DISPOSITIVOS HECHOS EN EL AULA

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Frente a la enseñanza de las energías renovables, es necesario que el docente sea inventivo y creativo para fomentar la curiosidad del estudiante en el aula. En esta sección se muestran dispositivos de tipo casero que aprovechan las energías renovables para transformarlas en calor u otro tipo de energía y que se pueden construir de manera relativamente sencilla con materiales de fácil consecución para cualquier estudiante. De esta manera, los conceptos que se requieren para saber y entender el funcionamiento de los dispositivos se acercan al estudiante por medio de su construcción. 

A continuación, se muestra un listado de los principales dispositivos empleados en para el aprovechamiento de las energías renovables, que pueden ser útiles en diversas clases:

• ENERGÍA SOLAR TÉRMICA

Construcción de un secador solar casero. 

Construcción de un calentador solar casero.

Construcción de un destilador solar casero.

Construcción de un horno solar casero.

Construcción de una cocina solar casera.

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• ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA

 Construcción de una celda solar simple.

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•  ENERGÍA EÓLICA

Construcción de un aerogenerador simple casero.

Construcción de una manga de viento casera.

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• ENERGÍA DE BIOMASA

 Construcción de un biodigestor casero.

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• ENERGÍA GEOTÉRMICA

Construcción de una maqueta que explique el funcionamiento de una central geotérmica o yacimientos geotérmicos.

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• ENERGÍA HIDRÁULICA

 Construcción de un generador hidráulico simple casero.

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• ENERGÍA DEL MAR

 Construcción de una maqueta que explique el esquema de una central mareomotríz.

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• HIDRÓGENO

 Construcción de una celda de combustible simple.

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FICHAS DIDÁCTICAS PARA EL AULA

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Con el fin de aplicar la transversalidad en la enseñanza de las Energías Renovables (ER) a las principales asignaturas de una institución educativa en secundaria, aquí se presentan fichas en formato PDF que permiten orientar al docente que desee tratar temas relacionados con la enseñanza de las ER para las siguientes asignaturas:

• Física.
• Matemáticas.
• Biología.
• Química
• Español (Literatura).                               
• Inglés.
• Sociales (Geografía e Historia).        
• Tecnología e informática.
• Geología

FICHA DE ENERGÍA SOLAR TÉRMICA - PDF

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FICHA DE ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA - PDF

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FICHA DE ENERGÍA EÓLICA - PDF

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FICHA DE ENERGÍA HIDRÁULICA - PDF

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FICHA DE ENERGÍA GEOTÉRMICA - PDF

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FICHA DE ENERGÍA DE BIOMASA - PDF

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 FICHA DE ENERGÍA MAREOMOTRIZ - PDF

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FICHA DE HIDRÓGENO - PDF

Energía solar fotovoltaica

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La energía solar fotovoltaica básicamente consiste en la transformación directa de la radiación solar en electricidad. Esta transformación se produce debido a la incidencia de la radiación solar sobre materiales semiconductores presentes en las llamadas células fotovoltaicas.

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Reseña histórica 

La historia de la energía solar fotovoltaica se remota desde el descubrimiento del fenónemo efecto fotovoltaico en el año 1839 por el francés Alexandre Edmond Bequerel (izquierda) cuando éste experimentaba con una pila de electrolítica en la que observó el incremento de corriente eléctrica a causa de la exposición a la luz solar. Éste científico generó importantes aportes en el estudio de la electricidad y en óptica que lo catalogan como el padre de la energía solar fotovoltaica.

Porteriormente, en el año 1873 este mismo fenómeno se descubre en los sólidos por el ingeniero eléctrico inglés Willoughby (derecha) Smith al experimentar con el selenio que más adelante permitió el desarrollo de las células fotoeléctricas.

De esta manera, años más tarde en 1877 en Inglaterra se desarrolló la primera célula fotovoltaica de selenio por parte del profesor inglés William Grylls Adams en colaboración de su alumno Richard Evans al experimentar con los mismos barrotes de selenio que Willoughby Smith había utilizado, observando que la acción de la luz generaba electricidad. Si bien este experimento generó que la cantidad de electricidad fuera muy reducida y que además para la época quedaba descartada por completo cualquier aplicación práctica, se demostraba la posibilidad de transformar la luz solar en electricidad por medio de elementos sólidos.

