¥*********¥******«*********«**««**«***********«***§***
ENERGIAS RENOVABLES: EXPERIENCIAS PRACTICAS
N icolás ELORTEGUI ESCARTIN José FERNAN DEZ G ONZALEZ Francisco JARABO FRIEDRICH
IÜ1S7RACION¿S: Manuel PEREZ DOMINGUEZ
7070QMTIAS: Francisco PADRON BRITO Estudio Fotográfico AJENTIRE
PRESENTACION
Hace unos meses el CENTRO DE LA C U L T U R A POPULAR C A C A R IA co n ta ctó con nosotros para estudiar la posibilidad de ree ditar "Energías
Renovables.
23 Experiencias
P rá ctica s",
ya que
edición se había agotado, e inm ediatam ente aceptam os Sin
em bargo, pensamos
de
1985 no podía ser
la prim era
la propuesta.
que una obra quehabía sido editada a finales
publicada de nuevo sin ser som etida a una pro
funda revisión. Hay que tener en cuenta que la ciencia y la tecnología no son algo d e fin itiv o
ni absoluto, sino algo en constante cam bio y con mu
chas lim ita cio n e s. Por o tra parte, durante estos años hemos desarrolla do una intensa labor en el campo de la enseñanza a c tiv a , lo que nos ha p e rm itid o , a su vez, aprender de nuestra docencia. Por ta n to , cabía la posibilidad de m ejorar aquel te xto . A esa labor nos dedicamos, con el ta r
deseo fe rv ie n te de poder es
a la a ltu ra de las circunstancias. Revisamos las experiencias, con
sideramos c ie rta s mejoras en algunas de ellas, diseñamos otra s nuevas, alteram os su orden y las agrupamos por fuentes energéticas, redactan do un pequeño com e n ta rio respecto a cada una de ellas. Y aquí está el resultado. Esperemos que nuestra labor haya ser vido para m ejorar la obra a n te rio r, lo que tam poco hubiera sido posible sin
la
colaboración
de
muchos de
nuestros com pañeros profesionales
de la enseñanza. Ellos nos abrieron nuevas vías de estudio e investiga ción
con
sus
indicaciones,
consejos
y c rític a s .
ag radecim iento a todos ellos. -
3
-
N uestro
más sincero
Por
supuesto,
tam poco
CENTRO DE LA C U LT U R A
podemos
PO PULAR
olvidarnos dem encionar
al
C A N A R IA , no sólo por haber
confiado en nuestra labor, publicando "Energías Renovables. 23 Expe riencias
P rácticas", sino tam bién por haber seguido m anteniendo esta
confianza. Ellos editaron tam bién "Energías Renovables", en libro que com plem enta al a n te rio r en el
1987, un
aspecto de divu lg ar los cono
cim ientos básicos de estas fuentes energéticas desde
un punto de vista
más técnico, y que tam bién contó con el apoyo de la Consejería de Industria y Energía del G obierno de Canarias. En la elaboración de esta nueva guía de experiencias sólo espe ramos y deseamos seguir siendo dignos de esta confianza.
La Laguna, Septiem bre de 1988.
LOS AUTORES
- 4 -
INTRODUCCION
LAS ENERGIAS RENOVABLES EN L A EDUCACIO N
En los últim os años se está notando c ie rta inquietud en los pro fesionales de la enseñanza sobre la conveniencia de adaptar los co n te nidos de los programas educativos a las necesidades que surgen con el avance de la sociedad. E ntre estos cambios cabe c ita r la energía y el d e te rio ro del
la crisis de
medio am biente, que están provocando
un c ie rto cambio de m entalidad en relación, ta n to con el consumo de unos bienes que son escasos, com o con el m antenim iento de la máxim a calidad posible del entorno. Aunque los sistemas energéticos clásicos son ya estudiados con mayor o menor profundidad en los d istin to s niveles educativos, las lla madas "energías a lte rn a tiv a s ", "nuevas energías" o quizás de fo rm a más c o rre c ta
"energías
estos estudios. son
renovables",
están
aún
p rá ctica m e n te
E llo es a lta m e n te c o n tra d ic to rio ,
precisam ente
estas
fuentes energéticas
ausentes de
en ta n to
las de
en cuanto
menor
incidencia
a m biental, aspecto cada día más apreciado en relación con los proce sos productivos tecnológicos. No obstante, la experiencia viene demos trando el gran interés que despiertan estos temas en el alum nado, re fle jo , ta l vez, de ese cam bio de m entalidad de la sociedad al que ha cíam os referencia. M ediante la explicación de los avances c ie n tífic o s cos,
y te c n o ló g i
la educación debe desempeñar una función im p o rta n te con vistas
a cre a r la conciencia adecuada y a lograr una m ayor com prensión de unos problemas nuevos. Así pues, será necesario adoptar algunos c r ite rios que puedan c o n trib u ir a o rie n ta r los esfuerzos para el desarrollo de la educación e n erg ético-a m bien ta l geográfico
tomando com o base el entorno
más próxim o. Estos c rite rio s no son específicos para este
campo, sino que emanan de o tro s más generales, considerados funda m entales por los especialistas en la enseñanza de las C iencias E xp eri m entales y que pueden ser resumidos en los siguientes puntos: *
Las Ciencias E xperim entales han de ser concebidas como un instrumento para la generación de actitud es c rític a s y c ie n tífi- 7 -
cas,
fa c ilita n d o
la adquisición de
la destreza
necesaria para
p ro ye cta r los conocim ientos adquiridos hacia una gran dive rsi dad de situaciones. * El acceso a los contenidos c ie n tífic o s es una necesidad básica en la educación, derivada del propio desarrollo social. Por ello debe verse este
acceso com o una com prensión progresiva de
los sistemas conceptuales, las leyes
y los p rin cip io s básicos de
la C iencia. * Si se concibe el proceso de fo rm a ció n como un desarrollo glo bal de la personalidad del alum no y de su integ ración social, se le debe proporcionar los cauces para que pueda aplicar lo que aprende a las situaciones cotidianas. Sólo esta capacidad de aplicación
puede dar una idea real de su progreso en el
aprendizaje. * Si la C iencia es un instrum e nto de in te rp re ta c ió n de la re a li dad, es necesario que el alum no esté en co n tin u o co n ta cto con la realidad que tra ta de in te rp re ta r, a tra vé s de situacionesproblem a concretas, por las cuáles sienta interés. Ello p e rm i tir á
una comprensión
y una asim ilación
real
a través de un
proceso personal de investigación. *
La
C iencia
constante hace
no
es algo
d e fin itiv o ni absoluto, sino algo en
cam bio y con muchas lim ita cio n e s
necesaria
una
presentación
c r ític a
y
inherentes. E llo dinám ica
de
los
contenidos c ie n tífic o s . Estos c rite rio s
han llevado a considerar la necesidad de un re
p la ntea m ie nto en los objetivos y métodos de enseñanza clásicos en las Ciencias Experim entales, considerándose actu a lm e n te que las necesida des más im portantes en este campo pueden s in te tiza rse de la siguiente form a: -
Creación
de
un
clim a
alumnos y el profesor
de
tra b a jo
c ie n tífic o
en el
que
los
investiguen con jun ta m en te diversas si
tuaciones-problem a. - Adecuación de los contenidos de los program as y de los e n fo -
8
-
ques de las activida de s en base a este m étodo de tra b a jo . - T ra ta m ie n to
integrado de las Ciencias, p rin c ip a lm e n te en los
niveles básicos de la educación. -
Fundam entación
de
los contenidos de los program as en una
evolución conceptual progresiva, adecuada al de sarro llo de la in te lig e n cia del alum no. - Consideración del medio local como cen tro de interé s funda mental para in tro d u c ir al alumno en la p ro b le m á tica c ie n tífic a y técnica. - Adecuación de los sistem as de evaluación a los nuevos o b je ti vos establecidos. En
base
a
estas
perspectivas,
resulta
evidente
que
todas
las
fuentes renovables de energía pueden estudiarse com o casos prácticos muy interesantes de in te rd iscip lin a rie d a d . Ello resulta adecuado, ta n to para su inclusión en
los nuevos programas de enseñanza que a c tu a l
mente se están impulsando, como para su tra ta m ie n to com o aplicación en el entorno local. Así pues, se pretende presentar
una pauta m etodológica en el
campo de las energías renovables basada en los c rite rio s a n te rio rm e n te enumerados,
con
o b je to
de que el
alumno com prenda
la
naturaleza
com pleja de la energía y el medio am biente, re su lta n te de la in te ra c ción de aspectos físico s, quím icos, biológicos, tecnológicos, económicos, sociales y cu ltu ra le s. Se busca con e llo que el alumno adquiera los co nocim ientos, los valores, los com portam ientos y las habilidades p rá c ti cas que le p e rm ita n p a rtic ip a r en el fu tu ro , de fo rm a
responsable y
e fic a z , en la prevención y resolución de los problem as energéticos y de gestión del m ejor aprovecham iento de estos recursos naturales. Todo ello
sin
menoscabo
de
su
fo rm a ció n
campo de las Ciencias Experim entales.
-
9
-
integral,
p rin cip a lm e n te
en
el
O RIENTACIONES
Para la consecución de los objetivos m a te ria l d id á ctico una
indicados se propone como
guía de experiencias sobre energías renovables.
El diseño de su e stru ctu ra se basa en un fundam ento de la experien cia, una enum eración del m ate ria l que se va a em plear, una descrip ción del procedim iento de trabajo, unas cuestiones planteadas para a l canzar
el
máximo
rendim iento d id á c tic o
posible de
la experiencia
y
un esquema que fa c ilite el m ontaje y seguim iento de la misma. El
m ontaje
de
estas
experiencias
debe
ser
realizado
por
los
alumnos, bajo unas adecuadas orientaciones por pa rte del profesor. De pendiendo de la experiencia de que se tra te , ésta se puede llevar a cabo en el ce n tro de enseñanza, el alum no puede re a liz a rla en su ca sa, o bien será necesario d e sa rro lla rla al aire lib re. Todo e llo le pe r m itirá
al
alumno
fa m ilia riz a rs e con
d ife re n te s
herram ientas, además de e n tra r en c o n ta c to
tip os
de m ateriales y
con su entorno na tu ra l,
lo que resulta de gran interés a la hora de co n te m p la r la incidencia que tie n e el uso de la energía por el y
hombre en el medio am biente
rela cio na r al alumno con su entorno fís ic o propio. Como
a ctivid a d com plem entaria, pero pre via a la realización de
la exp erie ncia, cabe involucrar al alum no en un estudio económ ico de los m ate ria le s
necesarios así como en la observación de la mayor o
menor d ific u lta d que entraña un de term inado m ontaje. En
relación
al
prim er
aspecto,
puede
ser
interesante
que
el
alumno in te n te ad q u irir por sí mismo los elem entos necesarios para la construcción de la experiencia, valorando la posibilidad de u tiliz a r ma te ria le s residuales (botellas plásticas vacías, botes o frascos de alim e n tos, e tc .)
y comprando en el com e rcio adecuado (grandes almacenes,
droguerías, tiendas de bricolage, e tc.) el m a te ria l que le fa lta , siem pre intentando que el coste sea el m ínim o posible. E llo le p e rm itirá com parar precios y calidades, lo que re s u lta ría un interesante com plem ento a su form ació n
integ ral. En este caso el profesor le debe o rie n ta r en
la posibilidad de adquisición del m a te ria l por una u o tra vía, pero no -
10
-
recom endar una marca determ inada, ya que im p e d iría al alumno valo rar las dife re n te s a lte rn a tiv a s posibles. En cuanto a la d ific u lta d que entraña un d e term ina do montaje, generalm ente suele depender de las herram ientas disponibles. El alumno debe tener acceso a las d istin ta s herram ientas de uso c o rrie n te y debe ser inform ado del manejo de cada una de ellas y los posibles riesgos derivados del mismo. En este aspecto el profesor siem pre ha de estar dispuesto a prestar su ayuda, valorando en cada m om ento la magnitud de
la
misma,
con
objeto
de
no restar
protagonism o
a la
labor del
alumno. Las experiencias desarrolladas se han c la s ific a d o según el origen de la fuente en erg ética y su enum eración se hace en el IN D IC E. Por o tra parte, no han de ser olvidadas las fuentes b ib lio g rá fic a s que per m itan el estudio previo o la am pliación p o sterior de cada uno de los temas
tratados.
Existen
muchos te xto s que pueden ser u tiliza d o s en
el estudio de la energía y, más concretam ente, en el de las fuentes renovables.
Sin em bargo,
no se hará una relación
exhaustiva de
los
mismos, lim ita n d o el apartado de LIBROS RECOMENDADOS, al fin a l del te x to , a d e ta lla r sólo algunos libros de interés. No debe olvidarse, sin em bargo, que existe tam bién una gran cantidad de a rtíc u lo s d iv u lgativos publicados en periódicos y revistas especializadas, que pueden ser
muy
interesantes
com o com plem ento de las experiencias que se
proponen.
