Ciencias de la Ingeniería

PK-EN-182-CY Desarrollo de un generador mecánico de energía eléctrica elaborado con basura tecnológica del hogar.

Asesor: Sandy Berenice Torres Diaz

Pandilla Petit, (preescolar y 1ro. y 2do. año de primaria)

Resumen

Los desechos de equipos eléctricos y electrónicos, desde un refrigerador, un aparato de aire acondicionado hasta un celular o un juguete, han aumentado en el mundo en más de 9 millones de toneladas desde 2014. En 2019, se produjeron 53 millones de toneladas de residuos electrónicos en todo el planeta y se calcula que para 2030 superarán los 75 millones de toneladas. El objetivo principal de este proyecto es construir y probar un generador mecánico de energía eléctrica que pueda ser utilizado para generar electricidad a partir de basura electrónica que se encuentra en casa, favoreciendo con ello el reciclaje electrónico. Este generador será una alternativa sostenible y eficiente para la producción de electricidad, especialmente en áreas donde otras fuentes de energía puedan no estar disponibles, ser costosas, y con ello generar conciencia del tema e involucrar a los pequeños en el ámbito del reciclaje electrónico.

Pregunta de Investigación

¿Será posible diseñar y construir un generador mecánico de energía, eficiente para la producción de energía eléctrica, a partir de desechos electrónicos ya disponibles en casa?

Planteamiento del Problema

De todos los bienes que produce la sociedad de consumo actual, uno de los más dañinos debido a su toxicidad y a la gran cantidad de residuos que se generan anualmente es la denominada basura tecnológica. Este tipo de basura hace referencia a los equipos electrónicos y eléctricos que han quedado en desuso.

El gran problema que se deriva de la basura tecnología surge a partir de los metales pesados que contiene. Cuando estos metales se liberan en el medio ambiente, el efecto de su contaminación afecta tanto al aire (cuando la basura tecnológica se quema y produce humo tóxico) como a la tierra y al agua.

De las alternativas que existen para reducir la basura tecnológica, se encuentra el reciclaje. Darle un nuevo uso a un aparato que ya no usamos.

Un generador mecánico de energía eléctrica elaborado a partir de basura electrónica que tenemos en casa, puede proporcionar una solución rápida confiable y rentable para la generación de energía en entornos domésticos de una forma sencilla y en la cual nosotros como niños, podemos involucrarnos y ser partícipes de la elaboración del mismo

En muchos hogares, especialmente en áreas donde la electricidad es costosa, o posterior a algún desastre natural tal y como sucedió en nuestro país con el Huracán Otis, en Acapulco, existe una necesidad de tener al alcance, fuentes de energía alternativas y sostenibles.

Aunque los paneles solares y los generadores eólicos son opciones populares, su viabilidad puede estar limitada por factores como la ubicación geográfica y las condiciones climáticas.

Antecedentes

Generador es una palabra latina que significa creador o productor. En la industria de la energía, este término hace referencia a un aparato que produce energía eléctrica. Aunque la electricidad se genera de forma natural no aparece en una forma en que esté lista para su uso. Para un uso práctico, se produce a través de otras formas de energía.

Como la energía no se puede crear ni destruir, sino transformar de una forma a otra, cualquier modo de generación de electricidad necesita una fuente de combustible. Técnicamente, en los generadores eléctricos la electricidad se genera a partir de energía mecánica.

La energía mecánica de un cuerpo o de un sistema físico es la suma de su energía cinética y la energía potencial. Se trata de una magnitud escalar relacionada con el movimiento de los cuerpos y con las fuerzas de origen mecánico. Los humanos han sabido aprovechar la energía mecánica desde tiempos muy tempranos y en muy diversas aplicaciones, comenzando por los inventos de los griegos con las poleas y engranajes o con las máquinas de guerra fenicias y romanas.

A lo largo de la historia, se han utilizado diferentes tipos de generadores mecánicos para producir energía eléctrica. Estos incluyen, generadores de manivela, generadores de bicicleta y otros dispositivos que convierten el movimiento mecánico en energía eléctrica.

El generador eléctrico fue inventado por Michael Faraday en 1831. Faraday descubrió que, si movía un imán dentro de una bobina de alambre, se producía una corriente eléctrica en el cable. Este descubrimiento condujo a la invención del generador eléctrico, que es una máquina que convierte la energía mecánica en energía eléctrica mediante la inducción electromagnética.

En contraste con el avance tecnológico, y de acuerdo a la Organización de las Naciones Unidas, al año se generan más de 50 millones de toneladas de basura tecnológica.

