República Bolivariana de Venezuela Ministerio del Poder popular para la Educación U. E. Maestro Orlando Enrique Rodríguez
GENERADOR ELECTRICO POR MEDIO DE UNA BATERIA B ATERIA DE UN AUTOMOVIL
INTEGRANTES Cano, Leonardo Fernández, José Garrillo, Ángel Martínez, Tairo Urdaneta, Jhamger
TUTOR DE CONTENIDO
TUTOR METODOLOGICO
T.S.U. Luis Sala
Msc. Tammy Rodríguez.
Mayo del 2012
VEREDICTO
El jurado calificador designado por el consejo de la unidad Educativa “maestro Orlando E. Rodríguez” aprueba el trabajo de grado titulado: GENERADOR ELECTRICO POR MEDIO DE BATERIA DE AUTOMOVIL Requisitos para aprobar la materia Técnica de investigación:
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El jurado emite el siguiente veredicto: ______________________________ _____________________________________________ ______________________________ __________________ ___ ______________________________ _____________________________________________ ______________________________ __________________ ___ ______________________________ _____________________________________________ ______________________________ __________________ ___ ______________________________ _____________________________________________ ______________________________ __________________ ___ ____________
Los cortijos, __ de __________________ de __________ Integrantes del Jurado ______________________________ _____________________________________________ ______________________________ __________________ ___ ______________________________ _____________________________________________ ______________________________ __________________ ___ ______________________________ _____________________________________________ ______________________________ __________________ ___ ______________________________ _____________________________________________ ______________________________ __________________ ___
VEREDICTO
El jurado calificador designado por el consejo de la unidad Educativa “maestro Orlando E. Rodríguez” aprueba el trabajo de grado titulado: GENERADOR ELECTRICO POR MEDIO DE BATERIA DE AUTOMOVIL Requisitos para aprobar la materia Técnica de investigación:
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El jurado emite el siguiente veredicto: ______________________________ _____________________________________________ ______________________________ __________________ ___ ______________________________ _____________________________________________ ______________________________ __________________ ___ ______________________________ _____________________________________________ ______________________________ __________________ ___ ______________________________ _____________________________________________ ______________________________ __________________ ___ ____________
Los cortijos, __ de __________________ de __________ Integrantes del Jurado ______________________________ _____________________________________________ ______________________________ __________________ ___ ______________________________ _____________________________________________ ______________________________ __________________ ___ ______________________________ _____________________________________________ ______________________________ __________________ ___ ______________________________ _____________________________________________ ______________________________ __________________ ___
DEDICATORIA
A Dios sobre todas las cosas por brindarnos esta oportunidad de lograr otra meta de nuestra formación A nuestros padres por apoyarnos incasablemente por la paciencia y darnos fuerza para seguir adelante cada día los amamos Los investigadores
RECONOCIMIENTO
Reconocemos principalmente a Dios por guiarnos en nuestros nuestros pasos por el camino del bien
Reconocemos a Nuestros Padres por el apoyo apoyo incondicional que nos han brindado en esta hermosa laboral
Reconocemos a nuestros tutores por su dedicación y pasión con que nos explicaron en cada momento que lo necesitamos
LISTA DE CUADRO 1.- Cuadro de Operacionalización de la Variable………………………… 21
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
RESUMEN
El propósito del estudio es Elaborar un generador eléctrico por medio de una bateria de un automóvil. Así mismo, la investigación estuvo sustentado por Harper (2008) El tipo de investigación fue básica aplicada, bajo la modalidad de investigaciones de campo - cuasi experimental. Utilizando la técnica de observación para la elaboración del generador eléctrico. Se concluye que este estudio, arrojo aporte valioso sobre generadores eléctricos que coyunda al ser humano a cubrir sus necesidades en el hogar en un determinado momento. En el mismo orden de idea, la idea del generar energía con una o varias baterías de carro mediante la construcción del prototipo. Es similar a una UPS sólo que funciona con baterías externas y no con baterías internas, además que soporta todo tipo de aparatos como compresores, computadoras, pulidoras, neveras entre otras. Para finalizar estudio tuvo como conclusión la elaboración del generador eléctrico para presentarlo como prototipo que puede servir a futuro como un proyecto sustituyendo la gasolina y gasoil por la batería de carro para la electricidad
Palabras claves: generador, batería, electricidad.
INTRODUCCIÓN
Un generador eléctrico es todo dispositivo capaz de mantener una diferencia de potencial eléctrico entre dos de sus puntos, llamados polos, terminales o bornes. Los generadores eléctricos son máquinas destinadas a transformar la energía mecánica en eléctrica. Esta transformación se consigue por la acción de un campo magnético sobre los conductores eléctricos dispuestos sobre una armadura. Se puede decir que una dinamo es una máquina eléctrica rotativa que produce energía eléctrica en forma de corriente continua aprovechando 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 variable y cuadro de operacionalización de la variable. Capítulo III; Marco metodológico tipos y diseño de la investigación, población y muestra, técnica e instrumento de recolección de la datos. Capítulo IV Constituido por los resultados de la investigación, Conclusiones, recomendaciones y anexos.
