Eficiencia de un Motor Magnético para la carga de Equipos Portátiles a nivel de Laboratorio, 2017
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CAPÍTULO I
I. INTRODUCCIÓN 1.1. REALIDAD PROBLEMÁTICA Según Isgro, María de los Ángeles (2006). Debido la alta demanda de los combustibles fósiles que sigue cada vez agotándose, en el desarrollo de un fuerte aprovechamiento en las energías alternativas, se tuvo la idea de diseñar un prototipo de motor magnético, cuyo principio de funcionamiento es el campo magnético por la acción de la repulsión y atracción de polos de los 2
CAPÍTULO I
I. INTRODUCCIÓN 1.1. REALIDAD PROBLEMÁTICA Según Isgro, María de los Ángeles (2006). Debido la alta demanda de los combustibles fósiles que sigue cada vez agotándose, en el desarrollo de un fuerte aprovechamiento en las energías alternativas, se tuvo la idea de diseñar un prototipo de motor magnético, cuyo principio de funcionamiento es el campo magnético por la acción de la repulsión y atracción de polos de los 2
imanes permanentes. En el cual se plantea en el presente trabajo, donde se desea abordar la problemática en cuanto al agotamiento de los recursos no renovables con la utilización de las energías limpias, el cual se busca una solución factible, efectiva y que sea de largo aliento al cuidado de los recursos no renovables. Al cual conllevan responsabilidades con el cuidado del medio ambiente, mediantes diversas normas, principalmente de las emisiones de gases producidos por la quema de estos contaminantes. Por otro lado se han visto enfrentados en cuanto al déficit e incremento del precio del energético primario en la generación de la energía primaria en fuentes limpias, renovables y cuya adquisición y explotación se pueda realizar de forma autónoma. Muchos expertos previeron este problema hace muchos años atrás el cual pensaban que hiban a solucionar el problema en torno a lo económico y a las nuevas fuentes de energía; estos expertos se habrán referido a las energías renovables gracias a que permiten aprovechar los recursos locales suministrando la energía a menor costo ambiental gran diferencia de los convencionales. Estos recursos son capaces de renovarse ilimitadamente. (p. 2). Según el Instituto Nacional de Estadística e Informática, ( 2016) en Febrero de ese año, en un informe ejecutivo, correspondiente al análisis ambiental, menciona indicadores sobre la concentración en la atmósfera de contaminantes en San Juan de Lurigancho, como valor promedio de partículas a 2,5 microgramos (PM 2,5) fue de 22,0 μg/m 3, y la presencia por partículas en suspensión (PM 10) cuyo registro fue de 73,4ug/m 3. El cual se dio una referencia de la cantidad de material particulado que se presenta en dicha fecha, el cual se está contaminando. (p. 2). Según el Servicio Nacional de Meteorología e Hidrología del Perú (2017), en el mes de Abril, en el Boletín Mensual de Vigilancia de la Calidad del Aire en Lima Metropolina, tomado como Ubica de la Estación en la zona En Lima Este 4 que se encuentra localizado en la Universidad Cesar Vallejo, Lima este San Juan de Lurigancho, el Monóxido de Carbono (CO) no superó en el estándar en el mes monitoreado. Y con respecto a la Contaminación de Material 3
Particulado (PM 10), aumentó ligeramente respecto al mes anterior, porque osciló de 78 a 106.4 μg/m 3, pero con una máxima de 155.5 μg/m 3, que equivale a 104% del ECA y se dio el Sábado 1. Se superó el ECA en un día de los 20 monitoreados. (p. 7 y 9). Por ello podemos resumir que debemos de mantener un equilibrio en los ecosistemas conservando y protegiendo lo recursos no renovables; mitigando la contaminación que nuestras propias actividades humanas generan. Para poder conseguir este equilibrio todos los ciudadanos debemos de tener en conocimiento que tan importante es el uso de las energías limpias y como es cada vez que el recurso no renovable se va agotando y va aumentando la contaminación del medio ambiente. Se elaboró esta investigación para el beneficio de la comunidad; ya que el conocimiento sobre qué tan eficiente es uno respecto del otro va a depender de cuan interesados estamos nosotros con el cuidado de nuestra salud y el medio ambiente. Esperando que este trabajo, sea de gran utilidad y sirva a los lectores que estén interesados en el tema.
