Ciencias Exactas y Naturales

PJ-EN-293-AG Energía libre con imanes

Energía asequible y no contaminante

Asesor: MARISA CALLE MONROY

Pandilla Juvenil (1ro. 2do. y 3ro. de nivel Secundaria)

Renata Ramirez Santiago[TIkal], Leonardo Rodrigo Serrano Araiza[Tikal], Allan Montenegro Flores[Tikal]

Resumen

Los campos magnéticos, capaces de generar atracción o repulsión entre los elementos que interactúan, dependiendo de sus polaridades magnéticas: polos iguales se repelen, polos opuestos se atraen. Energía magnética es capacidad de la fuerza magnética de realizar un trabajo mecánico, pero también nos referimos a ella cuando hablamos de la energía que se almacena en un elemento conductor o un campo magnético. El proyecto está basado en distintas fuentes de información las cuales redactan que con un imán se puede crear energía infinita, pero esto es FALSO y que la trampa que utilizan es que ponen una bombilla de luces no tan conocidas, que hace que prenda el foco, para esto deben usar un foco especial que se prende cuando está cerca de electricidad o de algún campo de energía. Para conseguir prender un foco necesitamos unos imanes de bocina, que producen un gran campo magnético y que si son capaces de conducir energía, además de que se necesita un cable grueso capaz de conducir energía de un punto A a un punto B, es cable indicado es de calibre 10, pero es muy difícil de conseguir ya que fue descontinuado por daños que causaba a la salud. Comprobamos que existen muchos tipos de videos que engañan a la sociedad, y que solo crean información falsa, nosotros estamos aquí para desmentir este tipo de videos o fuentes de información, ya que si la gente sigue creyendo esto solo le dará audiencia y no se llevarán nada bueno, primero tenemos que investigar a fondo información y saber si es posible crear energía libre con dos o más imanes que puedes comprar en cualquier lado.

Pregunta de Investigación

¿Cómo crear un prototipo con campo magnético que genera energía para encender focos?

Planteamiento del Problema

Según una investigación realizada y publicada, en 2020 se registraron 55.7 millones de personas en situación de pobreza en México, esto equivale a un 43.9% de la población mexicana.El hombre a tomado en cuenta que la energía es fundamental para el crecimiento de empresas  Debido a esto en cierta parte del país, las personas no pueden adquirir o tener los mismos recursos que una persona de clase media. Hoy en día se da una fuerte competencia en el desarrollo de energías sustentables esto para dar un apoyo a los crecimiento industriales.

Antecedentes

La energía magnética es la energía acumulada a modo de campo magnético de una bobina por la que fluye energía eléctrica. Al contrario, una vez que el campo magnético desaparece, esta energía magnética se libera otra vez a modo de energía eléctrica. En un material magnetizado además hay acumulada energía magnética: equivale al trabajo que se debería hacer para orientar los dipolos magnéticos de aquel material en un campo magnético externo. En materiales ferromagnéticos, los dipolos magnéticos se alinean en pequeñas zonas (dominios magnéticos de Weiss) sin necesidad de un campo magnético externo. La energía magnética se descubrió en 1821 por el ser humano, se produce por el movimiento de cargas eléctricas por los objetos al interactuar, si las cargas de dos objetos, se mueven a la misma dirección estos experimentan fuerza activa, pero si se mueven en direcciones opuestas la fuerza que ejercen es repulsiva  

Es por esto que alrededor de las cargas en movimiento siempre habrá un campo magnético generado justamente por

el movimiento de dichas cargas. Si otras cargas en movimiento se acercaban al  campo magnético, interactúa  con él. Que las cargas estén en movimiento para que existan campos de fuerzas o energía magnética. Las cargas en reposo no producen campos magnéticos, tampoco fenómenos magnéticos. Los imanes poseen un campo magnético propio debido al movimiento y orientación  de los electrones dentro de los átomos.

Debido a esto la energía magnética debe ser producida por electroimanes, que consisten en un alambre eléctrico bobinado que recubre un material magnético, como el hierro. También puede producirse mediante la imantación de materiales susceptibles, ya sean temporales o permanentes. Se dice que los fenómenos magnéticos fueron observados por primera vez en la Antigua Grecia,  la ciudad de Magnesia del Meandro donde el mineral de la magnetita era particularmente abundante.

Hablando de áreas más teóricas el primer estudioso del magnetismo fue el filósofo griego Tales de Mileto (625-545 a. C.). Sin embargo, en la Antigua China también se lo estudió en paralelo, como lo evidencia una mención al respecto en el Libro del amo del valle del diablo del siglo IV a. C.

