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ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO

CURSO DE NIVELACIÓN SENESCYT

PROYECTO DE INTEGRACIÓN DE SABERES

TÍTULO DEL PROYECTO:

ELABORACIÓN DE UN CARRO A ESCALA QUE FUNCIONE CON ENERGIA

SOLAR

INTEGRANTES DEL GRUPO:

MIGUEL RUIZ

NATALY TACURI

MIRELLA MEDINA

CESAR ZHINDON

DANILO YANCHATIPAN

NOMBRE DEL TUTOR:

ING: MARIA ISABEL UBIDIA

FECHA DE PRESENTACIÓN:

LUNES 27 DE ENERO DEL 2014

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INDICE

Portada……………………………………………………………………………………..…1

Introducción…………………………………………………………………………………..3

CAPITULO I

1. El Problema………………………………………………………………………….…...5

1.1 Tema………………………………………………………………………………..5

1.2 Objetivos……………………………………………………………………..........5

1.2.1 Objetivo General…………………………………………………..........5

1.2.2 Objetivos Específicos……………………………………………….....5

1.3 Planteamiento del Problema……………………………………………………..5

1.4 Formulación del Problema……………………………………………………….5

1.5 Justificación………………………………………………………………………..6

1.6 Hipótesis……………………………………………………………………...........6

1.7 Alcances y Limitaciones………………………………………………………….7

CAPITULO II

2. Marco Referencial………………………………………………………………………82.1 Marco Teórico…………………………………………………………………….82.2 Marco Conceptual………………………………………………………………112.3 Marco Legal………………………………………………………………..........17

CAPITULO III

3. Marco Metodológico………………………………………………………………….183.1 Enfoque Metodológico…………………………………………………………18

3.1.1 Técnicas de Instrumentos a Emplear………………………………183.1.2 Plan de Acción…………………………………………………...……203.1.3 Matriz del Plan de Trabajo…………………………………………...223.1.4 Tiempo estimado del Proyecto………………………………………25

3.2 Técnica de Recolección de Datos…………………………………………….253.3 Técnica de Procesamiento y Análisis de Datos……………………………..25

CAPITULO IV

4. Propuesta del Proyecto………………………………………………………………304.1 Estudio del Diagnostico………………………………………………………..304.2 Factibilidad………………………………………………………………………304.3 Diseño de la Propuesta……………………………………………………......30

4.3.1 Materiales……………………………………………………………...314.4 Aplicación Práctica de la Propuesta………………………………………….31

3

4.4.1 Procedimiento………………………………………………………….314.4.2 Cálculos………………………………………………………………...334.4.3 Tabla de Velocidad y Aceleración del Carro……………………….354.4.4 Tabla de Desaceleración del Carro………………………………….35

CONCLUSIONES………………………………………………………………………….36

RECOMENDACIONES……………………………………………………………..........36

LINKOGRAFIA……………………………………………………………………………..37

ANEXOS……………………………………………………………………………………38

4

INTRODUCCIÓN:

Hoy en día el problema de la contaminación afecta a todos los habitantes del

planeta tierra. Cada vez el mundo se contamina más y más debido al avance

tecnológico y a las necesidades que implica la vida. Algunos contaminantes

frecuentes son: El ruido, la contaminación de la basura en el suelo, el alto índice de

smock en el aire, una gran fuente de contaminación son las baterías comunes,

estas contaminan en gran manera ya que las pilas, contienen componentes

químicos que para el ambiente son muy contraproducentes y al dejar de funcionar

las pilas es muy difícil eliminar o reciclar estos residuos que tardan miles de años

para desintegrarse, la mayoría de los juguetes contienen pilas que contaminan en

gran manera por eso hoy se plantea una alternativa agradable al ambiente.

La idea de realizar grandes cantidades de trabajo utilizando muy poca potencia, es

exactamente lo que es la eficiencia. Esto se logra, gracias a que el auto solar utiliza

en su construcción materiales muy ligeros y resistentes, logrando obtener el menor

peso para una estructura, también, se reducen al máximo las pérdidas mecánicas

por fricción en rodamientos.

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CAPITULO I

1. El problema

1.1 Tema: Carro a escala que funciona con energía solar.

1.2 Objetivos

1.2.1 Objetivo General:

Elaborar un carro a escala que funcione con energía solar

1.2.2 Objetivos específicos

Reducir la contaminación ambiental evitando el uso excesivo de baterías y

pilas.

Aprovechar la luz solar como una fuente de energía menos contaminante

para contribuir con el medio ambiente.

Concientizar a la sociedad de la importancia que tiene el ahorro de

energía mediante la elaboración de este prototipo.

Demostrar que si es posible elaborar juguetes que funcionen con energía

solar sin ocasionar un gasto económico innecesario, pues se lo puede

realizar de manera artesanal.

1.3 Planteamiento del Problema

Mediante este proyecto se busca reducir el uso de baterías ya que al agotarse son

desechadas y causan contaminación ambiental.

Aprovechar una fuente de energía natural, además de la eléctrica y con baterías,

queremos aprovechar al sol como un medio de energía y que sirva para ayudar a la

conservación del medio ambiente.

Con este método se pretende tener una vida más saludable ya que este tipo de

contaminación afecta a la salud de los seres vivos.

1.4 Formulación del problema

¿Pueden los paneles solares reemplazar las baterías convencionales y llegar a ser

una de las formas para proteger el medio ambiente?

