INFORME DE LA CONSTRUCCION DE GENERADOR DE KELVIN TITULO: GENERADOR DE KELVIN CARRERA: INGENIERÍA QUÍMICA CICLO: TERCER NIVEL INTEGRANTES: JONNATHAN AGUILAR, ROSA AGUILAR, DAVID ASTUDILLO, STALIN CORONEL, GABRIELA GUERRERO, RAFAEL SEGARRA, MARTINA ZUÑIGA OBJETIVO GENERAL:
Construir de manera óptima y amigable con el medio ambiente un generador de Kelvin funcional
OBJETIVOS ESPECIFICOS:
Analizar el principio básico del generador de Kelvin Explicar el mecanismo de funcionamiento de un generador de Kelvin
MARCO TEORICO:
El generador de Kelvin es un u n dispositivo cargador eléctrico diseñado en 1867 por lord lord Kelvin basado en la acumulación de carga electrostática. carga electrostática. El aparato se sirve del fenómeno de inducción electrostática mediante el cual un objeto cargado genera una redistribución de las cargas eléctricas en los objetos que le rodean, convirtiéndolos en dipolos en dipolos eléctricos. El generador de goteo de Kelvin es interesante porque transforma directamente el potencial gravitatorio en una diferencia de potencial eléctrico. Separa las cargas eléctricas positivas y negativas existentes en el agua, del orden de una cada 107 moléculas ó 6.1·1016 iones H+ y OH- por litro. Las gotas caen del depósito superior A y forman dos hileras que atraviesan sendos anillos metálicos B y C para caer en dos recipientes D y E, donde se almacenan las gotas: en uno las gotas cargadas positivamente y en el otro, las gotas cargadas negativamente, dando lugar a una diferencia de potencial. Éste es un caso hipotético, pero a la realidad se puede determinar la polaridad de los recipientes con la ayuda de un electroscopio electrónico. Hay un m omento, sin embargo, que el campo eléctrico de cada anillo es tanto intenso que en vez de sólo repeler las cargas del mismo signo, lo q ue hacen es atraer las cargas de signo contrario, de manera que la diferencia de potencial se mantiene más o menos constante. Hasta entonces, si esta diferencia llega a ser suficiente, se produce el tráfico de cargas de un tarro a otro a través del aire, de manera que las proporciones de cargas vuelvan a ser como al comienzo. Este tráfico de cargas es el que nosotros apreciamos como una c hispa.
En esta ocasión, nos proponemos construir un dispositivo básico, que el científico experimental podrá
perfeccionar, poniendo a prueba su capacidad para hallar soluciones constructivas, prácticas y originales. Pese a la simplicidad de construcción, el artefacto esconde en su funcionamiento detalles nada triviales, que derivan del solapamiento de varios fenómenos. Empecemos por el fluido eléctrico: En esencia, consiste en el desplazamiento de los electrones en el seno de un conductor metálico sujeto a una diferencia de potencial entre sus extremos. El origen de una diferencia de potencial suele ser electroquímico (como en una batería o una pila) o magnético (como en un generador o una dinamo). En nuestro caso, la diferencia de potencial se debe fenómenos radicalmente distintos.
MATERIALES Y EQUIPO:
(2) Varas de madera de 70 cm. (2) Tarrinas de plástico. (2) Latas de 5 cm de diámetro. (2) Latas de 10 cm de diámetro. (2) Ligas.
(2) Bolitas de metal Papel Aluminio Cinta aislante. Cinta de embalaje. (4) Cables con cabezas de lagarto Agua
PROCEDIMIENTO:
En cada uno de los recipientes grandes realizar un agujero pequeño para que pueda salir el agua. Retirar las tapas de dos latas y dejarlas en forma de anillos. En dos latas de igual tamaño retirar plásticos y forrarlos de papel aluminio. Realizar la estructura de madera que se encargara de soportar los recipientes con agua.