Sin embargo, no fue sino hasta 1883 que el estadounidense Charles Edgar Fritts (izquierda) construyó el primer módulo solar real a partir de una lámina de cobre que recubrió con selenio y una capa extremadamente delgada de oro. Las celdas resultantes tenían una eficiencia de solo el 1% debido a las propiedades del selenio. Además del costo del selenio y el alto costo del oro, hizo que estas primeras celdas solares no fueran comercialmente factibles para la época.

Cabe resaltar un hecho importante que se dió a finales del siglo XIX e inicios del siglo XX, cuando el físico alemán Albert Einstein (derecha) consiguió dar la explicación teórica del efecto fotoeléctrico en un artículo publicado en 1905 por el cual recibe el premio nobel en 1921; un fenómeno descubierto por Heinrinch Hertz en 1887 que no podía ser explicado en términos comprensibles debido a que no se conocía en profundidad sobre la interacción de la luz con la materia. Esta novedosa descripción permitió comprender la acción de la luz solar sobre diferentes materiales semiconductores para generar una transformación en energía eléctrica fénomeno también denomidado efecto fotovoltaico.

La posibilidad de una aplicación práctica y más moderna de las primeras celdas solares no se dió  sino en abril de 1954 cuando los investigadores: Gerald Pearson, Daryl Chapin y Calvin Fuller (izquierda) del laboratorio Bell en Nueva Jersey, E.E.U.U. construyeron la primera celda solar a base de silicio dando pie al término "célula solar" como consecuencia de una investigación con trasistores, lograron adquirir una eficiencia de solo el 6%, que era comparable con el rendimiento de un motor de gasolina típico en ese momento.

También generaba suficiente electricidad para hacer funcionar pequeños dispositivos eléctricos. Los científicos de Bell creían que la eficiencia podría elevarse al 10% mediante diferentes técnicas de ingeniería. De esta manera, inició una nueva era tecnológica que aprovechaba la energía del sol por medio de células solares cada vez más sofisticadas y que incluso sus primeras aplicaciones se dieron en satélites espaciales lanzados por E.E.U.U. y la unión soviética en la década de los 50.

 

Aprovechamiento de la energía solar fotovoltaica

Este tipo de energía solar se usa para alimentar dispositivos como las células y paneles solares; su funcionamiento se explica por medio del efecto fotoeléctrico para convertir esta radiación en energía electrica que puede ser utilizada para abastecer viviendas, edificaciones o para producir electricidad a gran escala a través de redes o conexiones de distribución. Debido a la creciente demanda de energías renovables, la fabricación de células y paneles solares ha avanzado exponencialmente en los últimos años. A continuación, se muestran los principales sistemas fotovoltaicos que se emplean para aprovechar la energía del sol:

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CELDA O CÉLULA SOLAR

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Una célula fotoeléctrica también conocida como celda solar, es un dispositivo electrónico que funciona principalmente a base de silicio, (un semiconductor muy abundante en la Tierra) que está formada por varias láminas de este material y recubiertas de un vidrio transparente con el fin de evitar pérdidas de calor.

Tienen como finalidad, transformar la energía lumínica que emite fotones en energía eléctrica, generada por el movimiento o flujo de electrones mediante el mencionado efecto fotoeléctrico. El silicio como material semiconductor (generalmente tipo p y tipo n), absorbe fotones de luz y emiten electrones, que al ser liberados generan como resultado una corriente eléctrica.

 

Tipos de células fotovoltaicas

 

Figura 1. Tipos de células fotovoltaicas

 

Para la fabricación de células solares, existen varios tipos de materiales que son utilizados dependiendo de su naturaleza y características. Algunos de ellos son el germanio (Ge) y el selenio (Se), sin embargo el tipo más común es el silicio cristalino (Si), donde este material semiconductor se clasifica teniendo en cuenta su estructura interna. En la figura 1, se muestran los tres principales tipos de células fotovoltaicas: monocristalino, policristalino y amorfo.

• Células de silicio monocristalinas:

Estas células están formadas por un gran monocristal de silicio puro, cuya estructura atómica está bien ordenada, por cual son considerados lo más complejos de construir lo cual aumenta su precio, sin embargo son las células más eficientes donde su rendimiento puede variar entre un 15 % y 18 %.  Figura 2. 