1.2. TRABAJOS PREVIOS (Antecedentes)
Álvarez, A. (2007) quien realizó el trabajo de “Estudio de la Utilización de Motores de Dos Tiempos en Plantas de Potencia” el cual fue sustentado en
el Instituto Politécnico Nacional - Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica en México, se planteó como objetivo la comparación entre el motor de gasolina y el motor diesel; con respecto a su rendimiento. El propósito de este trabajo es el de realizar un estudio del funcionamiento de las plantas de potencia de dos tiempos (en cuanto al motor diesel y al motor a gasolina), y conocer cada uno de los componentes que la integran para poder hacer un análisis correcto en cuanto a su desempeño 4
Así mismo, busca contribuir en cuanto a rendimiento; el motor diesel inmediatamente una gran parte de calor puede ser convertida en trabajo su consumo medio de combustible aproximadamente es de 270 g/KWh, su trabajo útil es de un 35%, en cuanto al motor a gasolina es mucho menor su trabajo útil en un 25%. Respecto a su Toxicidad, los gases que salen del tubo de escape en un motor diesel casi no contienen CO y prácticamente no son tóxicos en cambio en el de un motor a gasolina contienen CO y si son muy peligrosos. En cuanto a las ventajas del motor diesel tenemos; mejor rendimiento, el combustible más barato, peligro de incendio reducido, Gases de escape inofensivos. Concluyéndose que, en cuanto a los apuntes conseguidos, los motores en una planta de energía eléctrica; la inversión que ellos realizan al parecer es muy costosa va hacer compensada con el transcurrir del tiempo respecto al consumo de combustible, cuidado y conservación. De los resultados obtenidos de esta tesis, se puede desprender que en las diferentes plantas de Energía Eléctrica tanto privadas como del estado, en centros de emergencias la energía eléctrica es sumamente necesario por las intervenciones que presentan los doctores a sus pacientes, que en otras plantas que abastecen a la mayor población. Mayor, A. (2014) quien realizó el trabajo “Método de Medición de la Eficiencia en un Motor de Inducción Alimentado por Variador de Velocidad” el cual fue
sustentado en la Universidad Nacional de Colombia – Facultad de Ingeniería Eléctrica y Electrónica en Colombia, se planteó como objetivo Determinar un procedimiento para la medición de la eficiencia de un motor de inducción alimentador por VSD en diferentes rangos de operación. Este trabajo concentra su estudio en las pérdidas producidas por el uso de variador de velocidad para su alimentación de un motor de inducción para aplicar a las industrias. Además se evalúa la eficiencia de un motor de inducción y variador de velocidad en diferentes rangos de operación. En cuanto a la metodología, implementada para hacer la medición de la eficiencia del motor de inducción que es alimentado por el variador de velocidad en el rango de operación que se realizó en el laboratorio de 5
pruebas experimentales el cual se encuentra que los instrumentos de medición que fue establecido mediante la normatividad existente fue suficiente para hacer las tomas de medidas. Sin embargo, los resultados de la eficiencia del motor de inducción puede variar por la forma de propuesta para la medición de eficiencia del IM alimentador VSD se basa en la medición directa de eficiencia, considerando la relación entre la potencia mecánica de salida y eléctrica de entrada. En cuanto a la potencia mecánica de salida se determinó a partir de la medición de par mecánico en el eje y la medición simultánea de su velocidad de rotación del motor de inducción. La metodología implementada para la medición de eficiencia del motor de inducción alimentado por variador de velocidad en el rango de operación se realizó en laboratorio de pruebas experimentales y se encuentra que la precisión de los instrumentos de medición establecida mediante la normatividad existente es suficiente para la toma de medidas. Sin embargo, los resultados de la eficiencia del motor de inducción puede variar considerablemente por la forma de procesado las medida registrados para el cálculo de la potencia de entrada y salida como se muestra al comparar el procesamiento de las señales de tensión y corriente aplicando las transformadas de Fourier, Park y Wavelet. Concluyéndose que, a partir de los datos obtenidos el comportamiento de la eficiencia del motor de inducción se reduce por las pérdidas adicionales producto de los armónicos de alimentación. Este trabajo se relaciona con la investigación en curso ya que se determina el procedimiento de medición de la eficiencia de un motor de inducción tipo jaula de ardilla alimentado por variador de velocidad. También se evalúa la eficiencia de un motor de inducción y variador de velocidad en diferentes rangos de operación. Según el Instituto Nacional de Estadística e Informática, (2016); El título del Informe es Estadísticas Ambientales Febrero 2016, elabora mensualmente el Informe Técnico de Estadísticas Ambientales, cuya finalidad es de proporcionar estadísticas, indicadores, diagnóstico y señales de alerta que nos van a permitir hacer una evaluación del comportamiento del impacto que 6
generó en el medio ambiente para contribuir con e l seguimiento de políticas ambientales. En este presente informe que corresponde a la situación ambiental del mes de Febrero del 2016, el cual señala los indicadores de la calidad del aire en uno de los diez núcleos principales de Lima Metropolitana, como es la concentración de sus contaminantes ya sean gaseosos. Los resultados obtenidos en el trabajo en el mes de Febrero; como la concentración de contaminantes del aire en valor promedio de partículas a 2,5 microgramos (PM 2,5) fue de 22,0 μg/m3, y la presencia de Material Particulado (PM 10) se registró en el distrito fue de 73,4ug/m 3). Se concluye el trabajo que el nivel de concentración de las partículas se encuentra por debajo de los Estándares de Calidad Ambiental (ECA), el cual no representa un riesgo significativo para la salud de las personas ni el ambiente. La relación que tiene con este trabajo es para saber los niveles de contaminantes que registran los motores a gasolina el cual sería más factible