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Generador electrico por medio de una bateria de un automovil

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  • 1. República Bolivariana de Venezuela Ministerio del Poder popular para la Educación U. E. Maestro Orlando Enrique Rodríguez GENERADOR ELECTRICO POR MEDIO DE UNA BATERIA DE UN AUTOMOVIL INTEGRANTES Cano, Leonardo Fernández, José Garrillo, Ángel Martínez, Tairo Urdaneta, JhamgerTUTOR DE CONTENIDO TUTOR METODOLOGICO T.S.U. Luis Sala Msc. Tammy Rodríguez. Mayo del 2012
  • 2. VEREDICTOEl jurado calificador designado por el consejo de la unidad Educativa “maestroOrlando E. Rodríguez” aprueba el trabajo de grado titulado: GENERADOR ELECTRICO POR MEDIO DE BATERIA DE AUTOMOVILRequisitos para aprobar la materia Técnica de investigación:____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________El jurado emite el siguiente veredicto:________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________Los cortijos, __ de __________________ de __________ Integrantes del Jurado____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
  • 3. DEDICATORIAA Dios sobre todas las cosas por brindarnos esta oportunidad de lograr otra meta de nuestra formaciónA nuestros padres por apoyarnos incasablemente por la paciencia y darnos fuerza para seguir adelante cada día los amamos Los investigadores
  • 4. RECONOCIMIENTO Reconocemos principalmente a Dios por guiarnos en nuestros pasos por elcamino del bien Reconocemos a Nuestros Padres por el apoyo incondicional que nos hanbrindado en esta hermosa laboral Reconocemos a nuestros tutores por su dedicación y pasión con que nosexplicaron en cada momento que lo necesitamos
  • 5. LISTA DE CUADRO1.- Cuadro de Operacionalización de la Variable………………………… 21
  • 6. Cano, Leonardo, Fernández, José, Garrillo, Ángel, Martínez, Tairo , Urdaneta, Jhamger. Elaborar un generador eléctrico por medio de una batería de un automóvil. U.E Maestro Orlando E. Rodríguez. Maracaibo, 2012 RESUMENEl propósito del estudio es Elaborar un generador eléctrico por medio de unabateria de un automóvil. Así mismo, la investigación estuvo sustentado porHarper (2008) El tipo de investigación fue básica aplicada, bajo la modalidadde investigaciones de campo - cuasi experimental. Utilizando la técnica deobservación para la elaboración del generador eléctrico. Se concluye que esteestudio, arrojo aporte valioso sobre generadores eléctricos que coyunda al serhumano a cubrir sus necesidades en el hogar en un determinado momento. Enel mismo orden de idea, la idea del generar energía con una o varias bateríasde carro mediante la construcción del prototipo. Es similar a una UPS sólo quefunciona con baterías externas y no con baterías internas, además que soportatodo tipo de aparatos como compresores, computadoras, pulidoras, neverasentre otras. Para finalizar estudio tuvo como conclusión la elaboración delgenerador eléctrico para presentarlo como prototipo que puede servir a futurocomo un proyecto sustituyendo la gasolina y gasoil por la batería de carro parala electricidadPalabras claves: generador, batería, electricidad.
  • 7. INTRODUCCIÓN Un generador eléctrico es todo dispositivo capaz de mantener una diferenciade potencial eléctrico entre dos de sus puntos, llamados polos, terminales obornes. Los generadores eléctricos son máquinas destinadas a transformar laenergía mecánica en eléctrica. Esta transformación se consigue por laacción de un campo magnético sobre los conductores eléctricos dispuestossobre una armadura. Se puede decir que una dinamo es una máquina eléctricarotativa que produce energía eléctrica en forma de corriente continuaaprovechando el fenómeno de inducción electromagnética. Así mismo está constituido por el capítulo I; Planteamiento del problema,formulación del problema, objetivos del investigación (General y Específicos).Capítulo II; Revisión de los antecedentes, bases teóricas, sistema de la variabley cuadro de operacionalización de la variable. Capítulo III; Marco metodológicotipos y diseño de la investigación, población y muestra, técnica e instrumentode recolección de la datos. Capítulo IV Constituido por los resultados de lainvestigación, Conclusiones, recomendaciones y anexos.
  • 8. CAPITULO I EL PROBLEMA1.-1.- Planteamiento del Problema El generador eléctrico que se puede elaborar a base de una batería deautomóvil tomando en cuenta las precauciones y los estándares de seguridad.Este proyecto se realizara basándose en la problemática actual con la energíaeléctrica en Venezuela, debido a que se pueden implementar sin previo avisomedidas de razonamiento eléctrico cortando de esta manera la energía enciertas partes del país por un determinado periodo de tiempo, debido a esto laspersonas sufren un golpe ya que sus valores diarias son interrumpidas eincluso pasan necesidades ,ya que todo hogar en el país dependerotundamente de generador eléctrico y nos permitirá descubrir sobre comoobtendremos energía eléctrica para nuestro beneficio y de la comunidad. Para realizar esto se va a tomar en cuenta las restricciones y los estándaresde seguridad para crear el generador voltaico, este generador tendrá una salidade 110 v para cualquier aparato en común en un hogar normal ya sea para unventilador ,ya existen estos generadores eléctricos pero la problemática vienesiendo que funcionan a base de gasolina y esta misma destruye el modeloambiente , ya que la contaminación en Venezuela es abundante y estosgeneradores modernos a base de gasolina están expandiéndose para toda laregión es un peligro en el futuro, nuestra idea principal es sustituir estos a basede gasolina por unos que no contaminen la naturaleza en un generador conbatería de automóvil como fuente principal como ya se dijo anteriormente , deesta forma erradicar el consumo de gasolina en los generadores modernos y asu vez suplantarlas por unos que usen como fuente principal la batería de unautomóvil.1.2.- Formulación del Problema.¿Cómo se podrá elaborar un generador eléctrico a base de una batería de unautomóvil para sustituir las convencionales a base de gasolina?
