Resumen

Un helicóptero RC es una aeronave que es sustentada y propulsada por uno o más rotores horizontales, cada uno formado por dos o más hélices para tener de 2 a 6 canales para la diversión de los niños.Este fue creado por los chinos en el año 400 a.C.  , consistía en una vara con una hélice acoplada a un extremo que se elevaba al ser girada rápidamente entre las manos; sería el primer antecedente del fundamento del helicóptero.La estructura de los helicópteros RC es básicamente de fibra de vidrio, aluminio y plástico, para ser ligeros al momento de volar ya que sus motores son modificados al tamaño del molde; estos materiales son fósiles, procesados y difíciles de conseguir.Al reemplazar la estructura de un helicóptero RC convencional por abatelenguas de madera, ayudamos a dejar de utilizar materiales fósiles ya que, la madera es un material secundario y económico.Al utilizar un potenciómetro ayuda disminuir la carga de energía dada a las 16 pilas AA por los motores de alto rendimiento y diferente consumo, voltaje, wattaje y amperaje debido a sus diferentes tareas ordenadas por el piloto mediante el control. Nuestro helicóptero es de 3 canales, esto quiere decir, que sus movimientos son de: arriba-abajo, derecha- izquierda y delante-atrás.Nuestras conclusiones fueron que, al utilizar los abatelenguas logramos que los materiales fósiles y procesados comúnmente no se utilizaran y reemplazarlo con un material que no es fósil, fácil de conseguir y a la vez económico.

Pregunta de Investigación

Planteamiento del Problema

Los helicópteros a radio control (RC) se remontan a los años 90´s cuando los juguetes eléctricos eran modernos y poco comunes entre la sociedad.

Actual mente dicho juguete son caros ya que tienen un sistema eléctrico complejo y aditamentos muy eficaces.

El uso de celdas solares se ha hecho algo cotidiano que la mayor parte de las personas usan como en casas, autos, alumbrado público, etc.

Con los abatelenguas y las celdas solares habrá la posibilidad de que más personas puedan tener este tipo de diversiones.

Antecedentes

Funciones de un helicóptero

Un helicóptero es una aeronave que es sustentada y propulsada por uno o más rotores horizontales, cada uno formado por dos o más palas. Los helicópteros están clasificados como aeronaves de alas giratorias, para distinguirlos de las aeronaves de ala fija, porque los helicópteros crean sustentación con las palas que rotan alrededor de un eje vertical.

La principal ventaja de los helicópteros viene dada por el rotor, que proporciona sustentación sin que la aeronave se esté desplazando. Esto permite realizar despegues y aterrizajes verticales sin necesidad de pista. Por esta razón, los helicópteros se usan a menudo en zonas congestionadas o aisladas donde los aviones no pueden despegar o aterrizar. La sustentación del rotor también hace posible que el helicóptero pueda mantenerse volando en una zona de forma mucho más eficiente de la que podría otra aeronave VTOL (de despegue y aterrizaje verticales), y pudiendo realizar tareas que una aeronave de ala fija no podría.

El primer despegue y aterrizaje vertical controlado es mérito del inventor argentino Raúl Pateras de Pescara, quien, el 21 de febrero de 1920, patentó en España su diseño de helicóptero con palas contra rotativas. Fue el primer autogiro capaz de ser controlado en vuelo, a diferencia de sus antecesores que no tuvieron utilidad práctica por sufrir de vibraciones y giros descontrolados a poco de despegar. Raúl Pateras de Pescara fue también pionero en el uso de la autor rotación para aterrizajes seguros ante una avería del helicóptero.

Existen numerosos modelos de helicópteros, de tamaño pequeño, mediano y grande, para unos 25 pasajeros. También existen versiones para carga y otras funciones especiales, en diferentes tamaños, así como para la policía y militares. Estos últimos están actualmente equipados con la más moderna tecnología y armamento.

Cabe señalar que la fábrica de helicópteros de Rusia, Mil ha creado el helicóptero más grande y potente de este tipo del mundo, conocido como el Mi-26. Asimismo la empresa rusa Kamov, creó el eficiente helicóptero de ataque Ka-50, conocido como Tiburón Negro, el cual cuenta con un sistema de protección para el o los tripulantes, que consiste en un moderno asiento eyectable siendo único en el mundo; cabe hacer mención, que este helicóptero aventaja a sus similares en maniobrabilidad, debido a sus dos rotores del tipo contrarrotativo coaxial con palas realizadas en polímeros. Esta solución le posibilita realizar varias maniobras prácticamente imposibles para aparatos tradicionales, destacando el viraje al plano con grandes ángulos de resbalamiento (hasta ±180°) a cualquier velocidad del vuelo, hecho que agiliza la puntería de armas de a bordo fijas. Un viraje al plano permite despegar y aterrizar en pistas muy reducidas, independientemente de la dirección y la fuerza del viento. Un helicóptero coaxial es capaz de arrancar en vuelo estacionario con una mayor aceleración. Puede realizar, además, maniobra curvilínea horizontal llamada (viraje lateral), durante la cual el helicóptero gira alrededor del objetivo a velocidades 100-180 km/hora y a una altura invariable.

El rotor principal no solo sirve para mantener el helicóptero en el aire (estacionario), así como para elevarlo o descender, sino también para impulsarlo hacia adelante o hacia atrás, hacia los lados o en cualquier otra dirección. Esto se consigue mediante un mecanismo complejo que hace variar el ángulo de incidencia (inclinación) de las palas del rotor principal dependiendo de su posición.

Imaginemos un rotor, que gira a la derecha con velocidad constante. Si todas las palas tienen el mismo ángulo de incidencia (30º por ejemplo), el helicóptero empieza a subir hasta que se queda en estacionario. Las palas tienen durante todo el recorrido de los 360º, el mismo ángulo y el helicóptero se mantiene en el mismo sitio.