CAPITULO I EL PROBLEMA
1.-1.- Planteamiento del Problema El generador eléctrico que se puede elaborar a base de una batería de automóvil tomando en cuenta las precauciones y los estándares de seguridad. Este proyecto se realizara basándose en la problemática actual con la energía eléctrica en Venezuela, debido a que se pueden implementar sin previo aviso medidas de razonamiento eléctrico cortando de esta manera la energía en ciertas partes del país por un determinado periodo de tiempo, debido a esto las personas sufren un golpe ya que sus valores diarias son interrumpidas e incluso pasan necesidades ,ya que todo hogar en el país depende rotundamente de generador eléctrico y nos permitirá descubrir sobre como obtendremos energía eléctrica para nuestro beneficio y de la comunidad. Para realizar esto se va a tomar en cuenta las restricciones y los estándares de seguridad para crear el generador voltaico, este generador tendrá una salida de 110 v para cualquier aparato en común en un hogar normal ya sea para un ventilador ,ya existen estos generadores eléctricos pero la problemática viene siendo que funcionan a base de gasolina y esta misma destruye el modelo ambiente , ya que la contaminación en Venezuela es abundante y estos generadores modernos a base de gasolina están expandiéndose para toda la región es un peligro en el futuro, nuestra idea principal es sustituir estos a base de gasolina por unos que no contaminen la naturaleza en un generador con batería de automóvil como fuente principal como ya se dijo anteriormente , de esta forma erradicar el consumo de gasolina en los generadores modernos y a su vez suplantarlas por unos que usen como fuente principal la batería de un automóvil. 1.2.- Formulación del Problema. ¿Cómo se podrá elaborar un generador eléctrico a base de una batería de un automóvil para sustituir las convencionales a base de gasolina?
1.3.- Objetivos de la Investigación El 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 estudiar detalladamente los materiales a utilizar. Construir el generador detallando los riesgos y las medidas precaución a tomar al momento de realizarlo. Comprobar el funcionamiento del generador y verificar que no ocuparan ningún tipo de fallas o errores en el funcionamiento del mismo, evitando de esta manera 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 ya sea por asunto razonamiento eléctrico o cualquier falla eléctrica en los transformadores locales, de esta manera dejando en necesidades ya del sueño, hambre incluso la higiene en las persona del área, la electricidad es una necesidad de suma importancia en una vida diaria de una persona ya sea en su casa, trabajo, oficina, incluso en las calles. para estos se han creado los generadores eléctricos que se utilizan comúnmente en cualquier parte , pero el problema con estos es que utilizan la gasolina como medio principal para funcionar y suministrar energía, libremente el humo que es enviado hacia la capa de atmosfera sencillamente destruyéndola mucho más de lo que está actualmente , que usan como fuente de vida la gasolina nos llevo a usar la batería de un automóvil para así sustituirlos y evitar un consumo excesivo de gasolina , este generador que usa como fuente de vida la batería de un automóvil beneficiara no tanto en la naturaleza si no también a las personas y podrán tener en sus hogares una fuente de energía eléctrica que no es dañina para ellos y la gasolina es erradicada totalmente de este sistema y que no tendrán que depender de ella para utilizar el generador .
1.5.- Delimitación El tiempo máximo para terminar el generador es de septiembre 2011 hasta mayo - 2012
CAPITULO II MARCO TEORICO
2.1.- Antecedentes de Investigación o Revisión de la literatura. Montoya Orlando. CENIDET – Centro Nacional de Investigación y Desarrollo Tecnológico Coordinación de Mecatrónica. Año 2009. Realizó la siguiente investigación para su trabajo especial de Grado; Prototipo de generador eléctrico doméstico con máquina diesel alimentada con aceite vegetal, en Cuernavaca-México. La investigación tuvo como objetivo general Diseñar y construir un sistema para poder alimentar a un motor diesel con aceite vegetal, el cual proporcionará 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 se clasificó como tipo descriptiva, correlacional de campo y transversal considerando la finalidad, el método y la forma de obtener los datos. Se llevaron a cabo pruebas para comparar el comportamiento de la planta cuando ésta es alimentada con diesel y aceite de soya, y en el caso de este último evaluar los efectos al variar la temperatura de alimentación en un rango de 80 a 110º C. En dichas pruebas se encontró que el motor tiende a mejorar su desempeño a medida que aumenta la temperatura del aceite de alimentación, sin embargo, las diferencias entre ambos combustibles no reportan cambios significativos, por lo que se confirma la factibilidad del uso de aceite vegetal como combustible en cuanto a funcionamiento se refiere. Para concluir Debido a la alta viscosidad del aceite vegetal no puede ser usado directamente como combustible, para poder hacerlo, debe ser calentado para hacerlo parecido al diesel, ya que hay una relación directa entre la temperatura del aceite y su viscosidad; por esta razón, el sistema de alimentación está construido de tal forma, que pueda calentar el aceite antes de enviarlo al motor. Este sistema, está diseñado para ser independiente del sistema de alimentación original de la planta, el diseño también permite
modificar la temperatura de alimentación del aceite, todo esto se logró construir sin realizar modificaciones al motor. Santiago Labotilla. Universidad Nacional del Cuyo . Año 2008. Realizó la siguiente investigación para su trabajo especial de Grado; Diseño de generadores eléctricos de muy alta velocidad de giro, en Albeiro Argentina La investigación tuvo como objetivo general Diseñar un prototipo funcional de generador, bajo el concepto de flujo axial, que se adapte a las exigencias de altas velocidad y permita obtener energía eléctrica en configuraciones de tensión y corrientes prácticas... La teorización consideró los aportes de los Autores Cuenca (2003), Fraile (2003), Dorval (2005), Carella (2007) entre otros. A su vez, la investigación se clasificó como tipo descriptiva, correlacionar de campo y transversal considerando la finalidad, el método y la forma de obtener los datos. En el diseño mecánico de prototipo se considero la capacidad de refrigeración y la forma de montaje particular del conjunto, buscando la simplicidad de sus partes. Se utilizaron imanes permanentes de NeodimioHierro-Boro como fuente magnética. Para el diseño eléctrico se generó una herramienta de cálculo que permitió estimar los parámetros eléctricos del prototipo y optimizar su geometría. Se busco obtener 1kW de potencia eléctrica una velocidad de 100.000rpm. Se caracterizo el rendimiento y el comportamiento eléctrico del prototipo en un rango de 2.000 rpm a 30.000rpm y se estimo su comportamiento en el punto del diseño mediante la obtención de un circuito equivalente. La tensión estimada de la carga fue de 237V con un rendimiento eléctrico de 95%. No se observaron un incremento en la resistencia interna del generador y una disminución de su inductancia al aumentar la frecuencia eléctrica. Finalmente se implemento un sistema electrónico para utilizar el prototipo como motor de corriente continua. Se midió el rendimiento según el tipo de alimentación. Se encontró un óptimo para la tensión de alimentación. Se alcanzo un rendimiento máximo de 63%.