-
11
-
EXPERIENCIAS
ENERG IA SOLAR
La parte de la energía del Sol que atraviesa
la atm ó sfe ra sin
experim entar cambios sensibles se denomina energía solar d ire c ta . Aun que se puede aprovechar esta energía sin dispositivos especiales (siste mas pasivos), muchas veces se aplica la tecnología de diversas form as (sistemas activo s). La form a a c tiv a más im p o rta n te de u tiliz a c ió n de la energía so lar es la conversión té rm ic a , aprovechando la energía que tran spo rta la radiación para ele var
la te m p e ra tu ra de algún sistem a, pudiéndose
aum entar el ren dim ien to de conversión concentrando la radiación solar m ediante lentes o espejos. O tra form a a c tiv a de aprovechar la energía de la radiación so lar
es
la conversión
fo to v o lta ic a , que p e rm ite
generar d ire cta m e n te
c o rrie n te e lé c tric a a p a rtir de la luz del Sol. En las siguientes experiencias estudiaremos p rim e ro los tre s me canismos principales de transm isión de calor, ya que nos vamos a mo ver en el campo del aprovecham iento té rm ic o . A con tin ua ción veremos algunos sistemas solares pasivos, y después nos ocuparem os del estudio de algunos sistem as solares activos, ta n to simples com o de co n ce n tra ción. Finalm ente
haremos un experim ento en base al e fe c to
taico. -
15
-
fo to v o l-
TRANSMISION DE ENERGIA POR CONDUCCION
FU N D A M E N T O Cuando ponemos un sólido en co n ta cto con un punto ca lie n te , el sólido no se calien ta inm ediatam ente, sino que las cosas se suceden poco
a poco;
además no todos
los sólidos se com portan
igual.
Por
alguna razón se fabrican aún cucharas de madera para co cin a r.
M A T E R IA L * Resistencia de inmersión * Vela * Vaso de precipitado de 500 mi * Cucharas de acero (mango c o rto y largo), p lá stico y madera * Garbanzos * M antequilla * Agua
DESCRIPCION C a le n ta r el agua con la resistencia de inm ersión sin que llegue a h e rv ir. Poner un poco de m antequilla en el e xtre m o de los mangos de las cucharas cortas y pegar con e lla un garbanzo en cada cuchara, procurando que todos ellos queden a una a ltu ra s im ila r y a c ie rta dis tan cia de la su p e rficie del agua. Esperar unos m inutos y observar lo que sucede. Por o tra parte, colocar pequeños trozos de m a n te q u illa a varios c e n tím e tro s de distancia a lo largo del mango de la cuchara de acero de mango largo. Sujetar la cuchara por su base y ace rcar el e xtre m o del
mango
a
la
vela encendida.
Observar el co m p o rta m ie n to
de los
trozo s de m antequilla, teniendo la precaución de no quemarse.
CUESTIONES * ¿Qué misión tiene la m antequilla? ¿Por qué cae el garbanzo? *
¿Qué cuchara pierde prim e ro el garbanzo? Haz una c la s ific a -
17
-
ción en orden a la caída de los garbanzos. * ¿Qué puedes deducir del m a te ria l de la cuchara que ha pe rdi do más aprisa el garbanzo? *
¿A qué se debe que
unos
m ateriales
conduzcan
m ejor
que
otros? * ¿Con qué m a te ria l co n stru iría s una tapa aislante? ¿Por qué? * ¿Cómo se com portan los trozos de m a n te q u illa a lo largo de la cuchara de mango largo? *
¿Qué relación tie n e esta experiencia con la de
las cucharas
en el vaso? * ¿Qué sucedería si se u tiliz a s e una cuchara de mango largo de madera para re a liz a r esta segunda experiencia?
-
19
-
TRANSMISION DE ENERGIA POR CONVECCION
FU N D A M E N TO Cuando lo que calentam os es un flu id o , líquido o gas, las cosas no suceden como con el sólido. Su propiedad de flu ir d e te rm in a rá su com p ortam ie nto. Observemos lo que ocu rre al ca le n ta r un líquido.
M A T E R IA L * Vaso de precipitado de 250 mi * V irutas de alum inio * V irutas de madera * Permanganato potásico en cris ta le s * Tapa de bote m etá lica * T erm óm etro * H o rn illo e lé c tric o
DESCRIPCION LLenar el vaso con unos 100 mi de agua, introduciendo en e lla las v iru ta s de alum inio y madera y unos crista le s de perm anganato po tásico. C alentar con el h o rn illo hasta que el agua com ience a h e rvir, observando atentam ente los fenómenos que se producen en el vaso du rante
el
cale ntam ien to.
te rm ó m e tro
U tiliz a r
la
tapa
haciendo un o r ific io
en
la
m etá lica
com o
soporte del
misma y apoyándola sobre el
vaso de p re cipita do . M edir la te m p e ra tu ra al com ienzo y en d ife re n te s momentos del ca le ntam ien to.
CUESTIONES *
¿Cúanta energía se ha tra n s fe rid o al agua?
*
¿Cómo se tra n s m ite la energía en el agua?
*
¿Qué son las co rrie n te s de convección y por qué seproducen?
*
Estim a las tra y e c to ria s de las co rrie n te s de convección en las siguientes situaciones: - Una chimenea en una ha bitación -
21
-
- Al a b rir un frig o rífic o - Encima de una vela encendida - Al a b rir una ventana * Cuando el agua se e n fría de nuevo a la te m p e ra tu ra am bien te, ¿se podrá recuperar la energía tra n s fe rid a al medio para u tiliz a rla de nuevo?
-
23
-
TRANSMISION DE ENERGIA POR RADIACION
FUND AM ENTO ¿Como llega
la energía
del
Sol hasta nosotros? El Sol está a
unos 150 m illones de km de d ista n cia , y en tre él y la T ie rra sólo hay unos 10 km de atm ósfera; el resto es vacío y, por ta n to , no habrá ni conducción ni convección. La respuesta es "por rad iación ". Pero el Sol no es el único sistem a que e m ite radiación. Todos los cuerpos irradian energía a todas las tem p eratu ras, unos más que otros.
M A T E R IA L * Botes m etálicos de unos 500 ml * Pinturas blanca y negra * Term óm etros * Cartón * Cacerola de unos 2 litro s * Resistencia de inm ersión * Agua
DESCRIPCION P in ta r e x te rio rm e n te gro; el te rc e ro se deja sin
uno :de los p in ta r o se
botes deblanco y o tro de ne pin ta dec o lo r plateado. Cons
tr u ir tre s tapas de ca rtó n con un o r ific io para colo car un te rm ó m e tro en cada una. S ituar los tre s botes sobre una plancha de c a rtó n . Con ayuda de la resistencia de inm ersión, c a le n ta r el agua en la
cacerola, sin que llegue a h e rv ir. A ñadir a cada uno de tos botes
la
misma cantidad de agua c a lie n te y taparlos.
Esperar a que se en
fríe n , anotando periódicam ente la te m p e ra tu ra de cada uno de los t e r m óm etros.
CUESTIONES *
¿Qué cantidad de energía ha perdido cada uno de los botes después de c ie rto tiem po? ¿Cuál ha perdido más? - 25 -
* ¿A qué se debe que la te m p e ra tu ra no descienda por igual en los tres botes? *
¿Cuál de las tres superficies es más em isora? ¿Cómo a v e ri guarías cuál de las tres sup erficie s es más re fle c to ra ?
*
En un día soleado, ¿qué se ca lie n ta
más, el
a s fa lto de una
ca lle o las baldosas de la acera? ¿Por qué? * ¿Por qué se suele usar en invierno ropa oscura y en verano ro pa clara?
27 -
CAPTACIO N DE ENERGIA POR EL SUELO
FU ND AM ENTO Los principales captadores solares en la N a tu ra le za son la super fic ie del mar y el suelo te rre s tre . Pero no todos los suelos se com por tan igual al captar la energía solar, por lo que vamos a estu diar algu nos factore s que afe cta n a su e fic a c ia como captadores energéticos.
M A TER IA L * Arena blanca * Arena negra * Suelo de c u ltiv o * Bandejas de p lá stico (aproxim adam ente 20 x 20 x 5 cm) * Vasos de yogur * Term óm etros * Bolsas de p lá stico transparente * Agua
DESCRIPCION Colocar sobre el
te rre n o
las tre s bandejas de p lá stico , co n te
niendo cada uno de los d is tin to s tip o s de suelo. C o n s tru ir con los vasos de yogur tres soportes para los te rm ó m e tro s. Se dejan expuestos al sol durante
varias
horas, después de to cual se coloca encim a
de cada
porción de suelo una bolsa de p lá stico transparente llena de igual can tidad de agua en cada caso, procurando que todo el sistem a esté a la sombra. Después de 30 m inutos se mide la te m p e ra tu ra del agua en cada una de las tre s bolsas.
CUESTIONES * ¿Qué tip o de suelo capta más radiación? ¿Por qué? *
¿Qué
im p o rta n cia
puede te n e r este
fenóm eno
para el
suelo
y los cultivos? * ¿Has v is to algún te rre n o a g ríco la que u tilic e este sistema? - 29 -
* ¿Por qué los suelos del Sur se suelen c u b rir con picón blanco y los del N o rte
con picón oscuro?
* Si ves una zona de una playa de arena blanca y o tra
de arena
negra, ¿en cuál de ellas te sería más cómodo pasear
descalzo
en un día soleado?
-
31
LAS CHARCAS DE AGUA
FU ND AM ENTO A veces nos interesa ca le n ta r una c ie rta cantidad de agua que tenemos en un re cip ie n te .
Para hacerlo,
podremos
m ejorar el
ren di
m iento aplicando in te lig e n te m e n te lo que hasta ahora hemos aprendido.
M A T E R IA L * P lástico negro * P lástico blanco * Bandejas de p lá stico (aproxim adam ente 30 x 20 x 5 cm ) * Vasos de yogur * Term óm etros * Agua
DESCRIPCION Con los vasos de yogur se construyen dos soportes para los t e r m óm etros. Se excavan dos agujeros
en el suelo, de aproxim adam ente
el tam año de las bandejas y se colocan éstas
en los mismos. Se recu
bren con los respectivos plásticos el
fondo de las bandejas y se llenan
con cantidades
dejan al sol y por
iguales de agua. Se -
33
-
medio de los
-
t
y / A \ v / / \ \ y/ /\ S
W ^TTTVVTTv T Z ^
\1
f
e
7\V/AW //A\'/
v
e
\
7 ^7
te rm ó m e tro s se mide
la tem p eratu ra del agua cada
15 m inutos hasta
que hayan tra n scu rrid o dos horas.
CUESTIONES * ¿Son iguales las tem peraturas del agua en cada charca? ¿Por qué? *
¿Podrías sugerir
algunas
ideas para ca le n ta r
agua al sol de
form a más rápida? * ¿Qué pasaría si se dejasen las charcas al sol por mucho más tiem po? ¿ L leg aría a he rvir el agua?
-
35
-
EL MURO DE BOTELLAS
FUND AM ENTO A veces la energía que captam os del sol
puede servirnos para
cuando no haya sol en el mismo lugar donde se captó. Veamos un sis tem a que se suele u tiliz a r en a rq u ite c tu ra .
M A T E R IA L * Botellas de v id rio tran spa re nte * Tapones de corcho * Tablas y listones de madera * Vaso de yogur * Term óm etros * Agua
DESCRIPCION Llenar
las botellas de agua dejando vacía aproxim adam ente
la
quinta parte de su volum en, tapándolas bien con los tapones de c o r cho. C o nstruir una pequeña pared o rie ntad a al Sur u tiliz a n d o las b o te llas con agua a modo de la d rillo s , cuyo fondo debe e n fre n ta rse al sol. La consistencia de este
pequeño -
muro se puede log rar colocando en
37
-
ambos extrem os sendos listones de madera bien anclados en el suelo, que sujetarán
las botellas.
C o nstruir
un soporte
para
el
te rm ó m e tro
de am biente con el vaso de yogur. M edir las tem peraturas del agua y del am biente cada hora, des de prim eras horas de la mañana hasta ú ltim as horas de la tarde.
CUESTIONES *
Representa las tem peraturas obtenidas fre n te al tiem po
* ¿Qué sugiere el com p ortam ie nto de este sistem a? *
¿En qué se podría u tiliz a r un dispositivo com o éste?
*
¿In flu ye el vie n to del lugar?
*
¿Podría ayudar este sistem a en la ca le fa cció n de granjas animales?
* ¿Conoces algún sistem a natural s im ila r al éste?
-
39
-
de
EL IN V E R N A D E R O
FUN D AM EN TO La radiación solar que llega a las proxim idades del suelo puede, por sus ca ra cte rística s, atravesar medios transparentes com o la atm ós fera , un vidrio o un p lá stico transparente. Sin em bargo, el ca lo r que e m ite
el suelo te rre s tre
al
calentarse
no se co m p o rta
de la
misma
manera.
M A T E R IA L * Bolsa grande de p lá stico transparente * Listones de madera * Pegamento y clavos * Vaso de yogur * T erm óm etro * H ig ró m e tro
DESCRIPCION Con el vaso de yogur, c o n s tru ir un soporte para el te rm ó m e tro . C o nstruir con la bolsa p lá stica un re c in to cerrado en fo rm a de una pe queña tienda de campaña, dejando una pequeña hendidura para poder in tro d u c ir el
hig róm etro
y el te rm ó m e tro y así m edir
la humedad y
la tem p eratu ra en su in te rio r. Exponer al sol durante 30 m inutos. Me dir
la
humedad y la te m p e ra tu ra en el in te rio r y en el e x te rio r del
sistem a.