Si hacemos que las palas, únicamente al pasar por el sector 0º a 180º aumenten ligeramente su ángulo de incidencia y luego vuelvan a su inclinación original, el empuje del rotor será mayor en el sector de 0º a 180º y el helicóptero en vez de mantenerse parado, tiende a inclinarse hacia adelante, ya que por efecto giroscópico la resultante aparece aplicada 90° hacia el sentido de rotación produciendo así que el empuje total se realice de manera inclinada pudiendo desplazar en aparato en función del coseno del ángulo del vector de la tracción de las palas del helicóptero. Si las palas aumentan el ángulo de incidencia en el sector de 270º a 90º, el empuje será mayor por la parte trasera y el helicóptero tiende a inclinarse hacia la derecha, al igual que en el caso anterior por efecto giroscópico.

En estas aeronaves, el piloto tiene control sobre tres mandos principales, o cuatro en las más antiguas, que son:

Mando Colectivo: es una palanca con forma de freno de mano de automóvil, situada a la izquierda del piloto y manejada con esa mano. Este control aumenta el ángulo de ataque de las alas, todas al mismo tiempo, haciendo que la sustentación aumente, permitiendo al helicóptero desplazarse en el plano vertical.

Mando Cíclico: es una palanca de aviación que el piloto maneja con su mano derecha, y como se explica posteriormente con más detalle, cambia de forma cíclica el ángulo de ataque de las palas según en la zona de paso del rotor en el que se encuentren, permitiendo a la aeronave desplazarse en todas direcciones del plano horizontal.

Pedales: los pedales controlan el rotor de cola, permitiendo a la aeronave girar 360º cuando está estático. Este pequeño rotor contrarresta el efecto antipar del rotor principal, manteniendo estable la máquina.

Palanca de gases: es un mando situado en la palanca del cíclico cuya función es acelerar los motores, para aumentar la potencia cuando es necesaria, como cuando se aumenta el colectivo (incide más aire, y al haber más rozamiento se requiere más potencia para mantener las revoluciones en el disco). En los helicópteros actuales esta función se ajusta automáticamente, manteniendo el rotor a unas 100 revoluciones por minuto de forma constante.

Pilotar estos ingenios puede resultar se agotador, debido a que todos los controles se hallan relacionados, requiriendo constante concentración en maniobras difíciles. Este hecho es la causa de que las aeronaves de combate lleven dos personas de tripulación, piloto y artillero, debido a que sería imposible para el primero realizar todas las tareas de forma simultánea.

Un ejemplo: para despegar, el piloto aumenta el colectivo, debiendo meter pedal para que cuando la nave se eleve no gire descontrolada por el efecto antipar. Una vez en vuelo estático, para desplazarse mueve el cíclico allá donde quiera ir. Si lo inclina hacia adelante, el morro baja debido al menor paso cíclico del rotor en esa parte, perdiendo sustentación. La nave avanza y pierde altura, debiendo ser compensado con más colectivo, para no perder altura, y más pedal para no girar. Y así de forma constante, resultando estresante para los pilotos en condiciones difíciles.

Orígenes

Cerca del año 400 a. C., los chinos diseñaron un “trompo volador”, juguete que consistía en una vara con una hélice acoplada a un extremo que se elevaba al ser girada rápidamente entre las manos; sería el primer antecedente del fundamento del helicóptero.

Hacia el año 1490, Leonardo da Vinci fue la primera persona que diseñó y dibujó en unos bocetos un artefacto volador con un rotor helicoidal, pero hasta la invención del avión motorizado en el siglo XX no se iniciaron los esfuerzos dirigidos a lograr una aeronave de este tipo. El primer vuelo de un helicóptero medianamente controlable fue realizado por el argentino Raúl Pateras de Pescaraen 1916 en Buenos Aires, Argentina. Personas como Jan Bahyl, Enrico Forlanini, Oszkár Asbóth, Etienne Oehmichen, Louis Breguet, Paul Cornu, Emile Berliner, Ogneslav Kostovic, Federico Cantero, Angel Luciano Contreras, Stepanovic e Igor Sikorsky desarrollaron este tipo de aparato, a partir del autogiro de Juan de la Cierva, inventado en 1923. En 1931 los ingenieros aeronáuticos soviéticos Boris Yuriev y Alexei Cheremukhin comenzaron sus experimentos con el helicóptero TsAGI 1-EA, el primer aparato conocido con un rotor simple, el cual alcanzó una altitud de 605 metros el 14 de agosto de 1932, con Cheremukhin en los controles.

Helicóptero de control remoto.

Hay muchos adultos aficionados a este tipo de juguetes, pero son un verdadero peligro si se dejan al alcance de los niños. Se conocen casos en los que las hélices han provocado cortadas en el cuello y en la cara de los niños. En el peor de los casos las heridas pueden ser profundas y provocar un desangramiento.

Este artículo está destinado a educar al lector sobre los helicópteros de control remoto de interior, incluyendo el placer de ser dueño de ellos, sino también el peligro de volar helicópteros de control remoto de interior en los hogares con un montón de ventanas de vidrio. Debo decir que a pesar de estos helicópteros es un placer de poseer, yo personalmente he roto bastantes ventanas con helicópteros que afirmaban ser helicópteros de control remoto de interior, pero al final resultó ser helicópteros típicos al aire libre que no estaban destinados a ser volada en el interior.

Usted ve, los helicópteros de control remoto de interior son generalmente hechas de un caucho de espuma u otra sustancia suave y acolchado que les permita encuentran con muebles, paredes o ventanas sin dañar el hogar o el helicóptero. Por el contrario, los helicópteros que están destinados para actividades al aire libre son generalmente hechas de plástico o metal y se utilizan para volar a velocidades rápidas en áreas grandes y abiertas, lo peor que podría suceder es chocar contra un árbol (y en este caso, también se debe tener cuidado de que no vuelen su helicóptero cerca de una línea de alta tensión).

Yo personalmente he tenido más diversión con helicópteros al aire libre, pero el beneficio principal de un helicóptero de interior es que se puede jugar con ellos, incluso si usted vive en una zona con frecuentes inclemencias del tiempo, o con tormentas de nieve. Por supuesto, si su casa tiene un montón de baratijas y objetos frágiles, que hay que tener cuidado incluso con helicópteros de control remoto de interior, porque a pesar de que no se pueden romper objetos de plano, pueden derribarlos para que se rompan cuando golpean el suelo.

