Semillero

Ciencia Tecnología

Sociedad y Ambiente

PROYECTOS DE

GRADO PROM

2015

Colegio Marco Antonio

Carreño Silva

"El que quiere interesar a los demás debe provocarlos"

Salvador Dalí

CONTENIDO

SEMILLERO CTSA 1

PLANTEAMIENTO DE PROYECTOS 2

ORELLANAS 3

INVERNADERO 5

ILUMACION POR BOTELLAS 8 CON AGUA

CALEFACTOR SOLAR 10

CALENTADOR DE AGUA SOLAR 13

BIODIGESTOR 16

SEMILLERO CIENCIA TECNOLOGIA SOCIEDAD

Y AMBIENTE

Mediante la estrategia de resolución de proble-mas el semillero busca que los estudiantes desa-rrollen habilidades, destrezas y soluciones frente

a situaciones que afecten nuestro planeta.

Como resultado se evidencio el enriquecimiento en la formación académica gracias a la

integración de conocimientos de áreas como lo son física, matemáticas, biología, química,

ciencias sociales, economía, entre otras. El desa-rrollo de la estrategia propuesta se

materializo por medio de trabajo formativo, con fin de que el estudiante de la institución

educativa Marco Antonio Carreño Silva se destaque por ser un individuo integro,

autónomo y reflexivo que aportara a la sociedad medios para mejorar su calidad de vida.

Proporcionar las herramientas adecuadas fue parte del proceso que se alcanzó con el apoyo de los tutores Leonardo Salinas Estudiante de licenciatura en física de la universidad distrital y Heriberto Parra Docente del área de físi-ca, quienes orientaron con sus conocimientos

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CIENCIA

La ciencia no es solo

una colección de leyes,

un catálogo de hechos

sin mutua relación. Es

una creación del

espíritu humano con

sus ideas y conceptos

libremente inventadas

Albert Einstein

TECNOLOGIA

El progreso tecnológico

simplemente nos ha

proporcionado medios

más eficaces para ir

hacia atrás.

Aldous Huxley

SOCIEDAD

Si no hubiera sido

inventada la sociedad,

el hombre hubiera

seguido siendo una

bestía salvaje, o, lo que

viene a ser lo mismo,

un santo.

Mijail Bakunin

AMBIENTE

Una ecología saludable es la base para una economía saludable

Claudine Schneide

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PLANTEAMIENTO DE PROYECTOS

Como semillero se encargaron temas en que el humano y su entorno natural sean beneficiados con la implementación de energías renovables,

determinando así que hay un alto interés por me-jorar el uso de la huerta del colegio Marco An-

tonio Carreño Silva Cede A .

El desarrollo de la propuesta se baso en la producción de alimentos orgánicos ya que nos ga-rantiza una vida saludable y a su vez permite

desarrollar actividades socioeconómicas que faci-liten el autoconsumo amigable con el medio am-

biente.

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Actividades desarrolladas

• El cultivo de Hongos comestibles Orellana fue escogido ya que se puede realizar de forma

artesanal y sin grandes costos, además permitió integrar los proyectos Invernadero, calentador de

agua solar, calefactor solar, iluminación por botellas con agua.

• Suministrar abono a las plantas de la huerta con el uso de un biodigestor para las obtención de bio-

masa y lixiviados ricos en nutrientes.

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La Orellana es un hongo comestible que posee atributos medicinales y nutricionales. siendo un excelente alimento que es muy usado en la cocina culinaria por te-

ner una buena textura y agradable olor.

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Pasteurización El sustrato (medio de crecimiento) que se utilizo

fue aserrín y de tusa de mazorca. Se debe realizar con agua y panela a una temperatura de 80 °C por dos horas, con el propósito de eliminar

toda competencia del hongo.

