1. CÓMO GENERAR ENERGÍA ELÉCTRICA POR MEDIO DE LA CINÉTICA.
AUTORES:
JOSE MANUEL MURILLO BANQUEZ, cód. : C16127019
YOIMER JOSE PEREZ OROZCO, cód. : C16138026
JAIR JIMENEZ CASTRO, cód. : C16185012
CARLOS ANDRES ROMERO BRACAMONTE, cód. : C16131003
VICTOR SAMUEL MANCERA ARAGON, cód. : C16138009
FUNDACION TECNOLOGICA ANTONIO DE AREVALO
TECNAR
FACULTAD DE DISEÑO E INGENIERIA
I SEMESTRE
CARTAGENA DE INDIAS
2016
2. CÓMO GENERAR ENERGÍA ELÉCTRICA POR MEDIO DE LA CINÉTICA.
AUTORES:
JOSÉ MANUEL MURILLO BANQUEZ, CÓD. : C16127019
YOIMER JOSE PEREZ OROZCO, cód. : C16138026
JAIR JIMENEZ CASTRO cód. : C16185012
CARLOS ANDRES ROMERO BRACAMONTE cód. : C16131003
VICTOR SAMUEL MANCERA ARAGON cód. : C16138009
ING. ASTRID CALDERÓN HERNANDEZ
ASESOR METODOLÓGICO
FUNDACION TECNOLOGICA ANTONIO DE AREVALO
TECNAR
FACULTAD DE DISEÑO E INGENIERIA
L SEMESTRE
CARTAGENA DE INDIAS
2016
3. TABLA DE CONTENIDO
INTRODUCCIÓN ..................................................................................................................1
ABSTRACT............................................................................................................................2
1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ........................................................................3
1.1. DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA ......................................................................3
1.2. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA ....................................................................3
2. JUSTIFICACION ............................................................................................................4
3. OBJETIVOS ....................................................................................................................5
3.1. OBJETIVO GENERAL..........................................................................................5
3.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS................................................................................5
4. MARCO TEÓRICO.........................................................................................................6
4.1. ENERGÍA CINÉTICA ............................................................................................6
4.2. ENERGÍA ELÉCTRICA.........................................................................................6
4.3. CIRCUITO ELÉCTRICO.......................................................................................7
4.4. CORRIENTE CONTINUA.....................................................................................9
4.5. CORRIENTE ALTERNA .......................................................................................9
4.6. PUENTE RECTIFICADOR...................................................................................9
4.6.1 FUNCIONAMIENTO ........................................................................................10
4.6.2 REGULADOR DE VOLTAJE..........................................................................10
4.7. CONDENSADOR.................................................................................................10
4.8. OBESIDAD ...........................................................................................................11
4.8.1. IMC .....................................................................................................................11
4.8.2. OBESIDAD MÓRBIDA ....................................................................................12
4.8.3. GRASA CORPORAL.......................................................................................12
4.8.4. MENOPAUSIA ..................................................................................................12
4.8.5. DIETA .................................................................................................................12
4.8.6. EJERCICIO .......................................................................................................13
5. CONCLUSIÓN..............................................................................................................14
6. Bibliografía ....................................................................................................................15
4. 1
INTRODUCCIÓN
El siguiente proyecto tiene como objetivo buscar una forma alternativa para generar energía
eléctrica, esto se hace con el fin de suplir dos necesidades específicas que son: Disminuir la
obesidad, contribuir al ahorro de energía. El proyecto consiste básicamente en convertir la
energía cinética en energía eléctrica, utilizamos un medio de transporte como lo es la
bicicleta, a este le implantamos un alternador también llamado Dinamo, al momento de poner
en movimiento la bicicleta, la llanta tendrá un roce con el alternador produciendo así la
energía eléctrica. La corriente que suministra la probaremos en un dispositivo móvil.
El alternador es un dispositivo que convierte en energía eléctrica, la energía de otra naturaleza
que reciben o de la que disponen inicialmente. Este produce como su nombre lo indica
corriente alterna y los dispositivos móviles al cargarse reciben corriente continua. Para que
estos puedan recibir la corriente necesaria, construimos un circuito que convierte la corriente
alterna proveniente del alternador a corriente continua. El circuito que realiza la
transformación de la corriente cuenta con elementos como condensadores, un regulador de
voltaje, puente rectificador, USB hembra.
5. 2
ABSTRACT
The next project aims to find an alternative way to generate electricity, this is done in order
to meet two specific needs that are: Reduce obesity, contribute to energy saving. The project
is basically to convert kinetic energy into electrical energy, we use a means of transport such
as the bicycle, and this will implant an alternator also called Dynamo, when set in motion the
bike, the tire will have a brush with the alternator thus producing electricity. The current
supplies will test on a mobile device.
