Portafolio nuevo y mejorado

“EL SOL ES ENERGIA ELECTRICA”

INTEGRANTES:

Edwin Cardona Michael Coronado Vanessa Arias

I.E.T.I “Simona Duque”

Marinilla, Antioquia

INSTITUCION EDUCATIVA TECNICO INDUSTRIAL SIMONA DUQUE

2. TABLA DE CONTENIDO.

1. Portada……………………………………………….pág. 1

2. Contenido – tabla…………………………………pág. 2

3. Justificación………………………………………….pág. 3

4. Lluvia de ideas- L.U.P. – Listado Único de Palabras(40) …………………………………………pág. 4-5

5. Banco de preguntas de Investigación (40)…pág. 6-7-8

6. Cuadro de valoración- costo, tiempo, factibilidad, innovación, solución tecnológica……………pág. 9-10

7. Las 5 mejores preguntas de investigación – estadísticas……………………………………………pág. 11-12

8. La pregunta de investigación – el problema…pág. 13

9. Antecedentes del problema…………………………pág. 14

10. La ruta de investigación…………………………….pág. 15

11. Objetivo general……………………………………….pág. 16

12. Objetivos específicos…………………………………pág. 17

13. Marco teórico – 10 conceptos o temas del proyecto, para aprender …………………pág. 18-19-20-21

14. Las variables de la investigación……………pág. 22

15. Metodología – pasos y procedimientos de la investigación…………………………pág. 23-24-25-26-27-28


16. Observaciones…………………………………pág. 29

17. Encuestas………………………………………..pág. 30-31-32

18. Posibles soluciones al problema………pág. 32

19. Selección de la mejor solución…………pág. 33

20. Presupuesto del proyecto de investigación……………………………………….pág. 33-34

21. Diseños y planos de despiece y montaje del artefacto…………………………………pág. 35

22. Procesos de fabricación en fotos y videos……………………………………..pág. 37-38-39

23. Conclusiones…………………………………………pág. 40

24. Bibliografía……………………………………………pág. 41

25. Anexos en su portafolio………………………pág. 42-43-43


3. JUSTIFICACION.

Se dio este proyecto pensando en la necesidad de crear una fuente de energía de bajo costo para que toda la sociedad tenga acceso a ella.

Este proyecto será una muy buena opción para crear energía en nuestros propios hogares y obtener barios beneficios tales como tener una forma de economía basada en el medio ambiente ya que la radiación solar es emitida por el sol y forma parte del ambiente, en este caso estaríamos utilizando un recurso natural y al utilizar este recurso natural no estaríamos deteriorando el medio ambiente.


4. Lluvia de ideas- L.U.P. – Listado Único de Palabras (40)

INVESTIGACION

1. Salud 2. Biblioteca3. Derecho4. Limpiar5. Escritorio6. Reutilizar7. Economía8. Barrer9. Calles

10. Comida

SERVICIOS PUBLICOS 1. Agua2. Internet3. Luz4. Alcantarillado5. Parabólica6. Gas natural7. Teléfono8. Alumbrado publico9. Colegio10. Bus


PRINCIPIOS DE LA CIENCIA 1. naturaleza

2. cuerpo humano

3. microscopio

4. ciencia

5. investigación

6. proyecto

7. tecnología

8. exposición

9. científico

10. experimento

INNOVACION Y DESARROLLO

1. Fuentes de energía2. Eventos3. Encuentros4. Edificio5. Capacidad6. Precio7. Maquinas8. Libros9. Carros10. Reloj


5. BANCO DE PREGUNTAS

¿Cómo podemos mejorar el sistema de salud?¿Cómo podemos mejorar la seguridad de las calles de nuestra institución?¿Qué promedio de alumnos de la institución les gusta reciclar?¿Cuál es el principal medio de economía de marinilla?

¿Qué número de personas les gusta mantener limpias las calles?¿Qué número de personas hacen valer sus derechos como ciudadanos?¿Qué promedio de alumnos de la institución les gusta usar la biblioteca?

¿Qué comidas afectan nuestro organismo?