Inoculación también llamada siembra es donde se lleva el grano

al sustrato que es empacado bolsas plásticas. (Temperatura 25°C Humedad 70% Luz tenue)

Incubación Por espacio de 15 a 20 días el hongo invade el

sustrato tomando un color blanco. (Temperatura 22°C Humedad 60% Penumbra)

Fructificación El crecimiento de primordios cambia de su fase ve-

getativa. (Temperatura 22°C Humedad 60% Luz tenue)

Cosecha El hongo (el pileo o sombrero) se ha desarrollado

completamente existiendo racimos de hongos u hongos en forma individual

(Temperatura 22°C Humedad 60% Luz )

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• Se desarrolla sobre materias vegetales con alto con-tenido lignocelulósico (aserrín, tamos de arroz, ce-reales, bagazo). Lo que facilita su obtención en los residuos de actividades agroindus-triales.

• La duración de la siembra al periodo de cosecha es aproximadamente de un mes, siendo un corto tiempo para la obtención de un alimento salu-dable.

• Producto totalmente orgánico libre de químicos.

• Efecto antitumoral efecto antiviral efecto antinfla-matorio Control del colesterol efecto antihiperten-sión, efecto antioxidante.

• En sus diversas etapas requiere la modifi-cación en los factores de temperatura, humedad, lumino-sidad y ventilación.

• Se debe contar con un área completa-mente cerrada, que pueda cam-biar su iluminación, este libre de insec-tos y agentes contaminantes.

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La permanente necesidad de aumentar la produc-

ción y calidad en los alimentos, conlleva a introducir un enfoque más tecnológico en los cul-tivos bajo cubierta. Por ello se hace necesario en-tender el comportamiento del microclima de los in-vernaderos, para controlar las variables internas y externas implementando la automatización con dis-

positivos electrónicos.

Las leyes de la física son la que nos facilitan el estudio del microclima de forma

experimental, caracterizando el sistema con ecua-ciones de flujo de energía y masa.

Integrantes

SEBASTIAN LARRARTE CESAR APONTE

CRISTIAN MORENO

Materiales Estibas Palos de madera Plástico transparente plástico negro Tubo de pvc Tornillos tuercas, arandelas Velcro Grapas.

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CONSTRUCCIÓN DE UN INVERNADERO EN EL COLEGIO

MARCO ANTONIO CARREÑO SILVA E IMPLEMENTACIÓN DE

DISPOSITIVOS QUE FUNCIONAN CON ENERGÍA SOLAR PARA

MODIFICACIÓN DE MICROCLIMA

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El invernadero como una estructura dedi-cada a la protección del cultivo de hon-gos fue construido con materiales bajo los siguientes criterios; baja economía, fácil manejo, resistencia, perdurabilidad. El

diseño planeado dependió del espacio des-tinado en la huerta y los dispositivos usa-dos. Los factores mas importantes a te-ner en cuenta son el volumen, altura,

forma y orientación.

En la adecuación de la estructura para la base se planeo unir dos estibas forra-das con plástico para evitar el deterioro

en la madera.

dimensiones de la base: 2.80 m (largo) * 1.60 m (ancho)

Se realizaron dos estructuras con dife-rente alturas y anchos, la principal o exterior se realizo con palos de madera ajustando el plástico negro y la otra se realizo con tubos pvc que sostendría el

plástico transparente. La diferencia entre ambas estructuras es de 5cm.

La altura de la base al techo es de 2.50 m, se hizo en una sola caída

teniendo un triangulo rectángulo en la

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La construcción implico varios cálculos para que el invernadero cumpliera con sencillez en el armado, des-armado y traslado. Sin necesidad de herramientas es-peciales. Para el cultivo colgante en la parte superior se colocaron tres palos, la distribución permitió sembrar 70 bolsas de las cuales 50 dieron una cosecha completa.

Los datos obtenidos para las condiciones del interior y exterior del invernadero muestran un aumento conside-rable, las medidas fueron tomadas en las horas de la tarde (2-6 pm).

