Sprinkle: Energía Eólica (para Aprendizaje Informal) (in English)

Los estudiantes construyen pequeñas turbinas de viento para ver cuánta energía eólica pueden transformar en energía eléctrica.

Introducción
Las palabras en negrita son vocabulario y conceptos que deben ponerse de relieve con los estudiantes durante la actividad.

Los ingenieros diseñan turbinas de viento para transformar la energía eólica en energía eléctrica, proporcionando en algunos lugares una alternativa renovable y económica a las plantas de energía convencionales. El viento es considerado una fuente de energía limpia porque las turbinas de viento no producen contaminación del aire o del agua ya que no se quema ningún combustible.

Una fotografía muestra una turbina de viento blanca y de tres aspas en un campo abierto con un tractor en su base, para mostrar el enorme tamaño y altura de la turbina.
Una turbina eólica.
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Copyright © Upper Great Plains Wind Energy Programmatic EIS http://www.plainswindeis.anl.gov/guide/basics/index.cfm

Materiales

Cada grupo necesita:

  • 1 hoja de papel
  • un utensilio para escribir
  • un pequeño motor de corriente continua (motor DC)
  • una goma elástica
  • cinta adhesiva
  • una regla rígida
  • un corcho de forma cilíndrica de al menos 2 cm o ¼ pulgada de diámetro
  • 4 clips
  • 4 tarjetas de cartulina
  • tijeras

A compartir por la clase:

  • pinzas de cocodrilo
  • un voltímetro de corriente continua (DC)
  • un secador de pelo o ventilador eléctrico (fuente de viento)

Procedimiento

Revisión General 

Los estudiantes construyen pequeñas turbinas de viento para generar la máxima cantidad de voltage a partir de una fuente constante de viento.

Procedimiento 

  1. Pregunta a los estudiantes qué saben acerca de la energía eólica y las turbinas de viento. A continuación presenta y discute el contenido de la Introducción.
  2. Organiza a los estudiantes en grupos de dos.
  3. Pide a los estudiantes que discutan aquellos factores que ellos consideran que pueden afectar el rendimiento de una turbina de viento (tales como la fuerza del viento, dirección y elevación, animales, etc.). A continuación, haz que cada equipo comparta brevemente sus ideas con el resto de la clase.
  4. Explica a los estudiantes que su desafío de ingeniería consiste en construir turbinas de viento que generan la mayor cantidad de energía eléctrica. Mientras que la configuración del motor es la misma para todos los grupos, los equipos pueden diseñar y construir las hélices de la manera que deseen.

Un bosquejo hecho a mano muestra un prototipo de turbina de viento conectada por medio de un cable a un voltímetro. El prototipo está formado por un motor unido a una regla por medio de una goma elástica, junto a una hélice hecha de tres piezas de cartulina y tres clips.
Figura 1. Configuración de la actividad.
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Copyright © 2005 Malinda Schaefer Zarske, ITL Program, College of Engineering, University of Colorado Bouder

  1. Demuestra a la clase la configuración del motor (de la siguiente manera, véase Figura 1).
    • Usa una goma elástica para unir firmemente el motor a un extremo de la regla, dejando que el eje del motor sobresalga del final de la regla.
    • Ajusta la configuración del voltímetro de manera que la rueda giratoria marque 20V, el alambre negro sale del puerto COM, y el alambre rojo sale del puerto VOMA. Utiliza las pinzas de cocodrilo para conectar el voltímetro al motor.
    • Presiona el corcho contra el eje del motor.
    • Gira el corcho y muestra a los estudiantes cómo el girar el corcho causa la aparición de una lectura de voltage en el voltímetro.
  1. Muestra a los estudiantes el secador de pelo (o ventilador) que servirá como fuente de viento. Recuerda a los estudiantes que el desafío de ingeniería es generar la mayor cantidad de energía eléctrica posible-es decir, la mayor lectura posible de voltage en el voltímetro.
  2. Muestra a cada grupo los materiales disponibles para utilizar en el diseño de sus hélices: 4 clips, 4 tarjetas de cartulina, tijeras y cinta adhesiva.
  3. Da acada grupo un bolígrafo/lápiz y una pieza de papel.
  4. Dirige a los equipos a compartir ideas acerca de cómo quieren construir sus hélices y a que dibujen todas las ideas propuestas.
  5. Mientras los estudiantes comparten ideas (3-5 minutos), reparte los materiales a cada grupo.
  6. Mientras que los estudiantes están construyendo sus hélices, prepara una estación de prueba en el aula, tal como un pupitre en donde los estudiantes puedan colocar sus turbinas de manera que las hélices cuelguen del borde del pupitre.
  7. Cuando los estudiantes estén listos para probar sus diseños, sujeta el secador de pelo (o sitúa el ventilador) aproximadamente a un pie de distancia de la turbina. Haz que uno de los miembros del equipo mantenga la turbina en su sitio mientras que el otro miembro supervisa el voltímetro, tomando nota de la lectura del voltage más alta. Haz que los estudiantes anoten todos los resultados (medidas del voltímetro) en la parte posterior del papel utilizado para sus diseños (Prueba 1, Prueba 2, Prueba 3, etc.)
  8. Da a los estudiantes 20 minutos para probar y modificar sus turbinas. A continuación haz que cada grupo se aproxime a la estación de prueba y lleve a cabo la prueba final con el mejor de sus diseños. El diseño de hélice de turbina que obtenga la lectura de voltage más elevada es el equipo ganador.

Conclusiones - Cuestiones a Considerar

  • ¿Qué diseño(s) funcionaron mejor? ¿Por qué?
  • ¿Habrían funcionado estos diseños si el viento hubiera soplado de diferente dirección?

Copyright

© 2016 by Regents of the University of Colorado

Last modified: October 6, 2016

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