La basura tecnológica, basura electrónica o chatarra tecnológica, son todas aquellas piezas y productos eléctricos y electrónicos que han sido desechados o descartados, ya sea porque han dejado de funcionar por avería o porque el paso del tiempo ha hecho que quedaran obsoletos.

Estamos hablando de muchos aparatos que tenemos en nuestra vivienda como televisores, vídeos, ordenadores, tablets, teléfonos móviles, pero también de electrodomésticos, juguetes y de los periféricos de todos ellos..

Móviles, tabletas, portátiles, juguetes… La proliferación de dispositivos digitales se está convirtiendo en un problema para el planeta porque, cuando su vida útil finaliza o cuando ya no los ocupamos, simplemente los tiramos a la basura o los reemplazamos por algo mejor o ¨nuevo¨.

Entre las sustancias más habituales que contienen estos desechos se encuentran elementos como el cadmio, el plomo, el óxido de plomo, el níquel o el mercurio. Estos elementos tóxicos contaminan ríos, lagos y mares, y emiten gases a la atmósfera que provocan desequilibrios en los ecosistemas.

¿Cómo reducir la chatarra tecnológica?

Reducir el consumo es una alternativa, Ser menos permeable al ¨marketing¨que fomenta el consumo

Reutilizar: Heredar aparatos a familiares o amigos, aparatos que aún funcionen. Comprar equipos de segunda mano. Donarlos.

Reciclar: Cuando el producto ya no funciona y no puede ser utilizado por alguien cercano se debe optar por el reciclaje. El reciclaje es la recolección y el procesamiento de desechos. Este supone crear nuevos productos basados en esos mismos materiales.

Este dato pone de manifiesto la creciente importancia del reciclaje, que también arroja cifras preocupantes: solo el 17,4 % se recicla, con zonas como América Latina recuperando solo un 2,7 %.

En promedio, cada mexicano produce entre 7 y 9 kilogramos de basura electrónica al año, lo que convierte a nuestro país en el tercer generador de esta clase de deshechos donde, multiplicando esta cifra por los 120 millones de habitantes que hay en México, se estarían generando entre 840 a mil 80 toneladas de basura electrónica.

En México son pocas las alternativas para el reciclaje electrónico. La Comisión del Agua del Estado de México preocupada por la generación de basura electrónica en nuestro Estado, lanzó en 2021 el programa denominado Recicla-ON, invitaba a recaudar desechos electrónicos promoviendo una correcta disposición final de los mismos.

En Ciudad de México cada fin de mes se realiza un Programa llamado Reciclatrón, el cual busca promover entre la ciudadanía el correcto manejo, separación y reciclaje de residuos electrónicos y eléctricos

Objetivo

Construir y probar un generador mecánico de energía eléctrica que pueda ser utilizado para generar electricidad a partir de basura electrónica que se encuentra en casa, favoreciendo con ello el reciclaje electrónico. Este generador será una alternativa sostenible y eficiente para la producción de electricidad, especialmente en áreas donde otras fuentes de energía puedan no estar disponibles, ser costosas, y con ello generar conciencia del tema e involucrar a los niños en el ámbito del reciclaje electrónico.

Justificación

A medida que pasa el tiempo el hombre ha desarrollado diversas formas de generar energía eléctrica, pero   cada   vez   se   hace   más   evidente   la   necesidad   de   buscar   nuevas   formas   de generación de ésta, a un costo más bajo y con mayor eficiencia. El uso de generadores mecánicos podría tener un impacto positivo en la mitigación del cambio climático, al proporcionar una fuente de energía limpia, renovable y disponible en todo momento.

Ofrecen una alternativa viable para comunidades y hogares que buscan independizarse de las redes eléctricas convencionales, especialmente en áreas remotas o con acceso limitado a la electricidad.

Son una opción accesible y en la cual los niños pueden involucrarse y de una manera sencilla construir su propio generador y motivar a otros niños a realizar lo mismo, reciclando y dándole una segunda oportunidad a los desechos electrónicos. Reciclaje electrónico que en México mínimamente no se realiza.

Hipótesis

Si se construye un generador mecánico de energía eléctrica elaborado a partir de desechos electrónicos disponibles en casa, se favorecerá el reciclaje electrónico, creando así una alternativa sostenible y eficiente para la producción de electricidad, contribuyendo al reciclaje desechos tecnológicos.

 

Método (materiales y procedimiento)

El proyecto se realizará en casa de manera voluntaria y adecuando el área del estudio. Para el control de la maniobra, el estudio será de tipo experimental ya que se elaborará un generador eléctrico mecánico para comprobar la hipótesis planteada.

Posterior a la adecuación del espacio físico, se colocarán los materiales en una superficie lisa:

1.- Legos

2.- Llantas de carritos de juguete

3.- Ligas

4.- Motores eléctricos extraídos de juguetes que ya no se usen.

