Energías Renovables: Mini-Aerogenerador

Nivel Secundaria · 14–16 años · Duración: 2 sesiones de 60 min

Pregunta Introductoria

🌬️ ¿Cómo podemos transformar la fuerza invisible del viento en luz visible? ¿Y qué tiene que ver este experimento con el futuro energético de nuestro planeta?

Resumen Explicativo

Esta guía te llevará a construir un mini-aerogenerador funcional para entender cómo la energía eólica se convierte en electricidad. Explorarás los principios de la energía cinética, la inducción electromagnética y el impacto ambiental de las fuentes de energía, fomentando una discusión crítica sobre el acceso equitativo a tecnologías limpias.

Destrezas a Desarrollar

Cognitivas: Análisis de causa-efecto, evaluación de diseños, creación de un prototipo funcional.
Socioemocionales: Colaboración en equipo, empatía al debatir sobre justicia energética, resiliencia ante fallos del prototipo.
Prácticas: Construcción de circuitos simples, medición de voltaje con multímetro, manejo seguro de herramientas.

Estándares vinculados: NGSS (PS3.A, ETS1.B), ISTE (Innovative Designer).

Objetivos de Aprendizaje

Diseñar y construir un modelo funcional de aerogenerador que encienda un LED.
Explicar la conversión de energía cinética (viento) a energía eléctrica.
Medir y registrar el voltaje generado bajo diferentes condiciones de viento (si se dispone de multímetro).
Analizar las ventajas de la energía eólica y debatir sobre sus retos sociales y económicos.

Materiales

Económico (Reciclado)	Estándar	Pro
Botella de plástico, cartón, un motor DC de juguete viejo, un palillo de brocheta, cinta adhesiva y un LED.	Láminas de plástico corrugado (coroplast), varilla de madera, motor DC de bajo RPM, cables con pinzas de cocodrilo, pistola de silicona caliente y un LED.	Aspas impresas en 3D (o de un kit), un pequeño generador, rodamientos, multímetro digital, y un ventilador para pruebas consistentes.

♻️ Nota: Prioriza el uso de materiales reciclados. La manipulación de herramientas como cúteres o pistolas de silicona requiere supervisión adulta.

Procedimiento Paso a Paso

Fase 1: Diseño y Construcción de Aspas — Investiga diferentes formas de aspas. Dibuja y recorta tu diseño en el material elegido (cartón, plástico). El objetivo es que capturen el máximo de viento posible. (30 min)
Fase 2: Ensamblaje del Generador — Fija las aspas al eje del motor DC. Construye una torre o soporte (con la botella, madera, etc.) y monta el motor en la cima. Conecta los dos cables del motor a las patas del LED. (45 min)
Fase 3: Pruebas y Recolección de Datos — Expón tu aerogenerador al viento (un ventilador o al aire libre). Observa si el LED se enciende. Si tienes un multímetro, mide el voltaje generado. Anota tus observaciones: ¿a qué velocidad del viento se enciende?, ¿es un brillo tenue o intenso? (30 min)
Fase 4: Análisis y Debate — En grupo, discutan los resultados. ¿Qué diseños funcionaron mejor y por qué? ¿Qué retos enfrentaron? Investiguen y debatan sobre el impacto ambiental y el acceso a la energía eólica en diferentes comunidades. (15 min)

Evaluación Formativa

¿Qué relación observas entre la velocidad de las aspas y la intensidad de la luz del LED?
¿Cómo podrías modificar tu diseño para generar más energía?
¿Cuáles son los principales obstáculos para instalar granjas eólicas a gran escala?

Evidencias: Bocetos del diseño, prototipo funcional, tabla de datos (cualitativos o cuantitativos), notas de la discusión grupal.

Rúbrica (4 niveles)

Criterio	Inicial	Básico	Avanzado	Experto
Comprensión	Confunde los conceptos de energía.	Describe que el viento mueve las aspas y eso crea luz.	Explica la conversión de energía cinética a eléctrica.	Relaciona el proceso con la inducción electromagnética.
Ejecución	El modelo no está completo o no gira.	El modelo gira pero no enciende el LED.	El modelo es funcional y enciende el LED.	El modelo es robusto, eficiente y optimizado.
Análisis	No registra datos.	Describe cualitativamente el brillo del LED.	Mide y registra el voltaje generado.	Analiza los datos para proponer mejoras específicas.

Diferenciación

Apoyos: Proveer plantillas para las aspas, un diagrama del circuito ya hecho, o trabajar en grupos guiados por el docente.
Extensiones: Intentar encender más de un LED en serie o paralelo. Diseñar un sistema para almacenar la energía (p. ej., cargar un condensador).
Retos: Construir un aerogenerador de eje vertical (tipo Savonius o Darrieus) y comparar su rendimiento con el de eje horizontal.

Conexiones con la Vida Diaria

Ambiente: Discutir cómo la energía eólica combate el cambio climático al reducir las emisiones de CO₂.
Finanzas: Analizar el costo de la electricidad en la factura del hogar y comparar los costos de inversión y operación de diferentes plantas energéticas.
Valores: Debatir sobre la justicia energética, el impacto visual/sonoro de los parques eólicos y la responsabilidad global.
Salud: Vincular la reducción de combustibles fósiles con una mejor calidad del aire y menores problemas respiratorios.

Seguridad y Sostenibilidad

Se requiere supervisión de un adulto al usar herramientas como tijeras, cúteres o pistolas de pegamento caliente. Al finalizar, desmonta los componentes electrónicos para reutilizarlos en futuros proyectos y recicla adecuadamente los demás materiales.

Guía generada por Gutenberg (STEM Integrado) bajo licencia CC BY-NC-SA 4.0.

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