Pero en cualquier caso, siempre es mejor comprar un helicóptero que se sienta cómodo trabajando y que se sientan expertos en vuelo. No compre helicópteros de control remoto de interior porque se piensa que sólo les puede volar en nada y no tener que preocuparse por las consecuencias. Este no es el caso con cualquier modelo de helicóptero de comprar. Incluso se debe tener en cuenta el hecho de que algunos helicópteros generan una gran cantidad de energía eólica cuando vuelan, y es posible que golpee los papeles alrededor y crear un buen lío.

Sólo asegúrese de que donde quiera hacer volar el helicóptero a control remoto en un espacio cerrado es bueno que averigüe con el propietario de la casa y asegúrarse de que conozcan las consecuencias potenciales de chocar su helicóptero en uno de sus artículos.

Dicho esto, los helicópteros de control remoto de interior son a menudo los más seguros, ya menos que sea un verdadero temerario, por lo general puede pasar un buen rato con ellos y no romper nada. Además, son a menudo más baratos que los de plástico o metal helicópteros al aire libre clásicos, ya que están hechos de materiales más baratos y realmente no requieren el fabricante para ser experto en la creación de ellos, un montón de las telas de helicópteros de control remoto de interior puede ser estirado y manipulado sin la posibilidad de que se rompa. Hay todas las cosas a considerar.

Pero sin duda, si usted está pensando en comprar un helicóptero, lo bueno es que se dé cuenta  que usted está en buena compañía.

Helicópteros radiocontrol para niños y adultos capaces de volar a gran altura y hacer vídeos y fotografías nítidas. Helicópteros de divertidas formas de animales para los más peques, helicópteros para adultos (a partir de 14 años) que realizan alucinantes acrobacias, graban y hacen fotografías aéreas. Son helicópteros ligeros a la par que muy resistentes, aptos para volar en interiores y exteriores e incluyen divertidos accesorios que se montan fácilmente en el dispositivo. Hay diferentes modelos de helicópteros que podrás controlar tanto desde un mando, emisora o desde tu propio Smartphone.

¿Qué son las celdas solares?

Las células o celdas solares son dispositivos que convierten energía solar en electricidad, ya sea directamente vía el efecto fotovoltaico, o indirectamente mediante la previa conversión de energía solar a calor o a energía química.

La forma más común de las celdas solares se basa en el efecto fotovoltaico, en el cual la luz que incide sobre un dispositivo semiconductor de dos capas produce una diferencia del foto voltaje o del potencial entre las capas. Este voltaje es capaz de conducir una corriente a través de un circuito externo de modo de producir trabajo útil.

Los orígenes de celdas solares

Aunque las celdas solares eficientes han estado disponibles recién desde mediados de los años 50, la investigación científica del efecto fotovoltaico comenzó en 1839, cuando el científico francés, Henri Becquerel descubrió que una corriente eléctrica podría ser producida haciendo brillar una luz sobre ciertas soluciones químicas.

El efecto fue observado primero en un material sólido (el metal selenio) en 1877. Este material fue utilizado durante muchos años para los fotómetros, que requerían de cantidades muy pequeñas de energía. Una comprensión más profunda de los principios científicos, fue provista por Albert Einstein en 1905 y Schottky en 1930, la cual fue necesaria antes de que celdas solares eficientes pudieran ser confeccionadas. Una célula solar de silicio que convertía el 6% de la luz solar que incidía sobre ella en electricidad fue desarrollada por Chapin, Pearson y Fuller en 1954, y esta es la clase de célula que fue utilizada en usos especializados tales como satélites orbitales a partir de 1958.

Las celdas solares de silicio disponibles comercialmente en la actualidad tienen una eficiencia de conversión en electricidad de la luz solar que cae sobre ellas de cerca del 18%, a una fracción del precio de hace treinta años. En la actualidad existen una gran variedad de métodos para la producción práctica de celdas solares de silicio (amorfas, monocristalinas o policristalinas), del mismo modo que para las celdas solares hechas de otros materiales (seleniuro de cobre e indio, teluro de cadmio, arseniuro de galio, etc.).

¿Cómo se hacen las celdas solares?

Las celdas solares de silicio se elaboran utilizando planchas (wafers) monocristalinas, planchas policristalinas o láminas delgadas

Las planchas monocristalinas (de aproximadamente 1/3 a 1/2 de milímetro espesor) se cortan de un gran lingote monocristalino que se ha desarrollado a aproximadamente 1400°C, este es un proceso muy costoso. El silicio debe ser de una pureza muy elevada y tener una estructura cristalina casi perfecta.

Las planchas policristalinas son realizadas por un proceso de moldeo en el cual el silicio fundido es vertido en un molde y se lo deja asentar. Entonces se rebana en planchas. Como las planchas policristalinas son hechas por moldeo son apreciablemente más baratas de producir, pero no tan eficiente como las celdas monocristalinas. El rendimiento más bajo es debido a las imperfecciones en la estructura cristalina resultando del proceso de moldeo.

En los dos procesos anteriormente mencionados, casi la mitad del silicio se pierde como polvo durante el cortado.

El silicio amorfo, una de las tecnologías de lámina delgada, es creado depositando silicio sobre un substrato de vidrio de un gas reactivo tal como silano (SiH4). El silicio amorfo es una de grupo de tecnologías de lámina delgada. Este tipo de célula solar se puede aplicar como película a substratos del bajo costo tales como cristal o plástico. Otras tecnologías de lámina delgada incluyen lámina delgada de silicio multicristalino, las celdas de seleniuro de cobre e indio/sulfuro de cadmio, las celdas de teluro de cadmio/sulfuro del cadmio y las celdas del arseniuro de galio. Las celdas de lámina delgada tienen muchas ventajas incluyendo una deposición y un ensamblado más fácil, la capacidad de ser depositadas en substratos o materiales de construcción baratos, la facilidad de la producción en masa, y la gran conveniencia para aplicaciones grandes.

En la producción de celdas solares al silicio se le introducen átomos de impurezas (dopado) para crear una región tipo p y una región tipo n de modo de producir una unión p-n. El dopado se puede hacer por difusión a alta temperatura, donde las planchas se colocan en un horno con el dopante introducido en forma de vapor. Hay muchos otros métodos de dopar el silicio. En la fabricación de algunos dispositivos de lámina delgada la introducción de dopantes puede ocurrir durante la deposición de las láminas o de las capas.

