Cálculo de fuerzas y su aprovechamiento con aerogeneradores y mecanismos hidráulicos

Durante el presente curso, la aportación de los alumnos de 4º ESO_Tecnología y de los 1º Bachillerato_Tecnología Industrial I en el proyecto "Alcanzando las estrellas" ha girado en torno al cálculo de  fuerzas con diferentes orígenes y su aprovechamiento con el menor coste y tiempo a emplear. Para ello, nuestros proyectos de investigación y construcción se han basado en la realización de un aerogenerador (Unidad Didáctica: ENERGÍAS) y en la creación de un dispositivo en el que la  fuerza empleada tuviera su origen en unas jeringas (Unidad Didática: NEUMÁTICA). En ambos estudios, que deberían haberse completado durante los dos últimos trimestres del curso, se han realizado comparaciones entre las fuerzas obtenidas y el estudiado sus aprovechamientos con el mínimo de pérdidas.

Construcción de un aerogenerador y mecanismos hidráulicos con jeringas 

El primer objetivo del proyecto, para alumnos de 4º de ESO, es el de construir una maqueta de un aerogenerador, para aprovechar la fuerza del viento, y poder con su energía iluminar una vivienda cercana (o bien recargar un pequeño dispositivo  electrónico). El segundo objetivo, para los alumnos de 1º de Bachillerato es el de realizar mecanismos hidráulicos móviles que aprovechen la fuerza del aire para levantar un peso o impulsar un mecanismo, todo ello con una cierta fuerza de rozamiento, haciendo uso para ello de jeringas (estudiando sus diámetros y formas de conexión). 

Estructura desplegada mediante inyección de aire para comprobar resistencia y peso.

Ejemplo para calcular la transmisión de la energía cinética del aerogenerador.

Estudios previos a la construcción de prototipos

Previo a la construcción del aerogenerador, los alumnos basaron sus investigaciones fundamentalmente en comprender el funcionamiento del  mismo y en el estudio de  la conversión de energía cinética en eléctrica. Fue de gran ayuda la información del grupo acciona y  de varias web similares.

Ejemplo de inyección de aire para transmitir y modificar el movimiento con un peso determinado.

Repasamos la Ley de Betz, de la cual deducimos que el aprovechamiento de la energía producida podría ser como máximo del 55%, independientemente del diseño realizado. También estudiamos, la Ley de Joule en base a la que, una vez producida nuestra corriente eléctrica continua en el aerogenerador, esta ha de transformase y elevar su tensión para evitar pérdidas y que el transporte se realice en las condiciones más óptimas, con un mínimo de calentamiento en los cables.

Realizando diseños de piezas para impresora 3D

Un grupo de alumnos de Tecnología Industrial I se ayudó, para realizar un óptimo diseño, del programa gratuito de modelado en 3D Tinkercad, obteniendo un prototipo que más tarde, imprimiríamos en  el aula-taller en 3D.

Diseñando modelos de  piezas para el aerogenerador. Autor: G. Barrigón (alumno de TIN I)

Conclusiones finales y agradecimientos

Aunque los proyectos llegaron a su fin, no se realizó una documentación amplia debido a la interrupción de las clases presenciales por el confinamiento. Además, las pocas fotos que pudimos realizar del desarrollo de los mismos se encuentran en alguno de los ordenadores del centro, en las cuentas de los alumnos, con lo que nos resulta bastante complicado acceder a ellas en la situación en la que nos encotramos debido al actual estado de alarma.

Hemos quedado sumamente satisfechos con muy buenos resultados obtenidos en el desarrollo de las maquetas y prototipos. Sin embargo, nos ha quedado pendiente realizar los cálculos y las tablas para su posterior estudio comparativo entre fuerzas, gastos de materiales, dimensionamiento y  rendimientos, algo que sin duda realizaremos durante el próximo curso. Nos resultaba sumamente complicado realizar este estudio de forma viable y guida desde casa durante el confinamiento.

Desde estas líneas agradecer a los alumnos de primero de bachillerato de TIN I y cuarto de ESO de Tecnología, el entusiasmo con el que han trabajado en el aula-taller.

tecnomanoli@educarex.es