Ciencias Exactas y Naturales

PK-345-EN Cargador de celular para bicicleta utilizando transformación de energías

  • Categoría: Pandilla Kids (3ro., 4to., 5to. y 6to. Año de primaria)
  • Área de participación: Ciencias Exactas y Naturales
  • Asesor: Elizabeth Acosta Hernández
  • Autor: MIGUEL ANGEL VAZQUEZ OMAÑA ()

Resumen

La electricidad nos proporciona grandes beneficios: es la fuente de energía que mueve ciertos medios de transporte (tranvías, el metro y algunos automóviles); en la industria es indispensable para que funcionen máquinas de todo tipo.

Es de utilidad para alumbrar casas, escuelas o calles y proporciona la energía para que funcionen los aparatos eléctricos del hogar, como: refrigerador, televisor, radio, computadora o plancha, entre otros. La energía eléctrica se produce en plantas generadoras de diferentes tipos, según los insumos que se utilizan para producirla.

En la actualidad el consumo de energía eléctrica en México   es un factor muy importante en la contaminación del medio ambiente ya que muchas veces esta energía es obtenida a través de la quema   de combustibles, sin embargo la obtención de energía eléctrica de manera sustentable es una alternativa para reducir los niveles de contaminación que la obtención de energía produce.

Pregunta de Investigación

¿Se podría cargar un celular con una bicicleta y al mismo tiempo ayudar al medio ambiente?

Planteamiento del Problema

Siempre que el cargador esté conectado estará consumiendo energía eléctrica si tenemos millones de cargadores conectados al mismo tiempo, estos requerirán mucha energía, y estarán emitiendo grandes cantidades de CO2,  Si no hacemos conciencia del mal que estamos haciendo al medio ambiente, seguiremos contribuyendo al deterioro del planeta.

Antecedentes

La inducción electromagnética, definida a través de la Ley de Faraday-Lenz, es la producción de corrientes eléctricas por campos magnéticos variables con el tiempo. Este fenómeno indica que es la existencia de un campo magnético lo que nos producirá corrientes eléctricas. Además, la corriente eléctrica incrementa en aumentar la rapidez con la que se producen las variaciones de flujo magnético.

Usamos electricidad para suministrar energía a las computadoras y para hacer que los motores funcionen. El magnetismo hace que un compás o brújula apunte hacia el norte, y hace que nuestras notas queden pegadas al refrigerador. Sin radiación electromagnética viviríamos en la obscuridad ¡pues la luz es una de sus muchas manifestaciones!.

La electricidad puede existir como carga estacionaria, conocida como electricidad estática; también puede estar en movimiento y fluyendo, conocida como corriente eléctrica. Las partículas subatómicas tales como los protones y electrones, poseen cargas eléctricas minúsculas. En tiempos relativamente recientes, la humanidad ha aprendido a almacenar el poder de la electricidad. Este poder, y los muchos tipos de circuitos y dispositivos eléctricos que el hombre ha inventado, han transformado el mundo de manera radical. La electricidad también juega un papel importante en el mundo natural, cuando se generan poderosos rayos que producen señales que se desplazan a través de nuestros nervios.

El magnetismo es primo hermano de la electricidad. Algunos materiales, tales como el hierro, son atraídos por imanes, mientras que otros, como el cobre, ignoran su influencia. Describimos el movimiento de objetos influenciados por imánes en términos de campos magnéticos. Sabemos que los imanes tienen polo norte y polo sur, y que polos iguales se rechazan entre sí, mientras que polos opuestos se atraen. La electricidad y el magnetismo son dos caras de una simple fuerza fundamental. Al acelerar un imán se producirá una corriente eléctrica, si varías el flujo de electricidad, se origina un campo magnético. Estos principios los usamos en la construcción de motores y generadores.

La energía mecánica se define como la suma de la energía cinética y la energía potencial, ya que es la que se deriva de la posición y el movimiento de un objeto. Esto es así porque generalmente ambas energías están muy relacionadas.

Se dice que el Dinamo fue el primer generador eléctrico apto para un uso industrial, pues fue el primero basado en los principios de Michael Faraday y construido en 1832 por el fabricante francés de herramientas Hippolyte Pixii.

En electricidad existen dos tipos principales de corriente eléctrica: corriente continua y corriente alterna.