The alternator is a device that converts electrical energy, the energy of another nature that
receive or have initially. This produces as its name indicates AC and mobile devices to
receive charging current. So that they can receive the necessary power, build a circuit that
converts alternating current from the alternator to DC. The circuit that performs the
transformation of the current account elements such as capacitors, a voltage regulator,
rectifier bridge, female USB.
6. 3
1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
1.1. DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA
Colombia está catalogada como uno de los países con el más alto índice de obesidad ya que
el 51% por ciento de la población tiene este problema, uno de cada cien colombianos ha
aumentado su peso a la categoría más alta: la obesidad mórbida. Esto significa que por lo
menos 217.000 tienen un índice de masa corporal (IMC, una medida que asocia peso y talla)
superior a 90 kg/mt² de los cuales 39.000 son hombres y 178.000 son mujeres. Los datos de
la más reciente Encuesta Nacional de Situación Nutricional (ENSN) nos mostraron que el
0,9% de la población colombiana era obesa mórbida, y de esa población, el 0,3% eran
hombres y el 1,3% eran mujeres –comenta César Guevara, presidente de Acocib–.
Precisamente en las mujeres se ha identificado con mayor claridad el incremento de casos a
nivel nacional, y eso es más notorio en ciudades como Medellín y Barranquilla, en el
departamento del Meta y en la Región Pacífica. De acuerdo con el experto, una comparación
de los datos de la Encuesta Nacional de Demografía y Salud (ENDS) de los años 2005 y 2010
muestra que la obesidad mórbida, exclusivamente en el rango de 15 a 45 años de edad,
aumentó a nivel nacional de 0,7 a 1%.
En 2014, Colombia alcanzó su mayor crecimiento de la demanda de energía en los últimos
10 años (4.4%) y un consumo actual de 68.967 GWh, Cuando se compara el consumo de los
cuatro primeros meses del 2015, con respecto al mismo lapso del 2014, queda en evidencia
que la demanda de energía del país creció 3,4 por ciento.
Por tal razón, esta investigación desea determinar ¿qué tanto va a influir este proyecto a los
índices anteriormente mencionados?
1.2. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA
¿Cómo podemos contribuir a la disminución de la obesidad y a él ahorro de la energía en
nuestro país?
7. 4
2. JUSTIFICACION
Esta investigación es necesaria para aquellas personas que mantienen una vida sedentaria ya
que este método empleado conlleva a la pérdida de peso, y así mismos complementariamente
es conveniente para las empresas electrificadoras que necesiten una disminución y ahorro de
energía y así ofrecer posteriormente una mejor y más eficiente distribución de la misma.
Este proyecto tiene como beneficios; el ahorro económico ya que el único gasto que se tiene
es la compra de los materiales o elementos que se vayan a utilizar, también es de tipo técnico
ya que el proyecto es sencillo de hacer y de utilizar.
8. 5
3. OBJETIVOS
3.1. OBJETIVO GENERAL
Buscar una forma alternativa para generar energía eléctrica.
3.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS
Hacer una investigación sobre la forma alternativa de generar la energía eléctrica
Implantar un alternador a una bicicleta para así aprovechar la energía que se produce.
Construir un circuito que transforme la corriente alterna a continua.
Comprobar si el proceso ha funcionado correctamente.
9. 6
4. MARCO TEÓRICO
4.1. ENERGÍA CINÉTICA
En un uso general se dice que la energía es la fuerza o el poder que ostenta algo o alguien,
mientras tanto, en el ámbito de la física que es donde se usa el concepto que nos ocupará a
continuación, la energía es la capacidad que presenta un cuerpo a la hora de producir, generar
un trabajo. En el caso de la energía cinética, uno de los tantos tipos de energías con los que
nos podemos topar, se trata de la energía que dispone cualquier cuerpo a causa de su
movimiento, es decir la que se origina por movilizarse.
La energía cinética es la labor imprescindible para precipitar un determinado cuerpo de una
masa desde lo que se entiende como su descanso hasta la velocidad que alcanza, entonces,
una vez lograda la activación cualquier cuerpo mantendrá su energía cinética siempre y
cuando no modifique su velocidad. En tanto, para que el cuerpo regrese al estado de reposo
será imprescindible un trabajo pero al revés del cuerpo, en sentido negativo de la energía
cinética.
