ADAPTACIÓN DE UNA BICICLETA ESTÁTICA PARA GENERACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA Y ALMACENAMIENTO EN...
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ADAPTACIÓN DE UNA BICICLETA ESTÁTICA PARA GENERACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA Y ALMACENAMIENTO EN UNA BATERIA INTEGRANTES: Wilmer Aldas Erick Pástor Alejandro Ramos Santiago Vayas TUTOR: Ing. María Isabel Uvidia Riobamba 14 –septiembre del 2013 PARALELO: CING 04
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ADAPTACIÓN DE UNA BICICLETA ESTÁTICA PARA GENERACIÓN DE
ENERGÍA ELÉCTRICA Y ALMACENAMIENTO EN UNA BATERIA
INTEGRANTES:
Wilmer Aldas
Erick Pástor
Alejandro Ramos
Santiago Vayas
TUTOR:
Ing. María Isabel Uvidia
Riobamba 14 –septiembre del 2013
PARALELO: CING 04
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INTRODUCCION
Históricamente nuestra civilización ha realizado una búsqueda exhaustiva de cualquier
fuente de energía disponible. La humanidad como primer paso para producir energía
utilizó las llamadas energías de sangre que consistían en el uso de animales domésticos y
esclavos humanos para trabajar la tierra y cumplir otros fines energéticos, pero fue
descartada debido a baja sustentabilidad. Al pasar el tiempo la idea se focalizó en producir
energía a través de los recursos naturales disponibles como el viento y el agua, pero estas
fuentes de energías cambiaron radicalmente hasta el descubrimiento del vapor, a través de
la combustión de madera o carbón. El vapor a su vez nos permitió producir un vector
energético como la electricidad que actualmente aporta la energía a un 40% de las
necesidades humanas, especialmente en el ámbito doméstico, posteriormente llegaríamos a
la utilización de combustibles fósiles líquidos y la fisión atómica. La gran demanda de
energía eléctrica y la gran riqueza de recursos hídricos produjeron el uso de la energía
hidráulica a través de la construcción de grandes centrales hidroeléctricas de dimensiones
considerables. La energía hidráulica se ha utilizado durante años para uso directo en la
generación de energía eléctrica.
En la actualidad tiene especial importancia la construcción de pequeños sistemas
generadores de energía como alternativa de generación energética en zonas rurales de
difícil acceso donde no llega una red electro energética. Los sistemas eléctricos
interconectados han resuelto el abastecimiento de los sistemas urbanos y en un menor
porcentaje la demanda energética en las zonas rurales.
La bicicleta estática generadora de energía es un prototipo con gran potencial energético
que se utiliza para proveer una fuente de bajo costo de electricidad con el fin de encender
artefactos eléctricos de bajo consumo tales como focos, lámparas y aparatos electrónicos
como celulares, secadoras de cabello, etc; aprovechando el potencial muscular humano y
con esto también ayudando a mejorar el estado físico de las personas que lo utilicen.
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CAPÍTULO I
1. El PROBLEMA
1.1. Planteamiento del problema
Encender un ordenadory otros artefactos que utilizamos cotidianamente es posible
gracias a la energía eléctrica. Dicha forma de energía es la más empleada por el ser
humano en su rutina diaria, ya que este sistema energético es el pilar fundamental en
el desarrollo de la industria, en la tecnología y en la sociedad.
La electricidad se ha convertido en un elemento indispensable en la vida del ser
humano, gracias a esta el hombre vive con un sin número de comodidades.
En nuestro país la electricidad se obtiene a través de centrales hidroeléctricas que
están ubicadas principalmente en la región amazónica y sierra centro, en donde se
utilizan grandes afluentes de agua, pero estas centrales hidroeléctricas se ven
perjudicadas cuando existe escases de agua por la sequía o ausencia de lluvias,
aunque también en algunas represas especialmente las de tamaños considerables
los embalses de millones de litros de agua producen un impacto negativo sobre el
medio ambiente debido a sus daños colaterales.
En las zonas urbanas del país el suministro eléctrico se lo hace a través de cableado
eléctrico, los mismos que no abastecen a ciertos lugares en las zonas rurales ya que
son de difícil accesibilidad; por esta razón ciertos lugares se han quedado sin
servicio eléctrico y suspoblaciones se encuentra en situaciones precarias, y como
efecto produciendo también necesidades económicas y sociales.
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La demanda de energía eléctrica en áreas rurales alejadas se caracteriza por bajos
niveles de consumo y grandes áreas de dispersión de la población estableciéndose
así una baja densidad de consumidores, esto ocasiona procesos migratorios hacia las
ciudades y convierte a los pobladores rurales en habitantes urbanos marginales, lo
que nos lleva a la idea de presentar una alternativa de solución al problema de
abastecimiento de energía en ciertos sectores dispersos a través de la construcción
de una bicicleta estática capaz de generar energía eléctrica suficiente como para
encender artefactos de uso doméstico y a la vez almacenar dicha energía para su
posterior uso.
1.2. Formulación del problema
¿Mediante la implementación de este nuevo modelo energético podremos disminuir
el impacto causado por la escasez de energía eléctrica en los sectores rurales de
difícil acceso
1.3. Objetivos
1.3.1. Objetivo general
Adaptar un sistema que genere energía eléctrica a través de unabicicleta,
basados en conocimientos físicos y matemáticos.
1.3.2. Objetivos específicos
Evidenciar el proceso de transformación de energía mecánica en eléctrica
logrando encender artefactos eléctricos.
Obtener la generación de corriente alterna cuyo voltaje encenderá un
artefacto eléctrico.
Realizar la recarga de baterías de artefactos electrónicos de bajo consumo
energético tal como celulares, cámaras fotográficas, computadoras
portátiles entre otros.
Presentar un modelo energético de bajo costo y larga vida útil.
Promover la producción de energía limpia desde la comodidad de la
vivienda.
Impulsar el deporte en la comodidad del hogar.
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1.4. Justificación
La falta de información y conocimiento delas distintas formas de producción de
energía,nos ha convertido en personas dependientes de las corporaciones que
producen y comercializan energía.
La construcción de una bicicleta generadora de energía eléctrica constituye una
fuente alternativa viable de producirla, favoreciendo a los asentamientos humanos,
mejorando las condiciones de calidad de vida y promoviendo el desarrollo
industrial, económico y social de las poblaciones. Cabe señalar también que la
implementación de este sistema de energía ayudaría a disminuir la contaminación
del medio ambiente causados por la emisión de gases de los sistemas
convencionales que utilizan productos derivados del petróleo. Causando el efecto
invernadero en nuestro planeta y por ende el calentamiento global.
Este implemento nos puede ayudar en casos de emergencia porque al contar con un
sistema de almacenamiento, cuando el suministro de energía eléctrica se encuentre
suspendido en nuestro sector, seriamos las únicas personas que contaríamos con este
servicio.
Además de que al utilizar una bicicleta para generar energía eléctrica las ventajas
que se presentan debido al aprovechamiento energético son:
Bajo costo de generación
Bajo costo de mantenimiento
No requieren combustibles
Ayudan a mantener un buen metabolismo del cuerpo humano.
