GENERACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA ATRAVÉS DEL ELECTROMAGNETISMO

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  • muy interesante su investigación, me ayudo para despejar algunas dudas al respecto el tema
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GENERACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA ATRAVÉS DEL ELECTROMAGNETISMO

  1. 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. 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. 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
  4. 4. 4.4.2. CÁLCULOS…………………………………………………………………..55 CONCLUSIONES………………………………………………………………………58 RECOMENDACIONES………………………………………………………………..58 BIBLIOGRAFÍA…………………………………………………………………………59 ANEXO…………………………………………………………………………………60
  5. 5. 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. 1
  6. 6. 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. 2
  7. 7. 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. 3
  8. 8. 1.4. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA Cómo obtener energía eléctrica de forma práctica ysencillaa través de electromagnetismo 1.5. JUSTIFICACIÓN Con el presente proyecto sepretende 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. 4
  9. 9. 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. 5
  10. 10. 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. 6
  11. 11. 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. 7
  12. 12. 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 8
  13. 13. 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: 9
  14. 14. 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 10
  15. 15. 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 monopolos 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? 11
  16. 16. 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 delcampo 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. 12
  17. 17. 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. 13
  18. 18. 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, estasregiones 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 14
  19. 19. 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. 15
  20. 20. Si la fuerza electromotriz inducida en una espira es igual a E, la fuerza electromotriz total (ETOT) es igual a: Siendon 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. 16
  21. 21. 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. 17
  22. 22. 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. 18
  23. 23. 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. 19
  24. 24. ¿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 20
  25. 25. ¿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. 21
  26. 26. 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. 22
  27. 27. 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 ciclovías. 23
  28. 28. CAPITULO III 3. MARCO METODOLÓGICO: 3.1. ENFOQUE METODOLÓGICO 3.1.1. TÉCNICAS E INSTRUMENTOS A EMPLEAR 24
  29. 29. DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN FASE TÉCNICA INSTRUMENTO PRODUCTO TIEMPO 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 Diagnóstico 25
  30. 30. 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 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 PRODUCTO TIEMPO Resultados FASE TÉCNICA Observación Diagnóstico INSTRUMENTO Ideas para poder fabricar En las páginas de el proyecto. internet observando los videos de YouTube sobre el funcionamiento de la energía electromagnética. 05-10-2013 26
  31. 31. 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 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 Observación El prototipo con su El prototipo se debe encontrar correctamente 15-12-2013 Plan de proyecto Resultados 27
  32. 32. correcta instalación(cables) Experimento instalado, listo para su funcionamiento. Tener el prototipo terminado para comprobar su funcionamiento. El funcionamiento 20-12-2013 adecuado que puede dar el prototipo a la ciudadanía. PLAN DE ACCION 28
  33. 33. 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. Es un buen tema que a la larga traerá beneficios. Mediante cuestionarios desarrolladas en hojas sueltas Preguntas a responder de forma práctica. 15-10-2013 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 Entrevistas a expertos (Ing. Física y entendido en el tema del electromagnetismo) 29