5.- Cables USB

6.- Cinta de aislar

7.- Desarmador de cruz pequeña

8.- Cúter

9._ Cautín

10.- Pistola de silicón

Se le retirarán los motores eléctricos a los juguetes, utilizando el desarmador, retirando previamente los tornillos a fin de desarmar el juguete.

Posteriormente con los legos se creará un armazón en el cual utilizaremos la llanta de un juguete y una liga, a fin de crear un sistema de polea 1:5.

En la polea más pequeña se colocarán los dos motores pegándolos con silicón, se sujetarán con cinta de aislar al armazón para que no se muevan. Ambos motores se soldarán a un cable USB.

El cable usb se conectará a una pila recargable.

La manivela de la polea se girará lo que generará energía y con ello cargar la batería recargable.

 

 

Galería Método

Resultados

A partir de desechos electrónicos y de materiales disponibles en casa, pude elaborar un generador electrico, mismo que funcionó, pues la finalidad era que, al girar la manivela de la polea, la pila recargable se encendiera, y con ello, cargar la batería de mi celular.

 

Galería Resultados

Discusión

Ésta es una pequeña alternativa para cuando no tengamos en casa energía eléctrica, o bien, cuando ya no queremos algunos juguetes, mismos que tiramos a la basura porque consideramos son viejos o porque tenemos juguetes nuevos.

Conocer lo que hay dentro de un aparato eléctrico trae consigo aprendizaje, nos sirve para entender las bases de un motor, del cómo se genera energía. Y todo esto con miras a analizar y entender la problemática que trae la cantidad enorme de basura electrónica que generamos.

Conclusiones

Al realizar estos experimentos llegué a la conclusión de que es posible darle una segunda oportunidad a los juguetes que ya no usamos. Es posible crear un generador eléctrico con materiales que podemos encontrar en el hogar y que aunque pareciese que son de uso para personas adultas, si nosotros como niños conocemos y entendemos las bases de la electricidad, de un motor eléctrico, máquinas simples podemos hacer grandes cosas y en un futuro innovar en el área de tecnología.

Hace falta en nuestro país,  la cultura del reciclaje de basura electrónica y poner manos a la obra en el tema. Este experimento será útil en caso de algún desastre natural o en zonas remotas. Podemos hacer cosas enormes.

Este es un prototipo a escala. Podemos usar bicicletas, otros juguetes, motores de aparatos electrónicos, alternadores de autos descompuestos, entre muchas otras cosas

Los generadores mecánicos ofrecen una prometedora alternativa para la generación de energía eléctrica en el hogar, es necesario seguir investigando y desarrollando soluciones innovadoras para abordar los desafíos técnicos, económicos y medioambientales asociados con su implementación a gran escala

Bibliografía

  1. Hewwit, Paul G 1995, Fisica Conceptual. Addison Wesley Iberoamericana

 

  1. Historia de la electricidad. Fundación Endesa.Sitio Web https://www.fundacionendesa.org/es/educacion/endesa-educa/recursos/historia-de-la-electricidad

 

  1. Motor eléctrico para niños, Enciclopedia Kiddle, Sitio Web : https://ninos.kiddle.co/Motor_el%C3%A9ctrico#:~:text=El%20motor%20el%C3%A9ctrico%20es%20un,un%20estator%20y%20un%20rotor.

 

  1. La contaminación tecnológica, un problema del siglo XXI Sitio Web https://www.iberdrola.com/sostenibilidad/que-es-basura-tecnologica

 

  1. GSMA eWaste – América Latina. (2014). El aporte de los operadores móviles en la reducción de la basura electrónica: Estudio de casos (1). Recuperado en enero de 2019 de https://www.gsma.com/latinamerica/wp-content/uploads/2014/05/eWaste-Latam-spa-Completo.pdf

 

Summary

Waste electrical and electronic equipment, from a refrigerator, an air conditioner to a cell phone or a toy, has increased worldwide by more than 9 million tons since 2014. In 2019, 53 million tons of waste were produced electronics throughout the planet and it is estimated that by 2030 they will exceed 75 million tons. The main objective of this project is to build and test a mechanical electric energy generator that can be used to generate electricity from electronic waste found at home, thereby promoting electronic recycling. This generator will be a sustainable and efficient alternative for the production of electricity, especially in areas where other energy sources may not be available, be expensive, and thereby raise awareness of the issue and involve children in the field of electronic recycling.

 

Research Question

Will it be possible to design and build an efficient mechanical energy generator for the production of electrical energy from electronic waste already available at home?

Problem approach

Background

Objective

Justification

Hypothesis

Method (materials and procedure)

Results

Discussion

Conclusions

Bibliography