CUESTIONES * ¿Qué sucede en el in te rio r de nuestro invernadero? ¿Por qué? *
¿Qué e fe c to te n d ría poner una bolsa de p lá s tic o negro como fondo del recinto?
*
¿Por qué hace fa lta c e rra r el re cin to y además hacerlo con m aterial transparente?
*
¿Qué fa cto re s favo rece
el "e fe c to -
41
-
invernadero" en el c re c i-
m iento de las plantas? *
En este re c in to , ¿se necesitará más agua para m antener hú medo un suelo de cu ltivo ?
*
¿Según todos estos factore s, ¿en qué consiste la ren tab ilida d en erg ética de un invernadero?
* ¿Conoces alguna construcción en que se aproveche este fenó meno?
-
43
-
CALENTADOR DE AG U A CON BOTELLAS
FU N D AM EN TO Una manera de aprovechar con mayor e fic a c ia para
obtener
e fe c to
agua
c a lie n te
será
u tiliz a r
lo que
la energía solar
ya
aprendimos
del
invernadero y em plear la im aginación para m ejo rar nuestro d i
seño.
M A TER IA L * Manguera negra (10 m de largo y 12 mm de d iá m e tro ) * Conexiones en T * Botellas plásticas * Term óm etros * Vaso medidor de 500 mi * C ronóm etro
DESCRIPCION P erforar C o rta r
la
los tapones y las bases de las b o te lla s en su ce n tro .
manguera a la m itad de su longitud.
In tro d u c ir una m itad
por los o rific io s y un ir las bo tellas ensartadas en la manguera fo rm a n do una cadena de unas 10 botellas. De esta fo rm a se ten drá la man guera recu bie rta por una capa de p lá stico que m antiene en su in te rio r un volumen de aire fijo e in m ó vil. La o tra m itad de la manguera se colocará tal cual al lado de las botellas. Las conexiones en T se co lo carán
a ambos extrem os de la
manguera y p e rm itirá n
in tro d u c ir
los
term óm e tro s en la c o rrie n te de agua. Conectar uno de los extrem os de la manguera con las bo tellas a un g rifo con agua y regular la llave hasta alcanzar un caudal de 1 litro /m in u to . Exponer el sistem a al sol y esperar a que la te m p e ra tu ra del ag ua .de salida se mantenga constante. A n o ta r el caudal de agua y las dos tem peraturas. R e p e tir la experiencia a d is tin to s caudales de agua y con la manguera desnuda.
- 45 -
CUESTIONES * C a lcu la r la energía absorbida por el sistem a para cada caudal de agua. ¿Coincide en cada caso con la obtenida para la man guera desnuda? *
Considerando el sistem a desnudo y el sistem a cu b ie rto , ¿cam bia la su p e rficie de captación de energía de un caso a otro ? ¿Por qué?
*
¿A
qué se deben las d ife re n cia s observadas?
¿Recuerdas
lo
que es el "e fe c to invernadero"? * Si se pintan las botellas de negro, ¿qué sucedería? * Com enta el e fe c to que tie ne el número de bo tellas acopladas y
el
en vejecim iento
y
d e te rio ro
tie m p o expuestas al sol.
- 47 -
de éstas
por
estar
mucho
CAPTADO R SOLAR PLANO
FU N D AM EN TO Si queremos aprovechar la energía solar, tendrem os que inventar sistemas que recojan la energía y la conviertan en una fo rm a ú til. Por ejem plo,
para obtener
agua c a lie n te
necesitarem os
aprovechar
todos
los fa cto re s posibles que nos perm itan un rendim iento elevado.
M A TE R IA L * Tablas de madera * Manguera de p lá stico (10 m de largo y 12 mm de d iá m e tro ) * Codos y conexiones en T * Abrazaderas de p lá stico * Arena negra * Bolsa de plá stico transparente * Term óm etros * Vaso medidor de 500 mi * C ronóm etro
DESCRIPCION C o nstruir una caja de aproxim adam ente
1 m
2
de s u p e rficie
y
5 cm de profundidad. Con ayuda de los codos, darle fo rm a de zig-zag a la
manguera, sujetándola al
fondo de la caja con las abrazaderas.
Medir la longitud de la manguera que queda en terrad a y re c u b rirla con la arena negra, llenando la caja y tapándola con la bolsa de plástico transparente para suje ta r
la arena. Las conexiones en T, acopladas a
ambos extrem os de la manguera, p e rm itirá n
inse rta r
los te rm ó m e tro s
en la c o rrie n te de agua. Conectar uno de los extrem os de la manguera a un g rifo con agua y regular la lla ve hasta .alcanzar un caudal de 1 litro /m in u to . E x poner la caja al sol para que se ca lie n te la arena y esperar a que la tem p eratu ra del agua de salida se mantenga constante. A n o ta r el cau dal de agua y las tem p eratu ras de entrada y salida. R e p e tir la expe. 49 -
rie n cia a o tro s caudales de agua.
CUESTIONES * C a lcu la r cuánta energía es absorbida por el sistem a para cada caudal de agua. ¿Coincide aproxim adam ente? ¿Por qué? * C a lcular la potencia por unidad de s u p e rficie de este aparato. * ¿Qué sucedería si se hubiese u tiliz a d o una manguera de la m i tad de longitud? ¿Y si se hubiese usado arena blanca? *
Si se hubiese realizado
la e xp e rie n cia a o tra
hora del día,
¿los resultados serían sim ilares? *
¿Qué e fe c to ten dría
la fo rm a de la caja (d is tin ta su p e rficie
expuesta al sol y el mismo volum en de arena)? *
¿Qué e fe c to ten dría in c lin a r la caja 45° y o rie n ta rla hacia el sol?
*
¿Cuál sería la inclinación ó p tim a de la caja? ¿Sería d ife re n te en d istin to s lugares geográficos?
-
51
-
CALENTADOR SOLAR CON DEPOSITO
FUN D AM EN TO Una vez que tenemos listo un sistema de cap tación de energía para obtener agua c a lie n te , debemos tener en cuenta que, aunque el sol c a lie n te continuam ente,
nosotros no consumimos
la energía de la
misma manera, y tendrem os que alm acenarla de alguna fo rm a .
M A T E R IA L * Tablas de madera * Tubería de cobre de conducción de gas {6/8 mm) * Plancha de h ie rro galvanizado (0,5 mm) * Depósito de p lá stico de 20 litro s con boca estrecha y tapa * Depósitos de p lá stico de 25 litros de boca ancha * Abrazaderas de p lá stico * T o rn illo s * P intura negra * Llave de p lá stico * C o rch o s in té tic o (poiiestireno expandido) granulado .
* Manguera negra de 12 mm * Codos, conexiones en T y uniones de 12 mm * B o te lla de p lá stico de 100 mi *
Tapones de goma
* T erm óm etros * B urlete adhesivo * V idrio * Grapas para luna * Barras de e sta n te ría m etálica
DESCRIPCION
.
Se construye una caja de madera de alrededor de 1 m
2
de su
p e rfic ie y 5 cm de profundidad, con la que se pretende conseguir la m áxim a su p e rficie de exposición para mayor cap tación de energía so -
53 -
lar. Se coloca en su in te rio r el tubo de cobre, haciéndole el m ayor nú mero posible de curvas sin e stra n g u la rlo en los dobleces y se fija con abrazaderas de plástico a la chapa de h ie rro , que se ha corta do al ta maño del fondo de la caja. Se pintan de negro la chapa y la tu b e ría . Se tapa la caja con un vid rio , que se sujeta con las grapas para luna, apoyándolo
sobre
el
b u rlete
adhesivo pegado a los bordes superiores
de la caja. Como depósito de agua c a lie n te se u tiliz a un bidón de plá stico de boca estrecha; en él se hace un agujero en su p a rte in fe rio r, co lo cándole la llave. Se hace un o r ific io
en la pa rte superior del bidón,
por donde se introduce el tubo de cobre proveniente del captador so lar,
a rro lla d o
realizado
hasta fo rm a r un serpentín, y se saca por o tro o r ific io
cerca
del
fondo.
Obsérvese que
un c irc u ito cerrado o p rim a rio .
- 55
la tub ería de cobre form a
pa rte
El bidón se coloca dentro de o tro
al que se le ha cortado la
superior y a su vez se sujeta con
un te rc e ro , al que se le ha
corta do su p a rte in fe rio r y se ha em butido en el segundo. El espacio que queda e n tre el bidón que contendrá el agua y los que form an la pared e x te rio r se rellena
con el corcho s in té tic o , que hace de capa
aislante. En la pa rte superior del tubo queño
de cobre se debe co lo ca r un pe
frasco de expansión, consistente en
una b o te lla de p lá stico aco
plada por su boca y con el fondo recortado. Por este disp ositivo se cargará el sistem a p rim a rio con agua, a la que se puede añadir un an tio x id a n te para e v ita r corrosiones en el c irc u ito . Este debe poseer un te rm ó m e tro en la base, o tro en la parte superior y debe quedar a una a ltu ra superior al cap tad or. Este ha de situarse inclinado para fa c ilita r la c irc u la c ió n
del
flu id o
p rim a rio
por convección
(te rm o s ifó n ).
Estas
dos ú ltim a s condiciones se logran construyendo los soportes adecuados con
las barras de e sta n te ría
de p lá stico se u tiliz a n
m etá lica. La
para conectar
manguera y los accesorios
los tubos de cobre del panel y
el depósito.
CUESTIONES *
A n ota el tie m p o que tarda el sistem a en com enzar a elevar la te m p e ra tu ra del agua del depósito.
*
¿Para qué sirve el vaso de expansión que se ha colocado en el tubo?
*
¿Indican la misma te m p e ra tu ra los dos te rm ó m e tro s del depó sito ? ¿Por qué?
* ¿Pueden lle ga r a igualarse ambas tem p eratu ras? ¿Cuándo? * Cuando se e sta b ilice n ambas tem p eratu ras en el depósito, c a l cula la energía captada por el sistem a. * ¿Has visto algún aparato de este tip o en alguna casa? ¿Para qué sirve?
- 56 -
DESALINIZADOR SOLAR
FUN D AM EN TO El agua dulce es un bien precioso y escaso, que se puede o b te ner del mar, pero con un elevado coste en energía. Podremos ob te n e r la
amucho mejor precio si aprovechamos
la energía solar y diseñamos
un sistem a lo más eficaz posible.
M A T E R IA L * Tablas de madera * Bandejas de p lá stico blancas * P intura negra * Tapones de goma * Chapa de plá stico tran spa re nte (5 mm) * V id rio * B urlete adhesivo * Codos y llave de p lá stico (12 mm) * Vaso medidor de 500 mi * T ornillos * Espejo * Agua salada
DESCRIPCION Se construye con las tablas de madera una e s tru c tu ra que per m ita soportar en su in te rio r una de las bandejas de p lá s tic o (de unos 40 x 25 x 5 cm), colocada con una lig era inclinación respecto a la ho riz o n ta l (unos 10°). Sobre esta bandeja se coloca la o tra , más pequeña y pintada de negro, a la que se le ha pegado por debajo dos tapones de goma, que le perm iten
descansar en posición h o riz o n ta l. Sobre la
e s tru c tu ra se apoya el v id rio con un ángulo de 45°, que descansa en uno de los lados más largos de la bandeja grande. Los la te ra le s de la caja se cierran con sendos triá n g u lo s de p lá stico tran spa re nte , sobre cuyas hipotenusas se pega el
b u rle te - 57 -
adhesivo para que se produzca
un buen c ie rre del sistem a. La bandeja grande se conecta con el e x te rio r por medio de la tu b e ría y los accesorios de p lá stico . C onstruido el aparato, se llena la bandeja negra con agua salada hasta una a ltu ra de 1 cm y se coloca al sol. La radiación hará evapo rar el agua, que condensará sobre la cara in te rio r del v id rio , resbalan do hasta la bandeja grande y recogiéndose en el vaso m edidor.
CUESTIONES *
D e te rm in a r el tie m p o que tran scurre desde que el aparato se pone al solhasta que com ienza a s a lir de él la p rim e ra gota de agua.
*
Una vez
aparezca
el
agua
destilada, c a lc u la r
el caudal
de
destila ció n. *
E xplica el pasaría si
proceso de evaporación-condensación la profundidad de - 59 -
y estim a qué
la capa de agua en la bandeja
LE N T E C O N C E N T R A D O R A
FU N D AM EN TO Uno de los principales problemas de la energía solar es su dis persión, W/m
es decir,
hay
poca
energía
por
unidad
de s u p e rfic ie
(1.000
en el m ejor de los casos). Por ello podremos m ejo rar la e fic a c ia
concentrando la energía de una su p e rficie grande en una pequeña, por ejem plo con una lupa.
M A T E R IA L * Lupa de plástico * Papel Rotulador negro
*
* T erm óm etro
DESCRIPCION A la luz del sol situ a r el papel bajo la lupa m oviendo ésta hasta lograr
un c írc u lo b rilla n te
sobre el
papel.