  34. 34. 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 Facturas y apuntes de materia y precios Funcionamiento de un alternador. Obtención de materiales Materiales para la construcción 07-11-2013/ 13-11-2013 Cantidad de material para el diseño del prototipo. Diseño del prototipo de Bosquejo mejorado forma proporcional. 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 Observar el movimiento de los imanes y los de la motriz pernos guías. Aro de bicicleta y la varilla lisa 02-12-2013/ 07-12-2013 30
  35. 35. 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 31
  36. 36. 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 Habilidades del pensamiento Avances Tecnológicos Actividad/ tarea Encuestas sobre el conocimiento de la energía electromagnética Video sobre la realización del prototipo Ejes Recursos trasversales Participación con Cuestionario la ciudadanía sobre el uso de esta energía electromagnétic a Ciencia y Internet tecnología Responsables Tiempo y Fechas Freddy Paredes 3 horas: 14:00/ 17:00 José Luis Ramírez 14-10-2013 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 32
  37. 37. 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 Habilidades de construcción Avances Tecnológicos Actividad/ tarea Ejes trasversales Recursos Responsables Unión de las piezas respectivas para la formación del prototipo Tecnología Materiales para José Luis poder construir el Chávez prototipo como imanes, batería de moto 12 v manivela, principio de un alternador, pernos guías, bombillos de 12v y cables. Colocación del eje giratorio donde se encuentra ubicado el motriz Ciencia y tecnología Conseguir los Marco Salguero soportes adecuados para el eje. Tiempo y Fechas 13 horas: 15:00/ 18:00 19-10-2013 2 horas: 16:00/18:00 19-11-2013 33
  38. 38. 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 Fase /Actividad 3: RESULTADOS Competencia a desarrollar: Obtener el prototipo construido para así observar su correcto funcionamiento Estrategia de aprendizaje Habilidades de construcción Avances Actividad/ tarea Verificar las instalaciones en el prototipo donde se encuentre listo para su funcionamiento. Verificar el funcionamiento Ejes trasversales Tecnología Recursos El prototipo con su correcta instalación (cables) Responsables José Luis Ramírez Tiempo y Fechas 3 horas: 15:00/ 18:00 14-12-2013 Ciencia y tecnología Tener el prototipo Marco Salguero 4 horas: 17:30/18:30 34
  39. 39. Tecnológicos adecuado del prototipo. terminado para comprobar su funcionamiento 06-01-2014 Matriz de control del Proyecto: GENERACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA A TRAVES DEL ELECTROMACNETISMO Fase/ Act. Descripción Programación Semanal 1 2 x 1.- 4 5 6 7 8 9 Tiempo y fecha 10 Freddy Paredes Proponer, presentar e investigar sobre la energía electromagnética 2 HORAS: 15:00-17:00 09-10-2013 x DIÁGNOSTICO 3 Responsable José Luis Chávez Beneficios que brindara este tipo de energía 2 HORAS: 16:00-18:00 11-10-2013 Encuestas sobre el conocimiento de esta X José Luis Ramírez 3 HORAS: 35
  40. 40. energía Entrevistas a personas expertas sobre el funcionamiento de esta energía 14:00-17:00 13-10-2013 X Marco Salguero 2 HORAS: 16:00-18:00 25-10-2013 X José Luis Chávez Selección de materiales , herramientas y la cantidad a utilizar 05-11-2013 x José Luis Ramírez Compra y obtención de herramientas y elementos a utilizar 07-11-2013/ 09-11-2013 x Freddy Paredes 12-11-2013/ Realización y ensamblaje del eje de giro 15-11-2013 X Marco Salguero 18-11-2013/ Colocación del motriz 23-11-2013 X José Luis Chávez 24-11-2013/ Conexión de los cables 29-11-2013 x José Luis Ramírez Colocación de los bombillos de 12v x 3.- 01-12-2012 Freddy Paredes 29-12-2013 Revisión técnica del prototipo 36
  41. 41. RESULTADO X José Luis Ramírez Prueba de funcionamiento X 06-01-2014 Marco Salguero Finalización del proyecto( aprobación) 10-01-2014 Firma: Fecha: 06/11/2013 Elaborado por : Marco Salguero TIEMPO ESTIMADO DEL PROYECTO CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES ACTIVIDADES/ TIEMPO SEPTIEMBRE 1 2 3 4 OCTUBRE 1 2 3 4 NOVIEMBRE 1 2 3 4 MESES DICIEMBRE ENERO 1 2 3 4 1 2 3 4 FEBRERO 1 2 3 4 x Investigación preliminar x Selección del tema x Planteamiento 37
  42. 42. del problema Encuestas a la ciudadanía Entrevistas a expertos sobre el uso de la energía electromagnética X x 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 38