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Interior Exterior

Humedad 42%

Humedad 57 %

Temperatura 21 °C

Temperatura 23 °C

Luminosidad 1000 lux

Luminosidad 350 lux

En complemento con los proyectos del semillero el invernadero adecua su estructura según sea el dispositivo que desempeñara un papel importante en el manejo de la temperatura, humedad, luminosi-dad y ventilación. Proyecto de iluminación por botellas con agua Insta-lo botellas cambiables en el techo para para dar diferentes tipos de intensidad en la ilumina-ción requerida por la etapa del cultivo

Proyecto calefactor solar instalo en el techo un dis-positivo que permitió ingresar aire caliente al interior del invernadero, con el fin de cambiar la temperatura (Extractor y ventilador).

Proyecto Calentador de agua tuvo como fin modifi-car la humedad, ingresando agua previa-mente calentada en el colector y llevándola al interior de las dos paredes de plástico.

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Integrantes

KAREN NATALY PARRA

Materiales Botellas (transparente, café y verde) Palos de madera Plástico negro Tornillos Lamina de madera (triple) Cloro en pasta Luxómetro Agua

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Este invento fue promovido por Alfre-do Moser en el 2002, a este brasileño le surgió la idea de iluminar su casa durante el día sin necesidad de electri-cidad, aprovechando la luz solar y la propiedad de la refracción de la luz al cambiar de medio. se genera una especie de foco que ilumina espacios con buena intensidad sin necesidad de

electricidad.

Es un excelente método ecológico, que

permita generar o transmitir luz a un espa-cio oscuro .

La refracción es el cambio brusco de dirección que sufre la luz al cambiar de medio

dependiendo de la cantidad de sol durante el día, el foco

puede alcanzar unos 40 a 60 watts.

Los rayos del sol viajan verti-calmente a través del envase y al chocar con el líquido gene-ran una refracción horizontal de 360 grados que ilumina

todo el espacio.

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El lux (símbolo lx) es la unidad derivada del Sistema Internacional de

Unidades para la iluminancia o nivel de ilu-minación.

Como experimento se propuso colocar en una caja con una botella de diferente color, con el fin de hacer crecer frijoles bajo las diferentes condiciones de iluminación que nos ofrecen las botellas. El resultado mostro como en la etapa de germi-nación la botella de color café aporto una optima luz en este desarrollo, la de color verde favoreció el crecimien-to de hojas y la de color transparente man-tuvo a la plántula con buenas condiciones de

crecimiento.

En las medidas obtenidas cada botella arrojo un valor diferente en uni-dades de lux, siendo este un indicador de que se puede usar el embace café para la condi-ción de penumbra que necesita el cultivo en su etapa de incubación (230 lux), la botella de color verde fue usada para la etapa de fructificación (500lux) y en la etapa de cosecha una botella transparente (700 lux). Para las medidas se hizo uso de la aplica-ción para celular Light-Ometer que se con-sigue de forma gratuita en la play store, Los datos son mas fiables depren-diendo del sensor que tenga el dispositivo

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CALEFACTOR SOLAR

Integrantes

LAURA RAMIREZ SUAREZ

IVONE GARCIA GUZMAN

Materiales

Latas de gaseosa

Palos de madera

Pintura de aceite Negra

Lamina de acrílico

Tornillos

Teja de Zinc

Integrado Lm 317

Condensadores

Resistencias

Ventilador

Fotocelda

Es un dispositivo que nos permite aprove-char los gases termo activos o de efecto inver-nadero y utilizarlos en nuestra casas, ofici-nas, almacenes y demás. Obteniendo así un sistema de calefacción que no afecta el medio ambiente

En el proceso de construcción se perfo-ran las latas en la base superior e inferior, para luego unirlas utilizando sili-cona resistente a alta temperatura, se for-man columnas de latas por donde transitara el aire. Las mismas luego se instalaran en una caja de madera con una base de teja de zinc en donde se dejara una recamara en am-bos extremos para la entrada y salida de ai-re. las columnas de latas de aluminio se pin-tan de negro con el fin de tener una mayor eficiencia en la absorción de energía.

