jueves, 12 de marzo de 2009

Protocolo

Antecedentes

En 1973 se produjeron eventos importantes en el mercado del petróleo en el mundo, que se manifestaron en los años posteriores en un encarecimiento notable de esta fuente de energía no renovable, resurgieron las preocupaciones sobre el suministro y precio futuro de la energía. Resultado de esto, los países consumidores, enfrentados a los altos costos del petróleo y a una dependencia casi total de este energético, tuvieron que modificar costumbres y buscar opciones para reducir su dependencia de fuentes no renovables.
Entre las opciones para reducir la dependencia del petróleo como principal energético, se reconsideró el mejor aprovechamiento de la energía solar y sus diversas manifestaciones secundarias tales como la energía eólica, hidráulica y las diversas formas de biomasa; es decir, las llamadas energías renovables.

Así, hacia mediados de los años setenta, múltiples centros de investigación en el mundo retomaron viejos estudios, organizaron grupos de trabajo e iniciaron la construcción y operación de prototipos de equipos y sistemas operados con energéticos renovables. Asimismo, se establecieron diversas empresas para aprovechar las oportunidades que se ofrecían para el desarrollo de estas tecnologías, dados los altos precios de las energías convencionales. En la década de los ochenta, aparecen evidencias de un aumento en las concentraciones de gases que provocan el efecto de invernadero en la atmósfera terrestre, las cuales han sido atribuidas, en gran medida, a la quema de combustibles fósiles. Esto trajo como resultado una convocatoria mundial para buscar alternativas de reducción de las concentraciones actuales de estos gases, lo que llevó a un replanteamiento de la importancia que pueden tener las energías renovables para crear sistemas sustentables. Como resultado de esta convocatoria, muchos países, particularmente los más desarrollados, establecen compromisos para limitar y reducir emisiones de gases de efecto de invernadero renovando así su interés en aplicar políticas de promoción de las energías renovables.

Hoy en día, más de un cuarto de siglo después de la llamada crisis del petróleo, muchas de las tecnologías de aprovechamiento de energías renovables han madurado y evolucionado, aumentando su confiabilidad y mejorando su rentabilidad para muchas aplicaciones. Como resultado, países como Estados Unidos, Alemania, España e Israel presentan un crecimiento muy acelerado en el número de instalaciones que aprovechan la energía solar de manera directa o indirectamente a través de sus manifestaciones secundarias. Además de la riqueza en energéticos de origen fósil, México cuenta con un potencial muy importante en cuestión de recursos energéticos renovables, cuyo desarrollo permitirá al país contar con una mayor diversificación de fuentes de energía, ampliar la base industrial en un área que puede tener valor estratégico en el futuro, y atenuar los impactos ambientales ocasionados por la producción, distribución y uso final de las formas de energía convencionales.

La energía solar y sus diversas manifestaciones como energía renovable
La energía solar se manifiesta de diversas formas y su aplicación ha sido fundamental para el desarrollo de la humanidad. A estas formas se les conoce como energías renovables, ya que son formas de energía que se van renovando o rehaciendo con el tiempo o que son tan abundantes en la tierra, que perdurarán por cientos o miles de años, las usemos o no.


Energía solar directa

La energía solar que recibe nuestro planeta es resultado de un proceso de fusión nuclear que tiene lugar en el interior del Sol. De toda la energía que produce ese proceso nuestro planeta recibe menos de una milmillonésima parte. Esa energía, que en ocho minutos recorre los más de 145 millones de kilómetros que separan al Sol de la Tierra resulta, sin embargo, una cantidad enorme en proporción al tamaño de nuestro planeta.
La energía solar se manifiesta en un espectro que se compone de radiación ultravioleta, visible e infrarroja. Al llegar a la Tierra, pierde primero su parte ultravioleta, que es absorbida por una capa de ozono que se presenta en el límite superior de la atmósfera. Ya en la atmósfera, la parte infrarroja se pierde ya sea por dispersión al reflejarse en las partículas que en ella se presentan o al llegar a las nubes, que son capaces de reflejar hasta un 80% de la radiación solar que a ellas llega. El resto llega a la superficie, ya sea de manera directa o indirectamente como reflejo de las nubes y partículas en la atmósfera. La radiación solar que llega a la superficie terrestre se puede transformar directamente en electricidad o calor. El calor, a su vez, puede ser utilizado directamente como calor o para producir vapor y generar electricidad.