la utilización de las energías limpias para evitar la contaminación. Según el Servicio Nacional de Meteorología e Hidrología del Perú (2017); tuvo como investigación en el Boletín Mensual Vigilancia de la Calidad del Aire- Lima Metropolitana. En Abril del 2017, en el siguiente capítulo tiene como objetivo realizar la evaluación de las condiciones sinópticas y meteorológicas locales tanto de su superficie como de su altura a través de una red meteorológica de su superficie que influye en el comportamiento temporal y espacial de los contaminantes atmosféricos particulados y gaseosos usan monitoreo automático en la cuenca atmosférica de Lima y Callao. Se realizó la investigación en la Estación Meteorológica que se encuentra ubicado en la Zona en Lima Este 4 que se encuentra localizado en la Universidad Cesar Vallejo, Lima este en San Juan De Lurigancho, el cual fue usado el monitoreo automático. Los resultados obtenidos en el trabajo mensual del mes de Abril el cual el Monóxido de Carbono (CO) no superó en el estándar en el mes monitoreado. Y con respecto a la Contaminación de Material Particulado, aumentó ligeramente respecto al mes anterior, porque osciló de 78 a 106.4 μg/m 3, 7
pero con una máxima de 155.5 μg/m 3, que equivale a 104% del ECA y se dio el Sábado 1. Se concluye del trabajo investigado que el Estándar de Calidad Ambiental (ECA) en cuanto al Monóxido de Carbono (CO) no superó en el Estándar de Calidad Ambiental (ECA), en el mes monitoreado. Y con respecto a la Contaminación de Material Particulado (PM 10), aumentó ligeramente respecto al mes anterior. Se superó el ECA en un día de los 20 monitoreados. Carrillo U. (2015) quien realizó el trabajo de Tesis de “ Propuesta de un Sistema de Generación de Energías Eléctricas empleando imanes permanentes” el cual fue sustentado en el Instituto Politécnico Nacional –
Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica en México, se planteó como objetivo encontrar nuevas alternativas de generación de energía eléctrica que no afecten al medio ambiente, así como la solución en el ámbito de la distribución de la energía eléctrica en lugares donde no cuentan con ella para contribuir con el desarrollo del país. El presente trabajo consistió en la propuesta de un sistema de generación de energía eléctrica, empleando un motor de imanes permanentes como fuente de alimentación, para una carga que es de 5Kw. Las propiedades descritas y su aplicación de los imanes permanentes de neodimio, el cual fueron seleccionados debido a sus propiedades magnéticas. En cuanto a la metodología, el sistema de generación propuesto, estuvieron constituidos por diferentes elementos como son: el motor de imanes permanentes de neodimio, acoplado con un alternador. Este motor será para una carga de 5kW, el cual podrá alimentar algunos aparatos eléctricos de una vivienda, el cual va a reducir el costo de consumo, incluyendo un prototipo de prueba que se encuentra en experimentación y medición de parámetros obtenidos. Concluyéndose a partir de los datos obtenidos una vez logrado el giro constante del motor se puede acoplar con el generador para verificar si la tensión obtenida es la esperada, sino es así se debe buscar disminuir o aumentar la velocidad de giro del motor.
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De La Cruz, N. (2015), quien realizó el trabajo “Prototipo de Motor Magnético” el cual fue sustentado en la Universidad de Veracruzana – Facultad de Ciencias Químicas Zona Xalapa en México, se planteó como objetivo el de Generar suficiente energía para aplicar a dispositivos de bajo consumo, como también el diseño de un prototipo de un motor magnético, el cual va a generar una producción de energía debido al movimiento rotatorio generado por la acción de atracción y repulsión de los imanes. Este trabajo es un ejemplo a seguir a que se investigue más acerca de este tema para poder comercializarlo y así mejorar la calidad de vida de las personas que tengas escasos recursos que no cuentan con la energía que tan indispensable es en estos tiempo que vivimos se realizó el proyecto, tratando de innovar en el área de energías renovables, y aunque no se llegó a resultados esperados, para continuar con la investigación el cual da grandes pasos al uso de nuevas alternativas libres de toda contaminación. Aguirre J. (2014) quien realizó el trabajo de Tesis de “Diseño y Construcción de un Generador de Tensión Portátil para equipos de Bajo Consumo, Aprovechando la Energía Luminosa” el cual fue sustentado en el Instituto
Politécnico Nacional – Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Zacatenco – en México, se planteó como objetivo el Diseño y construcción de una fuente de tensión AC, portátil para poder cargar equipos de un bajo consumo eléctrico como laptops, celulares y tableta, a partir de la energía lumínica. El presente trabajo se basó en diseñar un circuito en emplear la energía lumínica, este equipo no depende de la energía eléctrica y es de fácil utilización que puede ser llevada en cualquier parte de la casa; este dispositivo cuenta con un convertidor de corriente alterna orientada a la celda fotovoltaica en donde pueda localizar mayor intensidad luminosa para poder obtener suficiente potencia para la carga de nuestro dispositivo que vamos a utilizar. En cuanto a la metodología, este proyecto tiene unas mejoras en cuanto a otros pues no necesita de utilizar accesorios, ya que solo basta con utilizar el cargador del equipo con el que se obtuvo una universalidad, en cuanto a 9
la potencia de salida fueron adaptadas para cargar equipos de cómputo portátiles, como los ups solares que tienen mayor potencia de salida con la única diferencia que son voluminosos y pesados en comparación con este prototipo creado. Concluyéndose este proyecto final se desarrolló una fuente de tensión AC portátil, con el propósito de cargar equipos de bajo consumo que utilizan la energía luminosa, se ha realizado una inversión en cuanto a tiempo para que realizar que sea portátil, que no sea voluminoso, tampoco pesado, que no afecte su funcionalidad al ser de fácil uso y que sea de importancia al tener viabilidad en el mercado.