Así como sucede con otras magnitudes físicas que son funciones de la velocidad, la energía
cinética no solamente dependerá del objeto en sí, de la naturaleza interna que este manifiesta,
sino que además dependerá de la relación que se establezca entre el objeto y el observador,
que en la física, a no creer que se trata de una persona como en otros ámbitos en los cuales
se emplea esta palabra, sino que aquí está encarnado por un sistema preciso de coordenadas.
4.2. ENERGÍA ELÉCTRICA
La energía eléctrica es la forma de energía que resultará de la existencia de una diferencia de
potencial entre dos puntos, situación que permitirá establecer una corriente eléctrica entre
ambos puntos si se los coloca en contacto por intermedio de un conductor eléctrico para
obtener el trabajo mencionado. El principal uso que se le da a este tipo de energía es a
instancias de la tecnología como uno de sus pilares fundamentales, teniendo para el ser
10. 7
humano, salvo en aplicaciones muy complejas y singulares, una utilidad directa. La razón de
uso indiscriminado, tanto en procesos como en aparatos de la más diversa naturaleza, se debe
principalmente a las siguientes cuestiones: limpieza y sencillez a la hora de su generación,
fácil transporte, conversión en otras formas de energía.
La generación de este tipo de energía se puede concretar de muy diversas maneras y a través
de diferentes estrategias, en tanto, la que aprovecha el movimiento rotatorio de generación
de corriente continua o corriente alterna será la que permite suministrar mayor cantidad y
potencia de electricidad.
4.3. CIRCUITO ELÉCTRICO
Circuito eléctrico es el nombre que recibe una conexión eléctrica que puede servir para
diferentes usos. Un circuito eléctrico puede ser más o menos grande dependiendo de la
necesidad o la función pero siempre debe contar con un número de elementos importantes
para que la energía pueda ser transmitida de un espacio a otro y llegar a su objetivo final.
El circuito eléctrico es algo que muchas veces no vemos pero que está presente en todos
aquellos elementos que dependan de la electricidad para funcionar, por lo cual se puede
establecer que gran parte de los objetos que utilizamos hoy en día poseen algún tipo de
circuito eléctrico internamente.
Las características que describen a un circuito eléctrico son, por un lado, que tiene que
conectar dos o más partes a través de una vuelta o recorrido cerrado. Esto es así para que la
electricidad se mantenga siempre en movimiento y dirigida en lugar de perderse en el espacio.
Las partes que forman un circuito eléctrico son principalmente: los componentes, los nodos,
el conductor, generadores.
4.3.1 LOS NODOS
Es un punto de conexión entre dos o más ramas. Comúnmente un nodo es representado con
un punto en un circuito. Si un cortocircuito conecta a dos nodos, estos son vistos como un
solo nodo.
11. 8
4.3.2 LOS CONDUCTORES
Son materiales cuya resistencia al paso de la electricidad es muy baja. Los mejores
conductores eléctricos son metales, como el cobre, el oro, el hierro y el aluminio, y sus
aleaciones, aunque existen otros materiales no metálicos que también poseen la propiedad de
conducir la electricidad, como el grafito o las disoluciones y soluciones salinas (por ejemplo,
el agua de mar) o cualquier material en estado de plasma.
Para el transporte de energía eléctrica, así como para cualquier instalación de uso doméstico
o industrial, el mejor conductor es la plata, pero debido a su elevado precio, los materiales
empleados habitualmente son el cobre (en forma de cables de uno o varios hilos), o el
aluminio; metal que si bien tiene una conductividad eléctrica del orden del 60% de la del
cobre, es sin embargo un material tres veces más ligero, por lo que su empleo está más
indicado en líneas aéreas de transmisión de energía eléctrica en las redes de alta tensión.1 A
diferencia de lo que mucha gente cree, el oro es levemente peor conductor que el cobre, sin
embargo, se utiliza en bornes de baterías y conectores eléctricos debido a su durabilidad y
“resistencia” a la corrosión.
4.3.3 GENERADORES
Son los encargados de suministrar la energía al circuito, creando una diferencia de potencial
entre sus terminales que permite que circule la corriente eléctrica.
Los generadores se clasifican en dos tipos fundamentales:
Primarios: Convierten en energía eléctrica la energía de otra naturaleza que reciben o de la
que disponen inicialmente, como alternadores, dinamos, etc.
Secundarios: Entregan una parte de la energía eléctrica que han recibido previamente, es
decir, en primer lugar reciben energía de una corriente eléctrica y la almacenan en forma de
alguna clase de energía. Posteriormente, transforman nuevamente la energía almacenada en
energía eléctrica. Un ejemplo son las pilas o baterías recargables.
