Energía solar fotovoltaica

Algunos materiales emiten electrones cuando incide luz sobre ellos. La circulación de estas cargas eléctricas crea una corriente eléctrica. A este fenómeno se le llama efecto fotoeléctrico. Estos materiales forman las células solares o fotovoltaicas. 

Un panel solar está formado por varias células solares.

Estos paneles generan corriente continua, pero la elctricidad que se consume en nuestras casa es de corriente alterna.

Para transformar la corriente continua en corriente alterna se utiliza un elemento que se llama convertidor. 

La corriente generada por los paneles fotovoltaicos puede consumirse en el momento o acumularse en un sistema de baterías. Así se podrá disponer de la energía eléctrica fuera de las horas de sol.

Para mejorar el rendimiento de los paneles fotovoltaicos suelen colocarse sobre un elemento que se orienta con el Sol siguiendo su trayectoria, desde el amanecer hasta el anochecer, con el fin de que los rayos siempre incidan perpendicularmente al panel y obtener así un mayor rendimiento.

Construír un faro en el taller

Materiales necesarios:

Una base de madera

Discos de madera

Un contrachapado fino

Espigas de madera

Trozos de listoncillo

Un palito de brocheta

Un listoncillo redondo

Un bote de refresco vacío

Cables, pila, portalámparas y bombilla

Tornillos, una arandela y un motor con reductora para el programador

Construcción del programador

• Cortar unos trozos del bote de refresco, con la ayuda de unas tijeras.
• Con el martillo y el yunque, aplastar los bordes de los trozos del bote para que las rebabas no corten.
• Lijar para quitar el barniz protector de las dos caras, que es aislante. Así el metal conducirá la electricidad sin problemas.
• Sobre uno de los discos de madera, sujeta los tornillos y la arandela con pegamento.
• Suelda la unión entre la arandela y los tornillos para conseguir un buen contacto eléctrico.
• Coloca el disco sobre el eje de la reductora del motor.

Construcción de la torre

• Ensambla las piezas de la torre con cola blanca
• Mete por el interior de la torre los cables que alimentan la bombilla del faro y el LED de la torre de comunicaciones.
• Realiza las conexiones eléctricas adecuadas para que se iluminen la bombilla y el LED. Comprueba que se encienden antes de pegarlo todo.
• Coloca las plataformas. Utiliza unas espigas para sujetar la segunda plataforma.
• Pega la antena de comunicaciones.
• Fija la torre completa en la base.

Montaje eléctrico

• Colocar los trozos del bote en la posición adecuada para que hagan contacto: un trozo en la arandela y el otro de manera que toque los tornillos cuando gire el disco.
• Conectar los cables a la pila de forma que el motor que mueve el programador, la bombilla y el LED formen un circulo en paralelo.

Ahora, manos a la obra!!

Alternador de una central

En las centrales eléctricas se hace lo mimo que en el ensayo que vimos en la entrada anterior (Fabricación de un alternador en el taller), pero a una escala mucho mayor.

Está formado por los siguientes elementos:

1. Turbina

La mueve el agua que cae de un embalse, el vapor a alta presión producido en una central de carbón, gas o gasóleo, o por una nuclear, el viento, etc.

Mediante ejes y engranajes hace girar el rotor.

2. El rotor

Es el elemento que gira. En este caso es un electroimán que, al girar, induce corriente eléctrica en la bobina que lo rodea.

3. El estátor

Es el elemento que está fijo. En este caso se trata de una bobina. Aquí es dónde se ponen en movimiento los electrones, alternando el sentido debido al giro del electroimán (corriente alterna).

4. Sistema de refrigeración

Al generarse corriente en la bobina , esta se calienta mucho, y por eso hacen falta un ventilador y diversos sistemas de refrigeración.

5. Transportador

El transportador eleva la tensión a miles de voltios para transportarla.

Como fabricar electricidad alterna en el taller

Al hacer pasar la corriente eléctrica generada por una pila cerca de una brújula, esta sorprendentemente se desvía.

Michael Faraday cuando se enteró de este experimento tuvo una idea sencilla pero genial:

" Si una corriente eléctrica mueve una brújula (que es imán), ¿podremos invertir el proceso y generar electricidad moviendo imanes?"

La respuesta obviamente fue sí.

Vamos a ver a continuación cómo podremos fabricar un alternador de taller que genere electricidad.

Se necesitan los siguientes materiales:

LED

Bobina

 Clema

Escuadras

Tablero

Una vez reunidos los materiales los dispones según la siguiente figura:

Al girar el imán cerca de la bobina, se induce una corriente eléctrica capaz de encender el LED.

¿Qué es la corriente eléctrica?

La materia que nos rodea está constituida por átomos que, a su vez, contienen partículas eléctricas, los protones (positivos) en el núcleo y los electrones (negativos) dando vueltas a su alrededor. 

Los átomos de materiales conductores  como los metales tienen algunos electrones libres. Cuando logramos poner a esos electrones en movimiento, tenemos corriente eléctrica. 

Hay dos formas de mover los electrones:

CORRIENTE CONTINUA, CC

Los electrones se mueven en el mismo sentido, del polo negativo al polo positivo que los atrae.

La energía necesaria para que se muevan es generada por pilas y baterías.

Los voltajes son pequeños: 1.5 V, 4.5 V, 9V

CORRIENTE ALTERNA, CA

Los electrones cambian de sentido una y otra vez. La corriente alterna se genera mediante un alternador.

Los voltajes son mucho más altos, por lo qu la energía generada es mayor

La que utilizamos en nuestras casas para la iluminación, televisor, lavadora es corriente alterna, de 230 V

En el siguiente vídeo se explica el concepto de corriente eléctrica y sus dos formas.

¿Cómo hacer una polea?

Los materiales que se pueden emplear para hacer una polea son muy variados: cartón, madera. corcho, plástico y metal, Pero no debemos olvidarnos de las posibilidades que ofrece aprovechar objetos de deshecho, como tapas de botes, tapones de botellas, bobinas de hila, tapones de corcho, etc.

Para construir una polea necesitas tres discos de cualquiera de los materiales anteriores, dos de ellos iguales y el otro más pequeño.

Se superponen, se pegan y se realiza un agujero en el centro.

También se pueden construir a partir de un único disco de madera de más de 6 mm de espesor y luego tallando la hendidura con una lima.
Este proceso es muy difícil y laborioso pero el resultado es muy bueno.

En el siguiente vídeo se puede ver como construir una polea con una tapa de plástico y cartones a los lados:

Poleas y polipastos

La polea es una rueda con una hendidura en la llanta por dónde se introduce una cuerda o una correa.

Sirve para reducir la magnitud de la fuerza necesaria para mover un peso. Es decir, nos ayuda a elevar cargas con mayor comodidad al cambiar la dirección de la fuerza.

El siguiente vídeo explica muy bien su funcionamiento:

Un polipasto es un grupo de poleas combinadas de tal forma que se puede elevar un gran peso haciendo muy poca fuerza.

Está compuesto de una polea fija y una polea móvil. La polea fija solo gira cuando se tira de la cuerda y la polea móvil gira a la vez que se desplaza hacia arriba. 

Aplicaciones de poleas y polipastos:

Los polipastos y poleas se utilizan en un gran número de aparatos o máquinas como pueden ser sistemas de seguridad como arneses, en grúas, ganchos, pozos, etc.