AREA: CIENCIA - TECNOLOGIA TECNOLOGIA Y AMBIENTE
TITULO DE LA INVESTIGACION:
GENERADOR ELÉCTRICO CASERO
EQUIPO DE TRABAJO:
ALUMNO: •
Héctor David Sánchez Tirado
AÑO DE ESTUDIOS:
CUARTO GRADO DE EDUCACIÓN SECUNDARIA SECUNDARIA
SECCIÓN:
“A”
INSTITUCIÓN INSTI TUCIÓN EDUCATIVA: EDUCATIVA: ALMIRANTE MIGUEL GRAU SEMINARIO SEMINA RIO DIRECCIÓN: URB. TRUPAL
TRUJILLO-PERU 202
TABLA DE CONTENIDOS
I. II. III. IV. V. VI. a) #) c) d) VII. VIII. I. . I. II. III.
Introducción Resumen Traducción de Resumen !anteamiento de "ro#!ema Im"ortancia Bre'e (arco Teórico La inducción e!ectroma*n+tica La Le, de LenLe, de arada, 0I1TESIS (ateria!es , (+todos Resu!tados Discusión Conc!usiones Re4erencias Bi#!io*r54icas Aneos A*radecimientos
I.
INTRODUCCIÓN
3 6 8 $ %& %& %& %% %/ %/ %3 %2 %2 %6 %6 %6 %7
La e!ectricidad ue se *enera a"ro'ec9ando !a ener*:a de! a*ua ;"rimero "otencia! , !ue*o mec5nica) se !!ama 9idroe!ectricidad. <0idro<= 'iene de! !at:n , si*ni4ica a*ua. Este ti"o de ener*:a e!+ctrica se "roduce en "!antas *eneradoras conocidas como centra!es 9idroe!+ctricas. En estas= en t+rminos sim"!es= !a 4uer-a e>ercida "or un cauda! de a*ua ue cae so#re !as 9+!ices de una tur#ina 9ace *irar un *enerador ue 'a aco"!ado a e!!a= "roduciendo e!ectricidad.
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La "rimera centra! o "!anta *eneradora 9idroe!+ctrica ue "rodu>o e!ectricidad "ara consumo "?#!ico se insta!ó en In*!aterra ;%88&). Sin em#ar*o= !a ener*:a de! mo'imiento de! a*ua ,a se usa#a "ara 9acer *irar ruedas 9idr5u!icas ue 9ac:an 4uncionar m5uinas senci!!as como un mo!ino. Las me>oras en !os *eneradores , tur#inas 9idr5u!icas 9icieron ue !as centra!es me>oraran su rendimiento= !o ue resu!tó 4undamenta! "ara cu#rir !a creciente demanda e!+ctrica ue sur*ió a "rinci"ios de! si*!o . As:= !a "rimera centra! de im"ortancia ;en tama@o , rendimiento) se constru,ó en %8$= en !as cataratas de! Ni5*ara ;EE..). En %$/&= !as centra!es 9idroe!+ctricas *enera#an ,a una "arte im"ortante de !a "roducción tota! de e!ectricidad. E!"#$%&#&'(' ") "! *+)', La ener*:a 9idroe!+ctrica cu#re cerca de! /& de !as necesidades mundia!es. Si se considera en t+rminos a#so!utos= Canad5= Brasi! , C9ina son !os ma,ores "roductores de e!ectricidad. Centra!es 9idroe!+ctricas En nuestro "a:s= !as centra!es ue a#astecen e! Sistema Interconectado Centra! ;e! m5s *rande= !os sistemas interconectados ue eisten) son 0ua!!anca= 0uinco= a!!ito Cie*o= etc. E! (+( !( ")"%/( Las centra!es 9idroe!+ctricas son !as ue uti!i-an !os cauda!es de !os r:os en !a "rimera "arte de su recorrido 9acia e! mar. En t+rminos sim"!es= en !as centra!es= e! a*ua #a>a con 4uer-a a tra'+s de *randes tu#er:as= "ara !!e*ar a una tur#ina ;es"ecie de rueda con 9+!ices) 9aci+ndo!a *irar. De esta manera= se o#tiene !a 4uer-a su4iciente "ara mo'er e! rotor ;"arte *iratoria) de un *ran *enerador e!+ctrico. Au: se "roducen *randes
