El cambio climático exige una transición hacia fuentes de energía limpias y renovables. La energía solar es una alternativa económica, sostenible y educativa. En la Escuela Preparatoria Químico José Donaciano Morales (CUI), la instalación de paneles solares busca reducir el consumo de electricidad convencional y fomentar la conciencia ambiental entre estudiantes y docentes, alineándose con los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) de la ONU.
Fundamentación
La energía solar permite disminuir costos y emisiones contaminantes, al mismo tiempo que impulsa la educación ambiental. Su implementación en instituciones educativas fortalece la formación ecológica de los jóvenes y promueve la responsabilidad ambiental dentro de la comunidad escolar.
Desarrollo
La energía solar aprovecha la radiación del sol para generar electricidad mediante paneles fotovoltaicos. Es una fuente limpia, inagotable y libre de emisiones. En el ámbito educativo, su uso impulsa una cultura de sostenibilidad y demuestra el valor de las tecnologías verdes.
Además, el proyecto se basa en el modelo de las 3Rs: reducir el consumo de energía no renovable, reutilizar los recursos disponibles y reciclar materiales cuando sea posible.
La educación ambiental y las energías renovables permiten que los estudiantes aprendan de manera práctica sobre el cuidado del planeta y la eficiencia energética.
Diversos países y programas, como Escuelas Solares en México, han demostrado que los paneles solares en escuelas reducen gastos y sirven como herramienta educativa.
Implementación en la escuela
El proyecto se desarrollará en cinco etapas:
1. Evaluación energética: análisis del consumo actual.
2. Diseño del sistema: determinación del número y ubicación de los paneles.
3. Instalación: colocación y conexión de los paneles al sistema eléctrico.
4. Capacitación: formación para personal y alumnos sobre su uso y mantenimiento.
5. Monitoreo: revisión periódica del funcionamiento y eficiencia del sistema.
Proyecto verde
El proyecto busca disminuir la huella de carbono de la escuela, fomentar el uso de energías limpias y fortalecer la educación ambiental. De esta forma, los estudiantes se convierten en agentes de cambio que promueven la sostenibilidad dentro y fuera del aula.
Conclusión
La implementación de paneles solares en la Preparatoria Químico José Donaciano Morales representa un paso importante hacia una educación más ecológica e innovadora. Este proyecto reducirá costos, beneficiará al medio ambiente y formará una comunidad escolar comprometida con el futuro del planeta.
DOCENTE: Sandra Matías Ortega
PROTOTIPO
1. Introducción
La energía solar se ha convertido en una de las alternativas más viables para producir electricidad limpia y económica. En este proyecto se diseñó un prototipo de sistema solar eléctrico a pequeña escala con el objetivo de comprender el funcionamiento básico de la conversión de energía solar en energía eléctrica, así como su almacenamiento y uso dentro de la escuela.
El sistema está compuesto por un panel solar, una batería, cableado y un controlador de carga que permite regular el paso de corriente. A través de la observación y la toma de datos, se analizaron variables físicas como voltaje, corriente, potencia y tiempo de carga, aplicando ecuaciones físico-matemáticas vistas en el curso.
De esta forma, los estudiantes aprenden de manera práctica cómo se genera, almacena y distribuye la energía solar, y cómo podría aplicarse para alimentar equipos reales en el plantel, como lámparas, televisores y computadoras.
2. Objetivos
- Objetivo general:
Comprender el funcionamiento de un sistema de energía solar mediante la elaboración de un prototipo que transforme la energía solar en energía eléctrica aprovechable.
- Objetivos específicos:
- Identificar los componentes principales de un sistema solar fotovoltaico.
- Medir y analizar las magnitudes físicas de voltaje, corriente y tiempo de carga.
- Aplicar ecuaciones de la física para calcular potencia y eficiencia.
- Evaluar el rendimiento del prototipo durante su funcionamiento.
3. Justificación
Implementar este tipo de proyectos escolares fomenta el aprendizaje práctico de la física y la tecnología sustentable. Al trabajar con un sistema solar real en miniatura, los estudiantes pueden observar cómo la radiación solar se transforma en electricidad útil.
Además, el uso de materiales accesibles permite realizar un modelo económico y funcional, ideal para fines didácticos. Este proyecto demuestra que incluso con bajos voltajes, la energía solar puede ser aprovechada para alimentar pequeños dispositivos o sistemas de bajo consumo.
4. Marco Teórico
La energía solar fotovoltaica se basa en el principio del efecto fotoeléctrico, en el cual ciertos materiales semiconductores, como el silicio, generan electricidad al recibir luz solar.
- Componentes del prototipo:
– Panel solar → capta la energía del sol y produce una corriente eléctrica directa (DC) de 2.4 V.
– Batería de 8 V → almacena la energía generada para su uso posterior.
– Cableado → permite el flujo de la corriente entre los componentes.
– Controlador de carga → regula la energía que pasa del panel a la batería, evitando sobrecargas.
- Principales ecuaciones utilizadas:
→ Potencia: P = V × I
→ Energía: E = P × t
→ Eficiencia: η = (Psalida / Pentrada) × 100
→ Tiempo de carga: t = Ebatería / Ppanel
5. Metodología
- Diseño y conexión → Se ensambló el sistema utilizando un panel solar de 2.4 V, una batería recargable de 8 V, cableado y un controlador de carga.
- Medición → Se usó un multímetro para registrar el voltaje y la corriente producida por el panel en diferentes momentos del día.
- Cálculo de potencia y energía → Con los datos obtenidos, se calcularon la potencia generada, el tiempo necesario para cargar la batería y la eficiencia del sistema.
- Pruebas de funcionamiento → Una vez cargada la batería, se conectaron pequeños dispositivos eléctricos (como focos LED o una mini lámpara) para comprobar la descarga y duración de la energía almacenada.
6. Resultados
– El panel solar entrega un voltaje promedio de 2.4 V bajo luz solar directa.
– La corriente medida fue de aproximadamente 0.35 A, generando una potencia de 0.84 W.
– La batería de 8 V requiere cerca de 4 a 5 horas de carga completa con radiación solar constante.
– Una vez cargada, puede alimentar una lámpara LED pequeña o un televisor portátil durante 2 a 3 horas.
– El sistema mantuvo un flujo estable de energía gracias al controlador de carga, que evita la sobrecarga y controla la transferencia de corriente.
7. Fase de Ajuste
Durante las pruebas iniciales se realizaron diferentes intentos con otros materiales. Primero se probó con una batería de diferente voltaje y un panel de menor capacidad, pero el sistema no logró almacenar ni mantener la energía de forma estable.
Por ello, se decidió modificar el prototipo utilizando una batería de 8 V y un panel solar de 2.4 V con un controlador de carga adecuado. Con esta configuración, el sistema comenzó a funcionar de manera eficiente, permitiendo la carga completa de la batería y el suministro continuo de energía.
También se observó que en días nublados el panel no alcanzaba a cargar completamente la batería, por lo que se ajustó la orientación hacia el sur con una inclinación de 25°, mejorando la captación solar.
8. Conclusiones
El prototipo solar desarrollado demuestra que incluso con un panel de 2.4 V y una batería de 8 V es posible generar, almacenar y utilizar energía eléctrica de manera eficiente.
Durante las pruebas se comprobó que la batería puede cargarse completamente en unas 5 horas y mantener dispositivos de bajo consumo encendidos por más de 2 horas.
Este proyecto contribuye a la educación ambiental y científica, mostrando de manera práctica cómo la energía solar puede aprovecharse para reducir el consumo eléctrico y promover tecnologías limpias.
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