Mendoza Edgardo. Universidad Tecnológica de la Mixteca. Año 2003. Realizó la siguiente investigación para su trabajo especial de Grado; “Control de una Planta Generadora de energía eléctrica”, en Huajuapan de León, Oaxaca, México. La investigación tuvo como objetivo general Diseñar y Construir un sistema de control automático para la planta generadora de energía eléctrica de la UTM. La teorización consideró los aportes de los Autores Kuo (1998), Loveday (1999), Buvan (2003), Wildi (2003) entre otros. A su vez, la investigación se clasificó como tipo descriptiva, correlacionar de campo y transversal considerando la finalidad, el método y la forma de obtener los datos. Se presenta el diseño y construcción de un sistema de control, para regular el voltaje y la frecuencia de salida de una planta de energía, ante la conexión y desconexión repentina de las cargas con un tiempo de respuesta de 2.5 segundos. En el control de la frecuencia, se utiliza un detector de cruce por cero para medir la frecuencia de la señal generada, comparándola posteriormente con un valor de referencia, se esta manera se determino el error y por medio de un ecuador se modifico al velocidad del motor de gasolina que acciona al alternador, hasta obtener el valor de frecuencia nominal. Con respecto al control del voltaje, se emplea un lazo de retroalimentación del voltaje proporcional al generado, el cual también es comparado con un valor de referencia, de esta forma la etapa de potencia entra un voltaje de excitación proporcional a dicho error, manteniendo el voltaje en su valor nominal. 2.2.- Bases Teóricas. 2.2.1.- Generador Eléctrico: Según Harper (2005:23) es todo dispositivo capaz de mantener una diferencia de potencial eléctrico entre dos de sus puntos (llamados polos, terminales o bornes) transformando la energía mecánica en eléctrica. Esta transformación se consigue por la acción de un campo magnético sobre los conductores eléctricos dispuestos sobre una
armadura (denominada también estator). Si se produce mecánicamente un movimiento relativo entre los conductores y el campo, se generará una fuerza electromotriz (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 que mantiene una corriente eléctrica entre sus terminales. En la práctica, más o menos al día, puede ser visto como una herramienta muy útil para la producción de electricidad resultante de la conversión de la energía. Informando, en palabras muy simples, se puede decir que el generador eléctrico realiza una especie de mecánica de conversión de energía en electricidad. Tomando como ejemplo un combustible del generador eléctrico, se puede decir que básicamente un motor de cuerda inicial, a través de la combustión, pone en marcha los pistones, que de esta manera genera la energía mecánica. Los impulsos del resultado del movimiento mecánico de los pistones, ayuda para mover un alternador, que puede generar corriente eléctrica a través de la electromagnética. La ley principio de inducción de Faraday-Neuman-Lenz, cuantifica la producción de electricidad en un circuito que se coloca en un campo magnético, expresando así una variación de la vinculación de flujo en un intervalo de tiempo, el circuito crea una fuerza electromotriz inducida y la intensidad es proporcional a la tasa de cambio de flujo indicado. El generador eléctrico es el principal exponente, o también podemos decir que la aplicación más común y periódica principal. Como todos los conceptos describen, en la electrónica, con modelos ideales de los generadores eléctricos, son capaces de mantener un nivel constante entre sus polos. Obviamente, con el tiempo, los tipos de generadores eléctricos han cambiado y han entrado en el mercado, incluida la piezoelectricidad, la energía fotovoltaica, la diferencia de principios térmica y otros pueden alcanzar el mismo objetivo de generación, más común de producir electricidad. 2.2.3.- Utilidad del Generador Eléctrico: Afirma Harper (2003:89) Una de las utilidades más comunes de los generadores eléctricos es la de generar electricidad en aquellos lugares donde no hay suministro eléctrico, generalmente son zonas apartadas con pocas infraestructuras y muy poco
habitadas. Otra utilidad de los generadores eléctricos sería en locales de pública concurrencia, hospitales, fábricas, etc., que a falta de energía eléctrica de red, necesiten de otra fuente de energía alterna para abastecerse. Los generadores eléctricos pueden ser especialmente convenientes para el uso en lugares remotos, como campings o zonas de construcción. La utilización que se dé a un generador eléctrico (fuente de emergencia, fuente única, uso portátil) incluso la potencia del mismo (grande, pequeña) condiciona en la práctica la elección del sistema de protección contra contactos eléctricos indirectos y de las medidas complementarias. 2.2.4.- Riesgos: •
Descargas Eléctricas
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Ruido y Vibraciones
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Exposición a agentes químicos
Atrapamiento
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2.2.5.- Medidas Preventivas •
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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.
