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MATH AND SCIENCE PARTNERSHIP FOR THE 21 ST CENTURY

ELEMENTARY SCHOOL TEACHERS

MSP21 – PHASE IV

Aplicación Ecológica en la Ingeniería a través de la energía – ElementalJOSHUA ROSA LIZARDI

VERANO 2015

ESTE PROYECTO ES SUFRAGADO CON FONDOS DEL PROGRAMA TÍTULO II-B, “NO

CHILD LEFT BEHIND”,“MATH AND SCIENCE PARTNERSHIP” DEL DEPARTAMENTO DE

EDUCACIÓN1



MSP21 – PHASE IV

Energía SolarJOSHUA ROSA LIZARDI

VERANO 2015



EDUCACIÓN2

Conceptos a trabajar1. Energía Solar

2. Propiedades de los Materiales1. Aislante

2. Conductor

3. Semiconductor

3. Placas fotovoltaicas


CHILD LEFT BEHIND”,“MATH AND SCIENCE PARTNERSHIP” DEL DEPARTAMENTO DE EDUCACIÓN

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Como funciona la luz1. ¿Cuáles son algunas de las propiedades más comunes de la luz?

2. ¿La luz tiene un color o varios?

3. ¿La luz viaja como una onda, como un rayo o como una corriente de partículas?



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Energía solarEs el tipo de energía que se obtiene al captar el calor y la luz que emite el sol. Por sus características la energía solar es limpia y renovable.



5

[http://www.isofoton.es/]

Energía SolarCada año, el Sol irradia suficiente energía en la tierra para satisfacer el consumo energético de la humanidad 6,000 veces. No solo eso, es prácticamente inexhaustible. El Sol va a seguir alumbrando por varios billones de años. Por otro lado, la energía del Sol solo está disponible durante el día, así que normalmente se necesita almacenarla.

La energía del Sol se esparce sobre un área grande; por consecuente aparatos complejos y costosos son necesarios para capturar su energía en cantidades usables.

Mientras más cerca del ecuador, mayor es la cantidad de energía por cantidad de área.



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MSP21 – PHASE IV

Actividad #1“Power House”ENSAMBLAJE DE LA CASA DE POTENCIA



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Materiales1. Partes en polietileno de la casa (“Power

house kit”, pag. 2):a) Secciones del techo y la base

b) Pared puntiaguda con sección de puerta

c) Pared puntiaguda con ventana

d) Pared cuadrada con dos puertas

e) Pared cuadrada con ventana

2. Presillas de contacto x 4

3. Cubierta del solárium

4. Ventanas de cartón

5. Exacto



8

Ensamblaje



9

1)

4)2) 6)

5)

7)

9)

8)3)

Véase página 10 en el manual.

¿Cómo la energía solar afecta los hogares?REFIÉRASE A LOS EXPERIMENTOS #12 AL #17 (PÁGS. 14 -16)



10

Corriente eléctricaEs la circulación de cargas o electrones a través de un circuito eléctrico cerrado.

¿En qué dirección se mueve la corriente?



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Corriente eléctricaEs la circulación de cargas o electrones a través de un circuito eléctrico cerrado.

La corriente eléctrica siempre se mueve del polo negativo al positivo de la fuente de voltaje.

¿En qué dirección se mueve la corriente?



12

VÉASE EXPERIMENTOS #63, #64 Y #65

PÁGS. 42 Y 44

No conductores y conductoresAISLANTE

◦ Se refiere a un material que impide el paso o latransmisión de sonido, calor, humedad,electricidad, etc.

CONDUCTOR

◦ Se refiere a un material que tiene la facilidad depermitir el movimiento de las cargas.

◦ Sus átomos se caracterizan por tener muchoselectrones libres y aceptarlos o cederlos confacilidad; por lo tanto son materiales queconducen electricidad.



13

VÉASE EXPERIMENTO #67 PÁG. 44

SEMICONDUCTOR

◦ Se refiere a un material aislante que bajo ciertascircunstancias, se vuelve conductor

Diodo emisor de luzLos diodos emisores de luz o LEDs por sus siglas en inglés son componentes electrónicosmodernos. Están hechos de un pequeño cristal incrustado en un contenedor plástico. Sielectricidad fluye atreves de un LED, una porción de la energía es convertida en luz y sólopermite que la corriente fluya en una sola dirección.



14

VÉASE EXPERIMENTOS #68

PÁG. 44Y 45

Magnetismo



15

Fuerza magnéticaEs la atracción o repulsión que surge a causa del movimiento de partículas cargadas eléctricamente.



16

en.wikipedia.org

Campo magnético de la Tierra◦ El norte magnético verdadero de la Tierra esta

en el sur geográfico.

◦ El campo magnético está desalineado por 11.5 grados de el eje de rotación de la Tierra.

◦ Los polos magnéticos se mueven constantemente.



17

nasa.gov

Actividad #2DEMOSTRACIÓN DE EL CAMPO MAGNÉTICO DE LE TIERRA



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Materiales1. Alfiler o presilla

2. Envase con agua

3. Pedazo de corcho o “foam”

4. Imán (opcional)



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Instrucciones1. Frota el alfiler o la presilla contra un imán o

pelo en una sola dirección (en vez de hacia delante y atrás) por lo menos 5 veces.

2. Introducir el alfiler o presilla en una lasca de corcho o “foam”.

3. Colocar el compás en un envase con agua.



20

kidsactivitiesblog.com

Fotosíntesis vs. Fotovoltaico



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Aprovechando la energía del SolFOTOSÍNTESIS

◦ Es utilizado por las platas para convertir bióxidode carbono en carbohidratos, y a su vez enoxígeno.

◦ Después de que la planta absorbe la luz a travésde el pigmento de la planta y es convertido enenergía en un proceso químico.