12. 9
Hay diferentes tipos de circuitos eléctricos que varían según la característica y el uso que se
le pueda dar a cada uno. Las señales pueden ser distintas, por lo cual podemos hablar de
corriente continua y de corriente alterna.
4.4. CORRIENTE CONTINUA
Es un tipo de intensidad eléctrica que se caracteriza por no cambiar de sentido con el correr
del tiempo. También conocida como corriente directa, la corriente continua implicará el flujo
constante e incesante de electrones a partir de un conductor eléctrico. En este tipo de corriente
las cargas eléctricas siempre transitan en la misma dirección y esto es posible porque los
terminales son siempre iguales, tanto aquel de menor potencial como el que presenta un
potencial mayor.
4.5. CORRIENTE ALTERNA
La corriente alterna es aquel tipo de corriente eléctrica que se caracteriza porque la magnitud
y la dirección presentan una variación de tipo cíclico. En tanto, la manera en la cual este tipo
de corriente oscilará es en forma senoidal, es decir, una curva que va subiendo y bajando
continuamente. Gracias a esta forma de oscilación la corriente alterna logra transmitir la
energía de manera más eficiente.
La corriente alterna, simbolizada a partir de las letras CA en el idioma español, se destaca
además por ser la manera en la cual la electricidad ingresa a nuestros hogares, trabajos y por
transmitir la señales de audio y de video a partir de los cables eléctricos correspondientes que
la contienen.
4.6. PUENTE RECTIFICADOR
Es un circuito electrónico usado en la conversión de corriente alterna en corriente continua.
Es conocido además como circuito o puente de Graetz, en referencia a su creador, el físico
alemán Leo Graetz.
13. 10
4.6.1 FUNCIONAMIENTO
Consiste en cuatro diodos comunes de uso general, que convierten una señal con partes
positivas y negativas en una señal únicamente positiva. Un simple diodo permitiría quedarse
con la parte positiva, pero el puente permite aprovechar también la parte negativa. El puente,
junto con un condensador de rizado y un diodo zener, para limitar la tensión, permite
convertir la corriente alterna en continua. El papel de los cuatro diodos comunes es hacer que
la electricidad vaya en un solo sentido, mientras que el resto de componentes tienen como
función estabilizar la señal.
4.6.2 REGULADOR DE VOLTAJE
Un regulador de tensión o regulador de voltaje es un dispositivo electrónico diseñado para
mantener un nivel de tensión constante. Los reguladores electrónicos de tensión se
encuentran en dispositivos como las fuentes de alimentación de los computadores, donde
estabilizan las tensiones de Corriente Continua usadas por el procesador y otros elementos.
En los alternadores de los automóviles y en las plantas generadoras, los reguladores de
tensión controlan la salida de la planta. En un sistema de distribución de energía eléctrica,
los reguladores de tensión pueden instalarse en una subestación o junto con las líneas de
distribución de forma que todos los consumidores reciban una tensión constante
independientemente de qué tanta potencia exista en la línea.
4.7. CONDENSADOR
Un condensador es un componente eléctrico que almacena carga eléctrica, para liberarla
posteriormente. Para almacenar la carga eléctrica, utiliza dos placas o superficies conductoras
en forma de láminas separadas por un material dieléctrico (aislante). Estas placas son las que
se cargarán eléctricamente cuando lo conectemos a una batería o a una fuente de tensión. Las
placas se cargarán con la misma cantidad de carga (q) pero con distintos signos (una + y la
otra -). Una vez cargado ya tenemos entre las dos placas una d.d.p o tensión, y estará
preparado para soltar esta carga cuando lo conectemos a un receptor de salida.
14. 11
4.8. OBESIDAD
La obesidad es una enfermedad crónica de origen multifactorial prevenible, la cual se
caracteriza por acumulación excesiva de grasa o hipertrofia general del tejido adiposo en el
cuerpo; es decir, cuando la reserva natural de energía de los humanos y otros mamíferos
almacenada en forma de grasa corporal se incrementa hasta un punto en que pone en riesgo
la salud o la vida. El sobrepeso y la obesidad son el quinto factor principal de riesgo de
defunción humana en el mundo. Cada año fallecen por lo menos 2,8 millones de personas
adultas como consecuencia del sobrepeso o la obesidad.
4.8.1. IMC
El índice de masa corporal es un método simple y ampliamente usado para estimar la
proporción de grasa corporal. El IMC fue desarrollado por el estadístico y antropometrista
belga Adolph Quetelet. Este es calculado dividiendo el peso del sujeto (en kilogramos) por
el cuadrado de su altura (en metros), por lo tanto es expresado en kg / m².