¿Qué porcentaje de niños no tienen recursos para ir a la escuela?¿Cuál es promedio de niños que practican deportes

¿Cómo afecta la contaminación los factores climáticos y a la naturaleza?


¿Cómo reacciona el cuerpo ante una situación de peligro?

¿Cómo cambio el microscopio el día a día del hombre?

¿Qué enfermedades la ciencia a previsto?

¿Qué investigaciones se están desarrollando para cambiar nuestro futuro?

¿Cómo ayuda al medio ambiente un proyecto de reciclaje?

¿Qué sistemas tecnológicos están causando enfermedades en las diferentes partes del cuerpo?

¿Qué materiales han inspirado al hombre para crear objetos tecnológicos?

¿Cómo crear una lámpara que trabaje con energía fotovoltaica?

¿Qué maquinas han facilitado el trabajo del hombre? ¿Cómo se puede mejorar?

¿Qué tan sana es nuestra agua?¿Qué porcentaje de personas usan el servicio de bus público?¿Cómo afecta la luz artificial la piel?

¿Cómo ayuda a las poblaciones menos favorecidas el servicio de alcantarillado?


¿Cómo ayuda al medio ambiente el servicio de metro cable?

¿El gas natural contamina el medio ambiente?

¿Qué ocasiona la adicción al celular?¿Cuál es la principal causa de haber luz pública en las veredas?

¿Qué porcentaje de escuelas invierten bien sus recursos?

¿Qué numero taxis hay en marinilla?¿Cómo contamina las industrias el aire?

¿Qué número de personas tienen casa propia?¿Qué porcentaje de personas fuman?

¿Qué capacidad intelectual puede desarrollar el ser humano?¿Cuáles son las fuentes de energía que la naturaleza nos brinda?

¿Qué promedio de alumnos de la institución leen libros?

¿Qué toxinas lanzan los carros a la atmosfera?¿Cómo ha mejora la tecnología el desempeño de las motos?

¿Cómo integrarle un sistema de GPS a los relojes?


Nº

PREGUNTAS

FACT

IBIL

IDAD

COST

O

TIEM

PO

INN

OVA

CIO

N

SOLU

CIO

N

TECN

OLO

GIC

A

TOTA

L

1 ¿Cómo podemos mejorar el sistema de salud? 15 6 12 10 17 50

2¿Cómo podemos mejorar la seguridad de las calles de nuestra institución? 10 5 9 15 14 43

3¿Qué promedio de alumnos de la institución les gusta reciclar?

13 8 19 12 19 71

4 ¿Cuál es el principal medio de economía de marinilla? 4 12 19 10 8 53

5¿Qué número de personas les gusta mantener limpias las calles? 6 10 15 13 11 55


6. CUADRO DE VALORACION

6

¿Qué número De Personas hacen valer sus derechos como ciudadanos

8 15 10 9 13 55

7¿Qué promedio de alumnos de la institución les gusta usar la biblioteca? 18 7 5 18 19 67

8 ¿Qué comidas afectan nuestro organismo? 5 20 10 1 0 36

9¿Qué porcentaje de niños tienen recursos para ir a la escuela? 7 10 9 1 1 28

10 ¿Cuál es el porcentaje de niños que practican deporte? 9 9 8 1 1 28

11¿Cómo afecta la contaminación los factores climáticos y la naturaleza 20 20 13 19 10 62

12 ¿Cómo reacciona el cuerpo ante una situación de peligro? 13 10 9 1 1 34

13 ¿Cómo cambio el microscopio el día a día del hombre? 11 10 13 9 1 44

14 ¿Qué enfermedades la ciencia a previsto? 15 20 14 5 1 45

15¿Qué investigación se están desarrollando para cambiar nuestro futuro? 5 2 10 7 2 26

16 ¿Cómo ayuda el medio ambiente un proyecto de reciclaje? 10 10 12 15 10 57

17 ¿Qué sistemas tecnológicos están causando enfermedades en las diferentes partes del cuerpo?

6 15 15 3 2 41

18¿Qué materiales han inspirado al hombre para crear objetos tecnológicos? 7 8 10 2 1 28

19¿Cómo crear una lámpara que trabaje con energía fotovoltaica? 18 18 19 20 19 94

20 ¿Qué maquinas han facilitado el trabajo del hombre? ¿Cómo se puede mejorar?