La corriente continua es aquella cuyos valores instantáneos a lo largo del tiempo son de la misma magnitud. Suele estar suministrado por pilas, baterías, dinamos, fuentes de alimentación de corriente continua Una de las características fundamentales de la corriente continua es que tiene polaridad: Uno de los conductores es el positivo (de color rojo) y el otro el negativo (de color negro), también llamado éste último masa. Esto implica que los receptores deben conectarse de acuerdo a esa polaridad, de lo contrario podríamos obtener consecuencias no deseadas, y en el mejor de los casos no funcionaran. Piensa por un momento en una radio, un juguete, una cámara de fotos etc.., y seguro que caes en la cuenta que las pilas o fuentes de alimentación de esos elementos sólo se pueden conectar de una determinada manera.

CORRIENTE ALTERNA.

Una corriente que cambie de sentido a intervalos de tiempo recibe el nombre de corriente alterna.

La corriente que tenemos en las bases de enchufe de casa se denomina corriente alterna senoidal.

.La forma de la onda senoidal es periódica, ya que se reproduce idénticamente en intervalos de tiempo iguales.

Objetivo

Construir un dispositivo que cargue un celular y que promueva la actividad física y sea benéfico con el medio ambiente.

Justificación

Al ver que niños y jóvenes, dedicaban mas tiempo a dispositivos electrónicos que al ejercicio, quise fabricar un dispositivo que cargue un celular y que promueva la actividad física y sea benéfico con el medio ambiente.

Hipótesis

Si logro elaborar un dispositivo que ayude a cargar nuestro teléfono, utilizando la  bicicleta, entonces podré demostrar y ayudar a la mejora de la calidad de vida de las personas y del medio ambiente.

Método (materiales y procedimiento)

Método.

Materiales:

  • Dinamo de 12 volts
  • Puente rectificador
  • Condensador uf 1000 de 35 v
  • Regulador de voltaje Im7805
  • Condensador de 10 Uf
  • Condensador de 0,1 Uf
  • Jack usb
  • Cable delgadoCreación del dispositivoPasos:1.- se coloca el alternador en la bicicleta, el alternador tiene corriente alterna, lo que necesitamos es convertir esa corriente alterna de 12v a corriente directa.2.- usar los puentes rectificadores (diodos) extremo con extremo, genrando cuatro puntos, de los cuales utilizaremos dos puntos para colocar la salida del dinamo de corriente alterna y sacarremos las dos puntas de corriente directa (positiva y negativa).3.- colocamos dentro  positivo y      negativo el Condensador uf 1000 de 35 v, tiene una patita larga y una corta, la corta es positivo y larga negativo, lo colocamos dentro del circuito integrado, y ahora tenemos 12v de corriente directaReducción de voltaje de 12v a 5v 4.- con el Condensador de 10 Uf y el Regulador de voltaje Im7805, colocaremos a los extremos de nuestra conexión de USB el positivo y el negativo.

    Investigación de campo

    Asistí al museo Universum ubicado en C.U para realizar mi investigación acerca de la electricidad y el magnetismo.

Galería Método

Resultados

Con este dispositivo me pude dar cuenta que  aproveche la energía mecánica que se produce al pedalear la bicicleta para convertirla en energía eléctrica capaz de cargar la batería del celular. Y así ayudar al medio ambiente no contaminando.

Galería Resultados

Discusión

Conclusiones

El ahorro es de 300 gramos de CO2 por día, estamos hablando de un promedio por dispositivo móvil de 110 kg en un año, por cada uno. Si, por ejemplo, 5 millones de ciudadanos lo utilizaran, hablaríamos de entre 500 y 550 mil toneladas de dióxido de carbono menos, en emisiones

Por lo tanto el dejar los cargadores de celular conectados cuando ya cargaron el celular si contribuye al calentamiento global, la energía desperdiciada por estos cargadores podría abastecer a 60.000 hogares al año

Bibliografía

INEGI. (2009). ENERGIA. 3 DE MARZO DE 2019, de INEGI CENSOS ECONÓMICOS Sitio web: http://cuentame.inegi.org.mx/economia/parque/electricidad.html

 

IBERDROLA. (2019). EFECTOS AMBIENTALES DE LA PRODUCCIÓN Y DISTRIBUCIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA. 3 DE MARZO DE 2019, de IBERDROLA Sitio web: https://www.iberdrola.com/wcorp/gc/prod/es_ES/sostenibilidad/docs/efectos_energia.pdf

OMAR ORTEGA. (2017). Energía solar para celular reduciría hasta 500 mil toneladas emisiones de CO2. 3 DE MARZO 2019, de EL FINANCIERO Sitio web: https://www.elfinanciero.com.mx/tech/asi-impactarias-al-medio-ambiente-si-cargas-tu-celular-con-energia-solar

 

JOSE GARRIGOS. (2011). CICLO FORMATIVO DE GRADO SUPERIOR: TÉCNICO SUPERIOR EN INDUSTRIA ALIMETARIA INTRODUCCIÓN A LA ELECTRICIDAD . 3 DE MARZO 2019, de I.E.S. ANDRÉS DE VADELVIRAN Sitio web: http://platea.pntic.mec.es/~jgarrigo/SAP/archivos/1eva/Introduccion_a_la_electricidad.pdf

 



PK-345-EN Cargador de celular para bicicleta utilizando transformación de energías

Summary

Electricity provides us with great benefits: it is the source of energy that moves certain means of transport (trams, the metro and some cars); in the industry it is indispensable for machines of all kinds to work.

