STEAM PROYECTO
Energías Renovables
Integrantes: Camila Pugo Romina Uyaguari Valentina Guiracocha Daniel Prieto Curso: Tercero BGU C
AVANCES Y DESARROLLO POR SEMANAS
Proyecto STEAM – Bachillerato
Semana 1:
Documento:
1. Investigar cuáles son los principales problemas ambientales del país donde vives, ¿consideras que puedes ayudar a solucionar alguno? ¿Considerar si es correcto o incorrecto que el ser humano utilice los recursos de la naturaleza para su beneficio?
Las causas de los principales problemas ambientales que sufre el Ecuador son principalmente por la deforestación, la agroindustria, sobrepesca, la explotación de petróleo y la minería, además de los desechos plásticos provocados por parte de la sociedad, esto ha provocado cambios climáticos, infertilidad en algunas tierras, contaminación del agua y la extinción de algunos animales en las zonas silvestres. Todos podemos ayudar a mejorar un poco el estado ambiental del Ecuador, reduciendo su nivel de contaminación; para ello todos debemos contribuir con acciones como no botar basura en la calle, sino en basureros, además de clasificar la basura; cuidar el agua e intentar ahorrarla, utilizar recursos reciclados y renovables en vez de madera de forma excesiva y también inculcando a niños sobre cómo deben ayudar al cuidado del ambiente y enseñando a cómo pueden ayudar.
La sociedad actualmente no puede hacer nada en contra de la explotación de petróleo y la minería, ya que el gobierno es el encargado de eso debido a que son productos que se exportan.
Es incorrecto usar los recursos de la naturaleza de forma excesiva y sobre explotarlos continuamente, ya que esto genera un desgaste en la tierra y puede provocar varios problemas como la desertificación, pérdida de hábitats y contaminación del agua; no estaría mal si se aprovecharán los recursos de la naturaleza siempre y cuando sean renovables o potencialmente renovables como la energía solar, eólica, hidráulica y energía de biomasa, ya que estos no generarían ningún daño a la naturaleza y mucho menos provocaría contaminación.
2. Revisar en tu tabla periódica las características principales del silicio. Indagar sobre la diferencia de los paneles policristalinos y monocristalinos.
El silicio después del oxígeno, es el elemento químico con mayor abundancia de la corteza terrestre, pero no se encuentra en estado puro, está distribuido en forma de arena, polvo, planetas y planetoides, así como variadas estructuras. Es un elemento químico metaloide o semimetal, el cual se ubica dentro del grupo 14 de la tabla periódica.
● El silicio muestra un color de lustre grisáceo metálico.
● Su comportamiento químico es electropositivo.
● Tiene un aspecto duro, cristalino, quebradizo y en forma de octaedros.
● Su forma se presenta en dos formas alotrópicas, el metálico cristalino y en polvo.
● Es pobre en cuanto a ser conductor de electricidad.
● Es poco soluble.
Monocristalinos:Son compuestos por células en donde el silicio procede de un único cristal. El modo más común de fabricación de células de silicio monocristalino consiste en cortar un lingote de cristal de silicio en obleas. Por tanto, la pureza es óptima y esto mejora la eficiencia. No se dispone de mucha superficie para instalar paneles fotovoltaicos. Con el uso de estos paneles podemos conseguir mayor potencia con la misma superficie ocupada. A nivel operativo su vida útil también es mayor que la de los paneles policristalinos y tienen mejores valores de producción con radiación difusa.
Policristalinos: Las células de silicio policristalino también utilizan obleas de silicio como base, pero a diferencia de las monocristalinas, éstas proceden del corte de un bloque de silicio que se ha dejado solidificar lentamente en un crisol y que está formado por muchos pequeños cristales de silicio y presenta una mayor
heterogeneidad. Este tipo de fabricación es más económica que la del silicio monocristalino, pero reduce ligeramente la eficiencia de las células. Podemos diferenciar por su color “azulado heterogéneo”.
