Soluciones para el futuro. Escuela Secundaria Técnica Núm. 58 Agustín Yáñez

Transcripción

1 Soluciones para el futuro Escuela Secundaria Técnica Núm. 58 Agustín Yáñez Nombre del proyecto: Iluminación solar con LED S Materia: Diseño de circuitos eléctricos. Profesor: Jorge Francisco Jiménez Burgos Integrantes: Estrada Sotelo Marvin Peña Rizo Jonathan Adrián Pimentel Noriega Angel Christian Reyes Luna Luis Ernesto Grado: 3 Grupo: D Resumen: Se planea utilizar el diseño de una lámpara minimalista, sacada de una revista de arquitecturas modernas. La lámpara funcionara con celdas solares, que dará energía limpia, para el cuidado del ambiente. Este proyecto fue elegido para dar un uso y solución a las celdas solares, además de tener diseño moderno promueve la iniciativa de ayuda hacia el planeta. 1

2 Planteamiento del problema: A las afueras de la ciudad, se construyó una casa de campo y debido a su lejanía esta carente de electricidad, que suministra la empresa de CFE a las comunidades. Para que la casa tenga energía eléctrica, se necesita instalar un cableado desde la ciudad hasta la residencia, la instalación es muy cara por lo cual sería un gasto innecesario y contaminante por el uso exagerado de cobre y hule en los cables. Análisis de la información: Durante los tres grados que se han cursado en la clase de diseño de circuitos eléctricos se han estudiado las maneras de poder generar energía eléctrica a partir de las primeros tipos de manifestaciones de energía natural como son la eólica, la solar y la hidráulica. Y aunque hay más, sólo consideramos estas tres porque son las que nos permiten generarla de manera ecológica y amigable con el entorno. Y al tomar en cuenta los tipos de luminarias que existen en la actualidad, en segundo grado se explicó que la iluminación tipo led es la que menos cantidad de energía (corriente) consumen y la que más vida útil tiene. Con el conocimiento suficiente de diseño de circuitos eléctricos, el diseño de diferentes objetos como el de lámparas, construcción de sistemas de control, conexión de las celdas y generadores, y con las prácticas que se realizaron en las casetas de casa habitación se podría formar un sistema de iluminación de tipo sustentable y amigable con el medio ambiente, dejando una huella ecológica y reduciendo la contaminación. Alternativas de solución: Solicitar el suministro de energía y la conexión de la acometida a la empresa encargada del suministro de energía para cableado eléctrico en la residencia. Construir un generador eléctrico eólico para aprovechar la energía del viento. Si existiera un rio cercano crear un generador eléctrico y aprovechar la fuerza del agua para producir energía hidráulica. Instalar celdas solares para generar energía eléctrica gracias al sol. Solución del problema: Para elegir la mejor solución observaremos cada opción, veremos sus ventajas y desventajas: En la que solución que se refiere al solicitar la instalación del suministro de energía de la CFE: Si tendremos electricidad pero desafortunadamente el uso de cobre es exagerado debido a la distancia y la extracción de dicho mineral es muy contaminante. Además, de pagar el servicio eléctrico que brinda la empresa generadora de dicho servicio, y al 2

