¿Qué materiales necesito para una lámpara solar con botella PET?

Panel solar 2–5 W (5–6 V), módulo de carga con protección (por ejemplo TP4056 con BMS o módulo USB solar), batería recargable 18650 o LiFePO4 equivalente, LEDs (tira o módulo), interruptor o sensor crepuscular LDR, botella PET limpia y matizada como difusor, cables, fusible, caja de conexiones y sellador.

¿Cómo funciona el sistema de carga y encendido?

El panel solar alimenta el módulo de carga que protege la batería contra sobrecarga y sobredescarga. De noche, un interruptor o un sensor LDR activa los LEDs. La botella PET, tratada como difusor, distribuye la luz de forma uniforme.

¿Qué batería conviene usar (18650 vs LiFePO4)?

La 18650 (Li-ion 3.7 V) es común y económica; usa un módulo con BMS y respeta la polaridad. LiFePO4 (3.2 V) ofrece mayor seguridad y ciclos de vida, pero requiere un cargador adecuado a su química. En ambos casos, añade fusible y caja ventilada.

¿Cuántas horas de luz puedo obtener?

Depende de la capacidad de la batería, potencia de los LEDs y horas sol pico. Como referencia, con 2 W de LEDs y una batería de ~2,000–3,000 mAh puedes lograr alrededor de 2–4 horas de luz, si el panel (2–5 W) recibe buena insolación diaria.

¿Qué panel solar necesito para 2–3 horas de luz?

Para 2 W de LEDs durante 3 horas (≈6 Wh), con 5 HSP y PR≈0.75, un panel de 2–3 W es el mínimo funcional; se recomienda 3–5 W para margen en días nublados y pérdidas de conversión.

¿Cómo asegurar la instalación y evitar fallas?

Usa fusible en serie con la batería, protege uniones con termorretráctil o sellador, evita cables largos y delgados, monta el panel orientado al sur (hemisferio norte) con inclinación cercana a la latitud, y sella la caja de conexiones contra humedad.

¿Se puede encender automáticamente al anochecer?

Sí. Añade un sensor crepuscular con LDR y un transistor o MOSFET que active los LEDs cuando baje la luz ambiental, o utiliza módulos listos con función on/off automático.

¿Qué mantenimiento requiere la lámpara solar?

Limpia el panel cada 2–4 semanas, revisa el apriete de tornillos y bridas, verifica el estado de la batería cada varios meses y renueva sellos si observas humedad en la caja o el difusor.

Lámpara solar casera con botellas recicladas: guía paso a paso

Este es el Artículo 4 de la serie Proyectos de Energía Solar para Estudiantes. Viene después del horno solar con cartón y papel aluminio y complementa lo aprendido en ¿Qué es la energía solar y cómo funciona? y en térmica vs. fotovoltaica. Aquí pasamos de calor a electricidad: almacenamos energía del Sol de día para iluminar en la noche.

1) La historia detrás del proyecto (por qué importa)

En muchas escuelas hay pasillos, jardines o huertos que por la tarde quedan a oscuras. Comprar luminarias comerciales puede salir caro y no enseña cómo funcionan. La lámpara solar con botellas recicladas resuelve ambos problemas: reusa plásticos que iban a la basura y forma a estudiantes en energía fotovoltaica básica (panel, controlador, batería y LED). Al terminar tendrás una luz funcional que podrás instalar, medir y mejorar cada semana.

2) ¿Qué vas a construir? (visión general)

Harás una lámpara que se carga con un panel solar pequeño durante el día y por la noche enciende LEDs alojados dentro de una botella PET que actúa como difusor. El “cerebro” es un módulo de carga que protege la batería y evita sobrecargas/descargas. El resultado es una luz resistente, económica y educativa.

Componentes del sistema (flujo de energía):
Panel FV → Módulo de carga y protección → Batería → (Interruptor / sensor crepuscular) → LEDs (difusor botella PET)

3) Dos versiones para elegir (según tu grupo)

Versión A — Sin soldadura (ideal para grupos grandes)

Panel solar 5–6 V (1–3 W) con conector.
Módulo banco de energía solar “todo en uno” o módulo TP4056 con protección + portabatería.
1 batería recargable tipo 18650 con protección integrada (o módulo con BMS).
Tira LED 5 V (10–20 cm) o lámpara LED USB.
Botella PET de 1–1.5 L limpia y seca + tapa.
Interruptor mini o aprovechando el botón del módulo.
Bridas (cinchos), pegamento epóxico o silicón, cinta aislante, caja de conexiones plástica pequeña.

