NAI: 525
LÍNEA DE ACCIÓN: Energía
SEMANA: 06
TEMA EJE: Movimiento Rectilíneo
ACTIVIDAD: Día de las Américas
REGIÓN: Lima Moderna
CATEGORÍA: Ingeniería (Materiales y Bioingeniería)
_______________________________________________________________
USO DE PANELES SOLARES ORGANICOS DE POLÍMEROS CON NANOTUBOS Y BUCKYBOLAS PARA CAPTAR LA ENERGÍA SOLAR EN LIMA MODERNA
OBJETIVOS:
- Hallar un método de captación de rayos solares para la producción de energía eléctrica y el aprovechamiento de la luz solar en Lima Moderna.
VARIABLES:
Independiente: Uso de Paneles solares de polímeros con nanotubos y buckybolas.
Dependiente: Generación de Electricidad
HIPÓTESIS:
Si se usa los paneles solares de polímeros con nanotubos y buckybolas, se podrían obtener una alta cantidad de electricidad, así como se disminuirían los gastos de la instalación de los paneles solares convencionales.
RESUMEN:
Un movimiento es rectilíneo cuando describe una trayectoria recta y uniforme cuando su velocidad es constante en el tiempo, es decir, su aceleración es nula. En la actualidad, muchas zonas de Lima, como por ejemplo Lima Moderna presentan una alta incidencia de rayos solares, se plantea su aprovechamiento mediante la colocación de paneles solares; una alternativa podría ser el uso de paneles solares a partir de polímeros orgánicos cuya característica principal es el diseño que contiene buckybolas y nanotubos los cuales están fabricados a partir de carbono.
El principio de funcionamiento está en la captación de los rayos solares por una placa de polímeros, estos son macromoléculas formadas por la unión de miles de monómeros.
Al incidir los rayos solares sobre la superficie de plástico hacen que esta se excite liberando protones y electrones, los cuales son aprovechados por las buckybolas (moléculas complejas de carbono estructuradas como en una esfera compacta) que absorben los electrones y lo transmiten hacia los nanotubos los cuales actúan como cables que hacen fluir la corriente de electrones generando de esta manera electricidad.
La captación y transformación de la energía mediante la utilización de los paneles solares de polímeros, logra producir electricidad capaz de realizar trabajos a pequeña escala.
Los nanotubos empleados son de un grosor 50.000 veces más pequeño que el del cabello humano.
La actividad de esta semana es el día de las Américas, que se celebra el 30 de abril; desde 1948 que 21 países se reunieron y adoptaron la Carta de Organización de Estados Americanos; la relación con Lima es que casi todos los paneles solares que se importan vienen de Estados Unidos.
(250 palabras)
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL:
La maquinaria con la que se imprime las láminas es similar a la de las imprentas. El papel aluminio es el material base sobre le que se imprime las diferentes capas que conforma la lámina. Una serie de rodillos imprime las capas sobre el papel aluminio. El material más importante es el tinte conductor CIGS, compuesto por cantidades específicas de nanopartículas de cobre, indio, galio y selenio. La célula solar desarrollada utiliza un complejo de nanotubos de carbono. En química, se denominan nanotubos a estructuras tubulares cuyo diámetro es del orden del nanómetro. Existen nanotubos de muchos materiales, tales como silicio o nitruro de boro pero, generalmente, el término se aplica a los nanotubos de carbono. Estos nanotubos fueron combinados con diminutas buckybolas de carbono (conocidas como fullerenos) para formar estructuras semejantes a serpientes.
Al agregar luz solar, los polímeros (plásticos) colocados se comienzan a excitar, soltando electrones y protones, así las buckybolas atrapan los electrones, de esta manera al tenerlos, estos viajan por los nanotubos, comportándose como cables de cobre, logrando que los electrones fluyan en una corriente. La corriente continua suministrada por el generador solar es transformada por el convertidor en corriente alterna trifásica, que ayudará en el funcionamiento de la bomba. La tensión de salida y la frecuencia son variables y determinan la velocidad y el caudal instantáneo de la bomba (equipo fundamental que extrae el agua del pozo). El circuito de control mantiene el generador solar cerca de su máximo nivel de potencia en función de la radiación solar incidente. La tensión y la frecuencia se regulan en función de la potencia disponible a la entrada del convertidor. La captación y transformación de la energía mediante la utilización de los paneles solares de polímeros, logra producir electricidad capaz de realizar trabajos a pequeña escala.
Los nanotubos empleados son de un grosor 50.000 veces más pequeño que el del cabello humano. No obstante, un sólo nanotubo puede conducir la corriente eléctrica mejor que cualquier cable eléctrico convencional. Además con la utilización de los paneles solares obtener un 1 wat costaría dos dólares, mientras que obtener 1 wat con los paneles solares de polímeros orgánicos solo cuesta 10 céntimos de dólar
DATOS / RESULTADOS:
Los paneles actuales fabricados con material de silicio, resultan costosos en la fabricación de dichos paneles, y consecuentemente en el usuario final haciendo bastante caro, dicha producción. Pero los paneles orgánicos cuestan apenas una decima parte del coste de producción, que los actuales. La investigación de estos paneles orgánicos se desarrolla en dos campos vitales para la producción. Que son la absorción de energía eléctrica por dichos paneles y la durabilidad de dichos paneles. Estos pueden operar eficientemente y alcanzan un costo de menos de un dólar el vatio. Así como, las láminas flexibles y livianas permiten una rápida instalación. El tamaño y forma de una plancha puede ser recortada con una tijera.