P rocurar que éste c írc u lo
sea lo más pequeño posible, moviendo la lupa. P intar de negro una pe queña zona del papel y re p e tir la operación. S u s titu ir el papel por el te rm ó m e tro , enfocando el c írc u lo
luminoso sobre su bulbo. A n o ta r
la
te m p e ra tu ra . In te n ta r
re p e tir
toda
la operación en una habitació n
ilum inada
a rtific ia lm e n te .
CUESTIONES *
¿Qué sucede cuando se enfoca el c írc u lo sobre la su p e rficie blanca de papel? ¿Y cuando se hace sobre la s u p e rfic ie negra?
* ¿Sabes cómo se llam a ese pequeño c írc u lo luminoso? *
¿Qué tem p eratu ra .alcanza el te rm ó m e tro ? ¿Por qué es supe rio r a la que marca sin u tiliz a r la lupa?
* ¿Qué sucede cuando se in te n ta habitación? -
61
-
re a liza r el e xp e rim e n to en la
*
Observa el
resultado del
experim ento cuando una nube tapa
por unos m inutos el sol. * ¿Se podría h e rvir agua por este método? Diseña un dispositivo para hacerlo e in té n ta lo . * ¿Qué aplicaciones a gran escala tiene esta té cn ica ? ¿Conoces alguna instalación?
-
63
-
ESPEJO C O N C E N T R A D O R
FU N D A M E N TO Las lentes para con cen trar la energía solar suelen ser caras, y por e llo se suele e v ita r su uso en sistem as ind ustria les. O tra manera de co n ce n tra r la energía solar será e n viarla a una zona reducida re fle jándola adecuadamente mediante espejos.
M A T E R IA L * Carcasa de faro de b ic ic le ta * Tapones de corcho *
Tubo de ensayo
* A lam b re fino * Tubo fino de vidrio * MOLINETE DE VIENTO * Vela * Agua
DESCRIPCION Con ayuda de
la vela encendida ahum ar el fondo del tubo de
ensayo por su pa rte e x te rio r. Pegar el fa ro sobre un tapón de corcho grande que sirva de base, de ta l fo rm a que quede inclinado unos 45°. Hacer un soporte con el alam bre para suje ta r el tubo de ensayo, p in char el o tro extrem o del alam bre en o tro corcho y ta p a r con éste la entrada po ste rio r del faro. Llenar el tubo de ensayo con agua hasta su te rc e ra pa rte y ta parlo con un tapón a través del cual se ha pasado un tro z o del tubo fin o de v id rio . S itu ar todo el dispositivo al sol. Mover el tubo de ensayo hasta que se fo rm e un c írc u lo b rilla n te lo más pequeño posible sobre el fo n do ahumado. Esperar unos m inutos y cuando hierva el agua, acercar a la boca del tubo un pequeño m oline te de v ie n to . P rocurar hacer el experim ento sin que existan c o rrie n te s de a ire . -
65
-
CUESTIONES * ¿Por qué tie n e que estar inclinado el dispositivo? * ¿Qué tip o de radiación aprovecha este aparato? * ¿Qué sucede en un día nuboso? ¿Y si hace vien to ? * ¿Se podría u tiliz a r este aparato com o cocina? * ¿Qué otra s aplicaciones puede te n e r este sistem a a gran esca la?
- 67 -
ELECTRICIDAD SOLAR
FU N D AM EN TO Debido a su ve rsa tilid a d , la demanda de e le c tric id a d en nuestra c iv iliz a c ió n
es enorme, y no siem pre es fá c il
hacer
llegar
las líneas
e lé c tric a s al s itio adecuado: casas en el monte, repetidores de te le v i sión, e tc . Por ello, es de mucho interés obtener c o rrie n te e lé c tric a d i recta m e nte de la luz solar, puesto que el sol sí llega a todas partes.
M A T E R IA L * Panel fo to v o lta ic o com ercial (3 V, 100 mA) * Diodos luminosos (LED) * Conectores e lé ctrico s
DESCRIPCION En un día soleado, o rie n ta r el panel fo to v o lta ic o al sol y conec ta r
el diodo
luminoso, observando el
resultado. G ira r
el panel hasta
ponerlo de espaldas al sol. Poner toda la instalación a la som bra. Ver cómo a fe c ta cada operación a la ilu m ina ció n del diodo. M ontar
el
dispositivo en una habitación
ilum inada.
A ce rca r
el
panel a una lámpara, acercar el panel a una ventana y anotar los re sultados en cada caso.
CUESTIONES *
¿Qué sucede en cada uno de los casos ensayados? ¿En alguno de ellos no se enciende el diodo? In te n ta r e x p lic a r lo que su cede.
*
Indicar las transform aciones energéticas que se producen du rante la experiencia.
* ¿Qué es una célu la fo to v o lta ic a ? ¿Puedes in tu ir cóm o fu n c io na? * Intenta conseguir una pequeña radio que funcione
con dos p i
las de 1,5 V. Q u ita r éstas y conectar adecuadam ente el panel. -
69
-
¿Funciona la radio? ¿Qué aplicaciones puede tener esta te cn o lo g ía solar a peque ña, mediana y gran escala? ¿Conoces alguna aplicación concreta?
ENERG IA E O LIC A
La d ife re n te d istrib u ció n de tem peraturas en la a tm ó sfe ra pro voca el m ovim iento del aire , originándose así los vientos. Para ca p ta r la energía que éstos tran spo rta n se usan máquinas eó lica s. Si se apro vecha
d ire cta m e n te
la energía
m ecánica
se habla de un aerom otor,
m ientras que si se acciona un generador e lé c tric o
se tra ta rá
de un
aerogenerador. En los siguientes experim entos nos ocuparemos ta n to de "c re a r" co rrie n te s de aire
m ediante d ife re n cia s térm icas com o de aprovechar
la energía de estas co rrie n te s, construyendo pequeñas máquinas eólicas. A sim ism o consideraremos la de term ina ció n de la d ire cció n y la v e lo c i dad del viento. -
73
-
UNA ESPIRAL GIRATORIA
FU N D AM EN TO Ya hemos visto que al ca le n ta r un flu id o se establece una c ir culación
hacia
arrib a
que hemos
llam ado
"c o rrie n te
¿Cómo conseguir que se mueva algo más que el flu id o ?
M A T E R IA L * Papel * Tapón de corcho * Capuchón p lá stico de b o líg ra fo * Aguja fin a de hacer punto * Pegamento y to rn illo s * Angulo m etá lico para e sta ntería *
Base de madera
* H o rn illo e lé c tric o
de convección".
!
\
DESCRIPCION D ibujar en un papel una espiral de unos 10 cm de d iá m e tro ; re c o rta r la espiral dibujada y desenrollarla. R ecortar la punta del capu chón a unos 5 mm y pegar el origen de la espira! sobre la misma, apoyando su in te rio r sobre través
del
tapón
la aguja. Esta se ha pasado previam ente a
de corcho,
sujetando
éste con elángulo
m etá lico,
a to rn illa d o a la base de madera. Encender el h o rn illo y s itu a rlo bajo ta n cia como para que ésta
la espiral,
a s u fic ie n te dis
no se queme.
CUESTIONES *
¿Cuáles son
las transform aciones energéticas que se pueden
observar durante este experim ento? * ¿De dónde procede la energía que hace mover la espiral? * ¿A qué se debe que el a ire ascienda?
- 77 -
MOLINETE DE VI EN TO
FU N D A M E N T O La e fic a c ia con que convirtam os la energía c in é tic a del vien to en un giro dependerá de la calidad de la hélice que preparem os, ta n to respecto a la su p e rficie de sus palas como en cuanto a su rozam iento en el giro .
M A T E R IA L * Papel * Lápiz * A lfile r * Mechero Bunsen
- 79 -
DESCRIPCION C onstruir el m olinete de vien to recortando un papel com o indica el esquema. Doblar el papel de fo rm a que los extrem os marcados con un punto coincidan en el c e n tro . S u je ta r estos extrem os atravesándolos con un a lfile r, cuya punta se cla va rá en el lápiz. Encender el mechero y co lo ca r el m olinete a unos 20 cm sobre él, cuidando que no se queme el papel.
CUESTIONES * ¿Por qué gira el m olinete? * Si lo sujetas en la mano y caminas por la ha bitació n, ¿girará tam bién? E xplica este hecho. * ¿Cómo se mueve el a ire en cada caso? ¿Quién lo mueve? *
¿ A fe c ta
la te m p e ra tu ra de la T ie rra a la capa de aire que
se encuentra sobre ella? ¿Qué es la "brisa"? * ¿Cam biará la velocidad de giro si sitúas el m oline te con o tro ángulo respecto al h o rn illo (de "espaldas", de lado, inclinado)? ¿Qué s ig n ific a ésto? *
¿Conoces alguna
máquina eólica?
siem pre hacia el mismo sitio ?
-
81
-
¿Están sus aspas dirigidas
VELETA
FU N D A M EN TO Para instala r un sistema de energía eólica necesitarem os encon tr a r el lugar más adecuado, y para e llo habrá que estudiar la dirección del vien to en el lugar elegido para la instalación a lo largo de un d i latado período de tiem po. Este sistem a nos puede s e rv ir además para o rie n ta r nuestro captador eólico en caso de que el v ie n to cam bie de dire cció n.
M A T E R IA L * P lato de plástico duro * C a rre te de hilo * Broca de hierro * Arandelas * Tapón de corcho * T o rn illo s * Base y soporte de madera
DESCRIPCION Se dibuja sobre el fondo del p la to de p lá stico un triá n g u lo re c tángulo y se re co rta . Se secciona el triá n g u lo pe rpendicularm ente al c a te to
más largo de tal form a, que ambos pedazos tengan
la misma
s u p e rficie , para que al m ontarlo sobre el c a rre te de h ilo el peso esté compensado. Se hacen cortes enfrentados en el c a rre te y se embuten en ellos los dos pedazos del triá n g u lo de plástico. Se fija el soporte de madera sobre la base con to rn illo s , p in ta n do sobre las cu a tro esquinas de ésta los puntos cardinales. Se hace un o r ific io en el soporte y se introduce en él una cu a rta pa rte de la lon gitud de la broca, cuyo diá m e tro ha de ser algo in fe rio r al del in te rio r del c a rre te de hilo. Se fija sobre la broca el tapón de corcho y se ha cen descansar sobre él dos arandelas y el c a rre te , cuidando que éste pueda g ira r librem ente. -
83
-
CUESTIONES * Coloca la veleta en varios sitio s y observa la posición de la punta. * Id e n tific a la posición de la veleta con los puntos cardinales. * ¿Hay algún lugar donde la veleta no perm anezca quieta? ¿Qué s ig n ifica ésto? * ¿Para qué sirve conocer la dirección del viento? * ¿Has visto alguna vez un m olino de vien to con una cola? ¿Pa ra qué sirve ésta en el molino? * ¿Podrías conocer la d ire cció n del vien to d o m ina nte observando la vegetación?
-
85
ANEMOMETRO GIRATORIO
FU N D A M E N TO En la determ inación del lugar más adecuado y dei tip o de siste ma e ó lico
más apropiado in flu irá e xtra o rd in a ria m e n te la velocidad del
viento que deba soportar habitualm ente, por lo que habrá que estudiar detalladam ente este fa c to r. Para e llo necesitarem os un m edidor de ve locidad del vien to , un "anem óm etro".
M A T E R IA L * Pelotas de tenis de mesa * Tapón de corcho * P ajitas de refresco * Pegamento * Clavos * Base y soporte de madera
DESCRIPCION A tra ve sa r el tapón a lo largo con un clavo. C lavar otros cua tro clavos a los lados del tapón, enfrentados de dos en dos, a la misma distancia e n tre ellos y con la cabeza inclinada hacia abajo. In tro d u cir en cada uno de estos clavos una p a jita de refresco, de modo que su e xtre m o quede a un nivel más bajo que la punta del clavo c e n tra l. En este e x tre m o se habrá pegado pre viam en te media pelota, una de cuyas m itades se habrá pintado con ro tu la d o r. Sobre el soporte demadera se clava o tro clavo, de cabeza cha,
an
sobre el que se apoya la punta del clavo que sirve de eje. Si los
pesos y las longitudes de los cu a tro
brazos son iguales, el sistem a es
ta rá
inclina ció n hacia ningún
eq uilibrado, es decir, no tie n e
lado. En
caso c o n tra rio , ajustar de nuevo los brazos hasta lograrlo.
CUESTIONES *
Mide la velocidad del v ie n to en varios lugares y exprésala en -
87
-
número de vueltas por
m inuto.
Para e llo es muy ú til
haber
coloreado una de las sem iesferas. * ¿Se te ocurre cómo se podría relacionar el núm ero de vueltas del anem óm etro con
la velocidad
real del
v ie n to ,
expresada
en m/s ó km /h? *
¿Conoces alguna
in flue ncia
de
la velocidad del vie n to sobre
los seres vivos? ¿Se adaptan éstos al viento?
-
89
ANEMOMETRO OSCILANTE
F U N D A M E N TO Mucho menos sofisticado que el anem óm etro g ira to rio es el ane m óm etro oscilante. Tiene la ventaja de no necesitar un mecanismo que mida la velocidad de giro para d e te rm in a r la velocidad del vie n to , pero tam bién tie n e sus inconvenientes.