1.3. TEORIAS RELACIONADAS AL TEMA 1.3.1 Marco Teórico Según Carrillo U. (2015). En el desarrollo de la presente investigación del Motor de Perendev se basa en la inestabilidad y el bajo grado de la libertad del sistema de un campo magnético. Los imanes se ponen a lo largo del perímetro de la rueda, todos ellos con la misma polaridad. Los magnetos serán dispuestos con un ángulo de 40° (según Perendev, este ángulo puede variar de 20° a 40°), en relación al radio de la rueda y con un espacio angular entre imanes que supere los 20° el cual trabaja con 18 imanes que equidistan a lo largo de su perímetro de la rueda. En cuanto al rotor es de un material hecho de PVC; es un material muy resistente, no están pesado y no contiene carga magnética con el cual no van a deformarse las líneas de campo magnético. El rotor lo conforman 3 piezas que son idénticas que se encuentran en posiciones que hacen que este sistema no va a permanecer en equilibrio, al cual la fuerza que resulte en este prototipo haga girar la rueda. Con esto vamos a demostrar que la energía interna se puede convertir en energía mecánica de rotación. En cada rotor van hacer colocados los imanes de neodimio que son colocados según la posición detallada anteriormente. 10
En cuanto a las 3 piezas del estator quedaron distribuidas con una separación de 120° entre ellas se tomaron como centro de la circunferencia. La rueda fué construida teniendo en cuenta que la distancia de la rueda a las piezas externas fuese la menor posible, la distancia tomada fue a 1 mm y la distancia entre los imanes será aproximadamente de 6 mm. Según Aguirre J. (2014). Los cargadores de equipos portátiles fueron diseñados para el uso de la tecnología para celulares móviles para la carga que se encuentra en los estándares actuales que están en un promedio de 5 voltios o 9 voltios en específico para los Iphone, IPod, Nextel, Nokia, etc. Estos cargadores fueron diseñados para equipos móviles como Smartphone a voltajes menores, el cual no tomaron en cuenta a las Laptop, Notebook, Tableta u otros dispositivos que no están dentro de la carga requerida. (p. 12).
1.3.2 Marco Conceptual 1.3.2.1. Cantidad de Tiempo: Según Durán A. (2009). Está dedicado a las actividades que van desde la perspectiva de su uso del tiempo agregado, por el cual se realizan sumando el tiempo de dicado a una actividad concreta en un periodo de tiempo dado. (p. 116).
1.3.2.2. Calidad: Según el Diccionario de la Real Academia Española (2014). Define a la calidad es la propiedad o conjunto de propiedades inherentes a algo que permiten juzgar su valor.
1.3.3.3. Campo Magnético. Según Rodríguez (2001). Define como campo rotativo o giratorio cuando gira en velocidades semejantes por ende es originado por un sistema trifásico. Los campos magnéticos tienen siempre su origen en la corriente eléctrica macro o microscópica. La corriente eléctrica genera una
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intensidad magnética, que el valor de esta intensidad magnética va influir en la inducción magnética. (p. 20).
1.3.3.4. Capacidad: Según el Diccionario de la Real Academia Española (2014). A definido a la capacidad de una carga de un condensador eléctrico y su diferencia de potencial que existe entre ambas, su unidad de medida es el Faradio.
1.3.3.5. Costo: Según el Diccionario de la Real Academia Española (2014). Definió al Costo como cantidad que se va a pagar por alguna cosa.
1.3.3.6. Eficacia: Según el Diccionario de la Real Academia Española (2014). La Eficacia es la capacidad de lograr un efecto que se espera o que se va a desear.
1.3.3.7. Eficiencia: Según el Diccionario de la Lengua Española (2014 ) “La eficiencia es la capacidad para lograr un efecto determinado”
1.3.3.8. Energía: Según Aloma, E. (2007). Define a la energía es la propiedad o magnitud física que puede transformarse o transmitirse y que interviene en los procesos de cambios de estado. (p. 395).
1.3.3.9. Imán Permanente: Un imán permanente es el cuerpo capaz de producir un campo magnético propio, de forma tal que traiga al hierro, el cobalto y el níquel. (Carrillo U. 2015. p. 2).