  • 9. 1.3.- Objetivos de la InvestigaciónEl Objetivo General:Elaborar un generador eléctrico por medio de una batería de un automóvil.Los Objetivos Específicos: Diseñar el bosquejo a los planos del generador eléctrico y estudiardetalladamente los materiales a utilizar. Construir el generador detallando los riesgos y las medidas precaución atomar al momento de realizarlo. Comprobar el funcionamiento del generador y verificar que no ocuparanningún tipo de fallas o errores en el funcionamiento del mismo, evitando de estamanera la perdida de los materiales probados con ventiladores, taladro,licuadora.1.4.- Justificación de la Investigación: Como ya se ha notado en los hogares la perdida de energía comúnmente yasea por asunto razonamiento eléctrico o cualquier falla eléctrica en lostransformadores locales, de esta manera dejando en necesidades ya delsueño, hambre incluso la higiene en las persona del área, la electricidad es unanecesidad de suma importancia en una vida diaria de una persona ya sea ensu casa, trabajo, oficina, incluso en las calles. para estos se han creado losgeneradores eléctricos que se utilizan comúnmente en cualquier parte , pero elproblema con estos es que utilizan la gasolina como medio principal parafuncionar y suministrar energía, libremente el humo que es enviado hacia lacapa de atmosfera sencillamente destruyéndola mucho más de lo que estáactualmente , que usan como fuente de vida la gasolina nos llevo a usar labatería de un automóvil para así sustituirlos y evitar un consumo excesivo degasolina , este generador que usa como fuente de vida la batería de unautomóvil beneficiara no tanto en la naturaleza si no también a las personas ypodrán tener en sus hogares una fuente de energía eléctrica que no es dañinapara ellos y la gasolina es erradicada totalmente de este sistema y que notendrán que depender de ella para utilizar el generador .
  • 10. 1.5.- Delimitación El tiempo máximo para terminar el generador es de septiembre 2011 hastamayo - 2012
  • 11. CAPITULO II MARCO TEORICO2.1.- Antecedentes de Investigación o Revisión de la literatura. Montoya Orlando. CENIDET – Centro Nacional de Investigación yDesarrollo Tecnológico Coordinación de Mecatrónica. Año 2009. Realizó lasiguiente investigación para su trabajo especial de Grado; Prototipo degenerador eléctrico doméstico con máquina diesel alimentada con aceitevegetal, en Cuernavaca-México. La investigación tuvo como objetivo general Diseñar y construir unsistema para poder alimentar a un motor diesel con aceite vegetal, el cualproporcionará el movimiento mecánico para un generador eléctrico doméstico.La teorización consideró los aportes de los Autores Alonso (2003), Uscategui(2003), Gómez (2006), Cabrera (2006) entre otros. A su vez, la investigación seclasificó como tipo descriptiva, correlacional de campo y transversalconsiderando la finalidad, el método y la forma de obtener los datos. Se llevaron a cabo pruebas para comparar el comportamiento de la plantacuando ésta es alimentada con diesel y aceite de soya, y en el caso de esteúltimo evaluar los efectos al variar la temperatura de alimentación en un rangode 80 a 110º C. En dichas pruebas se encontró que el motor tiende a mejorarsu desempeño a medida que aumenta la temperatura del aceite dealimentación, sin embargo, las diferencias entre ambos combustibles noreportan cambios significativos, por lo que se confirma la factibilidad del uso deaceite vegetal como combustible en cuanto a funcionamiento se refiere. Para concluir Debido a la alta viscosidad del aceite vegetal no puede serusado directamente como combustible, para poder hacerlo, debe ser calentadopara hacerlo parecido al diesel, ya que hay una relación directa entre latemperatura del aceite y su viscosidad; por esta razón, el sistema dealimentación está construido de tal forma, que pueda calentar el aceite antesde enviarlo al motor. Este sistema, está diseñado para ser independiente delsistema de alimentación original de la planta, el diseño también permite
  • 12. modificar la temperatura de alimentación del aceite, todo esto se logró construirsin realizar modificaciones al motor. Santiago Labotilla. Universidad Nacional del Cuyo . Año 2008. Realizó lasiguiente investigación para su trabajo especial de Grado; Diseño degeneradores eléctricos de muy alta velocidad de giro, en Albeiro Argentina La investigación tuvo como objetivo general Diseñar un prototipo funcionalde generador, bajo el concepto de flujo axial, que se adapte a las exigencias dealtas velocidad y permita obtener energía eléctrica en configuraciones detensión y corrientes prácticas... La teorización consideró los aportes de losAutores Cuenca (2003), Fraile (2003), Dorval (2005), Carella (2007) entre otros.A su vez, la investigación se clasificó como tipo descriptiva, correlacionar decampo y transversal considerando la finalidad, el método y la forma de obtenerlos datos. En el diseño mecánico de prototipo se considero la capacidad derefrigeración y la forma de montaje particular del conjunto, buscando lasimplicidad de sus partes. Se utilizaron imanes permanentes de Neodimio-Hierro-Boro como fuente magnética. Para el diseño eléctrico se generó unaherramienta de cálculo que permitió estimar los parámetros eléctricos delprototipo y optimizar su geometría. Se busco obtener 1kW de potencia eléctricauna velocidad de 100.000rpm. Se caracterizo el rendimiento y el comportamiento eléctrico del prototipoen un rango de 2.000 rpm a 30.000rpm y se estimo su comportamiento en elpunto del diseño mediante la obtención de un circuito equivalente. La tensiónestimada de la carga fue de 237V con un rendimiento eléctrico de 95%. No seobservaron un incremento en la resistencia interna del generador y unadisminución de su inductancia al aumentar la frecuencia eléctrica. Finalmente se implemento un sistema electrónico para utilizar el prototipocomo motor de corriente continua. Se midió el rendimiento según el tipo dealimentación. Se encontró un óptimo para la tensión de alimentación. Sealcanzo un rendimiento máximo de 63%.