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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, por medio de maquinas o dispositivos que denominamos generadores. Por su incidencia 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 la ley 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 tensiones normalizadas en corriente alterna que pueden inyectarse a la red general por medio de transformadores, y su energía puede ser consumida incluso a miles de kilómetros. Existen también generadores electromecánicos de corriente continua, llamados dinamos, pero su importancia actual es mínima, debido a la mayor eficiencia 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
giro del motor asíncrono trifásico, el más importante en la mayoría de las aplicaciones industriales. Prácticamente la totalidad de la energía eléctrica del planeta es producida por estos alternadores. Cuando se precisa corriente continua, (por ejemplo, para electrónica, o para almacenaje,) se rectifica la alterna. También, la facilidad de regulación vía electrónica por los semiconductores, de los motores industriales de alterna, está propiciando la desaparición de los motores y generadores de corriente continua para potencias grandes y medias. Recordemos que la energía eólica, es energía cinética del viento que mueve un generador mecánico, la energía nuclear produce calor en los reactores, calor que vaporiza el agua que mueve las turbinas de vapor que a su vez mueven generadores electromecánicos. Análogamente con las centrales hidráulicas y mareomotrices, también mueven generadores electromecánicos. Electroquímicos
•
Son pilas o baterías recargables de acumuladores. Se basan en fenómenos electroquímicos, producidos por intercambios y trasiegos iónicos entre metales sumergidos en electrolitos. Las pilas desechables se usan en pequeñas aplicaciones eléctricas. Los acumuladores eléctricos se utilizan para almacenar la 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 gran peso y coste respecto a la pequeña energía almacenada son sus inconvenientes, no se conoce un método de almacenamiento masivo y rentable de energía eléctrica, y en su enorme mayoría debe consumirla a la velocidad que la produce. Actualmente hay una corriente de investigación mundial tendente al almacenamiento de energía eléctrica vía producción de H2, pero aun está en fase de I+D Fotovoltaicos
•
Por su creciente importancia como energía renovable y de bajo impacto ambiental y visual, ausencia de piezas móviles, y casi nulo mantenimiento, los paneles fotovoltaicos de silicio amorfo o monocristalino, constituyen un medio de producción en constante desarrollo y creciente uso, sobre todo en zonas remotas, (ya que su coste de fabricación es aun relativamente alto, y no puede competir con la red eléctrica convencional donde ésta esté implantada). Generan corriente eléctrica continua directamente de la energía radiante solar, por fenómenos fotovoltaicos en el silicio, que no son explicables intuitivamente y requieren modelos quánticos para una mejor comprensión. Las energías renovables son dispersas (de baja concentración), y de flujo no constante, y requieren captadores relativamente extensos respecto a la potencia suministrada. En la práctica se obtienen potencias máximas de unos 100 a 150 w por m2 de panel captador (en latitudes próximas a Canarias) cuyo coste actual es del orden 600 € /m2. La energía de estos paneles se acumula en baterías, y de ellas o bien se usa directamente la corriente continua, o se transforma 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 magneto hidrodinámica, pero no se utilizan en producción continua de energía eléctrica por su escasa aportación energética, o por estar en vías de investigación. Nos remitimos a tratados de física para su estudio.
Generadores de corriente continua
Si una armadura gira entre dos polos de campo fijos, la corriente en la armadura se mueve en una dirección durante la mitad de cada revolución, y en la otra dirección durante la otra mitad. Para producir un flujo constante de corriente en una dirección, o continua, en un aparato determinado, es necesario disponer de un medio para invertir el flujo de corriente fuera del generador una vez durante cada revolución. En las máquinas antiguas esta inversión se llevaba a cabo mediante un conmutador, un anillo de metal partido
montado sobre el eje de una armadura. Las dos mitades del anillo se aislaban entre sí y servían como bornes de la bobina. Las escobillas fijas de metal o de carbón se mantenían en contra del conmutador, que al girar conectaba eléctricamente la bobina a los cables externos. Cuando la armadura giraba, cada escobilla estaba en contacto de forma alternativa con las mitades del conmutador, cambiando la posición en el momento en el que la corriente invertía su dirección dentro de la bobina de la armadura. Así se producía un flujo de corriente de una dirección en el circuito exterior al que el generador estaba conectado. Los generadores de corriente continua funcionan normalmente a voltajes bastante bajos para evitar las chispas que se producen entre las escobillas y el conmutador a voltajes altos. El potencial más alto desarrollado para este tipo de generadores suele ser de 1.500 V. En algunas máquinas más modernas esta inversión se realiza usando aparatos de potencia electrónica, como por ejemplo rectificadores de diodo. Los generadores modernos de corriente continua utilizan armaduras de tambor, que suelen estar formadas por un gran número de bobinas agrupadas en hendiduras longitudinales dentro del núcleo de la armadura y conectadas a los segmentos adecuados de un conmutador múltiple. Si una armadura tiene un solo circuito de cable, la corriente que se produce aumentará y disminuirá dependiendo de la parte del campo magnético a través del cual se esté moviendo el circuito. Un conmutador de varios segmentos usado con una armadura de tambor conecta siempre el circuito externo a uno de cable que se mueve a través de un área de alta intensidad del campo, y como resultado la corriente que suministran las bobinas de la armadura es prácticamente constante. Los campos de los generadores modernos se equipan con cuatro o más polos electromagnéticos que aumentan el tamaño y la resistencia del campo magnético. En algunos casos, se añaden interpolos más pequeños para compensar las distorsiones que causa el efecto magnético de la armadura en el flujo eléctrico del campo. Los generadores de corriente continua se clasifican según el método que usan 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
armadura. Un generador de excitado en derivación, tiene su campo conectado en paralelo a la armadura. Un generador de excitado combinado tiene parte de sus campos conectados en serie y parte en paralelo. Los dos últimos tipos de generadores tienen la ventaja de suministrar un voltaje relativamente constante, bajo cargas eléctricas variables. El de excitado en serie se usa sobre todo para suministrar una corriente constante a voltaje variable. Un magneto es un generador pequeño de corriente continua con un campo magnético permanente.