1.3.3.10. Imán de Neodimio: Un imán de Neodimio (también conocido como imán de NdFeB, NIB, O Neo) es un imán de tierras raras más utilizado, su resultado es la aleación de neodimio, hierro y boro que fueron combinados para formar un compuesto con la fórmula empírica Nd 2Fe14B. (Carrillo U. 2015, p. 5). 12
1.3.3.11. Motor Magnético: El motor magnético funciona cuando se invierte sus polos entre imanes que van hacer adheridos al equipo; produciendo un movimiento mecánico rotatorio, mientras dure la energía magnética que están encerrados en los imanes. (Pedraza L., Ibáñez. S., 2012, p. 8).
1.3.3.12. Potencia: Según el Diccionario de la Real Academia Española (2014). Definió a la potencia por la capacidad para ejecutar algo o producir un efecto.
1.3.3.13. Producción: Según el Diccionario de la Real Academia Española (2014). Define a la producción como la acción de producir.
1.3.3.14. Rendimiento: El rendimiento se relaciona la potencia de entrada (corriente continua) con la potencia de salida (corriente alterna) el cual se va a considerarse como la pérdidas generadas durante la transformación. Está comprendido tal valor de utilidad entre el 85% y 95%. (Pareja M., 2010, p. 45).
1.3.3.15. Tiempo: Según el Diccionario de la Real Academia Española (2014). Definió al tiempo como fracción de la secuencia de los sucesos.
1.3.3 Marco Legal Las legislaciones peruanas cada vez están siendo correctas y más estrictas a pesar que somos un país de poca conciencia ambiental. A continuación se detalla algunas leyes importantes acerca del cuidado de las fuentes de energía eléctrica y nuestro medio ambiente y así cumplir con el crecimiento sostenible del país.
LEY DE CONSECIONES ELECTRICAS Y SU REGLAMENTO (1993, 1994) Crea el mercado eléctrico y va decretar su arreglo institucional.
LEY DE LA GENERACIÓN EFICIENTE (2006) 13
Es la que fomenta las licitaciones y los acuerdos a largo y mediano plaza para poder respaldar las inversiones en generación a grandes escalas como a otras tecnologías habituales.
DECRETO LEGISLATIVO N° 1002 (DL 1002) 02-05-2008 El cual declara de interés nacional y necesidad pública al desarrollo en cuanto a la generación de electricidad mediante los recursos renovables como las energías limpias. Según el D.S. N° 012-2011-EM, 23/03/2011, el cual aceptó el reglamento de la generación de la electricidad con respecto a las energías renovables. Según el D.S. N° 020-2013-em, 27/06/2013, el cual se llega a aprobar el reglamento para la promoción de la inversión eléctrica en áreas no conectadas a la red.
1.4. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA: 1.4.1. Problema General:
¿Cuál es la Eficiencia de un Motor Magnético para la Carga de Equipos Portátiles a nivel laboratorio, 2017?
1.4.2. Problema Específico:
¿En qué medida la eficacia del motor magnético influye en la carga de equipos portátiles a nivel laboratorio, 2017?
¿De qué manera se evaluará la influencia de la potencia del motor magnético para la carga de equipos portátiles a nivel laboratorio, 2017?
1.5. OBJETIVO 1.5.1. Objetivo General
Determinar la eficiencia de un Motor magnético para la carga de Equipos portátiles a nivel laboratorio, 2017.
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1.5.2. Objetivo Específico 1. Evaluar la eficacia de un motor magnético para la carga de equipos portátiles a nivel laboratorio, 2017. 2. Evaluar la influencia de la potencia en la carga de equipos portátiles a nivel laboratorio, 2017.
1.6. JUSTIFICACIÓN 1.6.1. Justificación Teórica Según VELASQUEZ, María (2012). La justificación del estudio está en verificar la eficiencia de este prototipo de motor magnético el cual es una de las alternativas del uso de las energías limpias el cual puede convertir la energía magnética en energía eléctrica y funciona similar a los paneles solares, en el cual transforman la luz solar en energía eléctrica dando un uso a diferentes equipos. En cuanto a su diferencia entre ambos sistemas el que utiliza energía solar requiere especialmente de una energía externa de energía como es el Sol en este caso; y el motor magnético no requiere de ninguna fuente externa de energía para su movimiento continuo. Este sistema nos permitirá ahorrar energía; en cuanto al consumo de la electricidad para muchos lugares precarios es de gran dificultad su costo. El uso de estas tecnologías limpias es preservar el cuidado de los recursos no renovables el cual no usa combustible fósil. Hasta por el momento el motor magnético es una de las mejores fuentes de energía gratuita, que nos pueden proporcionar gracias al uso de los imanes que pueden convertir la energía magnética en energía eléctrica; en cuanto a la gran diferencia que tiene con la energía por medio del sol o del viento pues no son energías constantes, la dificultad que presenten será que van a depender del sol si es que se encuentra en un día nublado o con lluvia y en el otro va a depender del viento; pues no son energías constantes. El motor magnético no va a dejar de funcionar una vez que haya iniciado su movimiento.