Ventaja: armado rápido y seguro.
Aprendizajes: cableado, balance energético y medición básica.

Versión B — Con soldadura (STEM avanzado)

Panel 6 V (3–5 W).
Módulo TP4056 con protección (DW01 + 8205A).
Batería Li-ion 18650 o LiFePO₄ 3.2 V (más segura).
Driver LED (corriente constante 300–500 mA) o resistencia calculada.
Fotocelda LDR + transistor/MOSFET para encendido automático nocturno.
LEDs de alta potencia (1 W) o matriz LED 3–12 V.
Porta-fusible mini (1 A) y fusible.
Tubo termorretráctil, estaño, cautín, multímetro.

Ventaja: control total del circuito y aprendizaje profundo.
Aprendizajes: carga de baterías, drivers LED, automatización y protecciones.

4) Dimensionamiento rápido (que sí sirve)

4.1 ¿Cuánta energía necesitas?

Imagina que quieres 3 horas de luz por la tarde con 2 W de LEDs (iluminación suave para un sendero).

Energía diaria requerida: $E \approx 2\text{ W} \times 3\text{ h} = 6\text{ Wh}$

4.2 ¿Qué batería usar?

Con una batería de 3.7 V nominal (Li-ion), la capacidad en Ah para 6 Wh es:

\text{Ah} \approx \frac{E}{V} = \frac{6}{3.7} \approx 1.62\text{ Ah}

Usa 2,000–3,000 mAh para margen y vida útil.

Si usas LiFePO₄ 3.2 V, calcula igual; es más segura y tolera más ciclos.

4.3 ¿Qué panel necesitas?

Con HSP = 5 y Performance Ratio (PR) ≈ 0.75:

P_{\text{panel}} \approx \frac{E}{\text{HSP} \cdot PR} = \frac{6}{5 \cdot 0.75} \approx 1.6\text{ W}

Recomendado: panel de 2–3 W (mejor 3–5 W si habrá días nublados o quieres más horas de luz).

5) Materiales y preparación (comunes a ambas versiones)

Botella PET transparente (1–1.5 L), limpia y seca.
Lija fina o esponja: matiza la pared interna para difundir mejor la luz.
Agua + gotas de cloro para sanitizar antes del armado.
Silicón o epóxico para sellar tapa y pasacables.
Bridas para fijar panel y caja de conexiones al poste o pared.
Pintura blanca para la cara inferior de la tapa (refleja luz hacia abajo).

Tip de diseño: si llenas parcialmente la botella con agua no será segura: la humedad provoca condensación y corrosión. Usa la botella como difusor vacío (más liviano y durable).

6) Construcción detallada (guía con explicación)

6.1 Preparar el difusor (botella)

Quita etiqueta, lava y seca.
Matiza por dentro con lija muy suave (o rocía una capa delgada de barniz mate por fuera).
Pinta la cara interna de la tapa de blanco o forra con aluminio para reflejar.
Haz un orificio pequeño en la tapa para pasar los cables del LED o del soporte.

¿Por qué? La superficie mate distribuye la luz y evita deslumbramientos. El reflector en la tapa aumenta el flujo útil hacia abajo.

6.2 Módulo de energía (sin soldadura)

Conecta el panel 5–6 V a la entrada solar del módulo (o a la entrada del TP4056 si esa es tu placa).
Inserta la batería en el portabatería. Verifica polaridad.
Conecta la tira LED 5 V a la salida del módulo (o a un puerto USB si existe).
Añade un interruptor entre la salida y el LED (o usa el botón del módulo).
Prueba al sol y revisa que el indicador de carga se encienda.

¿Por qué así? El módulo maneja la carga segura (corte por sobrecarga y por descarga profunda) y simplifica la electrónica.

6.3 Módulo de energía (con soldadura, versión avanzada)

Panel 6 V → TP4056 con protección (B+ / B– a batería; OUT+ / OUT– a carga).
Fusible de 1 A en serie con la batería para seguridad.
Driver LED (corriente constante). Si usas resistencia, calcula:
$R = \frac{V_{\text{bat}} - V_f}{I$ Ejemplo: LED blanco $V_f \approx 3.2\text{ V}$ , batería 3.7–4.2 V, $I = 120\text{ mA}$ → $R \approx 8.3\Omega$ (usa 10 Ω, 1/2 W).
Sensor crepuscular: LDR en divisor + transistor/MOSFET para encender al caer la luz.
Organiza todo en caja de conexiones con prensaestopas y sellado.