M A T E R IA L * Base, taco y v a rilla s de madera * C artón * Vaso de papel * Chinchetas * Clavos
DESCRIPCION F ija r una de las v a rilla s de madera a la base y suje ta r sobre e lla el ca rtó n cortado en fo rm a se sector c irc u la r. C la var el vaso al e x tre m o de la o tra v a rilla con dos chinchetas. En el e xtre m o opuesto se hace un o r ific io por el que debe pasar el clavo holgadam ente. Este se fija
a la v a rilla con el ca rtó n , u tiliz a n d o el taco de madera para
separar ambas varillas, de ta l
fo rm a que el vaso no tro p ie c e con el
c a rtó n . S ituar el dispositivo con la boca del vaso con tra el vie n to .
CUESTIONES * S ituar el anem óm etro en d ife re n te s lugares y observar en cada caso qué ángulo se separa el vaso de la v e rtic a l. *
¿Cómo se podría re la cio n a r el ángulo de inclina ció n de vaso con la velocidad real de! vien to , expresada en m/s ó km /h?
*
Di bujar sobre el ca rtó n
las marcas correspondientes a cada
velocidad. * ¿En qué p rin cip io fís ic o está basado este aparato? -
91
-
*
¿Qué m agnitud
del
dispositivo es in d ic a tiv a
de
la velocidad
de! viento? ¿Por qué? * Enumera los inconvenientes prá ctico s de este sistem a.
-
93
-
AEROMOTORES DE EJE HORIZONTAL
FUN D AM EN TO Para captar la energía que lle va el vien to necesitarem os un sis tem a que co n vie rta el m ovim ien to más o menos re c tilín e o del viento en o tro que nos sea más ú til, como uno c irc u la r. Por ejem plo, un sis tem a g ira to rio de eje horizontal que re a lice el tra b a jo de elevar una masa.
M A T E R IA L * Bandeja de alum inio c irc u la r para com ida * Cartón * P ajitas de refresco *
Clavos
* H ilo de coser * Pegamento * Vasos de yogur * Punta de b o líg rafo * Remache * Semillas
.
* Base y listones de madera * Secador de pelo
DESCRIPCION C o nstruir dos m olinetes con la chapa de alum inio: uno de 8 pa las
haciendo cortes en la misma y doblando ligeram ente cada uno
los
sectores circulares,
y o tro
de tre s
palas,
de
recortando el alum inio
sobrante y doblando asimismo los sectores que quedan. Hacer un
un o rific io
en el c e n tro de los m olinetes, pasar por
él
tro z o de p a jita de refresco y pegarla. A través de la p a jita se in
troduce el clavo, que se sujeta a la v a rilla horizontal de la e s tru c tu ra . Sobre la p a jita se ata el hilo, del que cuelga el vaso de yogur. La v a rilla horizontal del ro to r de 8 palas se construye en form a -
95
-
de veleta, pegando en su extre m o una cola de ca rtó n y haciendo en el ce n tro de la v a rilla un agujero hasta la m itad del grosor, donde irá m etida la punta del b o líg ra fo , que apoya en el agujero de un remache nuevo, clavado en el soporte. La e stru ctu ra del ro to r de tre s palas se rá fija . A p lic a r el secador de pelo a cada una de las máquinas eólicas construidas y observar en cada caso su co m p o rta m ie n to . C argar los va sos con d ife re n te s cantidades de sem illas y estudiar lo que sucede.
CUESTIONES * ¿Cómo genera el viento el secador? * ¿Qué sucede cuando se acerca a los m olinetes el a ire proce dente del secador? * ¿Qué ventajas o fre ce el diseño con veleta? * ¿Qué ro to r es m ejor? ¿Por qué? *
¿Qué ro to r es más potente?
¿Cuál sube más rápidam ente el
vaso de yogur? *
¿Qué e fe c to
t ie n e . el
ángulo de las palas con respecto a la
dire cció n del viento? ¿Es in d ife re n te el ángulo que pongamos? *
E xplica todas las conversiones energéticas que se producen a lo largo del experim ento. - 97 -
* ¿Cómo se puede aprovechar la energía del vien to ? *
¿Conoces la u tiliz a c ió n de sistem as análogos a los estudiados, pero a gran escala?
-
98
-
A E R O G E N E R A D O R DE EJE V E R T IC A L
FU N D A M E N TO El o tro
gran conjunto de
máquinas eólicas es el
form ado
por
aquéllas que tienen un eje de g iro v e rtic a l. Estas no necesitan o rie n tarse al vien to , pero suelen ser más lentas.
M A T E R IA L * B o te lla c ilin d ric a de p lá stico de 1 litr o * B o líg ra fo de p lá stico * Transportadores de ángulos de 360° * Broca * A randela y tapón de goma * Pegamento * M otor e lé c tric o de "ca sse tte " (12 V, 2.400 rpm) * C orrea de transm isión * Diodo luminoso (LED) * Secador de pelo
DESCRIPCION C o rta r la bo tella a lo largo en dos partes iguales y c o rta r asi mismo el cuello. La cánula del b o líg ra fo se rvirá de eje, sobre el que se pegarán las dos partes de la b o te lla , ta l como m uestra el esquema. Pegar dos transportadores de ángulos de ta l form a, que en su c irc u n fe re n c ia se form e un canal que p e rm ita el paso de la corre a de tra n s m isión, haciendo las veces de polea. Agujereando esta polea en su cen tro , se atraviesa éste con el b o líg ra fo
y se pega. Sobre la base de
madera se clava una broca del d iá m e tro del b o líg ra fo y se introduce la broca en él, apoyando la punta del b o líg ra fo sobre una arandela, que descansa sobre un tapón de goma ensartado en la broca. El m otor se fija sobre la base a ta l distancia y a ltu ra , que sea posible que la correa de transm isión rodee a! eje, quede en un plano ho rizon ta l
y tenga la tensión s u fic ie n te para p e rm itir el -
99
-
giro con el
m ínim o rozam iento. Al m otor se conecta el diodo lum inoso y se aplica el secador de pelo al ro to r v e rtic a l, observando los resultados que ello produce.
CUESTIONES * Una vez com probado el com p ortam ie nto de la máquina al apli c a rle el secador, colócala al aire
lib re en d ife re n te s lugares
y d e te rm in a dónde gira con mayor velocidad. Observa lo que sucede con el diodo luminoso. *
Desconecta la correa de de giro del
transm isión y com para
la velocidad
ro to r con la que tenía con la co rre a . ¿A qué se
debe la d ifere ncia? *
¿Qué
tip o de conversiones energéticas
se están
produciendo
en la máquina? * ¿Qué sería más favorable, un lugar donde girase a poca velo cidad,
pero de
form a
regular, o un
lugar donde girase muy
deprisa, pero a rachas? *
¿Conoces
algún
molino
de
vien to
o algún
aerogenerador?
¿Dónde está situado y para qué se está u tiliza n d o ?
-
101
-
ENERGIA DE L A BIOMASA
Una buena parte de la energía solar es absorbida por las plantas verdes para el cre cim ie n to de la m a te ria orgánica, que alm acena ener gía en form a de m ateria viva, que se denomina biom asa. La cadena biológica
hace
que parte de esta biomasa vegetal
biomasa anim al. Además, se generan
se tra n sfo rm e
residuos agrarios,
en
ind ustria les y
urbanos, cuyo contenido en e rg é tico puede ser aprovechado. Los residuos se pueden aprovechar por vía té rm ic a o biológica. Algunos ejem plos de estas dos vías serán mostrados en los experim en tos desarrollados a continuación. También
se
pueden
u tiliz a r
los
llamados
c u ltiv o s
energéticos,
plantas que contienen sustancias com bustibles y que pueden ser o b te n i das por e xtra cció n , como veremos en la experiencia correspondiente. -
103
-
C O M BUSTIO N DE RESIDUOS
F U N D A M E N TO Uno de los m ente
métodos
más antiguos para aprovechar en erg ética
la biomasa es la com bustión. Y en una c iv iliz a c ió n
industrial,
que produce gran cantidad de residuos, podremos aprovechar la energía contenida en los mismos por este método.
M A T E R IA L * A s tilla s de madera * Residuos agrícolas (hojas y ramas secas) * Residuos ganaderos (excrem entos secos de anim ales) * Basura dom éstica (bolsas de plá stico , cáscaras y huesos de fru ta , papeles y cartó n, etc.) * C e rilla s
DESCRIPCION Hacer tres hogueras pequeñas iguales con las a s tilla s de madera. Una vez conseguido, a lim e n ta r cada una de ellas con los d is tin to s tipos de residuos.
-
105
-
CUESTIONES * ¿Arden con la misma intensidad las tres hogueras? *
¿Sirve la basura para m antener el calor de la hoguera? ¿Por qué?
* ¿Por qué arden los excrem entos secos de animales? * ¿Pueden ser ú tile s los residuos? * ¿Sabes si los residuos de tu ciudad se aprovechan? Si es así, indica el método de aprovecham iento.
-
107
-
D ES C O M PO SIC IO N T E R M IC A DEL S E R R IN
FUND AM ENTO O tro m étodo de aprovechar la biomasa como fu e n te de energía es ca le n ta rla en un re c ip ie n te cerrado, para que, al no haber oxígeno, no pueda arder. Veamos qué se produce de esta manera.
M A T E R IA L * Serrín * Tubo de ensayo * Tapón de goma * Tubo de v id rio acodado * Mechero Bunsen * Pinza para ropa de madera
109
-
D ESCO M PO SIC IO N DE M A T E R I A O R G A N I C A V E G E T A L
FU N D AM EN TO La m ate ria orgánica vegetal se form a en las plantas tras la ab sorción de energía m ediante la fotosín te sis y, por ta n to , el proceso que co n vie rte energía
a un vegetal en m a te ria
en alguna
fo rm a .
inorgánica debiera desprender esa
Comencemos observando
la descomposición
de los vegetales.
M A T E R IA L * Frasco de v id rio de unos 250 mi con c ie rre h e rm é tico * T erm óm e tro * Residuos vegetales (hierbas, hojas, e tc .) *
Pegamento
*
Agua
i
DESCRIPCION Llenar el frasco de v id rio hasta el borde con los residuos vege tales húmedos, com pactando algo la m ezcla. A ntes de ta p a r, hacer en la tapa un o rific io del tamaño justo para in tro d u c ir el te rm ó m e tro , ro deando la entrada con pegamento para que no e n tre a ire en el frasco. Tapar y dejar unos días, haciendo varias observaciones de te m p e ra tu ra y aspecto físico de la carga durante este tiem po.
CUESTIONES * ¿Cómo cambian la te m p e ra tu ra y el aspecto fís ic o de una ob servación a otra? * ¿Qué está sucediendo? ¿Se produce algún tip o de cam bio ener g é tico en el in te rio r del frasco? * ¿Cuál es el origen p rim a rio de esta energía?
-
115
-
D ESCO M PO SIC IO N DE M A T E R IA O R G A N I C A A N I M A L
F U N D A M E N TO Dado que !a m ateria orgánica anim al procede de la asim ilación de
la
m a te ria orgánica veg eta l, aquélla debe ten er tam bién bastante
energía.
Debe e x is tir,
pues,
la posibilidad de recu pe rar esta energía.
Observemos las c a ra c te rís tic a s de la descomposición de la m a te ria ani mal.
M A T E R IA L * B o te lla de refresco de 250 mi * Globo * Carne molida * Agua
-
117
-
\éá>
/
DESCRIPCION In tro d u cir en la b o tella la carne molida hasta lle n a rla a tad.
T aparla con
el globo de ta l form a que éste se
a la
boca de la bo te lla . S itu arla en un
días,
hasta que el
fije
lugar soleado durante
la m i fu e rte m e n te varios
globo se hinche.
CUESTIONES * ¿Qué es lo que hace que se hinche el globo? * ¿Qué gas se produce? *
¿Por qué los animales que se ahogan y mueren en el agua, tras hundirse al p rin cip io luego salen a flo te ?
-
119
-
F E R M E N T A C IO N : BIOGAS
FU N D A M E N TO La recuperación de la energía que contiene la m a te ria viva e x i girá condiciones adecuadas. Uno de los métodos más d ire cto s y e fic a ces es la descomposición en ausencia de oxígeno o fe rm e n ta ció n anae robia.
M A T E R IA L * Frasco de v id rio de zumo de fru ta (1 litro ) * B otellas plásticas de 1,5 litro s * Manguera transparente * Manguera, conexiones en T, codos y llaves de p lá stico (12 mm) * Tapón de goma * B o líg ra fo de plástico * Pegamento * Tabla y soporte de madera * Bote de hojalata * A lam bre * Riel de c o rtin a y correderas
.