 

Figura 2. Célula de silicio monocristalina

 

• Células de silicio policristalinas: 

Se componen de un gran número de cristales de silicio. A diferencia de las células monocristalinas, su estructura atómica es menos ordenada lo que indica que son menos eficientes con un redimiento que varía entre el 12% al 15% lo que ofrece actualmente un costo más económico. Figura 3. 

Figura 3. Célula de silicio policristalina

 

• Células de silicio amorfas:

Son consideradas las células fotovoltaicas de fabricación más sencilla, económica y rentable, debido a que sólo se necesita poco material para su elaboración; sin embargo son las células fotovoltaicas menos eficientes en relación con las monocristalinas y policristalinas, donde su rendimiento es inferior al 10%, debido a que su estructura atómica se presenta muy desordenada. Figura 4.

Figura 4. Célula de silicio amorfa

Enlaces complementarios

Los siguientes enlaces direccionan a diferentes artículos, libros, revistas, etc. que le proporcionarán mayor información sobre células solares:

• https://previa.uclm.es/profesorado/ajbarbero/FAA/Solar%20termica2.pdf
• https://erenovable.com/como-funcionan-los-paneles-solares/
• http://www.revista.unam.mx/vol.8/num12/art89/Dic_art89.pdf
• http://vinculacion.dgire.unam.mx/Congreso-Trabajos-pagina/Trabajos-2015/1-Ciencias%20Biol%C3%B3gica%20y%20de%20la%20Salud/5.Qu%C3%ADmica/4.%20CIN2015A10091.pdf

Construya su propia celda solar casera

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PANEL SOLAR

 

Un panel solar es un dispositivo que está construido gracias a una conexión en serie o paralelo de varias células o celdas solares idénticas entre sí que se encuentran encajadas y protegidas, de tal manera que se puede manejar según las necesidades que vaya a cubrir el panel, la tensión y la corriente que este tenga. La mayoría de estos paneles, se construyen uniendo primero las células en serie, hasta alcanzar el nivel de tensión deseado y posteriormente conectando estos grupos de células en paralelo para poder conseguir la corriente necesaria. En la figura 5, me muestran las principales características que componen a un panel solar.

 

Figura 5. Constitución de un panel solar

 

Aplicaciones del panel solar fotovoltaico

El desarrollo inicial de estos sistemas fue producto de las necesidades de  la  técnica  e  investigación  espaciales,  convirtiéndose  en  la  forma  más común y fiable de suministrar energía eléctrica a una sonda o satélite. Las células fotovoltaicas pueden emplearse solas como en el caso de relojes, calculadoras, etc. o formando paneles solares los cuales se clasifican en dos grandes grupos, de acuerdo a su uso, según estén diseñados para ser empleados lejos de la red eléctrica (aislados), o para el abastecimiento directo  de  la  misma  red  (conectados). Figura 6.

Entre  las  aplicaciones  aisladas  más comunes cabe mencionar: electrificación de cercas, sistemas de bombeo de agua y riego, iluminación de diferentes recintos, alumbrado público, antenas de telefonía, electrificación de viviendas, etc.; para garantizar el abastecimiento  nocturno  o  en  periodos  de  poca  radiación  es  necesario  recurrir  a dispositivos de acumulación de energía como las baterías.

 

Figura 6. Instalación fotovoltaica conectada a la red

 

Enlaces complementarios

Los siguientes enlaces direccionan a diferentes artículos, libros, revistas, etc. que le proporcionarán mayor información sobre paneles solares:

• http://www.sitiosolar.com/los-paneles-solares-fotovoltaicos/
  
• http://www.epistemus.uson.mx/revistas/articulos/15-13_SISTEMA%20FOTOVILTAICO.pdf
• https://twenergy.com/a/como-funciona-la-energia-solar-fotovoltaica-339
• https://solar-energia.net/energia-solar-fotovoltaica/panel-fotovoltaico
• https://www.mheducation.es/bcv/guide/capitulo/8448171691.pdf 