3 solicitarla como no hay más consumidores que la pudieran consumir y pagar la compañía pone muchos pretextos pata no instalarla Construcción de un generador eólico: Esta opción es buena, pero desafortunadamente, la zona geográfica donde se localiza la residencia solo tiene ciertas temporadas de viento. Si se instala en una breve temporada de viento la instalación será un fracaso. Construcción de un generador hidráulico: Como generador de energía es excelente, pero desafortunadamente su instalación cambia el entorno natural afectando la fauna y la flora, se han leído y observado documentales donde mencionan que los peces tienen un gran problema de reproducción por la fuerza de la corriente, desvío del caudal, modificación de las lagunas etcétera. Instalación de celdas solares: Esta opción es la mejor porque solo pagarías la compra e instalación de las celdas. Después, la generación de electricidad es gratuita, además de aportar una huella ecológica en el ambiente Analizamos cada opción, vimos sus ventajas y desventajas, las justificamos y optamos la solución de las celdas solares por tener ciertas ventajas, que se presentarán a continuación. Las celdas solares como alternativa de varias opciones, tiene como ventaja la generación de energía eléctrica limpia y gratuita, donde el único costo es la compra de las celdas y la instalación de ellas. Estudios demuestran que la radiación solar en la república mexicana es de una gran cantidad durante casi todo el año por lo que en el suministro de energía del sol no tendríamos queja. Otro dato importante es que en la actualidad la fabricación de paneles solares está siendo a una escala mayor, lo que trae como beneficio que los costos de producción sean más bajos que en el pasado y en cuestión de los materiales, estos están siendo más resistentes a la intemperie y generan más cantidad de corriente eléctrica. Planeación: 1.- Construir una lámpara que funcione con paneles solares 2.- Construir el panel que suministre la energía eléctrica necesaria 3.- Diseñar el circuito eléctrico que los interconecte 4.- Verificar que la iluminación sea la indicada y determinar el número de lámparas que pueden ser energizadas con los paneles solares que se necesitan Desarrollo del proyecto En este proyecto se va a necesita construir dos paneles de 10 celdas solares los cuales van a proporcionar el voltaje necesario para que encienda la lámpara de led s cada panel 3

4 da 10 volts con 10 celdas conectadas en serie, y los dos paneles se conectan en paralelo para que la corriente aumente y el voltaje sea el mismo, 10 volts. 1.-La lámpara a fabricar se tomó de la revista ambientes de la edición N 87.Esta lámpara es de tipo minimalista-moderna, que en el mercado tiene un costo aproximado de $5000. La iluminación es de tipo led que se alimenta con 120V corriente alterna, pero lleva en su interior una fuente de alimentación (transformador de cambio de corriente). Una vez obtenida la energía con el panel se procede a construir la lámpara de led s, para esto se utilizó el diseño de una revista la cual es de tipo modernista, ligero e innovador, 2 metros de iluminación led s en tiras, 2 metros de listón de madera de pino, para formar dos marcos, uno de 30 x 30 cm. Y el otro de 20 x 20. Una vez armados los marcos se pintaron de color blanco para dar más efecto de iluminación y se procedió a instalar las tiras de leds, se hicieron las conexiones pertinentes respetando la polaridad según las tiras. Los dos marcos una vez con tiras se enlazaron de manera tal que uno colgara bajo el otro y se procedió a probar la lámpara con una betería de 12 volts con corriente continua y 1300 ma y estas funcionaron adecuadamente. 2.- el siguiente paso fue el armado del panel solar, para este caso se utilizaron 2 pequeños paneles. Debemos aclara que un panel solar está formado por varias celdas solares, cada una de estas proporciona un volt aproximadamente y al conectarlas en serie se suma el voltaje de cada una de ellas dan un total de 10 volts por cada una. 4

5 Se utilizó una tabla de triplay de 30 x 35 donde se instalaron las celdas solares, una tira de madera de 2x2 cm que sirvió como marco a la tabla. Pero los paneles solares se clasifican en vatios, por lo que un poco de matemática simple es necesario. Convierte la calificación del panel solar de vatios a amperes dividiendo la calificación del panel en vatios por 15. Un panel solar de 50 vatios tiene un grado de aproximadamente 3 1/3 amperios. Teniendo en cuenta las nubes, el mal tiempo y las obstrucciones durante el amanecer y el atardecer, un panel solar debe entregar cerca de cuatro horas de salida promedio al día. Así que un panel de 50 vatios producida 4 x 3 1/3 amperios por hora por día, o 13 1/3 amperios por hora. Más que suficiente para mantener una batería de 50 amperios con su máxima carga. 3.- Interconexión: para conectarlos se utilizaron 25 metros de cable pot N 16, se colocaron los paneles solares sobre el techo del estacionamiento de la escuela; se hizo pasar el cableado hasta la caseta de herramientas y la lámpara (de leds) prendió adecuadamente al momento de probarlo. En las pruebas surgió el siguiente inconveniente durante el día enciende la lámpara pero en la noche, al no haber sol las lámparas no van a funcionar por lo que se debió pensar la manera de almacenar la energía para que durante la noche proporcione la electricidad necesaria y lo que se encontró en internet es que un panel solar puede cargar a una batería tipo recargable 5