It is useful for lighting homes, schools or streets and provides the energy to run the household electrical appliances, such as: refrigerator, television, radio, computer or iron, among others. Electric power is produced in generating plants of different types, depending on the inputs used to produce it.

Currently the consumption of electricity in Mexico is a very important factor in the pollution of the environment since many times this energy is obtained through the burning of fuels, however obtaining electricity in a sustainable manner is an alternative to reduce the levels of pollution that the production of energy produces

 

 

Research Question

Could you load a cell phone with a bicycle and at the same time help the environment?

Problem approach

Whenever the charger is connected it will be consuming electricity if we have millions of chargers connected at the same time, these will require a lot of energy, and will be emitting large amounts of CO2, If we do not realize the evil we are doing to the environment, we will continue contributing to the deterioration of the planet.

Background

Objective

To build a device that charges a cell phone and that promotes physical activity and is beneficial to the environment.

Justification

I am interested in this topic because  when I saw that the children and young people spent more time on electronic devices than on exercise, I wanted to make a device that charges a cell phone and that promotes physical activity and is beneficial to the environment.

Hypothesis

If I manage to develop a device that helps to charge our phone, using the bicycle, then I can demonstrate and help improve the quality of life of people and the environment.

Method (materials and procedure)

Method.Materials: Dynamo of 12 voltsPower rectifierCondensador uf 1000 of 35 vRanger of voltage Im7805Condensador of 10 UfCondensador of 0,1 UfJack usbSmall cableCreation of the devicePasos: 1.- the alternator is placed in the bicycle, the alternator has alternating current, what we need is to convert that alternating current of 12v to direct current.2.- use the rectifier bridges (diodes) end to end, generating four points, of which we will use two points to place the output of the alternating current dynamo and remove the two points of direct current (positive and negative) .3.- we place inside the positive and negative condenser uf 1000 of 35 v, it has a long and a short leg, the short one is positive and long negative, we place it inside the integrated circuit, and now we have 12v direct currentReduction of voltage from 12v to 5v 4.- with the 10 Uf condenser and the Im7805 voltage regulator, we will place the ends of our The USB connection was positive and negative. Field research I attended the Universum museum located in C.U to do my research about electricity and magnetism.

Results

With this device I will be able to realize that I take  advantage of the mechanical energy that comes from pedaling the bicycle to convert it into electrical energy capable of charging the cell phone’s battery. And thus help the environment by not polluting.

 

Discussion

Conclusions

The saving is 300 grams of CO2 per day, we are talking about an average per mobile device of 110 kg in a year, for each one. If, for example, 5 million citizens used it, we would talk about between 500 and 550 thousand tons of carbon dioxide less, in emissions

Therefore leaving the cell phone chargers connected when the cell phone was already charged if it contributes to global warming, the energy wasted by these chargers could supply 60,000 homes per year.

Bibliography

INEGI. (2009). ENERGY. MARCH 3, 2019, from INEGI CENSOS ECONÓMICOS Website: http://cuentame.inegi.org.mx/economia/parque/electricidad.htmlI

BERDROLA (2019). ENVIRONMENTAL EFFECTS OF PRODUCTION AND ELECTRICITY ENERGY DISTRIBUTION. MARCH 3, 2019, of IBERDROLA Website: https://www.iberdrola.com/wcorp/gc/prod/es_ES/sostenibilidad/docs/efectos_energia.pdf

OMAR ORTEGA. (2017). Solar energy for cell phones would reduce CO2 emissions by up to 500 thousand tons. MARCH 3, 2019, from EL FINANCIERO Website: https://www.elfinanciero.com.mx/tech/asi-impactarias-al-medio-ambiente-si-cargas-tu-celular-con-energia-solar

JOSE GARRIGOS. (2011). HIGHER DEGREE OF TRAINING CYCLE: HIGHER TECHNICIAN IN FOOD INDUSTRY INTRODUCTION TO ELECTRICITY. MARCH 3, 2019, from I.E.S. ANDRÉS DE VADELVIRAN Website: http://platea.pntic.mec.es/~jgarrigo/SAP/archivos/1eva/Introduccion_a_la_electricidad.pdf