Heredó varios conocimientos, los cuales evolucionarán más adelante y serían estudiados por  alquimistas, naturalistas y religiosos, como por exploradores y filósofos y en especial tras la invención de la brújula en el siglo XIII. Además, el campo magnético de la Tierra fue descubierto en Groenlandia en 1551.

Sin embargo, recién en el siglo XIX los fundamentos del magnetismo fueron revelados científicamente, gracias a los adelantos en materia de física, química y electricidad. En ello tuvieron un rol indispensable Hans Christian Orsted, André-Marie Ampère, Carl Friedrich Gauss, Michael Faraday y en especial James Clerk Maxwell, con sus célebres ecuaciones.

La energía magnética en el mundo contemporáneo resulta sumamente ventajosa, ya que su almacenamiento y producción tienen aplicaciones importantísimas para la vida del ser humano, por ejemplo, en el transporte, la medicina o la industria de la generación eléctrica

Muchos materiales magnéticos ayudan a hacernos la vida más fácil, desde los imanes que pegamos del refrigerador, hasta los materiales magnéticos dentro de nuestras computadoras y del alternador de nuestros automóviles, pasando por los transformadores y toda una serie de moduladores de la electricidad, que emplean imanes para manejarla.

Por otro lado, las experiencias con este tipo de energía y las aplicaciones a iniciativas modernas cada día son más prometedoras. Podrían llegar a aproximarnos en un futuro cercano a fuentes limpias de energía.

El lado malo del aprovechamiento del magnetismo es que  los materiales naturalmente magnéticos carecen de la intensidad de campo magnético necesaria como para mover objetos grandes o para transmitir indefinidamente su energía a otros sistemas. Por ello, lo usual a la hora de valerse de magnetismo es el uso del electroimán, que requiere de un insumo constante de energía eléctrica

Hay algunos materiales conocidos que tienen propiedades magnéticas fácilmente detectables, como el níquel, el hierro, el cobalto y sus aleaciones, comúnmente llamados imanes. El magnetismo ocurre particularmente en los cables de electromagnetización. El magnetismo también tiene otras manifestaciones en la física, particularmente como uno de los dos componentes de la radiación electromagnética, como la luz.

En la actualidad hay una fuerte competencia e interés por el desarrollo de fuentes de energía sustentables para ser el principal apoyo del crecimiento industrial y social de cada nación. A lo largo de los años el hombre ha cubierto las necesidades de energía para ese crecimiento principalmente de fuentes fósiles como el petróleo, el cual que a su vez se encuentra en grandes cantidades en yacimientos en el subsuelo del planeta. Su extracción a lo largo de los años ha sido relativamente fácil, pero hoy en día en algunos países que no cuentan con tecnología para obtenerlo de mantos más profundos empiezan a preocuparse por encontrar alternativas a él. Para ellos se crean tecnologías para utilización de fuentes de energía alternativas y dispositivos que utilicen ese tipo de energía lo más eficientemente posible, tales son como los motores eléctricos que con la utilización de la menor energía eléctrica puedan generar torques y velocidades más altos reflejando así un motor más eficiente disminuyendo

pérdidas energéticas. Para ello, muchos fabricantes de motores eléctricos se enfocan en varias cosas para hacer de sus motores más eficientes, como lo son disminuir pérdidas por fricción y calor. Los motores eléctricos están compuestos principalmente por dos piezas, estator la cual es una pieza fija y el rotor que se encuentra libre rotacionalmente. La mayoría de los motores eléctricos son configurados de tal manera sean más eficientes, para ellos se realizan investigaciones en el comportamiento de los campos magnéticos que componen al motor, como son el campo magnético permanente del estator creado por imanes permanentes y el campo magnético variables que es creado por electroimanes. Las diferentes configuraciones de colocación y manipulación de energía magnética y eléctrica sobre el sistema pueden hacer de este un motor más eficiente buscando una reducción en pérdidas por calor o campos magnéticos sin aprovechar. Otra de los puntos críticos para obtener una mejor eficiencia es la reducción de la fricción ya sea por aire en el gap del estator y rotor o en el rodamiento del rotor, para ello se crean dispositivos aerodinámicos y rotores con menores resistencias al rodamiento. Cabe mencionar que en estos motores la principal fuente de movimiento en el rotor es la eficiente configuración para la generación de campos magnéticos a través de electroimanes que a su vez requieren de una corriente eléctrica. La demanda de energía y de servicios para el desarrollo social y económico con el fin de mejorar el bienestar y la salud de las personas va en aumento. Toda población requiere de servicios energéticos para cubrir necesidades humanas y no se diga de la industria la cual aporta riqueza a la comunidad. Desde 1850, la utilización de combustibles fósiles (carbón, petróleo y gas) en todo el mundo ha estado en aumento hasta convertirse en un suministro de energía predominante, esto lo que provoca un aumento en las emisiones contaminantes de dióxido de carbono (CO2).

