1. ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO
UNIDAD DE NIVELACIÓN Y ADMISIÓN
CICLO: SEPTIEMBRE 2013 / FEBRERO 2014
PROYECTO DE INTEGRACIÓN DE SABERES
GENERACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA ATRAVÉS DEL ELECTROMAGNETISMO
DATOS INFORMATIVOS:
NOMBRES Y APELLIDOS:
Marco Salguero
José Luis Ramírez
Freddy Paredes
José Luis Chávez
FECHA: 30/01/2014
Riobamba - Ecuador
2. INTRODUCCIÓN
CAPÍTULO I
1. EL PROBLEMA
1.1 TEMA
1.2 OBJETIVOS
1.2.1 GENERAL
1.2.2. ESPECÍFICO
1.3. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
1.4. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA
1.5. JUSTIFICACIÓN
1.6. HIPÓTESIS
CAPITULO II
2. MARCO REFERENCIAL
2.1. MARCO TEÓRICO……………………………………………………………….5
2.1.1. HISTORIA DEL ELECTROMAGNETISMO………………………………….5
2.1.2. CAMPO MAGNÉTICO DE UN IMAN PERMANENTE……………………..6
2.1.3. APLICACIÓN DE LA LEY DE FARADAY Y LENZ…………………………8
2.1.4. SUSTANCIAS FERROMAGNÉTICAS……………………………………..13
2.1.5. INTENSIDAD DEL CAMPO ELÉCTRICO………………………………….13
2.1.6. INDUCCIÓN ELECTROMACNETICA………………………………………13
2.1.7. CAMPO ELÉCTRICO………………………………………………………...14
3. 2.1.8. FLUJO MAGNÉTICO…………………………………………………………..15
2.2. MARCO CONCEPTUAL….……………………………………………………...17
2.3. MARCO JURÍDICO……………………………………………………………….22
CAPITULO III
3. MARCO METODOLÓGICO………………………………………………………..24
3.1. ENFOQUE METODOLÓGICO......................................................................24
3.1.1. TECNICAS E INSTRUMENTOS HA EMPLEAR…………………………....25
3.1.2. PLAN DE ACCIÓN……………………………………………………………..29
3.1.3. MATRIZ DE PLANTEAMIENTO DE TRABAJO………………………….....32
3.1.4. TIEMPO ESTIMADO DEL PROYECTO………………………………….....37
3.2. TECNICA DE RECOLECCIÓN DE DATOS…………………………………...41
3.3. TECNICA DE PROCESAMIENTO Y ANÁLISIS DE DATOS……………..…43
CAPITULO IV
4. PROPUESTA DEL PROYECTO……………………………………………….....51
4.1. ESTUDIO DIAGNÓSTICO………………………………………………………51
4.2. FACTIBILIDAD……………………………………………………………………51
4.3. DISEÑO DE LA PROPUESTA……………………………………………….....52
4.3.1. MATERIALES……………………………………………………………….….53
4.4. APLICACIÓN PRÁCTICA DE LA PROPUESTA……………………………...53
4.4.1. PROCEDIMIENTO………………………………………………………….....54
5. 1
INTRODUCCIÓN
El presente proyecto consiste en el diseño de un prototipo que a través de un campo
magnético producido por un imán, adaptado al principio de un alternador cuyo
movimiento circular es generado por una manivela, transformando la energía potencial
en energía mecánica obteniéndose energía eléctrica.
Con esto lograremos dar a conocer a la sociedad este tipo de energía limpia, que se
puede implementar en el campo laboral y no solo en nuestro país, sino también en
cualquier parte del mundo y a gran escala, teniendo en cuenta que se ha utilizado
material reciclado.
6. 2
CAPITULO I
1.1. TEMA
Generación de energía eléctrica a través del electromagnetismo
1.2. OBJETIVOS
1.2.1. GENERAL
Diseñar un prototipo utilizando imanes para generar electromagnetismo y
energía eléctrica que será almacenada en una batería para luego ser distribuida
en bombillos de 12v.
1.2.2. ESPECÍFICO
1. Generar energía que preserve el medio ambiente, a través de medios
inagotables como es el electromagnetismo.
2. Producir energía eléctrica para el consumo humano y cualquier otros afines,
utilizando un tipo de energía renovable.
3. Determinar la cantidad de revoluciones producida por la motriz hacia el
conducido.
7. 3
1.3. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
En la actualidad la energía es un tema de preocupación y de gran impacto, ya que los
combustibles se están agotando y no existen a un grandes fuentes de producción de
energía renovable, por lo que se requieren soluciones eficaces de producir energía
limpia, y que esta misma dure considerablemente por varios años haciendo rentable el
suministro de la energía y se mejore en su forma de almacenamiento sin contaminación
para así lograr el cuidado del medio ambiente. Esto es lo que tiene como propósito el
presente proyecto, generar una alternativa confiable y segura de energía es decir en
tiempo durable de aprovechamiento energético. Así, los imanes permanentes son una
alternativa favorable en la utilización del campo magnético que se produce de manera
natural para la producción de energía eléctrica apta para el uso cotidiano en cualesquier
parte del mundo.
8. 4
1.4. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA
Cómo obtener energía eléctrica de forma práctica y sencilla a través de
electromagnetismo
1.5. JUSTIFICACIÓN
Con el presente proyecto se pretende dar solución a la contaminación del ambiente, ya
que es una forma de obtener energía limpia y no necesita de combustibles
contaminantes como es el petróleo ya que este produce un gran impacto ambiental, al
dar a conocer el prototipo fabricado se conocerá una nueva forma de producir energía.
1.6 HIPÓTESIS
¿De qué forma al utilizar cierto tipo de energía renovable se reduce el consumo de
combustibles fósiles y con esto reducir la contaminación?
HIPÓTESIS ALTERNA
A mayores fuentes de energía renovable, menor consumo de combustibles fósiles y por
ende menor es la contaminación.
Si no se encuentran alternativas para obtener energía limpia la contaminación
ambiental llegara a un punto en que el ser humano no lo pueda controlar y el mundo ya
no tendrá óptimas condiciones para la vida.
9. 5
CAPITULO II
2. MARCO REFERENCIAL
2.1. MARCO TEORICO
HISTORIA DEL ELECTROMAGNETISMO
Antes del descubrimiento de la pila voltaica, la producción y acumulación de electricidad
era muy complicada. Con la llegada de las pilas y baterías químicas se consiguió un
método sencillo de generar energía eléctrica, pero su nivel de corriente y voltaje todavía
eran insuficientes, además de que precisaban ser recargadas.
De la mano de Michael Faraday llegó el gran descubrimiento de la inducción
electromagnética, cuya aplicación práctica más tarde determinó un notable progreso
tecnológico para la humanidad, al ser posible desde entonces la creación de
generadores de energía eléctrica de forma sencilla, limpia y considerablemente potente
con respecto a las demás fuentes de energía conocidas.
Los primeros experimentos en materia de magnetismo y electricidad, fueron llevados a
cabo a principios del siglo XIX por el físico danés Oersted, descubriendo en 1819 que
existía una relación entre ambos al comprobar que un conductor por el que circula una
corriente eléctrica está rodeado de un campo magnético. Demostró que la aguja
imantada de una brújula era desviada si pasaba a su lado una corriente eléctrica.