Referencias

• Arias, N. y Tricio, V. (2013). Cartilla para la enseñanza de las energías renovables. Burgos, España: Editorial Servicio de Publicaciones e Imagen Institucional. Universidad de Burgos. Disponible en: https://e-libro.net/libros/libro.aspx?idlibro=12741
• Pareja, M. (2010). Energía solar fotovoltaica. Barcelona, España: Ediciones Marcombo.
• García, M. (1999). Energía solar fotovoltaica y corporación al desarrollo. Madrid, España: Colección Cooperación y Tecnología. Editorial: iepala.
• https://www.renovablesverdes.com/origenes-e-historia-de-la-energia-solar-fotovoltaica/
• http://solarcellcentral.com/history_page.html 
• http://energiza.org/index.php/102-octubre-13/624-historia-de-la-energia-solarfotovoltaica
• http://www.sitiosolar.com/la-historia-de-la-energia-solar-fotovoltaica/ 
• https://solar-energia.net/energia-solar-fotovoltaica
• http://www.porquecomoydonde.net/2017/02/que-es-un-panel-solar.html
• https://solar-energia.net/energia-solar-fotovoltaica/tipo-celulas-fotovoltaicas
• http://deltavolt.pe/energia-renovable/energia-solar/paneles-solares 

Energía solar térmica

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La radiación solar que incide sobre la superficie de la tierra se puede clasificar de dos formas: Luz y calor. La energía que se presenta en forma de calor es llamada energía solar térmica. En el desarrollo de la civilización, la evolución de los dispositivos empleados para aprovechar este tipo de energía ha permitido perfeccionar tareas simples como la calefacción en temporadas de invierno, la cocción de alimentos, la destilación de agua o el secado de productos orgánicos. A continuación, se muestra una breve reseña histórica que referencia algunos acontecimientos importantes que fundamentaron las bases  de lo que hoy se conoce de la energía solar térmica y las diversas formas en la que puede ser útil actualmente: 

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Reseña histórica

Desde los inicios de la civilización humana la energía solar térmica ha tenido diversos usos a nivel industrial como también en necesidades simples del hogar. Sin importar las características del contexto histórico y las herramientas básicas con las que se ha contado en su momento, la energía solar térmica siempre ha sido utilizada de diversas maneras con el fin de aprovechar el calor del Sol como fuente primordial de energía. Usos simples como secar prendas de vestir, el secado o deshidratación de frutas, hortalizas, flores, hojas, etc. como también calentar el agua, probablemente fueron actividades del hombre desde tiempos remotos.

Los intentos por crear artefactos bien diseñados y capaces de aprovechar significativamente la energía térmica del Sol, no llegaron sino hasta el siglo XVI por parte del reconocido Leonardo Davinci, al idear en el año 1515 construir un concentrador de calor de seis kilómetros de diámetro con fines militares que finalmente logró culminar. 

El primer dispositivo solar que aprovechaba la energía térmica del Sol para bombear agua, aparece en el siglo XVII con el francés Salomón de Caux, un físico e ingeniero que diseñó una máquina que consistía básicamente en un conjunto de lentes de vidrio montados en un marco, que concentraba los rayos solares sobre una cámara de metal estanca parcialmente llena de agua que dilataba el aire en su interior y permitía la salida del agua en forma de fuente.

 

En el siglo XVIII se llevaron a cabo la invención de los primeros dispositivos conocidos hoy en día como hornos o cocinas solares gracias a las contribuciones de varias personalidades científicas de la época como el ruso Mijaíl Lomonolósov (izquierda) y el francés Jacques Cassini (derecha) al experimentar ambos con un artefacto dispuesto de espejos planos y lentes inclinadas colocados en círculo para converger los rayos del sol en un solo punto, alcanzando temperaturas de hasta 1000 °C con el fin de fundir diversos materiales como el hierro en poco tiempo. 

Por otra parte, el conocido químico Antonie Lavoisier aprovechó la energía térmica del Sol en sus experimentos sobre combustión, donde propuso un modelo diseñado con láminas curvas de vidrio de unos 130 cm de diametro y con distancia focal de 320 cm, agregando una lente cerca del foco y de menor diametro para reducir dicha distancia focal para finalmente lograr temperaturas superiores a 1500 °C logrando fundir platino y otros materiales. También, se le atribuye al naturista suizo Horace de Saussure construir el primer modelo de horno solar en forma de caja para la cocción de alimentos; al ser éste conocedor del efecto invernadero, dispuso de una caja pintada de negro en su interior y una apertura cristalizada por donde entraría la radiación solar alcanzando temperaturas superiores a 85°C que le permitió cocinar pequeños frutos. Posteriormente, mejoraría éste modelo construyendo cajas de madera y corcho negro alcanzando temperaturas de hasta 110 °C que llamarían "cajas calientes" utilizadas para la calefacción y obtención de agua que más adelante serían el prototipo de los colectores solares.