Finalmente, este proyecto no solo está orientado hacia la alternativa de obtener
energía eléctrica limpia, sino que también impulsa a las personas que quieran hacer
un ejercicio cardiovascular en la comodidad de su hogar a aprovechar dicha energía
almacenándola para su posterior utilización.
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1.5. Hipótesis
En el sector rural, o simplemente sectores de difícil acceso, la bicicleta estática
será una opción versátil para generar energía sin necesidad de una mayor inversión
o en casos de emergencia, para uso personal o de una comunidad limitada.
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CAPÍTULO II
2. MARCO REFERENCIAL
2.1. Marco Teórico
2.1.1. Energía Eléctrica
2.1.1.1. Definición
La energía eléctrica se manifiesta como corriente eléctrica, es decir, como
el movimiento de cargas eléctricas negativas, o electrones, a través de un
cable conductor metálico como consecuencia de la diferencia de potencial
que un generador esté aplicando en sus extremos. Cada vez que se
acciona un interruptor, se cierra un circuito eléctrico y se genera el
movimiento de electrones a través del cable conductor. Las cargas que se
desplazan forman parte de los átomos de la sustancia del cable, que suele
ser metálica, ya que los metales, al disponer de mayor cantidad de
electrones libres que otras sustancias son los mejores conductores de la
electricidad.
2.1.1.2. Electricidad y la sociedad
La energía eléctrica apenas existe libre en la Naturaleza de manera
aprovechable. La electricidad tampoco tiene una utilidad biológica
directa para el ser humano, salvo en aplicaciones muy singulares, como
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pudiera ser el uso de corrientes en medicina (electroshock). Sin embargo
es una de las más utilizadas, una vez aplicada a procesos y aparatos de la
más diversa naturaleza, debido fundamentalmente a su limpieza y a la
facilidad con la que se la genera, transporta y convierte en otras formas
de energía. Para contrarrestar todas estas virtudes hay que reseñar la
dificultad que presenta su almacenamiento directo en los aparatos
llamados acumuladores.
La mayor parte de la energía eléctrica que se consume en la vida diaria
proviene de la red eléctrica a través de las tomas llamadas enchufes, a
través de los que llega la energía suministrada por las compañías
eléctricas a los distintos aparatos eléctricos como lavadora, radio,
televisor, etc; que se desea utilizar, mediante las correspondientes
transformaciones; por ejemplo, cuando la energía eléctrica llega a una
enceradora, se convierte en energía mecánica, calórica y en algunos casos
lumínica.
2.1.1.3. Generación de energía eléctrica
Actualmente la energía eléctrica se puede obtener de distintos medios,
que se dividen principalmente en:
2.1.1.3.1. Renovables:
Centrales termoeléctricas solares.
Centrales solares fotovoltaicas.
Centrales eólicas.
Centrales hidroeléctricas.
Centrales geo-termoeléctricas.
2.1.1.3.2. No renovables:
Centrales nucleares.
Combustibles fósiles.
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Centrales de ciclo combinado (quemadores de gas natural).
Centrales de turbo-gas.
2.1.1.4. Fallos comunes en el suministro de energía eléctrica
El principal fallo es el apagón eléctrico, que se define como una
condición de tensión cero en la alimentación. Puede ser causado por
el encendido de un interruptor, un problema en la instalación del
usuario, un fallo en la distribución eléctrica o un fallo de la red
comercial. Esta condición actualmente puede llevar a la pérdida
parcial o total de datos, corrupción de archivos y daño del hardware.
Durante la historia de la humanidad ha habido varios apagones
eléctricos en el mundo, por varias causas, ya sean fallas humanas,
por desperfectos en los equipos electrónicos, por sobrecarga, por
corto circuito o por inclemencias del tiempo.
2.1.2. Bicicleta
2.1.2.1. Historia
La paternidad de la bicicleta se le atribuye al barón Karl Drais, un
inventor alemán que nació en 1785. Su rudimentario artefacto, creado
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alrededor de 1817, se impulsaba apoyando los pies alternativamente
sobre el suelo.
2.1.2.2. Componentes
Existen diferentes tipos de bicicletas, pero básicamente todas son
similares, aunque los componentes difieran en calidad, diseño y peso, así
como en la agilidad y modalidad de uso, una bicicleta está formada por
los siguientes componentes:
Cuadro: El más común, es en forma de rombo, también llamado de
diamante o de doble triángulo. Los clásicos eran de hierro o acero; hoy en
día, pueden ser de aluminio o de titanio, o incluso de fibra de carbono
entre otros materiales.
Horquilla: Pieza formada por el tubo de dirección que sujeta el buje de
la rueda delantera; puede ser fija o con suspensión.
Ruedas: Después del cuadro, las ruedas son el elemento de mayor
importancia para el rendimiento de la bicicleta.
Neumático: El neumático es parte de la rueda y son la combinación de
una cubierta protectora, una cámara inflable y la llanta que le da rigidez y
sirve de estructura al eje de rodadura de la bicicleta.
Transmisión:Incluye los cambios de marcha externos y cambios
internos en el buje de la rueda trasera, ambos manejados por palancas de
cambio.
Palanca de cambio: Cambiadores de marchas incluyen cambiadores de
puño y cambiadores de pulgar entre otros.
Frenos: Incluye las palancas de freno y sistemas de frenos.
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Potencia: La potencia (o tija del manillar), en conjunto con la horquilla
delantera, son los componentes de una bicicleta que proporcionan una
interfaz entre sí con el tubo frontal del cuadro.
Manillar: Los manillares varían su anchura, los anchos permiten un
control a velocidades bajas mientras los estrechos son mejores para
velocidades altas, los estrechos además son convenientes en la ciudad
para escurrir entre los automóviles. Un tipo de manillar se denomina
Sillín: De los sillines existentes en el mercado, unos son delgados y
ligeros para reducir el peso mientras otros modelos anatómicos están
diseñados para el confort.
Tija de sillín: Se denomina tija al tubo de soporte del sillín.
2.1.2.3. Descripción
Es un medio de transporte sano, ecológico, sostenible y económico,
válido para trasladarse tanto por ciudad como por zonas rurales. Su uso
está generalizado en la mayor parte de Europa, Asia, China y la India,
siendo el principal medio de transporte en éstas. Las bicicletas fueron
muy populares en la década de 1890, y más tarde en la de 1950 y 1970.
Actualmente está experimentando un nuevo auge creciendo
considerablemente su uso en todo el mundo.
2.1.2.4. Aparatos inspirados en la bicicleta
Bicicleta estática: Es una máquina de ejercicios con un disco que es
accionado a través de unos pedales y con un sistema de fricción cuya
fuerza puede regularse para simular pendientes. Habitualmente dispone
de un medidor de velocidad y uno de kilometraje. Los más sofisticados
tienen contador de pulsaciones y hacen cálculos estimativos de las
calorías gastadas en el ejercicio además de registrar los datos en una
memoria.