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1.5 Justificación

Al desechar las pilas con el resto de la basura domiciliaria, siendo vertidos en

basureros y en otros casos a terrenos baldíos, estas pilas sufren el deterioro de sus

cáscaras afectadas internamente por sus componentes y externamente por la acción

climática y por el proceso de fermentación de la basura especialmente la materia

orgánica, cuando esta tiene una temperatura de 70 grados centígrados actúa como

un reactor de la contaminación al deteriorar la cascara se produce el derrame de los

electrolitos internos de las baterías y esta arrastra los metales pesados.

Estos metales fluyen por el suelo contaminando toda forma de vida (vegetal y

animal)

Las baterías no solo dañan el ambiente sino que también afectan la salud y son

capaces de contaminar hasta 5000 litros de agua y eso es poco para la gran

potencia, por alguna razón se las sigue usando aunque son muy útiles son muy

dañinas y podemos reparar eso con nuevas fuentes de energía renovable lo cual

disminuye la contaminación del medio ambiente.

1.6 Hipótesis

La tecnología avanza de acorde a las necesidades que tiene el ser humano pero la

misma no considera técnicas apropiadas las cuales no ocasionen daños irreversibles

para el entorno.

El medio ambiente se ha visto afectado en los últimos años por el uso excesivo, de

pilas y baterías los que significan un aporte negativo para el ecosistema y para los

habitantes.

Implementar un método innovador como es la utilización de una celda solar para

aprovechar la energía calorífica proporcionada por el sol, el mismo que es una

fuente inagotable y muy poco aprovechada como medio para obtener energía. Se

sujeta a los avances tecnológicos no solo pensado para el desarrollo de la

humanidad además toma en cuenta los problemas ambientales de hoy en día.

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1.7 Alcances y Limitaciones

Alcances:

Aprovechar los rayos solares los cuales convertidos en energía reemplazan el uso

de baterías que tienen poca duración y alta contaminación.

Mientras más voltaje tenga el panel solar y el motor mayor será la velocidad del

carro a escala.

Limitaciones:

Cuanto más liviano sea el carro, mayor aceleración alcanzará ( por la segunda ley

de Newton, la aceleración es inversamente proporcional a la masa).

La resistencia provocada por el viento disminuye la velocidad del carro. Mientras

más área de contacto tenga el carro con el viento y mientras mayor sea la velocidad

del viento, mayor será la influencia del viento sobre él.

La fricción entre los engranajes, las ruedas y del contacto de las llantas con la pista

también disminuyen la velocidad del carro.

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CAPITULO II

2. Marco Referencial

2.1 Marco teórico

2.1.1 Pilas y baterías

La pila es un generador portátil de energía eléctrica obtenida mediante la

transformación de energía química.

Pueden ser de forma cilíndrica, prismática o de forma de botones, dependiendo de la

finalidad a la cual se la destine.

Existen muchos tipos de pilas que se pueden clasificar inicialmente en dos grandes

grupos:

Primarias o pilas que una vez agotadas no es posible recuperar el estado de

carga.

Secundarias o baterías, en las que la transformación de la energía química en

eléctrica es reversible, por lo que se pueden recargar. Por tanto la cantidad de

residuos generados es mucho menor.

2.1.2 Tipos de baterías y pilas

La mayoría de tipos de las baterías y pilas se pueden reciclar. De todas formas,

algunas de ellas se reciclan más fácilmente que otras, tales como las baterías de

plomo y ácido, de las cuales se recicla casi el 90%;2 y las pilas de botón, por su valor

y la toxicidad de sus componentes. Otros tipos, como las alcalinas y las

recargables, también pueden ser reciclados.

Baterías de plomo y ácido

Estas baterías incluyen las: baterías de automóvil, de carritos de golf, sistemas de

alimentación ininterrumpida, baterías de maquinaria industrial, baterías de

motocicletas, y otras baterías comerciales. Pueden ser normales de plomo ácido,

selladas de plomo ácido, de tipo gel, o de matriz absorbente. Estas se reciclan

trozándolas, neutralizando su ácido, y separando los polímeros del plomo. Los

materiales recuperados se usan para diversos fines, incluyendo la fabricación de

baterías y pilas nuevas.

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Pilas de óxido de plata

Las baterías de óxido de plata, se usan con frecuencia en relojes, juguetes y

diversos aparatos de uso médico, las mismas contienen una pequeña cantidad de

mercurio. En la mayoría de las jurisdicciones existen legislaciones que regulan la

forma de manejo y desecho de las pilas de óxido de plata para reducir en la medida

de lo posible la liberación de mercurio al medio ambiente. Las pilas de óxido de plata

se pueden reciclar para recuperar el contenido de mercurio.

2.1.3 Composición de diversos tipos de pilas y baterías (ver anexo 1)

2.1.4 ¿Por qué reciclar las Pilas y Baterías?

Cuando las pilas se tiran a la basura doméstica, suelen terminar en el vertedero. Allí

se oxidan y como consecuencia, el mercurio se libera contaminando el suelo y

pudiendo llegar a mezclarse con las aguas o se convierte en metilmercurio,

compuesto bio-acumulable de elevada toxicidad.

Se han descubierto acumulaciones de mercurio en peces, para quienes esta

sustancia no resulta tóxica dado que cuentan con un enlace proteínico que fija el

mercurio a sus tejidos sin que dañe sus órganos vitales. Pero, cuando los seres

humanos ingieren los peces, el mercurio se libera, recupera su toxicidad y le

provoca, a mediano o largo plazo, daños en los tejidos cerebrales y en el sistema

nervioso central.