  • 13. Mendoza Edgardo. Universidad Tecnológica de la Mixteca. Año 2003.Realizó la siguiente investigación para su trabajo especial de Grado; “Controlde una Planta Generadora de energía eléctrica”, en Huajuapan de León,Oaxaca, México. La investigación tuvo como objetivo general Diseñar y Construir unsistema de control automático para la planta generadora de energía eléctricade la UTM. La teorización consideró los aportes de los Autores Kuo (1998),Loveday (1999), Buvan (2003), Wildi (2003) entre otros. A su vez, lainvestigación se clasificó como tipo descriptiva, correlacionar de campo ytransversal considerando la finalidad, el método y la forma de obtener losdatos. Se presenta el diseño y construcción de un sistema de control, pararegular el voltaje y la frecuencia de salida de una planta de energía, ante laconexión y desconexión repentina de las cargas con un tiempo de respuesta de2.5 segundos. En el control de la frecuencia, se utiliza un detector de cruce por cero paramedir la frecuencia de la señal generada, comparándola posteriormente con unvalor de referencia, se esta manera se determino el error y por medio de unecuador se modifico al velocidad del motor de gasolina que acciona alalternador, hasta obtener el valor de frecuencia nominal. Con respecto al control del voltaje, se emplea un lazo deretroalimentación del voltaje proporcional al generado, el cual también escomparado con un valor de referencia, de esta forma la etapa de potencia entraun voltaje de excitación proporcional a dicho error, manteniendo el voltaje en suvalor nominal.2.2.- Bases Teóricas. 2.2.1.- Generador Eléctrico: Según Harper (2005:23) es todo dispositivocapaz de mantener una diferencia de potencial eléctrico entre dos de suspuntos (llamados polos, terminales o bornes) transformando la energíamecánica en eléctrica. Esta transformación se consigue por la acción de uncampo magnético sobre los conductores eléctricos dispuestos sobre una
  • 14. armadura (denominada también estator). Si se produce mecánicamente unmovimiento relativo entre los conductores y el campo, se generará una fuerzaelectromotriz (F.E.M.). Este sistema está basado en la ley de Faraday. 2.2.2.- Funcionamiento del Generador Eléctrico: Para Harper (2003:56)Una corriente, en la electrónica, se considera y define como bi polo quemantiene una corriente eléctrica entre sus terminales. En la práctica, más omenos al día, puede ser visto como una herramienta muy útil para laproducción de electricidad resultante de la conversión de la energía. Informando, en palabras muy simples, se puede decir que el generadoreléctrico realiza una especie de mecánica de conversión de energía enelectricidad. Tomando como ejemplo un combustible del generador eléctrico, sepuede decir que básicamente un motor de cuerda inicial, a través de lacombustión, pone en marcha los pistones, que de esta manera genera laenergía mecánica. Los impulsos del resultado del movimiento mecánico de lospistones, ayuda para mover un alternador, que puede generar corrienteeléctrica a través de la electromagnética. La ley principio de inducción deFaraday-Neuman-Lenz, cuantifica la producción de electricidad en un circuitoque se coloca en un campo magnético, expresando así una variación de lavinculación de flujo en un intervalo de tiempo, el circuito crea una fuerzaelectromotriz inducida y la intensidad es proporcional a la tasa de cambio deflujo indicado. El generador eléctrico es el principal exponente, o tambiénpodemos decir que la aplicación más común y periódica principal. Como todoslos conceptos describen, en la electrónica, con modelos ideales de losgeneradores eléctricos, son capaces de mantener un nivel constante entre suspolos. Obviamente, con el tiempo, los tipos de generadores eléctricos hancambiado y han entrado en el mercado, incluida la piezoelectricidad, la energíafotovoltaica, la diferencia de principios térmica y otros pueden alcanzar elmismo objetivo de generación, más común de producir electricidad. 2.2.3.- Utilidad del Generador Eléctrico: Afirma Harper (2003:89) Unade las utilidades más comunes de los generadores eléctricos es la de generarelectricidad en aquellos lugares donde no hay suministro eléctrico,generalmente son zonas apartadas con pocas infraestructuras y muy poco
  • 15. habitadas. Otra utilidad de los generadores eléctricos sería en locales depública concurrencia, hospitales, fábricas, etc., que a falta de energía eléctricade red, necesiten de otra fuente de energía alterna para abastecerse. Losgeneradores eléctricos pueden ser especialmente convenientes para el uso enlugares remotos, como campings o zonas de construcción. La utilización que sedé a un generador eléctrico (fuente de emergencia, fuente única, uso portátil)incluso la potencia del mismo (grande, pequeña) condiciona en la práctica laelección del sistema de protección contra contactos eléctricos indirectos y delas medidas complementarias.2.2.4.- Riesgos: • Descargas Eléctricas • Ruido y Vibraciones • Exposición a agentes químicos • Atrapamiento2.2.5.- Medidas Preventivas • Comprobar que el interruptorgeneral de salida esté desconectado antes de poner en marcha el generador de energía eléctrica, por medio del sistema de tarjeta, candado y prueba. • Conectar a un tablero eléctrico el tomacorriente del generador, de tal forma que se cuente con un árbol de distribución debidamente protegido para alimentación de varios frentes de trabajo. • Dotar con un diferencial de 300 mA para el generador de alumbrado. Siempre instalar un sistema de tierra tanto para el neutro del generador eléctrico como para el tomacorriente. • Asegurar el sistema de tierra contra fallas de conexión por medio de la utilización de interruptores.