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Bicicleta electrógena: puede ser una bicicleta estática o dinámica que
permite obtener energía eléctrica del pedaleo, principalmente usando
una dinamo. Las bicicletas dinámicas electrógenas llevan una batería,
para almacenar la electricidad generada y, en su caso, poderla emplear en
un motor eléctrico.
2.1.3. Alternador
2.1.3.1. Definición
Un alternador es una máquina eléctrica, capaz de transformar energía
mecánica en energía eléctrica, generando una corriente alterna mediante
inducción electromagnética. Los alternadores están fundamentados en el
principio en el que en un conductor sometido a un campo magnético
variable se crea una tensión eléctrica inducida cuya polaridad depende del
sentido del campo y el valor del flujo que lo atraviesa. Un alternador es
un generador de corriente alterna que funciona cambiando
constantemente la polaridad para que haya movimiento y genere energía.
En España se utilizan alternadores con una frecuencia de 50 Hz, es decir,
que cambia su polaridad 50 veces por segundo y en América alternadores
con una frecuencia de 60 Hz.
2.1.3.2. Componentes Principales
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Un alternador consta de dos partes fundamentales, el inductor que es el
que crea el campo magnético y el inducido que es el conductor
atravesado por las líneas de fuerza de dicho campo magnético.
Polea: Es la que recibe la fuerza mecánica procedente del motor térmico
de combustión a través de una correa, normalmente poli V. Esta polea va
enganchada al eje del alternador que mueve el rotor que hay en su interior
y arrastra también al ventilador, situado en el interior en los alternadores
de última generación
Inductor
El rotor, que en estas máquinas coincide con el inductor, es el elemento
giratorio del alternador, que recibe la fuerza mecánica de rotación y
además da su energía al inductor
Inducido
El inducido o estator, es donde se encuentran una serie de pares de polos
distribuidos de modo alterno y, en este caso, formados por un bobinado
en torno a un núcleo de material ferromagnético de característica blanda,
normalmente hierro. La rotación del inductor hace que su campo
magnético, formado por imanes fijos, se haga variable en el tiempo, y el
paso de este campo variable por los polos del inducido genera en él una
corriente alterna que se recoge en los terminales de la máquina.
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2.1.3.3. Aplicación
La principal aplicación del alternador es el de ser utilizada como la
fundamental fuente de energía eléctrica en todo tipo de vehículos como
automóviles, aviones, barcos y trenes, desplazando a la dinamo por ser
más eficiente y económico.
2.1.4. Batería de automóvil
2.1.4.1. Definición
La batería de arranquees un acumulador y proporciona la energía
eléctrica para el motor de arranque de un motor de combustión, como por
ejemplo de un automóvil, de un alternador del motor o de la turbina de
gas de un avión. Las baterías que se usan como fuente de energía para la
tracción de un vehículo eléctrico se les denominan baterías de tracción.
Los vehículos híbridos pueden utilizar cualquiera de los dos tipos de
baterías. El arranque de un motor de combustión por medio del motor de
arranque requiere durante un breve espacio de tiempo corrientes muy
elevadas de entre cientos y miles de amperios.
2.1.4.2. Componentes
La batería tiene un determinado número de celdas, unidas por medio de
barras metálicas, cada celda acumula algo más de 2 Voltios. Las baterías
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para automóviles tienen 6 celdas, que unidas dan un total de 12 Voltios.
Cada celda, consta de dos juegos de placas, o electrodos inmersos en una
solución de agua y ácido sulfúrico llamado electrolito.
Un juego de placas esta hecho de peróxido de plomo y el otro, de plomo
poroso
2.1.4.3. Funcionamiento
Considere la batería como lo que es, un reactor químico de plomo-ácido.
No almacena electricidad ni tampoco produce electricidad. Cuando
conectamos el interruptor del encendido, tiene lugar una reacción química
dentro de la batería. Esta reacción química continúa hasta que la mayor
parte del material activo en la batería se ha transformado en sulfato de
plomo. Llegado ese momento, las placas positivas y negativas se vuelven
químicamente similares, y la reacción química se interrumpe por
completo. En otras palabras, la batería queda totalmente descargada.
Esta reacción de descarga se puede invertir suministrando una corriente a
la batería y restaurando así la condición original de las substancias
químicas. El sistema de carga del automóvil, el cual incluye el alternador,
es el responsable de suministrar la corriente de carga mientras el motor
está funcionando.
2.1.4.4. Problemas y manipulación
Ácido y tóxico
Los electrodos se componen de plomo y son por ello tóxicos. El
contenido de ácido sulfúrico es muy corrosivo. Por ello se
recomienda mucha precaución a la hora de manipular baterías. Una
batería rota (por ejemplo tras un accidente) sólo debería de ser
manipulada por personal cualificado. El electrolito (ácido sulfúrico)
es altamente tóxico para el medio ambiente. Solamente en un taller
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mecánico, o concesionario de automóviles, se puede desechar una
batería (intacta o dañada). En caso de contacto con el ácido u otros
productos químicos de las baterías se debe, lavar con abundante
agua la zona afectada, e ir a un servicio de urgencias médicas de
inmediato.
Influencia de la temperatura
La batería de arranque disminuye su capacidad con la disminución
de la temperatura. Hay diferentes sistemas disponibles en el
mercado para evitar una temperatura demasiado baja así como para
elevar la temperatura. Al llegar el invierno se debería comprobar si
la capacidad de la batería es suficiente para el arranque a
temperaturas bajo cero grados (Celsius). Las baterías terminan su
ciclo normalmente en invierno ya que la pérdida de capacidad es
mayor a bajas temperaturas y a menudo no pueden proporcionar un
arranque prolongado a temperaturas reducidas. A -20 °C solo está
disponible la mitad de la capacidad normal. Al mismo tiempo la
baja temperatura del aceite del motor hace el proceso de arranque
más difícil. Por eso en lugares con inviernos muy duros se desmonta
la batería durante la noche para depositarla en un cuarto caliente.
Sobrecarga
Un problema adicional es el sobrecargado de la batería. Un cargador
y/o regulador que no esté debidamente calibrado puede llevar a la
sobrecarga. Durante la carga el sulfato de plomo se transforma tanto
en plomo como en dióxido de plomo; pero ya que la corriente de
carga sigue fluyendo en exceso, se ataca al plomo de la malla. Con
todo ello aumenta el volumen de la malla y la durabilidad de los
materiales compactados disminuye.
Peligro de explosión
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En caso de sobrecarga la batería despide gases. Este fenómeno se
produce debido a la descomposición electrolítica del agua que se
encuentra en el ácido sulfúrico. Como resultado de este proceso se
forman oxígeno e hidrógeno, los cuales dan lugar a oxihidrógeno, de
alta explosividad.
