INFORME:
Feria Nacional de Ciencia y Tecnología
Título: EL MAR NOS ILUMINA
Alumnas Expositoras:
Petrone Melisa – 9º C EGB·3
DNI N° 39.391.894
Franci Marianela – 9º C EGB·3
DNI N° 41.087.605
Nivel:
Área: Tecnología
Orientador: Villegas, Raúl DNI N°
16.669.574
Centro Polivalente de Arte de Río
Grande
(9420) Río Grande – Tierra del Fuego
Antártida e Islas del Atlántico Sur
Año: 2012
Fecha:
14 de Setiembre de 2012
Título:
“EL MAR NOS ILUMINA”
Resumen
El
presente proyecto tecnológico, está focalizado en dar una solucion a una problemática que se ha detectado en
gran parte de la costa del Mar Argentino y la margen del río grande, que están
planificadas (parte ya está construida), denominada paseo costero.
La
problemática de la falta de iluminación artificial, sobre todo en invierno, que
se traduce en inseguridad, al querer transitar caminando, sobre todo en
invierno (pocas horas de luz natural). Y la escarcha que se forma sobre la
ciclovía en invierno, con el peligro de resbalar, caer y como consecuencia
sufrir: traumatismos, quebraduras, etc., por parte de los transeuntes
Se
planteo como problemática estas dos situaciones en el espacio de tecnología y
se transversalizó con el espacio de Fisico-química, a fin de Investigar,
diseñar y construir un artefacto (sistema automático), que brinde iluminación y calor( piso radiante) a la ciclovía, por
medio de la energia eléctrica, producida por : la unión iónica del agua de mar
(no metal) y materiales como hierro y cinc (metales), formando así una pila,
ecológica y usando este recurso barato y abundante, como lo es el Oceano Atlántico
y el Río Grande.
Introducción
Los
alumnos del 9º C de la EGB 3, del Centro
Polivalente de Arte de R. Grande propusieron una solución tecnológica, para
iluminar el paso costero y evitar la inseguridad y la peligrosidad, al
transitar en la oscuridad y en invierno por la ciclovía y la playa. Para ello surgió
la siguiente idea con el fin de construir un objeto tecnológico que aproveche
los recursos naturales del Mar y el Río Grande,
los cuales son económicos, abundantes y que no perjudique al medio ambiente.
Desarrollo:
Demostración
del “principio de generación de electricidad en agua con sal”
El
primer experimento realizado demostró el principio de generación de energía eléctrica
por unión iónica, con agua salada. Para ello se utilizó en la construcción de
tres pilas, los siguientes materiales:
ü 3 Aros de cobre
ü 3 recipientes para agua
ü 3 aros de pvc agujereado
ü 1 Led
ü Cable de cobre con
terminales de pinza de cocodrilo
ü Cinc
Proceso:
Primero se colocó tres recipientes para contener el agua con sal.
Segundo :Dentro, se colocó tres
aros de Cobre y dentro de ellos los tres
aros de pvc;agujereados; para que el agua con sal pueda introducirse en ellos.
Luego dentro de los aros de pvc se colocó las chapas de cinc.
Los cables con punta de cocodrilo,
unieron el zinc con el cobre ( dos
primeros recipiente). En el segundo recipiente la unión fue desde el zinc al cobre (segundo y tercer
recipiente) y por ultimo se unió el cable
que salía del primer recipiente a una pata del LED y la otra pata del LED se
unió a la pinza de cocodrilo que partía del tercer recipinte desde el Cinc.
Resultado. Cuando los tres recipiente estaban
unidos en “circuito en serie” , se procedió a llenar los tres recipiente con
agua con sal, resultando encender el LED, para sorpresa de todos.
Primera conclusión: la generación de electricidad por unión iónica, es posible, usando agua con sal y materiales metálicos (cobre y cinc)
INVESTIGACiÓN
¿Que es la unión iónica?:
Basicamente es la disociación (disuelve)
de la sal en el agua.
Ensayos en laboratorio
Primer ensayo: las pilas usadas en la
demostracion del principio de energía eléctrica por uniones iónica, se dejó en
el laboratorio y se observo que el LED, duró encendido durante una semana y
luego la luz, fue disminuyendo hasta apagarse. Observando tambíen un proceso de
oxidación en el cobre.
Convocamos al Prof. Del espacio de Físico Química y nos explicó con más
profundidad las Uniónes Iónicas y la necesidad de colocar un “Puente salino”
para retardar la oxidación y por ende alargar la generación de electricidad y
estabilizar o equilibrar cargas eléctricas, también fue invitado a ser el asesor
científico del proyecto y acepto gustosamente.