Un átomo del silicio tiene 4 electrones de valencia (aquellos más débilmente unidos), que enlazan a los átomos adyacentes. Substituyendo un átomo del silicio por un átomo que tenga 3 o 5 electrones de la valencia producirá un espacio sin un electrón (un agujero) o un electrón extra que pueda moverse más libremente que los otros, ésta es la base del doping. En el doping tipo p, la creación de agujeros, es alcanzada mediante la incorporación en el silicio de átomos con 3 electrones de valencia, generalmente se utiliza boro. En el dopaje de tipo n, la creación de electrones adicionales es alcanzada incorporando un átomo con 5 electrones de valencia, generalmente fósforo.

Una vez que se crea una unión p-n, se hacen los contactos eléctricos al frente y en la parte posterior de la célula evaporando o pintando con metal la plancha. La parte posterior de la plancha se puede cubrir totalmente por el metal, pero el frente de la misma tiene que tener solamente un patrón en forma de rejilla o de líneas finas de metal, de otra manera el metal bloquearía al sol del silicio y no habría ninguna respuesta a los fotones de la luz incidente.

¿Cómo funcionan las celdas solares?

Para entender la operación de una célula fotovoltaica, necesitamos considerar la naturaleza del material y la naturaleza de la luz del sol. Las celdas solares están formadas por dos tipos de material, generalmente silicio tipo p y silicio tipo n. La luz de ciertas longitudes de onda puede ionizar los átomos en el silicio y el campo interno producido por la unión que separa algunas de las cargas positivas (“agujeros”) de las cargas negativas (electrones) dentro del dispositivo fotovoltaico. Los agujeros se mueven hacia la capa positiva o capa de tipo p y los electrones hacia la negativa o capa tipo n. Aunque estas cargas opuestas se atraen mutuamente, la mayoría de ellas solamente se pueden recombinar pasando a través de un circuito externo fuera del material debido a la barrera de energía potencial interno. Por lo tanto si se hace un circuito se puede producir una corriente a partir de las celdas iluminadas, puesto que los electrones libres tienen que pasar a través del circuito para recombinarse con los agujeros positivos.

La cantidad de energía que entrega un dispositivo fotovoltaico está determinado por:

El tipo y el área del material

La intensidad de la luz del sol

La longitud de onda de la luz del sol

Por ejemplo, las celdas solares de silicio monocristalino actualmente no pueden convertir más el de 25% de la energía solar en electricidad, porque la radiación en la región infrarroja del espectro electromagnético no tiene suficiente energía como para separar las cargas positivas y negativas en el material.

Las celdas solares de silicio policristalino en la actualidad tienen una eficiencia de menos del 20% y las celdas amorfas de silicio tienen actualmente una eficiencia cerca del 10%, debido a pérdidas de energía internas más altas que las del silicio monocristalino.

Una típica célula fotovoltaica de silicio monocristalino de 100 cm2 producirá cerca de 1.5 vatios de energía a 0.5 voltios de Corriente Continua y 3 amperios bajo la luz del sol en pleno verano (el 1000Wm-2). La energía de salida de la célula es casi directamente proporcional a la intensidad de la luz del sol. (Por ejemplo, si la intensidad de la luz del sol se divide por la mitad la energía de salida también será disminuida a la mitad).

Una característica importante de las celdas fotovoltaicas es que el voltaje de la célula no depende de su tamaño, y sigue siendo bastante constante con el cambio de la intensidad de luz. La corriente en un dispositivo, sin embargo, es casi directamente proporcional a la intensidad de la luz y al tamaño. Para comparar diversas celdas se las clasifica por densidad de corriente, o amperios por centímetro cuadrado del área de la célula.

La potencia entregada por una célula solar se puede aumentar con bastante eficacia empleando un mecanismo de seguimiento para mantener el dispositivo fotovoltaico directamente frente al sol, o concentrando la luz del sol usando lentes o espejos. Sin embargo, hay límites a este proceso, debido a la complejidad de los mecanismos, y de la necesidad de refrescar las celdas. La corriente es relativamente estable a altas temperaturas, pero el voltaje se reduce, conduciendo a una caída de potencia a causa del aumento de la temperatura de la célula.

Otros tipos de materiales fotovoltaicos que tienen potencial comercial incluyen el diselenide de cobre e indio (CuInSe2) y teluo de cadmio (CdTe) y silicio amorfo como materia prima.

Objetivo

Construir un helicóptero con abatelenguas de madera manejado por un control con celdas solares

Justificación

Hoy en día la tecnología es una herramienta muy común que se utiliza en todo el mundo y se ha convertido en algo indispensable para la humanidad.
Es normal que todo esté hecho con objetos que contaminan y son dañinos para el medio ambiente; un ejemplo claro de estos son los helicópteros de radio control.

Por ello construiremos y diseñaremos un helicóptero ecológico con abatelenguas de madera y celdas solares utilizando recursos renovables como lo es la madera y la energía solar.
También tendremos una fuente de entretenimiento para los niños de forma casera y ecológica.

Hipótesis

Si logramos construir un helicóptero ecológico con abatelunguas y celdas solares, entonces tendremos una fuente de entretenimiento ecologica y casera

Método (materiales y procedimiento)

Materiales

• 10m de cable para bocina de 5mm
• 1m de soldadura de cautín
• 1 grasa para soldar
• 1 cautín tipo lápiz
• 10 cichos de nailon
• 4 motores eléctricos
• 2 switch de cuadrante
• 1 switch de llave
• 1 switch de palanca
• 1 cinta de aislar
• 1 corta cables
• 1 pela cables
• 16 abatelenguas
• 1/8 de cartoncillo
• 1 metro de papel corrugado
• 4 celdas solares
• 2 baterías PA”AA”

Procedimiento

1. Diseñar el helicóptero en una hoja de papel.
2. Unir los abatelenguas formando el helicóptero previamente realizado.
3. Dibujar la élites en papel corrugado
4. Recortar las élites.
5. Dejar secar el helicóptero.
6. Cortar 5 metros de cable por un metro cada uno.
7. Pelar la punta de cada extremo con el pela cables.
8. Soldar los cables con los motores

Galería Método

Resultados

Obtuvimos un helicóptero de abatelenguas de madera de 42 cm. de largo, 27 cm. de ancho y 14 cm. de altura, color negro, con una textura lisa, con 3 hélices de 29 cm. ,29 cm. y 7.5 cm. de largo.

