¿Sabes cómo la física solar ilumina tu vida en Chile?

Pregunta 1 (1 pts) — Calcula la energía solar incidente diaria total sobre el sistema en Antofagasta y en Concepción

1. Cálculo en Antofagasta — Para Antofagasta: $E_{\text{incidente}}=7.2{\text{kWh/m}}^2/\text{día}\times 50{\text{m}}^2=360\text{kWh/día}$
   $$E_{\text{incidente, Antofagasta}}=7.2\times 50=360\text{kWh/día}$$
2. Cálculo en Concepción — Para Concepción: $E_{\text{incidente}}=4.1{\text{kWh/m}}^2/\text{día}\times 50{\text{m}}^2=205\text{kWh/día}$
   $$E_{\text{incidente, Concepción}}=4.1\times 50=205\text{kWh/día}$$

$$360\text{kWh/día (Antofagasta)},205\text{kWh/día (Concepción)}$$

→ Antofagasta: 360 kWh/día, Concepción: 205 kWh/día

Pregunta 2 (1 pts) — Determina la energía eléctrica generada diariamente en cada ciudad

1. Energía eléctrica diaria — Multiplica la energía incidente por la eficiencia del 18%. Para Antofagasta: $360\text{kWh}\times 0.18=64.8\text{kWh/día}$. Para Concepción: $205\text{kWh}\times 0.18=36.9\text{kWh/día}$
   $$E_{\text{eléctrica, Antofagasta}}=360\times 0.18=64.8\text{kWh/día}$$

$$64.8\text{kWh/día (Antofagasta)},36.9\text{kWh/día (Concepción)}$$

→ Antofagasta: 64.8 kWh/día, Concepción: 36.9 kWh/día

Pregunta 3 (1 pts) — Calcula el ahorro mensual en pesos chilenos para el colegio en Santiago si usa este sistema

1. Ahorro mensual total — Energía mensual en Antofagasta: $64.8\text{kWh/día}\times 30=1944\text{kWh}$. Ahorro: $1944\text{kWh}\times 120\text{CLP/kWh}=233280\text{CLP}$
   $$\text{Ahorro}=64.8\times 30\times 120=233280\text{CLP}$$

$$233280\text{CLP}$$

→ 233 280 CLP

Pregunta 4 (1 pts) — ¿Cuántos paneles de $2{\text{m}}^2$ necesitaría el colegio para generar $500\text{kWh}$ mensuales?

1. Energía por panel — Energía diaria por panel: $2{\text{m}}^2\times 7.2{\text{kWh/m}}^2/\text{día}\times 0.18=2.592\text{kWh/día}$
   $$E_{\text{panel}}=2\times 7.2\times 0.18=2.592\text{kWh/día}$$
2. Paneles necesarios — Energía mensual requerida: $500\text{kWh}$. Número de paneles: $500/(2.592\times 30)\approx 6.43$. Se necesitan 7 paneles.
   $$N_{\text{paneles}}=\frac{500}{2.592\times 30}\approx 6.43\to 7\text{paneles}$$

$$7\text{paneles}$$

→ 7 paneles

Pregunta 1 (1 pts) — Explica brevemente cómo las manchas solares generan interferencia en las comunicaciones de radio

→ Las manchas solares aumentan la actividad solar, generando eyecciones de masa coronal que alteran la ionosfera y distorsionan las señales de radio en HF, especialmente en frecuencias como 15 MHz usadas en comunicaciones rurales.

Pregunta 2 (1 pts) — Calcula la nueva intensidad de la señal después de la interferencia

1. Cálculo — La intensidad se reduce un 30%, por lo que la nueva intensidad es $50\text{dBm}\times 0.70=35\text{dBm}$
   $$I_{\text{nueva}}=50\times 0.70=35\text{dBm}$$

$$35\text{dBm}$$

→ 35 dBm

Pregunta 3 (1 pts) — Propón una solución técnica para mitigar este efecto en las comunicaciones rurales

1. Solución — Usar frecuencias más bajas (VLF) o sistemas satelitales como Starlink para evitar la interferencia ionosférica.

→ Frecuencias VLF o comunicación satelital (Starlink)

Pregunta 1 (1 pts) — Calcula el área del espejo parabólico

1. Cálculo del área — Radio $r=1.2/2=0.6\text{m}$. Área $A=\pi \times {(0.6)}^2=1.13{\text{m}}^2$
   $$A=\pi \times {0.6}^2=1.13{\text{m}}^2$$

$$1.13{\text{m}}^2$$

→ 1.13 m²

Pregunta 2 (1 pts) — Determina la potencia solar incidente sobre el espejo

1. Potencia incidente — Potencia incidente $P=1000{\text{W/m}}^2\times 1.13{\text{m}}^2=1130\text{W}$
   $$P=1000\times 1.13=1130\text{W}$$

$$1130\text{W}$$

→ 1130 W

Pregunta 3 (1 pts) — Calcula la energía útil generada por el horno en 2 horas

1. Energía útil — Tiempo $t=2\text{horas}=7200\text{segundos}$. Energía útil $E=1130\text{W}\times 7200\text{s}\times 0.45=3661200\text{J}=3661.2\text{kJ}$
   $$E=1130\times 7200\times 0.45=3661200\text{J}=3661.2\text{kJ}$$

$$3661.2\text{kJ}$$

→ 3661.2 kJ

Pregunta 4 (1 pts) — ¿Es suficiente esta energía para hornear el pan? Si no, ¿qué área adicional de espejo necesitarías?