Ambos paneles solares fotovoltaicos están hechos a partir de mineral de silicio, un recurso abundante y muy resistente. Son, de largo, los más comunes en el mercado, por lo que cualquier técnico sabrá cómo llevar a cabo su mantenimiento.
3. ¿Qué personaje femenino en la historia de la ciencia y la tecnología considera muy importante además de Marie Curie?
Ada Lovelace
Nacida en Londres en 1815, esta matemática y escritora demostró desde muy pequeña un gran talento e inteligencia. A pesar de no haber podido acudir a la Universidad por ser mujer, recibió una educación muy estricta en su casa, centrada en las matemáticas y la ciencia. La conferencia donde el profesor Babbage presentó su invento de la Máquina Analítica, fue transcrita por Luigi Federico Menabrea para una revista francesa. Ada Lovelace traduciría este artículo al inglés, añadiendo un conjunto de notas explicativas, que más tarde serían clave para crear el primer programa de ordenador, convirtiendo esta publicación en uno de los documentos más importantes de la historia de la computación. Además, Ada fue la primera en darse cuenta de que la capacidad de los ordenadores iba más allá de la realización de simples cálculos, pudiendo convertirse en una extensión del pensamiento humano. Tras su muerte, el Departamento de Defensa de los Estados Unidos la homenajeó nombrando ADA a su lenguaje de programación. Además, cada año se celebra el Día internacional de Ada Lovelace.
4. Averiguar más información sobre el cáncer de piel, revisa fuentes sobre ¿Cuál es el porcentaje de personas en el mundo que sufren de esta enfermedad? Actualmente se diagnostican unos 160.000 casos al año en todo el mundo. El melanoma es 10 veces más frecuente en las personas blancas que en las de raza negra y su distribución es similar entre hombres y mujeres menores de 65 años.
El número de estos cánceres ha estado aumentando durante muchos años. Esto probablemente se debe a una combinación de una mejor detección de cáncer de piel, las personas reciben una mayor exposición a la luz solar, y a que las personas viven más tiempo.
Es infrecuente que los cánceres de piel de células basales y de células escamosas causen muertes. Se cree que aproximadamente 2,000 personas en los Estados Unidos mueren cada año a causa de estos cánceres. Esta tasa ha estado disminuyendo en los últimos años. La mayoría de las personas que mueren a causa de estos cánceres son de edad avanzada. Es posible que no hayan acudido a un médico sino hasta que el cáncer había crecido demasiado. Otras personas con mayor probabilidad de morir a causa de estos cánceres son aquellas con el sistema inmunitario suprimido, como las personas que han tenido trasplantes de órganos.
El número exacto de personas que padece o muere a causa de los cánceres de piel de células basales y de células escamosas cada año no se conoce con certeza. Las estadísticas de la mayoría de los otros cánceres se conocen ya que son informadas y rastreadas por los registros de cáncer, pero los cánceres de piel de células basales y de células escamosas no son notificados.
5. INVESTIGACIÓN EN CIENCIA Y TECNOLOGÍA
portada de libro de cuentos bordo - eBook (canva.com)
Entregable: documento con la investigación en la asignatura: Biología, Química, Física, Ciudadanía, Filosofía. (Estas dos últimas solo para primero y segundo), e Investigación en ciencia y Tecnología (solo en tercero BGU).
Documento:
1. Consultar las diferencias entre corriente AC y corriente DC.
Corriente continua: Es la corriente eléctrica que fluye de forma constante en una dirección. Es aquella cuyas cargas eléctricas o electrones fluyen siempre en el mismo sentido en un circuito eléctrico cerrado, moviéndose del polo negativo hacia el polo positivo de una fuente de fuerza electromotriz (FEM). Suele utilizarse en baterías de vehículos eléctricos, todos aquellos dispositivos que dispongan de una batería y para cargar ordenadores. El flujo de la corriente eléctrica se da en un solo sentido. Desde un polo a otro.