  • 16. • Comprobar que las terminales enterradas de los sistemas de tierra se encuentren humedecidas. • Proteger contra acceso libre del personal el área de generadores y sus conexiones a tableros eléctricos que operen a 440 voltios. • Colocar señalización en los generadores y tableros eléctricos sobre la capacidad del equipo y amperes disponibles en cada tomacorriente. • No usar objetos metálicos (anillos, cadenas, relojes, aretes) en el área de trabajo. • No empalmar o empatar los cables para hacer más larga la extensión.2.2.6.- Tipos de Generadores Eléctricos La energía eléctrica se puede obtener a partir de otro tipo de energía, pormedio de maquinas o dispositivos que denominamos generadores. Por suincidencia industrial, o cantidad de electricidad producida, los más importantes,con mucho, son los: • Electromecánicos En los que un motor de cualquier tipo (térmico alternativo, turbinas de vapor,o gas, hidráulico, eólico) mueve el eje de una maquina eléctrica basada en laley de Lenz, o sea en las corrientes inducidas en los bobinados de la maquina,por los campos magnéticos que ella misma crea o existen en su interior. La mayoría son alternadores trifásicos, que producen tensionesnormalizadas en corriente alterna que pueden inyectarse a la red general pormedio de transformadores, y su energía puede ser consumida incluso a milesde kilómetros. Existen también generadores electromecánicos de corriente continua,llamados dinamos, pero su importancia actual es mínima, debido a la mayoreficiencia de la producción y sobre todo del transporte de la corriente alterna.También es debido al menor coste, simplicidad, y constancia de la velocidad de
  • 17. giro del motor asíncrono trifásico, el más importante en la mayoría de lasaplicaciones industriales. Prácticamente la totalidad de la energía eléctrica delplaneta es producida por estos alternadores. Cuando se precisa corriente continua, (por ejemplo, para electrónica, o paraalmacenaje,) se rectifica la alterna. También, la facilidad de regulación víaelectrónica por los semiconductores, de los motores industriales de alterna,está propiciando la desaparición de los motores y generadores de corrientecontinua para potencias grandes y medias.Recordemos que la energía eólica, es energía cinética del viento que mueve ungenerador mecánico, la energía nuclear produce calor en los reactores, calorque vaporiza el agua que mueve las turbinas de vapor que a su vez muevengeneradores electromecánicos. Análogamente con las centrales hidráulicas ymareomotrices, también mueven generadores electromecánicos. • Electroquímicos Son pilas o baterías recargables de acumuladores. Se basan en fenómenoselectroquímicos, producidos por intercambios y trasiegos iónicos entre metalessumergidos en electrolitos. Las pilas desechables se usan en pequeñasaplicaciones eléctricas. Los acumuladores eléctricos se utilizan para almacenarla corriente eléctrica producida por otros medios y utilizarla cuando sea preciso.Se utilizan cada vez más en tracción eléctrica, (carretillas, automoción) Los más extendidos son de Pb-ácido y alcalinos de Ni-Cd y Ni-MeH. El granpeso y coste respecto a la pequeña energía almacenada son susinconvenientes, no se conoce un método de almacenamiento masivo y rentablede energía eléctrica, y en su enorme mayoría debe consumirla a la velocidadque la produce. Actualmente hay una corriente de investigación mundialtendente al almacenamiento de energía eléctrica vía producción de H2, peroaun está en fase de I+D • Fotovoltaicos
  • 18. Por su creciente importancia como energía renovable y de bajo impactoambiental y visual, ausencia de piezas móviles, y casi nulo mantenimiento, lospaneles fotovoltaicos de silicio amorfo o monocristalino, constituyen un mediode producción en constante desarrollo y creciente uso, sobre todo en zonasremotas, (ya que su coste de fabricación es aun relativamente alto, y no puedecompetir con la red eléctrica convencional donde ésta esté implantada). Generan corriente eléctrica continua directamente de la energía radiantesolar, por fenómenos fotovoltaicos en el silicio, que no son explicablesintuitivamente y requieren modelos quánticos para una mejor comprensión. Lasenergías renovables son dispersas (de baja concentración), y de flujo noconstante, y requieren captadores relativamente extensos respecto a lapotencia suministrada. En la práctica se obtienen potencias máximas de unos100 a 150 w por m2 de panel captador (en latitudes próximas a Canarias) cuyocoste actual es del orden 600 € /m2. La energía de estos paneles se acumulaen baterías, y de ellas o bien se usa directamente la corriente continua, o setransforma con facilidad en alterna por onduladores electrónicos. • Otros Generadores: Existen otros medios de producir corriente eléctrica por otros principios físicos,como el par termoeléctrico, el efecto piezoeléctrico, o la magnetohidrodinámica, pero no se utilizan en producción continua de energía eléctricapor su escasa aportación energética, o por estar en vías de investigación. Nosremitimos a tratados de física para su estudio. Generadores de corriente continua Si una armadura gira entre dos polos de campo fijos, la corriente en laarmadura se mueve en una dirección durante la mitad de cada revolución, y enla otra dirección durante la otra mitad. Para producir un flujo constante decorriente en una dirección, o continua, en un aparato determinado, esnecesario disponer de un medio para invertir el flujo de corriente fuera delgenerador una vez durante cada revolución. En las máquinas antiguas estainversión se llevaba a cabo mediante un conmutador, un anillo de metal partido
  • 19. montado sobre el eje de una armadura. Las dos mitades del anillo se aislabanentre sí y servían como bornes de la bobina. Las escobillas fijas de metal o decarbón se mantenían en contra del conmutador, que al girar conectabaeléctricamente la bobina a los cables externos. Cuando la armadura giraba,cada escobilla estaba en contacto de forma alternativa con las mitades delconmutador, cambiando la posición en el momento en el que la corrienteinvertía su dirección dentro de la bobina de la armadura. Así se producía unflujo de corriente de una dirección en el circuito exterior al que el generadorestaba conectado. Los generadores de corriente continua funcionannormalmente a voltajes bastante bajos para evitar las chispas que se producenentre las escobillas y el conmutador a voltajes altos. El potencial más altodesarrollado para este tipo de generadores suele ser de 1.500 V. En algunasmáquinas más modernas esta inversión se realiza usando aparatos de potenciaelectrónica, como por ejemplo rectificadores de diodo. Los generadores modernos de corriente continua utilizan armaduras detambor, que suelen estar formadas por un gran número de bobinas agrupadasen hendiduras longitudinales dentro del núcleo de la armadura y conectadas alos segmentos adecuados de un conmutador múltiple. Si una armadura tieneun solo circuito de cable, la corriente que se produce aumentará y disminuirádependiendo de la parte del campo magnético a través del cual se estémoviendo el circuito. Un conmutador de varios segmentos usado con unaarmadura de tambor conecta siempre el circuito externo a uno de cable que semueve a través de un área de alta intensidad del campo, y como resultado lacorriente que suministran las bobinas de la armadura es prácticamenteconstante. Los campos de los generadores modernos se equipan con cuatro omás polos electromagnéticos que aumentan el tamaño y la resistencia delcampo magnético. En algunos casos, se añaden interpolos más pequeños paracompensar las distorsiones que causa el efecto magnético de la armadura en elflujo eléctrico del campo. Los generadores de corriente continua se clasifican según el método queusan para proporcionar corriente de campo que excite los imanes del mismo.Un generador de excitado en serie tiene su campo en serie respecto a la