Sistemas fotovoltaicos

Las celdas fotovoltaicas son placas fabricadas principalmente de silicio. Cuando al silicio se le añaden cantidades relativamente pequeñas de ciertos materiales con características muy particulares, obtiene propiedades eléctricas únicas en presencia de luz solar: los electrones son excitados por los fotones asociados a la luz y se mueven a través del silicio produciendo una corriente eléctrica; este efecto es conocido como fotovoltaico. La eficiencia de conversión de estos sistemas es de alrededor de 15%, por lo que un metro cuadrado puede proveer 150 Watts, potencia suficiente para operar un televisor mediano. Las celdas fotovoltaicas, para poder proveer de energía eléctrica en las noches, requieren de baterías donde se acumula la energía eléctrica generada durante el día, lo cual encarece su aplicación. Sin embargo, en la actualidad se están desarrollando sistemas fotovoltaicos conectados directamente a la red eléctrica, evitando así el uso de baterías, por lo que la energía que generan se usa de inmediato por el propio usuario que la genera, con la posibilidad de vender los excedentes de electricidad a las compañías generadoras.

Sistemas de concentración de radiación solar

La generación foto térmica de electricidad, a través de sistemas que concentran la energía solar en una línea, es actualmente una de las aplicaciones más extensas de la energía solar en el mundo, ya que se tienen 354 MW instalados en sistemas que utilizan más de 2.5 millones de m2 de concentradores solares en 9 plantas del Solar Energy Generation System, SEGS, el cual es un producto de la compañía Luz de Israel.



Fotovoltaica

La tecnología relacionada con la generación de electricidad por procesos fotovoltaicos ha tenido grandes avances. Su costo unitario de potencia se ha reducido más de 20 veces desde 1973, al pasar de 200 a 10 dólares por watt. Esto ha permitido que el uso de esta tecnología se haya generalizado y que se tengan expectativas de mayores reducciones en su precio, lo que la coloca en el umbral de aplicaciones masivas. En 1999, la producción de celdas fotovoltaicas a escala mundial prácticamente alcanzó la marca de los 200 MW por año, lo que representó un crecimiento de 29% con respecto a 1998. También en 1999, la capacidad instalada acumulada en la Comunidad Europea excedió los 123 MW. Actualmente, e impulsado por un mercado nacional dinámico, Japón supera a los Estados Unidos como líder productor de celdas fotovoltaicas con 80 MW por año.


Aplicaciones específicas de las energías renovables

Ya sea como energía térmica, mecánica o eléctrica, las energías renovables pueden ser útiles para muchos propósitos.

Planteamiento
Planteamiento del Problema:
Consumo de energía eléctrica
Consumo excesivo:
Cuota alta del recibo de luz
Contaminación del planeta (Calentamiento Global)

Dispositivo ahorrador:
Más factible para ahorrar energía
Dispositivos con celdas solares

Beneficios del ahorro:
En el aspecto ambiental
Mejor distribución de la energía dentro del hogar
En el aspecto económico

Pregunta De Investigación: ¿Cómo Ahorrar en el Consumo de Corriente Eléctrica en las Computadoras de Escritorio?
Objetivo


General:

Implementar Celdas Solares Portables Para Ahorrar el Uso de Corriente Eléctrica Para Computadoras A Través de Pilas (Acumuladores o Baterías).

Específicos:

Ahorrar el Consumo de Corriente Eléctrica Mediante el Dispositivo de Celdas Solares.
Diseñar Un Dispositivo de Celdas Solares Portable


Justificación

En este proyecto nos preocupamos por el consumo excesivo de corriente eléctrica (CE) que ocasiona el uso de la computadora de escritorio continuo y atendiendo a las necesidades que conlleva esta situación nos hemos preocupado y puesto en marcha a la elaboración de un dispositivo de celdas solares portables (CSP) capaz de cubrir esta necesidad y atendiendo a la preocupación de los ecologistas de no ser dependientes y de no usar demasiada CE.

El uso de este dispositivo ayudara en gran parte a todas las personas que requieran utilizar el dispositivo pero más en aquellas que utilicen computadoras de escritorio para poder reducir el pago por el consumo de CE, ya que estará integrado por CSP y estas recibirán la energía solar que seda de manera natural y no tendrá daños sobre las personas que lo usen.

El uso de este dispositivo tendrá su relevancia cuando no se cuente con CE o esta se haya interrumpido por diferentes causas, ya que contara con una pila que la almacenara y estará siempre disponible, además el hecho de ser portable sumara muchos mas beneficios y obtendrá una importancia sin igual.


Viabilidad de investigación

Este proyecto es viable por que se esta implementando una nueva forma de cuidar al planeta y desarrollar un nuevo dispositivo, estará para obtener los recursos financieros, humanos y materiales que son factibles para poder desarrollar este dispositivo con celdas solares portables.
Esto se sustenta en base a las encuestas aplicadas dentro de la comunidad estudiantil del Instituto Tecnológico de Zitácuaro, las cuales arrojan resultados muy sobresalientes ya que la mayoría de los encuestados (59%) rendirían un uso muy bueno de este dispositivo ya que estarían dispuestos a utilizarlo.
Otro aspecto importante es que el 75% de los encuestados tiene computadora, de los cuales 52% le beneficiara en el sentido económico al esta ahorrando en el consumo de corriente eléctrica y esto también beneficia al medio ambiente.
Además de que se han realizado diversos estudios que implican que la combinación y el buen uso de celdas solares y la energía solar aplicada correctamente, se obtienen muy buenos resultados en diversos aspectos muy importantes para las personas que las han utilizado.
Es importante mencionar que al utilizar este dispositivo se estará dando una pauta ya que se estará generando nuevas fuentes de implementación tanto de nuevas tecnologías como de dispositivos alternos para su posterior uso.