6 Selección del Cargador de Baterías Solar. Lo primero que tenemos que tener en cuenta es la capacidad de la batería que queremos cargar, por ejemplo, en este caso, quiero cargar una batería de un coche radio control de 12 V.1300 ma/h. Seguidamente tendremos en cuenta el tiempo de que disponemos para realizar una carga completa, que en este caso, puede ser de 12 horas al día. Ya que, sólo utilizamos la lámpara 4 horas aprox en la noche. Por tanto, si suponemos que un día nos proporciona unas 8 h de sol, resulta que disponemos de un tiempo de carga de 6 días x 8 horas/días = 48 horas de sol. Con esto ya podemos determinar la corriente del cargador solar que necesitamos, que será de, 1700 ma / 12 h = 141 ma. Por tanto necesitaremos un cargador solar ( o panel solar ) que proporcione algo más 12 Voltios y algo más de 141 ma, para tener nuestra batería lista en la noche. La tensión de salida del cargador debe ser la adecuada a la batería, aunque la corriente puede ser mayor, con lo reduciremos el tiempo de carga necesario y por tanto en número de días, o horas de sol por día. Incluso podremos cargar varias baterías con el mismo cargador, siempre que éste proporcione la energía eléctrica suficiente. NOTA: Es importante tener en cuenta que las baterías deben ser recargables, es decir, NiCd, etc... 6

7 4.- Verificar la cantidad de lámparas a conectar. Para encender una lámpara es necesario 20 celdas solares que juntas acumulan un total de 10 volts y 140 ma suficientes para alimentar una lámpara que al mismo tiempo cargue la batería. Si se quiere conectar dos lámparas de este tipo se debe de duplicar el número de celdas y si se quieren poner 3 lámparas por ende se debe triplicar los panales solares y así respectivamente por cada número de lámparas. Lista de materiales y costos 1. Material Cantidad Precio Total 1.Tira de led s 2 metros $50 c/u $100 2.Listones de 2 piezas $10 c/u $20 pino 3.Cable num.20 rojo 1 metro $1 c/u $2 4. Cable num. 20 negro 1 metro $1 c/u $2 5. Cable pot metros $4 c/u $100 6.Tabla triplay 1 pieza $40 $40 de pino 7.Celdas 20 $120 c/u $2400 solares 8.Capuchones 40 piezas $0.40 c/u $16 aisladores 9. Soldadura 1 metro $8 c/u $8 10.Bateria 1 pieza $200 $200 recargable 12 volts total $2888 Nota: las celdas solares ya se contaba con ellas debido a que en segundo año se realizó una práctica con celdas solares y todo el grupo participo con una celda. 7

8 Evaluación En la elaboración del proyecto evaluamos que: -La corriente directa no es peligrosa tal como afirmaba Edison y podría cambiar el futuro en las instalaciones en las casas habitacionales. -Las celdas solares generan poca electricidad por cada una, pero en el marcado podemos encontrar paneles completos y adecuados para cada necesidad. -La ley de la conservación de la energía dice la energía no se crea ni se de destruye, solo se transforma ejemplo vivo es el sol. -Dejar una huella ecológica en el planeta. -Promover el uso de nuevas fuentes de energía amigables con el ambiente. 8