Daños por falta de uso
Si la batería está conectada al vehículo y este no se usa en periodos
de tiempo prolongados, entonces la batería se descarga
paulatinamente. Durante este proceso se forma sulfato de plomo en
las placas. A simple vista parece una reacción en forma de polvo,
pero se trata realmente de diminutos cristales. Estos tienen una
superficie importante, que hacen posible una reacción rápida durante
la carga. Por otro lado cuentan con la desventaja de que los cristales
se unen. Si el vehículo está un tiempo prolongado sin
funcionamiento, entonces se forman cristales duros de mayor
tamaño. Este proceso reduce la capacidad de la batería, además los
cristales apenas pueden destruirse aplicando voltaje. Todo ello
conlleva una caída drástica de la capacidad de la batería, que se
denomina Sulfatación de cristales gruesos, y que a la larga supone el
fin de la vida de la batería.
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2.1.5. Inversor o Convertidor
2.1.5.1. Función
La función de un inversor es cambiar un voltaje de entrada de corriente
continua a un voltaje simétrico de salida de corriente alterna, con la
magnitud y frecuencia deseada por el usuario o el diseñador. Los
inversores se utilizan en una gran variedad de aplicaciones, desde
pequeñas fuentes de alimentación para computadoras, hasta aplicaciones
industriales para controlar alta potencia. Los inversores también se
utilizan para convertir la corriente continua generada por los paneles
solares fotovoltaicos, acumuladores o baterías, etc, en corriente alterna y
de esta manera poder ser inyectados en la red eléctrica o usados en
instalaciones eléctricas aisladas.
2.1.5.2. Partes
Un inversor simple consta de un oscilador que controla a un transistor, el
cual se utiliza para interrumpir la corriente entrante y generar una onda
rectangular.
Esta onda rectangular alimenta a un transformador que suaviza su forma,
haciéndola parecer un poco más una onda senoidal y produciendo
el voltaje de salida necesario. Las formas de onda de salida del voltaje de
un inversor ideal deberían ser sinusoidal. Una buena técnica para lograr
esto es utilizar la técnica de PWM logrando que la componente principal
senoidal sea mucho más grande que las armónicas superiores.
20
2.1.5.3. Características
Se pueden utilizar condensadores e inductores para suavizar el flujo de
corriente desde y hacia el transformador. Además, es posible producir
una llamada "onda senoidal modificada", la cual se genera a partir de tres
puntos: uno positivo, uno negativo y uno de tierra. Una circuitería lógica
se encarga de activar los transistores de manera que se alternen
adecuadamente. Los inversores de onda senoidal modificada pueden
causar que ciertas cargas como motores, operen de manera menos
eficiente.
2.2. Marco Conceptual
2.2.1. Energía mecánica
Es la energía que se debe a la posición y al movimiento de un cuerpo, por lo
tanto, es la suma de las energías potencial y cinética de un sistema mecánico.
Expresa la capacidad que poseen los cuerpos con masa de efectuar un trabajo.
2.2.2. Energía eléctrica
Es la forma de energía que resulta de la existencia de una diferencia de
potencialentre dos puntos, lo que permite establecer una corriente
eléctrica entre ambos cuando se los pone en contacto por medio de un
conductor eléctrico. La energía eléctrica puede transformarse en muchas otras
formas de energía, tales como la energía luminosa o luz, la energía mecánica y
la energía térmica.
2.2.3. Revoluciones
Son unidades de frecuencia que se utilizan para expresar la velocidad angular
2.2.4. Convergencia
Es la acción de dirigir algo hacia un mismo punto.
21
2.2.5. Voltio
El voltio se define como la diferencia de potencial a lo largo de un conductor
cuando una corriente de un amperio utiliza un vatio de potencia.
2.2.6. Amperio
Unidad de intensidad de corriente eléctrica que corresponde al paso de un
culombio por segundo
2.2.7. Dinamo
Es un generador eléctrico destinado a la transformación de flujo
magnético en electricidad
2.2.8. Engranaje
Es un mecanismo utilizado para transmitir potencia de un componente a otro
dentro de una máquina. Los engranajes están formados por dos ruedas
dentadas, de las cuales la mayor se denomina corona' y la menor 'piñón'. Un
engranaje sirve para transmitir movimiento circular mediante contacto de
ruedas dentadas.
2.2.9. Joule
Unidad del Sistema Internacional de Unidades para energía y trabajo.
2.2.10. Potencia
Es la cantidad de trabajo efectuado por unidad de tiempo.
2.2.11. Rotor
Es La parte giratoria de una máquina.
2.2.12. Ensamble
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Unión de dos o más elementos a través de un proceso de ensamblaje.
2.2.13. Polea
Es una máquina simple, un dispositivo mecánico de tracción, que sirve para
transmitir una fuerza
2.2.14. Inercia
Es la propiedad que tienen los cuerpos de permanecer en su estado
de reposo o movimiento, mientras la fuerza neta sea igual a cero, o la
resistencia que opone la materia al modificar su estado de reposo o
movimiento.
2.2.15. Corriente alterna
Es la corriente eléctrica en la que la magnitud y el sentido varían cíclicamente.
2.2.16. Corriente continúa
Se refiere al flujo continuo descarga a través de un conductor entre dos puntos
de distinto potencial, que no cambia de sentido con el tiempo.
2.2.17. Piñón
Es la rueda de un mecanismo de cremallera o a la rueda más pequeña de un par
de ruedas dentadas, ya sea en una transmisión por engranaje, cadena de
transmisión o correa de transmisión.
2.2.18. Inducción electromagnética
Es el fenómeno que origina la producción de una fuerza electromotriz en un
medio o cuerpo expuesto a un campo magnético variable, o bien en un medio
móvil respecto a un campo magnético estático.
2.2.19. Frecuencia
23
Es una magnitud que mide el número de repeticiones por unidad de tiempo de
cualquier fenómeno o suceso periódico.
2.2.20. Tensión
Es la fuerza interna aplicada, que actúa por unidad de superficie o área sobre la
que se aplica
2.2.21. Combustión
Es una reacción química de oxidación, en la cual generalmente se desprende
una gran cantidad de energía, en forma de calor y luz, manifestándose
visualmente como fuego.
2.2.22. Corrosión
Es una reacción química de óxido reducción en la que intervienen tres factores:
la pieza manufacturada, el ambiente y el agua, o por medio de una reacción
electroquímica.
2.2.23. Condensador
Es un dispositivo pasivo, utilizado en electricidad y electrónica, capaz de
almacenar energía sustentando un campo eléctrico.
2.2.24. Transistor
Es un dispositivo electrónico semiconductor que cumple funciones
de amplificador, oscilador, conmutador u rectificador.
2.2.25. Oscilador
Es un sistema capaz de crear perturbaciones o cambios periódicos o casi
periódicos en un medio.
24
2.3. Marco Legal
El proyecto se basa en el artículo 14 de la Constitución Vigente de la República en
la cual se promueve el derecho a un ambiente sano y ecológicamente equilibrado
como garantías de sostenibilidad y el buen vivir de nuestra población, para lo que
además promueve entre el sector público y privado “el uso de tecnologías
ambientalmente limpias y de energías alternativas no contaminantes y de bajo
impacto” establecido en el artículo 15.
