Ciencias de la Ingeniería

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

PJ-CI-07 Prototipo de un generador eólico para cargar un teléfono celular

Asesor: Laura Saldaña

Equipo [ ]: Derek Pacheco Jiménez(1° Tulum) , Joel Juárez González(1° Tulum) , Uriel Alejandro Ruiz Falcon(1° Tulum)

Resumen

Un generador eólico es básicamente un enorme molino de viento conectado a un generador que utilizando la fuerza del viento mueve las aspas, éste movimiento convierte la energía mecánica de las aspas en energía eléctrica, por lo que nuestro prototipo simulará esta misma energía, esto es bueno porque así no tenemos que usar energía convencional, eso significa que no gastamos combustible y no contaminamos el medio ambiente. El medio ambiente está muy contaminado por la quema de combustible, nuestro propósito es disminuir la contaminación que provocan energías no sustentables.

La energía sustentable (o renovable) es aquella que, a diferencia de la tradicional (de alto costo, contaminante y agotable), se puede obtener de fuentes naturales prácticamente infinitas como el sol, el aire, la lluvia y el agua cuyo movimiento da fuerza a los ríos y oleaje a los mares y océanos.

Sabemos de las ventajas de utilizar energías renovables, de todos los beneficios que podríamos tener al dejar de manejar los combustibles fósiles que producen tanta contaminación, de acuerdo con la Organización Internacional de Normalización (ISO, por sus siglas en inglés), el manejo de la energía debe buscar “un mejoramiento continuo del desempeño en materia de energía, lo que incluye eficiencia energética, seguridad energética, utilización de energía y consumo”.

También tenemos que considerar que los combustibles fósiles son limitadas ya que llegará el momento en que éstos yacimientos se agoten, considerando que la posesión de éste combustible ha ocasionado problemas muy grandes entre países.

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Engargolado

Pregunta de Investigación

¿Cómo fabricar un prototipo de un generador eólico que cargue un celular?

Planteamiento del Problema

Diversas acciones que realizamos como encender una lámpara, conectar el cargador del celular e incluso abrir la llave de agua caliente, son actos que realizamos de manera tan frecuente, que  no somos conscientes de ellos ni en el consumo eléctrico que implican y mucho menos en su repercusión medioambiental.

 La electricidad es considerada por muchos una energía limpia. Pero una parte de la electricidad que llega a nuestros hogares se produce en centrales térmicas, por la quema de combustibles fósiles, y en centrales nucleares, que producen residuos radiactivos. La electricidad no contamina cuando la consumimos… pero sí en su proceso de producción.

Antecedentes

Fue en 1887 en Cleveland cuando Charles F. Brush inventó y construyó el primer aerogenerador y no fue un pequeño proyecto sino una gran turbina con un rotor de 17 metros y 144 palas, muy parecido a los molinos de viento para bombeo de agua Este generador fue erigido en los terrenos de la casa de Brush y entregaba 12 kilowatts que almacenaba en baterías (como los sistemas modernos). Este generador alimentó por 12 años su mansión. Se denomina energía renovable a la energía que se obtiene de fuentes naturales virtualmente inagotables, ya sea por la inmensa cantidad de energía que contienen, o porque son capaces de regenerarse por medios naturales.

Entre las energías renovables se cuentan la energía eólica, la geotérmica, la hidroeléctrica, la mareomotriz, la solar, la undimotriz, la biomasa y los biocarburantes.

Objetivo

Elaborar un prototipo de un generador eólico que produzca electricidad para cargar un celular 

Justificación

Hoy en día, la electricidad es fundamental para nuestras vidas  y no podemos prescindir de ella. Las fuentes convencionales de obtención de energía eléctrica tienen un impacto muy importante en el medio ambiente; es por ello que es cada vez más necesario utilizar alternativas ecológicas y sostenibles. 

A nosotros nos interesó este tema porque queremos elaborar un dispositivo de un generador eólico para disminuir la contaminación que provoca la energía con sus materiales que dañan el ambiente (Nuclear 21%) con este proyecto sería más económico cargar un celular

Hipótesis

Si podemos construir un dispositivo de un generador eólico entonces podremos cargar un celular sin contaminar el ambiente

Método (materiales y procedimiento)

Armar una estructura de metal y un pedestal lo suficientemente firme para instalar la turbina tipo savonius, instalada sobre un eje vertical con una flecha que gira sobre dos baleros, la flecha soporta las dos aspas de tubo PVC formando la turbina. Se acopla el motor directamente de la flecha y al girar generará la energía que al pasar por un arreglo electrónico deberá entregarnos los 5 volts CD necesarios para cargar un celular.

 

Motor paso a paso

-2 diodos 1n4148 o equivalentes, -2 condensadores electrolíticos 1000, – uF/63 V

-1 circuito 7805 (produce 5 V constantes a su salida). -1 radiador disipador para el 7805, – tornillo y tuerca de 3 mm para fijarlo. -1 batería 12V – 7 Amperios hora. (recomendado). Mínimo 3 Amperios hora. -1 Interruptor. -1 fusible entre 1 y 1.6 amperios. -1 conector USB -1 caja o tupper, para contener el cargador. Bridas, tornillos para sujetar. -1 tupper para contener y proteger al

motor en la máquina. -1 cartón o circuito impreso para alojar los componentes. -2 clavijas hembra conector jack 6,3 mm (monoaural). -2 clavijas macho conector jack 6,3 mm (monoaural) -cable eléctrico de sección suficiente: el necesario.