Consecuencias de la investigación

La solución a la problemática que se ha estado generando en torno al consumo de corriente eléctrica excesiva que ocasiona el uso de computadoras de escritorio durante considerable tiempo, es el diseño de un dispositivo de celdas solares portables con una batería o acumulador de uso general, siendo de una forma compacta y duradera.

Alcance y Repercusión

El alcance de nuestro proyecto es aproximadamente de 25 a 30 años debido a la durabilidad de las celdas solares siempre y cuando tengan un buen uso y un cuidado especial. El dispositivo lo podemos utilizar para otros aparatos electrónicos no necesariamente para las computadoras de escritorio para poder ahorrar más energía eléctrica dentro del hogar que nos beneficiaría en el aspecto económico para reducir los costos de la energía eléctrica.


Marco Teórico
Unidad I Celdas Solares
1.1 Historia de las Celdas Solares
1.2 Concepto de Celdas Solares
1.3 Como se hacen las Celdas Solares
1.3.1 Tiempo de vida de las Celdas Solares
1.3.2 Costos de las Celdas Solares
1.3.3 Calidad de las Celdas Solares
1.4 Tipos de Celdas Solares
Unidad II Funcionamiento de las Celdas Solares
2.1 Como funcionan las Celdas Solares
2.2 Para que funcionan el uso de Celdas Solares
2.2.1 Como ahorra energía
2.2.2 Que cantidad de energía almacenan
2.3 Sectores en donde se aplican las Celdas Solares
Unidad III Usos y beneficios de las Celdas Solares
3.1 Beneficios obtenidos del uso de estas
3.2 Que otros usos tienen las Celdas Solares


Hipótesis

General:

Es Eficiente El Uso de Celdas Solares Portables Para el Ahorro de Corriente Eléctrica en Aparatos Electrónicos.

Especifica:

H1: Realmente se Ahorra Corriente Eléctrica Con el Uso de Celdas Solares.

H2: Las celdas Solares son Efectivas al Ser Portables.


Población

La encuesta se realizo a la comunidad estudiantil del Instituto Tecnológico de Zitácuaro a 100 estudiantes elegidos al azar de las diferentes Ingenieras y Licenciaturas de los diverso semestres.

Donde la muestra fue el 10% de la comunidad estudiantil, de la cual el 75% tienen computadora y de ellos el 59% estaría dispuesto a utilizar un dispositivo de celdas solares portables.

Metodología

1ra. Metodología
1.- Estructura Protocolo Investigación
2.- Planteamiento Problema Definición Árbol Del Problema
3.- Definición Tipo Investigación a utilizar en su estudio
4.- Establecimiento de Hipótesis y Variables
5.- Objetivos Investigación
6.- Justificación Investigación
7.- Impacto Social Tecnológico Económico y Ambiental
8.- Viabilidad Investigación
9.- Proceso Construcción Investigación
10.- Acopio de Información
11.- Adopción de Teoría Investigación
12.- Validación Parámetros Investigación
13.- Análisis Alternativas Investigación
14.- Validación Procedimientos Investigación
15.- Recursos Financieros y Humanos Investigación

2da Metodología
Análisis
Analizamos los problemas más actuales para poder realizar nuestra investigación y decidimos enfocarnos al tema del uso excesivo de corriente eléctrica, que es uno de los problemas más graves dentro de nuestro ambiente por el motivo de calentamiento global.
Acopio de información
Desarrollamos una matriz de congruencia donde en esta determinamos nuestros objetivos, la hipótesis general y específica, el marco teórico a desarrollar y por último nuestras variables de nuestro proyecto.
Desarrollamos y aplicamos una encuesta a la comunidad estudiantil sobre el tema del uso excesivo de corriente eléctrica para obtener resultados acerca de nuestro proyecto.
Conceptualizamos y desarrollamos la unidad 2 de nuestro programa para asesorarnos de la estructura de nuestro protocolo.
Registrar y analizar la información obtenida
Organizamos la información obtenida de las encuestas aplicadas dentro de los anexos de nuestro protocolo.

Analizamos los resultados de nuestras encuestas interpretando 3 preguntas importantes en graficas donde analizamos la factibilidad del proyecto y del interés de los encuestados por el dispositivo a desarrollar.

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