XIII Concurso Estatal de Prototipos 2011
* Este formato deberá ser presentado junto con la memoria técnica y fotocopi a del acta de nacimiento * Deberá ser llenado a máquina o en computadora
SUBSEC SUBSECRET RETAR AR A DE DE EDUCA EDUCACI CI N MEDIA MEDIA SUPERI SUPERIOR OR DIRECCIÓN GENERAL DE EDUCACIÓN TECNOLÓGICA INDUSTRIAL DIRECCIÓN TÉCNICA SUBDIRECCIÓN DE VINCULACIÓN CON EL SECTOR PRODUCTIVO
FO-PREMT
XIII CONCURSO ESTATAL DE PROTOTIPOS 2011 PORTADA PARA RESUMEN
Y MEMORIA T CNIC
DATOS PERSONALES Título Títul o del proyecto proyecto Bobina de Nombre del autor 1 Irvin Rene Nava Nombre
López
del autor 2 Armando Arteaga
Dirección autor 1: Agustín Melgar #25 Col. El Cafetal, Naranjos, Teléfono: 768 103 6078 Subdirección Plantel:
Correo(s) electrónico(s): electróni co(s):
[email protected]
o Asistencia de Enlace Operativo: DE ETI
Cetis 133
.
Categoría:
Docente
X
Alumn
DATOS DEL PROYECTO Modalidad:
Prototipo Tecnológico Prototipo
X Prototipo Didácti
de Desarrollo de Software y/o Multimedia Multimedi a
Emprendedo
rea del Conocimiento del Bachillerato Tecnológico a la que pertenece: Informática DATOS DEL ASESOR Nombre
del asesor titular: titul ar:
Ing. Leandro Javier Hernández Macías
Grado académico:
X
Licenciatura Licenci atura
Especialidad: Ingeniero Mecánico Institución o Plantel: Instituto Tecnológico Tecnológico de
Maestría Maestrí a
Doctorad
INTRODUCCION El Proyecto de la Bobina de Tesla consta en la representación de la energía eléctrica inalámbrica, al crear o retener tanta energía que a cierto punto puede llegar a ser capaz de romper la resistencia del aire y usar a este como un conductor. El prototipo consta de un transformador, un capacitor, dos bobinas y un explosor. No se necesita de gran conocimiento científico para poder armarlo, pero si para poder comprenderlo. En si nos propusimos el desarrollar este experimento no por el resultado de arcos eléctricos, los cuales llaman la atención de un gran púbico en segundos, si no por un fenómeno que queremos explicar con este prototipo. Estoy hablando de tormentas electrónicas, estas se forman solo a aciertas condiciones especificas de altura y temperatura entre otras, pues para que se logren formar se necesita de otros factores como lo son la radiación solar, ya que como el fenómeno se presenta a grandes alturas la radiación solar es un factor importante en su desarrollo. Las tormentas electrónicas fueron descubiertas en la época actual pero no se habla mucho sobre ellas, y el lugar más conocido donde se desarrollan ese tipo de fenómeno natural es en la zona del triangulo de las bermudas además de su contraparte que es el mar del diablo situado en la china, estos dos lugares son paralelos en el globo terráqueo. Todos conocemos los efectos que ocurren en estas áreas como la desaparición de aeronaves y embarcaciones sin tener explicación alguna. Las personas crean sus propios mitos sobre el porqué ocurren estos desastres como la existencia de vida extraterrestre en la zona o si no las formas de vida acuáticas prehistóricas, pero antes de continuar con este escrito describiré un poco más las ya mencionadas tormentas electrónicas. Estas se crean por lo general sobre la ionosfera, por arriba de las nubes, abarcan un diámetro de 15 kilómetros y en su centro con un diámetro de 5 kilómetros suele aparecer un resplandor rojo, llamados también ´hadas rojasµ. Las tormentas electrónicas no deben de ser confundidas con tormentas eléctricas, pues son muy diferentes una de la otra, las tormentas eléctricas son la descarga eléctrica de nubes muy densas creando rayos y relámpagos que se descargan sobre la tierra y una tormenta electrónica puede que ni si quiera se