¿Por qué driver? Un LED necesita corriente controlada; el driver mantiene brillo estable y alarga vida.

6.4 Integración mecánica

Pega el porta-LED por dentro de la tapa (o cuélgalo con una varilla plástica).
Pasa los cables por el orificio y sella con silicón.
Atornilla el panel a un soporte con ángulo fijo (cercano a la latitud) mirando al sur en el hemisferio norte (norte en el hemisferio sur).
Monta la caja de conexiones detrás del panel o en un poste; evita que la lluvia le pegue directo.
Enrosca la botella y verifica que la luz se difunda uniforme.

7) Pruebas y mediciones (lo que convierte el armado en aprendizaje)

Carga diurna: deja el panel 4–6 h al sol. Registra clima, hora de inicio y fin.
Descarga nocturna: enciende la lámpara y mide tiempo hasta que baje el brillo.
Corriente de LED: con multímetro en serie, anota I (mA). Calcula potencia $P = V \times I$ .
Eficiencia práctica: compara Wh que calculaste vs. horas reales de luz.
Sombras: repite con el panel parcialmente sombreado y observa la caída de rendimiento.

Rúbrica rápida (para el docente):

Seguridad (conexiones, fusible, sellado) – 25%
Orden del cableado y fijaciones – 20%
Registros de medición y tabla de datos – 30%
Presentación (difusión de luz, estabilidad mecánica) – 25%

8) Seguridad (no la saltes)

Baterías: usa celdas con protección (o BMS). No cortocircuites. No cargues sin supervisión. No expongas a calor.
Cables: respeta polaridad. Aísla uniones con termorretráctil o cinta de buena calidad.
Sellado: evita entrada de agua a la caja eléctrica.
Montaje: panel firme; botella y tapa bien sujetas.

9) Mantenimiento y mejoras

Limpia el panel cada 2–4 semanas (polvo reduce producción).
Verifica tornillos y bridas (viento).
Si baja mucho la autonomía, cambia la batería o reduce corriente de LED.
Mejoras:
- Sensor crepuscular para encendido automático.
- Reflector de aluminio bajo la tapa para dirigir luz.
- Difusor doble (botella dentro de otra) para luz más suave.
- Panel mayor (5 W) para más horas de luz.

10) Variantes educativas (elige según tu tiempo)

Express (1 clase): versión A sin soldadura con tira LED USB y panel 2–3 W.
Laboratorio (2–3 clases): versión B con driver, LDR y pruebas de corriente.
Proyecto trimestral: comparar 3 grupos (panel 2 W, 3 W y 5 W) y publicar un informe de rendimiento con gráficos y fotos.

11) Problemas típicos y cómo resolverlos

No enciende: revisa polaridad batería/LED; fusible sano; botón del módulo.
Carga muy lenta: panel sucio o mal orientado; sombras; cables largos y delgados.
Parpadeo del LED: batería descargada o driver inadecuado; baja la corriente.
Vaho dentro de la botella: sellado deficiente o humedad previa; seca bien y vuelve a sellar.

12) Impacto y sostenibilidad (lo que hace valioso el proyecto)

Reutilizar botellas PET evita residuos, y usar un panel pequeño demuestra que poca energía bien gestionada resuelve necesidades reales. Este proyecto puede escalarse: más botellas = senderos iluminados, huertos escolares visibles, carteles informativos nocturnos. Además, los estudiantes aprenden física, electrónica y diseño con un objeto útil para su comunidad.

13) Conecta con la serie

Fundamentos: ¿Qué es la energía solar y cómo funciona?
Comparativa: Térmica vs. Fotovoltaica
Proyecto previo: Horno solar con cartón y papel aluminio
Siguiente proyecto (térmica): Experimento de calentamiento de agua con PET (mediciones de temperatura, pérdidas y gráfica tiempo–°C).
Siguiente proyecto (FV): Mini panel solar para cargar celulares (cálculos de Wh, PR y MPPT/PWM).

14) Glosario mínimo (para no perderse)

BMS (Battery Management System): circuito que protege la batería contra sobrecarga/descarga.
Driver LED: fuente de corriente constante para LEDs de potencia.
HSP (Horas Sol Pico): horas equivalentes de sol pleno (1,000 W/m²) al día.
PR (Performance Ratio): factor de pérdidas del sistema (0.70–0.85 en proyectos pequeños).
Difusor: elemento que suaviza la luz (en este caso, la propia botella PET).