 

                             

                       

 

 

 

           

Horno solar de Antonie Lavoissier                                                                                       Horno solar de Horace Saussure       

 

Durante el periodo de la revolución industrial (1760-1840) en donde inició la adaptación de un sistema energético basado en los combustibles fósiles principalmente, ya existían diversos prototipos de cocinas solares utilizados para acciones elementales, pero una de las más destacadas e importantes del siglo XIX es la del ingeniero francés August Mouchot, quien fue uno de los pioneros en el uso de fuentes de energía alternativas al sustituir el carbón que fue tan empleado en esta época, por la energía solar térmica e inventó un nuevo modelo de cocina solar el cual se muestra a continuación:

 

Horno solar de August Mouchot

 

Pero este no fue el único modelo que innovó en el uso de la energía solar térmica a nivel industrial. Se sabe también que este tipo de energía se usó para destilar agua, un ejemplo de esto fue el destilador solar fabricado por el inglés Charles Wilson, quien construyó en 1874, un destilador del agua marina en el desierto de Atacama (Chile), este dispositivo lograba destilar un promedio de 22.500 litros diarios, pero desafortunadamente por la falta de mantenimiento y descuido del personal, este destilador no funcionó por mucho tiempo. 

 

Destilador de agua construído por Charles Wilson

 

Otra de las aplicaciones que resaltan cuando se estudia sobre la historia de la energía solar térmica, ha sido para la cocción y secado de alimentos, pero más allá de investigar sobre los primeros registros de hornos y secadores solares usados en la historia, es importante identificar que estos dispositivos también se pueden implementar de manera “casera” en el hogar debido a que algunos modelos de estos dispositivos pueden ser construidos con materiales de fácil acceso y de que no implican mayor costo.

Para profundizar más sobre el papel que tiene la energía solar térmica en el desarrollo de la humanidad se recomienda el libro Energía solar en arquitectura y construcción de Pedro Sarmiento. 

 

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Aprovechamiento de la energía solar térmica 

La energía solar térmica ofrece un listado de ventajas en comparación con otras fuentes de energía implementadas en la actualidad que en su mayoría son provenientes de fuentes fósiles. Entre estas ventajas se encuentran que el Sol es una fuente inagotable y autosustentable, además de encontrar en la actualidad, una gran variedad de dispositivos que emplean esta fuente de energía para su funcionamiento.

A continuación, se muestran las características y tipologías de estos dispositivos, adicional a esto, se encuentra al final un enlace en el que se muestran los materiales e indicaciones para la construcción de estos dispositivos de forma casera: 

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COLECTOR SOLAR

Colector solar es el nombre que se emplea para llamar a cualquier dispositivo que capte y almacene la radiación solar para transformarla en calor; esta energía térmica puede ser usada de diversas maneras; en la antigüedad se empleaba para producir fuego con ayuda de superficies reflectoras cóncavas como espejos o para calentar agua y convertirla en vapor. 

 

 

Actualmente, los colectores solares pueden ser usados en conjunto con un horno solar para calentar y cocinar alimentos, sustituyendo al gas, carbón o leña que son algunos de los recursos que se implementan para el proceso de cocción de cualquier alimento. Otra de las aplicaciones interesantes que tiene la energía recolectada por estos dispositivos es la de calentar agua para suplir necesidades cotidianos, como el del agua del baño diario o la calefacción del hogar.

Los colectores solares cuentan a nivel tecnológico con distintos tipos que se clasifican en dos grandes grupos, de acuerdo al nivel de temperatura en que trabajan:

 

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Colectores solares estacionarios o de no concentración

La característica principal de estos colectores es un área fija en la que capta la radiación solar térmica incidente de forma directa, además tienen una única orientación. Se distinguen los siguientes tipos de dispositivos que generan aumentos de temperatura menores a 90°C, utilizando fluidos o gases termoconductores (agua, aire o aceite en la mayoría de los casos).

• Colectores de placa plana:

Estos colectores se limitan a la obtención de agua caliente sanitaria y a la calefacción solar. También se emplean este tipo de colectores para la climatización de piscinas. Figura 1. 

 

 Figura 1. Colectores de placa plana de nivel industrial

 

• Colectores de aire:

Este tipo de colector proporciona aire caliente al interior y exterior de viviendas o edificaciones, brindando una óptima ventilación a las habitaciones, reduciendo los problemas de humedad y así mejorando el ambiente. En la figura 2 se muestra el esquema general de la estructura de este tipo de colectores.