Una vez construido el modelo, cómo hacerlo funcionar. Primero de todo tenemos que coger los recipientes que contendrán la mayor cantidad de agua y tapar los agujeros con cinta adhesiva para que no salga el agua. A continuación tenemos que llenar los recipientes procurando que el nivel del agua n o llegue a la mitad del depósito ya que si no habría un escape por el agujero del tapón. Una vez preparado el depósito tenemos que colocar los aislantes en los sitios adecuados (debajo de la base, debajo de los tarros y debajo de la estación de chispas) y montar las diferentes estructuras sobre éstos. Después de eso tenemos que fijar una altura para el depósito introduciendo los tacos de madera a través de los laterales. Posteriormente colgamos los anillos ajustándolos con ligas, a continuación desplazamos los anillos justo debajo de cada agujero del depósito. Realizamos la conexión de los cables con los lagartos poniéndolos el anillo A con el tarro D, el anillo B con el tarro E y un cable que transporte la energía de cada uno de los tarros. Finalmente retiramos los adhesivos de los agujeros inferiores del depósito, dejamos caer el agua y esperamos un rato (15-20 segundos) a que se cargue el aparato. Una vez vemos que el chorro de agua empieza a desviarse pasado el anillo, cogemos l os cables que salen de los tarros y los acercamos. Dependiendo de la distancia que separa las puntas de los cables, veremos saltar la chispa. Si es así, separamos los cables, dejamos que aumente la diferencia de potencial entre los dos recipientes y dejamos cargar de nuevo el generador. El cuerpo humano también es conductor de electricidad estática: si al tocar los cables con las manos vemos que se descarga el dispositivo (los chorros de agua no se rompen), podemos intentar ponernos unos guantes de plástico para evitar pérdidas de electricidad. De esta manera conseguiremos un funcionamiento óptimo de nuestro generador.
GRAFICOS Y ESQUEMAS:
CONCLUSIONES:
Se logró construir un generador de Kelvin de manera óptima y amigable con el medio ambiente mediante el uso de material reciclado, es decir, todo el material necesario fue obtenido a través de la reutilización. El gotero de Kelvin es un generador que requiere de condiciones muy específicas para funcionar, pequeños errores o variaciones afectaran en el mecanismo de generación de la chispa. El mecanismo de funcionamiento obliga a que se necesite de un flujo de agua continuo durante mucho tiempo para poder ver la chispa que se debe generar.
RECOMENDACIONES:
El generador de Kelvin es una máquina muy compleja que da resultados únicamente bajo condiciones muy específicas, por lo que es necesario que todo esté en completo orden para que salga bien. La máquina debe ser realizada en un lugar cerrado, sin fuentes de corrientes de aire y en un lugar seco. Los aislamientos electrostáticos tienen que ser abundantes para no tener pérdidas de electricidad; tratar de usar la mayor cantidad de material aislante por ejemplo entre las latas y la mesa. El agua tiene que caer en forma de chorro (no muy grueso), no en gotas al menos hasta la altura a la que están ubicadas nuestras latas. La altura del depósito respecto a los anillos no tiene que ser m uy grande ya que como más velocidad tengan las cargas al pasar a través de los anillos, éstos no las podrán desviar de su trayectoria y el generador no se va a cargar.
BIBLIOGRAFIA:
Sc.ehu.es. (2016). El generador electrostático de Kelvin . [online] Available at: http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica_/elecmagnet/campo_electrico/kelvin/kelvin.html [Accessed 11 Nov. 2016]. Cienciaenaccion.org. (2016). Ciencia en Acci�n. [online] Available at: http://www.cienciaenaccion.org/es/2016/experimento-262/el-generador-de-kelvin.html [Accessed 11 Nov. 2016]. issuu. (2016). 1 proyecto generador de kelvin. [online] Availab le at: https://issuu.com/carlosandresestrada/docs/1.__proyecto_generador_de_kelvin.do [Accessed 11 Nov. 2016]. ANEXOS
