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Ciencia

Publicado el 9 de Julio de 2015 | por DAMOGU71

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QUE TÍA LA ENERGÍA. (CONSTRUCCIÓN DE MOTOR STIRLING)

Datos del Proyecto

Nombre del proyecto: QUE TIA LA ENERGÍA (CONSTRUCCIÓN MOTOR STIRLING)
Centro (donde se desarrolla la experiencia): IES GARCIA LORCA
Localidad y provincia: ALGECIRAS (CADIZ)
Nombre del docente que coordina el proyecto: DAVID MOTA GUTIERREZ
Estudiantes a los que va dirigido (nivel(es)/curso(s)): 4º ESO - BACHILLERATO
Número de estudiantes: 9
Página web/blog del proyecto:
Enlaces de interés vinculados con el proyecto:

Descripción de la Experiencia

El currículo de tecnología en la ETAPA de Secundaria, muestra un interés completamente justificado, por la ENERGÍA. Tanto en su obtención-generación, así como su utilización posterior en todas sus formas (térmica, eléctrica, mecánica, etc). Con el alumnado, se trata la problemática actual de la escasez de recursos naturales para la obtención de Energía Eléctrica, que además, en esta obtención, concurren diferentes tipos de energía (térmica, mecánica, solar, eólica,etc). Esto es algo muy atractivo, ya que a la vez que se estudia desde el punto de vista físico, también se trata la necesidad de evitar un mal uso de la energía para evitar la desaparición de esas fuentes de energía naturales, como puede ser los combustibles fósiles hasta el punto en el que nos encontramos en la actualidad.

Investigando sobre este tema, decido construir con los alumnos de 4º ESO, un MOTOR STIRLING, como parte fundamental del proyecto. En este motor, a grandes rasgos, se calienta un gas encerrado en una cámara gracias al empleo de una fuente de calor, que podría ser (en nuestro caso) una lamparilla de alcohol, o bien otra fuente de calor que no emitiera gases contaminantes o fuera totalmente renovable como la solar, empleando par el calentamiento del gas, un espejo solar parabólico, algo ambicioso por nuestra parte.

Así que de forma completamente voluntaria entre los alumnos de 4º de ESO, se confeccionó un grupo de trabajo formado por 9 alumnos y yo como coordinador del proyecto, profesor de Tecnología del centro. Al mismo tiempo que investigamos acerca de este peculiar y casi olvidado o desconocido motor, construimos de forma experimental, una bombilla y una pila de volta, para que de esta manera pudieran comprobar insitu, algo fácil y eficiente con lo que generar dos formas de energía muy utilizadas, que constituyen sin miedo a equivocarme, dos bienes de consume, casi de primera necesidad.

También, una de las metas que queríamos alcanzar con este proyecto es participar en la IX EDICIÓN DE DIVERCIENCIA, feria de divulgación científica que se celebra en nuestra ciudad, con un notable auge, donde los alumnos podrían exponer su trabajo a todo el público que asiste y que no es poco, formado por alumnos de otros centros de la ciudad y adultos que pasan a visitarla.

El motor Stirling realizaba los mismos procesos de calentamiento y enfriamiento de un gas, pero todo dentro del motor y el gas era aire en vez de vapor de agua, por lo que el motor no necesitaba caldera. Un tipo de motor bastante común en su época, sobre todo para pequeñas maquinas de uso domestico tales como ventiladores, bombas de agua etc.., su potencia especifica no era muy elevada pero su sencillez y silencio eran magníficos.

El principio del funcionamiento es tan solo el calentar y enfriar un medio de trabajo, sea aire, helio, hidrógeno o incluso un líquido.
Calentando ese medio provoca una expansión del mismo dentro del motor. El medio de desplaza a otra parte del motor dónde es enfriado.Al enfriar el medio, el volumen se reduce de nuevo.

Ese cambio de volúmenes activa un pistón de trabajo el cual ejerce el trabajo del motor.El motor es hermético por lo que siempre se utiliza el mismo medio en un circuito cerrado (no hay escape del medio de trabajo)

La fuente de calor empleada es una lamparilla de alcohol, que proporciona el calor necesario, pero si esta fuente de calor fuera sustituida por un espejo solar, la emisión de gases contaminantes como consecuencia de la combustión, serían nulos. Hemos fabricado el motor striling, con una lamparilla (casera), nuestra pretensión es instalar un espejo solar fabricado por nosotros para proporcionar el calor necesario con una fuente de energía limpia y renovable cien por cien.