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1.6.2. Justificación Práctica Según Hernández, D. (2015).Los motores magnéticos se utilizan una gama de potencia de mws a cientos de kWs. Cubren una amplia variedad de campos de aplicación, desde escalonamiento motores para relojes de pulsera a través de las unidades industriales para máquinas herramientas a grandes motores síncronos PM para la repulsión del buque. En cuanto a su usos específicos en: Los campos magnéticos de los imanes es en las vías de los trenes en Londres, Alemania y parte del Reino Unido, el cual utiliza esta tecnología gratis y con grandes beneficios enormes en cuanto a su transporte. Generadores por magnetismos opuestos ya que es una energía ilimitada, ecológica y está al alcance de todas las personas para obtener esta energía alternativa.
1.7. Hipótesis 1.7.1 Hipótesis General:
La eficiencia del motor magnético será altamente eficiente para la carga de equipos portátiles a nivel laboratorio, 2017.
1.7.2 Hipótesis Específica:
La eficacia del motor magnético tendrá alta influencia en la carga de equipos portátiles a nivel laboratorio, 2017.
La potencia del motor magnético influenciará en la carga de equipos portátiles a nivel laboratorio, 2017.
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CAPÍTULO II
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II.
METODO
2.1. DISEÑO DE INVESTIGACIÓN El Diseño usado en este trabajo de investigación es experimental, ya que se modifica la variable independiente y observamos los cambios (efectos) en la variable dependiente.
TIPO DE ESTUDIO: 2.1.1 Experimental El investigador va manipular las condiciones de la investigación. Se utilizará para evaluar la eficacia del motor magnético.
Longitudinal, porque es un tipo de estudio observacional que va investigar al mismo grupo de manera repetida, por un periodo de tiempo suficientemente largo.
2.2. VARIABLES Y DEFINICIÓN OPERACIONAL 2.2.1. VARIABLES:
V.I: Eficiencia de un motor magnético V.D: Carga de equipos portátiles
DEFINICIÓN OPERACIONAL: La Eficiencia de un motor magnético: La eficiencia de un motor magnético será medida mediante su eficacia y potencia en cuanto eficiente es a los equipos portátiles.
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Carga de Equipos portátiles: La carga de equipos portátiles será medida mediante su eficiencia y su rendimiento a los equipos portátiles.
2.2.2. OPERACIONALIDAD DE VARIABLES: La eficiencia del motor magnético, es un instrumento orientador, que brinda información para fortalecer los conocimientos, en cuanto a su calidad, potencia y sus posibles indicadores como son el costo, cantidad de tiempo, tiempo y Energía.
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VARIABLE V.I. Eficiencia del Motor Magnético
V.D. Carga de Equipos Portátiles
MATRIZ DE OPERALIZACIÓN DE VARIABLES EFICIENCIA DE UN MOTOR MAGNÉTICO PARA LA CARGA DE EQUIPOS PORTÁTILES A NIVEL LABORATORIO, 2017 DEFINICIÓN CONCEPTUAL DEFINICIÓN DIMENSIONES INDICADORES UNIDAD DE MEDIDAS OPERACIONAL Según Timmer, R. (2007). La eficiencia de motores pueden proporcionar la optimización del rendimiento durante la vida útil de los motores, Los motores de alta eficiencia pueden alcanzar grandes reducciones del consumo de energía. Puede optimizar la reducción de los costos energéticos y a limitar las emisiones de carbono. Ofrecen una gran fiabilidad con disponibilidad permanente. (p.82). Según Aguirre J. (2014). Los cargadores para equipos portátiles fueron diseñados para el uso de la tecnología para celulares móviles para la carga que se encuentra en los estándares actuales que están en un promedio de 5 voltios o 9 voltios en específico para los Iphone, IPod, Nextel, Nokia, etc. Estos cargadores fueron diseñados para equipos móviles como Smartphone a voltajes menores, el cual no tomaron en cuenta a las Laptop, Notebook, Tableta u otros dispositivos que no están dentro de la carga requerida. (p. 12).
La Eficiencia del Motor magnético serán medidos mediante su eficacia y potencia.
Costo
Soles (S/.)
Tiempo de carga
Coulomb (C)
Tiempo
Horas (H)
Energía
Joule (J)
Eficacia
Potencia
La carga de equipos portátiles será medida mediante su eficiencia y su rendimiento.
Carga de Equipos
Horas (H)
Eficiencia Producción
u/h
Potencia
Watt (W)
Capacidad
Faradio (F)
Rendimiento
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2.3. UNIDADES DE ANÁLISIS, POBLACIÓN Y MUESTRA 2.3.1. Unidad de análisis Estará determinado por los tipos de equipos electrónicos a que se va analizar que se dividen en mp3, celulares, Reproductores de DVD portátiles.