Al hablar de energías renovables no nos referimos a un concepto heterogéneo de tecnologías. Algunos tipos permiten suministrar energía eléctrica, térmica y mecánica y producir combustibles capaces de cubrir necesidades de los servicios energéticos y que a su vez puede ser obtenida de fuentes como el sol, el flujo de aire, agua, las olas del mar, el calor del subsuelo y por eso los diferentes tipos de energías renovables reciben el nombre de Energía Solar, Eólica, Geotérmica, Fotovoltaica, Hidráulica, Oceánica, Magnética.

Dicen que por primera vez fueron observados en la ciudad de Magnesia del Mendro en Asia Menor, de ahí el término magnetismo. Sabían que ciertas piedras atraían el hierro y que las piezas de hierro atraían a otros. Estos fueron llamados imanes naturales. El primer filósofo en estudiar el fenómeno del magnetismo fue Tales de Mileto, un filósofo griego que vivió entre los años 625 a.

En China, la primera referencia a este fenómeno se encuentra en un manuscrito del siglo IV a. El científico Shen Kua escribió sobre la aguja de la brújula magnética y mejoró la precisión de la navegación utilizando el concepto astronómico del norte absoluto. En el siglo XII, los chinos ya habían desarrollado suficiente técnica para utilizar la brújula para mejorar la navegación. Peter Peregrinus de Maricourt, fue un erudito francés del siglo XIII que realizó experimentos sobre el magnetismo y escribió el primer tratado existente sobre las propiedades de los imanes.Su trabajo es destacado por la primera discusión detallada de una brújula. El cosmógrafo español Martín Cortés de Albacar se formó en Zaragoza y la escuela de pilotos gaditana descubrió y colocó el polo magnético en Groenlandia en 1551 para marineros españoles e ingleses facilitando considerablemente la navegación. Observó que la máxima atracción ejercida por los imanes sobre las piezas de hierro siempre ocurría en las áreas llamadas «polos» del imán. Descubrió la magnetización por influencia y fue el primero en darse cuenta de que la magnetización del hierro se pierde al calentarlo a rojo.

Objetivo

Construir un prototipo con un campo magnético para encender un foco.

Justificación

La energía magnética es muy compleja. Principalmente es aquella que está en los imanes porque están cargados con electrones, generalmente positivos, realizando un prototipo con materiales específicos el cual genere energía, principalmente por los imanes  y cobre.

Alrededor de una de cada siete personas, o 1100 millones de habitantes, no tienen acceso a la electricidad y casi 3000 millones todavía cocinan con combustibles contaminantes como keroseno, leña, carbón vegetal y estiércol

 Incluso los países que cuentan con acceso a menudo tienen un servicio muy poco confiable. Uno de cada tres países en desarrollo registra al menos 20 horas de cortes de energía al mes.

Cuando se tiene electricidad, esta puede ser cara: en muchos países de África específicamente al sur del Sahara los consumidores pagan de 20 a 50 centavos de dólar por kilovatio-hora en comparación con un promedio mundial cercano a 10 centavos de dólar. 

Si aplicáramos todas las tecnologías de eficiencia energética que ya están disponibles en la actualidad, podríamos reducir el consumo de energía en alrededor de un tercio.

Ahora vemos que los países cambian los combustibles fósiles por energías renovables, con nuevas inversiones en energía hidroeléctrica, geotérmica, solar y eólica (En nuestro caso magnética) formas que son bien conocidas por todos.

Además este nos ayuda para la vida del ser humano como, la medicina, en el transporte o la industria de la generación eléctrica. 

Primordialmente es aquella que está en los imanes ya que permanecen cargados con electrones, principalmente positivos, llevando a cabo un primer ejemplar con materiales específicos el cual haga energía, primordialmente por los imanes  y cobre. 

Ahora vemos que las naciones cambian los combustibles fósiles por energías renovables, con novedosas inversiones en energía hidroeléctrica, geotérmica, solar y eólica (En nuestro caso magnética) posibilidades que son bien conocidas por todos.