  • 20. armadura. Un generador de excitado en derivación, tiene su campo conectadoen paralelo a la armadura. Un generador de excitado combinado tiene parte desus campos conectados en serie y parte en paralelo. Los dos últimos tipos degeneradores tienen la ventaja de suministrar un voltaje relativamenteconstante, bajo cargas eléctricas variables. El de excitado en serie se usasobre todo para suministrar una corriente constante a voltaje variable. Unmagneto es un generador pequeño de corriente continua con un campomagnético permanente. Generadores de corriente alterna (alternadores) Como se decía antes, un generador simple sin conmutador producirá unacorriente eléctrica que cambia de dirección a medida que gira la armadura.Este tipo de corriente alterna es ventajosa para la transmisión de potenciaeléctrica, por lo que la mayoría de los generadores eléctricos son de este tipo.En su forma más simple, un generador de corriente alterna se diferencia de unode corriente continua en sólo dos aspectos: los extremos de la bobina de suarmadura están sacados a los anillos colectores sólidos sin segmentos delárbol del generador en lugar de los conmutadores, y las bobinas de campo seexcitan mediante una fuente externa de corriente continua más que con elgenerador en sí. Los generadores de corriente alterna de baja velocidad sefabrican con hasta 100 polos, para mejorar su eficiencia y para lograr con másfacilidad la frecuencia deseada. Los alternadores accionados por turbinas dealta velocidad, sin embargo, son a menudo máquinas de dos polos. Lafrecuencia de la corriente que suministra un generador de corriente alterna esigual a la mitad del producto del número de polos y el número de revolucionespor segundo de la armadura. A veces, es preferible generar un voltaje tan alto como sea posible. Lasarmaduras rotatorias no son prácticas en este tipo de aplicaciones, debido aque pueden producirse chispas entre las escobillas y los anillos colectores, y aque pueden producirse fallos mecánicos que podrían causar cortocircuitos. Portanto, los alternadores se construyen con una armadura fija en la que gira unrotor compuesto de un número de imanes de campo. El principio de
  • 21. funcionamiento es el mismo que el del generador de corriente alterna descritocon anterioridad, excepto en que el campo magnético (en lugar de losconductores de la armadura) está en movimiento. La corriente que se genera mediante los alternadores descritos más arriba,aumenta hasta un pico, cae hasta cero, desciende hasta un pico negativo ysube otra vez a cero varias veces por segundo, dependiendo de la frecuenciapara la que esté diseñada la máquina. Este tipo de corriente se conoce comocorriente alterna monofásica. Sin embargo, si la armadura la componen dosbobinas, montadas a 90º una de otra, y con conexiones externas separadas, seproducirán dos ondas de corriente, una de las cuales estará en su máximocuando la otra sea cero. Este tipo de corriente se denomina corriente alternabifásica. Si se agrupan tres bobinas de armadura en ángulos de 120º, seproducirá corriente en forma de onda triple, conocida como corriente alternatrifásica. Se puede obtener un número mayor de fases incrementando elnúmero de bobinas en la armadura, pero en la práctica de la ingenieríaeléctrica moderna se usa sobre todo la corriente alterna trifásica, con elalternador trifásico, que es la máquina dinamoeléctrica que se empleanormalmente para generar potencia eléctrica. Existen diversos tipos de plantas generadoras de electricidad entre las quepodemos mencionar: 1. Hidroeléctrica: la mas económica de todas; a la larga, ya que requiereuna inversión inicial muy elevada. Es necesario que existan saltos de agua yríos de gran capacidad para poder construir una central de generación de estetipo. ¿Como Funciona? Se selecciona un lugar donde exista una cascada yentonces se almacena el agua en grandes lagos por medio de una inmensapared de concreto o represa y progresivamente se va dejando pasar el aguahacia el otro extremo de la represa.
  • 22. El agua que se va soltando se hace chocar contra las aspas (álabes) de unainmensa turbina, que forma parte del generador, para así moverla (entregarleenergía mecánica) y éste a su vez producir electricidad. 2. Termoeléctrica: produciendo electricidad a partir de la combustión de:Gas, Petróleo o Carbón. En este caso se quema el combustible para calentar grandes calderas deagua y producir vapor de agua, éste vapor a alta presión es disparado contralas aspas (álabes) de grandes generadores, moviéndolos y produciendo laenergía mecánica necesaria para convertirla posteriormente en energíaeléctrica. 3. Diesel: En este caso se quema combustible (gas, gasoil, gasolina, etc.),para hacer funcionar un motor de combustión interna (similar al de cualquiervehículo). Este motor se conecta a un generador para moverlo y entregarle laenergía mecánica necesaria para que producir electricidad. 4. Nuclear: En este caso se utiliza el poder calorífico de la fusión nuclearpara producir electricidad 5. Eólica: Es el viento en este caso quien mueve las aspas de una especiede molino y estas mueven (entregan energía mecánica) un generador paraproducir electricidad. 6. Solar: Esta es producida a partir de la energía del sol, a través degrandes paneles solares.3.- Sistema de Variables:Definición Conceptual: Generador Eléctrico: Para Harper (2005:23) es todo dispositivo capazde mantener una diferencia de potencial eléctrico entre dos de sus puntos(llamados polos, terminales o bornes) transformando la energía mecánica eneléctrica. Esta transformación se consigue por la acción de un campo
  • 23. magnético sobre los conductores eléctricos dispuestos sobre una armadura(denominada también estator). Si se produce mecánicamente un movimientorelativo entre los conductores y el campo, se generará una fuerza electromotriz(F.E.M.). Este sistema está basado en la ley de Faraday.Definición Operacional: Generador Eléctrico: Es un dispositivo que convierte energíamecánica en energía eléctrica. Mantiene por tanto una diferencia de potencialentre dos puntos denominados polos.