Un control color negro, de 5 cm. de alto, 8 cm. de ancho y 10 cm. de largo, con 4 switch.

El helicóptero no fue capaz de volar ya que la fuerza de los motores no fue la suficiente para elevarlo.

Galería Resultados

Discusión

Existen diversos tipos de helicópteros de juguete en el mercado que los hacen divertidos y atractivos, pero ninguno de ellos cuenta con que están hechos de un material primario como lo es los abatelenguas de madera.

Con esto podemos tratar de disminuir el carbono que producen los metales al elaborarlos.

Conclusiones

El uso de abatelenguas de maderas es una alternativa eficaz para elaborar un juguete. De esta manera podemos disminuir el uso de materia secundaria que daña el medio ambiente.

Bibliografía

autor: textos cientificos año de publicación: 4/07/2005 consultado en: http://www.textoscientificos.com/energia/celulas

Summary

Research Question

Problem approach

Radio control helicopters (RC) go back to the 1990s when these kind of electric toys were modern and uncommon among society.
Currently, these devices are expensive as they have a complex electrical system and very effective additions.

The use of solar cells has become an everyday issue that most people use as in home, cars, street lighting, etc.
With the tongue depressors and the solar cells there will be the possibility that more people can have this type of entertainment.

Background

Funciones de un helicóptero

Un helicóptero es una aeronave que es sustentada y propulsada por uno o más rotores horizontales, cada uno formado por dos o más palas. Los helicópteros están clasificados como aeronaves de alas giratorias, para distinguirlos de las aeronaves de ala fija, porque los helicópteros crean sustentación con las palas que rotan alrededor de un eje vertical.

La principal ventaja de los helicópteros viene dada por el rotor, que proporciona sustentación sin que la aeronave se esté desplazando. Esto permite realizar despegues y aterrizajes verticales sin necesidad de pista. Por esta razón, los helicópteros se usan a menudo en zonas congestionadas o aisladas donde los aviones no pueden despegar o aterrizar. La sustentación del rotor también hace posible que el helicóptero pueda mantenerse volando en una zona de forma mucho más eficiente de la que podría otra aeronave VTOL (de despegue y aterrizaje verticales), y pudiendo realizar tareas que una aeronave de ala fija no podría.

El primer despegue y aterrizaje vertical controlado es mérito del inventor argentino Raúl Pateras de Pescara, quien, el 21 de febrero de 1920, patentó en España su diseño de helicóptero con palas contra rotativas. Fue el primer autogiro capaz de ser controlado en vuelo, a diferencia de sus antecesores que no tuvieron utilidad práctica por sufrir de vibraciones y giros descontrolados a poco de despegar. Raúl Pateras de Pescara fue también pionero en el uso de la autor rotación para aterrizajes seguros ante una avería del helicóptero.

Existen numerosos modelos de helicópteros, de tamaño pequeño, mediano y grande, para unos 25 pasajeros. También existen versiones para carga y otras funciones especiales, en diferentes tamaños, así como para la policía y militares. Estos últimos están actualmente equipados con la más moderna tecnología y armamento.

Cabe señalar que la fábrica de helicópteros de Rusia, Mil ha creado el helicóptero más grande y potente de este tipo del mundo, conocido como el Mi-26. Asimismo la empresa rusa Kamov, creó el eficiente helicóptero de ataque Ka-50, conocido como Tiburón Negro, el cual cuenta con un sistema de protección para el o los tripulantes, que consiste en un moderno asiento eyectable siendo único en el mundo; cabe hacer mención, que este helicóptero aventaja a sus similares en maniobrabilidad, debido a sus dos rotores del tipo contrarrotativo coaxial con palas realizadas en polímeros. Esta solución le posibilita realizar varias maniobras prácticamente imposibles para aparatos tradicionales, destacando el viraje al plano con grandes ángulos de resbalamiento (hasta ±180°) a cualquier velocidad del vuelo, hecho que agiliza la puntería de armas de a bordo fijas. Un viraje al plano permite despegar y aterrizar en pistas muy reducidas, independientemente de la dirección y la fuerza del viento. Un helicóptero coaxial es capaz de arrancar en vuelo estacionario con una mayor aceleración. Puede realizar, además, maniobra curvilínea horizontal llamada (viraje lateral), durante la cual el helicóptero gira alrededor del objetivo a velocidades 100-180 km/hora y a una altura invariable.

El rotor principal no solo sirve para mantener el helicóptero en el aire (estacionario), así como para elevarlo o descender, sino también para impulsarlo hacia adelante o hacia atrás, hacia los lados o en cualquier otra dirección. Esto se consigue mediante un mecanismo complejo que hace variar el ángulo de incidencia (inclinación) de las palas del rotor principal dependiendo de su posición.

Imaginemos un rotor, que gira a la derecha con velocidad constante. Si todas las palas tienen el mismo ángulo de incidencia (30º por ejemplo), el helicóptero empieza a subir hasta que se queda en estacionario. Las palas tienen durante todo el recorrido de los 360º, el mismo ángulo y el helicóptero se mantiene en el mismo sitio.

Si hacemos que las palas, únicamente al pasar por el sector 0º a 180º aumenten ligeramente su ángulo de incidencia y luego vuelvan a su inclinación original, el empuje del rotor será mayor en el sector de 0º a 180º y el helicóptero en vez de mantenerse parado, tiende a inclinarse hacia adelante, ya que por efecto giroscópico la resultante aparece aplicada 90° hacia el sentido de rotación produciendo así que el empuje total se realice de manera inclinada pudiendo desplazar en aparato en función del coseno del ángulo del vector de la tracción de las palas del helicóptero. Si las palas aumentan el ángulo de incidencia en el sector de 270º a 90º, el empuje será mayor por la parte trasera y el helicóptero tiende a inclinarse hacia la derecha, al igual que en el caso anterior por efecto giroscópico.