10 5 6 9 2 32

21 ¿Qué tan sana es nuestra agua? 10 5 10 7 2 34

22 ¿Qué porcentaje de personas usan el bus público? 15 10 19 6 1 45

23 ¿Cómo afecta la luz artificial la piel? 10 16 20 5 1 52

24 ¿Cómo ayuda a las poblaciones menos favorecidas el servicio de alcantarillado?

5 20 10 4 2 41

25¿Cómo ayuda al medio ambiente el servicio de metro cable?

6 7 13 2 1 29

26 ¿El gas natural contamina al medio ambiente?5 8 15 8 2 38

27 ¿Qué ocasiona la adicción al celular? 18 10 18 15 10 76

28¿Cuál es la principal causa de haber luz pública en las veredas?

15 20 15 7 5 62

29 ¿Qué porcentaje de escuelas invierten bien sus recursos? 8 10 12 5 4 40

30 ¿Qué número de taxis hay en marinilla? 3 2 4 8 10 27

31 ¿Cómo contamina las industrias el aire? 4 1 9 10 3 27

32 ¿Qué número de personas tienen casa propia? 5 14 12 14 2 47

33 ¿Qué porcentaje de personas fuman? 6 11 5 4 5 31

34¿Qué capacidad intelectual puede desarrollar el ser humano? 8 9 2 3 4 26


35¿Cuáles son las fuentes de energía que la naturaleza nos brinda? 7 8 4 5 3 27

36 ¿Qué promedio de estudiantes leen libros? 6 3 6 8 2 25

37 ¿Qué toxinas lanzan los carros a la atmosfera? 5 10 20 5 1 44

38¿Cómo ha mejorado la tecnología en el desempeño de las motos? 7 12 18 6 10 53

39 ¿Cómo intégrale un sistema de GPS al reloj? 10 19 20 15 5 75

40¿Cómo podemos aprovechar la luz solar y los vientos para nuestro beneficio? 19 18 16 20 20 93


7. LAS 5 MEJORES PREGUNTAS DE INVESTIGACIÓN – ESTADÍSTICAS.

1. ¿Cómo crear una lámpara que trabaje con energía fotovoltaica?

2. ¿Cómo integrarle un sistema de GPS a los relojes?

3. ¿Cómo podemos aprovechar la luz solar y los vientos para nuestro beneficio?

4. ¿Cómo afecta la luz artificial la piel?

5. ¿Qué capacidad intelectual puede desarrollar el ser humano?


GRAFICAS.

¿Cómo crear una lámpara que trabaje con energía fotovoltaica?

¿Cómo afecta la luz artificial la piel?

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Series1

8. La pregunta de investigación – el problema

¿COMO TRANSFORMAR LA RADIACION SOLAR EN ENERGIA ELECTRICA?


9. Antecedentes del problema

El excesivo consumo de electricidad unida a la contaminación ambiental producida por la utilización de combustibles fósiles tales como el petróleo, el carbón, etc. Genera múltiples cambios en el ambiente, en su mayoría nocivos, entre ellos: La contaminación atmosférica, la contaminación de suelos y agua, los cambios climáticos, las enfermedades respiratorias, enfermedades cancerígenas y el calentamiento global. En los últimos años se han desarrollado diferente dispositivo para la producción de energía alterna, a través de diferentes recursos naturales como: el viento, el sol, el agua, la biomasa, ya que son energías limpias y que no tiene efectos negativos en el planeta. Lo que queremos es crear una celda solar con diferentes materiales, para que sea barata y accesible para la comunidad que pueda ayudar a nuestro planeta.


10. La ruta de investigación


12. Objetivo general.

Transformar la radiación solar en energía eléctrica utilizando una celda solar y utilizar esta energía en un modelo de lámpara tipo LED, construido por nosotros en la sala y con materiales reciclables.


13. Objetivos específicos.

*Diseñar la estructura básica necesaria para la celda solar y la lámpara tipo LED, de tal forma que produzcamos un artefacto eficiente, sencillo, económico y de buena calidad.

