Diseño y Fabricación de Un Prototipo de Un Moto-generador Magnético

8/17/2019 Diseño y Fabricación de Un Prototipo de Un Moto-generador Magnético

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“Año de la Diversifcación Productiva y delFortalecimiento de la Educación”

FACULTAD :!"E!E#$A

E%CUELA :&EC'!CA EL(CT#CA

CCL) : *

A%"!ATU#A :

D%E+) &EC'!C)

TE&A :

D%E+) , FA-#CAC.! DE U! P#)T)TP) DE U!&)T)/"E!E#AD)# &A"!(TC)

D)CE!TE :

!"0 1U") LLE!2UE TU&E

ALU&!) :

*LLA!UE*A P#$!CPE EDUA#D) 3)%U(

4567


2/18

Contenido0 !T#)DUCC.!000000000000000000000000000000000000000000000000000004

0 E%TAD) DEL A#TE00000000000000000000000000000000000000000008

4060000000000000000000000000000000000000000000000000000&A"!ET%&) 8

40400000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000&)T)# 9

40800000000000000000000000000000000000000000&A!E% PE#&A!E!TE% 7

4090000000000000000000000000000000000000000000000&)T)# &A"!(TC)

0 3U%TFCAC.!0000000000000000000000000000000000000000000000;

*0 DE%C#PC.! DEL P#)-LE&A00000000000000000000<

*0 )-3ET*)%00000000000000000000000000000000000000000000000000000000<

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EDUARDO VILLANUEVA PRINCIPE 2


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D%E+) , FA-#CAC.! DE U! P#)T)TP) DEU! &)T)/"E!E#AD)# &A"!(TC)

0 !T#)DUCC.!

Este documento trata sobre la propuesta para trabajo de grado, donde se proyectadesarrollar un moto-generador magnético, basándonos en el principio de repulsiónde los imanes permanentes, dicha característica se aprovechará distribuyendo deforma conveniente unos imanes en un rotor y estator, como se muestra en la gura1, y así producir un movimiento rotacional el cual se aprovechará para producirenergía eléctrica

!os desarrollos sobre estos motores "ue se efect#an en la actualidad a#n están enprueba, generalmente la información "ue se encuentra trata sobre acionados "uefabrican un prototipo en su taller, dicha información generalmente son videos demotores caseros pero "ue demuestran su funcionamiento $nclusive uno esta aplicadoa la generación de lu% &1, ', ()

!a #nica mención de un estudio formal, fue un vídeo de la presentación de unprototipo en la universidad de delft en los países bajos donde se e*pone unmotor "ue mueve unas aspas a gran velocidad&+)


Ilustración 1. Bosquejo De un Motor Magnético


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0 E%TAD) DEL A#TE

2.1.MAGNETISMO

El magnetismo es un fenómeno físico por el "ue los materiales ejercenfuer%as de atracción o repulsión sobre otros materiales gura ' .ayalgunos materiales conocidos "ue han presentado propiedades magnéticasdetectables fácilmente como el ní"uel, hierro, cobalto y sus aleaciones "uecom#nmente se llaman imanes /in embargo todos los materiales sonin0uidos, de mayor o menor forma, por la presencia de un campo magnético&)

En magnetismo se conoce la e*istencia de dos polos2 polo norte 3 y polo sur/, "ue son las regiones donde se concentran las líneas de fuer%a de un imán

4n motor para funcionar se vale de las fuer%as de atracción y repulsión "uee*isten entre los polos, como lo visuali%amos en la gráca ( 5e acuerdo conesto, todo motor tiene "ue estar formado con polos alternados entre el estatory el rotor, ya "ue los polos magnéticos iguales se repelen, y polos magnéticosdiferentes se atraen, produciendo así el movimiento de rotación&6)


Ilustración 2. Ley De Atracción Y Repulsión


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2.2. MOTOR

4n motor es la parte de una má"uina capa% de transformar alg#n tipo deenergía eléctrica, de combustibles fósiles, etc, en energía mecánica capa%de reali%ar un trabajo, el ejemplo clásico de esta má"uina es el motor de unautomóvil como se puede apreciar en la gura + &7)