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tensiones e!+ctricas ue !ue*o se !!e'an a !as ciudades= a tra'+s de ca#!es conductores. Las centra!es "ueden ser de dos ti"os !as de "asada , !as de em#a!se. Las "rimeras son !as ue reci#en e! "aso de a*ua "or sitios con *ran inc!inación= , "or !o tanto= !a 4uer-a de !a ca:da no a!can-a "ara mo'er !as tur#inas. Sin em#ar*o= cuando !a inc!inación de! terreno no es su4iciente "ara "ro'ocar !a 4uer-a de !a ca:da= o #ien= "or !a 'aria#i!idad 9idro!ó*ica de una -ona= se constru,en !os em#a!ses. Estos son a!tos , *randes de"ósitos arti4icia!es 4!anueados "or mura!!ones ue "ermiten a!macenar a*ua. E! ")"%(',% ,% '")$%, La unidad *eneradora de e!ectricidad de una centra! est5 com"uesta de 'arios e!ementos= entre e!!os= una tu#er:a ue trans"orta e! a*ua de! em#a!se , desem#oca en un caraco! ue reci#e !as a*uas ue= con !a enorme "resión de !a ca:da= "onen en mo'imiento !a tur#ina. Au: se "roduce !a "rimera trans4ormación de !a ener*:a "otencia! de! a*ua en ener*:a mec5nica. E! e>e de !a tur#ina en su "arte su"erior tiene insta!ado e! rotor de! *enerador ue *ira dentro de un estator 4i>o= este ?!timo es una estructura met5!ica= recu#ierta internamente "or circuitos conductores de co#re. Como se se@a!ó= e! rotor ue *ira en e! interior de! estator= est5 com"uesto "or una serie de circuitos ue a! ser a!imentados "or una "eue@a cantidad de corriente se trans4orman en e!ectroimanes. irando e! rotor con !os e!ectroimanes se inducen corrientes en !os circuitos de! estator , con e!!o se 9a e4ectuado una se*unda trans4ormación de !a ener*:a mec5nica en ener*:a e!+ctrica.
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II.
RESUMEN: La "resente in'esti*ación titu!ada FENERADOR ELGCTRICO CASERO F trata so#re !a *eneración de ener*:a e!+ctrica mediante e! em"!eo de a*ua ;recurso reno'a#!e) , e! em"!eo de e! "rinci"io #5sico de !a Le, de arada,= !o cua! "ermite !a conser'ación de! medio am#iente , !a o#tención de! recurso ener*+tico ue es tan im"ortante "ara !a 'ida diaria. Este tra#a>o nos "ermite reconocer !o mu, im"ortante ue es "ara todo ser 9umano conser'ar e! medio donde 'i'e , e! 9ec9o de "roducir ener*:a a"ro'ec9ando !os recursos reno'a#!es de nuestro medio= de esta manera no a4ectamos nuestro ecosistema ni creamos im"actos am#ienta!es "ara conse*uir ener*:a #arata. E! "ro,ecto de construcción de un "eue@o *enerador 9idroe!+ctrico es un "ro,ecto educati'o ue #usca des"ertar e! es":ritu eco!o*ista de !as "ersonas. La 9idroe!ectricidad es actua!mente una de !as *randes 4uentes de "roducción de e!ectricidad en e! mundo ;cerca de! %6 de !a e!ectricidad "roducida en e! /&&$ 5
4ue *racias a !as 9idroe!+ctricas se*?n datos de !a A*encia Internaciona! de Ener*:a). Este "ro,ecto en s: consta de un *enerador e!+ctrico ue "uede ser accionado "or cua!uier medio 4:sico= ,a sea e! a*ua= e! aire= un mecanismo mec5nico o cua!uier otro ue desarro!!e !a ener*:a cin+tica rotaciona! de! e>e de! *enerador. B5sicamente se demostrar5 e! 9ec9o ue se "uede *enerar ener*:a e!+ctrica a! "render unos diodos !ed co!ocados a! circuito de! *enerador. .
