Casa con luces LED por habitaciones

Qué va a aprender

• Qué es un circuito en paralelo: cada LED tiene su propio camino entre las dos pistas, así que si uno falla los demás siguen encendidos.
• Que un LED tiene polaridad: la pata larga (+) va a la pista positiva y solo así se enciende.
• Cómo un difusor (papel vegetal) reparte la luz de un punto por toda la ventana.
• Cómo usar cinta de cobre como cable plano y cómo hacer esquinas sin cortar la pista.

Prepara antes

• Imprime las plantillas al 100 % y comprueba la línea roja de 50 mm de la cabecera.
• Prueba cada LED con la pila: pata larga en la cara + (la plana con letras), pata corta en la cara −. Separa los que no funcionen.
• Comprueba que los 3 LEDs son del mismo color y encienden con un brillo parecido.
• Corta las ventanas y la puerta con cúter antes de la sesión si los niños son pequeños.
• Prepara una habitación que se pueda oscurecer para la prueba final.

Materiales y herramientas

• Cartón corrugado — 1 lámina de 40 × 35 cm
  simple, 3–4 mm (caja de envíos), liso
• LEDs de 5 mm — 3 (+1 de repuesto) comprar
  blanco cálido o amarillo, todos del MISMO color; con las patas sin recortar (unos 25–28 mm)
• Pila de botón CR2032 — 1 comprar
  litio 3 V, 220 mAh
• Portapilas CR2032 con interruptor y cables — 1 comprar
  con interruptor ON/OFF y cables rojo (+) y negro (−) de 10–15 cm
• Cinta de cobre adhesiva — ≈ 80 cm comprar
  5–6 mm de ancho, adhesivo conductor si es posible
• Papel vegetal (papel manteca / de horno) — 3 cuadrados de 26 × 26 mm
  translúcido: difunde la luz
• Folio blanco — 1
  para forrar por dentro la pared trasera B: refleja la luz de los LEDs hacia las ventanas
• Cinta adhesiva — 1 rollo
  transparente o de carrocero
• Barritas de silicona — 2
  para pistola de silicona caliente
• Témperas o rotuladores — a gusto
  decorar ANTES de montar el circuito

Herramientas

• Cúter, regla metálica y base de corte — cortar paredes, ventanas y puerta adulto
• Tijeras — recortar plantillas, papel vegetal y cinta de cobre
• Pistola de silicona caliente — unir paredes y tejado adulto
• Punzón o palito de brocheta — agujero de 3 mm para los cables adulto
• Alicates de punta o pinzas de depilar — doblar las patas de los LEDs
• Barra de pegamento — pegar las plantillas de papel sobre el cartón

Piezas y plantillas

• A · Pared frontal (cara exterior) ×1 — cartón corrugado 3–4 mm
• B · Pared trasera ×1 — cartón corrugado 3–4 mm
• C · Pared lateral con el portapilas ×1 — cartón corrugado 3–4 mm
• D · Pared lateral lisa ×1 — cartón corrugado 3–4 mm
• E · Tejado ×1 — cartón corrugado 3–4 mm
• F · Difusor de ventana ×3 — papel vegetal
• G · Plantilla del circuito (cara interior del frente) ×1 — papel

Paso a paso

1. Prueba los LEDs

   Toma la pila CR2032 y pon la pata larga de cada LED sobre la cara + (la plana con letras) y la corta sobre la cara − . Si enciende, el LED vale. Separa 3 que den el mismo brillo.

   Comprueba: Si un LED no enciende, dale la vuelta: quizá estaban las patas al revés. Si sigue sin encender, está roto.

2. Corta las cinco piezas adulto

   Pega las plantillas A, B, C, D y E sobre el cartón con barra de pegamento y corta por la línea continua con cúter y regla. El tejado E mide 104 × 216 mm: trázalo directamente con regla si no cabe en la hoja. Después, el adulto abre con el punzón el agujero de 3 mm de C, a 20 mm del borde frontal y a 28 mm del borde de arriba.

3. Abre ventanas y puerta adulto

   Corta las 3 ventanas de 18 × 18 mm de la pared A. En la puerta, corta solo el lado de arriba y el derecho (28 y 45 mm) y dobla el izquierdo para que se abra como una bisagra.

   Comprueba: Las ventanas tienen esquinas limpias y la puerta abre y cierra sin romperse.

4. Decora las paredes

   Pinta las caras exteriores de A, B, C, D y E con témperas o rotuladores (tejas, ladrillos, marcos de ventana). Deja secar 10 minutos antes de seguir: con la pintura húmeda la cinta de cobre no pega.

5. Pega los difusores

   Por la cara interior de A, pega un cuadrado de papel vegetal F de 26 × 26 mm sobre cada ventana con 4 tiras finas de cinta en los bordes. Después pega encima la plantilla G, con sus huecos coincidiendo con las ventanas.