25
CAPÍTULO III
3. MARCO METODOLÓGICO
3.1. Enfoque Metodológico
3.1.1. Técnicas e Instrumentos a Emplear
FASE TÉCNICA INSTRUMENTO PRODUCTO TIEMPO
Diagnostico
Investigación Bibliotecas e
Internet
Obtener
información
necesaria para el
planteamiento del
proyecto
CincoDías
Análisis
documental
Análisis del
contenido
Revisión
enfocada a la
aprobación del
proyecto
Un Día
Entrevista Cuestionario
dirigido a un
Ingeniero
Industrial
Información para
el diseño del
prototipo.
Dos Días
Investigación Internet Información
complementaria
para la ejecución
del proyecto.
Tres Días
Considerar
puntos de vista
Informe dirigido
a los docentes
Revisión el
planteamiento del
marco teórico,
marco conceptual
y propuesta del
proyecto
Un Día
26
Planteamiento
Encuesta Cuestionario
dirigido a la
comunidad
Comprobar si
solución
propuestas
satisface el
problema
propuesto
Un Día
Análisis Tabulación de la
encuestas
realizadas
Obtener
resultados
Un Día
Considerar
puntos de vista
Informe dirigido
a los docentes
Verificar si la
información
obtenida es
suficiente para la
puesta en marcha
del prototipo
Un Día
Investigación Internet
Información de
los componentes
del prototipo
Dos Días
Investigación Ferreterías,
mecánicas y
centros
electrónicos
Costo general Tres Días
Planificación Información
compilada
Inicio de la
construcción del
prototipo
Tres Semanas
Resultados
Pruebas Prototipo
diseñado y
construido
Verificar el
funcionamiento
del prototipo
Dos Días
Presentación Diapositivas Dar a conocer el
proyecto
Un Día
3.1.2. Plan de acción
Actividades a
realizar
Información a
obtener
Medios de registro
de información Recursos
Fecha de inicio
y culminación
Investigar sobre
un necesidad
social
Conocer una
necesidad de la
sociedad para
plantear una
solución (proyecto)
Archivo digital.-
Resumen de lo
investigado
Internet y
Bibliotecas
Viernes
28/10/13
Miércoles
1/11/13
27
Presentar el
primer borrador
del proyecto
Comprobar si el
proyecto cumple los
requisitos necesarios
Archivo digital.-
Resumen de lo
investigado
Docentes Lunes
04/11/13
Realizar un
cuestionario
Información clave
para el diseño del
prototipo
Archivo digital.-
Resumen de lo
investigado
Ingeniero
Industrial
Lunes
11/11/13
Martes
12/11/13
Investigar la
información
complementaria
del proyecto
Datos faltantes en el
marco referencial
Archivo digital.-
Resumen de lo
investigado
Internet Jueves
14/11/13
Sábado
16/11/13
Revisión de la
evolución del
proyecto
Criticas y
sugerencias para
mejorar el proyecto
Archivo digital.-
Documento parcial
del proyecto
Docentes Lunes
18/11/13
Realzar encuesta
dirigido hacia la
sociedad
Indicar la aceptación
que tendrá el
proyecto a través de
distintas preguntas.
Archivo físico.-
Encuesta dirigida
al público
Encuesta Jueves
27/11/13
Tabulación de
resultados
obtenidos
Conocer el nivel de
aceptación del
proyecto en cuestión
Archivo digital.-
Gráficos de
resultados
obtenidos
Encuestas
ingresadas
Viernes
29/11/13
Revisión y
calificación de
avances en el
proyecto
Proceso de control,
evaluación y
seguimiento de cada
una de las actividades
realizadas
Archivo digital.-
Documento parcial
del proyecto
Docentes Lunes
02/12/13
Investigación
acercade los
elementos del
prototipo
Información sobre el
funcionamiento y
manipulación de los
mismos
Archivo digital.-
Resumen de lo
investigado
Internet y
manuales de
electricidad
Jueves
05/12/13
Viernes
06/12/13
Investigación de
costos
Realizar un
presupuesto para
adquirir los
Archivo digital.-
Tabla de costos
Ferreterías,
mecánicas y
centros
electrónicos
Lunes
09/12/13
Miércoles
28
materiales
necesarios.
11/12/13
Construcción
del prototipo
Taller
Mecánico
Lunes
16/12/13
Domingo
12/01/14
(Trabajando
parcialmente)
Comprobar el
funcionamiento
del proyecto
Realizar las pruebas
necesarias y corregir
errores en el
prototipo
Archivo digital.-
Tabla de
resultados
Bicicleta
estática
generadora
de
electricidad
Sábado
18/01/14
Sábado
25/01/14
Pre defensa del
proyecto
Dar a conocer todo
lo investigado y
defender el proyecto
con la aplicación del
prototipo
Archivo digital.-
Diapositivas y CD.
Documento físico.-
Proyecto escrito.
Elemento físico.-
Prototipo.
Aula de
clases,
laptop,
proyector
Lunes
27/01/14
.
3.1.3. Plan de trabajo
Fase /Actividad 1: Diagnóstico
Competencia a desarrollar:Habilidades para buscar, obtener, procesar y comunicar información y
transformarla en conocimiento
Estrategia de
aprendizaje
Actividad/
tarea
Ejes trasversales Recursos Responsables Tiempo y
Fechas
Tipos de lectura
Buscar
información y
datos para el
Desarrollo del
pensamiento
Internet y
Bibliotecas
Wilmer Aldas
Santiago Vayas
Erick Pástor
Viernes
28/10/13
Miércoles
29
desarrollo del
proyecto
Cristian Ramos 1/11/13
Considerar
extremos
Comprobar si el
proyecto
cumple los
requisitos
necesarios
Desarrollo del
pensamiento
Docentes Wilmer Aldas
Santiago Vayas
Erick Pástor
Cristian Ramos
Lunes
04/11/13
Considerar
Alternativas
Información
clave para el
diseño del
prototipo
Desarrollo del
pensamiento
Ingeniero
Industrial
Wilmer Aldas
Cristian Ramos
Lunes
11/11/13
Martes
12/11/13
Esquemas de
organización
Datos faltantes
en el marco
referencial
Introducción a la
comunicación
científica.
Internet Santiago Vayas
Erick Pástor
Jueves
14/11/13
Considerar puntos
de vista
Criticas y
sugerencias
para mejorar
el proyecto
Desarrollo del
pensamiento
Docentes Wilmer Aldas
Santiago Vayas
Erick Pástor
Cristian Ramos
Lunes
18/11/13
Fase /Actividad 2: Planteamiento
Competencia a desarrollar: Elaborar nuevas ideas y llevarlas a la práctica, teniendo una visión estratégica de los
problemas que ayude a marcar y cumplir los fines previstos.