1. Comparación — Energía requerida: 1500 kJ. Energía generada: 3661.2 kJ. La energía generada es suficiente. No se necesita área adicional.
   $$E_{\text{generada}}>E_{\text{requerida}}\Rightarrow \text{Suficiente}$$

$$\text{Sí es suficiente}$$

→ Sí es suficiente, no se necesita área adicional

Pregunta 1 (1 pts) — Identifica qué gas atmosférico es responsable de la absorción a 650 nm

$${\text{O}}_2$$

→ Oxígeno molecular (${\text{O}}_2$)

Pregunta 2 (1 pts) — Calcula la intensidad de radiación que llega a la superficie en Santiago

1. Cálculo — Intensidad transmitida $I=2.5{\text{W/m}}^2\text{/nm}\times 0.60=1.5{\text{W/m}}^2\text{/nm}$
   $$I=2.5\times 0.60=1.5{\text{W/m}}^2\text{/nm}$$

$$1.5{\text{W/m}}^2\text{/nm}$$

→ 1.5 W/m²/nm

Pregunta 3 (1 pts) — Explica por qué el cielo de Santiago se ve azul durante el día

1. Explicación — La dispersión de Rayleigh favorece la dispersión de las longitudes de onda más cortas (azul) sobre las más largas (rojo). Por eso vemos el cielo azul y el Sol rojizo al atardecer cuando la luz atraviesa más atmósfera.

→ Por la dispersión de Rayleigh que dispersa más la luz azul que la roja

Pregunta 1 (1 pts) — Calcula la energía generada normalmente en 2 horas

1. Cálculo — Energía normal en 2 horas: $10\text{MW}\times 2\text{h}=20\text{MWh}$
   $$E=10\times 2=20\text{MWh}$$

$$20\text{MWh}$$

→ 20 MWh

Pregunta 2 (1 pts) — Determina la energía perdida durante las 2 horas del eclipse

1. Energía durante eclipse — Capacidad durante eclipse: $5\%$ de $10\text{MW}=0.5\text{MW}$. Energía generada: $0.5\text{MW}\times 2\text{h}=1\text{MWh}$
   $$E_{\text{eclipse}}=0.5\times 2=1\text{MWh}$$
2. Energía perdida — Energía perdida: $20\text{MWh}-1\text{MWh}=19\text{MWh}$
   $$E_{\text{perdida}}=20-1=19\text{MWh}$$

$$19\text{MWh}$$

→ 19 MWh

Pregunta 3 (1 pts) — Explica cómo los operadores del Sistema Eléctrico Nacional (SEN) compensaron esta pérdida de generación

1. Compensación — Los operadores del SEN activaron centrales hidroeléctricas de embalse (como Rapel o Colbún) y centrales térmicas a gas para compensar la caída de generación solar y mantener la estabilidad de la red.

→ Centrales hidroeléctricas y térmicas

Pregunta 1 (1 pts) — Calcula la cantidad de datos usados para estudiar eyecciones de masa coronal

1. Cálculo de datos — Datos para eyecciones: $1.5\text{TB}\times 0.20=0.3\text{TB}=300\text{GB}$
   $$D=1.5\times 0.20=0.3\text{TB}=300\text{GB}$$

$$300\text{GB}$$

→ 300 GB

Pregunta 2 (1 pts) — Determina el tiempo diario necesario para transmitir estos datos a una estación en Santiago usando el ancho de banda dado

1. Conversión a bits — 300 GB = $300\times 8\times {10}^{12}=2.4\times {10}^{15}\text{bits}$
   $$D_{\text{bits}}=300\times 8\times {10}^{12}=2.4\times {10}^{15}\text{bits}$$
2. Tiempo de transmisión — Tiempo $t=2.4\times {10}^{15}\text{bits}/100\times {10}^6\text{bps}=24000\text{segundos}=6.67\text{horas}$
   $$t=\frac{2.4\times {10}^{15}}{100\times {10}^6}=24000\text{s}=6.67\text{h}$$

$$6.67\text{horas}$$

→ 6.67 horas

Pregunta 3 (1 pts) — Explica cómo estos datos ayudan a predecir tormentas geomagnéticas que afectan a Chile

1. Explicación — Los datos del SDO permiten detectar eyecciones de masa coronal horas antes de que lleguen a la Tierra, lo que permite a los operadores del SEN y de telecomunicaciones en Chile tomar medidas preventivas como desconectar temporalmente equipos sensibles o redirigir comunicaciones satelitales.

→ Permiten predecir tormentas geomagnéticas y tomar medidas preventivas en redes eléctricas y comunicaciones