10. 6
Oersted obtuvo la fama de haber demostrado la relación mutua existente entre
magnetismo y corriente eléctrica, pero aunque dedicó muchos años de su vida a
estudiar estos fenómenos, no fue capaz de continuarlos.
Serían otros físicos de su época los que recibieron el testigo y alcanzarían respuestas
de gran trascendencia tecnológica para la humanidad.
De los estudios de Faraday al generador eléctrico tras el descubrimiento de Oersted,
varios científicos pusieron su interés en comprobar si este fenómeno electromagnético
se daba al contrario, es decir, si un campo magnético también era capaz de crear una
corriente eléctrica.
En un principio, con un imán en reposo próximo a un conductor no se detectaron
corrientes, pero en 1831 el físico-químico inglés Faraday, se le ocurrió realizar la prueba
moviendo el imán en las proximidades de un conductor enrollado en forma de bobina,
observando que generaba corrientes eléctricas en ella. Las corrientes se mantenían en
la bobina mientras existiera movimiento, tanto si se movía el imán alrededor de la
bobina, como si se movía la bobina alrededor del imán.
Del descubrimiento de Faraday surgió el diseño del generador eléctrico, que trabaja
bajo el principio de la inducción electromagnética, dejando desde entonces en un
segundo plano a las pilas y acumuladores como fuentes principales de generación de
energía.
La inducción electromagnética pasó a ser el método principal de producción de
electricidad a gran escala. El alto voltaje producido, además de ser fácil de obtener,
podía ser distribuido a grandes distancias de forma muy sencilla, algo que era inviable
con la corriente continua de las pilas.
11. 7
CAMPO MAGNÉTICO DE UN IMAN PERMANENTE
Una de las primeras cosas de las que nos damos cuenta al observar un imán es que
tiene dos polos o centros de fuerza distinguidos como polos norte y sur. Con dos
barras de imán observamos un patrón de atracción y repulsión análogo al
comportamiento de las cargas eléctricas iguales y contrarias, esta ley en los imanes es
llamada Ley de los Polos: Polos magnéticos iguales se repelen y polos magnéticos
contrarios se atraen. Algo muy curioso es que los polos magnéticos siempre aparecen
en pares, los llamados dipolos magnéticos; De igual forma como vimos campos
eléctricos producidos por cargas estacionarias, consideraremos en este caso el Campo
Magnético que rodea a cualquier imán, este es una magnitud vectorial y se representa
con B: La dirección de un campo magnético en cualquier posición tiene la dirección que
señala el polo norte de una brújula si la brújula se coloca en esa posición, esto se debe
a que la aguja de la brújula es un imán pequeño y debido a la fuerza magnética, causa
que la aguja se alinee con el campo , entonces decimos que la dirección del campo
magnético en cualquier punto tiene la dirección de la fuerza sobre un polo norte
magnético. El diseño que siguen las líneas de campo magnético que rodea un imán se
puede ver si se rocía limaduras de hierro sobre un imán cubierto con una hoja de papel,
ya que las limaduras de hierro se convierten en pequeños imanes inducidos y se
alinean con el campo. Por ultimo pudimos comprobar experimentalmente que midiendo
el campo magnético de forma radial este es más intenso que si lo medimos de forma
axial debido a la forma de las líneas de campo que emite la piedra.
12. 8
APLICACIÓN DE LA LEY DE FARADAY Y LENZ
Hay varias maneras de inducir una corriente en un conductor, comprobamos
experimentalmente que si dejamos caer un imán dentro de una bobina o bien sea una
espira de alambre y generamos una gráfica de voltaje contra tiempo como la que
veremos a continuación, esto nos indica que existe una corriente en dicha espiral.
Debemos tener en cuenta que los picos en la gráfica y el área bajo la curva de esta son
relativos dependiendo del movimiento relativo del imán y su rapidez.
Como vemos la gráfica nos muestra un pico máximo en 6.8, lo cual significa el voltaje
máximo alcanzado por el sistema, el trazo que observamos en la gráfica es la FEM en
función del tiempo, aplicando la Ley de Faraday tenemos entonces:
Integramos ahora respecto al tiempo
13. 9
Esto nos da como resultado el ‡ del campo magnético, lo cual significa el área bajo la
curva que flujo vemos en la figura. Se dice que la corriente inducida en una espira se
crea a partir de una fuerza electromotriz (FEM) inducida y que se debe a la inducción
electromagnética. Cabe recordar que una FEM representa energía capaz de conducir
cargas en torno a un circuito. En el caso de un imán en movimiento y una espira
estacionaria la energía mecánica se convierte en energía eléctrica. Los experimentos
de inducción electromagnética fueron llevados a cabo alrededor de 1830 por Michael
Faraday en Inglaterra, de ahí el nombre de la Ley de Faraday; el comprobó que el factor
importante en la inducción electromagnética era el intervalo de tiempo del cambio en el
campo electromagnético a través de la espira, en otras palabras: “Se puede producir
una FEM inducida en una espira si se cambia el campo magnético, o más
específicamente, si se cambia el número de líneas del campo que pasan a través de la
espira” . Debido a que la FEM inducida en una espira depende del cambio en el número
de líneas de campo que lo atraviesan, la capacidad para cuantificar el número de líneas
a través de la espira en cualquier momento puede ser de gran utilidad. El número de
líneas del campo a través de la espira depende de su orientación con respecto al
campo B.
Para describir esto se utiliza un vector A normal al plano de la espita, que será el vector
de área, y cuya magnitud es igual al área de la espira. La orientación de la espira se
puede describir por el ángulo, que es el ángulo entre A y B.
En general, una medida relativa del número de líneas de campo que pasan a través de
un área determinada, está dada por el flujo magnético ( ) que se define como:
14. 10
Si B y A son paralelas, entonces = 0, en este caso el flujo magnético es el máximo (
= BA), en caso tal de que B y A sean perpendiculares no habrá líneas de campo que
pasen por el área determinada, entonces = 0
A partir de sus experimentos, Faraday llegó a la conclusión de que la FEM inducida en
una espira en el intervalo de tiempo depende del número de líneas de campo a través
de la espira, o el cambio del flujo magnético en un intervalo de tiempo
Es decir es en cambio en el flujo a través de N espiras de alambre en un tiempo t,
hay que tener en cuenta que es un valor promedio sobre el intervalo de tiempo t; el
signo menos de la ecuación indica la polaridad de la FEM inducida, que se encuentra si
se considera la corriente inducida y su efecto de acuerdo con la Ley de Lenz: Una FEM
inducida da origen a una corriente cuyo campo magnético es opuesto al cambio en el
flujo que la produjo. Es decir, si el flujo aumenta, la bobina lo disminuirá; si disminuye lo
aumentará. Para conseguir estos efectos, tendrá que generar corrientes que, a su vez,
creen ‡ que se oponga a la variación. Se dice que en la bobina ha aparecido una
corriente inducida, y, por lo tanto, una fuerza electromotriz inducida.
Basándonos en esto podemos explicar la razón por la cual el pico de entrada y salida
tienen dirección opuesta, y esto es debido a que esta ley incorpora la conservación de
la energía lo que significa lo anterior.
La bipolaridad es una de las bases del magnetismo; sin embargo, los mono
polos magnéticos son partículas que también existen. Se trata de partículas que no son
15. 11
más que un imán con un sólo polo magnético, y se ha especulado con que su unión
podría generar una transmisión de energía análoga a la corriente eléctrica.