* M aceta de plástico * Yeso * Vinagre, lejía y jugo de col roja * E stié rco l anim al * Agua
DESCRIPCION C o n stru ir una instalación com o la que se m uestra en el esque ma. La
m aceta se
usará como soporte de la barra de
c o rtin a , re lle
dejándolo fra g u a r. Con el listó n
de
madera y las
correderas de c o rtin a se construye un sistem a m óvil, al
que va sujeto
nándola de yeso y
una b o te lla con el
alam bre, que p e rm ite , a modo de frasco de nivel,
m edir el volumen de gas producido a la presión a tm o s fé ric a . -
121
-
La o tra b o te lla de plá stico , que hace las veces de contenedor de gas, se fija al soporte de madera con ayuda del bote de hojalata, que le da estabilidad. Ambas bo tellas se unen por sus partes in fe rio re s con la manguera transparente, que conecta con sendas olivas c o n s tru i das con el b o líg ra fo y pegadas en los o rific io s correspondientes. La bo te lla que contendrá el gas se afo ra previam ente y se tapa con un ta pón de goma, en el que se ha montado una conexión en T y una llave. La prim e ra se conecta por m edio de o tro tro zo de manguera al frasco de v id rio , a cuya tapa se ha hecho un agujero, por el que se ha in tro ducido o tra llave de plá stico , asegurada con pegamento a la tapa. Se introduce el e stié rco l anim al diluido con agua en el frasco de v id rio ,
agitando
hasta que se fo rm e
una pasta que llene las dos
terce ra s partes del mismo. Llenar el contenedor de gas con agua y v i nagre por el frasco de nivel, añadiendo una pequeña ca n tid a d de jugo de col roja. La llave del frasco de v id rio estará a b ie rta y la de la sa-
123
-
Iida del contenedor de gas, cerrada. C olocar todo el sistem a al sol du ran te varios días, hasta que se haya form ado s u fic ie n te gas como para llenar el contenedor de gas en sus dos te rce ra s partes. C e rrar la llave del frasco de v id rio y m edir el volum en de gas, igualando los niveles del agua. A ñadir lejía a! agua hasta que se produzca un cam bio de co lor y a g ita r el contenedor de gas. M edir de nuevo el volum en por el m étodo indicado. R epe tir la operación hasta que el volum en de gas no varíe .
D ejar
escapar un poco de gas por
la
llave
del contenedor
a p lica r una c e rilla .
CUESTIONES * ¿Qué sucede con los residuos animales? * ¿Qué cantidad de gas se produce y en qué tiem po? * ¿Qué se consigue al añadir la lejía? * ¿Cuál es el gas resultante? ¿Arde? * ¿Cuál es la com posición del gas original?
-
124
-
y
E X T R A C C I O N DE COMBUSTIBLES
FU N D A M E N TO C iertos utiliza da s
vegetales
contienen
como com bustible.
sustancias
líquidas que pueden ser
Las más conocidas son las sem illas que
producen ace ite , com o el girasol o el maíz. Pero algunas plantas poco conocidas contienen sustancias mucho más cercanas a los hidrocarburos.
M A TE R IA L * Tallos de tabaiba o sem illas de tártag o * Picadora de cocina * Frasco de v id rio de boca ancha de 1 litr o * P lato hondo * B otella plá stica de 1,5 litro s * Tapón de goma * B olígra fo de p lá stico * Manguera de goma * Pinza de la ropa * Gasolina (unos 500 mi)
DESCRIPCION Tom ar los ta llo s de tabaiba o las sem illas de tá rta g o y m olerlos en la picadora de cocina. In tro d u c ir la pasta re su lta n te en la b o te lla junto con un volumen aproxim adam ente A g ita r
vigorosam ente
igual de agua y de gasolina.
y d e ja rlo reposar hasta que se separen las dos
fases. C o nstruir un embudo de decantación con la b o te lla de plástico, cortando su base e introduciendo el b o líg ra fo en el tapón de goma. Al tro z o de b o líg ra fo salien te se le conecta la manguera, cuyo c ie rre se re a liza con la pinza de la ropa. Decantar las fases líquidas con cuidado sobre el embudo y espe rar que ambas fases se vuelvan a separar en el
in te rio r del
mismo.
A b rir con cuidado la pinza de la ropa y desechar la fase acuosa. V e r te r la fase gasolina en el pla to hondo y dejar al a ire lib re hasta que -
125
-
se evap ore el disolvente. Intentar quemar el producto resultante.
CUESTIONES * ¿Existe alguna planta en erg ética cerca de tu casa o colegio? * ¿Por qué hay que m oler la m a te ria vegetal antes de som eter la a extracción? * ¿Qué es la extracción? * Indica otro s disolventes que puedan u tiliz a rs e para re a liza r es ta e xtra cció n . * ¿Arde la sustancia e xtra íd a de la planta? ¿Qué s ig n ific a ésto?
-
127
-
ENERGIA GEOTERM ICA
En algunas zonas de la T ie rra , las rocas del subsuelo se encuen tra n
a tem peraturas elevadas. La energía almacenada en estas rocas
se conoce como energía g e o té rm ica . Para poder e x tra e r esta energía es necesaria la presencia de yacim ientos de agua cerca de estas zonas calientes. La explotación de esta fuente de energía se re a liz a perforando el suelo y extrayendo el agua ca lie n te . Si su te m p e ra tu ra es su fic ie n tem ente a lta , el agua saldrá en form a de vapor y se podrá aprovechar para accionar una tu rb in a . Las siguientes experiencias tienen como o b je tiv o c o n s tru ir algo muy parecido a lo que de fo rm a
natural se conoce com o ya cim ie n to
ge oté rm ico. Asim ism o verem os que el vapor generado en este sistem a puede aprovecharse para producir energía mecánica o e le c tric id a d . Es tudiarem os prim e ro el
fundam ento
de
la energía g e o té rm ica y luego
intentarem os aprovecharla para mover d istin to s tipos de turbinas aco pladas a d ife re n te s form as de "ya cim ie n to s". -
129
-
D IS P A R O DE U N T A P O N
FU N D A M E N TO Los yacim ientos geotérm icos se basan en la energía acumulada en el y bajo
vapor de agua que se form a en los mismos. El vapor ca lie n te presión será
la base de la tra n sfo rm a ció n
de la energía.
M A T E R IA L * Tubo de ensayo * Pinza para la ropa de madera * Tapón de goma * Mechero Bunsen * Agua
\
y aprovecham iento
DESCRIPCION Llenar el tubo de ensayo con agua hasta su c u a rta pa rte y ta parlo con el tapón de goma, sin a p re ta rlo demasiado. S u je ta r el tubo con la pinza de madera sobre la llam a del m echero. Esperar unos m i nutos, observando atentam e nte lo que sucede hasta que s a lte el tapón.
CUESTIONES *
¿En qué se tra n sfo rm a la energía sum in istrad a por el meche ro?
* ¿Qué sucede en el in te rio r del tubo hasta que sa lta el tapón? * ¿Qué m agnitud definen la fuerza con que s a lta el tapón y la distan cia que éste recorre? ¿Cuál es el orig e n de esta magni tud? * ¿Qué rela ció n te parece que existe e n tre el e xp e rim e n to rea lizado y un yacim ien to geotérm ico? * En días cálidos es c o rrie n te que al a b rir una la ta de refresco que no haya estado en la nevera salga un ch o rro de líquido. ¿Se tra ta
del
mismo fenómeno que hemos estudiado o existe
alguna d ife re n cia ?
-
133
-
L A T A P R O D U C T O R A DE V A P O R
FU N D AM EN TO El vapor a presión puede u tiliz a rs e
para mover una tu rb in a si
con vertim os su presión en velocidad y usamos esta masa en m ovim ien to para em pujar una turb in a.
M A T E R IA L * L a ta de líquido de frenos (500 mi) * Cajas de alum inio (sacarina) * Tapones de goma * Clavos * Tapón de corcho * Punta cónica de b o líg ra fo * Bandeja de alum inio para com ida * H o rn illo e lé c tric o * Agua
DESCRIPCION C o nstruir con el alum inio de la bandeja las paletas del m olinete y m ontarlas sobre el corcho. A tra ve sa r éste con dos clavos, que se han hecho pasar por sendos o rific io s pra ctica do s en las tapas de las cajas de sacarina,
que hacen de soporte.
Dichas tapas se fija n
a la
lata
atravesando los o rific io s realizados en ambas con un pequeño tapón de goma a cada lado. Una vez colocado el m olinete, se p ra c tic a un agu jero en la lata, em butiendo en él
la punta cónica del b o líg ra fo , que
se ha cortado para q u ita rle la bola. Llenar la lata con agua hasta la m itad de su capacidad y tapar bien su boca. C olocarla h o riz o n ta lm e n te sobre el h o rn illo e lé c tric o
y
conectar éste. Esperar hasta que el vapor com ience a .s a lir por el o r i fic io .
-
13 5
-
CUESTIONES * ¿Qué sucede en ei in te rio r de la lata? * ¿Cómo se tra n sfo rm a la energía que le sum inistram os a la la ta? *
¿Qué sucede cuando el vapor choca co n tra las palas del m o li nete?
* ¿Qué es una tu rb in a de vapor? * ¿Qué relación existe en tre nuestro sistem a y un sistem a geo té rm ico ? ¿Cómo se puede aprovechar su energía?
-
137
-
O L L A A PRESIO N
FU N D A M E N TO El yacim ien to geotérm ico aprovechable es algo muy parecido a una o lla a presión produciendo un ch o rro de vapor com o el que muchas veces hemos visto en casa.
M A T E R IA L * O lla a presión * Cocina de gas * Agua * RUEDA H ID R O E LE C T R IC A
DESCRIPCION Llenar la olla con agua en su te rc e ra p a rte. T aparla y ponerla a ca le n ta r sobre la cocina a fuego lento. Cuando la vá lvu la empiece a oscilar, esperar unos 15 m inutos y luego apagar el fuego. Q u ita r la válvula con cuidado y acercar la rueda h id ro e lé c tric a al ch o rro de va por.
-
139
-
CUESTIONES * ¿Qué sucede en el in te rio r de la olla? *
¿Cómo se tran sfo rm a
la energía que
le sum inistram os
a la
olla? * ¿Qué sucede cuando el vapor choca co n tra la rueda hidroeléc tric a ? * ¿Qué es un turbogenerador? *
In te n ta e xp lica r el funcionam iento de una c e n tra l de aprove cham iento geotérm ico a la vista de los resultados
obtenidos
en cualquiera de los experim entos realizados. *
¿Tiene alguna c a ra c te rís tic a especial la o lla a presión respec to a la lata productora de vapor? ¿Qué ventajas puede apor tar?
-
141
-
ENER G IA H ID R A U L IC A
El agua de los mares se evapora por la energía solar, pero vuel ve a caer al suelo c ie rto tie m po después. Las co rrie n te s de agua que se p re cip ita n desde zonas elevadas hacia zonas más bajas constituyen una fuente de energía conocida como energia h id rá u lic a . G eneralm ente se u tiliz a n
dos tipos de máquinas para ca p ta r la
energía del agua: las ruedas hidráulicas y las turb in as. Aunque ambas con vierten energía po tencial en energía cin é tica , estas ú ltim a s se sue len aprovechar para la generación de e le c tric id a d . En los siguientes experim entos veremos cómo actú a la energía potencial del agua y cóm o se puede tra n sfo rm a r m ediante ruedas hi dráulicas en energía c in é tic a
o en c o rrie n te e lé c tric a . Tam bién estu
diarem os los principios de las modernas turbinas hidráulicas. -
143
-
C H O R R O S DE A G U A
FU N D A M E N TO La energía hid ráu lica está basada en la acum ulación de energía en el agua por estar ésta a una c ie rta
a ltu ra . Veamos e! e fe c to de
la a ltu ra sobre la energía que posee el agua.
M A T E R IA L * B o te lla de plástico * Tapones de corcho * Agua
DESCRIPCION Hacer varios o rific io s pequeños en las paredes de la b o te lla , a d ife re n te s alturas. Taparlos con los tapones de corcho y llenar la bote-
lia de agua. Q u ita r uno de los tapones y observar la salida del agua a través del o rific io correspondiente. R epetir el e xp e rim e n to destapan do a lte rn a tiv a m e n te cada uno de los agujeros.
CUESTIONES * ¿Qué tip o de energía posee el agua dentro de la bo tella? ¿En qué o tro tip o de energía se tran sfo rm a al s a lir por los o r i f i cios? * ¿Cuál de los chorros llegará más lejos de la b o te lla ? * ¿Es la distancia del cho rro siem pre la misma, para un e x p e ri mento, a medida que va tran scurrien do el tie m po ? ¿Por qué? * ¿Se podría aprovechar la energía del ch o rro para obtener a l gún tip o de energía ú til? ¿Cómo?
- J47 -
RUED A H ID R A U L IC A
FU N D A M E N TO Una
form a
de conversión
de
la
energía
h id rá u lica
en energía
ú til es aprovecharla para mover una masa, por ejem plo, para le va n ta rla .
M A T E R IA L * Tabla y listones de madera * Reglas de 20 cm * Tapón de corcho * A guja de hacer punto (2 mm) * Pinzas de la ropa * T o rn illo s * Vaso de yogur * H ilo de coser * Sem illas
DESCRIPCION C o n stru ir la rueda con el tapón de corcho y las reglas que, c o r tadas convenientem ente, harán de paletas. A tra ve sa r el corcho con la aguja y suje ta r ésta con dos pinzas para la ropa, a to rn illa d a s a sendos listones de madera, sujetos a la base. C uidar que la aguja pueda gira r lib re m e n te dentro de las pinzas. A m a rra r al o tro e xtre m o de la aguja el hilo de coser, del que se ha colgado el vaso de yogur, que se puede llenar con sem illas. Se coloca la rueda bajo la acción de una c o rrie n te de agua v e r tic a l (un g rifo ab ierto). Comprobar cómo la energía h id ráu lica p e rm ite le va n ta r el peso de sem illas colocadas en el vaso de yogur.