Lo mismo ocurre con el cadmio que contamina las aguas y el aire e ingresa a los

cultivos. El cuerpo humano tarda décadas en eliminarlo y su absorción continuada

puede producir serias lesiones renales, carcinomas, problemas pulmonares y en el

hígado.

Otra razón importante para reciclar las pilas y baterías es que éstas pueden ser

consideradas como una fuente de materias prima secundaria ya que de ellas se

puede recuperar el níquel, cobalto y plata.

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El hecho de sustituir metales vírgenes por metales reciclados, en la producción de

nuevas pilas y baterías, disminuye el gasto energético y los impactos ambientales

negativos derivados de la extracción de nuevos minerales. Si se usa cadmio y níquel

reciclados se exige un 46% y un 75% menos de energía primaria respectivamente,

que al extraer y refinar los mismos metales pero vírgenes. En el caso del zinc, la

relación de energía necesaria para el reciclado y la extracción de material virgen son

de 2,2 a 8.

Otra ventaja importante del reciclaje con respecto a la extracción de recursos es que

en la producción primaria de metales se emite el 10% de las emisiones mundiales de

CO2.

2.1.5 Barreras al reciclaje

3 Alto consumo de energía requerido por el proceso usado en las plantas de

reciclado de pilas.

4 Costosos tratamientos posteriores para recobrar el resto de los componentes.

5 Distintos tratamientos para cada tipo de pila o batería

6 Altos costos de inversión para plantas de pequeña escala no permiten financiar

proyectos en mercados acotados

2.1.6 Tiempo de biodegradación de pilas

El tiempo de biodegradación de las pilas es de más de 1 000 años. Las pilas

contienen elementos altamente contaminantes y que no se degradan fácilmente. Se

destaca su contenido de mercurio, zinc, cromo, arsénico, plomo o cadmio. A los 50

años de desechada comienza su degradación, pero seguirán siendo nocivos durante

más de mil años.

En términos generales, las pilas, al ser desechadas se oxidan con el paso del tiempo

por la descomposición de sus elementos y de la materia orgánica que las circunda,

lo que provoca daños a la carcasa o envoltura y, por consiguiente, la liberación al

ambiente de sus componentes tóxicos a los suelos cercanos y a los cuerpos de

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agua superficiales o subterráneos. Otras causas de considerable importancia que

contribuyen a la liberación de esos componentes son los incendios de los basureros

o la quema intencional de basura, lo cual resulta en una liberación significativa de

esos contaminantes al aire.

2.1.7 Diferencia entre panel solar y panel fotovoltaico

Un panel solar es un módulo que aprovecha la energía de la radiación solar. El

término comprende a los colectores solares utilizados para producir agua caliente

(usualmente doméstica) y a los paneles fotovoltaicos utilizados para generar

electricidad.

Los paneles fotovoltaicos: están formados por numerosas celdas que convierten la

luz en electricidad. Las celdas a veces son llamadas células fotovoltaicas, del griego

"fotos", luz. Estas celdas dependen del efecto fotovoltaico por el que la energía

luminosa produce cargas positiva y negativa en dos semiconductores próximos de

diferente tipo, produciendo así un campo eléctrico capaz de generar una corriente.

Los paneles fotovoltaicos, además de producir energía que puede alimentar una red

eléctrica terrestre, pueden emplearse en vehículos eléctricos y barcos solares

2.1.8 ¿Qué es madera MDF?

MDF significa madera de "fibra vulcanizada de densidad media"(medium density

fiber board). Es una madera compuesta de pedazos de fibra de madera

aglomerados con pegamento, resina, presión y calor. La madera MDF es usada para

hacer muchos objetos para almacenar y pisos.

2.2 Marco conceptual

2.2.1 Factores que disminuyen la velocidad del carrito solar.

- Peso

- Resistencia del viento

- Fricción

La fuerza de fricción depende de las características de la superficie en contacto

(entre engranajes, en las ruedas y entre la llanta y el suelo). y de la masa del carro.

Por lo tanto, el peso del carro debe ser el menor posible, se debe evitar elementos

que aumenten la resistencia del aire (por ejemplo, puertas abiertas, carteles

perpendiculares a la dirección del viento), los engranajes deben tener poca fricción

(usar engranajes de plástico o aluminio) y deben estar montadas firmemente al

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chasis o sobre un apoyo rígido, las ruedas deben ser perfectamente redondas y

tener llantas de goma y los ejes deben ser perfectamente paralelos y bien apoyados.

2.2.2 Condensador electrolítico

Un condensador electrolítico es un tipo de condensador que usa un líquido

iónico conductor como una de sus placas. Típicamente con más capacidad por

unidad de volumen que otros tipos de condensadores, son valiosos en circuitos

eléctricos con relativa alta corriente y baja frecuencia. Este es especialmente el caso

en los filtros de alimentadores de corriente, donde se usan para almacenar la carga,

y moderar el voltaje de salida las fluctuaciones de corriente en la salida rectificada.

También son muy usados en los circuitos que deben conducir corriente

continua pero no corriente alterna.

Los condensadores electrolíticos pueden tener mucha capacitancia, permitiendo la

construirán de filtros de muy baja frecuencia.

2.2.3 Celda solar o celda fotovoltaica 

Es un instrumento que genera electricidad directamente de la luz visible, debido al

efecto fotovoltaico.

Para poder generar energía útil, se deben interconectar un cierto número de celdas

para formar un panel solar, también conocido como un módulo fotovoltaico.

Generalmente, la cantidad de poder que se genera con un panel solar es de 12

voltios, los cuales se pueden utilizar de manera independiente o como conjunto en

una red.