2.2.1. CLAI!ICACI"# D$ M%&%R$

E*isten diversos tipos, siendo de los más comunes los siguientes2

8otores térmicos, cuando el trabajo se obtiene a partir de energía

calórica

• 8otores de combustión interna, son motores térmicos en los cualesse produce una combustión del 0uido del motor, transformando suenergía "uímica en energía térmica, a partir de la cual se obtieneenergía mecánica


Ilustración '.$sque(a De )n Motor

Ilustración *.Motor +e Co(,ustión Interna


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• 8otores de combustión e*terna, son motores térmicos en los cualesse produce una combustión en un 0uido distinto al 0uido motor

8otores eléctricos, cuando el trabajo se obtiene a partir de unacorriente eléctrica

2.2.2. M%&%R $L-C&RIC%

!os motores eléctricos utili%an la inducción electromagnética "ue producela electricidad para producir movimiento, seg#n sea la constitución delmotor2 n#cleo con cable arrollado, sin cable arrollado gura ,monofásico, trifásico, con imanes permanentes o sin ellos9 la potenciadepende del calibre del alambre, las vueltas del alambre y la tensióneléctrica aplicada

2.3. IMANES PERMANENTES

4n imán del francés aimant- es un cuerpo o dispositivo con un campomagnético signicativo, de forma "ue tiende a juntarse con otros imanes o

materiales ferromagnéticos &:)

E*iste una gran variedad de imanes en el mercado seg#n el material defabricación generalmente, esto determina la calidad del mismo así como suscaracterísticas, en la gura 6 podemos apreciar una gran variedad de ellos


Ilustración .Motor $léctrico


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2.'.1. &I/% D$ IMA#$

• ;lnico2 compuesto por un : < de ;luminio, un 1+ < de 3í"uel, un '+

< de =obalto, un 1 < de .ierro y un ( < de =obre /on lo "uepresentan mejor comportamiento a temperaturas elevadas, aun"ueson susceptibles de des magneti%ación >ienen la ventaja de poseerun buen precio, aun"ue no tienen mucha fuer%a

• =erámicos o de ?errita2 ?abricados con @ario y Estroncio Estáncompuestos de apro*imadamente un :A < de B*ido de .ierro y de un'A < de B*ido de Estroncio ó*idos cerámicos /on resistentes amuchas sustancias "uímicas, disolventes y ácidos Cueden trabajar atemperaturas de -+A D= a '6A D= !as materias primas son de fácilad"uisición y de bajo coste /on resistentes a muchas sustancias

"uímicas, como por ejemplo a los disolventes, lejías, y ácidos débiles

• 5e >ierras aras /on metálicos, con una fuer%a de 6 a 1A vecessuperior a los materiales magnéticos tradicionales y contemperaturas de trabajo "ue varían seg#n el material El 3eodimio


Ilustración 0.I(anes


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gura 7, su temperatura de trabajo puede llegar de FAD= hasta1AD=, en /amario-=obalto, pueden llegar hasta (AD= !a utili%aciónde estos imanes está condicionada por la temperatura Cara evitarproblemas de o*idación en los 3eodimio, se recubren seg#nnecesidades, los imanes de /amario no presentan problemas deo*idación &F)

2.4.MOTOR MAGNÉTICO4n motor magnético es un dispositivo "ue genera energía mecánicabasándose en un sistema de imanes permanentes dispuestos de maneraconveniente, para producir un movimiento rotativo continuo, mientras "ue durela energía magnética encerrada dentro de los imanes &1A)

En la gura : vemos la construcción de un motor desarrollado comodemostración del principio de funcionamiento


Ilustración .I(anes +e #eo+i(io


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0 3U%TFCAC.!

!os principales recursos energéticos "ue utili%amos el carbón, el petróleo, el gas

natural y el uranio son limitados y, por lo tanto, pueden agotarse ;demás, suutili%ación provoca un gran impacto ambiental en la biosfera al contaminar el aire, elagua y el suelo tal como se ve en la gura F Estos hechos han generado uninterés creciente por el desarrollo de nuevas tecnologías para la utili%ación defuentes de energía renovables alternativas "ue, aun"ue actualmente son pocorentables, tienen la ventaja de ser poco contaminantes siendo la energía solar y laenergía eólica las más desarrolladas, gura 1A En la actualidad, en nuestro país, lasenergías alternativas representan #nicamente alrededor de 1, < de la producciónenergética &11)


Ilustración .M.A.$.

