AREA: CIENCIA - TECNOLOGIA Y AMBIENTE

TITULO DE LA INVESTIGACION:

GENERADOR ELÉCTRICO CASERO

EQUIPO DE TRABAJO:

ALUMNO:

Héctor David Sánchez Tirado

AÑO DE ESTUDIOS: CUARTO GRADO DE EDUCACIÓN SECUNDARIA

SECCIÓN: “A”

INSTITUCIÓN EDUCATIVA: ALMIRANTE MIGUEL GRAU SEMINARIO

DIRECCIÓN: URB. TRUPAL

TRUJILLO-PERU

2012

TABLA DE CONTENIDOS

I. Introducción 3

II. Resumen 6

III. Traducción de Resumen 8

IV. Planteamiento de problema 9

V. Importancia 10

VI. Breve Marco Teórico 10

a) La inducción electromagnética 10

b) La Ley de Lenz 11

c) Ley de Faraday 12

d) HIPÓTESIS 12

VII. Materiales y Métodos 13

VIII. Resultados 14

IX. Discusión 14

X. Conclusiones 16

XI. Referencias Bibliográficas 16

XII. Anexos 16

XIII. Agradecimientos 17

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I. INTRODUCCIÓN

La electricidad que se genera aprovechando la energía del agua (primero

potencial y luego mecánica) se llama hidroelectricidad. "Hidro", viene del latín

y significa agua. Este tipo de energía eléctrica se produce en plantas generadoras

conocidas como centrales hidroeléctricas. En estas, en términos simples, la

fuerza ejercida por un caudal de agua que cae sobre las hélices de una turbina

hace girar un generador que va acoplado a ella, produciendo electricidad.

La primera central o planta generadora hidroeléctrica que produjo electricidad

para consumo público se instaló en Inglaterra (1880). Sin embargo, la energía

del movimiento del agua ya se usaba para hacer girar ruedas hidráulicas que

hacían funcionar máquinas sencillas como un molino.

Las mejoras en los generadores y turbinas hidráulicas hicieron que las centrales

mejoraran su rendimiento, lo que resultó fundamental para cubrir la creciente

demanda eléctrica que surgió a principios del siglo XX.

Así, la primera central de importancia (en tamaño y rendimiento) se construyó

en 1895, en las cataratas del Niágara (EE.UU.). En 1920, las centrales

hidroeléctricas generaban ya una parte importante de la producción total de

electricidad.

Electricidad en el mundo

La energía hidroeléctrica cubre cerca del 20 % de las necesidades mundiales. Si

se considera en términos absolutos, Canadá, Brasil y China son los mayores

productores de electricidad.

Centrales hidroeléctricas

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En nuestro país, las centrales que abastecen el Sistema Interconectado Central

(el más grande, los sistemas interconectados que existen) son Huallanca,

Huinco, Gallito Ciego, etc.

El agua y la energía

Las centrales hidroeléctricas son las que utilizan los caudales de los ríos en la

primera parte de su recorrido hacia el mar.

En términos simples, en las centrales, el agua baja con fuerza a través de

grandes tuberías, para llegar a una turbina (especie de rueda con hélices)

haciéndola girar. De esta manera, se obtiene la fuerza suficiente para mover el

rotor (parte giratoria) de un gran generador eléctrico. Aquí se producen grandes

tensiones eléctricas que luego se llevan a las ciudades, a través de cables

conductores.

Las centrales pueden ser de dos tipos: las de pasada y las de embalse. Las

primeras son las que reciben el paso de agua por sitios con gran inclinación, y

por lo tanto, la fuerza de la caída no alcanza para mover las turbinas. Sin

embargo, cuando la inclinación del terreno no es suficiente para provocar la

fuerza de la caída, o bien, por la variabilidad hidrológica de una zona, se

construyen los embalses. Estos son altos y grandes depósitos artificiales

flanqueados por murallones que permiten almacenar agua.

El generador por dentro

La unidad generadora de electricidad de una central está compuesta de varios

elementos, entre ellos, una tubería que transporta el agua del embalse y

desemboca en un caracol que recibe las aguas que, con la enorme presión de la

caída, ponen en movimiento la turbina.

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Aquí se produce la primera transformación de la energía potencial del agua en

energía mecánica. El eje de la turbina en su parte superior tiene instalado el

rotor del generador que gira dentro de un estator fijo, este último es una

estructura metálica, recubierta internamente por circuitos conductores de cobre.