El número de celdas solares o el tamaño del panel solar lo determina la cantidad de

luz disponible, y la energía requerida.

La cantidad de energía generada por una celda solar es determinada por la cantidad

de luz que cae directamente sobre ella, lo cual a su vez esta determinado por el

clima y la hora del día.  En la mayoría de los casos resulta necesario almacenar la

energía generada, para así hacer mejor uso de las celdas solares.

Es posible conectar una red o arreglo de paneles de energía solar, conformados por

celdas solares o celdas fotovoltaicas,  a la red eléctrica para asistir a los paneles

solares cuando la energía requerida es mayor a la energía generada. Estos costos

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pueden recuperarse al vender los excedentes de energía producidos a la compañía

eléctrica.

Las celdas solares generalmente esta hechas a base de silicón, el mismo material

que se utiliza para  transistores y circuitos integrados. El silicón es tratado para que

cuando le llegue la luz, se liberen los electrones, generando una corriente eléctrica.

o Celdas solares amorfas

La tecnología amorfa  es comúnmente utilizada en los paneles solares pequeños,

como en las calculadoras y lámparas de jardín, aunque cada vez son más usadas

para paneles de mayor tamaño.

Están conformadas de una película de Silicon depositada sobre otra lámina de

materiales como el acero.  El panel se forma de una sola pieza y las celdas

individuales no son tan visibles como en otro tipo de paneles.  

La eficiencia de los paneles solares de celdas amorfas no es tan alta como la de

aquellos paneles conformados por celdas solares individuales.

o Celdas solares cristalinas

Las celdas solares cristalinas se interconectan unas con otras para formar paneles

solares. Cada celda solar produce un voltaje individual de 0.5 a 0.6 volts, se

requieren 36 celdas solares o celdas fotovoltaicas para producir un circuito abierto

de cera de 20 volts.  El cual es suficiente  para cargar una batería de 12 volts.

Las celdas solares mono cristalina, se cortan de una sola pieza de cristal de silicón,

mientras que las celdas solares poli cristalinas se hacen a base de múltiples

cristales.

 

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2.2.4 Funcionamiento de un Carro a Control Remoto

El carro control remoto es un mecanismo integrado por componentes eléctricos y

mecánicos, que le permiten desplazarse hacia adelante y hacia atrás.

Éste carrito control remoto está diseñado para moverse conforme a un sistema de

circuitos y motores que le indican hacia qué dirección debe moverse, pudiendo ser

hacia adelante o hacia atrás.

El carro control remoto funciona gracias a 2 motores, uno le permiten avanzar hacia

adelante y el otro retroceder.

Las llantas del carro se mueven en sentido contrario y los motores se activan de

manera inversa, (cuando uno opera el otro está inactivo) la encargada de hacer el

carrito avanzar es la carga positiva y quien se encarga de hacerlo retroceder es la

carga negativa.

El carro control remoto es controlado por un dispositivo de mando a distancia o

control remoto que permite encender y apagar el interruptor para controlar sus

movimientos. La gran mayoría de estos controles remoto se comunican con el

carrito vía señales infrarroja y su fuente de energía son pilas tipo AA, AAA o

de botón.

2.2.5 Almacenamiento de Energía

El almacenamiento de energía comprende los métodos que tiene la humanidad para

conservar en la medida de lo posible una cierta parte de la electricidad se almacena

en las pilas es decir es energía almacenada de cierta cantidad en cualquier forma,

para liberarla cuando se requiera en la misma forma en que se recolectó o en otra

diferente. Las formas de energía pueden ser energía potencial(gravitacional,

química, elástica, etc.) o energía cinética. Muchos sistemas mecánicos funcionan

almacenando energía y consumiéndola lentamente: un ejemplo es el reloj mecánico

que almacena en el muelle la energía para ir consumiéndola vía un regulador. En un

ordenador los condensadores existentes en un chip almacenan la energía suficiente

para que al volver a encenderse tengan la memoria de algunas de las funciones

previas. Incluso los alimentos son una forma que la naturaleza tiene de almacenar la

energía procedente del Sol.

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2.2.6 Resistencias en serie

La conexión de resistencias en serie es aquella en la que las resistencias se

disponen unas a continuación de otras y se caracteriza porque se conectan los

receptores (lámparas, motores, timbres, etc.), uno a continuación de otro y además

se reparten el voltaje de la pila entre ellos

A diferencia de la conexión de resistencias en paralelo que se disponen de tal

manera que los extremos de un lado se unen todos a un punto común y los del otro

lado a otro punto común y se caracteriza por estar conectadas a la misma diferencia

de potencial mencionada donde origina una misma demanda de corriente eléctrica

2.2.7 Condensadores

Es capaz de almacenar energía sustentando un campo eléctrico. Está formado por

un par de superficies conductoras, generalmente en forma de láminas o placas, en

situación de influencia total (esto es, que todas las líneas de campo eléctrico que

parten de una van a parar a la otra) separadas por un material dieléctrico o por

el vacío. 

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2.2.8 Transistores

Un transistor es un aparato que funciona a base de un dispositivo semiconductor

que cuenta con tres terminales, los que son utilizados como amplificador e

interruptor. Una pequeña corriente eléctrica, que es aplicada a uno de los terminales,

logra controlar la corriente entre los dos terminales.