pueda percibir pero esta tiene un campo electromagnético el cual es capaz de desorientar cualquier aparato electrónico que no esté protegido contra este tipo de fenómeno. En fin nuestro propósito es el de tratar de explicar todo esto y sin más preámbulo pasemos de lo escrito a lo práctico. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA En este caso la problemática se puede dividir en dos, la ignorancia que se tiene acerca de las tormentas electrónicas y el querer describir nuestra hipótesis sobre el repentino descontrol de aeronaves en el triangulo de las bermudas, pero lógicamente de una nace la otra. Comencemos por describir los daños que se tendrían por el simple hecho de estar cerca de una tormenta electrónica, para comenzar nuestros aparatos electrónicos (celular, reloj digital, cámaras digitales, laptop, etc.) dejarían de funcionar y en el peor de los casos se quemarían sus transistores y estos quedarían inservibles, ahora que si contaríamos con una brújula esta se volvería loca pues estaría desorientada y no sabría en qué dirección que da el norte Nuestra probabilidad de supervivencia es muy baja pues solamente nos queda como recurso el guiarnos por las estrellas de la bóveda celeste, pero he aquí otra desventaja, ya que en su mayoría las tormentas electrónicas están acompañadas de grandes cantidades de nubes ya sean de tormenta o simples nubes, pero esto nos ocasionaría una vista casi nula con el cielo y nos perderíamos por completo. Es por lo que se menciona anteriormente que nos propusimos empezar con nuestro proyecto, comenzar a trabajar con este fenómeno en un ambiente controlado y a menor escala para poder investigar sus magnitudes a niveles reales, todo esto con el fin de crear nuevos prototipos de ingeniería electrónica invulnerables a campos electromagnéticos, pues en un avión que entre en una tormenta estará totalmente solo y sin respuesta alguna de los controles o radares. Según sobrevivientes de la zona del Triangulo de las Bermudas relatan que ´el mando de los aviones dejó de funcionar repentinamente, ni la radio ni los radares estaban funcionando, todo comenzó tan repentinamente que cuando
nos dimos cuenta fue demasiado tarde, entro el pánico y no estábamos capacitados para cierto tipo de problemasµ, e investigaciones más profundas realizadas con aeronaves encontradas después de su deceso, dictan que después de chequear la caja negra, la que se encarga de diagnosticar el problema del porque ocurrió un fallo, esta no tenía ninguna información de utilidad, pues si hubiese sido un pulso electromagnético prácticamente la caja negra se hubiese tostado en su interior, pero no fue así. Esto nos deja en el mismo punto del que partimos, la frecuente pregunta de ¿Por qué hay tantas desapariciones de aeronaves y de embarcaciones en algunas zonas?, ¿Por qué es que los sistemas de navegación creados por el hombre pueden simplemente dejar de funcionar sin ninguna explicación lógica?, es por todo esto que nosotros comenzamos a trabajar, para poder no solo responder a esto sino también para poder crear una solución. JUTIFICACION La problemática prestada, tal vez resulte algo extenuante, sin embargo se pretende aportar unas ideas sobre la manera resolver gran parte de los problemas citados, como por ejemplo el caso de aeronaves y demás vehículos que suelen toparse con estos fenómenos; al desarrolla un hardware capaz de soportar las ondas provocadas por las tormentas electromagnéticas, mismo que se espera desarrollar con la reproducción del fenómeno a baja escala y comenzar así, a experimentar bajo sus efectos. Para esto debemos encontrar la forma de inmunizar los transistores principalmente, pues son los que más se ven dañados debido a su uso y el material del que están compuestos. Una vez hecho esto el resultado de nuestras investigaciones ayudara principalmente a la aeronáutica la cual obtendrá esta nueva tecnología para así evitar futuros accidentes donde se impliquen las tormentas electrónicas. Otro de los puntos que deseamos resolver con nuestra experimentación es el de obtener datos acerca de los fenómenos con los que estamos trabajando, pues como ya mencione anteriormente no se tienen muchos datos debido a que este tema nació no hace mucho, y prácticamente no se sabe con exactitud las magnitudes de los campos electromagnéticos que se produce durante una tormenta eléctrica.