◦ Al contrario de las celdas solare, las plantaspueden almacenar la energía absorbida y usarlaen otra ocasión.

PLACA FOTOVOLTAICA

◦ Es un dispositivo hecho por el humano que convierte energía solar en electricidad.

◦ Los fotones en la luz solar reacciona con el silicón en la celda solar para causar una transferencia de energía.

◦ Las celdas solares son mas eficientes en convertir los fotones de la luz en energía.



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Fotosíntesis1. Los cloroplastos en la planta absorben la

energía solar.

2. Por otro lado agua entra a la hoja. La hojautiliza la luz y el agua para producir energíaquímica.

3. A su vez la hoja aspira bióxido de carbón.Ella utiliza esto y la energía química paraproducir azúcar.

4. El azúcar sale de la hoja para alimentar laplanta.



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Placa Fotovoltaica



24

1)

4)2)

3)

Placa Fotovoltaica



25

Celda

Irradiación solarEs una medida de la irradiaciónproducida por el Sol en la forma deradiación electromagnética, lo quees percibido por los seres humanoscomo luz solar.



26

GoeModel (2014). Global map. solargis.info

EficienciaEs la razón entre la energía aprovechada en comparación con la energía total suplida.

Normalmente se expresa con decimales o porciento.

La eficiencia promedio de una celda solar es de 15%

𝑬 =𝑬𝒏𝒆𝒓𝒈í𝒂 𝒂𝒑𝒓𝒐𝒗𝒆𝒄𝒉𝒂𝒅𝒂 𝒅𝒆 𝒔𝒂𝒍𝒊𝒅𝒂

𝑬𝒏𝒆𝒓𝒈í𝒂 𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍 𝒆𝒏𝒕𝒓𝒂𝒏𝒅𝒐



27

Flujo de energía en la celda solar



28

+

-

-

+

Musgo1. Al musgo le gusta crecer en áreas con

sombra.

2. Normalmente en el hemisferio norte el musgo crece mirando hacia el norte.

3. En el hemisferio sur normalmente el musgo crece mirando hacia el sur.



29

¿Cómo se puede aplicar este conocimiento a las celdas solares?REFIÉRASE A LOS EXPERIMENTOS #72 Y 73 PAG. 47



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MSP21 – PHASE IV

Energía EólicaJOSHUA ROSA LIZARDI

VERANO 2015



EDUCACIÓN31

Energía eólicaEs el tipo de energía renovable que se captura la fuerza del viendo para generar energíaeléctrica.



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[http://www.energias.bienescomunes.org/]

¿Qué es el viento?El viento es definido como una corriente de aire en grandes proporciones. Este es un fenómeno que surge a partir de una serie de condiciones atmosféricas.



33

[http://www.wisegeek.org/]

¿Cómo se genera el viento?El sol calienta la superficie de la tierra y a su vez el aire se calienta.

No todas las partes de la tierra se calientan uniformemente y esto crea diferencias en temperatura.

El aire caliente pesa menos que el frio y se eleva.

Luego el aire frio se mueve para reemplazar el caliente y este movimiento es lo que hace soplar el viento.



34

El viento de día y de nocheDurante el día:

◦ La tierra calienta mas rápido que el mar.

◦ El aire caliente de la tierra se eleva.

◦ A su vez el aire frio del mar se mueve hacia la tierra para ocupar el espacio de el caliente.

Durante la noche:◦ El agua tiene la capacidad de retener por mas

tiempo el calor y calienta el aire sobre el.

◦ El aire caliente de el mar se eleva.

◦ A su vez el aire frio del la tierra se mueve hacia el mar para ocupar el espacio de el caliente.



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MSP21 – PHASE IV

Actividad #3DETERMINANDO LA DIRECCIÓN DEL VIENTO



EDUCACIÓN36

Instrucciones1. Refiérase al los experimentos 78 y 88 en

las páginas 50 y 57 del manual.

2. Utilizar un secador de pelo o abanico como fuente de viento

3. Cambiar la dirección del viento y observar el cambio.



37

[http://www.wisegeek.org/]

Describe el fenómeno en términos de fuerza energía y trabajo



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Fuerza

Trabajo Energía

Tipos de generadores eólicos



40

Generador horizontal



41

Energía de un generado horizontal eólico



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Generador vertical (Savonius)



43

Generador vertical (Savonius)



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MSP21 – PHASE IV

Actividad #4.1DEMOSTRANDO LA FUERZA GENERADA POR EL VIENTO



EDUCACIÓN45

Instrucciones1. Refiérase al los experimentos 79 y 86 en

las páginas 50 y 56 del manual.

2. Utilizar un secador de pelo o abanico como fuente de viento

3. Compara el peso que cada tipo de aspa puede levantar.



46

[windturbineshome.net]

Actividad #4.2GENERADOR EÓLICO



EDUCACIÓN47

Instrucciones1. Refiérase al experimento 80 en la página

52 del manual para el ensamblaje de laturbina.

2. Para el funcionamiento del generadorrefiérase al los experimentos 81 y 82 en lapágina 53 del manual.

3. Colocar el espiral sobre una fuente de calor(tener cuidado de no acercarlo mucho).



48

[chavawindenergysolutions.wordpress.com]



MSP21 – PHASE IV

Actividad #6PEQUEÑO BOTE SOLAR



EDUCACIÓN49

Proyecto de diseño1. Con lo aprendido de las aspas en la

actividad 5.1 y refiriéndose al experimento89 en la página 57, diseñe y construya unpequeño bote solar.

2. El bote puede tener la forma y el tamañodeseado.

3. Debe evitar que los componenteseléctricos entren en contacto con el agua.



50

[www.centralclubs.com]



MSP21 – PHASE IV

Gracias por su Atención



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