2.2.9 Circuitos Integrados

 También conocido como chip o microchip, es una pastilla pequeña de

material semiconductor, de algunos milímetros cuadrados de área, sobre la que se

fabrican circuitos electrónicos generalmente mediante fotolitografía y que está

protegida dentro de un encapsulado de plástico o cerámica. El encapsulado

posee conductores metálicos apropiados para hacer conexión entre la pastilla y

un circuito impreso.

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2.3 Marco legal

Sección segundaDel medio ambiente

Art. 86.- El Estado protegerá el derecho de la población a vivir en un medio ambiente sano y ecológicamente equilibrado, que garantice un desarrollo sustentable. Velará para que este derecho no sea afectado y garantizará la preservación de la naturaleza.

Se declaran de interés público y se regularán conforme a la ley:

3. La preservación del medio ambiente, la conservación de los ecosistemas, la biodiversidad y la integridad del patrimonio genético del país.

4. La prevención de la contaminación ambiental, la recuperación de los espacios naturales degradados, el manejo sustentable de los recursos naturales y los requisitos que para estos fines deberán cumplir las actividades públicas y privadas.

5. El establecimiento de un sistema nacional de áreas naturales protegidas, que garantice la conservación de la biodiversidad y el mantenimiento de los servicios ecológicos, de conformidad con los convenios y tratados internacionales

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CAPÍTULO III

3. Marco metodológico

3.1Enfoque metodológico

3.1.1 Técnicas e instrumentos a emplear.

Fase Técnica Instrumento Producto Tiempo

Diagnóstico

Investigación Internet

Información que

sustente el

planteamiento del

problema del proyecto

propuesto

Dos días

Considerar

puntos de vista

Cuestionario dirigido a

los estudiantes de la

ESPOCH

Comprobar el buen

planteamiento del

problema

Tres

días

CuestionarioEncuesta a los

estudiantes

Información necesaria

sobre nuestro proyecto

Una

semana

Investigación Internet y Bibliotecas

Información extra para

comprender el tema que

tratamos

Tres

días

Considerar

puntos de vista

Cuestionario dirigido a

los estudiantes

Verificar el

planteamiento del Marco

teórico y Marco

conceptual.

Dos días

Planteamient

o

Investigación InternetInformación sobre

ventajas y desventajasDos días

Encuesta

Cuestionario dirigido a

las principales

beneficiarios ( la

sociedad)

Verificar si la solución

planteada resuelve una

problemática en la

sociedad

Un día

AnálisisTabulación de

resultadosObtener los resultados Un día

Considerar

puntos de vista

Cuestionario dirigido a

los estudiantes

Verificar si la

información obtenida es

suficiente para la puesta

Un día

19

en marcha de la

creación del carro a

escala

Resultados

Considerar

puntos de vista

Cuestionario dirigido a

los estudiantes

Presentación de ideas

para la aprobación del

proyecto a realizar

Un día

InvestigaciónInternet, terceras

personas

Materiales que

necesitaremos para la

elaboración del carro a

escala

Un día

InvestigaciónTiendas electrónicas y

carpinteríasCostos Un día

PlanificaciónInformación

previamente obtenida

Primeros avances en la

construcción del carro a

escala

Dos días

PlanificaciónInformación

previamente obtenida

Culminación del carro a

escala

Una

semana

Presentación Diapositivas

Documento y la

elaboración del carro a

escala finalizado

Un día.

20

3.1.2 Plan de Acción

Actividades a

realizar

Información a

obtener

Medios de

registro de

información

Recursos

Fecha de

inicio y

culminación

Investigar sobre el

problema que vamos

a tratar

Sustentación del

problema propuesto

Digital.-

Resumen de

lo

investigado

Internet

 Lunes

25/11/2013

Martes

26/11/2013

Realizar un

cuestionario

Comprobar que el

planteamiento del

problema es factible

Digital.-

Resumen de

lo

investigado

Estudiantes

 Miércoles

27/11/2013

Viernes

29/11/2013

Investigar sobre las

celdas solaresInformación extra

Digital.-

Resumen de

lo

investigado

Internet

 Lunes

09/12/2013

Miércoles

11/12/2013

Investigar sobre el

uso de las pilas y

baterías

Ventajas y

Desventajas

 Digital.-

Resumen de

lo

investigado

Datos

previamente

obtenidos.

Lunes

16/12/2013

Realizar una

encuesta a la

sociedad

Obtener

sustentación por

parte de la sociedad

 Físico.-

Documento

total del

proyecto

InternetMartes

17/12/2013

Realizar la tabulación

de los datos

resultantes de la

encuesta

Resultados

 Físico.-

Documento

total del

proyecto.

Internet

Miércoles

18/12/2013

Jueves

19/12/2013

Investigar sobre los

materiales

Obtener la lista de

materiales

 Físico.-

Documento

 Encuestas y

datos

Jueves

26/12/2013

21

necesariostotal del

proyecto.obtenidos

 Investigar costos La cantidad a gastar

Físico.-

Documento

total del

proyecto.

Datos

previamente

obtenidos

Viernes

27/12/2013

Planificar la

construcción del

prototipo

Empezar la

elaboración

Físico.-

Documento

total del

proyecto.

Datos

obtenidos

Martes

02/01/2014

Planificar la

construcción del

carro a escala

Carro a escala

terminado

Físico.-

Maqueta

Datos

obtenidos

Viernes

05/01/2014

Presentación del PIS Calificación Físico

Toda la

investigació

n

Lunes

27/01/2014

22

3.1.3 Plan de Trabajo

Fase /Actividad 1: DIAGNÓSTICO

Competencia a desarrollar: La habilidad de ser críticos, sintetizar información y que

gracias a esquemas de organización lograr el completo entendimiento de un tema.