Estrategia de
aprendizaje
Actividad/
tarea
Ejes trasversales Recursos Responsables Tiempo y
Fechas
Considerar
Alternativas
Indicar la
aceptación que
tendrá el
proyecto a
Desarrollo del
pensamiento
Encuesta Santiago Vayas
Cristian Ramos
Jueves
27/11/13
30
través de
distintas
preguntas
Análisis
Conocer el
nivel de
aceptación del
proyecto en
cuestión
Desarrollo del
pensamiento
Encuestas
ingresadas
Wilmer Aldas
Erick Pástor
Viernes
29/11/13
Considerar puntos
de vista
Proceso de
control,
evaluación y
seguimiento de
cada una de las
actividades
realizadas
Desarrollo del
pensamiento
Docentes Wilmer Aldas
Santiago Vayas
Erick Pástor
Cristian Ramos
Lunes
02/12/13
Tipos de lectura e
organizadores
gráficos
Información
sobre el
funcionamiento
y manipulación
de los
elementos del
prototipo
Desarrollo del
pensamiento,
introducción a la
comunicación
científica.
Internet
Santiago Vayas
Erick Pástor
Jueves
05/12/13
Viernes
06/12/13
Investigación
Investigación
de costos:
realizar un
presupuesto
para adquirir los
materiales
necesarios.
Organización del
Aprendizaje
Ferreterías,
mecánicas y
centros
electrónicos
Wilmer Aldas
Santiago Vayas
Erick Pástor
Cristian Ramos
Lunes
09/12/13
Miércoles
11/12/13
Planificación Construcción
del prototipo
Desarrollo del
pensamiento,
organización del
aprendizaje
Taller mecánico Wilmer Aldas
Santiago Vayas
Erick Pástor
Cristian Ramos
Lunes
16/12/13
Domingo
12/01/14
31
(Trabajando
parcialmente)
Fase /Actividad 3:Resultados
Competencia a desarrollar:Comprensión de sucesos, predicción de consecuencias y habilidades para proponerse
objetivos, planificar y gestionar proyectos con el fin de conseguir lo previsto
Estrategia de
aprendizaje
Actividad/
tarea
Ejes
trasversales
Recursos Responsables Tiempo y
Fechas
Planificación Pruebas de
control
Desarrollo del
pensamiento
Prototipo WilmerAldas
Alejandro Ramos
Sábado
18/01/14
Santiago Vayas
Erick Pastor
Sábado
25/01/14
Considerar puntos
de vista
Presentación
del proyecto
Introducción a la
comunicación
científica.
Diapositivas y
prototipo
terminado
Wilmer Aldas
Santiago Vayas
Erick Pástor
Cristian Ramos
Lunes 27/01/14
3.1.4. Tiempo Estimado del Proyecto
Fase/
Act.
Descripción Programa Semanal Responsable
s
Tiempo y
Fechas
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Wilmer Aldas
Santiago Vayas
Erick Pástor
Cristian Ramos
1 Diagnostico x X x x 35 horas
2 Planificación x x x x x x x 100 horas
3 Resultados x x 20 horas
ELABORADO
POR:___________
FIRMA:______________ FECHA:_________
32
3.2. Técnicas de Recolección de Datos
3.2.1. Entrevista
Para tener un mejor panorama sobre lo que se va a hacer en el proyecto hemos
acudido donde el Ingeniero Industrial Andrés Cabezas, realizándole una
entrevista con el fin buscar un asesoramiento al momento de diseño, desarrollo
y optimización del prototipo, ya sea en cuanto a materiales, mano de obra, etc.
a) ¿Para nuestro proyecto sería mejor adaptar una bicicleta común o
una bicicleta estática?
Pues una bicicleta normal no sería una mala opción debido a la
facilidad con la que se la puede conseguir, pero para menores
problemas en la adaptación y además de poderla transportar con mayor
comodidad sería más practico el empleo de una bicicleta estática.
b) En lo relacionado con el alternador ¿Podemos utilizar cualquier
alternador o necesitamos un modelo específico?
No hay la necesidad de buscar un modelo de alternador específico, pero
en lo que si se tiene que fijar es el voltaje y amperaje que el alternador
entregará y también en cuantas revoluciones necesitará para funcionar
de una manera óptima.
c) ¿Sería mejor utilizar una batería de automóvil o un acumulador?
Si revisamos lo conceptos un acumulador es una celda que retiene
cierta cantidad de energía en su interior, suministrada externamente, a
33
través de un proceso electroquímico, y la batería es el conjunto de
estas celdas para lograr los voltajes necesarios, pudiendo ser ácida o
alcalina en función de la naturaleza del electrolito, siendo así podrían
ocupar cualquiera de los dos.
d) Cuando modifiquemos la bicicleta estática ¿Cuáles son los posibles
problemas que podríamos tener al momento de soldar y cómo
podemos solucionarlos?
Los problemas podrían ser: porosidad, mordeduras y fisuras.
En la porosidad las causas serian por corrientes de aire, por alambre
sucio, pistola demasiado inclinada y buza obstruida. La solución sería
ubicar paneles protectores, limpiar el alambre, ubicar los ángulos
adecuados de trabajo, y retirar las chispas.
e) ¿Con que tipo de soldadora es recomendable trabajar para la
elaboración de nuestra bicicleta estática?
Con el proceso MIC-MAG debido a que con este tipo de soldadora
existe poca deformación por efecto de calor, se utiliza para trabajos de
producción y de fácil manipulación, en el cordón no hay presencia de
escoria
f) ¿Qué material debemos utilizar con esta soldadora?
Alambre número 9 y tanque de gas de CO2
g) ¿Qué medidas de seguridad debemos tomar?
Para seguridad en el proceso MIC se debe utilizar ropa gruesa tipo
jeans, guantes de cuero, una careta de soldar, mascarilla, una capucha,
y un delantal de cuero. De ser posible un extractor de gases para evitar
los gases tóxicos.
34
3.3. Técnicas de Procesamiento y Análisis de Datos
3.3.1. Encuesta
Buscamos recaudar datos por medio de un cuestionario prediseñado para
comprender la realidad de nuestro proyecto y poder establecer su factibilidad y
viabilidad según un pequeño grupo de 25 personas. Para esto establecimos el
siguiente esquema
3.3.1.1. Tabulación de la Encuesta
a) ¿Conoce acerca de lo que es una energía renovable?
ANALISIS E INTERPETACION: Según estos datos podemos establecer que unalto
porcentaje de la población encuestada desconoce lo que es la energía renovable
(24%) o la conoce de una manera superficial(48%), debido a la falta de información
y lo beneficios que trae de la misma
[PORCENTAJE]
[PORCENTAJE]
[PORCENTAJE]
[PORCENTAJE]
[VALOR]
[VALOR]
0%
Nada
Muy poco
Poco
Algo
Regular
Bastante
Mucho
35
b) ¿Podría nombrar algún tipo de energía renovable?
ANALISIS E INTERPETACION: Analizando este parámetro podemos afirmar que
los encuestados en un porcentaje casi equilibrado no pueden nombrar algún tipo de
energía renovable lo que nos lleva a recalcar el desconocimiento de las energías
renovables.
c) ¿Alguna vez se ha puesto a pensar en los beneficios de utilizar una nueva
forma de obtener energía eléctrica?