FOTOS
LÍNEA DE ACCIÓN: Energía
SEMANA: 06
TEMA EJE: Movimiento Rectilíneo
ACTIVIDAD: Día de las Américas
REGIÓN: Lima Moderna
CATEGORÍA: Ingeniería (Materiales y Bioingeniería)
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USO DE PANELES SOLARES ORGANICOS DE POLÍMEROS CON NANOTUBOS Y BUCKYBOLAS PARA CAPTAR LA ENERGÍA SOLAR EN LIMA MODERNA
OBJETIVOS:
- Hallar un método de captación de rayos solares para la producción de energía eléctrica y el aprovechamiento de la luz solar en Lima Moderna.
VARIABLES:
Independiente: Uso de Paneles solares de polímeros con nanotubos y buckybolas.
Dependiente: Generación de Electricidad
HIPÓTESIS:
Si se usa los paneles solares de polímeros con nanotubos y buckybolas, se podrían obtener una alta cantidad de electricidad, así como se disminuirían los gastos de la instalación de los paneles solares convencionales.
RESUMEN:
Un movimiento es rectilíneo cuando describe una trayectoria recta y uniforme cuando su velocidad es constante en el tiempo, es decir, su aceleración es nula. En la actualidad, muchas zonas de Lima, como por ejemplo Lima Moderna presentan una alta incidencia de rayos solares, se plantea su aprovechamiento mediante la colocación de paneles solares; una alternativa podría ser el uso de paneles solares a partir de polímeros orgánicos cuya característica principal es el diseño que contiene buckybolas y nanotubos los cuales están fabricados a partir de carbono.
El principio de funcionamiento está en la captación de los rayos solares por una placa de polímeros, estos son macromoléculas formadas por la unión de miles de monómeros.
Al incidir los rayos solares sobre la superficie de plástico hacen que esta se excite liberando protones y electrones, los cuales son aprovechados por las buckybolas (moléculas complejas de carbono estructuradas como en una esfera compacta) que absorben los electrones y lo transmiten hacia los nanotubos los cuales actúan como cables que hacen fluir la corriente de electrones generando de esta manera electricidad.
La captación y transformación de la energía mediante la utilización de los paneles solares de polímeros, logra producir electricidad capaz de realizar trabajos a pequeña escala.
Los nanotubos empleados son de un grosor 50.000 veces más pequeño que el del cabello humano.
La actividad de esta semana es el día de las Américas, que se celebra el 30 de abril; desde 1948 que 21 países se reunieron y adoptaron la Carta de Organización de Estados Americanos; la relación con Lima es que casi todos los paneles solares que se importan vienen de Estados Unidos.
(250 palabras)
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL:
La maquinaria con la que se imprime las láminas es similar a la de las imprentas. El papel aluminio es el material base sobre le que se imprime las diferentes capas que conforma la lámina. Una serie de rodillos imprime las capas sobre el papel aluminio. El material más importante es el tinte conductor CIGS, compuesto por cantidades específicas de nanopartículas de cobre, indio, galio y selenio. La célula solar desarrollada utiliza un complejo de nanotubos de carbono. En química, se denominan nanotubos a estructuras tubulares cuyo diámetro es del orden del nanómetro. Existen nanotubos de muchos materiales, tales como silicio o nitruro de boro pero, generalmente, el término se aplica a los nanotubos de carbono. Estos nanotubos fueron combinados con diminutas buckybolas de carbono (conocidas como fullerenos) para formar estructuras semejantes a serpientes.
Al agregar luz solar, los polímeros (plásticos) colocados se comienzan a excitar, soltando electrones y protones, así las buckybolas atrapan los electrones, de esta manera al tenerlos, estos viajan por los nanotubos, comportándose como cables de cobre, logrando que los electrones fluyan en una corriente. La corriente continua suministrada por el generador solar es transformada por el convertidor en corriente alterna trifásica, que ayudará en el funcionamiento de la bomba. La tensión de salida y la frecuencia son variables y determinan la velocidad y el caudal instantáneo de la bomba (equipo fundamental que extrae el agua del pozo). El circuito de control mantiene el generador solar cerca de su máximo nivel de potencia en función de la radiación solar incidente. La tensión y la frecuencia se regulan en función de la potencia disponible a la entrada del convertidor. La captación y transformación de la energía mediante la utilización de los paneles solares de polímeros, logra producir electricidad capaz de realizar trabajos a pequeña escala.
Los nanotubos empleados son de un grosor 50.000 veces más pequeño que el del cabello humano. No obstante, un sólo nanotubo puede conducir la corriente eléctrica mejor que cualquier cable eléctrico convencional. Además con la utilización de los paneles solares obtener un 1 wat costaría dos dólares, mientras que obtener 1 wat con los paneles solares de polímeros orgánicos solo cuesta 10 céntimos de dólar
DATOS / RESULTADOS:
Los paneles actuales fabricados con material de silicio, resultan costosos en la fabricación de dichos paneles, y consecuentemente en el usuario final haciendo bastante caro, dicha producción. Pero los paneles orgánicos cuestan apenas una decima parte del coste de producción, que los actuales. La investigación de estos paneles orgánicos se desarrolla en dos campos vitales para la producción. Que son la absorción de energía eléctrica por dichos paneles y la durabilidad de dichos paneles. Estos pueden operar eficientemente y alcanzan un costo de menos de un dólar el vatio. Así como, las láminas flexibles y livianas permiten una rápida instalación. El tamaño y forma de una plancha puede ser recortada con una tijera.
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