Necesidad
y construcción del puente salino, en laboratorio.
Otros ensayos en laboratorio
Se midió con el voltimetro, la tensión
(V) o presión generada con diferentes materiales y dimensiones sumergiendolo o
no, y con el Amperimetro la cantidad de corriente (A).
|
Segunda Conclusión: El puente salino estabiliza la
tensión y permite una mayor durabilidad en la generación de electricidad
|
Experimentación
con diferentes materiales
|
Tercera
conclusión. El cobre con el cinc, son buenos conductores y a mayor
superficie, mas generación de electricidad.
|
Cuarta conclusión: en un litro de agua de mar se comprobo que existe 58 gramos de sal
¿Que características físicas y químicas posee el agua de mar?
Propiedades Físicas Del Agua (info buscada en Internet y corroborada por el Asesor)
1) Estado físico: sólida, líquida y gaseosa
2) Color: incolora
3) Sabor: salado
4) Olor: a yodo
Propiedades Físicas Del Agua (info buscada en Internet y corroborada por el Asesor)
1) Estado físico: sólida, líquida y gaseosa
2) Color: incolora
3) Sabor: salado
4) Olor: a yodo
5)Densidad: 1 g. /c.c. a 4°C
6) Punto de congelación: 0°C
7) Punto de ebullición: 100°C
Presión crítica: 217,5 atm.
9) Temperatura critica: 374°C
Propiedades Químicas del Agua
1) Reacciona con los óxidos ácidos
2) Reacciona con los óxidos básicos
3) Reacciona con los metales
4) Reacciona con los no metales
5) Se une en las sales formando hidratos
Las principales propiedades químicas del agua de mar son la salinidad, la clorinidad y el pH.
La salinidad. Esta propiedad resulta de la combinación de las diferentes sales que se encuentran disueltas en el agua oceánica, siendo las principales los cloruros, carbonatos y sulfatos. El cloruro de sodio, conocido como sal común, destaca por su cantidad, ya que constituye por sí sola el 80 por ciento de las sales. El restante 20 por ciento corresponde a los otros componentes.
La clorinidad se define como: "La cantidad total de gramos de cloro contenida en un kilogramo de agua del mar, admitiendo que el yodo y el bromo han sido sustituidos por el cloro." Esta clorinidad así definida es más sencilla de determinar por análisis químico. Existen métodos para determinar la salinidad de los mares, como la densidad, el índice de refracción, la conductividad eléctrica y la temperatura de congelación; cada uno de ellos ofrece sus ventajas y sus inconvenientes.
6) Punto de congelación: 0°C
7) Punto de ebullición: 100°C
9) Temperatura critica: 374°C
Propiedades Químicas del Agua
1) Reacciona con los óxidos ácidos
2) Reacciona con los óxidos básicos
3) Reacciona con los metales
4) Reacciona con los no metales
5) Se une en las sales formando hidratos
Las principales propiedades químicas del agua de mar son la salinidad, la clorinidad y el pH.
La salinidad. Esta propiedad resulta de la combinación de las diferentes sales que se encuentran disueltas en el agua oceánica, siendo las principales los cloruros, carbonatos y sulfatos. El cloruro de sodio, conocido como sal común, destaca por su cantidad, ya que constituye por sí sola el 80 por ciento de las sales. El restante 20 por ciento corresponde a los otros componentes.
La clorinidad se define como: "La cantidad total de gramos de cloro contenida en un kilogramo de agua del mar, admitiendo que el yodo y el bromo han sido sustituidos por el cloro." Esta clorinidad así definida es más sencilla de determinar por análisis químico. Existen métodos para determinar la salinidad de los mares, como la densidad, el índice de refracción, la conductividad eléctrica y la temperatura de congelación; cada uno de ellos ofrece sus ventajas y sus inconvenientes.
Relación temperatura / salinidad
________________________________________
Profundidad en metros Temperatura 0° C Salinidad
________________________________________
0 26.44 37.45
50 18.21 36.02
100 13.44 35.34
500 9.46 35.11
1 000 6.17 34.90
1 500 5.25 34.05
________________________________________
De aquí que, por regla general, se presente una mayor salinidad en las
zonas tropicales que en las de latitud elevada.
Otro de los factores que quieren de un mayor estudio es el pH, es decir, la relación entre la concentración de iones hidrógeno (H+) y oxhidrilos (OH-) que le confiere las características de alcalinidad o de acidez a una solución. El agua oceánica es ligeramente alcalina, y el valor de su pH está entre 7.5 y 8.4 y varía en función de la temperatura; si ésta aumenta, el pH disminuye y tiende a la acidez; también puede variar en función de la salinidad, de la presión o profundidad y de la actividad vital de los organismos marinos.