Nuevamente con la reproducción a escala trataremos de tomar de nuestro prototipo medidas a base la observación y pasarlas a una escala más natural, así obtendremos mas información no solo de la potencia que tienen estas tormentas sino más específicamente bajo qué condiciones se crean y más detalles, los cuales son muy importante y se deben tomar en cuenta. En fin toso esto lo hacemos para responder a los misterios que encierra nuestro planeta, responder a esas incógnitas que la ciencia aun no puede explicar, pues creemos que todo tiene una explicación lógica y científica, solamente que aun no se encuentran la mayoría de ellas y esta es una. HIPOTESIS Nuestra hipótesis enmarca el daño producido a los diferentes tipos de hardwares existentes al someterlos a un campo electromagnético de ondas elevadas. Al ser expuestos estos materiales electrónicos sufren un daño prácticamente irreversible debido a que su composición en la mayoría esta efectuada para el uso de corriente eléctrica especifica, esta se ve dañada por que, como mencionamos anteriormente la bobina de Tesla trata sobre la energía eléctrica inalámbrica, la cual también esta presente en las tormentas electrónicas y al entrar en contacto con los transistores los quema debido al voltaje que en una tormenta verdadera se trabaja, el cual si mal me parece se desconoce hasta el momento. En fin aumentando o disminuyendo las cualidades de estos dispositivos se pueden hacer inmunes a los daños causados en un campo electromagnético, y si no está bien dado el hecho de cambiar su material de construcción o si no la forma en que están construidas, o si no bien la construcción de otro artefacto cuyo propósito sea el de contrarrestar los efectos existentes en los campos ya mencionados. OBJETIVOS Uno de los objetivos principales de la creación de nuestro prototipo es la de evitar los accidentes que existen hoy en día con las embarcaciones y las aeronaves al perder el control o dirección de su rumbo, en la actualidad se ha estado evitando esto de manera que simplemente se evitan las rutas donde se
corre mas peligro de que exista una tormenta electrónica sin saber acerca de estas. Pero si se pudiesen hacer inmunes a los aviones o barcos de los efectos del campo electromagnético estos podrían tomar rutas más cortas de las que se utilizan cotidianamente y asi ahorrar tanto tiempo como combustibles y ser mucho más eficiente. Además del estudio controlado de las tormentas electrónicas, sus efectos y el cómo es que estas son creadas en el ambiente, la solución de estas incógnitas también esta implícita en nuestros objetivos mas anhelados. Si bien logramos terminar al menos con la mitad de lo que nos hemos propuesto sabemos que habremos hecho un bien y ya dependerá de los demás de que madera es que utilizaran la información por la cual estamos trabajando. Queremos creer que encontraran nuevos usos a lo que ahora es nuestra problemática, ya sean para evitar el uso de combustibles fósiles o encontrar una forma más eficiente de conseguir energía eléctrica sin dañar tanto a los ecosistemas aledaños donde se encuentran las plantas eléctricas de cualquier tipo.