Las plantas de energía utilizan imanes móviles para convertir la energía cinética y
magnética en electricidad corriente. Los generadores de imanes son un gran proyecto
de ciencia por los simples pasos que requiere y las interesantes premisas. La energía
combinada del campo magnético y el movimiento del imán dentro de un rollo de cable
de cobre generan que los electrones en el cable se muevan, lo que da como resultado
una corriente eléctrica.
Los cristales donde se encuentran los mono polos son pirámides de átomos cargados
(o iones) organizados en determinada manera que hace que cuando se enfríen, los
materiales muestren paquetes discretos de carga magnética. En este contexto, los
investigadores han experimentado con ellos, demostrando que los magnetos pueden
moverse unidos como una corriente eléctrica creada por electrones e movimiento.
En dado caso de ser un generador de corriente alterna, conectaríamos una carga, como
un foco, y esto nos daría el consumo en torno a la potencia, pero en el caso de nuestro
motor, es un generador. Es aquí donde entra el primer bloque: Rectificación, donde
rectificamos nuestra señal de salida del generador, esto es necesario pues nuestra
señal de salida la obtuvimos con alternancias simulando una señal del tipo sinusoidal
totalmente deformada, lo que nos indicó la inmersión de ruido o movimientos
discontinuos en el generador por lo que teníamos que corregir tal punto para poderla
pasar al almacenaje en los capacitores de alta densidad. Como tal, la idea del inversor
es elevar un voltaje de 12V en DC a 120V
La problemática de la generación de electricidad adquiere en el país una importancia
científico - técnica y económica significativa, dada las necesidades de producción de
este tipo de energía y las condiciones en que se acomete la misma en la etapa actual.
Las energías renovables solucionarán muchos de los problemas ambientales, como el
cambio climático, los residuos radiactivos, las lluvias ácidas y la contaminación
atmosférica. Pero para ello hace falta voluntad política y dinero. Por ello surge la
pregunta: ¿Cómo solucionar el problema energético, no solo nacional, sino mundial?
16. 12
Una solución favorable son las energías renovables, las cuales son eficientes,
contaminan en cantidad reducida el medio ambiente y son excelentes opciones para
generación de energía óptima para consumo, de las cuales utilizaremos como base de
nuestro sistema de generación por imanes.
En los últimos años se ha investigado la invención de energía por medio del campo
magnético que es producido por imanes permanentes la cual tiene la ventaja de ser
producida sin complicación y con la ventaja de no tener la necesidad de implementar
energías externas para su producción como es el caso de los reactores nucleares o
plantas que requieran combustibles como el petróleo o gas natural o cualquier
combustible fósil. Como resultado de una línea de desarrollo orientada con bases
científicas, a partir de estudios realizados en varios centros de investigación de países
desarrollados, dan como resultado un trabajo de desarrollo de generadores a partir de
imanes permanentes.
La producción de estos equipos actualmente no se ha desarrollado en nuestro país
dada las limitaciones que existían en su uso y explotación, siendo estos trabajos los
primeros que se hacen en el campo de los generadores de imanes permanentes, para
aplicaciones industriales.
La mejora de las tecnologías de extracción incrementará la duración de las reservas, al
acceder a las zonas marítimas profundas. No existe un problema de agotamiento de los
combustibles fósiles en un horizonte inmediato, aunque el consumo actual es 100.000
veces más rápido que su velocidad de formación; la verdadera cuestión es la de los
sumideros, como la atmósfera, donde se acumula el dióxido de carbono y otros gases
de invernadero, con el subsiguiente calentamiento.
17. 13
SUSTANCIAS FERROMAGNÉTICAS
Son fuertemente atraídas por un imán y fácilmente imantables. Pueden formarse
imanes temporales e imanes permanentes, por ejemplo con el acero. (Fe, Co, Ni,
acero…) Sustancias paramagnéticas:
Son atraídas débilmente por un imán y apenas se imantan.
La orientación de sus dipolos atómicos es débil. (Al) Sustancias diamagnéticas: Son
repelidas débilmente por un imán (Cu, Ag, Pb...).
El campo eléctrico se define como el espacio en el que colocada una partícula cargada
ésta experimenta una fuerza, llamada fuerza eléctrica. El campo viene descrito por tres
elementos: Intensidad en cada uno de sus puntos. Líneas de campo. Potencial en cada
uno de sus puntos.
INTENSIDAD DEL CAMPO ELÉCTRICO
Es la fuerza que hace el campo por unidad de carga. Se mide en N/C. La intensidad de
campo en un punto es tangente a la línea de campo que pasa por ese punto.
INDUCCIÓN ELECTROMAGNÉTICA
Un sistema induce un campo eléctrico o magnético sobre otro cuando su actividad es
causante de la aparición de dicho campo. Observaciones de Oersted, Faraday y Henry:
1. Se acerca y se aleja un imán a/de una espira. Se induce una corriente siempre que
existe un campo magnético variable.
2. Se introduce una espira en un campo magnético perpendicularmente. La corriente
inducida aparece por una variación de la superficie que atraviesa el campo.
3. Se hace girar un circuito dentro de un campo magnético. La corriente inducida
aparece por la variación del ángulo formado por el campo y el vector superficie.
18. 14
En base a estas observaciones, este proyecto pretenderá aplicarlas al flujo magnético
que se generará por medio de los imanes colocados a un ángulo de desfasamiento
determinado para producir un par, el cual será aprovechado, como sea mencionado,
para generar energía.
CAMPO ELÉCTRICO
Se dice que existe un campo magnético en un punto del espacio cuando una carga
colocada en ese punto con una velocidad distinta de cero sufre un desvío lateral debido
a una fuerza magnética. La fuerza magnética es siempre perpendicular a la velocidad.
Según el tipo de materiales, el imán o la carga introducida en un campo magnético se
comportan de una manera determinada, esto lo explica la: Teoría de dominios
magnéticos: Se admite que las sustancias ferromagnéticas y paramagnéticas (éstas
últimas en menor grado) están formadas por pequeñas regiones en las que sus átomos
tienen la misma orientación, estas regiones se denominan dominios. Así, estos dipolos
en presencia de un campo magnético externo se orientan en la misma dirección y
sentido que el imán exterior generador del campo.
Con las sustancias diamagnéticas algunos dipolos atómicos se orientan en sentido
contrario al campo magnético exterior. La recta de trabajo depende de la permanencia
del circuito magnético. Los imanes permanentes se desplazaron por la repulsión del
polo contrario de la composición de los imanes utilizados en cada lado, en el caso del
estator, en el tambor de aluminio (no magnético), y del rotor de su composición con el
Nylamid. Así, al desplazarse, la recta trabajo variará es función de la permanencia y en
función del movimiento del motor en el tiempo. Por tanto, la inducción generada por el
rotor, que se obtienen a estas condiciones de trabajo, es en el caso del rotor y la misma
grafica al mismo funcionamiento se obtuvo una inducción, como se sabe, la inducción
resultante en el rotor y estator será la inducción obtenida a través de estos mismos,
ósea, la parte fija y la parte móvil. De esta manera la inducción total en el motor es de
[5]. En el caso de la construcción, encontramos problemas con las pruebas pues los
19. 15
imanes, por el tamaño, se rompieron y notamos que son muy frágiles, siendo así las
pruebas no resultaron satisfactorias.