56%
44%Si
No
36
ANALISIS E INTERPETACION:Este cuadro existe una desigualdad evidente, la
mayoría de las personas no ven los beneficios de las nuevas formas de atención de
energía (68%), pero sin embargo el otro porcentaje (32%) afirma que se debe
producir energía sin contaminar el medio ambiente. Estos resultados son reflejo de
que los encuestados se sienten cómodos en la obtención actual de la energía
eléctrica
d) ¿Piensa que la población mundial debe buscar nuevas formas de energía que
reduzcan la contaminación?
68%
32%
No
Si
100%
0%
Si
No
37
ANALISIS E INTERPETACION: Evaluado este cuadro establecemos que todos
los encuestados (100%) buscan cuidar nuestro planeta, pero realmente no hay un
iniciativa propia por hacerlo.
e) Valore del 1 al 10 la importancia de producir energía limpia
ANALISIS E INTERPETACION:El análisis de este cuadro afirma la importancia
en la búsqueda de energía limpia y autónoma. Se está haciendo conciencia del
cuidado del planeta y de sus limitados recursos.
4%8%
24%
64%
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
38
f) ¿Cree que se pueda generar energía eléctrica a través del uso del potencial
muscular del ser humano?
ANALISIS E INTERPETACION:La gran mayoría de los encuestados (76%)
afirman que es posible hacerlo pero desconocen sus utilidades y aplicaciones, Esto
refleja el desconocimiento en lo que se trata de energías renovables.
g) ¿Le gustaría producir energía eléctrica desde la comodidad de su casa?
76%
24%
Si
No
88%
12%
Si
No
39
ANALISIS E INTERPETACION:Un alto porcentaje de los encuestados (88%)
están de acuerdo en producir energía desde sus casas ya que sería mucho más
cómodo para ellos. Esto nosrefleja la acogida que tendrá el proyecto.
h) ¿Está de acuerdo en utilizar una bicicleta estática para producir la energía?
ANALISIS E INTERPETACION: La bicicleta es uno de los instrumentos de
transmisión mecánica más utilizados en el mundo por lo cual la mayoría de los
encuestados (92%) están familiarizados, por lo que les resulta viable su uso.
i) ¿Cree que la energía eléctrica producida a través de la bicicleta estática
encienda un artefacto eléctrico o electrónico?
92%
8%
Si
No
40
ANALISIS E INTERPETACION: A criterio de los encuestados casi la totalidad de
ellos (96%) confirman que se puede producir energía capaz de encender ciertos
artefactos eléctricos.
j) ¿Cuánto tiempo al día utilizaría la bicicleta estática para producir energía
eléctrica?
ANALISIS E INTERPETACION Los encuestados muestran un índice en aumento
del uso de la bicicleta estáticaen cortos periodos de tiempo, ya que ellos ven a este
aparato como una manera de hacer ejercicio y cuidar su salud.
96%
4%
Si
No
8%
40%
32%
20%
8
1
2
3
41
CAPITULO IV
4. FORMULACION DE LA PROPUESTA
4.1. Estudio de diagnóstico
Al evidenciar la carencia de energía eléctrica y la contaminación ambiental que se
produce al generar esta, se ha visto la necesidad de establecer una alternativa para
la generación de energía eléctrica limpia y totalmente renovable (bicicleta estática
para generación de energía eléctrica).
¿Cuál será el beneficio para la sociedad?
42
Esta nueva alternativa beneficiara a la sociedad no tan solo proporcionado energía
eléctrica sino que también ayudará a mejorar la economía del consumidor. fácil
transportación de esta bicicleta estática permitirá llevar energía eléctrica a los
sectores urbanos marginales del país.
¿Cómo ayudara al medio ambiente?
Como ya sabemos la mayor parte de energía eléctrica proviene de centrales
hidroeléctricas, y al reducir el consumo de estas, se está ayudando a que los habitad
que se encuentra alrededor de los ríos que impulsan estas centrales se mantengan
intactos, así evitando la muerte de la flora y fauna de estos.
4.2. Factibilidad
El proyecto en mención es factible, ya que debido a su capacidad de generar
energía eléctrica totalmente limpia y renovable es una de las opciones más
rentables para evitar la contaminación medioambiental.
Para comprobar la factibilidad del proyecto se ha puesto en consideración los
medios, recursos y demás aspectos que se requieren para realizar el proyecto como
son:
Recurso humano: Debido a la facilidad de construcción de este producto se ha
determinado que no hay necesidad de personal especializado.
Recurso económico:
ELEMENTO COSTO
BicicletaEstática (usada) 80.00 $
Banda de Automóvil 5.00 $
Eje Central 3.50 $
Pedales 3.00 $
Pintura 7.00 $
43
Alternador (usado) 50.00 $
Convertidor de Energía 60.00 $
Batería de Automóvil (usada) 20.00 $
TOTAL 228.50 $
Este producto va dirigido a la clase media y media alta debido a que su costo es
algo elevado, pero esta inversión nos ayudará a mejorar nuestro estado físico y
economía al ahorrar un cierto porcentaje del consumo eléctrico.
Recursos materiales:En lo que concierne con los materiales, no existe mayor
problema, son sencillos de conseguir ya que estos se encuentran en centros
ferreteros, mecánicas y auto lujos de la ciudad.
Tiempo de construcción:El lapso de tiempo mínimo para la construcción del
prototipo es de cinco días.
Beneficio al medio ambiente: Al brindar a la sociedad una alternativa de
energía limpia y renovable esta se ha dado cuenta que con este proyecto se podrá
reducir la contaminación al mismo tiempo que cuida su bolsillo y mejorara su
estado físico.
4.3. Diseño de la propuesta
Hay dos formas diferentes en que la electricidad de una bicicleta puede ser usada.
La primera es usándola directamente para alimentar a un dispositivo. El ciclista
promedio puede producir entre 200 y 300 Watts cuando va a una velocidad
44
moderada. Ciclistas profesionales pueden generar entre 400 y 600 Watts. Entonces
puede alimentarse directamente a cualquier dispositivo que utilice por debajo de ese
voltaje tan solo pedaleando. La otra forma es usar un generador que cargue baterías
para alimentar a otros dispositivos, después de ser cargadas; pueden existir
múltiples baterías conectadas que trabajen como una sola y dependiendo de la
capacidad total de la batería se alimentará a varios dispositivos por un periodo de
tiempo. Como es el caso de una laptop la cual puede gastar alrededor de 90W cada
hora. Este número está escrito en cualquier dispositivo eléctrico, es el voltaje
multiplicado por amperes. Entonces para calcular cuantas horas nuestra bicicleta
generadora debe funcionar para suplir esos 90W, usaremos la siguiente fórmula:
Esto significa que se puede alimentar a una laptop que gasta 90W por 1.94 horas es
decir 1hora 56 minutos, pedaleando 1 hora. No está mal la cosecha de tu trabajo
pero esto es simplemente teoría. En realidad, habrá algo de pérdida y 175W es para
alguien de tamaño medio en buenas condiciones físicas. Sin embargo, aun
considerando la pérdida y variación de peso del usuario, éste resultado es un retorno
muy bueno en algo que podría hacer de todos modos de otra forma al hacer
ejercicio.