Hipótesis

Si logramos construir un prototipo que genera energía para encender focos, entonces podremos usar la energía para alumbrar.

Método (materiales y procedimiento)

2 Imanes de bocina 

1 Bombilla led

2 m de alambre de cobre calibre 10   

1 (30cm x 20cm) Tabla de madera 

1 Pistola de silicon

1 Kolaloka

1 Botella de plástico

1 Tornillo 

Procedimiento:

1.- Enrollar el plástico a medida de que entre el imán en el plástico y lo pegamos.

2.- Cortar separadores de aproximadamente 0.5cm de barras de silicón para poner entre los dos imanes que usaremos.

3.- Unir  los imanes con pegamento.

4.- Hacer un orificio a la medida del tornillo para atravesar el plástico en forma horizontal y poner el imán en medio del tornillo de forma que gire.

5,- Enrollar con nuestro alambre de cobre el plástico de forma que queden 150 vueltas arriba del tornillo y 150 vueltas abajo del tornillo.

6,- Conectar los dos cables sobrantes al foco LED y finalmente dar vueltas al tornillo para así generar nuestra fuente de energía.

Galería Método

Resultados

Se llegó al conocimiento científico sobre la energía que producen los imanes, pero no logramos descifrar la cantidad de energía que necesitamos, no es algo que sea imposible de realizar, pero la mayoría de fuentes de información pintan algo que es falso.

Galería Resultados

Discusión

Tomando en cuenta los diferentes procedimientos que llevamos a cabo, llegamos a la conclusión que nos permite decir que la energía con campos magnéticos no es posible, por lo menos utilizando nuestros materiales y procedimientos. Nuestros prototipos querían llevar a cabo un campo magnético el cual podría permitir encender por lo menos un foco de 9 voltios. Al realizar nuestras pruebas nos dimos cuenta que no es posible llevarlo a cabo debido a que para generar energía necesitamos una chispa eléctrica, pero le quitaría protagonismo a nuestra idea principal.

Conclusiones

Los imanes que ocupamos no generan suficiente energía para el campo magnético por lo que no descartamos la idea de producir suficiente potencia para encender nuestro foco.

Nosotros no encontramos fuentes verídicas que puedan confirmar que esta alternativa de energía libre sea posible hoy en día.

Bibliografía

Manuel David Rodriguez Santillan y Michael Javier Leon Yungaicela. (2016). Análisis y aplicación de un generador de imanes permanentes para un sistema de energía eólica . 2016, de Universidad politécnica salesiana ecuador 

 

Energía magnética”. Autor: Estefanía Coluccio Leskow. De: Argentina. Para: Concepto.de. Disponible en: https://concepto.de/energia-magnetica/. Última edición: 16 de julio de 2021. Consultado: 11 de noviembre de 2021 – Fuente: https://concepto.de/energia-magnetica/

MediaHouse GmbH. (s/f). Energía magnética. Siemens-stiftung.org. Recuperado el 16 de noviembre de 2021, de https://crea-portaldemedios.siemens-stiftung.org/energia-magnetica-101585

DE MAESTRÍA EN CIENCIA Y TECNOLOGÍA AMBIENTAL. Presenta:, T. D. E. I. (s/f). ¿ENERGÍA LIBRE? MOTOR MAGNÉTICO IMPULSADO POR IMANES PERMANENTES. Repositorio Institucional.mx. Recuperado el 16 de noviembre de 2021, de https://cimav.repositorioinstitucional.mx/jspui/bitstream/1004/829/1/Jaime%20Lorenzo%20Fonseca%20MCTA.pdf

Summary

Magnetic fields, capable of generating attraction or repulsion between interacting elements, depending on their magnetic polarities; like poles repel, opposite poles attract. Magnetic energy is the ability of the magnetic force to perform mechanical work, but we also refer to it when we talk about the energy that is stored in a conductive element or a magnetic field. The project is based on different YouTube videos that say that with a magnet you can create infinite energy, but this is FALSE and that the trap they use is that they put a strange light bulb, which makes the focus turn on, for this they must use a special bulb that turns on when near electricity or an energy field. To turn on a spotlight we need some speaker magnets, which produce a large magnetic field and, if they are capable of conducting energy from a point A to a point B, the indicated cable is 10 gauge. But it is very difficult to obtain now which was discontinued due to damage to health. We verified that there are many types of videos, because if people continue to believe this will give them more views and they will not take anything good, first we have to thoroughly investigate information and know if it is possible to create free energy with two or more magnets that you can buy Anywhere

Research Question

How to create a prototype with a magnetic field that generates energy to light bulbs?