Ilustración 3.!uentes De $nerg4a #o Reno5a,les


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*0 DE%C#PC.! DEL P#)-LE&A

5ado "ue las principales fuentes energéticas del mundo son basadas encombustibles fósiles, recursos no renovables, y "ue se está viendo un crecienteinterés en las fuentes de energías limpias, hemos decidido implementar un prototipode un moto-generador cuyo principio de funcionamiento es el magnetismo, creandoun fuente de energía teóricamente ilimitada, "ue podría tener una inversión fuertepero con retorno de capital a mediano pla%o

5icho moto-generador es planteado como una fuente de energía de baja potenciapara aplicaciones móviles en principio

*0 )-3ET*)%

5.1.OBJETIVO GENERAL

5iseGar e implementar un prototipo de una moto-generador utili%andocomo fuente de energía imanes permanentes

5.2.OBJETIVOS ESPECÍFICOS

• 5iseGar una fuente de energía alternativa

• $denticar el comportamiento de los imanes permanentes


Ilustración 16.!uentes De $nerg4a Reno5a,les


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• Henerar la energía suciente para aplicarla a un dispositivo de bajapotencia tal como un celular, un notebooI o inclusive la iluminación de unahabitación

*0 ALCA!CE% , L&TAC)!E%

En un principio establecimos una potencia de A vatios para el generador,teniendo en cuenta las observaciones del profesor .ermas Eslava, decidimosdejar abierta la potencia del e"uipo hasta no tener resultados arrojados por laspruebas preliminares

Es prematuro decir "ue la energía "ue se puede producir con este diseGo esimportante, pues estamos trabajando sobre unas bases muy precarias, lo "ue sipodemos decir es "ue las implicaciones "ue pueden resultar sobre los resultados deeste proyecto podrían fomentar la investigación en nuestra universidad y la

universidad p#blica, por"ue después de todo el ideal es "ue la energía sea de libreacceso

*0 #E%ULTAD)%

!a conclusión más importante a la "ue hemos llegado es la dicultad paradeterminar la eciencia de este tipo de aparatos debido al poco estudio "ue se hareali%ado en este tema, en un principio podríamos decir "ue la aplicabilidad esamplia, pero el costo benecio pude ser muy alto, así como la factibilidad "ue no se

cuenta con un comercio establecido al respecto

5ebido a "ue el desarrollo de este proyecto re"uiere de mucha investigación y a#nmas de pruebas preliminares, hemos decidido no presentar la propuesta al concejocurricular hasta no tener unas nociones más claras respecto a los resultados "uepodamos tener

*0 &ET)D)L)"$A

5adas las premisas observadas en los diferentes documentos encontrados en el$nternet, consideramos los siguientes aspectos fundamentales a la hora de lafabricación del motor2

• >ipo de imán2 es claro "ue a mayor fuer%a magnética del imán a usar, mayorserá el desempeGo del motor9 lo importante a"uí es determinar la relación



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costo-benecio de la clase de imán a la hora del montaje, así como de los"ue sean de fácil acceso en el mercado nacional

• Heometría del dispositivo2 gracias a los desarrollos hechos por otras personas,reali%aremos diferentes distribuciones de los imanes en el rotor y el estator así como del tamaGo para determinar las relaciones de velocidad, tor"ue, etcEn la gura 11 podemos ver el primer diseGo "ue hemos reali%ado seg#n lasobservaciones a otros motores ya fabricados

• 8ateriales y componentes2 se deberá hacer un estudio de los diferentesmateriales y componentes "ue se re"uieran en la fabricación del prototipo,tales como clase de cojinetes, te0ón, empa"uetadura, aluminio, acero, etc

• ?uente de energía2 seg#n los resultados en la fabricación del motor, sedeterminará si es posible acoplar un generador comercial o se implementará

en la estructura interna del motor

=0 C#)!)"#A&A

El cronograma de actividades "ue planteamos se relaciona a continuación2


Ilustración 11./ri(er Dise7o


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1 $nvestigación de $manes2 estudio de características de los diferentes imanes defácil ad"uisición en el mercado local