Corriente alterna: Es la corriente eléctrica variable en la que las cargas eléctricas cambian el sentido del movimiento de manera periódica. Distribuye la energía generada de forma eficiente a través de la red de transporte y distribución. Es la que llega a nuestras casas o empresas y de la que nos nutrimos para encender aparatos eléctricos. Realmente, la mayoría de energía que se utiliza es esta última. El flujo eléctrico se dan dos sentidos, alternando uno y otro.
2. Con ayuda de la tabla dada en la guía de estudiante sobre el consumo promedio, realizar la tabla de consumo de los electrodomésticos del hogar de un mes, revisar el proceso para poder hacer el cálculo.
Promedio de consumo dispositivos electrónicos Cálculo Electrodoméstico Consumo en W Consumo en KW Horas Cantidad de electrodomésticos Consumo diario Consumo mensual
Refrigerador 1000 1 6 1 6000 180000 Calefactor 1300 1,3 1 1 1300 39000 Aire acondicionado 1500 1,5 0 0 0 0 Ducha eléctrica 4400 4,4 0 0 0 0 Estufa eléctrica 100 0,1 4 1 400 12000 Lavadora 350 0,35 4 1 1400 42000 Computador 200 0,2 3 2 1200 36000 Microondas 900 0,9 0,3 1 270 8100 Televisor 80 0,08 3 2 480 14400 Foco común 100 0,1 2 1 200 6000
Semana
2:
Foco ahorrador 25 0,025 4 16 1600 48000 Licuadora 300 0,3 0,5 1 150 4500 Radio 15,6 0,0156 0 1 0 0 Cargador de celular 10 0,01 3 5 150 4500
TOTAL DE CONSUMO 13150 394500
3. Realizar el mismo ejercicio ejemplificado en la guía del estudiante, para usar paneles de 350Wp y un rendimiento del 70%, comprobar que esos dos datos se requieren de menos paneles solares para la instalación.
Cálculos del sistema fotovoltaico
Cálculos del rendimiento de la instalación
Ejemplo de la guía
Ejercicio solicitado
Datos a tomar en cuenta
Total de energía = Promedio del consumo por día = 5000 = 6666,67 Promedio del consumo (en un hogar ecuatoriano) 5000 Rendimiento 75% Rendimiento 75% Wh por mes
Datos a tomar en cuenta
Total de energía = Promedio del consumo por día = 13150 = 18785,71 Promedio del consumo (en un hogar ecuatoriano) 13150 Rendimiento 70% Rendimiento 70% Wh por mes
Hora solar pico
Datos para el ejemplo y para el proyecto HSP Hora solar pico 3,03 h
Cálculo de la cantidad de paneles solares
Ejemplo de la guía
Datos a tomar en cuenta Cantidad de paneles =
Promedio total de energía Promedio total de energía 6666,67 HSP * Rendimiento de trabajo * Potencia pico del módulo
Ejercicio solicitado
HSP 3,03
Potencia pico del módulo Wp 230 Cantidad de paneles = 6666,67 3,03 * 80,00% * 230
Rendimiento de trabajo % 80,00% Cantidad de paneles = 12
Datos a tomar en cuenta Cantidad de paneles =
Promedio total de energía
Promedio total de energía 18785,71 HSP * Rendimiento de trabajo * Potencia pico del módulo HSP 3,03
Potencia pico del módulo Wp 350 Cantidad de paneles = 18785,71 3,03 * 70,00% * 350
Rendimiento de trabajo % 70,00% Cantidad de paneles = 25
4. Reflexionar a partir de las siguientes interrogantes. ¿Por qué se necesita utilizar tantos paneles o baterías para realizar una instalación autónoma?
Depende para que tipo de instalación solar va dirigido, por ejemplo: Instalaciones solares en red: Son las instalaciones solares de autoconsumo que se llevan a cabo en edificios públicos, comunidades de vecinos y viviendas individuales, como son los bungalós y los chalets. En este tipo de sistema no es necesario realizar una instalación de placas solares con baterías puesto que el inmueble está conectado a la red eléctrica general y, en caso de insuficiencia energética, la instalación tomará la electricidad de esta.