Como se señaló, el rotor que gira en el interior del estator, está compuesto por

una serie de circuitos que al ser alimentados por una pequeña cantidad de

corriente se transforman en electroimanes. Girando el rotor con los

electroimanes se inducen corrientes en los circuitos del estator y con ello se ha

efectuado una segunda transformación de la energía mecánica en energía

eléctrica.

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II. RESUMEN:

La presente investigación titulada “GENERADOR ELÉCTRICO CASERO “

trata sobre la generación de energía eléctrica mediante el empleo de agua

(recurso renovable) y el empleo de el principio básico de la Ley de Faraday, lo

cual permite la conservación del medio ambiente y la obtención del recurso

energético que es tan importante para la vida diaria. Este trabajo nos permite

reconocer lo muy importante que es para todo ser humano conservar el medio

donde vive y el hecho de producir energía aprovechando los recursos renovables

de nuestro medio, de esta manera no afectamos nuestro ecosistema ni creamos

impactos ambientales para conseguir energía barata.

El proyecto de construcción de un pequeño generador hidroeléctrico es un

proyecto educativo que busca despertar el espíritu ecologista de las personas. La

hidroelectricidad es actualmente una de las grandes fuentes de producción de

electricidad en el mundo (cerca del 16% de la electricidad producida en el 2009

fue gracias a las hidroeléctricas según datos de la Agencia Internacional de

Energía). Este proyecto en sí consta de un generador eléctrico que puede ser

accionado por cualquier medio físico, ya sea el agua, el aire, un mecanismo

mecánico o cualquier otro que desarrolle la energía cinética rotacional del eje del

generador. Básicamente se demostrará el hecho que se puede generar energía

eléctrica al prender unos diodos led colocados al circuito del generador.

.

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PALABRAS CLAVES:

GENERADOR: Un generador eléctrico es todo dispositivo capaz de mantener

una diferencia de potencial eléctrico entre dos de sus puntos (llamados polos,

terminales o bornes) transformando la energía mecánica

RENOVABLE: 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.

ECOLOGISTA: persona que defiende activamente el medio ambiente

TURBINA: Turbina es el nombre genérico que se da a la mayoría de las

turbomáquinas motoras. Éstas son máquinas de fluido, a través de las cuales pasa

un fluido en forma continua y éste le entrega su energía a través de un rodete con

paletas o álabes

EMBALSE: Se denomina embalse a la acumulación de agua producida por una

obstrucción en el lecho de un río o arroyo que cierra parcial o totalmente su

cauce.

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III. TRADUCCION DEL RESUMEN:

This research entitled "ELECTRIC GENERATOR HOME" is about the generation

of electricity by using water (renewable resource) and the use of the basic principle

of Faraday's Law, which allows the preservation of the environment and obtaining

energy resource that is so important to everyday life. This work allows us to

recognize how important it is for every human being to preserve the environment in

which he lives and the fact of producing renewable energy using the resources of our

environment, so do not believe we affect our ecosystem and environmental impacts

for energy cheaper.

The proposed construction of a small hydroelectric generator is an educational

project that seeks to raise ecological spirit of people. Hydropower is currently one of

the major sources of electricity production in the world (about 16% of the electricity

produced in 2009 was due to the hydropower according to the International Energy

Agency). This project itself consists of an electric generator which can be driven by

any physical means either water, air, a mechanical or develop any rotational kinetic

energy of the generator shaft. Basically it will demonstrate the fact that you can

generate electricity by turning some leds placed the generator circuit.

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IV. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA:

A) PROBLEMA:

¿De qué manera se puede producir energía eléctrica sin la contaminación del medio

ambiente?

La principal causa de la crisis eléctrica fue la falta de previsión en los últimos años,

el estado no previó el crecimiento de la población y el aumento de la demanda. Las

nuevas inversiones que se hicieron fueron insuficientes y el mantenimiento de las

plantas termoeléctricas ya existentes fue nulo. La represa hidroeléctrica fue

descuidada y trabaja a una fracción de su capacidad. De ahí la necesidad de

producir energía eléctrica sin contaminar el ambiente.

B) OBJETIVOS:

Documentar y planificar el desarrollo del proyecto.

Diseñar, construir y preparar todos los elementos para el proyecto.

Realizar la instalación de cada componente en el proyecto

Valorar cada uno de los procesos y corregir los pasos defectuosos.

C) JUSTIFICACIÓN:

La investigación se realiza con la finalidad de poder producir energía eléctrica

mediante el agua, el aire o el accionamiento mecánico y evitar la contaminación,

dando una solución a las viviendas rurales (más factible) que no cuentan con

corriente eléctrica a un costo mínimo. A la vez que los alumnos pueden aprender a

economizar la energía eléctrica y producirla de la manera más barata.

.