' $nvestigación de materiales estructurales2 estudio de los posibles materiales autili%ar en el cuerpo estructural del e"uipo

( 5iseGos preliminares de las estructuras2 se irán reali%ando diseGos con lasmejoras pertinentes a medida "ue van arrojando resultados las pruebaspreliminares

+ ?abricación de estructuras preliminares2 se harán varios diseGos para determinarcuál presenta un mejor desempeGo a medida "ue se observen las característicasprevias

5iseGo de mecanismos de control2 se estipula "ue para el control del e"uipose haga con un mecanismo comandado por actuadores electrónicos

6 ?abricación del mecanismo de control2 este debe ir paralelo al desarrollo delrotor y estator a medida "ue se van reali%ando

7 ;d"uisición de imanes2 de acuerdo a los resultados "ue vayamos obteniendo, secompraran imanes adecuados para el proyecto

: Cruebas de rendimiento2 después de la fabricación de cada uno de losprototipos iniciales, se harán pruebas tales como velocidad, fuer%a tor"ue, atodos y cada uno de ellos para hacer una tabla comparativa de características

F ?abricación de e"uipo denitivo2 luego de evaluar los prototipos se determinarácual ha tenido mejor desempeGo y se fabricará teniendo en cuenta "ue tanto el

diseGo así como los materiales y componentes sean los más óptimos

1ACruebas de !aboratorio2 se busca llevar a un banco de pruebas para así obtenerunos resultados más conables en cuanto a características del motor

11;cople del generador2 dependiendo de los resultados en cuanto al desempeGodel motor, se de- terminará si se puede instalar un generador comercial o sedeba diseGar e integrar el generador al motor

1'Cruebas de campo2 teniendo el e"uipo prácticamente denido, se harán pruebasen campo real de acción del e"uipo conectándolo a elementos de consumotales como celulares, computadores portátiles, etc dependiendo de la potenciaresultante

1(;justes e $mprevistos, se contemplaron dos semanas para ajustes de #ltimahora ante cual"uier eventualidad "ue se nos presente



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1+$nformes periódicos2 la #ltima semana del mes se hará un informe de losavances en el desarrollo del proyecto

1Elaboración del documento nal2 se irá documentando el desarrollo del proyectoa medida "ue se registran los avances para así poder armar el artículo nal deuna forma más estructurada

3ota2 los meses están divididos en semanas, cada uno de cuatro



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16/18


&a,la 1.Cronogra(a De Acti5i+a+es


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=0 P#E%UPUE%T)

Cretendo adjuntarme a un grupo de investigación o en su defecto conseguir unaayuda económica con las "ue cuenta la universidad para el desarrollo de este tipo deproyectos ya "ue los recursos personales con los "ue contamos no son sucientespara culminar el moto-generador


&a,la 2./resupuesto 8lo,al De La /ropuesta /or !uentes De

Tabla 3.Descripción y Cuantificacion de Equipos de Uso Propio

&a,la *.Materiales Y


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=0 #EFE#E!CA%

&1) 8otor 8agnetico EJK!4=$K3;$KL - Mou>ube

&') isi* motor magnetico argentino segundo video ;ugust 'A11

&() les%Nil =5 magnetic motor /eptember 'AAF

&+) 8uammer Mildi% 8otor presentado en la 4niversidad de 5elft Oune 'A1'

&) Jictor ivera Electromagnetismohttp2PPvictorgome%ciasciassicasblogspotcomP'A11QA6QA1Qarchivehtml

&6) 8otores de corriente directa =5

&7) RiIipedia contributors 5enicion 8otor RiIimedia ?oundation, $nc, Oune 'A1'Cage Jersion$52 676A76+

&:) RiIipedia contributors $man sica RiIimedia ?oundation, $nc, Oune 'A1' CageJersion $526:177:(

&F) $manes de 3eodimio

&1A) 8;E - Hoogle 5ocs 8ay 'A1'

&11) E3EH$; !$8C$;, 8ay 'A1'


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