En estas aeronaves, el piloto tiene control sobre tres mandos principales, o cuatro en las más antiguas, que son:

Mando Colectivo: es una palanca con forma de freno de mano de automóvil, situada a la izquierda del piloto y manejada con esa mano. Este control aumenta el ángulo de ataque de las alas, todas al mismo tiempo, haciendo que la sustentación aumente, permitiendo al helicóptero desplazarse en el plano vertical.

Mando Cíclico: es una palanca de aviación que el piloto maneja con su mano derecha, y como se explica posteriormente con más detalle, cambia de forma cíclica el ángulo de ataque de las palas según en la zona de paso del rotor en el que se encuentren, permitiendo a la aeronave desplazarse en todas direcciones del plano horizontal.

Pedales: los pedales controlan el rotor de cola, permitiendo a la aeronave girar 360º cuando está estático. Este pequeño rotor contrarresta el efecto antipar del rotor principal, manteniendo estable la máquina.

Palanca de gases: es un mando situado en la palanca del cíclico cuya función es acelerar los motores, para aumentar la potencia cuando es necesaria, como cuando se aumenta el colectivo (incide más aire, y al haber más rozamiento se requiere más potencia para mantener las revoluciones en el disco). En los helicópteros actuales esta función se ajusta automáticamente, manteniendo el rotor a unas 100 revoluciones por minuto de forma constante.

Pilotar estos ingenios puede resultar se agotador, debido a que todos los controles se hallan relacionados, requiriendo constante concentración en maniobras difíciles. Este hecho es la causa de que las aeronaves de combate lleven dos personas de tripulación, piloto y artillero, debido a que sería imposible para el primero realizar todas las tareas de forma simultánea.

Un ejemplo: para despegar, el piloto aumenta el colectivo, debiendo meter pedal para que cuando la nave se eleve no gire descontrolada por el efecto antipar. Una vez en vuelo estático, para desplazarse mueve el cíclico allá donde quiera ir. Si lo inclina hacia adelante, el morro baja debido al menor paso cíclico del rotor en esa parte, perdiendo sustentación. La nave avanza y pierde altura, debiendo ser compensado con más colectivo, para no perder altura, y más pedal para no girar. Y así de forma constante, resultando estresante para los pilotos en condiciones difíciles.

Orígenes

Cerca del año 400 a. C., los chinos diseñaron un “trompo volador”, juguete que consistía en una vara con una hélice acoplada a un extremo que se elevaba al ser girada rápidamente entre las manos; sería el primer antecedente del fundamento del helicóptero.

Hacia el año 1490, Leonardo da Vinci fue la primera persona que diseñó y dibujó en unos bocetos un artefacto volador con un rotor helicoidal, pero hasta la invención del avión motorizado en el siglo XX no se iniciaron los esfuerzos dirigidos a lograr una aeronave de este tipo. El primer vuelo de un helicóptero medianamente controlable fue realizado por el argentino Raúl Pateras de Pescaraen 1916 en Buenos Aires, Argentina. Personas como Jan Bahyl, Enrico Forlanini, Oszkár Asbóth, Etienne Oehmichen, Louis Breguet, Paul Cornu, Emile Berliner, Ogneslav Kostovic, Federico Cantero, Angel Luciano Contreras, Stepanovic e Igor Sikorsky desarrollaron este tipo de aparato, a partir del autogiro de Juan de la Cierva, inventado en 1923. En 1931 los ingenieros aeronáuticos soviéticos Boris Yuriev y Alexei Cheremukhin comenzaron sus experimentos con el helicóptero TsAGI 1-EA, el primer aparato conocido con un rotor simple, el cual alcanzó una altitud de 605 metros el 14 de agosto de 1932, con Cheremukhin en los controles.

Helicóptero de control remoto.

Hay muchos adultos aficionados a este tipo de juguetes, pero son un verdadero peligro si se dejan al alcance de los niños. Se conocen casos en los que las hélices han provocado cortadas en el cuello y en la cara de los niños. En el peor de los casos las heridas pueden ser profundas y provocar un desangramiento.

Este artículo está destinado a educar al lector sobre los helicópteros de control remoto de interior, incluyendo el placer de ser dueño de ellos, sino también el peligro de volar helicópteros de control remoto de interior en los hogares con un montón de ventanas de vidrio. Debo decir que a pesar de estos helicópteros es un placer de poseer, yo personalmente he roto bastantes ventanas con helicópteros que afirmaban ser helicópteros de control remoto de interior, pero al final resultó ser helicópteros típicos al aire libre que no estaban destinados a ser volada en el interior.

Usted ve, los helicópteros de control remoto de interior son generalmente hechas de un caucho de espuma u otra sustancia suave y acolchado que les permita encuentran con muebles, paredes o ventanas sin dañar el hogar o el helicóptero. Por el contrario, los helicópteros que están destinados para actividades al aire libre son generalmente hechas de plástico o metal y se utilizan para volar a velocidades rápidas en áreas grandes y abiertas, lo peor que podría suceder es chocar contra un árbol (y en este caso, también se debe tener cuidado de que no vuelen su helicóptero cerca de una línea de alta tensión).

Yo personalmente he tenido más diversión con helicópteros al aire libre, pero el beneficio principal de un helicóptero de interior es que se puede jugar con ellos, incluso si usted vive en una zona con frecuentes inclemencias del tiempo, o con tormentas de nieve. Por supuesto, si su casa tiene un montón de baratijas y objetos frágiles, que hay que tener cuidado incluso con helicópteros de control remoto de interior, porque a pesar de que no se pueden romper objetos de plano, pueden derribarlos para que se rompan cuando golpean el suelo.

Pero en cualquier caso, siempre es mejor comprar un helicóptero que se sienta cómodo trabajando y que se sientan expertos en vuelo. No compre helicópteros de control remoto de interior porque se piensa que sólo les puede volar en nada y no tener que preocuparse por las consecuencias. Este no es el caso con cualquier modelo de helicóptero de comprar. Incluso se debe tener en cuenta el hecho de que algunos helicópteros generan una gran cantidad de energía eólica cuando vuelan, y es posible que golpee los papeles alrededor y crear un buen lío.