En el caso de los imanes de mayor grosor, su intensidad fue tan fuerte que rompió los
imanes de menor tamaño, los rectangulares, y eso nos ha impedido obtener resultados
satisfactorios.
En dado caso de ser un generador de corriente alterna, conectaríamos una carga, como
un foco, y esto nos daría el consumo en torno a la potencia, pero en el caso de nuestro
motor, es un generador de DC. Es aquí donde entra el primer bloque: Rectificación,
donde rectificamos nuestra señal de salida del generador, esto es necesario pues
nuestra señal de salida la obtuvimos con alternancias simulando una señal del tipo
sinusoidal totalmente deformada, lo que nos indicó la inmersión de ruido o movimientos
discontinuos en el generador por lo que teníamos que corregir tal punto para poderla
pasar al almacenaje en los capacitores de alta densidad.
EL FLUJO MAGNÉTICO (Φ)
A través de cada espira de las bobinas que constituyen el inducido tiene por valor el
producto de la intensidad de campo (B), por la superficie de la espira (s) y por el coseno
del ángulo formado por el plano que contiene a esta y la dirección del campo magnético
(cos φ), por lo que el flujo en cada instante será:
Como por otra parte tenemos que siempre que se produce una variación del flujo
magnético que atraviesa a una espira se produce en ella una F.E.M. (E) inducida cuyo
valor es igual a la velocidad de variación del flujo, por tanto tendremos que,
El signo menos delante de E expresa que, según la Ley de Lenz, la corriente inducida
se opone a la variación del flujo que la genera.
20. 16
Si la fuerza electromotriz inducida en una espira es igual a E, la fuerza electromotriz
total (ETOT) es igual a:
Siendo n el número total de espiras del inducido.
La frecuencia de la corriente alterna que aparece entre los terminales de la máquina se
obtiene multiplicando la velocidad de rotación (número de vueltas por segundo) del
inductor por el número de pares de polos del inducido
Diagrama de un alternador simple con un núcleo magnético rotante (rotor) y alambre
estacionario (estator) mostrando además la corriente inducida en el estator al hacer
rotar el campo magnético del rotor.
21. 17
2.2. MARCO CONCEPTUAL:
¿QUÉ ES EL ELECTROMAGNETISMO?
El electromagnetismo es una rama de la física que estudia y unifica los
fenómenos eléctricos y magnéticos en una sola teoría, cuyos fundamentos fueron
sentados por Michael Faraday y formulados por primera vez de modo completo
por James Clerk Maxwell. La formulación consiste en cuatro ecuaciones
diferenciales vectoriales que relacionan el campo eléctrico, el campo magnético y sus
respectivas fuentes materiales (corriente eléctrica, polarización eléctrica y polarización
magnética), conocidas como ecuaciones de Maxwell. El electromagnetismo es
una teoría de campos; es decir, las explicaciones y predicciones que provee, se basan
en magnitudes físicas vectoriales o tensoriales dependientes de la posición en el
espacio y del tiempo.
El electromagnetismo describe los fenómenos físicos macroscópicos en los cuales
intervienen cargas eléctricas en reposo y en movimiento, usando para ellos campos
eléctricos y magnéticos y sus efectos sobre las sustancias sólidas, líquidas y gaseosas.
Por ser una teoría macroscópica, es decir, aplicable sólo a un número muy grande de
partículas y a distancias grandes respecto de las dimensiones de éstas, el
electromagnetismo no describe los fenómenos atómicos y moleculares, para los que es
necesario usar la mecánica cuántica.
¿QUÉ ES UN IMÁN?
Un imán es un material que tiene la capacidad de producir un campo magnético en su
exterior, el que es capaz de atraer al hierro, así como también al níquel y al cobalto.
Existen imanes de origen natural y otros fabricados de forma artificial. Generalmente,
aquellos que son naturales manifiestan sus propiedades en forma permanente, como es
el caso de la magnetita o Fe304.
22. 18
Los imanes artificiales se pueden crear a partir de la mezcla o aleación de diferentes
metales. Otra forma de generar el magnetismo es mediante el principio que opera en
los electroimanes.
El magnetismo de los imanes se explica debido a las pequeñas corrientes eléctricas
que se encuentran al interior de la materia. Estas corrientes se producen debido al
movimiento de los electrones en los átomos, y cada una de ellas da origen a un imán
microscópico. Si todos estos imanes se orientan en forma desordenada, entonces el
efecto magnético se anula y el material no contará con esta propiedad. Por el contrario,
si todos estos pequeños imanes se alinean, entonces actúan como un solo gran imán,
entonces la materia resulta ser magnética.
¿QUÉ ES UN CAMPO ELÉCTRICO?
El campo eléctrico es un campo físico que es representado mediante un modelo que
describe la interacción entre cuerpos y sistemas con propiedades de
naturaleza eléctrica.
¿QUÉ ES UN CAMPO MAGNÉTICO?
Un campo magnético es una descripción matemática de la influencia magnética de
las corrientes eléctricas y de los materiales magnéticos. El campo magnético en
cualquier punto está especificado por dos valores, la dirección y la magnitud; de tal
forma que es un campo vectorial. Específicamente, el campo magnético es un vector
axial, como lo son los momentos mecánicos y los campos rotacionales. El campo
magnético es más comúnmente definido en términos de la fuerza de Lorentz ejercida en
cargas eléctricas. Campo magnético puede referirse a dos separados pero muy
relacionados símbolos B y H.
23. 19
Los campos magnéticos son producidos por cualquier carga eléctrica en movimiento y
el momento magnético intrínseco de las partículas elementales asociadas con una
propiedad cuántica fundamental, su espín.
En la relatividad especial, campos eléctricos y magnéticos son dos aspectos
interrelacionados de un objeto, llamado el tensor electromagnético. Las fuerzas
magnéticas dan información sobre la carga que lleva un material a través del efecto
Hall. La interacción de los campos magnéticos en dispositivos eléctricos tales como
transformadores es estudiada en la disciplina de circuitos magnéticos.
¿QUÉ ES EL ALAMBRE DE COBRE?
En el alambre de hilo de cobre esmaltado, el cobre es trefilado en frío y tiene una
pureza del 99% (cobre electrolítico, norma UNE 20 003) y el esmalte es resinoso
(poliuretano modificado con poliéster, poliuretano, poliesteremida-theic Amida-Imida) lo
que le da al aislamiento eléctrico posibilidades de mejorar algunas características
(normas UNE EN 60317-20,-8,-13,-35,-38).
¿QUÉ ES UNA MANIVELA?
Se llama manivela a la pieza normalmente de hierro, compuesta de dos ramas, una de
las cuales se fija por un extremo en el eje de una máquina, de una rueda, palanca etc. y
la otra forma el mango que sirve para mover al brazo, la máquina o la rueda. Puede
servir también para efectuar la transformación inversa del movimiento circular en
movimiento rectilíneo.
24. 20
¿QUÉ ES UN BOMBILLO 12V?
Es un globo de cristal en el que se ha hecho un vacío y dentro del cual se halla un
filamento metálico que, al ser atravesado por una corriente eléctrica, emite luz visible.
