Construye un ventilador solar con motor reciclado. Dos configuraciones (directa y con buffer), seguridad, mediciones y mejoras para un prototipo útil en la escuela.
A la 1:30 p. m., el salón de tecnología se siente pesado. Sobre la mesa hay un pequeño motor DC rescatado de un juguete viejo, una hélice hecha con plástico de botella y un mini panel solar. Cuando el Sol pega, el motor intenta girar… pero no siempre arranca. Hoy vas a convertir esa escena en un prototipo funcional: un ventilador solar que se enciende con luz, con mediciones reales y decisiones de diseño que tú justificarás.
Este tutorial está diseñado para estudiantes de preparatoria y docentes que quieran aplicar energía fotovoltaica en algo tangible. Aprenderás a:
Reusar un motor DC y una hélice casera o comercial.
Entender la relación entre irradiancia solar, voltaje, corriente, par de arranque y flujo de aire.
Elegir entre dos configuraciones: conexión directa (simple) o con buffer (arranca mejor).
Medir voltaje, corriente y RPM para mejorar el diseño.
Integrar seguridad mecánica y eléctrica en un proyecto escolar.
No necesitas electrónica avanzada; basta saber usar un multímetro y reconocer polaridad (+/−). Supondremos:
Cuentas con Sol directo al menos 1–2 horas.
Tienes un motor DC de juguete/ventilador (3–12 V) y una hélice (o la fabricarás).
Puedes conseguir un mini panel solar de 6–12 V y 3–10 W.
Dispones de herramientas básicas: destornilladores, pegamento epóxico/silicón, bridas, alicate, cutter.
Un motor DC necesita voltaje suficiente para vencer la fricción y un par de arranque mayor que su carga (la hélice y el aire). La luz solar genera electricidad en el panel; si el Sol baja, el voltaje también y el motor puede no arrancar. Por eso existen dos enfoques:
Modo A – Directo (Sol → Panel → Motor): es el más simple. Funciona bien con Sol pleno y una hélice ligera.
Modo B – Con buffer: agregas un pequeño almacenamiento (capacitor grande o batería con cargador) para acumular energía y dar el golpe de arranque cuando sube la irradiancia. También estabiliza giros con nubes.
Idea clave: un ventilador “necesita arrancar”. Si el panel no da el pico de corriente al inicio, el motor tiembla y no gira. El buffer resuelve ese cuello de botella.
Motor reciclado: motores tipo “130/180” (3–6 V) o de ventiladores USB (5 V) funcionan muy bien.
Panel solar:
Opción 1: 6 V / 5 W (Vmp ~6 V, Imp ~0.8 A).
Opción 2: 12 V / 10 W + regulador buck a 6–9 V para el motor (mejor margen con nubes).
Buffer (elige uno):
Capacitor 2200–4700 µF / 16 V (arranque básico) o supercap 5–10 F (con módulo limitador).
Batería: 18650 (Li-ion 3.7 V) con BMS + boost a 6–9 V, o LiFePO₄ 3.2 V + elevador (seguridad y más ciclos).
Hélice:
Comercial de 70–120 mm o casera (cortada de PET; ver paso de fabricación).
Electrónica y seguridad:
Diodo Schottky (bloqueo de retorno), fusible 1–3 A, interruptor, zócalo/guardado de dedos, rejilla.
Mecánica:
Base de madera o acrílico, soporte inclinado para el panel (≈ latitud), eje/collet para fijar hélice.
Retira el motor del dispositivo viejo. Con un clip o collet, fija la hélice provisionalmente (no acerques dedos). Gíralo a mano para sentir fricción.
Prueba rápida: con una pila AA/AAA o fuente 3–5 V, verifica que gire libre y escucha si roza. Si no arranca fácil a 3–4 V, anota: ese motor quizá requiera más voltaje o mejor buffer.
¿Qué aprendiste? Cada motor tiene un voltaje de arranque. Si el panel no lo supera, no girará aunque alumbren las nubes.
Coloca el panel al Sol (orientado al sur en hemisferio norte; norte en hemisferio sur; inclinación ~latitud). Conecta + panel → + motor y − panel → − motor a través de:
un interruptor,
un diodo Schottky en serie para evitar cualquier retorno.
Observa: ¿arranca instantáneo a sol pleno? ¿Se “traba” con nubes? Mide V y I con multímetro; anota en tu bitácora.
¿Qué aprendiste? La I–V del panel cae con poca luz. Si el motor exige corriente alta al arranque, el panel “se viene abajo” y no arranca.
Opción capacitor (simple): coloca un electrolítico 2200–4700 µF en paralelo con el motor (cerca de sus terminales). El capacitor se carga unos segundos y asiste el arranque cuando cierras el interruptor.
Opción batería (robusta):
Li-ion 18650 con BMS + cargador solar (p. ej., TP4056 en configuración adecuada) y un elevador buck-boost a 6–9 V para motor.
LiFePO₄ 3.2 V + cargador específico y elevador.
Cableo: Panel → Cargador → Batería → Elevador → Motor. Mantén fusible en serie con batería.