*Utilizar diferentes materiales caseros para identificar el de mejor rendimiento en la fabricación de la celda solar y la lámpara tipo LED.

*Proponer una manera fácil para construir una celda solar fotoeléctrica y/o fotovoltaica con materiales comunes y baratos.

*Construir nuestro proyecto de conformidad con los mejores resultados obtenidos para que sea llevado a la práctica en una maqueta simulada de la foto-lámpara.

* Medir los parámetros eléctricos, el voltaje, la corriente, potencia de cada una de las diferentes opciones construidas en los diferentes ensayos de prueba.



14. Marco teórico

Siclo de las bateríasLas baterías tienen un ciclo en las cuales tienen un lado positivo y negativo en el positivo se dice que es positivo porque tiene presencia de electrones y el negativo se dice que es negativo porque carece de electrones en este ciclo lo que sucede es que los electrones del lado positivo son atraídos por el polo negativo en el cual el polo negativo comienza a engrosarse por los electrones atraídos y el polo positivo comienza a deformarse por la pérdida de electrones; debido a la perdida de


electrones estos electrones viajan al polo negativo lo cual causa una corriente a lo cual le llamamos energía electroquímica.

Energía solar fotovoltaica y térmica a la vezUn sistema híbrido que logra electricidad y calor del Sol de forma más eficiente que por separado, aunque su generalización todavía es muy limitada.

La intensidad de la radiación depende de la

Longitud de onda


http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Photoelectric_effect.svg?uselang=es

Un diagrama ilustrando la emisión de los electrones de una placa metálica, requiriendo de la energía que es absorbida de un fotón.

El efecto fotoeléctrico consiste en la emisión de electrones por un metal o fibra de carbono cuando se hace incidir sobre él una radiación (luz visible o ultravioleta, en general). A veces se incluyen en el término otros tipos de interacción entre la luz y la materia:

Efecto fotovoltaico: transformación parcial de la energía luminosa en energía eléctrica. La primera célula solar fue fabricada parcharles en 1884. Estaba formada por selenio recubierto de una fina capa de oro

El efecto fotoeléctrico fue descubierto y descrito por Huiriche Hertz en 1887, al observar que el arco que salta entre dos electrodos conectados a alta tensión alcanza distancias mayores cuando se ilumina con luz ultravioleta que cuando se deja en la oscuridad


El efecto fotoeléctrico es la base de la producción de energía eléctrica por radiación solar y del aprovechamiento energético de la energía solar

15. Las variables de la investigación.Las variables fue un tema en el que tuvimos especial cuidado ya que hicimos varias pruebas para verificar el resultado y la eficiencia de cada en cada una de las pruebas probando hacer celdas de 1.5cm cuadrados de 4.5cm cuadrados entre otras pruebas las pudimos observar que en la celda de 4.5cm podíamos obtener por cada celda aproximadamente 0.8 v a 1 v.

Después de estas pruebas seguimos trabajando con las celdas de 4.5 cm ya que encontrábamos beneficios al trabajar en ella. Uno de los beneficios que encontramos es que podemos manejar más fácil los materiales y soldar más fácil las conexiones


16. Metodología – pasos y procedimientos de la investigaciónHemos tenido una larga investigación; comenzamos con una lluvia de ideas, en la cual simplemente decíamos palabras y las copiábamos de esas palabras sacamos las importantes que lo llamamos el L.U.P es decir el listado único de palabras y con estas palabras hicimos el banco de preguntas ya que a cada palabra le formulábamos una pregunta, en el banco de preguntas lo que hacíamos era calificar estas preguntas (40preguntas) según varios criterios; de estas preguntas sacamos las dos con mayor calificación y con ayuda del profesor seleccionamos la pregunta reina que es ¿Cómo transformar la radiación solar en energía eléctrica? Después de tener la pregunta reina comenzamos a indagar sobre este tema. Cuando sentimos que teníamos buena


información, comenzamos a construir diseños y hacer pruebas. Comenzamos con algo simple; fue una celda de 5 cm cuadrados en la cual probamos diferentes materiales tales como: hierro, cobre, zinc, aluminio; y por otra parte utilizamos gelatina con sabor y sin sabor, la gelatina preparada con agua y con zumo de limón y sal. En estas pruebas identificamos los materiales que mejor funcionaban y seguimos trabajando con zinc y cobre y por otro lado con gelatina sin sabor preparada en agua y probamos un nuevo material en el cual no construíamos una sola celda sino un panel completo y cada celda con un tamaño de 4.5 cm cuadrados.