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Dimensiones base en madera del calefactor solar 112 cm (largo) * 86 cm (ancho)

Dimensiones para la columna de latas Altura 90.4 cm

PRINCIPIOS FISICOS

EFECTO CHIMENEA

se provoca cuando existe un gradiente térmico con-siderable a diferentes alturas. Al aumentar la temperatura el aire o cualquier gas se dilata y la misma masa pasa a ocupar mayor volumen. Esto significa que la densidad (masa de la unidad de volumen) disminuye.

TRANSFERENCIA DE ENERGÍA

RADIACION: Este fenómeno consiste en la propagación de energía en forma de ondas elec-tromagnéticas o partículas subatómicas a través del vacío o de un medio material.

CONDUCCION: La transmisión de calor por conducción es un proceso basado en el contacto directo entre los cuerpos, sin intercambio de mate-ria, por el que el calor fluye desde un cuerpo de mayor temperatura a otro de menor temperatura que está en contacto.

CONVECCION: Se produce por medio de un fluido (líquido o gas) que transporta el calor entre zonas con diferentes temperaturas. La con-vección se produce únicamente por medio de mate-riales, la evaporación del agua o fluidos.

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Materiales

Regulador de voltaje LM317

Motor 9 voltios

2 Potenciometros 10k

Resistencia 1K, 10k

Bateria 9 voltios

Fotocelda

Transistor 2N2222A

Relay 5v

Circuito Controlador Ventilador

Se utilizo una Fotocelda (LDR1) para que detectara la luz del sol al llegar al panel, debido a que en las ho-ras de la mañana el edificio ofrece sombra al inverna-dero la configuración del circuito implemento un transistor (2N2222A) que hace las veces de un interruptor, al de-tectar en su colector un voltaje indicado que se puede mo-dificar con el potenciómetro (RV1) para la cantidad de luz que debe recibir la LDR permitirá el paso de la corriente al rele (RL1) que activara el motor del ventilador. El regulador de voltaje (LM317) y el poten-ciómetro (RV2) se acondiciono al circuito para controlar la velocidad del ventilador.

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Integrantes

LEANDRO BEDOYA SANTIAGO BUITRAGO

MICHAEL NOVOA

Materiales Latas de gaseosa Palos de madera Teja de zinc Plástico negro Silicona liquida Tornillos Tuvo pvc Acoples pvc Pegante pvc Lamina de acrílico Pintura color negro

El calentador de agua solar fue inven-

tado por un fabricante de tuberías

llamado Clarence Kemp, está idea le

surgió cuando él puso un tanque de

agua pintado de negro dentro de una

caja cubierta con vidrio, al observar

que el cajón se calentaba el agua

absorbía el calor lo suficiente para ser

usada en sus baños.

Los calentadores son sistemas

fototérmicos en los que se puede

aprovechar la energía del sol para

calentar agua destinada a usos

domésticos. La utilización de este

dispositivo permite la disminución de

energías provenientes de los hidrocar-

buros, preservando los recursos

naturales no renovables. Los costos

económicos y ambientales

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Dimensiones base en madera del calentador de agua solar

120 cm (largo) * 86 cm (ancho)

Dimensiones para la columna de latas Altura 113 cm

Capacidad en volumen 29.7 litros

Temperatura máxima alcanzada 34 °C

El colector solar debe tener cierta in-clinación en pro de aprovechar el fe-nómeno considerado efecto tiro o efecto chimenea, al cambiar la temperatura de un liquido o gas este cambia su densidad

PRINCIPIOS FISI-COS

Las experiencias de Joule y Mayer sobre la conservación de la energía, llevaron a enunciar a el calor como una forma más de energía. El calor no sólo era capaz de aumentar la temperatura o modificar el estado físico de los cuerpos, sino que además podía moverlos y realizar un trabajo

EFECTO TERMOSIFON

En el calentamiento de líquidos y flui-dos, las moléculas más cercanas a la fuente calorífica se hacen más ligeras (disminuye su densidad) y suben permi-

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Circuito Controlador electro-válvula

Materiales

Integrado 555

Rele (RL1) 5 voltios

Transistor 2N2222A (Q1)

Resistencia variable (RV1)

50k resistencias (R1) (R3)

10k (R2) 22O ohm

Electroválvula

Condensadores (C1)(C2)

1 Microfaradio

La configuración del circuito nos permite controlar

a una determinada temperatura, el accionamiento

de una electroválvula que dejara ingresar agua

almacenada en el calentador solar al en el interior

de las dos paredes del invernadero. El termistor

NTC (RT1), es un resistor variable que funciona

como semiconductor con la temperatura, se puede

graduar el valor del potenciómetro (RV1)

dependiendo de el valor de temperatura deseado.

