PK – CI – 12 – JA ¿Cómo crear un generador eléctrico con basura tecnológica del hogar?

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.

Palabras clave: Generador, eléctrico, basura, electrónica, reciclaje

Waste from 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 electronic waste were produced worldwide and it is estimated that by 2030 this figure will exceed 75 million tons. The main objective of this project is to build and test a mechanical electric power 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 or expensive, thereby raising awareness of the issue and involving children in the field of electronic recycling.

Key words: Generator, electrical, waste, electronic, recycling

Nopa tlasoli tlen electrónica quiixnextia se tlaohuijcayotl tlen yahui ipan nopa tlachicahualistli, celular, tabletas, tableros, juguetes electrónicas mojmostla quinquixtilíaj, ax onca se tlamantli tlen cuali para quisosolose ni tlasoli, se tlen nopa alternativas eltoc nopa tequitl tlen sampa quitequihuíaj nopa dispositivos electrónicos, se tlen nopa tlajtolsencahuali eltoc para quichihuase generadores eléctricos, ni tlamantzitzi huelis tlahuel quinpalehuis ipan tlaltini campa ax onca tlahuili o ipan tlaijiyohuilistli tlen ax cuali quema onca se tlahuili. Tlaj tijneki tijtlalis tlauili, celular uan sekinok tlamantli tlen ika titekitij

En México se generan 1.5 millones de toneladas de basura electrónica al año y solo se recicla el 4% de la basura electrónica

Lo que más genera basura electrónica son los celulares, computadoras portátiles, teléfonos inteligentes, consolas de videojuegos, pilas de litio

La basura electrónica contiene cadmio, cromo, plomo y mercurio, además de sustancias químicas conocidas como Contaminantes Orgánicos Persistentes (COP) que contaminan aguas subterráneas, suelos y todo tipo de suministro de alimentos

La contaminación por basura electrónica puede generar enfermedades como cáncer, alergias, hipersensibilidad, daños en el sistema nervioso central y periférico, trastornos reproductivos y alteración del sistema inmunológico

La basura electrónica está compuesta por elementos químicos como el cobre, el oro, el paladio o el platino que se pueden reciclar y reutilizar en otros nuevos dispositivos
Actualmente de la basura electrónica se aprovecha menos de un 20 % de estos materiales desechados

Un generador eléctrico es un dispositivo que toma la energía mecánica y la convierte en energía eléctrica, puede ser usado en casa para la iluminación, calefacción o entretenimiento
Se pueden utilizar para tener una medida alterna de electricidad e iluminación en la casa, llevar energía a lugares donde es imposible conseguir energía comercial, tener un respaldo para responder a imprevistos o desastres naturales

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 se realiza.

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

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 de desechos tecnológicos.

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.

Fomentar el aprendizaje de los principios de la electricidad y el magnetismo a través de la experimentación.

Explorar formas alternativas y accesibles de generación de energía para pequeños dispositivos.

Desarrollar habilidades prácticas en la construcción de dispositivos eléctricos con materiales reutilizados.

Probar diferentes configuraciones para maximizar la eficiencia del generador.

Identificar mejoras potenciales en el diseño del generador para aumentar su aplicabilidad.

Desarrollar a futuro una guía práctica para la construcción de generadores eléctricos con materiales reciclados.

Incentivar el interés en la ingeniería y la sostenibilidad a través de proyectos prácticos y educativos.

Promover el reciclaje de dispositivos electrónicos mediante la reutilización de sus componentes.

Evaluar el impacto ecológico de la reutilización de piezas electrónicas en comparación con su desecho.

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.

Figura 1. Energía mecánica.

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.

Figura 2 . Michael Faraday

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.

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.

Figura 3. Desechos electrónicos

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.

Figura 4. Riesgos de la Basura Electrónica

¿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.

Figura 5. Medidas para el manejo de la basura electrónica

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 %.

Figura 6. Países que más reciclan basura tecnológica

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.

Figura 7. Reciclatrón Ciudad de México 2024

Investigación documental

¿Qué es un Generador Eléctrico?
Un generador eléctrico es un dispositivo que convierte energía mecánica en energía eléctrica mediante el principio de la inducción electromagnética. Funciona cuando un conductor se mueve dentro de un campo magnético, lo que provoca el flujo de corriente eléctrica en un circuito. Existen diferentes tipos de generadores, pero todos comparten el mismo principio básico de conversión de energía.

La inducción electromagnética es el fenómeno por el cual un campo magnético variable genera una corriente eléctrica en un conductor. Fue descubierto por Michael Faraday en 1831 y es el principio fundamental detrás del funcionamiento de los generadores eléctricos. Cuando un conductor, como un alambre de cobre, se mueve a través de un campo magnético o cuando el campo magnético cambia alrededor del conductor, se induce una corriente en el circuito. La magnitud de la corriente inducida depende de la velocidad de movimiento del conductor y de la intensidad del campo magnético.

¿Qué es un Conductor y un Magneto?