El resultado obtenido fue:

Esta imagen fue en la primera versión en la cual era cada celda individual conectadas en serie y encendiendo un diodo LED



En esta imagen se ve la versión del panel mejorada pues ya va las celdas interconectadas y se cómo tal como un panel




17. Observaciones*Al iniciar la investigación se hicieron varios ensayos en los cuales se pudieron notar que al utilizar gelatina y como polos cobre y zinc se producía electricidad pero al mezclarle limón y sal al ensayo obtuvo mayor cantidad de energía pero hubo una reacción en la gelatina la cual estaba en forma concentrada y al añadirle esta mezcla paso a estado liquido y no había el mismo efecto con la radiación solar.

*En otros ensayos lo que pudimos observar fue que al utilizar el hierro como polo positivo no se producía la misma cantidad de energía

*Al intentar remplazar la gelatina sin sabor por gelatina con sabor no obtuvimos la misma concentración de esta.


18. EncuestasPROYECTO “EL SOL TAMBIEN ES ENERGIA GRATIS”

Objetivo. Determinar las opiniones y preferencias de las personas con respecto a la utilización de sistemas hibrido o unos de sus componentes como medio de energía alternativa.

Edad: Menor de 24 años. De 25 a 31 años: 32 a 40 años Mayor de 40 años

Ubicar con una x en la opción que usted escoja:

1. ¿Utiliza algún sistema de energía alternativa como medio de abastecimiento de energía?

SI NO Cual: _______________________________

2. Habitualmente ¿cuál es el valor en pagado en pesos por consumo de energía?$20.000 - $50.000 $51.000- $110.000 $111.000- $150.000

$151.000- 210.000 Más de 211.000

3. ¿Le incomodan los cortes de energía?

SI NO

4. ¿Considera importante el ahorro de energía eléctrica?

SI NO5. ¿Ha escuchado hablar de energías alternativas?

SI NO6. ¿Consideras importante el uso de energía alternativa?

SI NO


7. ¿Estaría usted dispuesto a adquirir una lámpara que trabaje con energía solar como medio de alumbrado público?

SI NO

Por su colaboración, muchas gracias.

Equipo Tecno-Inventores 9A y 9BInstitución Educativa Técnico Industrial “Simona Duque”. Marinilla


20. Posibles soluciones al problema*Utilizar un vidrio conductor para transportar los electrones obtenidos de tintas naturales.

*Transformar la radiación solar haciendo uso de los electrolitos encontrados en la gelatina

*Utilizar diferentes ácidos para obtener reacciones químicas


21. Selección de la mejor solución*Transformar la radiación solar haciendo uso de los electrolitos encontrados en la gelatina

22. Presupuesto del proyecto de investigación

Rubro

Justificación

CantidadValor unitario

Valor total

(de acuerdo con las actividades del cronograma)

Regulador Para evitar sobre cargas de la batería

1 30000 30000

Batería de moto Para el almacenamiento de la energía

1 30000 30000

Mazo de Cables

Para conducir la energía y resista la radiación solar

4 metros 500 2000

Inversor 1 30000 30000Tubo de aluminio

Para elevar la foto-lámpara

1 metro 4000 4000

Gelatina Base o substratos 12 cajas 900 10800Cobre Se utiliza como

electrodo50x50 cm 25000 25000

Zinc Se utiliza como electrodo

50x50 cm 10000 10000

Estaño 70/30 Para soldar empalmes

½ libra 12000 12000

Cautín Para derretir el estaño

1 6000 6000


Vidrio plano de 3 mm

Para que el panel quede hermético

1metros2 10000 10000

Lámparas tipo LED

Para utilizar la energía obtenida

10 200 2000

cianocrilato o pega loca

Para sellar el panel de tal forma que quede hermético

4 tubos 700 2800

Componentes electrónicos diversos

Para las pruebas de la construcción del inversor

40 diversos componentes

20000 20000

materiales de oficina

materiales para presentación teórica del proyecto

varios 30000 30000

transporte para la movilización del equipo

6 sábados 3000 ida y vuelta por 3 personas

54000

Lamina de MDF Base del prototipo 40x50 cm 5000 5000Total financiado por la Feria CT+I 283600Total financiado por la institución educativaTotal financiado por otras entidadesTotal 283600