MARCO TEORICO Para comenzar la descripción de este o estos fenómenos extraños necesitamos conocer un poco más acerca de su origen y sus posibles explicaciones, para esto les traemos una pequeña reseña donde se explicara un poco del origen y sus posibles teorías. ´Una noche de 1989, tres científicos capturaron con una videocámara un brillo rojo sobre una tormenta eléctrica. No podía ser un relámpago, ya que no se dan sobre las nubes y menos en la ionosfera. Tales fenómenos eran un pie de página en la literatura científica y nunca habían sido fotografiados. Se los llamaba red sprites (hadas rojas). Son destellos comparables a los de una aurora apenas brillante con una extensión horizontal de 25 a 50 Km con un centro luminoso de unos 10 km de ancho. Se los llama sprites porque comparten la naturaleza que se les atribuye a las hadas: es un fenómeno tan fugaz y leve cuya existencia -si no fuera por la cruza entre tecnología y casualidad- nunca hubiera sido comprobada. Una noche de 1989, Robert Franz, Robert Nemzek y John Winckler , de la Universidad de Minnesota, estaban probando una nueva cámara de video. La sensibilidad de la cámara era extraordinaria, se le podía usar aún con muy bajos niveles de luz. Repentinamente, por casualidad, capturaron un brillo rojo de muy corta duración (fracciones de segundo), por encima de una tormenta eléctrica, en los cielos de Minnesota. No había duda de que se trataba de un fenómeno eléctrico, pero no podía ser un relámpago: estos no se dan por encima de las nubes y mucho menos en la ionosfera. Eran enormes columnas luminosas situadas a gran altura sobre una tormenta lejana. Se trataba de la primera prueba científica de la existencia de los Red Sprites (duendes o espectros rojos), como luego serían bautizados. Desde hace un siglo existen diversos reportes de estas emisiones, "parecidas a un cohete". Algunos se deben a observaciones de pilotos , pero los primeros se deben a naturalistas y científicos del siglo XIX , como Toynbee y Mackenzie, en 1886; Everett y Everett, en 1903, C. V. Boys, en 1926; D. Malan, en 1937; y C. T. R. Wilson, en 1956. Aunque probablemente la primera referencia documentada de este tipo de fenómenos se encuentra en el capítulo 7 de Rudimentary Electricity de Sir W. Snow Harris, tercera edición, 1853.
En 1925, el físico escocés C. T. R. Wilson predijo la existencia de breves destellos de luz tenue por encima de las tormentas . Wilson, considerado el padre de la teoría de los relámpagos, logró describir físicamente el fenómeno en 1956 , aún antes de que se tuvieran pruebas de su existencia. La teoría de Wilson, que utilizó un análisis electrostático de los relámpagos, proporcionó la respuesta básica. Wilson se basó en los trabajos en la electrónica de los gases de J. J. Thomson quien dirigía el Cambridge University's Cavendish Laboratory. La investigación en Cavendish había establecido el papel de los electrones libres y su trayectoria promedio en la interrupción dieléctrica de los gases. Este descubrimiento llevó a la predicción de que la fuerza dieléctrica es proporcional a la densidad de gasµ« Como podemos darnos cuenta este fenómeno ha llevado tiempo desde su descubrimiento, pasando los años se han formulado diversas teorías, desde las más científicas, hasta las mas ficticias, tales los famosos ´Ovnisµ, dadas estas conclusiones con las recientes, podemos pensar que la explicación de estos fenómenos u origen es eléctrico. La hipótesis de nuestro trabajo consiste en que estos efectos son producidos atreves de corrientes eléctricas muy elevadas, tales como la misma corriente de un rayo, la cual es muy elevada. La corriente se amplía a una magnitud fuerte que al chocar entre se se crean las ondas oscilantes o radiofrecuencias, las cuales deberán de ser equivalentes en fuerza para poder crear un arco eléctrico, el cual viaja atreves de los electrones de las moléculas de oxigeno (compuestas por hidrogeno y agua, considerando que las moléculas de agua son conductoras y la humedad de una tormenta eléctrica) lo cual facilita la creación del arco eléctrico. El arco eléctrico crea un puente entre la energía eléctrica y las radiofrecuencias lo cual provoca un efecto luminoso llamativo para el ojo humano, el cual viaja muy rápido ya que al romper el aire, la corriente eléctrica viaja demasiado rápido, aparentemente casi a la velocidad de la luz. Esto nos deja claro que las ondas oscilantes o radiofrecuencias contienen algún centro o núcleo donde se genera toda la energía el cual también emite un campo electromagnético, el cual destrozaría cualquier aparato electrónico en cuestión de segundos.