 

 Figura 2. Esquema de la estructura interna de un colector de aire

 

• Colectores de vacío: 

Al igual que el colector de placa plana, este colector proporciona agua caliente sanitaria, pero funcionan con una mayor eficiencia gracias a su sistema de obtención de calor por medio de tubos vacíos que reducen significativamente las pérdidas de calor por conducción y convección. Figura 3.

 

 Figura 3. Colector solar a base de tubos de vacío

 

Colectores solares de concentración

La singularidad de este tipo de colectores es que tienen en su mayoría superficies cóncavas que "concentran" la radiación solar térmica en focos o puntos específicos donde se encuentra el fluido termoconductor, lo que permite que dicho fluido se caliente en un menor tiempo. Estos colectores de concentración son empleados en procesos industriales en los que se requieren altas temperaturas (mayores a 90°C), como por ejemplo en la pasteurización, esterilización y desalinización de productos para su comercialización. Entre estos colectores los más populares son:

• Colectores cilíndricos:

Estos colectores operan comercialmente desde 1985, capaces de suministrar energía eléctrica a más de doce millones de personas por año gracias a los doce mil millones de kilovatios que producen. También ha sido utilizado para hacer girar turbinas eléctricas. En la figura 4 se muestra un ejemplar.

 

 Figura 4. Colector solar cilíndrico

 

• Colectores parabólico: 

Este colector solar equipado con un plato parabólico concentra los rayos del Sol en un solo punto, que le permite generar temperaturas alrededor de los 600°C. Figura 5.

 

Figura 5. Colector solar parabólico

 

Enlaces complementarios

Los siguientes enlaces direccionan a diferentes artículos, libros, revistas, etc. que le proporcionarán mayor información sobre colectores solares:

• https://previa.uclm.es/profesorado/ajbarbero/FAA/Solar%20termica2.pdf
• http://www.cienciacanaria.es/files/Guia-didactica-de-energia-solar-Captadores-solares-termicos.pdf 
•  José Roldan Viloria. (2012). Necesidades energéticas y propuestas de instalaciones solares. Madrid, España: Ediciones Paraninfo. 
• Gracia Amaya y Alejandro Del Amo. (2016). Instalaciones solares térmicas de baja temperatura. Madrid, España: Ediciones prensa de la universidad de Zaragoza. 
• https://www.cienciacanaria.es/files/Guia-didactica-de-energia-solar-Captadores-solares-termicos.pdf
• https://energiasolarfotovoltaica.org/tipos-de-colectores-solares/ 

Construya su propia colector solar casero

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SECADOR SOLAR

La energía solar térmicapuede ser también aprovechada gracias a las funciones de un secador solar para el proceso de secado y la deshidratación de alimentos como las carnes, los pescados, las frutas, los granos, el café, el cacao, las hortalizas, las hierbas, el tabaco, las nueces, las maderas, etc. para así dar una extensión a la vida útil de estos alimentos.

 

La técnica de la deshidratación de alimentos se ha usado durante muchos años en el campo de la agricultura y la gastronomía para evitar la putrefacción de los alimentos, debido a que el crecimiento de microorganismos que producen su descomposición se da en medios con alto grado de humedad. Se puede garantizar la durabilidad de los productos comestibles por mucho más tiempo empleando diferentes tipos de secadores solares hoy en día en la industria comercial. A continuación se muestra tres tipos de los secadores solares:

 

• Secador solar de gabinete
  

Este tipo de secador, como su nombre lo indica, es un gabinete o “armario” en el cual una de sus caras está expuesta al sol y en su interior se encuentra aire que se calienta debido a la radiación del sol que circula y entra en contacto con el alimento a deshidratar, esta interacción entre el aire caliente y el objeto hace que el agua del producto se convierta en vapor, viaje al interior del gabinete y fluya por un orificio o espacio que existe en el secador para tal finalidad. Figura 6. 

 

 Figura 6. Partes de un secador solar de gabinete

 

• Secador solar de invernadero

Este secador es mucho más eficiente que el expuesto anteriormente, debido a que es una especie de “recinto” donde se encierra por completo el producto a secar, esta estructura es generalmente de plástico o vidrio translúcido. Figura 7. Cuando la radiación solar térmica entra a este recinto, interactúa con el producto a secar, en esta interacción la humedad sale del alimento y viaja por medio de ductos de ventilación en el secador para así disminuir el riesgo de podredumbre en los alimentos. 