ALABRAS CLAVES ENERADOR n *enerador e!+ctrico es todo dis"ositi'o ca"a- de mantener una di4erencia de "otencia! e!+ctrico entre dos de sus "untos ;!!amados "o!os= termina!es o #ornes) trans4ormando !a ener*:a mec5nica RENOVABLE Se denomina ener*:a reno'a#!e a !a ener*:a ue se o#tiene de 4uentes natura!es 'irtua!mente ina*ota#!es= ,a sea "or !a inmensa cantidad de ener*:a ue contienen= o "orue son ca"aces de re*enerarse "or medios natura!es. ECOLOISTA "ersona ue de4iende acti'amente e! medio am#iente TRBINA Tur#ina es e! nom#re *en+rico ue se da a !a ma,or:a de !as tur#om5uinas motoras. Gstas son m5uinas de 4!uido= a tra'+s de !as cua!es "asa un 4!uido en 4orma continua , +ste !e entre*a su ener*:a a tra'+s de un rodete con "a!etas o 5!a#es
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E(BALSE Se denomina em#a!se a !a acumu!ación de a*ua "roducida "or una o#strucción en e! !ec9o de un r:o o arro,o ue cierra "arcia! o tota!mente su cauce.
III.
TRADUCCION DEL RESUMEN:
T9is researc9 entit!ed ect t9at seeJs to raise eco!o*ica! s"irit o4 "eo"!e. 0,dro"oHer is current!, one o4 7
t9e ma>or sources o4 e!ectricit, "roduction in t9e Hor!d ;a#out %6 o4 t9e e!ectricit, "roduced in /&&$ Has due to t9e 9,dro"oHer accordin* to t9e Internationa! Ener*, A*enc,). T9is "ro>ect itse!4 consists o4 an e!ectric *enerator H9ic9 can #e dri'en #, an, "9,sica! means eit9er Hater= air= a mec9anica! or de'e!o" an, rotationa! Jinetic ener*, o4 t9e *enerator s9a4t. Basica!!, it Hi!! demonstrate t9e 4act t9at ,ou can *enerate e!ectricit, #, turnin* some !eds "!aced t9e *enerator circuit.
IV.
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA:
A1 PROBLEMA: KDe u+ manera se "uede "roducir ener*:a e!+ctrica sin !a contaminación de! medio am#iente La "rinci"a! causa de !a crisis e!+ctrica 4ue !a 4a!ta de "re'isión en !os ?!timos a@os= e! estado no "re'ió e! crecimiento de !a "o#!ación , e! aumento de !a demanda. Las nue'as in'ersiones ue se 9icieron 4ueron insu4icientes , e! mantenimiento de !as "!antas termoe!+ctricas ,a eistentes 4ue nu!o. La re"resa 9idroe!+ctrica 4ue descuidada , tra#a>a a una 4racción de su ca"acidad. De a9: !a necesidad de "roducir ener*:a e!+ctrica sin contaminar e! am#iente.
B1 OBJETIVOS: Documentar , "!ani4icar e! desarro!!o de! "ro,ecto. • Dise@ar= construir , "re"arar todos !os e!ementos "ara e! "ro,ecto. • • Rea!i-ar !a insta!ación de cada com"onente en e! "ro,ecto • Va!orar cada uno de !os "rocesos , corre*ir !os "asos de4ectuosos. 8
C1 JUSTIICACIÓN: La in'esti*ación se rea!i-a con !a 4ina!idad de "oder "roducir ener*:a e!+ctrica mediante e! a*ua= e! aire o e! accionamiento mec5nico , e'itar !a contaminación= dando una so!ución a !as 'i'iendas rura!es ;m5s 4acti#!e) ue no cuentan con corriente e!+ctrica a un costo m:nimo. A !a 'e- ue !os a!umnos "ueden a"render a economi-ar !a ener*:a e!+ctrica , "roducir!a de !a manera m5s #arata. .