Las propiedades físicas del agua del mar se pueden dividir en: térmicas, mecánicas, eléctricas, acústicas, ópticas y radiactivas.
Las propiedades térmicas del agua del mar dependen del calor que absorbe de las radiaciones energéticas que recibe del Sol. Por lo tanto, el balance térmico del océano se establece por la diferencia entre el calor ganado y el perdido.
Las propiedades eléctricas del agua del mar consisten en que este medio es conductor de la electricidad, debido a que las moléculas de las sales se disocian en iones positivos y negativos, que al estar sometidos a un campo eléctrico se desplazan en sentido contrario produciendo corrientes. Esta propiedad sirve para medir, con mayor precisión, la salinidad del océano.
El estudio de las características acústicas del agua oceánica es de gran importancia, ya que las ondas sonoras y ultrasonoras penetran desde la superficie del mar hasta grandes profundidades, al contrario de la luz solar, que sólo lo hace a 200 metros de profundidad, y de las ondas de radio, que también son absorbidas rápidamente; por lo tanto, la comunicación y el conocimiento submarino tienen que realizarse utilizando las propiedades acústicas del mar.
Las características ópticas se producen debido a que el agua del mar presenta cierta transparencia, es decir, la posibilidad de dejar pasar la luz, transparencia que cambia conforme aumenta la profundidad, debido a que esta luz sufre fenómenos de reflexión y refracción.
Se pueden diferenciar dos tipos de radioactividad en los mares; la que se produce de manera natural en ellos, y la que el hombre ha introducido a los océanos al usar la energía atómica.
La radiactividad producida por el hombre se deriva fundamentalmente de subproductos de explosiones atómicas, desperdicios de los reactores nucleares y por los derrames del agua de enfriamiento de estos reactores. El hombre, por desgracia, ha pensado que la inmensidad del océano le permite usarlo como basurero; pero los desperdicios atómicos constituyen un peligro potencial para la flora y fauna marinas y mientras no se conozca a fondo la dinámica del océano, no debe hacerse este depósito porque se pondría en peligro el futuro de la humanidad al destruir una fuente de riqueza alimenticia como es el océano.
Otro de los factores que quieren de un mayor estudio es el pH, es decir, la relación entre la concentración de iones hidrógeno (H+) y oxhidrilos (OH-) que le confiere las características de alcalinidad o de acidez a una solución. El agua oceánica es ligeramente alcalina, y el valor de su pH está entre 7.5 y 8.4 y varía en función de la temperatura; si ésta aumenta, el pH disminuye y tiende a la acidez; también puede variar en función de la salinidad, de la presión o profundidad y de la actividad vital de los organismos marinos.
Las propiedades físicas del agua del mar se pueden dividir en: térmicas, mecánicas, eléctricas, acústicas, ópticas y radiactivas.
Las propiedades térmicas del agua del mar dependen del calor que absorbe de las radiaciones energéticas que recibe del Sol. Por lo tanto, el balance térmico del océano se establece por la diferencia entre el calor ganado y el perdido.
Las propiedades eléctricas del agua del mar consisten en que este medio es conductor de la electricidad, debido a que las moléculas de las sales se disocian en iones positivos y negativos, que al estar sometidos a un campo eléctrico se desplazan en sentido contrario produciendo corrientes. Esta propiedad sirve para medir, con mayor precisión, la salinidad del océano.
El estudio de las características acústicas del agua oceánica es de gran importancia, ya que las ondas sonoras y ultrasonoras penetran desde la superficie del mar hasta grandes profundidades, al contrario de la luz solar, que sólo lo hace a 200 metros de profundidad, y de las ondas de radio, que también son absorbidas rápidamente; por lo tanto, la comunicación y el conocimiento submarino tienen que realizarse utilizando las propiedades acústicas del mar.
Las características ópticas se producen debido a que el agua del mar presenta cierta transparencia, es decir, la posibilidad de dejar pasar la luz, transparencia que cambia conforme aumenta la profundidad, debido a que esta luz sufre fenómenos de reflexión y refracción.
Se pueden diferenciar dos tipos de radioactividad en los mares; la que se produce de manera natural en ellos, y la que el hombre ha introducido a los océanos al usar la energía atómica.