2.3.2. Población Estará determinado por los tipos de equipos electrónicos que se va evaluar se dividen en: mp3, celulares, Reproductores de DVD portátiles. Sobre esto se hará 3 repeticiones para saber la media de cada tipo. Según Hernández, R. Una población es el conjunto de todos los casos que concuerdan con una serie de especificaciones. El cual queda delimitado por el problema y por los objetivos del estudio. (p. 65).
2.3.3. Muestra Estará determinado por los 3 tipos de equipos electrónicos que se va evaluar se dividen en mp3, celulares, Reproductores de DVD. Sobre esto se hará 3
2.3. UNIDADES DE ANÁLISIS, POBLACIÓN Y MUESTRA 2.3.1. Unidad de análisis Estará determinado por los tipos de equipos electrónicos a que se va analizar que se dividen en mp3, celulares, Reproductores de DVD portátiles.
2.3.2. Población Estará determinado por los tipos de equipos electrónicos que se va evaluar se dividen en: mp3, celulares, Reproductores de DVD portátiles. Sobre esto se hará 3 repeticiones para saber la media de cada tipo. Según Hernández, R. Una población es el conjunto de todos los casos que concuerdan con una serie de especificaciones. El cual queda delimitado por el problema y por los objetivos del estudio. (p. 65).
2.3.3. Muestra Estará determinado por los 3 tipos de equipos electrónicos que se va evaluar se dividen en mp3, celulares, Reproductores de DVD. Sobre esto se hará 3 repeticiones para saber la media de cada tipo. Según MEJIA, Julio (2002) la muestra por conveniencia es el procedimiento que consiste en la selección de las unidades de la muestra en forma arbitraria, las que se presentan al investigador, sin ningún criterio alguno que lo defina. Las unidades de la muestra se autoseleccionan o se eligen de acuerdo a su fácil disponibilidad (p. 121).
2.3.4. Tipo de muestreo: El tipo de muestreo es el Experimental.
2.4. TÉCNICAS E INSTRUMENTOS DE RECOLECCIÓN DE DATOS La técnica utilizada es la observación experimental.
2.4.1. Validación y Confiabilidad del Instrumento Para cumplir con los requisitos de la validación del instrumento se trabajará con expertos de investigación, a quien se le pidió que evaluarán por 21
separado la Validación de la Ficha de observación de la presente investigación. La confiabilidad será mediante la comparación de otros trabajos de investigación elaborados anteriormente.
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IV.
PROMEDIO DE VALORACIÓN: ______________%. (
) El instrumento puede ser aplicado, tal como está elaborado
(
) El instrumento debe ser mejorado antes de ser aplicado.
San Juan de Lurigancho,……. de………………………… del 201….
____________________________________________________ Firma del experto informante.
DNI N°__________________ Teléfono N°___________________
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INSTRUMENTOS DE VALIDACIONES: - Ver Anexos (Validaciones 1, Validaciones 2, Validaciones 3, Validaciones 4, Validaciones 5).
2.5. MÉTODOS DE ANÁLISIS DE DATOS 2.5.1. Análisis descriptivos El análisis estadístico descriptivo de los resultados obtenidos se llevará a cabo mediante Excel. - Primera Etapa, los resultados recolectados de la primera prueba será procesado en una hoja de cálculo elaborado por mi persona como el investigador en el Programa Microsoft Excel. - Segunda Etapa, se sistematizará para luego representarlo en gráficos. Se realizará una comparación del trabajo experimental con otros trabajos realizados anteriormente, evaluando su eficiencia en los equipos.
2.6. ASPECTOS ÉTICOS 2.6.1. La Ética Ambiental. Según la OSORIO, Carlos (2017). Los problemas ambientales están relacionados con la intervención humana, no solo en lo económico también en lo científico, tecnológico, político y jurídico y también el social. El desarrollo científico nos ha permitido utilizar la naturaleza que han puesto en situaciones de peligro la persistencia de la vida; desde entonces vamos a vincular la angustia por el medio ambiente y la ética sobre su cuidado del medio ambiente; con el apogeo del uso de la ciencia y la tecnología, por un ético más humano en valores sobre el medio ambiente.
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CAPÍTULO III
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III. ASPECTOS ADMINISTRATIVOS RECURSOS Y PRESUPUESTOS 3.1 Recursos y Presupuestos: 3.1.1. Recursos 3.1.1.1. Recursos Humanos
Técnico electricista de laboratorio
Asesor
1 Ayudante
3.1.1.2. Materiales y Equipos 3.1.1.2.1. Materiales
Plano del motor edificado
108 Imanes de neodimio
4 Varillas de aluminio de 30 cm.
Hilos de plástico
Cables de colores eléctricos
Adaptador de corriente
Estaño
Pistola para soldar Estaño
Desarmadores perilleros
Tablillas de madera
Tornillos hexagonales
3.1.1.2.2. Equipos
Multímetro digital
1 Llave hexagonal
Fuente de alimentación
Batería de 12v, 19v.
