|
>>>El projecte
“Cotxe Solar” de l’Institut Bellvitge
Justificació de l’elecció
del projecte
El curs passat, en els crèdits corresponents a Tecnologia
del curs adaptat (UAC) de 3r d’ESO, vam estar estudiant l’aprofitament
de l’energia solar tèrmica, amb el projecte “Cuina
Solar”. En aquest projecte es va fer especial esment de
la seva utilitat en el Tercer Món i, per això, es va insistir en
l’ús de materials assequibles allà, com són el cartró i el
paper d’alumini. El repte era poder cuinar amb el sol.
En iniciar-se el present curs ens vam plantejar la possibilitat
de continuar amb les aplicacions de l’energia solar, des de
la matèria de Tecnologia del mateix grup, ara a 4t. Donat
que es tracta d’un grup d’adaptació de currículum, calia
fer atractiu el projecte, per la qual cosa s’havia de plantejar
de la forma més diferent possible al que s’havia fet al curs
anterior.
Es va plantejar l’aprofitament de l’energia
solar fotovoltaica, concretada a construir cotxes de joguina que
funcionessin amb aquesta energia. El repte seria la velocitat: la
millor qualificació seria per qui guanyés una cursa.
A internet havíem vist el projecte Junior Solar Sprint, i d’ell
hem extret les idees per a programar les activitats del present
curs. Especialment ens va agradar la idea, certament lúdica, d’acabar
el curs amb una cursa que palesés qui havia treballat millor.
Desenvolupament del projecte
En un principi ens vam plantejar que
els alumnes podrien construir i optimitzar les funcions de cada
part en un cotxe que es mogués amb l’energia subministrada
per piles elèctriques. Aviat, però, vam arribar a la conclusió que,
fins i tot, una capsa de sabates amb rodes quadrades
es pot arrossegar, mal que bé, accionada per un motoret alimentat
per una pila de petaca. És cert que, tot i així, caldria treballar
bé per intentar guanyar la cursa. Si realment volíem, però, que
els nostres alumnes optimitzessin el funcionament d’un giny
solar, calia que el subministrament d’energia fos limitat;
només així els seria imprescindible de treballar fi. D’altra
banda no disposàvem de molts recursos econòmics i no podíem comprar
cel·les fotovoltaiques massa grans. Per això, al final ens va assemblar
adient de fer tres o quatre grups de dos o tres alumnes (els alumnes
de la UAC eren vuit) i dotar cada un d’ells amb un parell de
cèl·lules d’1,5 Volt de f.e.m. i un motoret d’1,5 V de
f.c.e.m.
No teníem clar si el repte seria excessiu.
Per això, primer de tot, es necessitava comprovar si era possible
construir un cotxet solar mogut per aquests dispositius tan limitats.
El professor va ser el primer a realitzar un prototipus… i
funcionava! A partir d’aquí, els grups es van posar a treballar.
Al principi, pel que fa als diversos problemes de funcionament,
eren incapaços de trobar altres solucions diferents a les trobades
pel professor.
Per això ens vam plantejar d’establir dues etapes. La primera, que
acabaria al gener, tindria dues parts: l’estudi dels principis
generals de funcionament dels cotxes i les seves parts, i la construcció
de prototipus. En la segona haurien de construir un cotxe nou que
incorporaria les modificacions i optimitzacions que els suggerís
l’experiència anterior. Al moment de presentar el present informe
els alumnes estan acabant els seus primers prototipus.
En aquest punt hem vist convenient refer els grups, per tal de millorar-ne
el funcionament. Hem passat de tres grups, un de dos i dos de tres
membres, a quatre grups de dos.
Encara no tenim clar si serà possible una tercera fase en què es faci
un únic prototipus, amb les millores aportades per cada grup. Que
això sigui possible depèn de si els objectius de l’etapa anterior
són suficientment assolits.