Generadores de corriente alterna (alternadores)
Como se decía antes, un generador simple sin conmutador producirá una corriente eléctrica que cambia de dirección a medida que gira la armadura. Este tipo de corriente alterna es ventajosa para la transmisión de potencia eléctrica, 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 uno de corriente continua en sólo dos aspectos: los extremos de la bobina de su armadura están sacados a los anillos colectores sólidos sin segmentos del árbol del generador en lugar de los conmutadores, y las bobinas de campo se excitan mediante una fuente externa de corriente continua más que con el generador en sí. Los generadores de corriente alterna de baja velocidad se fabrican con hasta 100 polos, para mejorar su eficiencia y para lograr con más facilidad la frecuencia deseada. Los alternadores accionados por turbinas de alta velocidad, sin embargo, son a menudo máquinas de dos polos. La frecuencia de la corriente que suministra un generador de corriente alterna es igual a la mitad del producto del número de polos y el número de revoluciones por segundo de la armadura. A veces, es preferible generar un voltaje tan alto como sea posible. Las armaduras rotatorias no son prácticas en este tipo de aplicaciones, debido a que pueden producirse chispas entre las escobillas y los anillos colectores, y a que pueden producirse fallos mecánicos que podrían causar cortocircuitos. Por tanto, los alternadores se construyen con una armadura fija en la que gira un rotor compuesto de un número de imanes de campo. El principio de
funcionamiento es el mismo que el del generador de corriente alterna descrito con anterioridad, excepto en que el campo magnético (en lugar de los conductores 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 y sube otra vez a cero varias veces por segundo, dependiendo de la frecuencia para la que esté diseñada la máquina. Este tipo de corriente se conoce como corriente alterna monofásica. Sin embargo, si la armadura la componen dos bobinas, montadas a 90º una de otra, y con conexiones externas separadas, se producirán dos ondas de corriente, una de las cuales estará en su máximo cuando la otra sea cero. Este tipo de corriente se denomina corriente alterna bifásica. Si se agrupan tres bobinas de armadura en ángulos de 120º, se producirá corriente en forma de onda triple, conocida como corriente alterna trifásica. Se puede obtener un número mayor de fases incrementando el número de bobinas en la armadura, pero en la práctica de la ingeniería eléctrica moderna se usa sobre todo la corriente alterna trifásica, con el alternador trifásico, que es la máquina dinamoeléctrica que se emplea normalmente para generar potencia eléctrica. Existen diversos tipos de plantas generadoras de electricidad entre las que podemos mencionar: 1. Hidroeléctrica: la mas económica de todas; a la larga, ya que requiere una inversión inicial muy elevada. Es necesario que existan saltos de agua y ríos de gran capacidad para poder construir una central de generación de este tipo. ¿Como Funciona? Se selecciona un lugar donde exista una cascada y entonces se almacena el agua en grandes lagos por medio de una inmensa pared de concreto o represa y progresivamente se va dejando pasar el agua hacia el otro extremo de la represa.
El agua que se va soltando se hace chocar contra las aspas (álabes) de una inmensa turbina, que forma parte del generador, para así moverla (entregarle energía 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 de agua y producir vapor de agua, éste vapor a alta presión es disparado contra las aspas (álabes) de grandes generadores, moviéndolos y produciendo la energía mecánica necesaria para convertirla posteriormente en energía eléctrica. 3. Diesel: En este caso se quema combustible (gas, gasoil, gasolina, etc.), para hacer funcionar un motor de combustión interna (similar al de cualquier vehículo). Este motor se conecta a un generador para moverlo y entregarle la energía mecánica necesaria para que producir electricidad. 4. Nuclear: En este caso se utiliza el poder calorífico de la fusión nuclear para producir electricidad 5. Eólica: Es el viento en este caso quien mueve las aspas de una especie de molino y estas mueven (entregan energía mecánica) un generador para producir electricidad. 6. Solar: Esta es producida a partir de la energía del sol, a través de grandes paneles solares.
3.- Sistema de Variables: Definición Conceptual: Generador Eléctrico: Para Harper (2005:23) es todo dispositivo capaz de mantener una diferencia de potencial eléctrico entre dos de sus puntos (llamados polos, terminales o bornes) transformando la energía mecánica en eléctrica. Esta transformación se consigue por la acción de un campo
magnético sobre los conductores eléctricos dispuestos sobre una armadura (denominada también estator). Si se produce mecánicamente un movimiento relativo 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 energía mecánica en energía eléctrica. Mantiene por tanto una diferencia de potencial entre dos puntos denominados polos.