  43. 43. herramientas y elementos x Trabajado y dimensionado de materiales según el diseño x x x Realización y ensamblar del eje de giro x Colocación de la motriz x Conexión de los cables x 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 39
  44. 44. de la conexión eléctrica x Prueba de funcionamiento Finalización del proyecto aprobación x x X x 40
  45. 45. 3.2. TECNICA DE RECOLECCIÓN DE 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 ELECTROMACNETICA? SI QUE BRINDA ENERGIA PUEDE REDUCIR NO 5. ¿CREE UD. QUE EL IMPACTO AMBIENTAL UTILIZANDO NUEVAS FUENTES ENERGÉTICAS? SI SE NO 6. ¿CONOCE UD FUENTES ALTERNAS DESARROLLO DEL PAIS? SI LA QUE CONTRIBUYAN CON EL NO 7. ¿CREE UD. QUE UTILIZANDO MATERIALES RECICLADOS REDUCIMOS LA CONTAMINACIÓN? SI NO 41
  46. 46. 8. ¿PARA PODER CONVIVIR EN ARMONÍA CON LA NATURALEZA ES UN DEBER DE TODOS REDUCIR LA CONTAMINACIÓN? SI NO 42
  47. 47. 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% gráfico 1 no si 5% 95% 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. 43
  48. 48. 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% gráfico 2 no si 40% 60% El 60por 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. 44
  49. 49. 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% gráfico 3 no si 35% 65% 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. 45
  50. 50. 4. ¿Conoce los beneficios que brinda la energía electromagnética? Cuadro 4 Aspecto frecuencia Porcentaje Si 11 55% No 9 45% Total 20 100% gráfico 4 no si 45% 55% El 55 porciento 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. 46
  51. 51. 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% gráfico 5 no si 40% 60% El 60 porciento 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. 47
  52. 52. 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% gráfico 6 no si 15% 85% El 15 porciento 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. 48
  53. 53. 7. ¿Cree ud. que utilizando materiales reciclados reducimos la contaminación? Cuadro 7 Aspecto Frecuencia Porcentaje Si 10 50% No 10 50% Total 20 100% gráfico 7 no 50% El 50 porciento si 50% 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. 49
  54. 54. 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% gráfico 8 no si 25% 75% 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. 50
  55. 55. 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 reutilizandomateriales 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. 51
  56. 56. 4.3. DISEÑO DE LA PROPUESTA Diseño del prototipo realizado 52
  57. 57. 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. 53
  58. 58. 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. 54
  59. 59. 4.4.2. CÁLCULOS Para calcular el periodo medimos el tiempo necesario para que la motriz complete una vuelta Para calcular la frecuencia medimos el número de vueltas que realiza el conducido en la unidad de tiempo Para calcular la velocidad angular utilizamos la siguiente fórmula Para calcular la potencia aplicamos la siguiente fórmula Para calcular el trabajo aplicamos la siguiente fórmula W= F. Vm Para calcular la velocidad media aplicamos la siguiente fórmula Para calcular la fuerza aplicamos la siguiente fórmula Para calcular la velocidad lineal aplicamos la siguiente fórmula Para calcular la aceleración aplicamos la siguiente fórmula del MRU V=V0 + a. tdonde la velocidad inicial es cero Tenemos que: 55
  60. 60. 4.4.2.1. DESARROLLO Calculo del periodo = Calculo de la frecuencia = = 2 Hz Calculo de la velocidad angular = 2(3.1416)/ 0.5 = 12.56 rad/s Calculo de la potencia = 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 = (2.5 m/s) /2 = 1.25 m/s Calculo de la velocidad lineal = 2(3.1416)(0.2m)/0.5 s = 2.5 m/s 56
  61. 61. Calculo de la fuerza = 1.36 kg (1.25 m/s2) = 1.7 N Calculo de la aceleración = (2.5 m/s) / 2 s = 1.25 m/s2 57
  62. 62. 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. 58
  63. 63. 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 59
  64. 64. Anexos: Imagen 1 Cortando los imanes para colocarlos en el prototipo. Imagen 2 Diseño de la base del rotor 60
  65. 65. Imagen 3 Perforación del pie de amigo para sujetar la base del rotor. Imagen 4 Colocación del eje motriz sobre la mesa 61
  66. 66. Imagen 5 Sujetando la base del rotor a la mesa Imagen 6 Instalación de la batería y de los bombillos de 12v 62
  67. 67. Imagen 7 Colocación de la banda en la motriz y el conducido Imagen 8 Prototipo terminado 63

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