¿QUÉ ES UN FLUJO MAGNÉTICO?
Representado por la letra griega fi (Φ), es una medida de la cantidad de magnetismo, y
se calcula a partir del campo magnético, la superficie sobre la cual actúa y el ángulo de
incidencia formado entre las líneas de campo magnético y los diferentes elementos de
dicha superficie. La unidad de flujo magnético en el Sistema Internacional de Unidades
es el weber y se designa por Wb (motivo por el cual se conocen como weberímetros los
aparatos empleados para medir el flujo magnético). En el sistema cegesimal se utiliza el
maxwell (1 weber =108 maxwells).
¿QUÉ ES UN ALTERNADOR?
Un alternador es una máquina eléctrica, capaz de transformar energía mecánica en
energía eléctrica, generando una corriente alterna mediante inducción
electromagnética.
Los alternadores están fundados en el principio de 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
¿QUÉ ES UN 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
25. 21
¿QUÉ ES 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 dulce.
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.
26. 22
2.3 MARCO JURIDICO
El presente proyecto se basa en la ley de la constitución política del Ecuador en el
Capítulo 2 de los Derechos civiles que se basa en las siguientes secciones:
CONSTITUCION POLITICA DEL ECUADOR 2008
Capítulo 2
De los derechos civiles
Art. 23.-6. El derecho a vivir en un ambiente sano, ecológicamente equilibrado y libre de
Contaminación. La ley establecerá las restricciones al ejercicio de determinados
derechos y libertades, para proteger el medio ambiente.
Sección séptima
Biosfera, ecología urbana y energías alternativas
Art. 413.-El Estado promoverá la eficiencia energética, el desarrollo y uso de prácticas
y tecnologías ambientalmente limpias y sanas, así como de energías renovables,
diversificadas, de bajo impacto y que no pongan en riesgo la soberanía alimentaria, el
equilibrio ecológico de los ecosistemas ni el derecho al agua.
Art. 414.- El Estado adoptará medidas adecuadas y transversales para la mitigación del
cambio climático, mediante la limitación de las emisiones de gases de efecto
Invernadero, de la deforestación y de la contaminación atmosférica; tomará medidas
para la conservación de los bosques y la vegetación, y protegerá a la población en
riesgo.
27. 23
Art. 415.- El Estado central y los gobiernos autónomos descentralizados adoptarán
políticas integrales y participativas de ordenamiento territorial urbano y de uso del suelo,
que permitan regular el crecimiento urbano, el manejo de la fauna urbana e Incentiven
el establecimiento de zonas verdes. Los gobiernos autónomos descentralizados
desarrollarán programas de uso racional del agua, y de reducción, reciclaje y
tratamiento adecuado de desechos sólidos y líquidos. Se incentivará y facilitará el
transporte terrestre no motorizado, en especial mediante el establecimiento de ciclo
vías.
28. 24
CAPITULO III
3. MARCO METODOLÓGICO:
3.1. ENFOQUE METODOLÓGICO
3.1.1. TÉCNICAS E INSTRUMENTOS A EMPLEAR
29. 25
DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN
FASE TÉCNICA INSTRUMENTO PRODUCTO TIEMPO
Diagnóstico
Observación En las páginas de
internet observando los
videos de YouTube
sobre la generación de la
energía eléctrica por
medio del
electromagnetismo.
Ideas para poder elaborar
el proyecto.
09-10-2013
Encuesta Cuestionario sobre el
conocimiento de la
energía
electromagnética.
El porcentaje de
conocimiento y aceptación
que obtuvo las encuestas
realizadas a la población
riobambeña.
14-10-2013
Entrevista Preguntas correctamente
formuladas sobre esta
nueva alternativa de
producción de energía.
Grabadoras , filmadoras,
para guardar la
información
Entrevista a la ciudadanía
sobre el conocimiento de
esta energía como un
nuevo recurso energetico
renovable.
25-10-2013
30. 26
Observación Páginas de internet, o libros
sobre la obtención de energía
eléctrica por medio del
electromagnetismo.
Para obtener un mejor
conocimiento sobre esta
energía si se encuentra
correctamente utilizado en
el respectivo prototipo.
19-11-2013
Resultados
Observación El prototipo con su
correcta
instalación(cables)
El prototipo se debe
encontrar correctamente
instalado, listo para su
funcionamiento.
19-12-2013
Construcción Tener el prototipo
terminado para
comprobar su
funcionamiento
El funcionamiento
adecuado que puede ser
de gran utilidad para la
ciudadanía.
23-12-2013
FASE TÉCNICA INSTRUMENTO PRODUCTO TIEMPO
Diagnóstico
Observación En las páginas de
internet observando los
videos de YouTube sobre
el funcionamiento de la
energía
electromagnética.
Ideas para poder fabricar
el proyecto.
05-10-2013
31. 27
Encuesta Cuestionario sobre el
conocimiento de la
energía
electromagnética.
El porcentaje de la
encuesta sobre los niveles
de información y
aceptación de la población
riobambeña.
16-10-2013
Entrevista Preguntas correctamente
formuladas sobre esta
nueva alternativa
Grabadoras , filmadoras,
para poder guardar la
información
Entrevista a la ciudadanía
sobre el conocimiento de
esta energía como medio
de obtención de
electricidad.
25-10-2013
Plan de
proyecto
Observación Materiales para poder
construir el prototipo
como, principio de un
alternador, imanes, pedal
de bicicleta, bombillos de
12v, madera
Unión de las piezas
respectivas para la
formación del prototipo
12-11-2013
Observación Páginas de internet, o
libros sobre la energía
electromagnética
Para obtener un mejor
conocimiento sobre esta
energía si se encuentra
correctamente utilizado en
el respectivo prototipo.
16-11-2013
Resultados
Observación El prototipo con su El prototipo se debe
encontrar correctamente
15-12-2013
32. 28
correcta
instalación(cables)
instalado, listo para su
funcionamiento.
Experimento Tener el prototipo
terminado para
comprobar su
funcionamiento.
El funcionamiento
adecuado que puede dar el
prototipo a la ciudadanía.
20-12-2013
PLAN DE ACCION
33. 29
Actividad a
realizar
Información a
obtener
Medios de registro de
información
Recursos Fecha de inicio y
culminación
Selección de tema Proyecto integrador a
realizar
Escritos en digital Dialogo de grupo 05-10-2013
Investigación
presentación del
tema a realizar
Características del
tema de proyecto
Investigación y
aprobación escrita por
el tutor
Observar los temas a tratar
en el proyecto
07-10-2013
Encuesta a la
ciudadanía en
general.
El porcentaje del
conocimiento de la
energía
electromagnética es
medio.
Mediante cuestionarios
desarrolladas en hojas
sueltas
Preguntas a responder de
forma práctica. 15-10-2013
Entrevistas a
expertos (Ing.
Física y entendido
en el tema del
electromagnetismo)
Es un buen tema que
a la larga traerá
beneficios.
Por medio de apuntes
y atención al
profesional.
Preguntas correctamente
estructuradas 17-10-2013
Ver diseños del
prototipo
Forma estratégica de
la realización del
prototipo.
Forma digital en pc. Marco teórico del proyecto
a realizar.
18-10-2013
Búsqueda de
elementos para el
Costos de los
elementos.
Cotización en
almacenes.
Elementos a utilizar en el
proyecto.