Objetivos Específicos
Variable
Diseñar el bosquejo a los planos del generador eléctrico y estudiar detalladamente los materiales a utilizar. Construir el generador detallando los riesgos y las medidas precaución a tomar al momento de realizarlo.
Generador Eléctrico
Dimensiones
Indicadores
Planos del Generador Eléctrico
Plano- Papel Computarizado
Materiales a utilizar
Bobinas Calles Acido Batería Amp Guantes Lentes
Riesgo y medidas de Prevención
Mapas
Comprobar el funcionamiento del generador y verificar que no ocuparan ningún tipo de fallas o errores Lámpara en el Licuadora funcionamiento Funcionamiento Bombillo del mismo, Secador evitando de esta manera la perdida de los materiales probados con ventiladores, taladro, licuadora. Fuente: Cono, Fernández, Garrillo, Martínez y UrdanetA
ítems
No Aplica
No Aplica
No Aplica
CAPITULO III MARCO METODOLOGICO
3.1.- Tipo de la Investigación
La medición que se desarrollara en el presente estudio necesitara ser fundamentada a través de ciertas técnicas o normas para convertirlo en una investigación real, para ello, el marco metodológico formal, otorga carácter investigativo que logra la unión de lo empírico con lo científico, es necesario apoyarse en técnicas, teorías y definiciones que comprueben la precisión así como rigurosidad científica del fenómeno de estudio con el propósito de establecer relación no solo con el problema planteado, si no también se corresponda con los objetivos o principios planteados. La presente fase estará conformada por el tipo de investigación, el diseño de la investigación, la población y muestra, la técnica e instrumento de recolección de datos, la validez del instrumento.
3.1.1.- Según el propósito de la Investigación
El presente estudio se caracteriza por utilizar un tipo de investigación Aplicativa que según Sabino (2002:47). Este tipo de investigación también recibe el nombre de práctica o empírica. Se caracteriza porque busca la aplicación o utilización de los conocimientos que se adquieren. La investigación aplicada se encuentra estrechamente vinculada con la investigación básica, pues depende de los resultados y avances de esta última; esto queda aclarado si nos percatamos de que toda investigación aplicada requiere de un marco teórico. Sin embargo, en una investigación empírica, lo que le interesa al investigador, primordialmente, son las consecuencias prácticas.
Si una investigación involucra problemas tanto teóricos como prácticos, recibe el nombre de mixta. En realidad, un gran número de investigaciones participa de 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 que utiliza palabras, textos, discursos, dibujos, gráficos e imágenes para comprender la vida social por medio de significados y desde una perspectiva holística, pues se trata de entenderle conjunto de cualidades interrelacionadas que caracterizan a un determinado fenómeno. La investigación cualitativa utiliza datos cualitativos como las palabras, textos, dibujos, gráficos e imágenes, utiliza descripciones detalladas de hechos, citas di-rectas del habla de las personas y extractos de pasajes enteros de documentos para construir un conocimiento de la realidad social, en un proceso de conquistaconstrucción-comprobación teórica, que fuera definido por Pierre Bourdieu, Jean-Claude Chamboredon y Jean-Claude Passeron.
El conocimiento del mundo sociales un proceso interrelacionado que desconstruye teóricamente las nociones espontáneas y, simultáneamente, reconstruye la realidad en forma conceptual por la ciencia. Se trata de desprenderse y superar el saber inmediato, constituido por los sentidos, para poder llegar al conocimiento profundo, científico de la realidad. La con-quista científica es el proceso de ruptura con los saberes y nociones inmediatos. La construcción científica implica un proceso racional, de elaboración de los conocimientos sociológicos. La comprobación científica es un momento empírico, las teorías tienen existencia en su relación con los datos de la realidad social. En este sentido, Jesús Ibáñez identifica, en la construcción del conocimiento científico social, un proceso continúo de dos momentos epistemológicos: estadístico y lingüístico. Ambos corresponden a las
perspectivas metodológicas de investigación cuantitativa e investigación cualitativa, respectivamente. La perspectiva cualitativa de la investigación intenta acercarse a la realidad social a partir de la utilización de datos no cuantitativos
3.2.- Diseño de la Investigación
En esta investigación el diseño es de Campo- Experimental ya que se basan en informaciones o datos primarios, obtenidos directamente de la realidad, lo que garantiza un mayor nivel de confianza para el conjunto de la información 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, en condiciones controladas y conocidas por el investigador, para observar los resultados que cada variable produce en el objeto. La variable a cuya influencia se somete el objeto en estudio recibe el nombre de estímulo.
Afirma Kerlinger (1999:25) La investigación cuasi experimental sería aquella en la que existe una ‘exposición’, una ‘respuesta’ y una hipótesis para contrastar, pero no hay aleatorización de los sujetos a los grupos de tratamiento y control, o bien no existe grupo control propiamente dicho. Por lo tanto. Finalmente, la investigación puede clasificarse como cuasi experimento ya que por medio de este tipo de investigación podemos aproximarnos a los resultados de una investigación experimental en situaciones en las que no es posible el control y manipulación absolutos de las variables.