Conductor: Es un material que permite el flujo de corriente eléctrica con facilidad. Los conductores están formados por materiales con electrones libres que facilitan la conducción de electricidad. Ejemplos comunes de conductores son el cobre, el aluminio y la plata.

Magneto: Es un objeto que genera un campo magnético a su alrededor. Puede ser un imán natural o artificial y se utiliza en la generación de electricidad al inducir corriente en un conductor en movimiento. Los magnetos son esenciales en los generadores eléctricos porque permiten la conversión de energía mecánica en energía eléctrica.

El proyecto se realizó de manera voluntaria y adecuando el área del aula de la escuela. 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.

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

Materiales:
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

El proceso de construcción de un generador eléctrico con piezas recicladas sigue estos pasos:

1. Extraer un motor DC de un juguete electrónico y verificar que al girarlo manualmente genere voltaje.

2. Acoplar un mecanismo de transmisión, como engranajes o una manivela, para mejorar la velocidad de rotación del motor.

3. Añadir imanes adicionales si es necesario, para fortalecer el campo magnético y aumentar la eficiencia de la inducción eléctrica.

4. Conectar el motor a un circuito, incluyendo cables y una pequeña bombilla LED para comprobar la generación de electricidad.

5. Optimizar el diseño experimentando con diferentes configuraciones para mejorar la producción de energía

Figura 8. Creación de un generador eléctrico manual con juguetes electrónicos desechados

Figura 9. Creación de un generador eléctrico manual con juguetes electrónicos desechados

Figura 10. Prueba de funcionamiento del generador eléctrico manual

Figura 11. Generación de electricidad para la carga eléctrica de un celular

Resultados:
– Se creó el generador eléctrico con éxito utilizando los motores de unos juguetes desechados, y girando continuamente una polea manual se comprobó la generación de la electricidad
– Además del motor, se puede aprovechar la llanta de uno de los juguetes para la rotación de la polea
– Al conectar el generador a un celular, se pudo visualizar la generación de la corriente eléctrica detectada para su carga

Análisis de datos y discusión:

Se pudo comprobar la hipótesis de que los juguetes descompuestos o desechados pueden tener una segunda vida útil, en el caso particular de nuestro objeto de estudio, se puede reutilizar el material electrónico y crear propuestas alternativas para la generación de energía eléctrica, es importante para mantener la mente abierta y poder imaginar e idear tantas ideas como sea posible acerca de la utilización del material electrónico y ayudar a disminuir la basura electrónica

Futuras líneas de investigación:

1. Recuperación y reutilización de componentes electrónicos

Identificación de dispositivos electrónicos en desuso con componentes útiles (motores, baterías, circuitos).
Métodos para extraer y reutilizar motores de CD de impresoras, ventiladores de computadoras y discos duros.
Evaluación de la eficiencia de generadores improvisados con motores recuperados.

2. Transformación de energía mecánica en eléctrica

Análisis de diferentes tipos de motores eléctricos reciclados y su capacidad como generadores.
Uso de sistemas de transmisión mecánica (poleas, engranajes) para maximizar la generación de electricidad.
Diseño de generadores con materiales de desecho, como imanes de parlantes.

3. Almacenamiento y gestión de energía generada

Uso de baterías recicladas de laptops o celulares para almacenar la energía producida.
Métodos de regulación de voltaje y conversión de corriente alterna a continua.
Implementación de sistemas de carga segura con reguladores caseros.

4. Aplicaciones del generador en el hogar

Suministro de energía para pequeños dispositivos electrónicos (LEDs, ventiladores).
Integración con sistemas de energía renovable (paneles solares o eólicos).
Posibles mejoras para aumentar la eficiencia y autonomía del sistema.

5. Impacto ambiental y viabilidad del proyecto

Evaluación del impacto ecológico de reutilizar basura tecnológica.
Análisis del costo-beneficio de fabricar estos generadores en comparación con soluciones comerciales.
Creación de guías didácticas para fomentar el reciclaje tecnológico en comunidades.

La cantidad de basura electrónica aumenta cada día más, y no somos conscientes de la contaminación que genera esta basura, en México específicamente no se tiene una cultura para reciclar o reutilizar este material

El material electrónico se puede utilizar en diversos tipos de proyectos, en este caso en específico, se creó un generador eléctrico para demostrar que el material electrónico aún puede utilizarse.

Si la idea de estos generadores se lleva a zonas rurales o zonas afectadas por desastres naturales, pueden ser una alternativa para la generación de energía eléctrica en momentos de emergencia. Con toda la necesidad de electricidad en muchas de las zonas del país, y con toda la basura electrónica generada diariamente, se podría aprovechar y promover la idea del reciclaje y la reutilización de estos materiales

Hay muchas alternativas que se pueden estudiar y que podrían ayudar a muchas personas, y es importante impulsar la innovación y la creatividad para encontrar más eficientes de poderle dar una vida útil a la basura electrónica

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

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

3. 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.

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

5. 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