En la PRIMERA de las sesiones, se realizó una explicación por mi parte, donde los alumnos pudieron conocer perfectamente el fundamento físico del motor stirling, su utilización, sus ventajas e inconvenientes y comparación con la máquina de vapor. A partir de aquí, los alumnos investigaron, indagaron durante toda la jornada, intentando dar forma a lo que se pretendía construir. La labor no fue nada fácil, encontramos abundante información y de una calidad considerable, para poder comenzar a diseñar el proyecto tan ambicioso al que nos enfrentábamos. Y digo esto, porque a los alumnos le ilusionó y por sus cabezas rondó la posibilidad de poder emplear como fuente de energía, un espejo solar…algo que a mi me pareció algo difícil de alcanzar, pero quizá intentáramos. En principio, nos limitaríamos a construir, una bombilla, la pila de volta, (dos fáciles experimentos) y el motor STIRLING, eso sí, empleando como fuente de calor, una lamparilla y como materiales, el mayor número posible de reciclado, tales como latas de refresco y de conservas. Tras esta primera sesión, nos llevamos las ideas claras para comenzar a recopilar el material necesario para su construcción así como la planificación de las sesiones, fijándonos como meta inmediata, la celebración de DIVERCIENCIA y presentar a esta feria de divulgación científica nuestro MOTOR. También acordamos la confección de un BLOG donde poder colgar la experiencia así como fotografías y videos de nuestros trabajos.

La SEGUNDA sesión, fue más productiva, ya que comenzamos construyendo la pila de volta, con monedas de 5 céntimos y arandelas de zinc, utilizando entre ellas círculos de papel impregnados en una solución salina. Así como la construcción de la bombilla, algo que llamó más la atención al alumnado, por el resultado obtenido. Usando un recipiente hermético, una pequeña vela (para hacer el vacío en el interior) dos pinzas tipo cocodrilo y una mina de lápiz de 0,3 mm junto con un voltaje de 5 V, se consiguió iluminar durante unos minutos. Esto llamó la atención en sobremanera al alumnado. Fuimos probando entre distintos voltajes y grosor de la mina de lápiz. Respecto al motor solo conseguimos diseñar el resultado final. Investigamos como poder recortar las latas de refresco de forma eficiente, algo que fue una labor, muy complicada y laboriosa, por ello los alumnos acudieron a esta jornada, con algunas latas vacías para practicar.

La TERCERA, nos centramos en la construcción del motor. Tomamos medidas de las latas, las recortamos, las fuimos encajando entre sí y construyendo los distintos ejes que intervienen en el mismo. Destacar de todas estas sesiones, la convivencia entre los alumnos y el profesor. Algo muy importante, añadiendo que se han realizado los sábados por la mañana y con la asistencia de los alumnos de forma mayoritaria y al 100%. Al finalizar esta jornada el motor casi estaba terminado, pero aún faltaba bastante y sobre todo la prueba final. La cercanía de DIVERCIENCIA, presumía que la próxima sesión sería maratoniana, para poder terminar el proyecto así como los carteles de exposición.

La CUARTA sesión, efectivamente, fue maratoniana, pero no importó. Unos de los objetivos que me marcó al comenzar el proyecto, es la convivencia, y se consumó en su máxima expresión. Todos almorzamos en el taller y pasamos una jornada gratificante con el funcionamiento del motor incluido, algo que nos llenó de satisfacción por el trabajo bien hecho. Los alumnos durante la jornada, prepararon resúmenes y esquemas que facilitaran su posterior exposición al público de DIVERCIENCIA.

La participación en Diverciencia, ha sido de lo más gratificante y enriquecedora, ya que se consiguió por segundo año consecutivo el PRIMER PREMIO EN LA MODALIDAD DE PROYECTOS DE TECNOLOGÍA. Los alumnos supieron exponer los conocimientos adquiridos de manera amena cercana y sencilla a todo el público que asistió y de todas las edades. Este premio nos dio la posibilidad de participar en la FERIA DE LAS CIENCIAS DE SEVILLA, algo totalmente fascinante. Los alumnos al sentirse protagonistas, han disfrutado en ambas ferias, siendo capaces de divulgar CIENCIA y quizá se haya conseguido, el despertar en ellos ese difícil pero atrayente mundo de la investigación.

Créditos: Imagen shutterstock

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