3.1.2. Presupuesto
26
El costo total del proyecto se va a realizar teniendo en cuenta el diseño del prototipo, entendiéndose por ello los costos de ingeniería y los costos administrados. Se va a tener en cuenta el costo del material y de sus componentes normalizados necesarios y su costo de fabricación de las piezas que deben fabricarse. Cuadro 1. Presupuesto Global de la Propuesta por Fuentes de Financiación.
RUBRO
TOTAL
Personal
S/. 450.00
Materiales
S/. 780.00
Equipos
S/. 1260.00
Bibliografía
S/. 300.00
Software
S/. 300.00
Otros Gastos
S/. 1430.00
Total
S/. 4,520.00
Cuadro 2: Descripción y Cuantificación de Equipos de Uso Propio
EQUIPOS
VALOR
Computadora
S/. 1200.00
Equipos de Electrónica S/. 60.00
Multímetro Digital RedLine
Total
S/. 1260.00
Cuadro 3: Materiales y Suministros
MATERIAL
VALOR
Imanes de Neodimio N45
S/. 400.00
Batería recargable de 12v y 19v.
S/. 80.00
Cables
S/. 50.00 27
Varillas de Fierros Galvanizados
S/. 20.00
Juego de Llaves Hexagonales en L
S/. 20.00
Alicate, Perilleros, Alicates, Cautín, cinta aislante, pinzas
S/. 60.00
Papeles 1,500 hojas
S/. 30.00
Transportes pasajes
S/. 90.00
Artículos de oficina
S/. 30.00 Total
S/.780.00
OTROS GASTOS
VALOR
Fuente: Elaboración propia Cuadro 4: Otros gastos
Llamadas
S/.
Comidas y refrigerios
S/. 600.00
Impresiones de informes
S/.
40.00
Pagos de Servicio Técnico
S/.
250.00
Pagos a servicio de Impresión 3D
S/.
400.00
OTROS
S/. 1,430.00
Fuente: Elaboración propia
28
140.00
Cuadro 5: Presupuesto PRESUPUESTO SEMANA
Actividad
SEM. 1
Elaboración del Diseño del plano del motor magnético en AutoCAD
SEM. 2
SEM. 3 SEM. 4 SEM. 5 SEM. 6 SEM. 7 SEM. 8 SEM. 9
Sub - actividad
Gasto estimado o presupuestado
Pedido de los imanes de neodimio 108 unidades Compra de los fierros galvanizados de 1 metro. Armar el prototipo Ubicación de las direcciones de los polos Compra de Baterías de 12v y 19v y materiales Medición del voltaje generado Prueba 1 Prueba 1
SEM. 10 SEM. 11
Prueba 2
SEM. 12
Prueba 2
SEM. 13
Comparación de la batería de 12V
SEM. 14
Comparación de la batería de 19V
SEM. 15
Análisis
S/. 4,520.00
Total
Fuente: Elaboración propia
3.2. FINANCIAMIENTO Los gastos de investigación serán financiados por mi propia parte. 29
3.3. CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES Cuadro 6: Cronograma de Actividades
30
3.4 CRONOGRAMA DE EJECUCIÓN El tiempo de inicio de las actividades será desde el 01/09/2017 hasta el 09/12/2017. Cuadro 7: Cronograma de Ejecución
31
MATRIZ DE CONSISTENCIA EFICIENCIA DE UN MOTOR MANGÉTICO PARA LA CARGA DE EQUIPOS PORTÁTILES A NIVEL LABORATORIO, 2017 PROBLEMA
OBJETIVOS
HIPÓTESIS
VARIABLES
METODOLOGÍA
Problema General
Objetivo General
Hipótesis General
V.I:
¿Cuál es la Eficiencia de un Motor
Determinar la eficiencia de un
La eficiencia del motor magnético será
Eficiencia de
Tipo de
Magnético para la carga de equipos
Motor magnético para la carga
altamente eficiente para la carga de los
un motor
Investigación: Es
portátiles a nivel laboratorio, 2017?
de equipos portátiles a nivel
equipos portátiles a nivel laboratorio,
magnético
Experimental
laboratorio, 2017
2017. Diseño de la
Problema Específico
Objetivo Específico
Hipótesis Específica
V.D:
Investigación:
¿En qué medida la Eficacia del
Evaluar la eficacia de un motor
La eficacia del motor magnético tendrá
Carga para
Experimental
motor magnético influye en la carga
magnético para la carga de
alta influencia en la carga de equipos
equipos
de los equipos portátiles a nivel
equipos
portátiles a nivel laboratorio, 2017.
portátiles
laboratorio, 2017?
laboratorio, 2017.
¿De qué manera se evaluará la
Evaluar
la
La potencia del motor magnético
influencia de la potencia del motor
potencia en la carga de equipos
influenciará en la carga de equipos
magnético para la carga de equipos
portátiles a nivel laboratorio,
portátiles a nivel laboratorio, 2017.
portátiles a nivel laboratorio, 2017?
2017.
portátiles
la
a
influencia
nivel
de
32
CAPÍTULO IV
CAPÍTULO IV
33
IV. REFERENCIAS 4.1. BIBLIOGRAFÍA
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35
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