Los organismos gubernamentales en EUA determinan el sobrepeso y la obesidad usando el
índice de masa corporal (IMC), utilizando el peso y altura para determinar la grasa corporal.
Un IMC entre 25 y 29,9 es considerado sobrepeso y cualquier valor sobre 30 es obesidad.
Individuos con un IMC por encima de 30 incrementan el riesgo de varios peligros para la
salud.
La OMS (Organización Mundial de la Salud) establece una definición comúnmente en uso
con los siguientes valores, acordados en 1997, publicados en 2000 y ajustados en el 2010:
MC menos de 18,5 es por debajo del peso normal.
IMC de 18,5-24,9 es peso normal
IMC de 25,0-29,9 es sobrepeso.
IMC de 30,0-34,9 es obesidad clase I.
IMC de 35,0-39,9 es obesidad clase II.
IMC de 40,0 o mayor es obesidad clase III, grave (o mórbida).
IMC de 35,0 o mayor en la presencia de al menos una u otra morbilidad significativa es
también clasificada por algunas personas como obesidad mórbida.
15. 12
4.8.2. OBESIDAD MÓRBIDA
Obesidad mórbida, obesidad grave u obesidad clase III es el término para la obesidad
caracterizada por un IMC (índice de masa corporal) de 40 o mayor o de un IMC de 35 o
mayor ante la presencia de al menos una u otra enfermedad significativa o discapacidad grave
y minusvalía a causa del exceso de peso. La obesidad mórbida es la forma más temible del
sobrepeso pues además de disminuir la expectativa de vida causa discapacidad, minusvalía y
problemas de exclusión social.
4.8.3. GRASA CORPORAL
Una vía alternativa para determinar la obesidad es medir el porcentaje de grasa corporal.
Médicos y científicos generalmente están de acuerdo en que un hombre con más del 25 % de
grasa corporal y una mujer con más de 30 % de grasa corporal son obesos. Sin embargo, es
difícil medir la grasa corporal de forma precisa. El método más aceptado ha sido el de pesar
a las personas bajo el agua, pero la pesada bajo el agua es un procedimiento limitado a
laboratorios con equipo especial.
4.8.4. MENOPAUSIA
La menopausia produce cambios en la distribución de la grasa corporal y en la oxidación del
tejido adiposo. El aumento de masa grasa abdominal y visceral de la postmenopausia se
acompaña con aumento de la capacidad antioxidante a causa del cambio hormonal mientras
que la edad no tiene influencia. Sin embargo, la capacidad antioxidante tiene una correlación
lineal con la edad, pero no con la masa grasa troncular.
4.8.5. DIETA
En general, el tratamiento dietético de la obesidad se basa en reducir la ingesta de alimentos.
Se han propuesto varios abordajes dietéticos, algunos de los cuales se han comparado
mediante ensayos aleatorios controlados: Un estudio en el que se compararon durante 6
meses las dietas Atkins, de la Zona, Weight Watchers y Ornish encontró los siguientes
resultados: Las cuatro dietas generaron una pérdida de peso modesta, pero estadísticamente
significativa, en el transcurso de 6 meses. Aunque la dieta Atkins genera las mayores pérdidas
16. 13
de peso en las 4 primeras semanas, las pérdida de peso al finalizar el estudio fueron
independientes del tipo de dieta seguida".
4.8.6. EJERCICIO
El ejercicio requiere energía (calorías). Las calorías son almacenadas en la grasa corporal.
Durante el ejercicio aeróbico prolongado el organismo consume inicialmente sus reservas de
grasa a fin de proveer energía. Los músculos más grandes en el organismo son los músculos
de las piernas y naturalmente estos queman la mayoría de las calorías, lo cual hace que el
caminar, correr y montar en bicicleta estén entre las formas más efectivas de ejercicio para
reducir la grasa corporal. Un meta análisis de ensayos aleatorios controlados realizado por la
International Cochrane Collaboration, encontró que "el ejercicio combinado con dieta resulta
en una mayor reducción de peso que la dieta aislada".
17. 14
5. CONCLUSIÓN
El propósito de este proyecto era buscar una alternativa para generar energía eléctrica, la cual
la encontramos por medio de una bicicleta que fue modificada, Instalando un alternador, la
energía la probamos en un celular pero a este había que convertirle la corriente alterna a
corriente continua para eso construimos un circuito, también había que variar el voltaje para
que la corriente se mantenga estable esto lo hicimos con un regulador. Para concluir, los
objetivos propuestos se alcanzaron, ya que este proyecto se puso en práctica, se comprobó y
funcionó.