La construcció dels cotxes no seria l’únic contingut del curs. L’altre
idea que vam treure de la Junior Solar Sprint va ser la de
preparar la construcció de cada part amb uns temes introductoris
que tenien cadascun una part teòrica i una de pràctica. D’aquests
temes, que coincidien amb etapes de la construcció dels nostres
cotxes solars, en vam fer la nostra versió i eren:
- Xassís: factors que n’augmenten la resistència
- Rodes: adherència
- Transmissió: força contra velocitat
- Tracció: t. davantera, t. posterior i t. 4x4
- Alimentació: sèrie i paral·lel
- Carrosseria: aerodinàmica
A aquests temes, més teòrics, vam afegir uns de més pràctics…
- Sistema d’orientació de les plaques fotovoltaiques
- Reflectors, per augmentar la captació d’energia de les plaques
Una darrera etapa serà…
9. Detalls finals i acabats
El grup que realitza el projecte
El grup de treball el formen els/les alumnes de 4t
C d’ESO, amb currículum adaptat, agrupats/ades en quatre grups
de treball:
- G1: Lorena Arenas Escámez i Ricardo Rienda González
- G2: Carmen González Macarro i Miguel Ángel Palma
Delgado
- G3: Christian Carrera Fajardo i Maria de los
Ángeles Salón Capdequi
- G4: Jonathan Picón Macarro i Christian Vila Higueras
Conclusions
Hi ha pocs alumnes que, motu proprio, sentin la necessitat
de treballar fi i menys en qüestions manuals. Són, en general, excessivament
impacients; volen que les coses siguin fàcils i que funcioni ja.
D’altra banda, si quelcom ja funciona no intenten millorar-ho.
No es fàcil de fer-los entendre la necessitat d’optimitzar.
Limitar la potència disponible per als cotxes ha
estat un encert, donat que obliga a un mínim de polidesa en el treball.
El fet afegit d’haver de competir obliga encara més.
La primera conclusió, sorprenent per al propi professor,
és la possibilitat de moure un cotxet amb un motoret d’1,5
V, alimentat per energia solar i amb velocitats relativament grans.
Les conclusions a què s’ha portat els alumnes
tenen que veure, d’una banda amb el qüestionament de falsos
preconceptes i, d’altra, amb la relativitat de les millores,
en el sentit que milloren un aspecte empitjorant un altre.
Pel que fa als preconceptes, un alumne expressava
que si es connectaven les rodes davanteres amb les posteriors hi
hauria un efecte de multiplicació de la força (?) o la velocitat
(?) porque un eje empuja a otro
que también lo empuja a él. No veia els problemes d’augment de la fricció, ni sabia que la
potència subministrada es distribueix, però no s’incrementa.
Pel que fa a la relativitat de les millores, els
alumnes han vist els compromisos entre:
a) resistència i pes
b) força i velocitat
c) transmissió i fricció
d) tensió i intensitat de
corrent (muntatge en sèrie o paral·lel de les cèl·lules fotovoltaiques)
e) superfície reflectora i aerodinàmica
Aquests compromisos són els que fan necessària l’optimització
de les parts.
Imatges dels prototipus
A continuació es mostren diferents imatges dels prototipus
i dels seus detalls de construcció. Aquests prototipus estan a punt
de ser desmuntats per tal de poder refer-los amb algunes millores,
com ha estat indicat més amunt.
A l’esquerra el prototipus fet pel professor,
l’Aleix. El xassís està fet amb tres fragments de cartolina;
el del mig és pla, mentre que el superior i l’inferior tenen
estries longitudinals i transversals, respectivament. La idea inicial
era que la resistència del conjunt la donessin les estries, però,
per a això, caldria que fossin més grans. Al final es van fer passar
uns palets de broqueta per reforçar les estries. En un proper model
s’intentarà fer les estries més grans.
Amb pals de broqueta s’han fet els eixos i amb
taps de garrafa d’aigua les rodes; els taps interiors mantenen
la perpendicularitat de la roda amb l’eix. En cap moment no
s’ha fet servir cola. Els taps van ser foradats amb una punta
de ferro calenta i es va fer passar el pals pels forats.
A la dreta, el model de la Carmen i la Lorena, amb
xassís d’envàs tipus Tetra Brik® . El model ha superat
el del professor en la prova de velocitat, possiblement perquè les
rodes són més grans.
En la següent imatge es mostra detall del motor,
la transmissió i les connexions. La funció de la regleta és evitar
estrebades als delicats fils del motor d’1,5 V. A sota detall
de la part inferior.
En aquestes imatges, detalls del sistema d’orientació
de les plaques. A dalt, vista general en el cotxe de la Carme i
la Lorena. A baix detall de l’articulació en el cotxe de l’Aleix.
El cotxe del Christian Vila i el Ricardo, amb una
única roda davantera.
Detall del motor, l’engranatge de transmissió i una roda en
el cotxe de l’Aleix. Pot apreciar-se el contratap interior
que manté l’alneació de la roda i com no ha estat necessari
l’ús de cola per enganxar la roda a l’eix.
|