Estrategia

de

aprendizaje

Actividad/

tarea

Ejes

trasversalesRecursos Responsables

Tiempo y

Fechas

Tipos de

lectura

Investigar

sobre el

problema que

vamos a tratar

Introducción a

la

Comunicación

Científica

Internet Nataly Tacuri

 Lunes

14/10/2013

Martes

15/10/2013

Procesos de

expansión y

contracción

de ideas

Realizar un

cuestionario

Habilidades del

pensamientoEstudiantes

Danilo

Yanchatipan

 Miércoles

16/10/2013

Viernes

18/10/2013

Esquemas de

organización

Realizar una

entrevista

Introducción a

la

Comunicación

Científica

Cuestionari

o realizado

anteriorme

nte

Cesar Zhindon

 Lunes

21/10/2013

Viernes

25/10/2013

Esquemas de

organización

Investigar

sobre las

contaminación

causada por

las pilas y

baterías

Introducción a

la

Comunicación

Científica

Internet y

BibliotecasMirella Medina

Lunes

04/11/2013

Miércoles

06/10/2013

Procesos de

expansión y

contracción

de ideas

Investigar

sobre las

celdas solares

Habilidades del

pensamientoEstudiantes Miguel Ruiz

 Jueves

07/11/2013

Viernes

08/11/2013

23

Fase /Actividad 2: PLANTEAMIENTO

Competencia a desarrollar: La habilidad de poder generar soluciones a los planteamientos

de problemas.

Estrategia de

aprendizaje

Actividad/

tarea

Ejes

trasversalesRecursos Responsables

Tiempo y

Fechas

Proceso de

expansión y

contracción de

ideas

Investigar

ventajas y

desventajas

Habilidades

del

pensamiento

InternetMiguel Ruiz

Cesar Zhindon

Lunes

18/11/2013

Proceso de

expansión y

contracción de

ideas

Realizar

una

encuesta

Habilidades

del

pensamiento

Cuestionari

o

Danilo

Yanchatipan

Martes

19/11/2013

Lectura Crítica y

Esquemas de

Organización.

Realizar la

tabulación

de

resultados

Introducción

a la

Comunicació

n Científica

Datos

arrojados

por las

encuestas

Mirella Medina

Miércoles

20/11/2013

Jueves

21/11/2013

Expansión y

contracción de

ideas

Considerar

puntos de

vista

Habilidades

del

pensamiento

Criterios

por parte

de los

estudiantes

Nataly TacuriViernes

22/11/2013

Fase /Actividad 3: RESULTADOS

Competencia a desarrollar: La habilidad de poder ser planificadores para llegar a cumplir un

objetivo

Procesos de

expansión y

contracción

de ideas

Actividad/

tarea

Ejes

trasversalesRecursos

Responsable

s

Tiempo y

Fechas

Organización

Considerar

puntos de

vista

Habilidades del

PensamientoEstudiantes

Mirella

MedinaLunes

09/12/2013

24

Tipos de

lectura

Realizar una

investigación

Introducción a

la

comunicación

científica

Internet Nataly TacuriMartes

10/12/2013

Esquemas de

organización

Investigar

costos

Organización

del aprendizajeFerreterías

Danilo

YanchatipanMiércoles

11/12/2013

Planificación

Planificar la

puesta en

marcha de la

construcción

de la maqueta

Habilidades del

pensamiento

Datos de la

investigaciónMiguel Ruiz

Jueves

12/12/2013

Viernes

13/12/2013

Planificación

Planificar la

puesta en

marcha de la

elaboración

Habilidades del

pensamiento

Información

previamente

obtenida

Cesar

Zhindon

Lunes

06/01/2014

Viernes

17/01/2014

Reflexión y

Resultados

Presentar el

proyecto final

Todos los

módulos

Reunión de

datos de

toda la

investigación

TodosLunes

27/01/2014

25

3.1.4 Tiempo estimado

Matriz de control del Proyecto

Fase/

Act.Descripción

Programación Semanal ResponsableTiempo

y fecha

1 2 3 4 5 6 7 Medina

Mirella

Ruiz Miguel

Tacuri

Nataly

Yanchatipan

Danilo

Zhindon

Cesar

1° DIAGNÓSTICO X X X 30

Horas

2° PLANIFICACIÓN X X 10

Horas

3° RESULTADOS  x x X35

Horas

Elaborado por : Grupo de Ingeniería

(CING- 04)Firma:

Fecha: Lunes

27/01/2014

3.2 Técnica de recolección de datos

Se realizó una encuesta a 15 estudiantes de la ESPOCH (ver anexo 2)

3.3 Técnica de procesamiento y análisis de datos

1-¿cuántas pilas se encuentran en su casa?

46.66% muchas 40% pocas 13.3% ningunas

PREGUNTA1

muchaspocasninguna

2-cuando las pilas se agotan las:

13.3% queman 60% tiran 26.66% guardan

26

PREGUNTA 2

quemastirasguardas

3-¿qué tipo de pilas usa más frecuentemente?

86.66% comunes 13.3% recargables

PREGUNTA 3

comunesrecargables

4-¿elige una marca en especial en el momento de comprar pilas?

60% SI 40% NO

27

PREGUNTA 4

sino

5- ¿usted cree que las pilas causan daños a:

46.66% ambiente 33.33% ambiente y salud 20% ninguna

PREGUNTA 5

ambientesalud y ambienteninguna

6-¿cuántos artefactos con pilas se encuentran en su casa?