Instalaciones solares aisladas: Se trata de las instalaciones solares que no tienen acceso a la red eléctrica general, por ejemplo, una casa en el campo. Aunque también, aquellas instalaciones solares utilizadas para la extracción de agua mediante el bombeo solar o las instalaciones en caravanas ya que no puede utilizarse la batería del vehículo.
¿Considera que el trabajo de un consultor es sencillo o complejo?
No es fácil tener el trabajo de un consultor, existen diversos factores de riesgo laborales asociados a los conductores de vehículos en transporte de carga o pasajeros. Algunos de ellos son de origen interno o técnico, tales como: la velocidad, fallas mecánicas o prácticas de manejo, entre otros. Mientras que otros se consideran factores externos, como inclemencias climáticas o problemas en la ruta. Para ambos casos, será necesario implementar estrategias y herramientas tecnológicas que permitan evitarlos.
Los riesgos laborales o profesionales que se relacionan al conductor en empresas de transporte pueden ser: Agentes químicos (Exposición por transporte y/o manipulación), agentes físicos (ruido, posturas forzadas, vibraciones, radiaciones), agentes biológicos (enfermedades por microorganismos o sustancias), riesgos psicosociales (mobbing, estrés, fatiga mental, síndrome del quemado),
5. Diseñar una tabla con los datos que obtuvieron a través de los cálculos hechos:
• Cantidad de paneles
• Cantidad de corriente necesaria de las baterías
• Consumo promedio del hogar por día
• Corriente máxima del regulador
• Potencia del inversor
Cálculos del sistema fotovoltaico
Ejemplo de la guía
Datos a tomar en cuenta
Promedio del consumo (en un hogar ecuatoriano) 5000
Rendimiento 75%
Datos a tomar en cuenta
Cálculos del rendimiento de la instalación
Total de energía =
Promedio del consumo por día = 5000 = 6667
Rendimiento 75% Wh por mes
Ejercicio solicitado
Promedio del consumo por día = 13150 = 17533 Promedio del consumo (en un hogar ecuatoriano) 13150
Total de energía =
Rendimiento 75% Rendimiento 75% Wh por mes
Hora solar pico
Datos para el ejemplo y para el proyecto HSP Hora solar pico 3,03 h
Cálculo de la cantidad de paneles solares
Ejemplo de la guía
Ejercicio solicitado
Ejemplo de la guía
Datos a tomar en cuenta Cantidad de paneles =
Promedio total de energía Promedio total de energía 6666,67 HSP * Rendimiento de trabajo * Potencia pico del módulo
HSP 3,03 Potencia pico del módulo Wp 230 Cantidad de paneles = 6667 3,03 * 80,00% * 230
Rendimiento de trabajo % 80,00% Cantidad de paneles = 12
Datos a tomar en cuenta Cantidad de paneles =
Promedio total de energía Promedio total de energía 17533,00 HSP * Rendimiento de trabajo * Potencia pico del módulo
HSP 3,03 Potencia pico del módulo Wp 350 Cantidad de paneles = 17533,00 3,03 * 80,00% * 350
Rendimiento de trabajo % 80,00% Cantidad de paneles = 21
Cálculo de la capacidad de las baterías
Promedio total energía * Días de autonomía Promedio total de energía 6666,67 Voltaje * Profundidad de descarga
Datos a tomar en cuenta Capacidad de la batería =
Días de autonomía 4 6 = 6666,67 * 4
Ejercicio solicitado
Ejemplo de la guía
Voltaje - V 12
Capacidad de la batería 24 * 0,65 24 48 Capacidad de la batería = 26666,67 = 1709,40 Profundidad de descarga 100h Entre 0.5 al 0.8 0,65 15,6
Almacenaje común de las baterías Ah
10 Unidades a utilizar =
Capacidad de batería = 1709,40 = 6,84 250 Almacenaje esperado Ah 250
Promedio total energía * Días de autonomía Promedio total de energía 17533,00 Voltaje * Profundidad de descarga