 

 Figura 7. Esquema de un secador solar de invernadero

•  Secador solar de caja

Este dispositivo es mucho más casero debido a que consta de una caja con anaqueles o estantes donde por medio de unas bandejas se coloca el producto a secar, la radiación del sol no incide directamente sobre el alimento a secar por tal motivo el proceso de secado es más lento y no es tan brusco el cambio de temperatura para el alimento, en lugar de esto la radiación solar calienta el aire que circula en el secador, entra a la cámara de secado y sale por conductos de ventilación de la caja. Figura 8.

 

 Figura 8. Partes de un secador solar de caja

 

Enlaces complementarios

Los siguientes enlaces direccionan a diferentes artículos, libros, revistas, etc. que le proporcionarán mayor información sobre secadores solares:

• http://www.energiasolar.mx/secador-solar/es-secador-o-deshidratador-solar-ventajas-las-secadoras-solares.html
• https://www.ecured.cu/Secador_solar
• https://gastronomiasolar.com/deshidratador-solar-secado-alimentos/
• http://www.scielo.cl/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0718-33052016000500010

 

Construya su propio secador solar casero

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DESTILADOR SOLAR

La destilación al igual que la evaporación, son unos de los métodos empleados en la industria para purificar sustancias o para separación de mezclas, los destiladores solares se han empleado principalmente para la  separación del agua liberándola de bacterias, virus u otros organismos contaminantes, al igual que separándole de sales u otros compuestos que no la hacen potable.

 

 

El desarrollo de nuevos y mejorados prototipos de destiladores solares se hace indispensable, puesto que en muchas ciudades o municipios, el agua potable no se puede conseguir tan facíl, ya que no hay tuberías o sistemas eficientes de transporte. La destilación se puede hacer a nivel industrial o con medios más caseros, es por esto que a continuación se muestran las clases de destiladores existentes y sus principales características:

 

• Destilador solar de una vertiente

Este destilador se construye usando un recipiente de base color negro con una tapa de vidrio que se encuentra inclinado totalmente cerrado, la idea es que en la base se disponga de un recipiente con el agua que será destilada, al estar en contacto con la radiación solar térmica, se evaporará, dejando en la base del recipiente, los desechos sólidos que no se evaporaron junto con el agua. Figura 9. El vapor de agua se condensará y transportará por el vidrio inclinado que está en la parte superior del destilador y será recibida por algunas canaletas que la llevaran a un recipiente ya destilada.

Cabe mencionar que el agua no está lista para el consumo después de la destilación, debido a que en la evaporación no se disipan todas las bacterias que pueden aún contaminar el agua, es por esto que se recomienda emplear un método adicional para terminar el proceso de eliminar la contaminación del agua después de ser destilada.

 

 Figura 9. Esquema de un destilador solar de una vertiente

 

• Destilador solar de dos vertientes

Este destilador tiene un funcionamiento similar al destilador de una sola vertiente, pero éste tiene dos vidrios conectados en forma de "V" en la parte superior del destilador. La siguiente imagen ejemplifica un destilador de dos vertientes. Figura 10.

 

 Figura 10. Destilador solar de dos vertientes

 

• Destilador solar de invernadero

Si se habla de destilación a gran escala, sin duda el destilador solar de invernadero es una excelente opción para la descontaminación de agua en grandes cantidades. Este destilador tiene un armazón en forma de invernadero con paredes de plástico o vidrio translúcido, al final de las paredes de este armazón hay unos conductos o canaletas que reciben el agua ya destilada gracias al aumento de temperatura que se da con ayuda de la radiación solar térmica. Figura 11. A continuación se muestra una imagen que ilustra mejor las características del destilador solar de invernadero:

 

 Figura 11. Destilador solar de invernadero

 

•  Destilador solar de una canaleta o "escalera" 

La estructura de este destilador tiene forma de escalera, donde cada peldaño o escalón tiene un recipiente con agua lista para ser destilada; en la parte superior de este destilador se ubica un vidrio o cobertura de plástico transparente que será la que recibe el agua evaporada gracias a la radiación solar que incide en el destilador. Figura 12.

