, la distancia del disipador y las aspas debe ser aproximadamente de 1 cm.
8.- Fijar con tornillos en la parte posterior la celda solar.
9.- Conectar la celda solar al motor solar, y el disipador al eliminador.
10.- Atornillarlo a la base de madera.
11.- Colocar el recipiente bajo las aspas y agregar el liquido para burbujas.
12.- Conectar a la energía eléctrica y directamente a la luz solar.
13.- Ahora puedes observar como la màquina forma burbujas de manera automática impulsada por energía solar.

Galería Método

Resultados

¿Què paso?

En el momento que la celda solar es expuesta directamente a la luz solar y el motor es conectado a energía eléctrica, las aspas empiezan a girar y al sumergirse en el liquido de burbujas el aire que produce el disipador expulsa el liquido de las aspas, generando de esta forma las burbujas.

¿Còmo paso?

La energía solar, es la conversión directa de la radiación electromagnética en energía, la màquina de burbujas, al ser impulsada con la celda solar, utiliza la energía fotovoltaica la cual es una conversión directa de la luz en electricidad.

¿Què obtuviste?

Se logró obtener la generación de burbujas de manera automática utilizando energía solar.

Galería Resultados

Discusión

Conclusiones

Mi experiencia al realizar este proyecto fue muy divertida e interesante ya que conocí diversos tipos de energía y el poder que tiene la energía solar para dar movimiento a ciertos objetos.
Una de las ventajas de realizar la màquina de burbujas es que los materiales son de uso común y reciclados, lo cual contribuye al medio ambiente además de que funciona como medio de entretenimiento para niños.

Bibliografía

www.librosmaravillosos.com/losrobotsnotienen/capitulo04.html

www.galileo.edu/ire/noticias/las-energias-limpias-tienen-beneficios

Méndez, A. (2005). La energía solar. España: PROGENSA.

Investigaciòn de Campo en:

Centro de Difusiòn de Ciencia y Tecnología Unidad Tezozomoc del Instituto Politécnico Nacional

Summary

Research Question

Problem approach

Background

Objective

Justification

Hypothesis

Method (materials and procedure)

Method Gallery

Results

Results Gallery

Discussion

Conclusions

Bibliography