3.3. Población
En este sentido Chávez N. (2002:198), define que “La investigación sobre el cual se pretende generalizar los resultados constituidos por garantizar o estatus que le permite distinguir las sujetos uno de otros. Con base a lo antes indicado se señala que la población es el conjunto de un estudio por ello se pretende analizar los resultados y las características. En cuanto a la población de esta investigación está conformada por 52niños y niñas y dos docentes.
Según Latorre Rincón Arnal, (2003:66) se define tradicionalmente la población como el conjunto de todos los individuos (objetos, personas, eventos, etc.) en los que se desea estudiar fenómeno. Estos deben reunir las características 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 la información. Los individuos pueden ser personas, objetos o acontecimientos.
Para Levin (1996:217) las muestras se obtienen con la intención de inferir propiedades de la totalidad de la población, para lo cual deben ser representativas de la misma. Para cumplir esta característica la inclusión de sujetos en la muestra debe seguir una técnica de muestreo. En tales casos, puede obtenerse una información similar a la de un estudio exhaustivo con mayor rapidez y menor coste; Por otra parte, en ocasiones, el muestreo puede ser más exacto que el estudio de toda la población porque el manejo de un menor número de datos provoca también menos errores en su manipulación. En cualquier caso, el conjunto de individuos de la muestra son los sujetos realmente estudiados.
Por otra parte Fernández (2001:56) la muestra descansa el principio de que las partes representan al todo y, por tal, refleja las características que definen la población de la que fue extraída, lo cual nos indica que es
representativa. Por lo tanto, la validez de la generalización depende de la validez y tamaño de la muestra.
3.3.1. Muestra Para Levin (1996:217) las muestras se obtienen con la intención de inferir propiedades de la totalidad de la población, para lo cual deben ser representativas de la misma. Para cumplir esta característica la inclusión de sujetos en la muestra debe seguir una técnica de muestreo. En tales casos, puede obtenerse una información similar a la de un estudio exhaustivo con mayor rapidez y menor coste; Por otra parte, en ocasiones, el muestreo puede ser más exacto que el estudio de toda la población porque el manejo de un menor número de datos provoca también menos errores en su manipulación. En cualquier caso, el conjunto de individuos de la muestra son los sujetos realmente estudiados. Por otra parte Fernández (2001:56) la muestra descansa el principio de que las partes representan al todo y, por tal, refleja las características que definen la población de la que fue extraída, lo cual nos indica que es representativa. Por lo tanto, la validez de la generalización depende de la validez 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 muestreo probabilístico resulta excesivamente costoso y se acude a métodos no probabilísticos, aun siendo conscientes de que no sirven para realizar generalizaciones (estimaciones inferenciales sobre la población), pues no se tiene certeza de que la muestra extraída sea representativa, ya que no todos
los sujetos de la población tienen la misma probabilidad de ser elegidos. En general se seleccionan a los sujetos siguiendo determinados criterios procurando, en la medida de lo posible, que la muestra sea representativa. En algunas circunstancias los métodos estadísticos y epidemiológicos permiten resolver los problemas de representatividad aun en situaciones de muestreo no probabilístico, por ejemplo los estudios de caso-control, donde los casos no son seleccionados aleatoriamente de la población.
3.4. Técnicas e instrumentos de recolección de datos
Percira y Gutiérrez establece que las técnicas e instrumento son los recursos utilizados para facilitar la recolección y análisis de los hechos observados (1999:56) En la presente investigación la técnica a utilizar es la observación directa participativa, ya que se formara parte activa de la población. Según Méndez la observación de tipo participante es “Cuando el investigador forma parte activa del grupo observado y asume comportamiento” (1995:145)
En el presente estudio se utilizara como instrumento, el cuestionario y así lo define Acuña (1997:203) un cuestionario es considerado un medio de comunicación escrito y básico, entre el encuestador y el encuestado, facilita traducir los objetivos y las variables de la investigación a través de una serie de presentas 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 la recogida de información, diseñado para poder cuantificar y universalizar la información y estandarizar en procedimiento de la entrevista, la cual se realiza en función de preguntas en las que se permite al encuestado cualquier respuesta. Con estas preguntas puede obtenerse una mayor riqueza de detalle en las contestaciones, pero tienen el inconveniente de ser difíciles de tabular la
respuesta, la cual debe empezarse por la pregunta más fácil o sencilla para después pasar a las más difíciles o complicadas.
Observación
Para Chávez (2005) Es una técnica que consiste en observar atentamente el fenómeno, hecho o caso, tomar información y registrarla para su posterior análisis. La observación es un elemento fundamental de todo proceso investigativo; en ella se apoya el investigador para obtener el mayor numero de datos. Gran parte del acervo de conocimientos que constituye la ciencia a sido lograda mediante la observación.
Observación directa: es aquella donde se tienen un contacto directo con los elementos o caracteres en los cuales se presenta el fenómeno que se pretende investigar, y los resultados obtenidos se consideran datos estadísticos originales. Para Ernesto Rivas González (1997) "Investigación directa, es aquella en que el investigador observa directamente los casos o individuos en los cuales se produce el fenómeno, entrando en contacto con ellos; sus resultados se consideran datos estadísticos originales, por esto se llama también a esta investigación primaria".
Observación Indirecta: es aquella donde la persona que investiga hace uso de datos estadísticos ya conocidos en una investigación anterior, o de datos observados por un tercero (persona o entidad). Con el fin de deducir otros hechos o fenómenos.
3.5.- Metodología Experimental Empleada
A continuación se presentas los pasos que se siguieron para llevar a cabo el 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
Condensadores: C 0.1 uF (104) poliester 1 C 100 uF a 16v
Diodos: 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.