13.33 % ENTRE 1 Y 3 66.66% ENTRE 3 Y 6 20% MAS

28

PREGUNTA 6

entre 1 y 3entre 3 y 6mas

7-¿qué piensa que debe hacerse cuando las pilas se agotan?

13,3% tirar 60% reciclar 20% enterrarlas o quemarlas 6.66% ponerlas

en un lugar seguro para que no se contaminen

PREGUNTA 7

tirarreciclarenterrarlas o quemarlasponerlas en un lugar seguro

8- si existiera un lugar que reciba y recicle pilas agotadas ¿usted las llevaría?

73.33% SI 26.66% NO

29

PREGUNTA 8

sino

CAPITULO IV

4 Propuesta del proyecto

4.1Estudio diagnóstico

30

Mediante la temática del proyecto se llegó a la conclusión de que la sociedad es

consciente del daño que provocan las pilas y baterías al medio ambiente sin

embargo no buscan alternativas ecológicas para reducir dicha contaminación,

olvidando que se pueden utilizar otras fuentes de energía como la luz solar la cual

es inagotable.

El proyecto integrador de saberes tiene como finalidad analizar los problemas

sociales que ocurren en la medida que la ciencia y tecnología avanza, proponiendo

posibles soluciones dirigidas a la carrera de ingeniera. Demostrando las

capacidades de los estudiantes y manifestando que se puede dar apertura al avance

tecnológico implementando técnicas no dañinas para el medio ambiente.

4.2Factibilidad

Tomar conciencia del daño ocasionado al ecosistema no es suficiente para

salvaguardar el entorno en cual se desarrolla el ser humano, es por ello que se está

poniendo en práctica un método para obtener energía, ya propuesto anteriormente;

pero que no ha tenido la importancia necesaria para ser implementada en la

sociedad.

La implementación de una célula fotovoltaica en un carro a escala es una pequeña

muestra de lo que se puede realizar para reducir contaminación que cada día se va

incrementando causando daños irreversibles al planeta.

Este proyecto es factible realizarlo debido a que se utiliza un medio natural para

obtener energía, el cual no tiene costo, ni una limitación para su uso, además se lo

elabora de forma artesanal utilizando madera MDF.

4.3Diseño de la propuesta

Dado que es factible la elaboración del proyecto, se ha decidido construir el carro a

escala que tiene como finalidad demostrar el funcionamiento del carro a escala

mediante el uso de energía solar transformada en energía eléctrica con la ayuda de

31

una celda solar y principalmente servirá como aplicativo de la investigación que se

llevó a cabo. Dando a conocer el objetivo principal del proyecto.

4.3.1 Materiales

Madera MDF de 90X60 cm

Sierra de arco para madera

Celda solar de 6 Voltios

Multímetro

Goma blanca

Papel de lija

Tornillos

Destornillador

Sellador de laca

Pintura para madera

Laca transparente brillante

4.4Aplicación práctica de la propuesta (ver anexo 4)

4.4.1 Procedimiento

Adquirir un carro a control remoto

Desmontar la carrocería de plástico a un carro que funciona con control

remoto.

Desprender la placa de circuito eléctrico.

32

Cortar la base de plástico en la cual se localiza las llantas con sus respectivos

motores.

Hacer el diseño para la base de madera en la cual se coloca los motores en la

parte delantera los que dan la dirección al carro y en la parte trasera el motor

que proporciona el avance o retroceso del carro.

Diseñar el bosquejo de la carrocería.

Medir el voltaje del panel con ayuda de un multímetro

Aplicar las medidas correspondientes a la madera (MDF); teniendo en cuenta

las conexiones debidas en el interior del carro puesto que las cuatro pilas van

conectadas en serie para generar los seis voltios necesarios para mover el

carro, la celda solar está conectada a las pilas en paralelo; estas pilas

cumplen el papel de acumuladores puesto que ya son usadas y la energía de

la celda se guardara directamente en las pilas recargándolas constantemente,

siempre y cuando esta esté expuesta a la luz solar.

Realizar líneas de corte.

Con la ayuda de una caladora

manual cortar la madera

siguiendo las líneas de corte previamente establecidas, considerando aplicar

33

una fuerza leve al seguir una línea recta y aumentar la misma cuando se

desea girar.

Una vez cortadas las piezas se procede a pegarlas con goma blanca.

Lijar la madera utilizando papel de lija # 120 o 180.

Pulir la misma con papel de lija # 400.

Para dar color utilizar tintes (cerezo).

Para cubrir las imperfecciones utilizar sellador de laca.

Dejar secar el sellador y proceder a lijar con papel de lija # 400.

Utilizando un paño limpiar los residuos.

Para finalizar pasar laca transparente brillante.

4.4.2 Cálculos

Revoluciones por minuto (RPM) 180 RPM

w=nt

w=60 revmin

x1min60 s

x2π rad1rev

=6,283 rads

w=velocidad angular

Para obtener la potencia del motor.

34

F=m .g

F=fuerzaF=0.8 kg x9,8 ms2

F=7,84 [N ]

T=F . R

T=parmotor ; R=radioT=7.84 [N ] x 0,015m

T=0,1176 [J ]

P=w .T

P=potenciaw=velocidad angular P=6,283 radsx 0,1176 [ J ]

P=1,914W

Velocidad del carro.