V. IMPORTANCIA: La "o#!ación estudianti! "odr5 a"reciar e! m+todo m5s senci!!o de "roducir ener*:a e!+ctrica #arata= tam#i+n !os #ene4iciarios ser5n !os a!umnos ue rea!icen e! tra#a>o de#ido a ue aduirir5n nue'as e"eriencias en esta ciencia !a cua! a#re un mundo de o"ortunidades de e"erimentar con !os circuitos e!+ctricos , !os 4enómenos e!ectroma*n+ticos.
VI. MARCO TEORICO: a) La inducción e!ectroma*n+tica es !a "roducción de corrientes e!+ctricas "or cam"os ma*n+ticos 'aria#!es con e! tiem"o. E! descu#rimiento "or arada, , 0enr, de este 4enómeno introdu>o una cierta simetr:a en e! mundo de! e!ectroma*netismo. Mames C!erJ (aHe!! consi*uió reunir en una so!a teor:a !os conocimientos #5sicos so#re !a e!ectricidad , e! ma*netismo. Su teor:a e!ectroma*n+tica "redi>o= antes de ser o#ser'adas e"erimenta!mente= !a eistencia de ondas e!ectroma*n+ticas. 0einric9 Rudo!4 0ert- com"ro#ó su eistencia e inició "ara !a 9umanidad !a era de !as te!ecomunicaciones. E! descu#rimiento= de#ido a 0ans C9ristian Oersted= de ue una corriente e!+ctrica "roduce un cam"o ma*n+tico estimu!ó !a ima*inación de !os 4:sicos de !a +"oca , mu!ti"!icó e! n?mero de e"erimentos en #usca de re!aciones nue'as entre !a
9
e!ectricidad , e! ma*netismo. En ese am#iente cient:4ico "ronto sur*ir:a !a idea in'ersa de "roducir corrientes e!+ctricas mediante cam"os ma*n+ticos. A!*unos 4:sicos 4amosos , otros menos conocidos estu'ieron cerca de demostrar e"erimenta!mente ue tam#i+n !a natura!e-a a"osta#a "or tan atracti'a idea. ero 4ue arada, e! "rimero en "recisar en u+ condiciones "od:a ser o#ser'ado seme>ante 4enómeno. A !as corrientes e!+ctricas "roducidas mediante cam"os ma*n+ticos (ic9ae! arada, !as !!amó corrientes inducidas. Desde entonces a! 4enómeno consistente en *enerar cam"os e!+ctricos a "artir de cam"os ma*n+ticos 'aria#!es se denomina inducción e!ectroma*n+tica. 31 T",%/(: L" '" L")4 o ma*n+tico ue atra'iesa una #o#ina= esta reacciona de ta! manera ue se o"one a !a causa ue "rodu>o !a 'ariación<. Es decir= si e! 4!u>o aumenta= !a #o#ina !o disminuir5 si disminu,e !o aumentar5. ara conse*uir estos e4ectos= tendr5 ue *enerar corrientes ue= a su 'e-= creen 4!u>o ue se o"on*a a !a 'ariación. Se dice ue en !a #o#ina 9a a"arecido una CORRIENTE INDCIDA= ,= "or !o tanto= NA ERA ELECTRO(OTRI INDCIDA. Se 'er5 un e>em"!o ac!aratorio Su"on*amos ue !a #o#ina= situada a !a i-uierda en !a 4i*ura si*uiente= tiene un 4!u>o nu!o. or !o ue !a corriente I ser5 nu!a tam#i+n.