4.3.1. Materiales
Bicicleta estática para adulto
Llanta de bicicleta.
Alternador de vehículo 12V 50A 23100-H7700.
Batería de un automóvil.
Inversor de corriente.
Bandas de transmisión.
45
Cables pasa corriente.
Aparatos electrónicos a cargar.
4.4. Aplicación practica
4.4.1. Cálculos y procedimientos
Para calcular la potencia que entrega un dispositivo en este caso el alternador se
realiza el cálculo matemático utilizando la siguiente formula:
El alternador nos entregara esta potencia cuando se encuentre trabajando en un
número de revoluciones optimas, y en el caso del nuestroespecíficamente serán
2600 RPM y las mínimas 1400 RPM, si las RPM varían entre este rango habrá
también una variación tanto del voltaje como del amperaje, pero si las RPM son
menores puede ocurrir que no se generara corriente o se produzcan voltajes y
amperajes parasitas, que pueden causar daños en los equipos.
Para esto se necesita saber las revoluciones que dará la polea del alternador al dar
una vuelta la rueda de la bicicleta estática se lo calculara utilizando la fórmula de
relación de transmisión poleas.
RPM Voltios Amperes
2600 12.6V 50 A
2200 12.2V 48.3 A
1900 12V 46.2 A
1600 11.8V 43.5 A
1400 11.5V 40.1 A
46
Donde:
N1=Revoluciones de la rueda D1= Diámetro de la rueda (45cm)
N2= Rev.de la polea del alternador D2=Diámetro de la polea del alternador
(6.5cm)
Si se sabe que una persona normal puede hacer girar la rueda de la bicicleta
estáticaa200 veces en un minuto, simplemente quedaría multiplicar este número
por las revoluciones de la polea del alternador para saber la totalidad de RPM que
estamos induciendo al alternador.
Y se sabe que este proceso se realiza en un minuto entonces las revoluciones por
minuto totales son de 1632RPM, suficientes para accionar el alternador.
Tiempo en cargar la batería
Para calcular teóricamente el tiempo que demorara la batería en cargarse
considerando que no hay pérdidas durante este proceso, no existe ningún artefacto
conectado y según ciertas características tanto del alternador como de la batería, se
usa la siguiente formula.
47
Entonces si el alternador trabajara a su máxima potencia tendríamos:
RPM Amperes Tiempo
2600 50 A 1h
2200 48.3 A 1h 2 min
1900 46.2 A 1h 5 min
1600 43.5 A 1h 9 min
1400 40.1 A 1h 15 min
Con todos los datos ya derivados se ha realizado una tabla con un cierto número de
artefactos que encenderá el prototipo basándonos en el consumo por hora de los
mismos, y mostrando también la cantidad de tiempo que los podrá mantener
encendidos conectados uno a la vez.
Aparato Consumo por hora Tiempo Encendido
Batidora
250 w
2h 24min
Cargador de teléfono móvil
3.1 w
193h 3 min
Equipo de sonido (estéreo)
120 w
5h 00min
Impresora (HP)
370 w
1h 36min
Licuadora
450 w
1h 18min
Nevera (Mabe)
190 w
3h 6min
Pc Portátil (HP core i3)
64 w
9h 18min
Reproductor de DVD
200 w
3h 00min
48
TV LCD 27 pulgadas
38 w 15h 42min
CONCLUSIONES
Al realizar las pruebas correspondientes del prototipo se concluyó lo siguiente:
Una de las formas más fáciles y económicas de conseguir energía eléctrica es a
través de la transformación de energía mecánica en eléctrica.
La producción de energía eléctrica generada por el prototipo es la suficiente para
cargar una batería de 12v obteniendo como resultado el encendido de artefactos de
bajo consumo energético.
Existe un alto grado de aceptación de las energías renovables por parte de la
población, siendo nuestro prototipoun éxito como modelo energético al producir
energía limpia.
El ahorro de energía eléctrica será muy notorio en los hogares que frecuenten su
uso, además de ser unincentivo más para mantenerse en forma
RECOMENDACIONES
Este tipo de proyectos debe tener como intensión el incentivar a la comunidad para
modificar sus conductas sedentarias.
No se queden como proyectos para alcanzar una nota, deben ser difundidos e
informados a la población local
Realizar mayores investigaciones para procesos más largos y su integración en
zonas urbano marginales y rurales.
En cuanto al prototipo:
Las baterías son fabricadas con materiales inflamables, por lo cual es necesario
tener al equipo en un lugar fresco. No dejar a una temperatura superior a los 43ºC
(109.4 °F) ya que se colocará en aprietos la batería
49
No dejar la batería sin carga, ya que acorta la vida útil de la batería.
BIBLIOGRAFIA
Manual del montador electricista: el libro de consulta del electrotécnico. (1994).
TerrellCroft, Cliffort L. Carr, John H. Watt
Corina Schmelkes/ Nora Elizondo Schmelkes (2010). Manual para la presentación
de anteproyectos e informes de investigación.
http://www.mundocaracol.com/bicicletos/historia.asp
http://es.wikipedia.org/wiki/Bater%C3%ADa_el%C3%A9ctrica
http://es.wikipedia.org/wiki/Inversor_(electr%C3%B3nica)
http://www.aficionadosalamecanica.net/alternador-reg.htm
http://aprendemostecnologia.org/2008/08/28/sistema-simple-de-poleas-con-correa/
http://concurso.cnice.mec.es/cnice2006/material107/mecanismos/mec_pol_multipli
cador.htm
http://html.rincondelvago.com/el-regulador.html
http://www.profesorenlinea.cl/fisica/ElectricidadPotenciaResist.htm
http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/cinematica/circular1/circular1.htm
ANEXOS
50
51
52
ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DE CHIMBORAZO
ENCUESTA
ENERGIA RENOVABLE: Bicicleta Estática Generadora de Electricidad
a) ¿Conoce acerca de lo que es una energía renovable?
Nada Muy poco Poco Algo Regular Bastante Mucho
b) ¿Podría nombrar algún tipo de energía renovable?
Si No
53
Cual
c) ¿Alguna vez se ha puesto a pensar en los beneficios de utilizar una nueva
forma de obtener energía eléctrica?
Si No
d) ¿Piensa que la población mundial debe buscar nuevas formas de energía
que reduzcan la contaminación?
Sí No
e) Valore del 1 al 10 la importancia de producir energía limpia
1 2 3 4 5
6 7 8 9 10
f) ¿Se puede generar energía eléctrica a través del uso del potencial
muscular del ser humano?
Sí No
g) ¿Le gustaría producir energía eléctrica desde la comodidad de su casa?
Sí No
h) ¿Está de acuerdo en utilizar una bicicleta estática para producir la energía?
Sí No
54
i) ¿Cree que la energía eléctrica producida a través de la bicicleta estática
encienda un artefacto eléctrico o electrónico?
Sí No
j) ¿Cuánto tiempo al día utilizaría la bicicleta estática para producir energía
eléctrica?