V= xt

x=distanciaV= 15m18,7 s

V=0,80ms

Aceleración del carro.

a=Vf−Vo∆ t

Vo=0a=Vf∆ t

a=0,80

ms

18,7 sa=0,04

m

s2

35

4.4.3 Tabla de velocidad y aceleración del carro

4.4.4 Tabla de desaceleración del carro

TIEMPO QUE DURA LA

DESACELERACIÓN

DISTANCIA QUE DESACELERA

DESACELERACIÓN

1.29 s 48.7 cm 0.0882 m/s2

2.35 s 1.29 m 0.0649 m/s2

3.73 s 1.42 m 0.032 m/s2

4.2 s 1.54m 0.0214 m/s2

TIEMPO DISTANCIA VELOCIDAD ACELERACIÓN2.34 s 1 m 0.42 m/s 0.17 m/s2

6.2 s 5 m 0.806 m/s 0.13 m/s2

12.5 s 10 m 0.8 m/s 0.064 m/s2

18.7 s 15 m 0.802 m/s 0.042 m/s2

36

Conclusiones

La utilización de pilas y baterías se reduce en un gran porcentaje gracias a

que la celda solar aprovecha la energía calorífica producida por el sol y la

transforma en eléctrica, evitando el uso excesivo de pilas y baterías, siendo

estas un contaminante principal del ecosistema.

La energía calorífica absorbida por el panel solar, transformada en energía

eléctrica se almacena directamente en las pilas usadas cumpliendo el papel

de acumulador, proporcionando al mismo un tiempo indefinido de uso.

se logró elaborar un carro a escala de manera artesanal cumpliendo con el

objetivo principal, siendo amigables con el ecosistema.

Recomendaciones

Se recomienda dejar el carro en el sol durante 6 horas para que este tenga

suficiente energía para que pueda funcionar

Es fundamental considerar que el voltaje del motor del carro sea igual al de la

celda solar.

El proyecto realizado no debe quedarse plasmado solo en un modelo, más

bien las empresas de juguetes deberían implementar este método de

obtención de energía solar que no contamina el medio ambiente.

37

Linkografia:

http://es.wikipedia.org/wiki/Celda_Solar_Graetzel

http://www.dforceblog.com/2008/07/18/que-es-una-celda-solar/

http://www.google.com.ec/url?sa=t&rct=j&q=tipos%20de%20pilas%20y

%20baterias&source=web&cd=1&cad=rja&sqi=2&ved=0CCYQFjAA&url=http

%3A%2F%2Fecoabc2.galeon.com%2Faficiones1058548.html&ei=aSXkUoO-

OsfFsAT5t4CoBA&usg=AFQjCNH8_Lle-

lHCpmGvPZkGqNQ3XE9wbw&bvm=bv.59930103,d.cWc

http://www.google.com.ec/url?sa=t&rct=j&q=contaminacion%20de%20las

%20pilas&source=web&cd=5&cad=rja&sqi=2&ved=0CDEQFjAE&url=http%3A

%2F%2Fwww.chispita.cl%2Fmedio-ambiente%2Fpor-que-las-pilas-

contaminan.html&ei=gyXkUonfK9LJsQTitIGoCw&usg=AFQjCNFY4fZAQDsDl

LrB4WT_Ln4AD3Ze0w&bvm=bv.59930103,d.cWc

http://es.wikipedia.org/wiki/Resistencia_el%C3%A9ctrica

http://www.google.com.ec/url?sa=t&rct=j&q=tiempo%20de%20degradaci

%C3%B3n%20de%20las

%20pilas&source=web&cd=1&cad=rja&sqi=2&ved=0CCYQFjAA&url=http%3A

%2F%2Fes.answers.yahoo.com%2Fquestion%2Findex%3Fqid

%3D20090818150406AAFg34x&ei=2iXkUv33C4O-

sQTqt4KgCw&usg=AFQjCNFW_UkM04ZbMBveS-iaj79LDCGMSg

http://www.ecuaworld.com.ec/ecuador_constitucion.htm

38

ANEXO 1

Composición de diversos tipos de pilas y baterías

39

ANEXO 2

Modelo de la encuesta

40

ENCUESTA1-¿cuántas pilas se encuentran en su casa?muchas pocas ninguna

2-cuando las pilas se agotan las:quemas tiras guardas

3-¿qué tipo de pilas usa más frecuentemente? pilas comunes pilas recargables

4-¿elige una marca en especial en el momento de comprar pilas? ¿cuál? si no marcas: energizer, duracell, kodak

5-¿usted cree que las pilas causan daños a:

ambiente salud ambas ninguna 6-¿cuántos artefactos con pilas se encuentran en su casa?entre 1 y 3 entre 3 y6 menos más

7-¿qué piensa que debe hacerse cuando las pilas se agotan?*tirar *reciclar *guardarlas *enterrarlas o quemarlas *ponerlas en un lugar seguro para que no contaminen

8- si existiera un lugar que reciba y recicle pilas agotadas ¿usted las llevaría?si no

41

42

ANEXO 3

Materiales utilizados en la elaboración del carro

43

Madera MDF (90x60 cm)

Arco de sierra para madera (sierra de pelo)

Lija # 180 y 400

Goma blanca

44

Piro grabador (clavo al rojo vivo)

Tornillos y destornillador de estrella }

Taladro

45

Pintura para madera MDF

Sellador de laca

Laca transparente brillante

46

Celda solar de 6 Voltios

Carrocería de plástico desmontada

47

ANEXO 4Planos del carro

48

ANEXO 5

Elaboración del carro

Bosquejo de la carrocería

49

Aplicación de medidas a la madera

Lijar la madera

Unir las piezas

50

Conectar la celda solar a los circuitos del carro

Cálculos