Si !e acercamos un im5n= "arte de! 4!u>o de +ste atra'esar5 !a "ro"ia #o#ina= "or !o ue e! 4!u>o de !a #o#ina "asar5 de ser nu!o a tener un 'a!or. La #o#ina reaccionar5 intentando anu!ar este aumento de 4!u>o creando una corriente= "orue de esa manera= esta corriente crear5 un 4!u>o contrario o"oni+ndose a! aumento im"uesto desde e! eterior. na 'e- transcurrido cierto 10
tiem"o= !a #o#ina se 9a amo!dado a !as nue'as condiciones , e! 4!u>o ue !a atra'iesa ser5 e! ue !e im"one e! im5n. A! amo!darse de>ar5 de crear !a corriente indicada= ue "asar5 de nue'o a ser cero. #1 LEY DE ARADAY.La Le, de Len- so!amente 9a#!a de !a 4orma en ue se com"orta !a #o#ina "ero no dice nada acerca de !a ma*nitud de !a corriente o de !a 4uer-a e!ectromotriinducida. arada, !!e*ó a !a conc!usión ue esta ;!a 4uer-a e!ectromotri- ε) 'a!e
Siendo 4.e.m. inducida N n?mero de es"iras de !a #o#ina D5 Variación de! 4!u>o D$: Tiem"o en ue se "roduce !a 'ariación de 4!u>o E! si*no menos ;P) indica ue se o"one a !a causa ue !o "rodu>o ;Le, de Len-) '1 6IPÓTESIS Si construimos dos e!ectroimanes !os cua!es crear5n cam"os ma*n+ticos ue se cortan unos a otros accionados mediante una 4uer-a de accionamiento mec5nico se "roducir5 ener*:a e!+ctrica.
VII. MATERIALES Y METODOS: %. (ATERIALES MATERIAL
Madera de ago!erado 20c! " 30 c! Madera de ago!erado 11c! " 5 c!
CAN
UNID
PRECIO
TOTAL
T.
.
NS/.
NS/.
1
#
%$9
9&00
3
#
%$8
8&00
11
Motor con red'ctora *o!+ia #orta +o!+ia, -a+e eéctrico *o.gra/o #ae de ata #aio, ano, -inta ai,adora 3M #ega!ento ter!o /',i+e -avo, de 1 'gada
1 1 1 1&5 1 10 6 1 4 6
() () () ! () H () $$ * ()
8 5 4 2 1 2 0&5
8&00 5&00 4&00 3&00 1&00 2&00 3&00
3&8
3&80
0&5
2&00
0&2
1&20 50&00
PRESUPUESTO TOTAL
/. (GTODO • • • • • • •
n ri!er 'gar con,tr'i!o, a, +o+ina,% Hace!o, e ar!ato,te de generador% De,'é,& ega!o, a, tre, +a,e, de generador ara eevaro% De,'é, cooca!o, a /aroa co!'e,ta or o, ed,% contin'acin& ega!o, e generador a /aroa a a +a,e de roecto% De,'é, in,taa!o, e ca+e e re,to de di,o,itivo,% #ara naizar& inta!o,& decora!o, e roecto& aadi!o, 'n ed ro:o%
3. 0ERRA(IENTAS HM;)TS #i,toa Ter!o/',i+e *rocha Sierra de hio Martio de 'a icate (niver,a
M- Main Tigre Sandvic? Tra!ontina Stane
icate de corte
Stane
icate de 'nta
Stane
-a't.n eéctrico De,torniador #hii,
Beer Stane
De,torniador ano
Stane
-'ter Ti:era
Stane Stane
12
*S<-;) 200 = )> 20 San@e" 20"1A 1 ?g -on ai,ador eéctrico -on ai,ador eéctrico -on ai,ador eéctrico 300 = -on ai,ador eéctrico -on ai,ador eéctrico #ara ca+e -on ai,ador eéctrico
VIII. RESULTADOS: Q A! conc!uir !a construcción de! *enerador "odemos e"erimentar !o ?ti! ue resu!ta "ara "roducir ener*:a sin necesidad de contaminar e! medio am#iente. Q Lue*o de "oner en "r5ctica e! "roceso de construcción de! *enerador "odemos darnos cuenta ue se "uede a"ro'ec9ar de m?!ti"!es 4ormas tanto !a "roducción como e! a"ro'ec9amiento de !a ener*:a. Q Se "uede "romo'er e! cam#io de com"ortamiento de !os a!umnos , rea!i-ar acti'idades 4a'ora#!es a! cuidado , "reser'ación de! medio am#iente.