-1 cable adaptador de USB a cargador de móvil

Galería Método

Resultados

El prototipo si funciono la energía eólica que además de ser sustentable es energía pura, se pudo cargar un celular, a pesar de las circunstancia de estar en casa que dificultó la organización de mi equipo se lograron los resultados que se esperaban, aprender a realizar actividades para armar el prototipo como soldar dispositivos con apoyo de mis papás fue un divertido.

 

 

Galería Resultados

Discusión

El prototipo si funciono, puro cargar un celular, el problema que tuvimos fue que no nos pusimos bien de acuerdo para la organización de a quien le tocaba a hacer el engargolado.

Conclusiones

En conclusión el prototipo funciona para  cargar el teléfono, también es un buen método para usar energía sustentable de manera eficiente, disminuyendo el uso de energía eléctrica  así como el pagó por el uso de la misma. Aprendimos como armar algunos circuitos eléctricos y la estructura que se necesita para su funcionamiento.

 

Bibliografía

Jose Terraza. (2013). argador de teléfono móvil con mini-central eólica. 2020, de 100cia en casa Sitio web: https://100ciaencasa.blogspot.com/2013/01/cargador-de-telefono-movil-con-mini.html

 

Jose Manuel Terraza. (2013). Máquina eólica. 2020, de Ciencia en casa Sitio web: https://www.youtube.com/watch?v=5ylSUh9yN-Y&list=LL4aQvPlGm2stK5tKmPJZWHg&index=3&t=0s

 

Manuel Terraza. (2013). Rotor Savonius para cargar el teléfono móvil. 2013, de Ciencia ecológica Sitio web: https://www.youtube.com/watch?v=5ylSUh9yN-Y&list=LL4aQvPlGm2stK5tKmPJZWHg&index

Summary

A wind generator is basically a huge windmill connected to a generator that using the force of the wind moves the blades, this movement converts the mechanical energy of the blades into electrical energy, so our prototype will simulate this same energy, this is good Because that way we don’t have to use conventional energy, that means we don’t waste fuel and we don’t pollute the environment. The environment is heavily polluted by burning fuel, our purpose is to reduce pollution caused by unsustainable energy.

Research Question

How to make a prototype of a wind generator that charges a cell phone?

Problem approach

Various actions that we carry out, such as turning on a lamp, connecting the cell phone charger and even opening the hot water tap, are acts that we carry out so frequently that we are not aware of them or the electricity consumption they imply, much less their environmental impact.

Electricity is considered by many to be clean energy. But part of the electricity that reaches our homes is produced in thermal plants, by burning fossil fuels, and in nuclear power plants, which produce radioactive waste. Electricity does not pollute when we consume it … but it does in its production process.

Background

Objective

To develop a prototype wind generator that produces electricity to charge a cell phone

Justification

Today, electricity is fundamental to our lives and we cannot do without it. Conventional sources of obtaining electricity have a very important impact on the environment; that is why it is increasingly necessary to use ecological and sustainable alternatives.

We were interested in this issue because we want to develop a device of a wind generator to reduce the pollution caused by energy with its materials that damage the environment (Nuclear 21%) with this project it would be cheaper to charge a cell phone

Hypothesis

If we can build a device from a wind generator, then we could charge a cell phone without polluting the environment.

Method (materials and procedure)

Assemble a metal frame and a pedestal firm enough to install the savonius turbine, installed on a vertical axis with an arrow that rotates on two bearings, the arrow supports the two PVC tube blades forming the turbine. The motor is coupled directly to the arrow and when turning it will generate the energy that, when passing through an electronic arrangement, must give us the 5 volts CD necessary to charge a cell phone.

COMPONENTS FOR THE ELECTRICAL-ELECTRONIC PART:

-1 Stepper motor

-2 diodes 1n4148 or equivalent.

-2 electrolytic capacitors 1000 uF / 63 V

-1 circuit 7805 (produces 5 V constants at its output)

-1 heatsink radiator for the 7805, 3mm screw and nut to fix it.

-1 battery 12V – 7 Amps hour (recommended). Minimum 3 Amps hour.

-1 switch

-1 fuse between 1 and 1.6 amps

-1 USB connector

-1 box or tupper, to hold the charger. Flanges, screws to hold

-1 tupper to contain and protect the engine in the machine

-1 cardboard or printed circuit to house the components

-2 female 6.3mm jack plug (monaural)

-2 male 6.3mm jack plug (monoaural)

-electric cable of sufficient section: the necessary.

-1 USB adapter cable to mobile charger

Results

The prototype if wind energy worked, which in addition to being sustainable is pure energy, a cell phone could be charged, despite the circumstances of being at home that made organizing my team difficult, the expected results were achieved, learning to carry out activities to assemble the prototype how to weld devices with the support of my parents was fun

Discussion

The prototype if it worked, purely charging a cell phone, the problem we had was that we did not agree well with the organization of whoever had to do the crimp.

Conclusions

In conclusion, the prototype works to charge the phone, it is also a good method to use sustainable energy efficiently, reducing the use of electrical energy as well as paying for it. We learned how to assemble some electrical circuits and the structure that is needed for their operation.

Bibliography

Jose Terraza. (2013). Movile phone charger with mini wind power station. 2020, de 100cia en casa Sitio web: https://100ciaencasa.blogspot.com/2013/01/cargador-de-telefono-movil-con-mini.html

 

Jose Manuel Terraza. (2013). Eolic machine. 2020, de Ciencia en casa Sitio web: https://www.youtube.com/watch?v=5ylSUh9yN-Y&list=LL4aQvPlGm2stK5tKmPJZWHg&index=3&t=0s

 

Manuel Terraza. (2013). Rotor Savonius para charger celphone. 2013, de Ciencia ecológica Sitio web: https://www.youtube.com/watch?v=5ylSUh9yN-Y&list=LL4aQvPlGm2stK5tKmPJZWHg&index