  • 24. Objetivos Variable Dimensiones Indicadores ítems Específicos Diseñar el Planos del Plano- Papelbosquejo a los Generador Computarizado planos del Eléctrico No Aplica generador Mapas eléctrico y estudiardetalladamente los materiales a utilizar. Construir el Generador Materiales a Bobinas generador utilizar Calles No Aplicadetallando los Eléctrico Acido riesgos y las Riesgo y Batería medidas medidas de Ampprecaución a Prevención Guantes tomar al Lentes momento de realizarlo. Comprobar elfuncionamiento del generador No Aplica y verificar que no ocuparan ningún tipo defallas o errores Lámpara en el Licuadorafuncionamiento Funcionamiento Bombillo del mismo, Secador evitando deesta manera la perdida de los materiales probados con ventiladores, taladro, licuadora.Fuente: Cono, Fernández, Garrillo, Martínez y UrdanetA
  • 25. CAPITULO III MARCO METODOLOGICO3.1.- Tipo de la Investigación La medición que se desarrollara en el presente estudio necesitara serfundamentada a través de ciertas técnicas o normas para convertirlo en unainvestigación real, para ello, el marco metodológico formal, otorga carácterinvestigativo que logra la unión de lo empírico con lo científico, es necesarioapoyarse en técnicas, teorías y definiciones que comprueben la precisión asícomo rigurosidad científica del fenómeno de estudio con el propósito deestablecer relación no solo con el problema planteado, si no también secorresponda con los objetivos o principios planteados. La presente fase estaráconformada por el tipo de investigación, el diseño de la investigación, lapoblación y muestra, la técnica e instrumento de recolección de datos, lavalidez del instrumento.3.1.1.- Según el propósito de la Investigación El presente estudio se caracteriza por utilizar un tipo de investigaciónAplicativa que según Sabino (2002:47). Este tipo de investigación tambiénrecibe el nombre de práctica o empírica. Se caracteriza porque busca laaplicación o utilización de los conocimientos que se adquieren. La investigaciónaplicada se encuentra estrechamente vinculada con la investigación básica,pues depende de los resultados y avances de esta última; esto queda aclaradosi nos percatamos de que toda investigación aplicada requiere de un marcoteórico. Sin embargo, en una investigación empírica, lo que le interesa alinvestigador, primordialmente, son las consecuencias prácticas.
  • 26. Si una investigación involucra problemas tanto teóricos como prácticos, recibeel nombre de mixta. En realidad, un gran número de investigaciones participade la naturaleza de las investigaciones básicas y de las aplicadas.3.1.2.- Según como codifica la información Este proyecto se basa en una investigación cualitativa , explica Sabino(2002:162) La investigación cualitativa es el procedimiento metodológico queutiliza palabras, textos, discursos, dibujos, gráficos e imágenes paracomprender la vida social por medio de significados y desde una perspectivaholística, pues se trata de entenderle conjunto de cualidades interrelacionadasque caracterizan a un determinado fenómeno. La investigación cualitativautiliza datos cualitativos como las palabras, textos, dibujos, gráficos eimágenes, utiliza descripciones detalladas de hechos, citas di-rectas del hablade las personas y extractos de pasajes enteros de documentos para construirun conocimiento de la realidad social, en un proceso de conquista-construcción-comprobación teórica, que fuera definido por Pierre Bourdieu,Jean-Claude Chamboredon y Jean-Claude Passeron.El conocimiento del mundo sociales un proceso interrelacionado que des-construye teóricamente las nociones espontáneas y, simultáneamente, re-construye la realidad en forma conceptual por la ciencia. Se trata dedesprenderse y superar el saber inmediato, constituido por los sentidos, parapoder llegar al conocimiento profundo, científico de la realidad. La con-quistacientífica es el proceso de ruptura con los saberes y nociones inmediatos. Laconstrucción científica implica un proceso racional, de elaboración de losconocimientos sociológicos. La comprobación científica es un momentoempírico, las teorías tienen existencia en su relación con los datos de larealidad social. En este sentido, Jesús Ibáñez identifica, en la construcción delconocimiento científico social, un proceso continúo de dos momentosepistemológicos: estadístico y lingüístico. Ambos corresponden a las
  • 27. perspectivas metodológicas de investigación cuantitativa e investigacióncualitativa, respectivamente. La perspectiva cualitativa de la investigaciónintenta acercarse a la realidad social a partir de la utilización de datos nocuantitativos3.2.- Diseño de la Investigación En esta investigación el diseño es de Campo- Experimental ya que sebasan en informaciones o datos primarios, obtenidos directamente de larealidad, lo que garantiza un mayor nivel de confianza para el conjunto de lainformación obtenida. En cuanto al diseño de la investigación significa según Sabino (2002:73)consiste en someter el objeto de estudio a la influencia de ciertas variables, encondiciones controladas y conocidas por el investigador, para observar losresultados que cada variable produce en el objeto. La variable a cuya influenciase somete el objeto en estudio recibe el nombre de estímulo. Afirma Kerlinger (1999:25) La investigación cuasi experimental sería aquellaen la que existe una ‘exposición’, una ‘respuesta’ y una hipótesis paracontrastar, pero no hay aleatorización de los sujetos a los grupos detratamiento y control, o bien no existe grupo control propiamente dicho. Por lotanto. Finalmente, la investigación puede clasificarse como cuasi experimentoya que por medio de este tipo de investigación podemos aproximarnos a losresultados de una investigación experimental en situaciones en las que no esposible el control y manipulación absolutos de las variables.