21-10-2013
34. 30
prototipo.
Primer diseño del
prototipo.
Observar si los
elementos cumplen
sus funciones.
Archivos Programas de
dibujo técnico y
simulación
Ideas para el mejoramiento
del prototipo
23-10-2013
Selección de
materiales y
herramientas a
utilizar
Cantidad propiedades
físicas y químicas de
materiales.
Apuntes y bosquejo del
prototipo.
Bosquejo realizado. 05-11-2013
Obtención de
materiales
Materiales para la
construcción
Facturas y apuntes de
materia y precios
Funcionamiento de un
alternador. 07-11-2013/
13-11-2013
Cantidad de
material para el
diseño del
prototipo.
Diseño del prototipo de
forma proporcional.
Bosquejo mejorado
para el diseño final.
Grafico del proyecto. 23-11-2013/
26-11-2013
Pieza con los
imanes a usar.
Peso de cada imán
con su equilibrio.
Hojas de cálculo. Operaciones para obtener
el equilibrio
27-11-2013/
28-11-2013
Colocación del
alternador.
Pernos guías para
sujetar.
Observar la correcta
alineación de la banda.
Alambre es conductor de la
electricidad.
29-11-2013/
01-12-2013
Construcción del
eje con la varilla.
Movimiento y atracción
de los imanes y los
pernos guías.
Observar el movimiento
de la motriz
Aro de bicicleta y la varilla
lisa
02-12-2013/
07-12-2013
35. 31
Cableado e
instalación
bombillos de 12v
Tipo de cableado
tradicional.
Diseño de instalación
eléctrica.
Materiales: alambres y
bombillos de 12v.
08-12-2013/
10-12-2013
Prueba de
funcionamiento
Su verdadera
producción
electromagnética
Prototipo realizado Aplicación del giro de la
motriz y el conducido y así
producir energía eléctrica
23-12-2013
Verificación del
correcto
funcionamiento
La aceptación y
mejoramientos
mecánicos eléctricos
pruebas al momento de
funcionar
Aplicación de accesorios
magnéticos
06-01-2014
Finalización del
proyecto
Resultados
satisfactorios de la
propuesta
Videos grabados reales Práctica teórica y prototipo
en funcionamiento
10-01-2014
Presentación y
defensa
Conocer los
conocimientos y
habilidades
Registros de
calificaciones y de
aprobación del proyecto
Proyecto práctico y teórico 02-2014
36. 32
MATRIZ DEL PLAN DE TRABAJO
Fase /Actividad 1: DIAGNÓSTICO
Competencia a desarrollar: Obtención de información acerca del conocimiento de la energía electromagnética
Estrategia de
aprendizaje
Actividad/ tarea Ejes
trasversales
Recursos Responsables Tiempo y
Fechas
Habilidades del
pensamiento
Encuestas sobre el
conocimiento de la
energía
electromagnética
Participación con
la ciudadanía
Cuestionario
sobre el uso de
esta energía
electromagnétic
a
Freddy Paredes 3 horas:
14:00/ 17:00
14-10-2013
Avances
Tecnológicos
Video sobre la
realización del
prototipo
Ciencia y
tecnología
Internet José Luis
Ramírez
1 hora:
16:00/17:OO
15-10-2013
Avances
Tecnológicos al
momento de
guardar la
información
Entrevistas a
personas expertas
sobre el tema
Participación con
la ciudadanía
Preguntas
correctamente
formuladas sobre
esta nueva
alternativa y
grabadas en
slideshare,
scribd, etc.
Marco Salguero
2 horas:
16:00/ 18:00
25-10-2013
37. 33
Fase /Actividad 2: PLAN DE PROYECTO
Competencia a desarrollar: Construcción de la torre eólica con sus respectivas piezas y sus
correctas instalaciones.
Estrategia de
aprendizaje
Actividad/
tarea
Ejes
trasversales
Recursos Responsables Tiempo y
Fechas
Habilidades
de
construcción
Unión de las
piezas
respectivas
para la
formación del
prototipo
Tecnología Materiales para
poder construir el
prototipo como
imanes, batería de
moto 12 v
manivela, principio
de un alternador,
pernos guías,
bombillos de 12v y
cables.
José Luis
Chávez 13 horas:
15:00/ 18:00
19-10-2013
Avances
Tecnológicos
Colocación del
eje giratorio
donde se
encuentra
ubicado el
motriz
Ciencia y
tecnología
Conseguir los
soportes
adecuados para el
eje.
Marco Salguero 2 horas:
16:00/18:00
19-11-2013
38. 34
Fase /Actividad 3: RESULTADOS
Competencia a desarrollar: Obtener el prototipo construido para así observar su correcto funcionamiento
Estrategia de
aprendizaje
Actividad/ tarea Ejes
trasversales
Recursos Responsables Tiempo y
Fechas
Habilidades de
construcción
Verificar las
instalaciones en
el prototipo
donde se
encuentre listo
para su
funcionamiento.
Tecnología El prototipo con
su correcta
instalación
(cables)
José Luis
Ramírez 3 horas:
15:00/ 18:00
14-12-2013
Avances
Verificar el
funcionamiento
Ciencia y
tecnología
Tener el
prototipo
Marco Salguero 4 horas:
17:30/18:30
Avances
Tecnológicos
,
Habilidades
del
pensamiento
Obtener un
mejor
conocimiento
sobre esta
energía si se
encuentra
correctamente
utilizado en el
respectivo
prototipo.
Tecnología Páginas de
internet, o libros
sobre la energía
electromagnética
Freddy Paredes
1 horas:
15:00/ 16:00
20-11-2013
39. 35
Tecnológicos adecuado del
prototipo.