   Comprueba: Mira la pared a contraluz: las tres ventanas se ven blanquecinas y la plantilla G queda alineada.

6. Pega las dos pistas de cobre

   Pega una tira de cinta de cobre de 122 mm sobre la línea PISTA + (arriba) y otra igual sobre PISTA − (abajo). Presiona fuerte con la uña. Mirando la pared desde dentro, las pistas empiezan a 8 mm del borde izquierdo y acaban a 10 mm del derecho, que es el lado donde irá la pared C: ahí conectarás los cables.

   Comprueba: Las dos pistas están separadas 36 mm y no se tocan en ningún punto.

7. Dobla las patas de los LEDs

   Con alicates, dobla las dos patas de cada LED 90° a 8 mm de su base (donde acaba el plástico). Luego abre la pata larga hacia arriba y la corta hacia abajo, en línea, formando una T con el LED de pie en el centro. Corta lo que sobre para que cada pata mida 18 mm desde el codo (la corta puede quedarse en 16 mm: basta con que pise la cinta de la pista).

   Truco: Antes de doblar, marca la pata larga con un punto de rotulador rojo: tras doblar ya no se nota cuál era la larga.

8. Coloca los LEDs

   Apoya la T de cada LED plana sobre la plantilla G, con el codo en el centro de su ventana: el LED queda de pie, separado 8 mm de la pared y mirando hacia el interior de la casa. La pata + (marcada en rojo) apoya sobre la pista de arriba y la − sobre la de abajo. Sujeta cada pata con un trocito de cinta de cobre de 15 mm pegado encima.

   Comprueba: Pon la pila en el portapilas y el interruptor en ON. Apoya la punta pelada del cable rojo en el extremo de la pista + y la del negro en la pista − (si los cables no vienen pelados, pela ya 10 mm de cada uno): los tres LEDs deben encenderse a la vez. Después apágalo.
   Truco: Los LEDs no apuntan a las ventanas: la luz va hacia dentro, rebota en la pared trasera forrada de blanco y vuelve a salir por las tres ventanas. Así cada ventana se ilumina entera y por igual, sin un punto brillante en el centro.

9. Monta las paredes adulto

   Pega un folio blanco por la cara interior de la trasera B (recórtalo con su forma). Después, con silicona, pega las paredes laterales C y D por dentro de A, enrasadas con sus bordes, y por último la trasera B, con el folio hacia dentro. La pared C va en el lado donde terminan las pistas, con el agujero de 3 mm junto a la pared frontal.

   Comprueba: La caja queda a escuadra y los LEDs no se han movido.

10. Conecta el portapilas adulto

    El adulto pega el portapilas por fuera de la pared C con silicona. Pasa sus cables por el agujero de 3 mm. Si no lo hiciste en el paso 8, pela 10 mm de cada uno; pon el cobre del rojo sobre el final de la pista + y el negro sobre la pista −, y cúbrelos con 20 mm de cinta de cobre presionando fuerte.

    Comprueba: Pon el interruptor en ON: se encienden los 3 LEDs.
    Truco: Sin portapilas: deja salir las pistas por una ranura, apoya la pila con la cara − sobre la pista − y haz una solapa de cartulina forrada de cobre unida a la pista + que se cierre sobre la pila con una pinza de la ropa. La pinza es el interruptor.

11. Pon el tejado adulto

    Dobla el tejado E por la cumbrera y apóyalo sobre los dos hastiales triangulares de A y B, con 8 mm de alero por delante y por detrás. Pégalo con un cordón de silicona a lo largo de los cuatro bordes inclinados.

12. Enciende en la oscuridad

    Apaga la luz de la habitación, coloca la casa sobre la mesa y pon el interruptor en ON. Las tres ventanas deben iluminarse de forma pareja y la luz escapará también por la rendija de la puerta.

¿Funciona? La prueba

Con la habitación a oscuras, enciende y observa desde 1 m. Después tapa una ventana con el dedo y abre la puerta.

Qué debe pasar: Las 3 ventanas lucen con un brillo suave y parecido. Si quitas un LED, los otros dos siguen encendidos (paralelo). Con una CR2032 nueva, la casa luce de forma continua unas 8–15 horas.

Si algo falla

• No se enciende ningún LED — Pistas + y − invertidas, interruptor en OFF o cable mal unido a la cinta. Solución: Comprueba que el cable rojo va a la pista de arriba. Aprieta las uniones con la uña o añade otro trozo de cinta de cobre encima.
• Se enciende un LED pero otro no — Ese LED está al revés o su pata no toca bien la pista. Solución: Dale la vuelta al LED (larga arriba) y presiona su trocito de cinta de cobre. Pruébalo directamente sobre la pila.
• Los LEDs dan muy poca luz — Pila gastada o LEDs blancos de alta tensión directa. Solución: Cambia la pila. Si persiste, usa LEDs amarillos o blancos cálidos de 2,8–3 V. Mira la casa a oscuras.
• Uno brilla mucho y los otros casi nada — LEDs de distinto color o tipo. Solución: Usa tres LEDs iguales del mismo paquete.
• Funciona solo si aprieto una zona — La cinta de cobre se ha cortado en una esquina o el adhesivo no conduce. Solución: En las uniones, pon el cobre sobre cobre doblando la punta de la cinta (cara metálica contra cara metálica) o refuerza con otro trozo.
• La pila se calienta — Cortocircuito: las pistas + y − se tocan. Solución: Apaga, busca el punto de contacto (a menudo un trozo de cinta torcido) y sepáralo con cinta adhesiva normal.