Datos a tomar en cuenta Capacidad de la batería =
Días de autonomía 4 Capacidad de la batería = 17533,00 * 4 Voltaje - V 24 24 * 0,65 Capacidad de la batería = 70132,00 = 4495,64 Profundidad de descarga 100h Entre 0.5 al 0.8 0,65 15,6
Almacenaje común de las baterías Ah 250 Unidades a utilizar =
Capacidad de batería = 4495,64 = 17,98 Almacenaje esperado Ah 250
Cálculo del inversor
Datos a tomar en cuenta Potencia de inversor = Total de consumo W * Coeficiente de simultaneidad
Ejercicio solicitado
Total de consumo W
Sumatoria de la cantidad de consumo promedio, el dato de la derecha es un ejemplo
2450 Potencia de inversor = 2450 * 0,7
Coeficiente de simultaneidad Este dato esta dado en el ejemplo de la guía 0,7 Potencia de inversor = 1715
Datos a tomar en cuenta
Potencia de inversor =
Total de consumo W
Sumatoria de la cantidad de consumo promedio, el dato sale de la tabla realizada en emprendimiento, de la columna F
13150
Total de consumo W * Coeficiente de simultaneidad
Potencia de inversor = 13150 * 0,7
Ejemplo de la guía
Coeficiente de simultaneidad
Este dato sale de lo que solicita el ejercicio en la guía del esttudiante 0,7 Potencia de inversor = 9205
Cálculo del regulador
Datos a tomar en cuenta Corriente máxima Wp =
Potencia pico panel * Cantidad de paneles
Potencia pico panel
Dato del cálculo de cantidad de paneles solares
230
Voltaje de salida V Cantidad de paneles 12 Corriente máxima Wp = 230 * 12 = 2750
24 24
Ejercicio solicitado
Voltaje de salida V
Dato sale del cálculo de la capacidad de las baterías 24 Corriente máxima Wp = 115
Datos a tomar en cuenta Corriente máxima Wp =
Potencia pico panel * Cantidad de paneles
Potencia pico panel Dato del cálculo de cantidad de paneles solares
350
Voltaje de salida V Cantidad de paneles 21 Corriente máxima Wp = 350 * 21 = 7233 24 24
Dato sale del cálculo de la capacidad de las baterías 24 Corriente máxima Wp = 301 Diarios 13150 Kw Consumo diario de EE 13,15 W
Voltaje de salida V
Consumo mensual de EE 394,5 W
Paneles 21 350 Wp 80% Baterías 18 4 días de autonomía 24 V
Inversor 9205 0,7 Coeficiente de simultaneidad Regulador 301 350 Wp 24 V
Entregable: documento escrito en la asignatura: Física, Emprendimiento, matemática.
Documento:
1. Con ayuda del equipo cooperativo revisar las siguientes páginas de internet y armar la cotización de lo que le costaría realizar la instalación fotovoltaica.
2. Después de realizar la cotización deben elaborar un cuadro con los productos seleccionados, el cuadro tiene que contener: Nombre del producto, valor, cantidad, página web de la cotización. ¿Cuánto dinero requiere para realizar la instalación?, no olvidar agregar el valor de la mano de obra, que puede ser el 30% al 35% del valor total.
Punto 1 - 2
Cotización de la instalación
fotovoltaica
Nombre del producto Valor Cantidad Total Página web de cotización
Paneles solares 230Wp 160 21 3360 https://proviento.com.ec/10-paneles-solares Baterías 250Ah 745 18 13410 https://heliostrategiaecuador.com/baterias/ Inversor 24v 1004 1 1004 https://autosolar.pe/inversores-solares
Regulador 24v 472 1 472 https://www.ecuadorlatamonline.com/catlogo-completo?storepage=Victron-Energy-SmartSolar-MPPT-10050-12-24V-50A-SCC110050210-p381641039 Costo de de instalación 18246
Mano de obra 30% del costo de la instalación 5473,8 Costo total de la instalación 23719,8
3. Con el valor total de inversión analizar lo siguiente: ¿Qué tan viable económicamente es que la comunidad adquiera en cada hogar un sistema de instalación fotovoltaica?