¿Qué aprendiste? Con buffer, la velocidad es más estable y el motor arranca aunque pase una nube.
Con una botella PET, marca cuatro “palas” simétricas y córtalas. Con calor moderado (secadora) puedes dar torsión leve a cada pala para generar empuje.
Fija al eje con un collet o adaptador impreso (si tienes acceso a 3D). Balancea la hélice: gira a mano y recorta la pala que “cae” para evitar vibración.
¿Qué aprendiste? Una hélice ligera y balanceada requiere menos par de arranque. Eso ayuda tanto en modo directo como con buffer.
Instala el motor en una base rígida; delante, coloca una rejilla o aro que impida contacto con la hélice. Dirige el flujo hacia el rostro/espacio que te interesa y fija el panel con su ángulo correcto.
Prueba de campo: mide temperatura y confort antes/después a la misma distancia durante 2–3 min en Sol. Una tira de papel o un anemómetro escolar te sirve para ver cambios en flujo.
¿Qué aprendiste? La mecánica importa tanto como la eléctrica: mal ángulo o vibración tiran abajo el desempeño.
Registra durante 30–40 min: Voltaje del panel (V), Corriente del motor (A), RPM (si cuentas con tacómetro o cámara lenta para estimar), estado del cielo y viento.
Gráfica 1: tiempo vs. voltaje del panel.
Gráfica 2: tiempo vs. RPM o “flujo relativo” (longitud de desviación de tirita de papel).
Conclusiones: identifica picos/baches por nubes, relación con arranque y cómo el buffer estabiliza.
¿Qué aprendiste? Pasaste de “funciona/no funciona” a datos para decidir: cambiar hélice, subir panel, ajustar voltaje del elevador o tamaño del capacitor.
Sin rejilla de seguridad: riesgo de cortes. Siempre protege la hélice.
Panel mal orientado: pierdes 10–20% fácil. Ajusta orientación e inclinación al mediodía.
Cables delgados/largos: caídas de tensión → menor par. Usa AWG 20–18 según tramo.
Sobrecargar al motor: hélice pesada = alto corriente de arranque; balancea y aligera.
Sin diodo/fusible: ante errores, puedes dañar componentes. Agrega Schottky y fusible.
Arranque confiable: ¿enciende <2 s con Sol pleno? ¿Se recupera tras una nube?
Estabilidad: variación de RPM (%).
Consumo: I del motor en operación (A).
Confort: diferencia de sensación o velocidad del aire (si hay anemómetro).
Eficiencia práctica: ¿mejoró con hélice balanceada y buffer? Documenta.
Plantilla de bitácora (tiempo, V, I, RPM, clima).
Ficha de riesgos (mecánicos y eléctricos).
Guía de hélice PET (plantillas de corte y ángulos de torsión).
1) ¿Qué panel solar necesito para mover un motor reciclado?
Para motores DC pequeños (tipo 130/180 o 5 V), un panel de 6–12 V y 3–10 W funciona bien. Con 6 V/5 W tendrás movimiento en sol pleno; con 12 V/10 W y regulador lograrás arranque más confiable en condiciones variables.
2) ¿Por qué el ventilador no arranca cuando hay nubes?
El arranque requiere un pico de corriente (par de arranque). Con poca irradiancia, el panel cae de tensión y no supera ese umbral. Agregar un buffer (capacitor grande o batería con cargador) acumula energía y permite el impulso de arranque.
3) ¿Qué es el buffer y cómo se conecta?
El buffer puede ser un capacitor 2200–4700 µF en paralelo con el motor o una batería (18650 o LiFePO₄) con cargador y elevador a 6–9 V. Conexión: Panel → Cargador → Batería → Elevador → Motor, con fusible en serie.
4) ¿Qué protecciones eléctricas debo incluir?
Un diodo Schottky en serie para evitar retornos, un fusible 1–3 A en la línea de batería, cables con calibre AWG adecuado, polaridad correcta y caja estanca/ventilada según el convertidor. No expongas la batería al sol directo.
5) ¿Qué hélice es mejor y cómo la balanceo?
Usa una hélice ligera de 70–120 mm (comercial o PET). Balancea girando a mano y recortando la pala que pesa más. Menos vibración = menor consumo y más flujo.
6) ¿Cómo mido y valido el rendimiento?
Registra V del panel, I del motor y RPM (o indicador de flujo). Grafica tiempo vs V/A/RPM y anota clima y sombras. Compara modo directo vs con buffer para ver estabilidad y mejora.
7) ¿Qué medidas de seguridad debo tomar?
Coloca rejilla o protector de dedos, base estable, panel bien orientado/inclinado, cables sujetos, nada de manos mojadas. Supervisa el uso y evita acercar cabello o ropa suelta a la hélice.
8) ¿Cómo optimizo el flujo de aire sin aumentar demasiado el consumo?
Mejora la orientación del panel, usa hélice con buen perfil y ángulo de ataque moderado, reduce rozamientos del eje, añade ducto/difusor y emplea un elevador estable para mantener la tensión del motor.
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