La siguiente imagen ilustra mejor las partes de este destilador:

 

 Figura 12. Partes de un destilador solar de escalera

 

Enlaces complementarios

Los siguientes enlaces direccionan a diferentes artículos, libros, revistas, etc. que le proporcionarán mayor información sobre destiladores solares:

• http://www.cricyt.edu.ar/asades/modulos/averma/trabajos/2012/2012-t003-a019.pdf
• https://www.ecured.cu/Destilador_solar
• http://www.revistaciencias.unam.mx/en/160-revistas/revista-ciencias-15/1407-destiladores-solares.html
• http://www.sitiosolar.com/los-destiladores-solares/

 

Construya su propio destilador solar casero

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COCINA SOLAR 

Cocina solar es el nombre que se da a cualquier dispositivo que emplea la radiación solar térmica para el proceso de cocción de cualquier alimento.

 

 

Estos dispositivos se pueden clasificar en dos grupos:

• Cocinas solares de concentración

Estos dispositivos están construidos de tal manera que una serie de reflectores logren concentrar la radiación solar en un punto, en este punto se coloca el recipiente en el que se cocina el alimento. A continuación, se muestran algunas imágenes de cocinas solares de concentración:

Cocina solar parabólica: 

Una de las cocinas solares de concentración más nombradas es la cocina solar parabólica, la cual usa un captador solar que enfoca la radiación solar térmica en un recipiente metálico que es donde se alberga el alimento que se va a cocinar. 

Este tipo de captadores son hechos de diversos materiales pero en especial son hechos de espejos cóncavos y dependiendo la necesidad del usuario de la cocina solar, el tamaño del espejo varía. A continuación en la figura 13, se muestra una imagen que ejemplifica la forma de esta cocina:

 

 Figura 13. Partes de una cocina solar parabólica

 

• Cocinas solares de cubierta- Horno solar

Este es un dispositivo que usa materiales reflectores para concentrar la energía proveniente del sol, esta energía es usada para diferentes propósitos, pero el que tiene específicamente el horno solar es el de aumentar la temperatura de un alimento y generar en él la cocción. La diferencia del horno solar con respecto al secador solar, es que en el secador circula aire que transporta la humedad de los alimentos y los seca, mientras que el horno solar mantiene el aire en su interior, lo cual permite que el alimento que está al interior del horno se cueza. 

 Horno de caja convencional: 

 El horno solar convencional está constrituido por dos cajas de diferentes tamaños, la finalidad es que al introducir una caja dentro de la otra, se genere un espacio en el cual se coloca un material aislante (icopor, papel periódico, etc.). El objetivo de este material aislante es que reduzca las pérdidas de calor. Ver figuras 14 y 15.

Otra de las características de este dispositivo es que la caja interna del horno solar está cubierta con una capa de papel aluminio o de algún material reflectante que se complementa con varios reflectores que se localizan en la parte externa del horno solar para recolectar así la mayor cantidad de radiación solar térmica en su interior.

 

Figura 14. Partes de un horno solar de caja convencional

 Figura 15. Horno solar de caja convencional en funcionamiento

Enlaces complementarios

Los siguientes enlaces direccionan a diferentes artículos, libros, revistas, etc. que le proporcionarán mayor información sobre cocinas y hornos solares:

• http://www.ub.edu/geocrit/b3w-376.htm
• http://www.sitiosolar.com/hornos-solares-con-cajas-de-carton-guia-para-construirlos-y-usarlos/
• https://doctornandwanisolarcook.files.wordpress.com/2013/03/fhornosol2013s.pdf
• https://twenergy.com/a/como-funciona-horno-solar-1809
• http://www.labioguia.com/notas/como-hacer-una-cocina-solar-casera 

 

Construya su propia cocina u horno solar casero

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Referencias

• García, J. (2000). Cálculo de la energía solar. Madrid, España: Departamento de Ecología- Instituto Nacional de Investigación Agraria.
• https://solar-energia.net/energia-solar-termica
• Martínez, P. (2010). Energía solar térmica - técnicas para su aprovechamiento. Barcelona, España: Ediciones Marcombo.
• http://www.sitiosolar.com/historia-de-la-energia-solar-termica-parte-i/
• Innovación y Cualificación, S.L. (2009). Energía solar térmica-Unidad Didáctica. Biblioteca Digital Hispánica. 
• Malo, L. (2009). Instalaciones de energía solar térmica para la obtención de ACS en viviendas. Ediciones técnicas Marcombo. Biblioteca Digital Hispánica.

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