Problem approach

According to an investigation carried out and published, in 2020 there were 55.7 million people living in poverty in Mexico, this is equivalent to 43.9% of the Mexican population. The man has taken into account that energy is essential for the growth of companies. Because of this, in a certain part of the country, people cannot acquire or have the same resources as a middle-class person. Today there is strong competition in the development of sustainable energies to support industrial growth.

Background

Objective

Build a prototype with a magnetic field to light a light bulb.

Justification

Magnetic energy is very complex. Mainly it is the one that is in the magnets because they are charged with electrons, generally positive, making a prototype with specific materials which generates energy, mainly by magnets and copper.
Around one in seven people, or 1.1 billion people, do not have access to electricity and almost 3 billion still cook with polluting fuels such as kerosene, firewood, charcoal and manure
Even countries that do have access often have very unreliable service. One in three developing countries experiences at least 20 hours of power outages per month. When you have electricity, it can be expensive: in many countries in Africa, specifically sub-Saharan Africa, consumers pay 20 to 50 cents on the dollar per kilowatt-hour compared to a world average close to 10 cents on the dollar.
If we applied all the energy efficient technologies that are already available today, we could reduce energy consumption by around a third.
Now we see that countries change fossil fuels for renewable energy, with new investments in hydroelectric, geothermal, solar and wind energy (in our case magnetic) forms that are well known to all.
In addition, this helps us for the life of the human being, such as medicine, transportation or the electricity generation industry.
Primarily it is the one that is in the magnets since they remain charged with electrons, mainly positive, carrying out a first copy with specific materials which makes energy, primarily by magnets and copper.
Now we see that nations change fossil fuels for renewable energies, with novel investments in hydroelectric, geothermal, solar and wind energy (in our case magnetic) possibilities that are well known by all.If we manage to build a prototype that generates energy to light bulbs, then we can use the energy to light.

Hypothesis

If we manage to build a prototype that generates energy to light bulbs, then we can use the energy to light.

Method (materials and procedure)

2 speaker magnets
1 led bulb
2 m of 10 gauge copper wire
1 (30cm x 20cm) Wooden Board
1 glue gun
1 kolaloka
1 plastic bottle
1 screw

Process:
1.- Roll up the plastic as the magnet enters the plastic and stick it.
2.- Cut separators of approximately 0.5cm from silicone bars to put between the two magnets that we will use.
3.- Join the magnets with glue.
4.- Make a hole to the size of the screw to cross the plastic horizontally and place the magnet in the middle of the screw so that it rotates.
5, – Wrap our plastic copper wire so that there are 150 turns above the screw and 150 turns below the screw.
6 – Connect the two remaining cables to the LED focus and finally turn the screw to generate our power source.

Results

Scientific knowledge about the energy produced by magnets was reached, but we could not decipher the amount of energy we need, it is not something that is impossible to do, but most sources of information paint something that is false.

Discussion

Conclusions

The magnets that we use do not generate enough energy for the magnetic field, so we do not rule out the idea of ​​​​producing enough power to light our bulb.
We have not found reliable sources that can confirm that this free energy alternative is possible today.

Bibliography

Manuel David Rodriguez Santillan y Michael Javier Leon Yungaicela. (2016). Análisis y aplicación de un generador de imanes permanentes para un sistema de energía eólica . 2016, de Universidad politécnica salesiana ecuador 

 

Energía magnética”. Autor: Estefanía Coluccio Leskow. De: Argentina. Para: Concepto.de. Disponible en: https://concepto.de/energia-magnetica/. Última edición: 16 de julio de 2021. Consultado: 11 de noviembre de 2021 – Fuente: https://concepto.de/energia-magnetica/

MediaHouse GmbH. (s/f). Energía magnética. Siemens-stiftung.org. Recuperado el 16 de noviembre de 2021, de https://crea-portaldemedios.siemens-stiftung.org/energia-magnetica-101585

 

DE MAESTRÍA EN CIENCIA Y TECNOLOGÍA AMBIENTAL. Presenta:, T. D. E. I. (s/f). ¿ENERGÍA LIBRE? MOTOR MAGNÉTICO IMPULSADO POR IMANES PERMANENTES. Repositorio Institucional.mx. Recuperado el 16 de noviembre de 2021, de https://cimav.repositorioinstitucional.mx/jspui/bitstream/1004/829/1/Jaime%20Lorenzo%20Fonseca%20MCTA.pdf