El integrado 555 entre sus múltiples aplicaciones

nos permite configurar el pin 2 trigger para el cual

se calcula un voltaje que va por debajo de 1/3 de

alimentación, que activara el pin 3 poniéndolo a

conducir hacia el transistor (2N2222A ) el cual

permite suministrar la corriente necesaria a las

bobinas del rele (RL1) para energizar el moto o la

electroválvula.

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Integrantes

DANIELA LLORENTE CAMILA MARTINEZ JIMMY VARGAS

Materiales Caneca plástica negra Llave de gas Llave paso pvc Miple escape de agua Silicona liquida tuvo pvc Acoples pvc Pegante pvc Lamina de acrílico

BIODIGESTOR

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Un biodigestor es, en su forma más simple, es un contenedor cerrado, hermético e impermeable, dentro del cual se deposita material orgánico a fermentar (excrementos de animales y humanos, desechos vegetales, no inclu-yen cítricos ya que acidifican el me-dio) en determinada dilución de agua para que a través de la fermentación anaerobia se produzca gas metano y fertilizantes orgánicos ricos en nitró-

geno, fósforo y potasio.

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El prototipo para el diseño del bio-digestor se hizo con una botella de plás-tico de tres litros, se debe dejar un 20% en volumen para el gas y un 80% en materia a degradar. Al lado derecho en cone-xión por una manguera está el gasóme-tro que nos permite por medio de válvu-las anti-retornó para atrapar el gas.

En la construcción se usó una caneca plástica con tapa de cierre hermético. En la tapa se abrieron dos orificios, en uno se introducirán los desperdicios orgá-nicos y de agua. En el medio del tubo se coloca una varilla con aspas en la par-te de abajo con el fin de revolver los sólidos. El segundo orificio es para colo-car una llave de paso para gas.

En la parte lateral se instala una llave de paso para agua que sacara los lixiviados, el tubo tiene un codo que hace subir a una altura de 15 cm y vuelve a otro codo hasta la llave. Se usa esta configuración para mantener el gas en el biodigestor y se pueda extraer agua (sistema de vasos comunicantes). Para finalizar en la parte inferior se hace un desagüe para la materia sólida que esta ya lista como biomasa.

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Biogás: (sólidos orgánicos en descomposición

Gas: (en la fermentación de alimentos se hace presente una bacteria metalogenicas capaces de producir metano. Debe tener un ph cercano a la neutralidad (7) y una temperatura aproximada

de 38°C . Lixiviados: los nutrientes mezclados con agua se utiliza como fertilizante líquido para las

plantas. 18

CONSTRUCCION DE UN BIODIGESTOR PARA LA HUERTA

PRODUCTOS QUE SE PUEDEN OBTENER DEL BIODIGESTOR

Para la selección de la materia orgánica se decidió tomar cascara de papa, cascara de plátano y zanahoria. Se realizaron con bombas inflables las pruebas correspondientes al material que mas gas generaba en su des-composición, en la imagen la botella de bomba amarrilla es de cascara de papa, ha-cia la derecha la bomba de color rosado cas-cara de plátano, bomba verde con zanahoria y la botella con bomba de color azul fue una mezcla de cascara de papa y plátano. El biogás normalmente contiene varios gases aparte del metano. Los gases que componen el biogás son; Metano (CH4), Dióxido de Carbono (CO2), Hidrogeno (H2), Nitró-geno (N2), Acido sulfídrico (H2S). La mezcla de los ingredientes orgánicos permitió obtener menor gas nocivo y un buen fertili-zante.