  • 28. 3.3. Población En este sentido Chávez N. (2002:198), define que “La investigaciónsobre el cual se pretende generalizar los resultados constituidos por garantizaro estatus que le permite distinguir las sujetos uno de otros. Con base a lo antesindicado se señala que la población es el conjunto de un estudio por ello sepretende analizar los resultados y las características. En cuanto a la poblaciónde esta investigación está conformada por 52niños y niñas y dos docentes. Según Latorre Rincón Arnal, (2003:66) se define tradicionalmente lapoblación como el conjunto de todos los individuos (objetos, personas, eventos,etc.) en los que se desea estudiar fenómeno. Estos deben reunir lascaracterísticas de lo que es objeto de estudio el individuo, en esta acepción,hace referencia a cada uno de los elementos de los que se obtiene lainformación. Los individuos pueden ser personas, objetos o acontecimientos.Para Levin (1996:217) las muestras se obtienen con la intención de inferirpropiedades de la totalidad de la población, para lo cual deben serrepresentativas de la misma. Para cumplir esta característica la inclusión desujetos en la muestra debe seguir una técnica de muestreo. En tales casos,puede obtenerse una información similar a la de un estudio exhaustivo conmayor rapidez y menor coste; Por otra parte, en ocasiones, el muestreo puedeser más exacto que el estudio de toda la población porque el manejo de unmenor número de datos provoca también menos errores en su manipulación.En cualquier caso, el conjunto de individuos de la muestra son los sujetosrealmente estudiados. Por otra parte Fernández (2001:56) la muestra descansa el principio deque las partes representan al todo y, por tal, refleja las características quedefinen la población de la que fue extraída, lo cual nos indica que es
  • 29. representativa. Por lo tanto, la validez de la generalización depende de lavalidez y tamaño de la muestra.3.3.1. Muestra Para Levin (1996:217) las muestras se obtienen con la intención de inferirpropiedades de la totalidad de la población, para lo cual deben serrepresentativas de la misma. Para cumplir esta característica la inclusión desujetos en la muestra debe seguir una técnica de muestreo. En tales casos,puede obtenerse una información similar a la de un estudio exhaustivo conmayor rapidez y menor coste; Por otra parte, en ocasiones, el muestreo puedeser más exacto que el estudio de toda la población porque el manejo de unmenor número de datos provoca también menos errores en su manipulación.En cualquier caso, el conjunto de individuos de la muestra son los sujetosrealmente estudiados. Por otra parte Fernández (2001:56) la muestra descansa el principio deque las partes representan al todo y, por tal, refleja las características quedefinen la población de la que fue extraída, lo cual nos indica que esrepresentativa. Por lo tanto, la validez de la generalización depende de lavalidez y tamaño de la muestra.La presente investigación tiene como población la urbanización el cajuaro.Muestreo no probabilísticos Vargas (2002:156) Afirma que los estudios exploratorios, el muestreoprobabilístico resulta excesivamente costoso y se acude a métodos noprobabilísticos, aun siendo conscientes de que no sirven para realizargeneralizaciones (estimaciones inferenciales sobre la población), pues no setiene certeza de que la muestra extraída sea representativa, ya que no todos
  • 30. los sujetos de la población tienen la misma probabilidad de ser elegidos. Engeneral se seleccionan a los sujetos siguiendo determinados criteriosprocurando, en la medida de lo posible, que la muestra sea representativa. Enalgunas circunstancias los métodos estadísticos y epidemiológicos permitenresolver los problemas de representatividad aun en situaciones de muestreo noprobabilístico, por ejemplo los estudios de caso-control, donde los casos no sonseleccionados aleatoriamente de la población.3.4. Técnicas e instrumentos de recolección de datos Percira y Gutiérrez establece que las técnicas e instrumento son losrecursos utilizados para facilitar la recolección y análisis de los hechosobservados (1999:56) En la presente investigación la técnica a utilizar es laobservación directa participativa, ya que se formara parte activa de lapoblación. Según Méndez la observación de tipo participante es “Cuando elinvestigador forma parte activa del grupo observado y asume comportamiento”(1995:145) En el presente estudio se utilizara como instrumento, el cuestionario y asílo define Acuña (1997:203) un cuestionario es considerado un medio decomunicación escrito y básico, entre el encuestador y el encuestado, facilitatraducir los objetivos y las variables de la investigación a través de una serie depresentas muy particulares, previamente preparados de forma cuidadosa,susceptible de analizarse en relación con el problema estudiado. Vargas (2002:156) define el cuestionario como instrumento utilizado larecogida de información, diseñado para poder cuantificar y universalizar lainformación y estandarizar en procedimiento de la entrevista, la cual se realizaen función de preguntas en las que se permite al encuestado cualquierrespuesta. Con estas preguntas puede obtenerse una mayor riqueza de detalleen las contestaciones, pero tienen el inconveniente de ser difíciles de tabular la
  • 31. respuesta, la cual debe empezarse por la pregunta más fácil o sencilla paradespués pasar a las más difíciles o complicadas.ObservaciónPara Chávez (2005) Es una técnica que consiste en observar atentamente elfenómeno, hecho o caso, tomar información y registrarla para su posterioranálisis. La observación es un elemento fundamental de todo procesoinvestigativo; en ella se apoya el investigador para obtener el mayor numero dedatos. Gran parte del acervo de conocimientos que constituye la ciencia a sidolograda mediante la observación.Observación directa: es aquella donde se tienen un contacto directo con loselementos o caracteres en los cuales se presenta el fenómeno que se pretendeinvestigar, y los resultados obtenidos se consideran datos estadísticosoriginales. Para Ernesto Rivas González (1997) "Investigación directa, esaquella en que el investigador observa directamente los casos o individuos enlos cuales se produce el fenómeno, entrando en contacto con ellos; susresultados se consideran datos estadísticos originales, por esto se llamatambién a esta investigación primaria".Observación Indirecta: es aquella donde la persona que investiga hace usode datos estadísticos ya conocidos en una investigación anterior, o de datosobservados por un tercero (persona o entidad). Con el fin de deducir otroshechos o fenómenos.3.5.- Metodología Experimental Empleada
  • 32. A continuación se presentas los pasos que se siguieron para llevar a caboel experimento: Adaptación del aislante de aluminio en la placa de circuito en los transistores TIP3055. EL transformador (12VC) 25 AMP, se instala en la salida de 12V y el neutro en el positivo de entrada de electricidad. La Batería se instala en el punto negativo y el positivo hacia el neutro. El Fusible en el positivo de la polea. El interruptor se instala al fusible y a la batería (12VDC) positivo. La salida del transformador, ya transformada la electricidad se conecta en una toma sencilla (Salida AC). (Ver anexo 4). Lista de Materiales que contiene la placa: Circuitos Integrados: (Ver anexo ) 1 555 1 CD 4013BP Transistores: 4 TIP3055 2 TPI125 2 2N3904 Resistencia: 4 R820 ohmios a ¼ w 4R 1 ohmio a 1W 2R 33 ohmios a 5W 1R 0.75 ohmios a 5W 1 R33K a ¼ W 1R2.2 a ¼ W 2R100 ohmios a ½ W 2R 5.6 a ¼ W 2R 5.6 a ¼ W 1R 560 ohmios a ¼ W 1R 1K a ¼ W
  • 33. Condensadores: C 0.1 uF (104) poliester 1 C 100 uF a 16vDiodos: 2 1N5407 2 1N4007 (ver anexo 6)Varios: 4 aislantes de mica con sus respectivos pasa muros y tornillos. 1 porta fusible y fusible de 10 amperios. 1 Regulador Lm7805 1 reostato de 100 K 2 LEDs, uno intermitente y el otro normal. 1 Clavija macho. 1 toma sencillo o doble 1 metro de cable 1x 16 o 1x 14 1 metro de cable 2x 16 1 interruptor doble de 10 amperios 250 voltios. 1 transformador de 12x12 voltios, 8 amperios o más. 2 metros de estaño.