I7. DISCUSIONES: Q La concienti-ación es im"ortante "orue est5 dando resu!tados 4a'ora#!es "ara !as #uenas "r5cticas am#ienta!es. Q OSIBLES (EMORAS (e>orar !a unión de !os ca#!es , !as 4ormas de ue est5n co!ocados. Vo!'er a 9acer !a % #ase de! *enerador "ara dar!e ma,or consistencia. •
REBAS REALIADAS Se 9icieron !as "rue#as "ara com"ro#ar e! 4uncionamiento de! *enerador. Tam#i+n se "ro#ó e ! 4uncionamiento de !a #om#i!!a con una "i!a= "orue no se encend:a. 13
La ri*ide- de! "ro,ecto una 'e- montado. !a ?!tima "ara ue e! LED se encendiera >unto con !a #om#i!!a. •
ASECTOS INTERESANTES DEL ROECTO
En nuestro "ro,ecto !os as"ectos interesantes son La #om#i!!a se enciende >unto a un LED. E! *enerador est5 !e'antado "ara ue !a mani'e!a *ire #ien. 0a, una carretera con una "arada de un #us. 0ERRA(IENTAS TGCNICAS NEVAS E SE 0AN ARENDIDO Lo ?nico nue'o ue 9emos a"rendido en este "ro,ecto es a usar un *enerador , montar!o. Tam#i+n a 'a!ernos "or nosotros mismos en e! desarro!!o de! "ro,ecto= "orue de t+cnicas 9emos usado !as mismas ue nos su*ieren !os 4a#ricantes de eui"os e!+ctricos.
7. CONCLUSIONES %. (e>orar !a ca!idad de 'ida de !a "o#!ación= en un am#iente sa!uda#!e "ara 'i'ir. /. Las 4ami!ias ue no cuentan con ener*:a e!+ctrica= a9ora mediante e! *enerador casero "odr:an o#tener e!ectricidad "ara sus 'i'iendas , "oder i!uminar sus noc9es.
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3. La conser'ación de! medio am#iente e'itando e! uso de "etró!eo "ara "roducir ener*:a. 2. Este tra#a>o no "udo a,udar a !a uti!i-ación de materia!es caseros desec9ados.
7I REERENCIAS BIBLIOGR8ICAS • •
• • •
UosoH. F(5uinas E!+ctricas ed. (arcom#o. Bo*ot5= (a,o / de /&&7. Sears emansJ, oun* reedman. F:sica ni'ersitaria Vo!umen II ed. ni'ersitaria. Co!om#ia %$$&. Ti"!er= au!. F:sica II P ni'ersitaria Ed. Latinoamericana. (+ico /&&%. 9tt"WWHHH.4isicanet.com.arW4isicaWe!ectrodinamicaWa"&3Xinduccion."9" 9tt"WWHHH.i4ent.or*W!eccionesWca"&7Wca"&7P&8.as"
7II. ANE7OS:
7III. AGRADECIMIENTOS: A todos !os "ro4esores , a nuestros ami*os= ue 9icieron ue se !!e'e a ca#o este "ro,ecto de construcción de un *enerador e!+ctrico casero.
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A nuestros "adres uienes co!a#oraron des"rendidamente "ara !!e'ar a ca#o este interesante "ro,ecto= e! cua! nos 9a dado m5s am"!ia e"ectati'a res"ecto a! cuidado de nuestro 95#itat , a !a conser'ación de! medio am#iente. A nuestros com"a@eros de c!ase ue nos a!entaron siem"re a 'encer nuestros temores "ara a!can-ar nuestros retos= sin !o cua! 9u#i+semos cedido 45ci!mente a !as #arreras ue encontramos en nuestro camino. A todos e!!os mi! *racias "or su a"o,o mora!.
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