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V. IMPORTANCIA:

La población estudiantil podrá apreciar el método más sencillo de producir energía eléctrica

barata, también los beneficiarios serán los alumnos que realicen el trabajo debido a que

adquirirán nuevas experiencias en esta ciencia la cual abre un mundo de oportunidades de

experimentar con los circuitos eléctricos y los fenómenos electromagnéticos.

VI. MARCO TEORICO:

a) La inducción electromagnética

es la producción de corrientes eléctricas por campos magnéticos variables con el

tiempo. El descubrimiento por Faraday y

Henry de este fenómeno introdujo una cierta simetría en el mundo del

electromagnetismo. James Clerk Maxwell consiguió reunir en una sola teoría los

conocimientos básicos sobre la electricidad y el magnetismo. Su teoría

electromagnética predijo, antes de ser observadas experimentalmente, la existencia

de ondas electromagnéticas. Heinrich Rudolf Hertz comprobó su existencia e inició

para la humanidad la era de las telecomunicaciones.

El descubrimiento, debido a Hans Christian Oersted, de que una corriente eléctrica

produce un campo magnético estimuló la imaginación de los físicos de la época y

multiplicó el número de experimentos en busca de relaciones nuevas entre la

electricidad y el magnetismo. En ese ambiente científico pronto surgiría la idea

inversa de producir corrientes eléctricas mediante campos magnéticos.

Algunos físicos famosos y otros menos conocidos estuvieron cerca de demostrar

experimentalmente que también la naturaleza apostaba por tan atractiva idea. Pero

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fue Faraday el primero en precisar en qué condiciones podía ser observado

semejante fenómeno. A las corrientes eléctricas producidas mediante campos

magnéticos Michael Faraday las llamó corrientes inducidas. Desde entonces al

fenómeno consistente en generar campos eléctricos a partir de campos magnéticos

variables se denomina inducción electromagnética.

b) Teoría: Ley de Lenz

"Cuando varía el flujo magnético que atraviesa una bobina, esta reacciona de tal

manera que se opone a la causa que produjo la variación".

Es decir, si el flujo aumenta, la bobina lo disminuirá; si disminuye lo aumentará.

Para conseguir estos efectos, tendrá que generar corrientes que, a su vez, creen flujo

que se oponga a la variación. Se dice que en la bobina ha aparecido una

CORRIENTE INDUCIDA, y, por lo tanto, UNA FUERZA ELECTROMOTRIZ

INDUCIDA.

Se verá un ejemplo aclaratorio: Supongamos que la bobina, situada a la izquierda en

la figura siguiente, tiene un flujo nulo. Por lo que la corriente I será nula también.

Si le acercamos un imán, parte del flujo de éste atravesará la propia bobina, por lo

que el flujo de la bobina pasará de ser nulo a tener un valor.

La bobina reaccionará intentando anular este aumento de flujo creando una

corriente, porque de esa manera, esta corriente creará un flujo contrario

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oponiéndose al aumento impuesto desde el exterior. Una vez transcurrido cierto

tiempo, la bobina se ha amoldado a las nuevas condiciones y el flujo que la

atraviesa será el que le impone el imán. Al amoldarse dejará de crear la corriente

indicada, que pasará de nuevo a ser cero.

c) LEY DE FARADAY.-

La Ley de Lenz solamente habla de la forma en que se comporta la bobina pero no

dice nada acerca de la magnitud de la corriente o de la fuerza electromotriz

inducida. Faraday llegó a la conclusión que esta (la fuerza electromotriz ) vale:

Siendo:

: f.e.m. inducida

N: número de espiras de la bobina

Df: Variación del flujo

Dt: Tiempo en que se produce la variación de flujo

El signo menos (-) indica que se opone a la causa que lo produjo (Ley de

Lenz)

d) HIPÓTESIS

Si construimos dos electroimanes los cuales crearán campos magnéticos que se cortan unos

a otros accionados mediante una fuerza de accionamiento mecánico se producirá energía

eléctrica.

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VII. MATERIALES Y METODOS:

1. MATERIALES

MATERIAL CANT. UNID. PRECIO NS/. TOTAL NS/.Madera de aglomerado 20cm x 30 cm 1 PL. 9 9,00Madera de aglomerado 11cm x 5 cm 3 PL. 8 8,00Motor con reductora 1 UN 8 8,00Bombilla 1 UN 5 5,00Porta bombillas 1 UN 4 4,00Cable eléctrico 1,5 m 2 3,00Bolígrafo 1 UN 1 1,00Papel de plata 10 HOJA 2 2,00Palillos planos 6 UN 0,5 3,00Cinta aisladora 3M 1 ROLLO 3,8 3,80Pegamento termo fusible 4 BARRA 0,5 2,00Clavos de 1 pulgada 6 UN 0,2 1,20PRESUPUESTO TOTAL 50,00

2. MÉTODO:

En primer lugar construimos las bobinas.