Sólo asegúrese de que donde quiera hacer volar el helicóptero a control remoto en un espacio cerrado es bueno que averigüe con el propietario de la casa y asegúrarse de que conozcan las consecuencias potenciales de chocar su helicóptero en uno de sus artículos.

Dicho esto, los helicópteros de control remoto de interior son a menudo los más seguros, ya menos que sea un verdadero temerario, por lo general puede pasar un buen rato con ellos y no romper nada. Además, son a menudo más baratos que los de plástico o metal helicópteros al aire libre clásicos, ya que están hechos de materiales más baratos y realmente no requieren el fabricante para ser experto en la creación de ellos, un montón de las telas de helicópteros de control remoto de interior puede ser estirado y manipulado sin la posibilidad de que se rompa. Hay todas las cosas a considerar.

Pero sin duda, si usted está pensando en comprar un helicóptero, lo bueno es que se dé cuenta  que usted está en buena compañía.

Helicópteros radiocontrol para niños y adultos capaces de volar a gran altura y hacer vídeos y fotografías nítidas. Helicópteros de divertidas formas de animales para los más peques, helicópteros para adultos (a partir de 14 años) que realizan alucinantes acrobacias, graban y hacen fotografías aéreas. Son helicópteros ligeros a la par que muy resistentes, aptos para volar en interiores y exteriores e incluyen divertidos accesorios que se montan fácilmente en el dispositivo. Hay diferentes modelos de helicópteros que podrás controlar tanto desde un mando, emisora o desde tu propio Smartphone.

¿Qué son las celdas solares?

Las células o celdas solares son dispositivos que convierten energía solar en electricidad, ya sea directamente vía el efecto fotovoltaico, o indirectamente mediante la previa conversión de energía solar a calor o a energía química.

La forma más común de las celdas solares se basa en el efecto fotovoltaico, en el cual la luz que incide sobre un dispositivo semiconductor de dos capas produce una diferencia del foto voltaje o del potencial entre las capas. Este voltaje es capaz de conducir una corriente a través de un circuito externo de modo de producir trabajo útil.

Los orígenes de celdas solares

Aunque las celdas solares eficientes han estado disponibles recién desde mediados de los años 50, la investigación científica del efecto fotovoltaico comenzó en 1839, cuando el científico francés, Henri Becquerel descubrió que una corriente eléctrica podría ser producida haciendo brillar una luz sobre ciertas soluciones químicas.

El efecto fue observado primero en un material sólido (el metal selenio) en 1877. Este material fue utilizado durante muchos años para los fotómetros, que requerían de cantidades muy pequeñas de energía. Una comprensión más profunda de los principios científicos, fue provista por Albert Einstein en 1905 y Schottky en 1930, la cual fue necesaria antes de que celdas solares eficientes pudieran ser confeccionadas. Una célula solar de silicio que convertía el 6% de la luz solar que incidía sobre ella en electricidad fue desarrollada por Chapin, Pearson y Fuller en 1954, y esta es la clase de célula que fue utilizada en usos especializados tales como satélites orbitales a partir de 1958.

Las celdas solares de silicio disponibles comercialmente en la actualidad tienen una eficiencia de conversión en electricidad de la luz solar que cae sobre ellas de cerca del 18%, a una fracción del precio de hace treinta años. En la actualidad existen una gran variedad de métodos para la producción práctica de celdas solares de silicio (amorfas, monocristalinas o policristalinas), del mismo modo que para las celdas solares hechas de otros materiales (seleniuro de cobre e indio, teluro de cadmio, arseniuro de galio, etc.).

¿Cómo se hacen las celdas solares?

Las celdas solares de silicio se elaboran utilizando planchas (wafers) monocristalinas, planchas policristalinas o láminas delgadas

Las planchas monocristalinas (de aproximadamente 1/3 a 1/2 de milímetro espesor) se cortan de un gran lingote monocristalino que se ha desarrollado a aproximadamente 1400°C, este es un proceso muy costoso. El silicio debe ser de una pureza muy elevada y tener una estructura cristalina casi perfecta.

Las planchas policristalinas son realizadas por un proceso de moldeo en el cual el silicio fundido es vertido en un molde y se lo deja asentar. Entonces se rebana en planchas. Como las planchas policristalinas son hechas por moldeo son apreciablemente más baratas de producir, pero no tan eficiente como las celdas monocristalinas. El rendimiento más bajo es debido a las imperfecciones en la estructura cristalina resultando del proceso de moldeo.

En los dos procesos anteriormente mencionados, casi la mitad del silicio se pierde como polvo durante el cortado.

El silicio amorfo, una de las tecnologías de lámina delgada, es creado depositando silicio sobre un substrato de vidrio de un gas reactivo tal como silano (SiH4). El silicio amorfo es una de grupo de tecnologías de lámina delgada. Este tipo de célula solar se puede aplicar como película a substratos del bajo costo tales como cristal o plástico. Otras tecnologías de lámina delgada incluyen lámina delgada de silicio multicristalino, las celdas de seleniuro de cobre e indio/sulfuro de cadmio, las celdas de teluro de cadmio/sulfuro del cadmio y las celdas del arseniuro de galio. Las celdas de lámina delgada tienen muchas ventajas incluyendo una deposición y un ensamblado más fácil, la capacidad de ser depositadas en substratos o materiales de construcción baratos, la facilidad de la producción en masa, y la gran conveniencia para aplicaciones grandes.

En la producción de celdas solares al silicio se le introducen átomos de impurezas (dopado) para crear una región tipo p y una región tipo n de modo de producir una unión p-n. El dopado se puede hacer por difusión a alta temperatura, donde las planchas se colocan en un horno con el dopante introducido en forma de vapor. Hay muchos otros métodos de dopar el silicio. En la fabricación de algunos dispositivos de lámina delgada la introducción de dopantes puede ocurrir durante la deposición de las láminas o de las capas.