Depende del tipo de vivienda y su consumo de electricidad, además del presupuesto de las personas, ya que los paneles solares, las baterías, reguladores, inversores y la instalación del sistema fotovoltaico son demasiado caros; pero si una persona tiene el suficiente presupuesto para poderse costear este sistema de energía, es recomendable que sí, ya que este mismo reduce los costos de electricidad, es abundante y además puede almacenar energía por si alguna vez ocurre un apagón, además de que así estaríamos ayudando al planeta ya que es una forma de energía renovable.
Al pasar el tiempo se irá recuperando el dinero que se gastó, así que puede considerarse una inversión a largo plazo.
Semana 3:
4. Hacer una proyección de cuánto dinero ahorrará con la instalación si está disminuyendo el 44% del valor total de facturación por mes, ¿En cuántos meses recuperas la inversión inicial?
Punto 4
Mensua l Anual
Energía eléctrica Facturación mensual 100% 26,52 318,2 4 Instalación solar Ahorro 44% 11,67 140,0 3 Valor a pagar con instalación fotovoltaica 14,85 178,2 1 Inversión inicial 23719,8 Estimación del tiempo de recuperación 1597 133 meses 11 años
5. Si el promedio de vida útil de las baterías es 6.5 años ¿Cuánto es el costo de inversión para el cambio de estas en una proyección de 25 años?
Punto 5
Proyección de cambio de baterías
Vida útil de una batería 6,5 años Valor Unidades Total Instalación inicial 745 18 13410 Cambios de baterías en 25 años 3,85 Cambios Inversión en cada cambio Proyección cambio de baterías en 25 años 745 69,23 51577
6. Realizar cálculos y realizar cotizaciones para el diseño final de la instalación
Punto 6
Cotización de la instalación fotovoltaica Nombre del producto Valor Cantidad Total
Paneles solares 230Wp 160 21 3360 Baterías 250Ah 745 18 13410
Inversor 24v 1004 1 1004 Regulador 24v 472 1 472 Costo de de instalación 18246 Mano de obra 30% del costo de la instalación 5473,8 Costo total de la instalación 23719,8
Maqueta
1. Dibujar un diagrama para mostrar cómo la energía comienza como calor y luz provenientes del sol y se transforma en electricidad una casa. (Colocar una foto de lo trabajado)
2. Hacer una maqueta que demuestre la distribución de los elementos desde la fuente inicial de energía, paneles, el regulador, y las baterías, puede usar material reciclado, y buscar la manera creativa de representarlos. (Colocar una foto de lo trabajado)
Entregable: documento escrito en la asignatura: Emprendimiento. maqueta y diagrama en la asignatura: ECA
Semana 4:
Video:
1. Colocar el enlace como vínculo privado, es decir, que solo las personas con el enlace pueden ver el video.
Entregable: video en la asignatura: ECA
Documento: Para reflexionar:
2. Cada miembro del equipo debe responder estas preguntas: ¿Cuál fue la temática favorita de la guía? ¿Qué aprendizaje se lleva? ¿Cuál fue la temática que más le costó realizar o entender?
3. Realizar conclusiones y traducirlas a inglés sobre el proyecto a partir de las siguientes interrogantes:
a) ¿Considera el estudiante que existe un real impacto positivo del uso de energías renovables en el mundo? De ser así ¿Por qué los países se han demorado tanto para adoptar este tipo de tecnologías?
b) ¿Por qué el estudiante cree que se enseña ciencia y matemáticas en las instituciones educativas a pesar de que no todos los estudiantes se quieren dedicar a materias que estén vinculadas a ellas? ¿Cree el estudiante que es necesario que todas las personas conozcan algo de ciencia, matemáticas y tecnología en su diario vivir?
c) Finalmente, argumente sobre el cuerpo humano como sistema de aprovechamiento de la energía solar y su incidencia en el rendimiento corporal. Apóyese en el siguiente enlace https://n9.cl/3nq3ul
Entregable: el documento completo entregar las asignaturas: Historia, Lengua y Literatura, Cultura Física y Física, Inglés.