Hacemos el armatoste del generador.

Después, pegamos las tres bases del generador para elevarlo.

Después colocamos la farola compuesta por los leds.

A continuación, pegamos el generador y la farola a la base del proyecto.

Después instalamos el cable y el resto de dispositivos.

Para finalizar, pintamos, decoramos el proyecto, y añadimos un led rojo.

3. HERRAMIENTAS

HERRAMIENTAS MARCA OBSERVACIONPistola Termofusible Mailyn 200 wBrocha Tigre Nº 20Sierra de hilo Sandvick Sanflex 20x1”Martillo de uña Tramontina 1 kgAlicate Universal Stanley Con aislador eléctricoAlicate de corte Stanley Con aislador eléctrico

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Alicate de punta Stanley Con aislador eléctricoCautín eléctrico Weller 300 wDestornillador Philips Stanley Con aislador eléctricoDestornillador plano Stanley Con aislador eléctricoCuter Stanley Para cableTijera Stanley Con aislador eléctrico

VIII. RESULTADOS:

• Al concluir la construcción del generador podemos experimentar lo útil que resulta para

producir energía sin necesidad de contaminar el medio ambiente.

• Luego de poner en práctica el proceso de construcción del generador podemos darnos

cuenta que se puede aprovechar de múltiples formas tanto la producción como el

aprovechamiento de la energía.

• Se puede promover el cambio de comportamiento de los alumnos y realizar actividades

favorables al cuidado y preservación del medio ambiente.

IX. DISCUSIONES:

• La concientización es importante porque está dando resultados favorables para las buenas

prácticas ambientales.

• POSIBLES MEJORAS

Mejorar la unión de los cables y las formas de que están colocados.

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Volver a hacer la 1ª base del generador para darle mayor consistencia.

PRUEBAS REALIZADAS

Se hicieron las pruebas para comprobar el funcionamiento del generador.

También se probó e l funcionamiento de la bombilla con una pila, porque no se encendía.

La rigidez del proyecto una vez montado.

Y la última para que el LED se encendiera junto con la bombilla.

ASPECTOS INTERESANTES DEL PROYECTO

En nuestro proyecto los aspectos interesantes son: La bombilla se enciende junto a un LED.

El generador está levantado para que la manivela gire bien.

Hay una carretera con una parada de un bus.

HERRAMIENTAS Y TÉCNICAS NUEVAS QUE SE HAN APRENDIDO

Lo único nuevo que hemos aprendido en este proyecto es a usar un generador y montarlo.

También a valernos por nosotros mismos en el desarrollo del proyecto, porque de técnicas

hemos usado las mismas que nos sugieren los fabricantes de equipos eléctricos.

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X. CONCLUSIONES

1. Mejorar la calidad de vida de la población, en un ambiente saludable para vivir.

2. Las familias que no cuentan con energía eléctrica, ahora mediante el generador

casero podrían obtener electricidad para sus viviendas y poder iluminar sus noches.

3. La conservación del medio ambiente evitando el uso de petróleo para producir

energía.

4. Este trabajo no pudo ayudar a la utilización de materiales caseros desechados.

XI REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Kosow. “Máquinas Eléctricas” ed. Marcombo. Bogotá, Mayo 25 de 2007.

Sears Zemansky Young Freedman. “Física Universitaria Volumen II” ed.

Universitaria. Colombia 1990.

Tipler, Paul. “Física II - Universitaria” Ed. Latinoamericana. México 2001.

http://www.fisicanet.com.ar/fisica/electrodinamica/ap03_induccion.php

http://www.ifent.org/lecciones/cap07/cap07-08.asp

XII. ANEXOS:

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XIII. AGRADECIMIENTOS:

A todos los profesores y a nuestros amigos, que hicieron que se lleve a cabo este proyecto

de construcción de un generador eléctrico casero.

A nuestros padres quienes colaboraron desprendidamente para llevar a cabo este interesante

proyecto, el cual nos ha dado más amplia expectativa respecto al cuidado de nuestro hábitat

y a la conservación del medio ambiente.

A nuestros compañeros de clase que nos alentaron siempre a vencer nuestros temores para

alcanzar nuestros retos, sin lo cual hubiésemos cedido fácilmente a las barreras que

encontramos en nuestro camino. A todos ellos mil gracias por su apoyo moral.

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