terminado para
comprobar su
funcionamiento
06-01-2014
Matriz de controldel Proyecto:GENERACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICAA TRAVES DEL
ELECTROMACNETISMO
Fase/ Act. Descripción Programación Semanal Responsable Tiempo y fecha
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
1.-
DIÁGNOSTICO
Proponer, presentar e
investigar sobre la
energía
electromagnética
x Freddy Paredes
2 HORAS:
15:00-17:00
09-10-2013
Beneficios que brindara
este tipo de energía
x José Luis Chávez
2 HORAS:
16:00-18:00
11-10-2013
Encuestas sobre el
conocimiento de esta
X José Luis
Ramírez 3 HORAS:
40. 36
energía 14:00-17:00
13-10-2013
Entrevistas a personas
expertas sobre el
funcionamiento de esta
energía
X Marco Salguero
2 HORAS:
16:00-18:00
25-10-2013
Selección de materiales
, herramientas y la
cantidad a utilizar
X José Luis Chávez
05-11-2013
Compra y obtención de
herramientas y
elementos a utilizar
x José Luis
Ramírez 07-11-2013/
09-11-2013
Realización y
ensamblaje del eje de
giro
x Freddy Paredes
12-11-2013/
15-11-2013
Colocación del motriz
X Marco Salguero
18-11-2013/
23-11-2013
Conexión de los cables
X José Luis Chávez
24-11-2013/
29-11-2013
Colocación de los
bombillos de 12v
x José Luis
Ramírez 01-12-2012
3.-
Revisión técnica del
prototipo
x Freddy Paredes 29-12-2013
41. 37
TIEMPO ESTIMADO DEL PROYECTO
CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES
CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES
ACTIVIDADES/
TIEMPO
MESES
SEPTIEMBRE OCTUBRE NOVIEMBRE DICIEMBRE ENERO FEBRERO
1 2 3 4 1 2 3
4
1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4
Investigación
preliminar
x
Selección del
tema
x
Planteamiento
x
RESULTADO
Prueba de
funcionamiento
X José Luis
Ramírez 06-01-2014
Finalización del
proyecto( aprobación)
X Marco Salguero
10-01-2014
Elaborado por : Marco Salguero
Firma: Fecha: 06/11/2013
42. 38
del problema
Encuestas a la
ciudadanía
X
Entrevistas a
expertos sobre
el uso de la
energía
electromagnética
x
Elaboración de
justificación y
marco teórico
x
Elaboración de
tablas
metodológicas
x
Observación
para la
fabricación
x
Selección de
materiales ,
herramientas y
la cantidad a
utilizar
x
Compra y
obtención de
x
43. 39
herramientas y
elementos
Trabajado y
dimensionado de
materiales según
el diseño
x
Realización y
ensamblar del
eje de giro
x x x
Colocación de la
motriz
x
Conexión de los
cables
x
Colocación de
los bombillos de
12v
x x
Conexiones
eléctricas entre
el cableado y los
bombillos de12 v
a la batería
x x
Revisión técnica
x x
45. 41
3.2. TECNICADE RECOLECCIÓNDE DATOS
ENCUESTA
1. ¿AL IMPLEMENTAR NUEVAS FUENTES ENERGÉTICAS RENOVABLES,
CREE UD. QUE LA ENERGÍA ELÉCTRICA OBTENIDA SERÁ MÁS
ECONÓMICA?
SI NO
2. ¿CON EL APROVECHAMIENTO DE LA ENERGÍA ELECTROMAGNÉTICA
CREE UD. QUE SE REDUCIRÁ EL CONSUMO DE COMBUSTIBLES FÓSILES?
SI NO
3. ¿CREE UD. QUE ES IMPORTANTE CONSERVAR LOS RECURSOS
NATURALES E IMPLEMENTAR NUEVAS ALTERNATIVAS DE OBTENCIÓN DE
ENERGÍA?
SI NO
4. ¿CONOCE LOS BENEFICIOS QUE BRINDA LA ENERGIA
ELECTROMACNETICA?
SI NO
5. ¿CREE UD. QUE EL IMPACTO AMBIENTAL SE PUEDE REDUCIR
UTILIZANDO NUEVAS FUENTES ENERGÉTICAS?
SI NO
6. ¿CONOCE UD FUENTES ALTERNAS QUE CONTRIBUYAN CON EL
DESARROLLO DEL PAIS?
SI NO
7. ¿CREE UD. QUE UTILIZANDO MATERIALES RECICLADOS REDUCIMOS LA
CONTAMINACIÓN?
SI NO
46. 42
8. ¿PARA PODER CONVIVIR EN ARMONÍA CON LA NATURALEZA ES UN
DEBER DE TODOS REDUCIR LA CONTAMINACIÓN?
SI NO
47. 43
3.3. TÉCNICA DE PROCESAMIENTO Y ANÁLISIS DE DATOS
TABULACIÓN DE DATOS
La presente encuesta fue dirigida a 20 habitantes de la ciudad de Riobamba los cuales
nos ayudaron a obtener información importante que será proyecto a realizarse.
1. ¿Al implementar nuevas fuentes energéticas renovables, cree ud. que la
energía eléctrica obtenida será más económica?
Cuadro 1
Aspecto frecuencia porcentaje
Si 19 95%
No 1 5%
Total 20 100%
El 95 por ciento de los encuestados opinan que la energía obtenida será más
económica.
El 5 por ciento de los encuestados opinan que la energía obtenida será más costosa.
5%
95%
gráfico 1
no si
48. 44
2. ¿Con el aprovechamiento de la energía electromagnética cree ud. que se
reducirá el consumo de combustibles fósiles?
Cuadro 2
Aspecto frecuencia Porcentaje
Si 12 60%
No 8 40%
Total 20 100%
El 60 por ciento de los encuestados opinan que al utilizar energía electromagnética se
puede reducir el consumo de los combustibles fósiles.
El 40 por ciento de los encuestados opinan que al utilizar energía electromagnética no
se reduce el consumo de los combustibles fósiles.
40%
60%
gráfico 2
no si
49. 45
3. ¿Cree ud. que es importante conservar los recursos naturales e implementar
nuevas alternativas de obtención de energía?
Cuadro 3
Aspecto frecuencia Porcentaje
Si 13 65%
No 7 35%
Total 20 100%
El 65 por ciento de los encuestados opinan que es importante conservar el medio
ambiente e implementar nuevas alternativas de obtención de energía.
El 35 por ciento de los encuestados opinan que no es muy importante conservar el
medio ambiente e implementar nuevas alternativas de obtención de energía.
35%
65%
gráfico 3
no si
50. 46
4. ¿Conoce los beneficios que brinda la energía electromagnética?
Cuadro 4
Aspecto frecuencia Porcentaje
Si 11 55%
No 9 45%
Total 20 100%
El 55 por ciento de los encuestados conoce acerca de los beneficios de la energía
electromagnética.
El 45 por ciento de los encuestados no conoce acerca de los beneficios de la energía
electromagnética.
45%
55%
gráfico 4
no si
51. 47
5. ¿Cree ud. que el impacto ambiental se puede reducir utilizando nuevas
fuentes energéticas renovables?
Cuadro 5
Aspecto frecuencia Porcentaje
Si 12 60%
No 8 40%
Total 20 100%
El 60 por ciento de los encuestados creen que el impacto ambiental se puede reducir
utilizando nuevas fuentes energéticas renovables.
El 40 por ciento de los encuestados creen que el impacto ambiental se puede reducir
utilizando nuevas fuentes energéticas renovables.
40%
60%
gráfico 5
no si
52. 48
6. ¿Conoce ud. fuentes alternas que contribuyan con el desarrollo del país?
Cuadro 6
Aspecto frecuencia Porcentaje
Si 3 15%
No 17 85%
Total 20 100%
El 15 por ciento de los encuestados conocen que existen fuentes alternas que
contribuyan con el desarrollo del país.
El 85 por ciento de los encuestados conocen que existen fuentes alternas que
contribuyan con el desarrollo del país.
85%
15%
gráfico 6
no si
53. 49
7. ¿Cree ud. que utilizando materiales reciclados reducimos la contaminación?
Cuadro 7
Aspecto Frecuencia Porcentaje
Si 10 50%
No 10 50%
Total 20 100%
El 50 por ciento de los encuestados creen que utilizando materiales reciclados
podríamos reducir la contaminación.
El 50 por ciento de los encuestados creen que utilizando materiales reciclados
podríamos reducir la contaminación.
50%
50%
gráfico 7
no si
54. 50
8. ¿Para poder convivir en armonía con la naturaleza es un deber de todos
reducir la contaminación?
Cuadro 8
Aspecto Frecuencia Porcentaje
Si 15 75%
No 5 25%
Total 20 100%
El 75 por ciento de los encuestados están de acuerdo que para convivir en armonía es
necesario disminuir la contaminación.