  • 34. CAPITULO IV RESULTADOS DE LA INVESTIGACION Partiendo de lo expuesto anteriormente se llego la siguiente interpretación ydiscusión de los resultados obtenidos del prototipo que se construyo durante elestudio en curso, lo primordial para los investigadores fue la verificación de losplanos o mapas para la construcción de un generador eléctrico con una beteríade automóvil. Haciendo un estudio pertinente del plano para ubicar materiales autilizar para la elaboración del mismo; Es decir que el plano es necesario comosoporte y ejemplo para seguir al momento de la construcción del generador. Para Cordero C (2007) Cuando se habla de un plano, se está haciendoreferencia a la superficie geométrica que no posee volumen (es decir, que essólo bidimensional) y que posee un número infinito de rectas y puntos que locruzan de un lado al otro. Sin embargo, cuando el término se utiliza en plural,se está hablando de aquel material que es elaborado como una representacióngráfica de superficies de diferente tipo. Los planos son especialmente utilizadosen ingeniería, arquitectura y diseño ya que sirven para diagramar en unasuperficie plana otras superficies que son regularmente tridimensionales. Cuando se habla de planos en sentido plural se hace referencia entonces aesas formas de diagramar en una superficie bidimensional (por lo generalpapel, aunque también se realiza en soportes informáticos) diferentes tipos deestructuras tridimensionales En el mismo orden de idea se constato los materiales necesarios para laconstrucción del prototipo como es el aislante de aluminio, la placa de circuito olamina plana perforada (baquelita). Así mismo se realizo el estudio defactibilidad económico para la compra de los materiales ya que entre másgrande es el generador mas aumenta el gasto para los investigadores y darámejor resultado por que puede ampliar la carga de amperaje. Así mismo defineCordero (2008) los materiales cuando se utiliza el término material en plural, esdecir, materiales, se está haciendo referencia por lo general al conjunto deelementos que son necesarios para actividades o tareas específicas. La nociónde materiales puede aplicarse a diferentes situaciones y espacios, pero
  • 35. siempre girará en torno a varios elementos que son importantes y útiles paradesempeñar determinada acción, además de que son también objetos quedeben ser utilizados de manera conjunta. En consecuencia de lo expuesto anteriormente se busco los riesgos quepuede tener el ser humano al momento de construir el prototipo y lasprevisiones que se debe tener para no correr ningún tipo de riesgo que afectela integridad del personal que esté construyendo el generador utilizando losmateriales adecuados y cómo hacerlo para desarrollar el proyecto. Corderoafirma (2008) Riegos medidas de prevención; son lesiones en las personashabitualmente ocurren por: Contacto directo, formación de un arco eléctrico,Explosión. Así mismo se puede decir que si, el aislamiento es defectuoso y sihay un corto circuito o si los empalmes están flojos o sulfatados, se puedegenerar intenso calor, el que a su vez puede producir un incendio dedimensiones considerables. Por consiguiente los principales factores que intervienen en los accidenteseléctricos son: Intensidad de la corriente que pasa por el cuerpo humano,Tiempo de exposición al riesgo, Trayectoria de la corriente eléctrica por elcuerpo humano, Naturaleza de la corriente, Resistencia eléctrica del cuerpohumano, Edad y sexo, Estado físico y enfermedades de la víctima Zona0:habitualmente no hay alteración de la piel, salvo que el tiempo de exposiciónsea de varios segundos, en cuyo caso, la piel en contacto con el electrodopuede tomar un color grisáceo con superficie rugosa. Zona 1: se produce unenrojecimiento de la piel con una hinchazón en los bordes donde estabasituado el electrodo. Zona 2: se provoca una coloración parda de la piel queestaba situada bajo el electrodo. Si la duración es de varias decenas desegundos se produce una clara hinchazón alrededor del electrodo. Zona 3: se puede provocar una carbonización de la piel. Como protegersede un accidente eléctrico: Planear los mantenimientos con anticipación,Conocer con anticipación el circuito a intervenir, Considerar todo circuito comoenergizado, Aislarse (Guantes, botas, casco, alfombra, pértiga), adicionalmentegafas, Aplicar las cinco reglas de oro cuando se trabaja en un circuitodesenergizado: Corte visible del circuito, Bloqueo o condenación del circuito,comprobar ausencia de tensión, microcircuito y puesta a tierra y señalizar elárea y el circuito. Para finalizar se busco comprobar y verificar el funcionamiento delgenerador eléctrico para evidenciar la factibilidad científica del mismo,observando la calidad y prototipo con el funcionamiento con el ventilador,bombillo, secador y entre otros. Así mismo se evidencio que los materiales
  • 36. utilizados no fueron adquiridos en vano por los investigadores por la graninversión. En el mismo orden de ida se observo perfectamente elfuncionamiento del generador eléctrico con la batería de automóvil. DefineCordero (2005) Funcionamiento En términos generales, la palabrafuncionamiento refiere a la ejecución de la función propia que despliega unapersona o en su defecto una máquina, en orden a la concreción de una tarea,actividad o trabajo, de manera satisfactoria. El funcionamiento es básicamente un proceso que se lleva a cabo o pone enpráctica en algo, en un ámbito como el laboral por ejemplo, para quedespliegue las tareas para lo cual fue ideado y pensado y que entonces a lapersona que lo utiliza o lo pone en práctica, le reporte lo que se conoce comofuncionalidad, que es, a grandes rasgos, que le sirva y que le retribuya a quienutiliza el funcionamiento en cuestión, beneficios o ganancias por el hecho deusar el mismo, que se pueden materializar en un aparato o en un sofisticadoinvento.
  • 37. ANEXOS
  • 38. Anexo 1: Placa TerminalAnexo 2: Unión de la placa con el Transformador
  • 39. Anexo 3: Proceso de construcción
  • 40. Anexo 4: Diagrama de Conexión simple del Inversor
  • 41. Anexo 5: Inversor DC/AC y cargador
  • 42. Anexo 6: Posición de los componentes Anexo 7: Circuito Impreso (PCB)
  • 43. Anexo 8: Máscara de antisoldante

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