Seguridad

• Las pilas de botón son muy peligrosas si se tragan (pueden quemar el esófago en 2 horas): guárdalas fuera del alcance de menores de 6 años y, si se traga una, ve a urgencias de inmediato.
• Nunca conectes los LEDs a una pila de 9 V sin resistencia: se queman y pueden calentarse.
• El cúter y la silicona caliente los usa un adulto.
• Las patas de los LEDs pinchan: dóblalas hacia dentro y no dejes puntas sueltas.
• Apaga la casa cuando no la mires; un cortocircuito calienta la pila de litio.

La ciencia detrás

Para los niños

La electricidad sale de la pila por la cara + como si fuera agua por una tubería, recorre la pista de cobre de arriba, baja por cada LED y vuelve por la pista de abajo a la cara −. Cada LED tiene su propio camino, como tres toboganes uno al lado del otro: si uno se rompe, los demás siguen funcionando. El LED solo deja pasar la electricidad en un sentido, por eso hay que ponerlo con la pata larga hacia el +. El papel vegetal es como una nube: reparte la luz para que brille toda la ventana.

Para el adulto

Los tres LEDs están en paralelo entre las dos pistas, así que cada uno recibe la misma tensión (la de la pila menos la caída en las pistas, despreciable). Un LED es un diodo: solo conduce en polarización directa, a partir de su tensión umbral (≈ 2 V amarillo/rojo, ≈ 2,8–3,1 V blanco). Por encima de ese umbral la corriente crece casi exponencialmente, por lo que normalmente se necesita una resistencia limitadora. Con una CR2032 no hace falta: su resistencia interna (≈ 10–30 Ω, más cuanto más gastada) limita la corriente total a unos 10–25 mA. Con 220 mAh de capacidad y ≈ 15 mA de consumo, dura del orden de 10 h. Mezclar colores falla porque el LED de menor tensión umbral fija la tensión del paralelo por debajo del umbral de los demás. El papel vegetal es un difusor: dispersa la luz en muchas direcciones (dispersión en las fibras de celulosa) y convierte una fuente casi puntual en una superficie iluminada de forma más uniforme; separar el LED 8 mm aumenta el área iluminada. La cinta de cobre actúa como conductor plano; su adhesivo puede no ser conductor, por eso en las uniones conviene que cobre toque cobre.

• circuito en paralelo: conexión en la que cada aparato tiene su propio camino entre los dos polos de la pila.
• polaridad: el lado + y el lado − de una pila o de un LED.
• LED: diodo emisor de luz: una lucecita que solo funciona en un sentido.
• difusor: material que reparte y suaviza la luz.
• cortocircuito: cuando + y − se tocan directamente sin pasar por nada: la pila se descarga y se calienta.

Por edades

• 5–7 años: El adulto corta y monta la casa y dobla las patas de los LEDs. El niño decora, pega los difusores y las pistas de cobre (líneas marcadas) y coloca los LEDs con la pata roja arriba. Céntrate en «la luz tiene un camino de ida y otro de vuelta».
• 8–10 años: Hacen todo salvo cúter y silicona. Que comprueben cada LED con la pila antes de colocarlo y que encuentren solos el fallo si uno no enciende.
• 11–12 años: Que añadan un interruptor por habitación (solapa de cobre en cada pista + de LED) y que dibujen el esquema eléctrico con símbolos. Reto: medir con un polímetro la tensión y la corriente con 1, 2 y 3 LEDs.

En grupo o en clase

Parejas, una casa por pareja (≈ 2 € por casa en LEDs, pila y portapilas). Antes de la sesión: cortar las piezas de cartón (o usar cajas de leche de 1 L como cuerpo), imprimir las plantillas G y cortar la cinta de cobre en tiras de 122 mm. Sesión de 90 min: 10 min de demostración del LED y la pila, 60 min de montaje, 20 min para apagar la luz del aula y juntar las casas en un «barrio» sobre una mesa. Ten LEDs y pilas de repuesto.

Retos

• Añade un cuarto LED en el desván (ventana en el hastial) sin hacer una pista nueva desde la pila.
• Pon un interruptor independiente para cada ventana.
• Construye una farola de calle con un LED, una pajita y dos tiras de cobre conectada a la misma pila.
• Haz que la casa se encienda al abrir la puerta (la puerta cierra el circuito al moverse).

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