CAPITULO IV RESULTADOS DE LA INVESTIGACION
Partiendo de lo expuesto anteriormente se llego la siguiente interpretación y discusión de los resultados obtenidos del prototipo que se construyo durante el estudio en curso, lo primordial para los investigadores fue la verificación de los planos o mapas para la construcción de un generador eléctrico con una betería de automóvil. Haciendo un estudio pertinente del plano para ubicar materiales a utilizar para la elaboración del mismo; Es decir que el plano es necesario como soporte y ejemplo para seguir al momento de la construcción del generador. Para Cordero C (2007) Cuando se habla de un plano, se está haciendo referencia a la superficie geométrica que no posee volumen (es decir, que es sólo bidimensional) y que posee un número infinito de rectas y puntos que lo cruzan 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 representación gráfica de superficies de diferente tipo. Los planos son especialmente utilizados en ingeniería, arquitectura y diseño ya que sirven para diagramar en una superficie plana otras superficies que son regularmente tridimensionales. Cuando se habla de planos en sentido plural se hace referencia entonces a esas formas de diagramar en una superficie bidimensional (por lo general papel, aunque también se realiza en soportes informáticos) diferentes tipos de estructuras tridimensionales En el mismo orden de idea se constato los materiales necesarios para la construcción del prototipo como es el aislante de aluminio, la placa de circuito o lamina plana perforada (baquelita). Así mismo se realizo el estudio de factibilidad económico para la compra de los materiales ya que entre más grande es el generador mas aumenta el gasto para los investigadores y dará mejor resultado por que puede ampliar la carga de amperaje. Así mismo define Cordero (2008) los materiales cuando se utiliza el término material en plural, es decir, materiales, se está haciendo referencia por lo general al conjunto de elementos que son necesarios para actividades o tareas específicas. La noción de materiales puede aplicarse a diferentes situaciones y espacios, pero
siempre girará en torno a varios elementos que son importantes y útiles para desempeñar determinada acción, además de que son también objetos que deben ser utilizados de manera conjunta.
En consecuencia de lo expuesto anteriormente se busco los riesgos que puede tener el ser humano al momento de construir el prototipo y las previsiones que se debe tener para no correr ningún tipo de riesgo que afecte la integridad del personal que esté construyendo el generador utilizando los materiales adecuados y cómo hacerlo para desarrollar el proyecto. Cordero afirma (2008) Riegos medidas de prevención; son lesiones en las personas habitualmente ocurren por: Contacto directo, formación de un arco eléctrico, Explosión. Así mismo se puede decir que si, el aislamiento es defectuoso y si hay un corto circuito o si los empalmes están flojos o sulfatados, se puede generar intenso calor, el que a su vez puede producir un incendio de dimensiones considerables. Por consiguiente los principales factores que intervienen en los accidentes eléctricos son: Intensidad de la corriente que pasa por el cuerpo humano, Tiempo de exposición al riesgo, Trayectoria de la corriente eléctrica por el cuerpo humano, Naturaleza de la corriente, Resistencia eléctrica del cuerpo humano, Edad y sexo, Estado físico y enfermedades de la víctima Zona 0:habitualmente no hay alteración de la piel, salvo que el tiempo de exposición sea de varios segundos, en cuyo caso, la piel en contacto con el electrodo puede tomar un color grisáceo con superficie rugosa. Zona 1: se produce un enrojecimiento de la piel con una hinchazón en los bordes donde estaba situado el electrodo. Zona 2: se provoca una coloración parda de la piel que estaba situada bajo el electrodo. Si la duración es de varias decenas de segundos se produce una clara hinchazón alrededor del electrodo. Zona 3: se puede provocar una carbonización de la piel. Como protegerse de un accidente eléctrico: Planear los mantenimientos con anticipación, Conocer con anticipación el circuito a intervenir, Considerar todo circuito como energizado, Aislarse (Guantes, botas, casco, alfombra, pértiga), adicionalmente gafas, Aplicar las cinco reglas de oro cuando se trabaja en un circuito desenergizado: Corte visible del circuito, Bloqueo o condenación del circuito, comprobar ausencia de tensión, microcircuito y puesta a tierra y señalizar el área y el circuito.
Para finalizar se busco comprobar y verificar el funcionamiento del generador 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
utilizados no fueron adquiridos en vano por los investigadores por la gran inversión. En el mismo orden de ida se observo perfectamente el funcionamiento del generador eléctrico con la batería de automóvil. Define Cordero (2005) Funcionamiento En términos generales, la palabra funcionamiento refiere a la ejecución de la función propia que despliega una persona 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 en práctica en algo, en un ámbito como el laboral por ejemplo, para que despliegue las tareas para lo cual fue ideado y pensado y que entonces a la persona que lo utiliza o lo pone en práctica, le reporte lo que se conoce como funcionalidad, que es, a grandes rasgos, que le sirva y que le retribuya a quien utiliza el funcionamiento en cuestión, beneficios o ganancias por el hecho de usar el mismo, que se pueden materializar en un aparato o en un sofisticado invento.
ANEXOS
Anexo 1: Placa Terminal
Anexo 2: Unión de la placa con el Transformador
Anexo 3: Proceso de construcción
Anexo 4: Diagrama de Conexión simple del Inversor
Anexo 5: Inversor DC/AC y cargador
Anexo 6: Posición de los componentes
Anexo 7: Circuito Impreso (PCB)