CUESTIONES *
.
Indica la conversión que se produce de una form a de energía mecánica a la otra .
* ¿Conoces alguna rueda hid ráu lica o m olino de agua? ¿Para qué -
149
-
se u tiliz a ? ¿Aprovecha un flu jo de agua v e rtic a l o de o tro t i po? * Se podría u tiliz a r nuestra rueda hid ráu lica con una c o rrie n te de agua horizontal? ¿Cómo funcionaría entonces?
-
151
-
R U E D A H ID R O E L E C T R IC A
FU N D AM EN TO O tra opción para aprovechar la energía h id rá u lica es c o n v e rtirla en e le c tric id a d , u tiliza n d o la rueda h id ráu lica para m over un generador e lé c tric o .
M A T E R IA L * Cucharas de plá stico * Transportadores de ángulos de 360° * Aguja de hacer punto (4,5 mm) * Pinzas para la ropa de madera * Tapones de corcho * M otor e lé c tric o de "ca ssette" (12 V, 2.400 rpm ) * C orrea de transm isión * C a jita de alum inio (sacarina) * Diodo luminoso (LED) * T o rn illo s * Pegamento
DESCRIPCION Con dos transportadores de ángulos y ocho cucharas de plástico, c o n s tru ir una rueda como la m ostrada en el esquema, pegando las cu charas e n tre los círculos graduados. A tra ve sa r el ce n tro de la con
la aguja
rueda
de hacer punto y sujetar este eje con dos pinzas de la
ropa, a to rnilla da s a un soporte horizon ta l de madera, fija d o a una ba se. C erca del o tro extre m o de la aguja, insertar la polea, construida con
otro s dos transportadores de ángulos pegados y form ando un canal
que
p e rm ita el paso de la corre a de transm isión. T anto la rueda como
la polea se fija n al eje apretándolas e n tre dos tapones de corcho. El m otor se fija con ayuda de una p le tin a construida con la ca jita de alum inio a ta l distancia y a ltu ra , que la co rre a de transm isión rodee al eje, quede en un plano v e rtic a l y tenga la tensión su fic ie n te -
153
-
para p e rm itir el giro con el m ínim o rozam iento. El diodo luminoso se conecta al
m o to r, se sitúa
la rueda de cucharas bajo
un cho rro de
agua y se observa el co m p o rta m ie n to del diodo.
CUESTIONES * ¿Qué tip o de conversión en ergética se produce en este dispo s itivo ? * ¿Para qué sirve la polea en este sistema? ¿Es im prescindible? * ¿En qué condiciones del chorro de agua se produce mayor ilu m inación del diodo? ¿Qué significado tie n e este hecho? * ¿Sabes qué es una ce n tra l h id ro e lé ctrica ? ¿Conoces alguna?
-
155
-
M IN IC E N T R A L H ID R O E L E C T R IC A
FU N D A M E N TO U tiliza n d o una rueda más grande y preparada para mayores cau dales de agua obtendremos mejores rendim ientos y mayores cantidades de energía, aproximándonos a las verdaderas cen trales h id ro e lé ctrica s.
M A T E R IA L * Chapa de madera * V a rilla roscada de latón * Tuercas * Ruedas de b icicle ta * Ruedas para silla * T o rn illo s * Dinamo de b ic ic le ta * Cable e lé c tric o * B om billa de 6 V con casquillo * Barras de estantería m e tá lica
DESCRIPCION C o rta r cm
la chapa de madera en fo rm a de cuadrados de unos 20
de lado; se corta rá n doce piezas para co n s tru ir seis palas. Estas
se form an con dos de las chapas, a to rn illa d a s e n tre sí por sus e x tre mos, dejando los radios de las ruedas en tre ellas. Las ruedas se sujetan con la v a rilla roscada y las tuercas, para que queden solidarias e n tre sí. Con la barra de e sta ntería se construye un soporte que aguantará la rueda de paletas, que apoya en él m ediante los rodam ientos de bo las que contienen las ruedas para s illa . Para e llo será necesario q u ita r estas
ruedas y doblar
las pletinas que las sujetan
hacia el e x te rio r,
pletinas que se fija rá n al soporte con to r n illo s .. El eje de la rueda hi d rá u lica se fija a los rodam ientos m ediante tuercas. En la pa rte superior del soporte se sujeta la dinam o de ta l fo r ma, que su m uelle siempre la em puje co n tra una de las ruedas de b¡-
157
-
X
c ic le ta .
A
la dinam o se conecta el casquillo con la b o m b illa , sujeto
sobre un soporte de madera. S ituar la rueda hid ráu lica en una acequia con agua y observar el funcionam iento de todo el sistem a.
CUESTIONES * Explica la tran sfo rm ación que sufre la energía contenida en el agua. * ¿Podrías ca lcu la r la energía que tie n e el agua? ¿Qué elem en tos necesitarías para ello? *
¿Podrías ca lcu la r la energía que consume la bom billa?
¿Qué
aparatos necesitarías? * Com parar ambos valores de la energía. ¿C oinciden? ¿Por qué?
-
159
-
M O L IN E T E H ID R A U L IC O
FUND AM ENTO El m ovim iento del agua al s a lir por un o rific io puede s e rv ir para mover objetos "a reacción", y así aprovechar su energía.
M A T E R IA L * B o te lla de p lá stico de 1 litr o * P ajitas de refresco con dobleces * Cuerda * Listones de madera * T orniquete de b a rril (ú til de pesca) *
Cáncamo a b ie rto
* Pegamento
DESCRIPCION C o rta r el fondo de la b o te lla para c o n v e rtirla en un re cip ie n te a b ie rto
por arriba.
Hacer dos agujeros enfrentados, uno a cada lado
de la bo tella, cerca del cuello. A través de los agujeros se introducen las p a jita s y se sujetan con pegam ento. Deben quedar dobladas en án gulo re c to , pero m irando hacia lados opuestos. Hacer tre s o rific io s en la pa rte superior de la b o te lla para pasar tres cuerdas y de jar la bote lla suspendida en el aire con ayuda de! torn iq ue te de b a rril, que se cuelga del cáncamo. Con los listones de madera c o n s tru ir una e stru c tu ra para colgar la b o te lla . Echar agua en la b o te lla .
Inm ediatam ente el agua em pezará a
s a lir por las pajitas hasta vaciarse la b o te lla . Observa el fenóm eno que se produce.
,
CUESTIONES
■
* ¿Qué sucede al em pezar a salir el agua por las pajitas? * ¿De qué depende el m o vim ie n to de la botella? * ¿Qué p rin cip io fís ic o gobierna el m ovim iento de la botella? -
161
-
* ¿Para qué se podría aprovechar este fenóm eno? * ¿Qué relación existe e n tre este e xp e rim e n to y una tu rb in a h i dráulica?
-
163
-
ENERGIA DEL M AR
La energía g ra v ita to ria te rre s tre
y lunar, la energía solar y la
eólica dan lugar, respectivam ente, a tre s m anifestaciones de la energía del mar: mareas, gradientes térm icos y olas. De ellas se podrá e x tra e r energía mediante los dispositivos adecuados. La energía de las mareas o m a re m o triz se aprovecha embalsando agua del
mar en ensenadas naturales y haciéndola pasar a travé s de
turbinas hidráulicas. La d ife re n cia de tem p e ra tu ra s e n tre la s u p e rficie y las p ro fu n d i dades del
mar (gradiente
té rm ic o ),
co n stitu ye
una fu e n te de energía
llamada m are m otérm ica. La energía de las olas es producida por los vientos y resulta muy irre g u la r. E llo ha llevado a la construcción de m ú ltip le s tipos de máquinas para hacer posible su aprovecham iento. Aunque una máquina té rm ic a de baja te m p e ra tu ra es muy d ifíc il de c o n s tru ir en el la b o ra to rio , sí podemos estudiar varios aspectos de la conversión de la energía de las mareas y de las olas a pequeña es cala, como veremos en los siguientes experim entos. En ellos sim ulare mos ta n to el desnivel que puede pro du cir la marea com o el m ovim ien to o s c ila to rio que tienen las olas. -
165
-
PR ESIO N H ID R A U L IC A DE L A M A R E A
FUN D AM EN TO D iariam ente,
la gravedad
lunar provoca
la subida y bajada de
la marea. Estos cambios de a ltu ra del agua del mar pueden ser ú tile s para obtener energía.
M A T E R IA L * C in ta m é trica * Tubo de v id rio (unos 2 m de largo y 1 cm de d iá m etro) * Manguera, codo y llave de plá stico (12 mm) * M aceta de plá stico * Yeso * B o te lla plá stica de 100 mi * Riel de c o rtin a * Abrazaderas de plástico * T o rn illo s * Agua * RUEDA H ID R A U L IC A
DESCRIPCION D e te rm inar la am p litud de la marea en un lugar que tenga una pared accesible.
Cuando
la marea esté baja, hacer una marca en la
pared y esperar a que suba la marea. M arcar el nivel m áxim o del agua y m edir la distancia e n tre ambas marcas con la c in ta m é tric a .
deja
C o n stru ir
un soporte con la m aceta, que se llena de yeso y se
fra g u a r, y
la barra de c o rtin a . E m b u tir el tubo de v id rio en el
codo de plástico, acoplándole en el o tro e xtre m o
la
llave. C o rta r la
b o te lla de p lá stico por su base y e m b u tir su boca en el e xtre m o supe rio r del tubo de vid rio , a modo de embudo. Sujetar el tubo a la barra de c o rtin a con las abrazaderas. Con la llave cerrada, llenar el tubo hasta la a ltu ra medida para lamarea e n tre
las dos marcas. C olocar la rueda h id rá u lic a a la salida -
167
-
de la llave y abrir ésta. Observar la acción del agua sobre la rueda.
CUESTIONES *
¿Qué tiem po
tra n scu rre
e n tre
una pleam ar
y una bajam ar?
¿Cuántas veces al día se produce cada una? *
C alcula la presión h id ro s tá tic a en el tubo y la velocidad del agua cuando ésta flu y e co n tra la rueda.
* ¿Es capaz de tra n s fo rm a r la rueda la energía del agua en o tro tip o de energía? * ¿Cómo se podría aprovechar la energía de las mareas?
-
169
i
C E N T R A L M A R E M O T R IZ
FUNDAM ENTO Para obtener la energía que el agua del mar acum ula al subir la marea, necesitarem os establecer los dispositivos adecuados, que de ben ca n a liza r las entradas y salidas de agua por los puntos en que es tén las turbinas.
M A T E R IA L * Barreño de plástico * B o te lla plá stica de 5 litro s * Manguera transparente * M ercrom ina * C lavo * A brazaderas y to rn illo s * Agua
DESCRIPCION P e rfo ra r un pequeño o rific io en la b o te lla ce rca de su base, c la vando el clavo. De esta manera, la b o te lla hará el e fe c to de estanque de la c e n tra l
y el barreño representará el
m ar. Poner la b o te lla en
el fondo del barreño y llenar de agua el mismo. Con la manguera, que se ha sujetado al barreño ta l como mues tra el esquema, con ayuda de las abrazaderas y los to rn illo s , hacer si fón
para
vaciar el barreño. P reviam ente se ha tapado el agujero de
la b o te lla introduciendo en él desde el e x te rio r el cla vo u tiliz a d o para p e rfo ra rlo . Cuando haya bajado el nivel del agua e x te rio r hasta la m i tad de la b o te lla , re tira r el clavo y observar el flu jo de agua. Ello se puede lograr más fá cilm e n te si se han añadido unas gotas de m ercro m ina en la b o te lla antes de com enzar el exp erim en to.
CUESTIONES *
¿De qué fa cto re s dependerá la cantidad de energía que podre -
171
-
mos e x tra e r por este método? *
¿Interesará
dejar
el conducto
de entrada
y
salida
de agua
a b ierto todo el tie m p o o se te ocurre alguna ven taja de ce rra rlo a intervalos? * ¿Se podrá hacer una instalación sem ejante en cua lqu ie r mar? ¿Es igual en todas partes la marea? *
¿Da lo mismo dónde se ponga la ce n tra l favorecidos? ¿Se te o cu rre algún
o habrá lugares más
s itio entu entorno
g e o g rá fi
co? * ¿Dónde pondrías las turbinas? ¿Vale cualquier tip o de turbina?
-
173
-
T U R B IN A M A R E M O T R IZ
FUN D AM EN TO Una ce n tra l
m arem otriz
no funciona
exactam ente
igual
a una
h id ro e lé c tric a , puesto que el flu jo de agua cam bia de sentido al cam biar la marea y la a ltu ra de ésta es lim ita d a .