El 25 por ciento de los encuestados no están de acuerdo que para convivir en armonía
es necesario disminuir la contaminación.
25%
75%
gráfico 8
no si
55. 51
CAPITULO IV
4. PROPUESTA DEL PROYECTO
4.1. ESTUDIO DIAGNÓSTICO
Según las encuestas realizadas a varias personas en la ciudad de Riobamba podemos
observar que un 15% conocen acerca del uso de energía electromagnética y un 85%
no conocen el uso de la misma.
Entonces llegamos a la conclusión que es importante dar a conocer a la población este
tipo de energía que no es contaminante, ya que esta energía se puede aprovechar de
varias maneras.
4.2. FACTIBILIDAD
Este proyecto es factible ya que ayudara a contrarrestar la contaminación del medio
ambiente reutilizando materiales como son: imanes, madera, partes de una bicicleta,
una banda de caucho, un rotor y parte de un alternador que serán necesarios para
realizar el prototipo con un costo de $ 34.00 y poniendo en práctica los conocimiento de
física necesario nos permite realizar una demostración de obtención de energía
eléctrica por medio del electromagnetismo.
57. 53
4.3.1. MATERIALES
MATERIALES COSTO
Imán $8
Batería de 12 v $2
Rotor de un alternador $40
Madera $9.00
Pernos $1.30
Varilla lisa 10mm Reciclado
Pedal de bicicleta Reciclado
Aro de bicicleta Reciclado
Banda de caucho Reciclado
total $60.30
4.4. APLICACIÓN PRÁCTICA DE LA PROPUESTA
El prototipo realizado se puede ser montado a gran escala en un parque de cualesquier
cuidad, ya que así habrá disminución del consumo energético y será beneficiado todo el
país, siempre y cuando se tomen las debidas precauciones.
58. 54
4.4.1. PROCEDIMIENTO
4.4.1.1Conseguimos los materiales necesarios
4.4.1.2 Diseñamos una base para sujetar al rotor y a los imanes
4.4.1.3. En el polo de inicio y final de la bobina se procederá a colocar el
alambre de de cobre en donde se conectara la batería de 12v
4.4.1.4. Procedemos a soldar la base de un pedal de bicicleta en el aro de la
misma para obtener la manivela.
4.4.1.5. Fabricamos un eje de una varilla liza de 10mm para la manivela.
4.4.1.6. Empezamos a armar una mesa de madera para sujetar los materiales
sobre ella.
4.4.1.7. Procedemos a sujetar el eje de la manivela a la mesa con una base y
tornillos.
4.4.1.8. Antes de colocar la manivela sujeta al aro, procedemos a depurar el
oxido que se encuentra en el aro.
4.4.1.9. Colocamos la banda de caucho en el canal del rotor y el otro extremo de
banda que irá en la manivela sujeta al aro.
4.4.1.10. Se procede a realizar la debida conexión de los cables hacia la batería
y también a los bombillos de 12v.
4.4.1.11. Sujetamos los bombillos de 12v fijamente en la mesa con dos bases de
madera.
4.4.1.12. Se realizan las respectivas pruebas para estar seguros del correcto
funcionamiento del sistema.
4.4.1.13. Una vez revisado el funcionamiento, obtendremos la energía
mencionada y lista para ser utilizada.
59. 55
4.4.2. CÁLCULOS
Para calcular el periodo medimos el tiempo necesario para que la motriz
complete una vuelta
𝑻 =
𝟏
𝒏
Para calcular la frecuencia medimos el número de vueltas que realiza el
conducido en la unidad de tiempo
𝒇 =
𝟏
𝑻
Para calcular la velocidad angular utilizamos la siguiente fórmula
𝒘 =
𝟐𝝅
𝑻
Para calcular la potencia aplicamos la siguiente fórmula
𝑷 =
𝑾
𝒕
Para calcular el trabajo aplicamos la siguiente fórmula
W= F. Vm
Para calcular la velocidad media aplicamos la siguiente fórmula
𝐕𝐦 =
𝑽 + 𝑽𝑶
𝟐
Para calcular la fuerza aplicamos la siguiente fórmula
𝑭 = 𝒎. 𝐚
Para calcular la velocidad lineal aplicamos la siguiente fórmula
𝑽 =
𝟐𝝅. 𝒓
𝑻
Para calcular la aceleración aplicamos la siguiente fórmula del MRU
V=V0 + a. t donde la velocidad inicial es cero
Tenemos que:
𝒂 =
𝑽
𝒕
60. 56
4.4.2.1. DESARROLLO
Calculo del periodo
𝑻 =
𝟏
𝒏
= 0.5 s
Calculo de la frecuencia
𝒇 =
𝟏
𝑻
=
𝟏
𝟎.𝟓
= 2 Hz
Calculo de la velocidad angular
𝒘 =
𝟐𝝅
𝑻
= 2(3.1416)/ 0.5 = 12.56 rad/s
Calculo de la potencia
𝑷 =
𝑾
𝒕
= 2.12 J / 2s = 1.06 w
Calculo del trabajo
W= F. Vm = 1.7 N (1.25 m/s) =2.12 J
Calculo de la velocidad media
0
𝐕𝐦 =
𝑽+𝑽𝑶
𝟐
= (2.5 m/s) /2 = 1.25 m/s
Calculo de la velocidad lineal
𝑽 =
𝟐𝝅.𝒓
𝑻
= 2(3.1416)(0.2m)/0.5 s = 2.5 m/s
61. 57
Calculo de la fuerza
𝑭 = 𝒎. 𝐚= 1.36 kg (1.25 m/s2) = 1.7 N
Calculo de la aceleración
𝒂 =
𝑽
𝒕
= (2.5 m/s) / 2 s = 1.25 m/s2
62. 58
4.4.3. CONCLUSIONES
El electromagnetismo es un medio alternativo de obtención de energía eléctrica.
La energía electromagnética es una energía limpia que puede ser utilizada en el
Ecuador y en cualesquier otro país.
Por cada revolución que da la motriz hay una escala de 1:10 que se produce en
el conducido la cual permiten la obtención de suficiente voltaje para encender
dos bombillos de 12v.
4.4.4. RECOMENDACIONES
Se Puede utilizar imanes con mayor carga magnética para poder generar mayor
capacidad de voltaje.
En el ecuador existen varias fuentes para generar energía eléctrica y una
alternativa que no perjudique el medio ambiente es la que estamos proponiendo
con la demostración de nuestro prototipo.
El aprovechamiento de la energía electromagnética, tomando en cuenta ciertos
parámetros tiene una gran importancia en el desarrollo de la sociedad, y su uso
hace posible la disminución del consumo de combustibles fósiles y mejora las
condiciones de vida del hombre.
63. 59
4.4.5. LINKOGRAFRÍA:
Dan, C, (2009) Ojo científico. Energía producida por imanes.
http://www.ojocientifico.com/2009/10/15/%C2%BFenergia-electrica-con-imanes
4.4.5.1. BIBLIOGRAFÍA:
Tippens, P. Conceptos y aplicaciones. Ediciones McGrear, Pag. 104
Hewitt, Z. Física Universitaria. 11º edición, Pag. 180
Vallejo Zambrano, física vectorial tomo 1-MRU, Pag 87
4.4.5.2. WEB GRAFÍA
www.wikipedia.com/energiaelectromagnética
www.energias-renovables.com