Queda en claro también que a mayor voltaje, mayor será el núcleo, por lo tanto el radio del campo electromagnético será mayor. También se puede pensar que dentro de este campo se produce un solo polo, lo cual dejaría inservible una bruja, ya que la función de la bruja consiste en una aguja magnetizada que sigue el campo positivo electromagnético de la tierra (polo norte), una brújula no sabrá diferenciar a que campo seguir, ya que toda la zona o diámetro del circulo será el ´nuevo norteµ. Gracias a toda esta información, la hipótesis y el prototipo nos podemos dar cuenta que todo esto es verdad.
DESCRIPCIÓN DE PLANEACCION Y DESARROLLO DEL PROYECTO El tiempo requerido para construir la bobina depende de la escala del prototipo y la magnitud de la que se hable, pues el tamaño de la bobina será directamente proporcional al tiempo requerido en su construcción, así como el tamaño y complejidad de sus componentes como bobinas, transistores, capacitores, etc. En el caso de nuestro prototipo actual, solo se necesitara una corriente eléctrica, con la cual se cuenta desde cualquier lugar, el alambre de cobre esmaltado calibre 22, el cual se necesita para la creación de la bobina secundaria, alambre de cobre calibre 8 para la bobina primaria y los correspondientes cables que soporten la corriente eléctrica que pasara a través de estos. Se necesitara de un personal capacitado en electrónica, ya que existe un riesgo, manejar alto voltaje es muy peligroso, por lo tanto se requerirá de un lugar especial o adaptado para tales investigaciones donde se le pueda garantizar la seguridad a nuestro personal y del público en general. DESCRIPCIÓN DEL GRADO DE INOVACION En este caso utilizamos un proyecto ya existente en la comunidad científica, solo que cambiamos el objetivo de investigación. Por su funcionalidad nos provee de un campo abierto de investigación hacia un fenómeno
recientemente descubierto llamado tormentas electrónicas y hacer posible su estudio en un ambiente controlado para así poder contrarrestar los efectos que este tiene sobre los aparatos electrónicos. Este prototipo como su nombre lo indica fue creado por Nikola Tesla, un científico austrohúngaro de Croacia era inventor, ingeniero mecánico e ingeniero eléctrico y uno de los promotores mas importantes del nacimiento de la electricidad comercial. Destacaba más en el campo del electromagnetismo por sus numerosas y revolucionarias invenciones. En la época actual existe gran cantidad de personas que realizan este proyecto, la diferencia que existe entre ellos y este proyecto radica totalmente en el objetivo, pues se busca el desarrollar tecnología capaz de contrarrestar los efectos creados por las tormentas electrónicas. DESCRIPCIÓN DEL GRADO DE FACTIBILIDAD En cuanto a los materiales necesarios mencionamos algunos en el texto pasado, ahora enlistaremos todos los materiales necesarios para la construcción de la bobina, en cuanto a los costos estos se derivan a la magnitud con la cual se desee construir el prototipo, debido a nuestros bajos recursos nuestra bobina solo cuenta con un bajo presupuesto, y los materiales que usamos para crear el prototipo fueron de la menor escala posible. Recordemos que solo es para demostrar la hipótesis que se formulo a través de toda la controversia acerca de las tormentas electrónicas. En cuanto al costo, no está totalmente definido, debido a que no se establece aun la escala en la cual será más factible el estudio de las tormentas electrónicas. Aun no sabe con exactitud el total de gastos para la realización de este proyecto, pues como ya se menciono las tormentas electrónicas son fenómenos recientemente descubiertos y no conocemos los problemas con los que nos podamos encontrar en el desarrollo de la bobina de tesla y el estudio de la misma sobre los aparatos electrónicos.