23. Diseños y planos de despiece y montaje del artefacto


Este diseño explica la forma como va interconectada las celdas para constituir el panel; como se puede observar van interconectadas dos laminas una de zinc y una de cobre

24. Procesos de fabricación en fotos y videos


Lamina de cobre Lamina de zinc




25. ConclusionesDespués de hacer los diferentes ensayos llegamos a la conclusión de que si es posible construir un panel solar a base de gelatina pues ya conocíamos paneles en estado sólido y líquido pero no en estado gelatinoso.

26. Bibliografía http://www.gstriatum.com/energiasolar/blog/2008/12/09/que-es-un-panel-solar/

En este sitio web encontramos información sobre ¿Qué es un panel solar?

http://www.youtube.com/watch?v=ikp0gzeX95I

En este sitio web encontramos los materiales para construir un panel solar

http://www.taringa.net/posts/hazlo-tu-mismo/6806554/_MegaPost_-Como-hacer-un-Panel-Solar-Casero_-Entra-ya-xD.html





http://www.youtube.com/watch?v=ikp0gzeX95I

http://www.gstriatum.com/energiasolar/blog/2008/12/09/que-es-un-panel-solar/

http://www.gstriatum.com/energiasolar/blog/2008/12/09/que-es-un-panel-solar/

En este sitio encontramos información de cómo construir un panel solar.

27. Anexos en su portafolio

Efecto fotoeléctrico

Un diagrama ilustrando la emisión de los electrones de una placa metálica, requiriendo de la energía que es absorbida de un fotón.

El efecto fotoeléctrico consiste en la emisión de electrones por un metal o fibra de carbono


http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Photoelectric_effect.svg?uselang=es

http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Photoelectric_effect.svg

cuando se hace incidir sobre él una radiación electromagnética (luz visible o ultravioleta, en general). A veces se incluyen en el término otros tipos de interacción entre la luz y la materia:

Fotoconductividad : es el aumento de la conductividad eléctrica de la materia o en diodos provocada por la luz. Descubierta por Willoughby Smith en el selenio hacia la mitad del siglo XIX.

Efecto fotovoltaico : transformación parcial de la energía luminosa en energía eléctrica. La primera célula solar fue fabricada por Charles Fritts en 1884. Estaba formada por selenio recubierto de una fina capa de oro.

El efecto fotoeléctrico fue descubierto y descrito por Heinrich Hertz en 1887, al observar que el arco que salta entre dos electrodos conectados a alta tensión alcanza distancias mayores cuando se ilumina con luz ultravioleta que cuando se deja en la oscuridad. La explicación teórica fue hecha por Albert Einstein, quien publicó en 1905 el revolucionario artículo “Heurística de la


generación y conversión de la luz”, basando su formulación de la fotoelectricidad en una extensión del trabajo sobre los cuantos de Max Planck. Más tarde Robert Andrews Millikan pasó diez años experimentando para demostrar que la teoría de Einstein no era correcta, para finalmente concluir que sí lo era. Eso permitió que Einstein y Millikan fueran condecorados con premios Nobel en 1921 y 1923, respectivamente.

Se podría decir que el efecto fotoeléctrico es lo opuesto a los rayos X, ya que el efecto fotoeléctrico indica que los fotones luminosos pueden transferir energía a los electrones. Los rayos X (no se sabía la naturaleza de su radiación, de ahí la incógnita "X") son la transformación en un fotón de toda o parte de la energía cinética de un electrón en movimiento. Esto se descubrió casualmente antes de que se dieran a conocer los trabajos de Planck y Einstein (aunque no se comprendió entonces).



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