M A T E R IA L *
B otellas de plástico de 1,5 litro s
* B olígrafos de plástico * Manguera de goma fle x ib le * Corcho * Reglas de 20 cm * Clavos * Base y soporte de madera * Bote de ho ja la ta con tapa * Pegamento * Agua
DESCRIPCION C o rta r por la m itad dos bo líg rafos y pegar cada una de sus pun tas en sendos o rific io s hechos cerca del fondo de dos botellas. C o rta r los cuellos de ambas botellas. C o rta r o tra de las bo tellas por la m itad y aprovechar el fondo para hacer un re cip ie n te que contenga la rueda. A b rir dos o rific io s en la b o tella corta da , uno en la p a rte a lta y o tro en el fondo. En el prim e ro irá botellas, d irig id a
la punta del b o líg ra fo de una de las
hacia el in te rio r; en el segundo, pegar el resto del
b o líg ra fo , que irá conectado m ediante la manguera de goma a la punta del b o líg ra fo de la o tra botella. C o n stru ir con el corcho y las reglas una rueda hidráulica,, suje tándola a las paredes de la b o te lla co rta d a con dos clavos y situándola cerca de la punta del b o líg ra fo que queda de ntro de la misma. La bo te lla
conteniendo
la turb in a se fija -
al soporte de madera con ayuda
17 5
-
de la tapa del bote de hojalata, que le da estabilidad. Echar agua en la b o te lla que lleva al m oline te y co lo ca rla sobre la o tra , ayudándose del bote, cuyo tamaño ha de ser ta l, que encaje en la b o tella sin cuello. Esperar que se vacíe la b o te lla , observando lo que sucede con el m olinete. Cam biar las bo tellas de posición y re p e tir el experim ento.
CUESTIONES *
¿De qué
depende
la velocidad de giro
del
m olinete?
¿G ira
hasta que se acaba el agua? ¿Qué s ig n ific a ésto? * ¿Se podría obtener una velocidad de giro constante? ¿Cómo? * ¿Qué s ig n ific a cam b iar las mangueras con respecto al fu n c io nam iento de una ce n tra l m are m otriz real? * ¿Conoces alguna c e n tra l m are m otriz? ¿En qué lugar geográfico está situada? ¿Podría construirse una c e n tra l de este tip o en cualquier sitio ?
C O N V E R T ID O R DE O L A S
FUN D AM EN TO O tro cam bio de a ltu ra en la s u p e rfic ie del agua del mar es el producido por
las olas. Sin em bargo, a d ife re n c ia de
las mareas,
las
olas producen variaciones pequeñas y mucho más rápidas, por lo que el aprovecham iento de su energía se hará en base a o tro tip o de dis positivos.
M A T E R IA L * B o te lla plástica de 5 litro s con tapa * Barreño de plástico * A lfile r * Papel * Agua
DESCRIPCION C o n stru ir con el papel un m oline te de vie n to del tam año de la boca de la b o te lla . Hacer en la tapa dos ranuras sem icirculare s muy finas cerca de su parte e x te rio r. A tra v e s a r el m o lin e te con el a lfile r , con la p a rte delantera hacia abajo y pin ch a rlo en la tapa de la bote lla . Hacer una ranura de unos 20 x 5 mm cerca del fondo de la bote lla . LLenar el barreño con agua.
Sujetando
la b o te lla
con las dos
manos, sum ergir su base hasta el fondo del barreño. Cuando la b o te lla se haya llenado de agua hasta el nivel correspondiente, in v e rtir la ope ración, sacando la b o tella del agua.
R e p e tir el proceso varias veces,
observando lo que sucede con el m o lin e te .
CUESTIONES * ¿Qué sucede con el m o lin e te al hundir la b o te lla en el agua? ¿Y al sacarla? *
¿Qué tip o de m ovim iento realizam os al hundir y sacar la bo-
179
-
te lla sucesivamente? ¿Qué relación tie n e este m ovim ien to con el de una ola? * ¿Por qué gira el m olinete? Indicar la tra n sfo rm a ció n e n e rg é ti ca que está teniendo lugar. * ¿Se podría conseguir que el m olinete e stu vie ra girando c o n ti nuamente? ¿Habría que cam biar su form a? * ¿Qué u tilid a d puede ten er el giro del m o lin e te bajo el punto de vista energético? Inten ta diseñar algún d isp o sitivo que pue da aprovechar esta energía y tra ta de lle v a rlo a la p rá c tic a . * ¿Conoces algún o tro tip o de co n ve rtid o r de olas?
-
181
-
LIBROS RECOMENDADOS
*
ALEM ANY,
J.;
" Las
otras
energías11,
Ed. HMB,
Barcelona,
205 pp. (1982). *
BO YLE,
D.; " Energía", Ed. Jaimes Libros, B arcelona, 48 pp.
*
EN TR EN A,
(1982). J.,
G U A L,
C.
y JUAR EZ,
A .; " La c ris is de
la
e n erg ía", Salvat "Temas C lave", nQ 1, Barcelona, 64 pp. (1980). *
JA R A B O , F. y FER N AN D EZ, J.; " Energías a lte rn a tiv a s reno
vables. ¿Un fu tu ro para C anarias?", Secretariado de P ublicaciones, U ni versidad de La Laguna, La Laguna (T enerife), 371 pp. (1983). * JA R A B O , F., PEREZ, C., ELORTEGUI, N., FE R N A N D E Z , J. y M ACIAS,
J.J.; " El
lib ro de las
energías renovables",S.A.
de Publica
ciones Técnicas, M adrid, 261 pp. (1988). *
JA R A B O , F., SANZ, M. y PEREZ, C.; " Energías renovables",
C entro de la C u ltu ra Popular Canaria, La Laguna (T e n e rife ),
127 pp.
(1987). * M A R IN , F.; " E nergía", Ed. Alham bra, M adrid, 45 pp. (1982). * McMULLAN,
J.T., MORGAN,
R. y M U R R A Y ,
R.B.; " Recursos
en erg éticos", Ed. Blume, Barcelona, 226 pp. (1981). * POSTIGO, L.; " El
mundo de la energía", Ed. Ramón Sopeña,
Barcelona, 613 pp. (1975). * VARIOS AUTORES; " Energías libres, II" , Ed. E cotopía, B arce lona, 115 pp. (1980).
-
185
-
BIBLIOGRAFIA
*
ELORTEG UI,
N, FER N AN D EZ,
J. y JA R A B O ,
F.;
renovables. 23 experiencias p rá c tic a s ", C entro de la C u ltu ra
" Energías Popular
Canaria, La Laguna, T e n e rife (1985).
* ETOPA, I., FER N A N D E Z, J „ T R U JILLO , J.,
PEREZ, J. y VI
LLALOBOS, S.; " A ula de la N aturaleza. Guía del p ro fe s o r", Proyecto de Innovación E ducativa,
Consejería de Educación, G obierno de Cana
rias (1985).
* FER N AN D EZ, J., RODRIGUEZ, F., ELO R TEG U I, N. y PEREZ, J.;
" E nergía", Unidad
D id á ctica ,
R eform a de las Enseñanzas Medias,
A b ril (1987).
* FER N AN D EZ, J „ VALDERR ABANO S, C., T R U JIL L O , J., HER NANDEZ, M., PEREZ, J., TORRES, H. y ELO R TEG UI, N.; " Una esta ción m e te o ro ló g ica ". Docum ento 85/4
de Ciencias E xperim entales,
Re
form a de las Enseñanzas Medias, O ctubre (1985).
* M A R TIN , J.F. y FER N AN D EZ, J.; " M a te ria l de la b o ra to rio ca sero", Docum ento 86/1.1
de Ciencias E xperim entales,
R e fo rm a de las
Enseñanzas Medias, A b ril (1986).
* PEREZ, J., MORENO, T., G ARRIDO , J.M ., D IEZ, E. y otros; "Sem inario Perm anente de Coordinación Area
de C ie ncias", P royecto
M etodológica EGB-BUP en el
de Innovación E ducativa,
Educación, G obierno de Canarias (1986).
-
189
-
Consejería de
INDICE
PRESENTACION
1
IN TR O D U C C IO N
...................................................................................................
LAS ENERGIAS RENOVABLES EN LA E D U C A C IO N O RIENTACIONES
EXPERIENCIAS
..............
5 7
.......................................................................
10
..................................................................
ENERG IA SO LAR
............................................................................................
15
TRANSM ISION DE ENERGIA POR C O N D U C C IO N
.................
17
TRANSM ISION DE ENERGIA POR CONVECCION
..................
21
.......................
25
.............................
29
LAS CH ARCAS DE A G U A
................................................................
33
EL MURO DE BO TELLAS
.................................................................
37
...............................................................................
41
TRANSMISION DE ENERGIA POR R A D IA C IO N C APTAC IO N DE ENERGIA POR EL SUELO
EL INVERNADERO
C A LE N T A D O R DE A G U A CON BOTELLAS C APTAD O R SOLAR PLANO
...............................
45
.............................................................
49
C A LE N T A D O R SOLAR CON DEPOSITO
.....................................
53
..................................................................
57
LENTE C O N C EN TR AD O R A
..............................................................
61
ESPEJO C O N C EN TR AD O R
................................................................
65
D E SA LIN IZAD O R SOLAR
E LE C T R IC ID A D SOLAR
ENERGIA EO LIC A
...........................................................
.............................................................
U N A ESPIRAL G IR A TO R IA M OLINETE DE VIENTO VELETA
69
..............................................................
75
.................................................................
79
............................................................................
ANEM O M ETRO G IR ATO RIO
.....................................................
ANEM O M ETRO OSCILANTE
.............................................................
87 91
AEROMOTORES DE EJE H O R IZO N TAL
......................................
95
AERO G ENERADO R DE EJE V E R TIC A L
......................................
99
ENER G IA DE LA BIOMASA
.....................................................................
COMBUSTION DE RESIDUOS
.....................................................
DESCOMPOSICION TE R M IC A DEL SERRIN
......
103 105 109
DESCOMPOSICION DE M A T E R IA O R G A N IC A VEG ETAL -
113
DESCOMPOSICION DE M A T E R IA O R G A N IC A A N IM A L ...
117
FERM ENTACIO N: BIOGAS
121
............................................................
E XTR AC C IO N DE COMBUSTIBLES
ENERG IA GEOTERMICA
...........................................
125
............................................................................
129
DISPARO DE UN TAPON
..............................................
L A T A PRODUCTORA DE VAPO R O LLA A PRESION
ENERG IA H ID R A U L IC A
131
............................................
135
............................................................................
139
.............................................................................
143
CHORROS DE AG U A
.........
145
RUEDA H ID R A U L IC A
....................................................................
149
RUEDA H ID R O ELEC TR IC A
...................................................
M IN fC E N TR A L H ID R O E LE C TR IC A M OLINETE H ID R A U LIC O
ENERGIA DEL MAR
...............................
................................................
....................................................................
PRESION H ID R A U L IC A DE LA M AR EA C E N TR AL M AREM O TRIZ T U R B IN A M AREM O TRIZ CONVERTIDOR DE OLAS
LIBROS RECOMENDADOS
B IB LIO G R A FIA
153 157 161
165
................................
167
.............................................................
171
............................................... ............................................................
.........
..................................................................
175 179
183
287
NICOLAS
ELORTEGUI
ESCARTIN
nació en P arís (F rancia), ha
biendo obtenido la L ice n cia tu ra en Q uím ica Ind ustria l por la U niversi dad C om plutense de M adrid. Es D o cto r en Q uím ica por la Universidad de La Laguna desde 1987 y ejerce como Profesor de F orm ación P rofe sional en el área de F ísica y Q uím ica.
JOSE
FER N AN D EZ
G O N ZALEZ
es natural
de Tegueste (Santa
Cruz de T e n e rife ) y Licenciado en C iencias Q uím icas por la U niversi dad de La Laguna. O btuvo el títu lo
de D o cto r en C iencias Químicas
por dicha universidad en 1977 y eje rce com o C a te d rá tic o de B a chille ra to en el área de Física y Q uím ica.
FRANCISCO JAR ABO FR IEDRICH nació en Las Palmas de Gran C anaria, licenciándose en Ciencias Q uím icas por la U niversidad de La Laguna. En 1977 obtuvo el D octorado en Q uím ica por dicha universi dad, donde presta Q uím ica.
sus servicios com o
Profesor T itu la r
de
Ingeniería
TEXTO C A L A D O EN C O N T R A P O R T A D A
Los autores, basándose en su experiencia en el cam po de la en señanza a ctiva , presentan en esta nueva publicación una pauta m etodo lógica en el campo de las ENERGIAS
RENOVABLES, con el o b je tiv o
de e xp lica r la naturaleza com pleja de la energía y el medio am biente m ediante unas sencillas EXPER IEN CIAS PRACTICAS. La estru ctu ra de esta guía de experiencias se basa en un Funda m ento de la experiencia, una enum eración del
M a te ria l que se va a
em plear, una Descripción del p ro ced im ie nto de tra b a jo , unas Cuestiones planteadas para alcanzar el
m áxim o rendim iento d id á c tic o
posible de
la experiencia y un Esquema que fa c ilite el m ontaje y seguim iento de la misma. La
im portancia
de estas experiencias
radica
en que todas
las
fuentes renovables de energía pueden estudiarse com o casos p rá ctico s muy interesantes de in te rd iscip lin a rie d a d . Ello resu lta adecuado, ta n to para su inclusión en
los nuevos program as de enseñanza que a c tu a l
m ente se están impulsando, com o para su tra ta m ie n to com o aplicación en el entorno local.