Un átomo del silicio tiene 4 electrones de valencia (aquellos más débilmente unidos), que enlazan a los átomos adyacentes. Substituyendo un átomo del silicio por un átomo que tenga 3 o 5 electrones de la valencia producirá un espacio sin un electrón (un agujero) o un electrón extra que pueda moverse más libremente que los otros, ésta es la base del doping. En el doping tipo p, la creación de agujeros, es alcanzada mediante la incorporación en el silicio de átomos con 3 electrones de valencia, generalmente se utiliza boro. En el dopaje de tipo n, la creación de electrones adicionales es alcanzada incorporando un átomo con 5 electrones de valencia, generalmente fósforo.

Una vez que se crea una unión p-n, se hacen los contactos eléctricos al frente y en la parte posterior de la célula evaporando o pintando con metal la plancha. La parte posterior de la plancha se puede cubrir totalmente por el metal, pero el frente de la misma tiene que tener solamente un patrón en forma de rejilla o de líneas finas de metal, de otra manera el metal bloquearía al sol del silicio y no habría ninguna respuesta a los fotones de la luz incidente.

¿Cómo funcionan las celdas solares?

Para entender la operación de una célula fotovoltaica, necesitamos considerar la naturaleza del material y la naturaleza de la luz del sol. Las celdas solares están formadas por dos tipos de material, generalmente silicio tipo p y silicio tipo n. La luz de ciertas longitudes de onda puede ionizar los átomos en el silicio y el campo interno producido por la unión que separa algunas de las cargas positivas (“agujeros”) de las cargas negativas (electrones) dentro del dispositivo fotovoltaico. Los agujeros se mueven hacia la capa positiva o capa de tipo p y los electrones hacia la negativa o capa tipo n. Aunque estas cargas opuestas se atraen mutuamente, la mayoría de ellas solamente se pueden recombinar pasando a través de un circuito externo fuera del material debido a la barrera de energía potencial interno. Por lo tanto si se hace un circuito se puede producir una corriente a partir de las celdas iluminadas, puesto que los electrones libres tienen que pasar a través del circuito para recombinarse con los agujeros positivos.

La cantidad de energía que entrega un dispositivo fotovoltaico está determinado por:

El tipo y el área del material

La intensidad de la luz del sol

La longitud de onda de la luz del sol

Por ejemplo, las celdas solares de silicio monocristalino actualmente no pueden convertir más el de 25% de la energía solar en electricidad, porque la radiación en la región infrarroja del espectro electromagnético no tiene suficiente energía como para separar las cargas positivas y negativas en el material.

Las celdas solares de silicio policristalino en la actualidad tienen una eficiencia de menos del 20% y las celdas amorfas de silicio tienen actualmente una eficiencia cerca del 10%, debido a pérdidas de energía internas más altas que las del silicio monocristalino.

Una típica célula fotovoltaica de silicio monocristalino de 100 cm2 producirá cerca de 1.5 vatios de energía a 0.5 voltios de Corriente Continua y 3 amperios bajo la luz del sol en pleno verano (el 1000Wm-2). La energía de salida de la célula es casi directamente proporcional a la intensidad de la luz del sol. (Por ejemplo, si la intensidad de la luz del sol se divide por la mitad la energía de salida también será disminuida a la mitad).

Una característica importante de las celdas fotovoltaicas es que el voltaje de la célula no depende de su tamaño, y sigue siendo bastante constante con el cambio de la intensidad de luz. La corriente en un dispositivo, sin embargo, es casi directamente proporcional a la intensidad de la luz y al tamaño. Para comparar diversas celdas se las clasifica por densidad de corriente, o amperios por centímetro cuadrado del área de la célula.

La potencia entregada por una célula solar se puede aumentar con bastante eficacia empleando un mecanismo de seguimiento para mantener el dispositivo fotovoltaico directamente frente al sol, o concentrando la luz del sol usando lentes o espejos. Sin embargo, hay límites a este proceso, debido a la complejidad de los mecanismos, y de la necesidad de refrescar las celdas. La corriente es relativamente estable a altas temperaturas, pero el voltaje se reduce, conduciendo a una caída de potencia a causa del aumento de la temperatura de la célula.

Otros tipos de materiales fotovoltaicos que tienen potencial comercial incluyen el diselenide de cobre e indio (CuInSe2) y teluo de cadmio (CdTe) y silicio amorfo como materia prima.

Objective

To build a toy helicopter with tongue depressors controlled by solar cells.

Justification

Today the technology is an extremely common tool that is used throughout the world and has become something essential for mankind. It is normal that everything is done with objects that pollute and are harmful to the environment; a clear example of these are the radio control helicopters.

For this reason we will build and design a helicopter with tongue depressors and solar cells using renewable resources such as wood and solar energy. We will also have a homemade and ecological way of entertainment for children.

Hypothesis

If we achieve to build an ecological helicopter with tongue depressors and solar cells, we will find an ecological and homemade way of entertainment.

Method (materials and procedure)

10 m cable for a horn of 5 mm.
1m Welding
1 can of soldering paste
1 pencil type soldering iron

10 nylon plastic ties
3 electric motors

1 switch indicator
1 Rotary switch
1 Push switch

1 Switch Lever
1 insulation tape
1 cut cables
1 cable
16 tongue depressors
1/2 of cardboard
1 meter of corrugated paper
1 solar cells
4 batteries “AA”
Process

Design the helicopter on a sheet of paper.
Join the gunships forming the helicopter previously made.
Draw the propellers on corrugated paper
Cut out the propellers.
Let the helicopter dry.
Cut 5 meters of cable about one meter each one.
Peel the tip of each end of the wire.
Weld the cables with the motors.

Method Gallery

Results

We got a helicopter made of wood tongue depressors of 42 cm long, 27 cm wide and 14 cm tall, black color, with a smooth texture, with 3 propellers of 29 cm, the second of 29 cm. and the third of 7.5 cm long.

A black color control, 5 cm high, 8 cm wide and 10 cm in length, with 4 switches. The helicopter was not able to fly because the force of the engines was not sufficient enough to raise it.

Results Gallery

Discussion

Conclusions

Bibliography

autor: textos cientificos año de publicación: 4/07/2005 consultado en: http://www.textoscientificos.com/energia/celulas