La radiactividad producida por el hombre se deriva fundamentalmente de subproductos de explosiones atómicas, desperdicios de los reactores nucleares y por los derrames del agua de enfriamiento de estos reactores. El hombre, por desgracia, ha pensado que la inmensidad del océano le permite usarlo como basurero; pero los desperdicios atómicos constituyen un peligro potencial para la flora y fauna marinas y mientras no se conozca a fondo la dinámica del océano, no debe hacerse este depósito porque se pondría en peligro el futuro de la humanidad al destruir una fuente de riqueza alimenticia como es el océano.
Salidas
de Campo
Primer
visita a la playa para tomar muestras y comprobar la mejor ubicación del futuro
prototipo (faro de iluminación).
Conclusion de generación de electricidad: se construyo dos pilas y una generaba 0.58 volt y la otra 0.45, como estaban en serie entre las dos sumaban: 1.03 (V)
Varias Conclusiones:
A esta altura de las diferentes
investigaciones, se concluyó que:
Es
factible la producción de electricidad con agua de mar y río.
Es
factible la fabricación de pilas con materiales reciclables y no
contaminanates.
Que
la colocación en serie de las pilas me permiten llegar a la tensión deseada.
Que
la tecnología a usar en la iluminación debe ser LED, por su alto rendimiento
lumínico y su bajo consumo energético.
Que
la energía de día podria ser usada generando calor, en la ciclovía, con el fin
de descongelar el piso, mediante una manta eléctrica (efecto Joule), similar al
piso radiante.
Que
será necesario un mantenimiento periódico, para limpiar el Anodo y Cátodo, de
las pilas.
Organización de tareas
Los alumnos se dividieron las tareas del
proyecto en cinco grupos.
Grupo 1 : Carpeta de Campo
Grupo 2: Informe digitalizado en PC
Grupo 3: Afiches y diseños del faro.
Grupo 4: Registro fotográfico y Video
digital
Grupo 5: Construcción de Maqueta en
escala reducida.
Presupuesto del faro
Se propone la utilizacion en lo
posible de materiales que puedan ser reciclados, como la los sobrantes
de barras de hierro de obras de diámetro 12mm, tambien chapas de Cinc
(reeplazamos el cobre para abaratar costos y evitar el vandalismo por el robo
del cobre).
El poste del faro puede ser en lenga
(madera de la zona) y el faro de PVC, para evitar la corrosión por la salinidad
marina, con tecnología led de bajo consumo y gran durabilidad.
Cables sintenax de 1mm
,
enterrado en la arena para evitar un impacto visual
Un sistema de control automático con
un sensor sencible a la luz, que cuando
detecte luz natural corte la energía al faro y habilite la energía a la manta
eléctrica para calefaccionar la bicisenda.
COSTO APROXIMADO………………………………………………..$
550,00 por unidad
Impacto Ambiental
El único impacto negativo que
vislumbramos es el cable sintenax, se propone
que este enterrado en la arena a una profundidad, que no perturbe a las
personas que transitan por la playa.
CONCLUSIÓN FINALSe arribo a la conclusion de que es factible la generación de energía limpia de una fuente abundante como es el mar, con el fin de aprovecharla en toda la orrilla del Mar Argentino, para diferentes usos, como la iluminación, calefacción anti escarcha de veredas y pavimentos, iluminación de rutas cercanas al mar, etc.
Agradecimiento.
A todos los directivos, docentes y
personas que nos apoyaron en este proyecto, que es novedoso, ecológico y util.
FUENTES
DE CONSULTAS
Aprendamos Tecnología 9º - Editorial
Comunicarte – 2005-
Aprendamos Tecnología 8º - Editorial
Comunicarte – 2004-
Tecnología I – Editorial Santillana –
1998-
Tecnología Industrial I – Editorial
Santillana – 2000-
Tecnología para todos EGB3– Segunda
Parte – 1999-
Tecnología 9º - Editorial Stella- 2000
–
Temas para Educación Tecnológica –
Ediciones tec – 2000
Sistema de control secuencial –
Editorial Paraninfo 1998
Internet
Legislación
de la Provincia de Tierra del Fuego
Dirección
de medio ambiente de la Municipalidad de Río Gde.
Recursos
Naturales
Profesor
de Físico Química, Néstor Cazón
Lindo proyecto, como los anteriores. Exitos!
ResponderEliminarVillegas Facundo
Neuquen
Gracias Facundo:
EliminarConcluyó la Feria Provincial de Ciencia y Tecnología 2012 y salió seleccionado para representar a la Provincia en Tecnología en la Feria Nacional que se realizará el 28 de este mes y hasta el 2 del mes próximo en Bs. As.
Saludos.