INTRODUCCINLa bicicleta elctrica est diseada para aquellas personas que necesitan usarla para desplazarse por diferentes lugares y en cualquier situacin. Su moderno diseo hace que sea una verdadera opcin de movilidad en las grandes ciudades.El creciente trfico, el aumento de los costos del petrleo y las normas cada da ms estrictas en relacin con las emisiones de dixido de carbono aplicables a los vehculos utilizados en el trfico urbano son retos importantes que depara el futuro, por eso la bicicleta elctrica se le adelanto al futuro y presenta el modelo ms econmico de su lnea de motos y bicicletas elctricas. Un modelo adaptado a la topografa de las ciudades latinoamericanas, con chasis reforzado, con amortiguacin reforzada que minimiza las cadas y los sobresaltos que se presentan en las calles de estas ciudades. Es un modelo para trfico pesado, pensado en la movilidad de las personas de una manera gil, cmoda y segura.Un punto a mejorar en las bicicleta elctrica fabricadas actualmente es la forma en cmo se recarga la batera, ya que el propietario de este debe proporcionar un mnimo de 4 horas de carga a 110v para su posterior uso.

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA DE LA INVESTIGACINLas formas en que nos transportamos actualmente est presentado problemas a corto, mediano y largo plazo como lo son los grandes flujos de trfico vehicular que se presentan y las contaminaciones que estos generan necesitan ser mejoradas, por eso se estn comenzando a implementar formas de movilizarse ms amigables con el medio ambiente y adems que reduzcan el trfico. Las bicicletas elctricas parecen una opcin muy viable ya que solo necesitan un poco de carga conectndolo a una red elctrica y puedes viajar unos kilmetros, pero se le pueden implementar mejoras para convertirlas en sustentables.Se podr adaptar un elevador de voltaje que pueda convertir la energa producida por un dinamo que generan alrededor de 3W y un voltaje de 6V o 12V para luego cargar una batera de 12V y estas impulsen un motor elctrico que mueva la bicicleta?

JUSTIFICACINLa innovacin a realizar se hace con el fin de dar un avance en la parte del diseo de la bicicleta, de esta manera se est contribuyendo a nuevos aportes cientficos y tecnolgicos en la industria.La bicicleta elctrica hoy en da no es un producto nuevo, por tal motivo se han estudiado y analizado las diferentes ventajas y desventajas que ella nos proporciona, as la idea principal se centraliza en la mejora de como cargar la batera de este vehculo la cual se hace normalmente por corriente alterna.Lo novedoso y sorprendente de este nuevo implemento ser que se podr disfrutar del vehculo sin la preocupacin de quedar sin carga en la batera, ya que por medio de un dinamo situado en los rines se podr convertir el movimiento en energa elctrica la cual ser tomada por un elevador hasta obtener el voltaje necesario para la respectiva carga de la batera mientras se conduce normalmente.

OBJETIVOSOBJECTIVO GENERALAprovechar el potencial que poseen las bicicletas elctricas para convertirlas en casi autnomas, capturando la energa de su movimiento para luego reutilizarla impulsando a la misma.

OBJETIVOS ESPECIFICOS Lograr tener un vehculo amigable al medio ambiente. Innovar en las bicicletas convirtindolas en autnomas. Lograr un bajo costo para fcil adquisicin.

MARCO TEORICOLa historia de la bicicleta elctrica comenz a mediados del Siglo XIX con la aparicin de las primeras bateras, pero no fue hasta la dcada de 1980 cuando realmente despeg. La idea de las bicicletas elctricas data de antes de los aos 20, pero no tuvieron xito ya que los motores de combustin interna colocados en las bicicletas daban una mayor velocidad y autonoma. Primero, el asombroso crecimiento econmico chino cre una demanda de movilidad personal, y la bicicleta elctrica aporto la velocidad de un ciclomotor, a la vez que se tomaron medidas contra la gasolina. Y segundo, fue a partir de los aos 80 en varios pases occidentales y Japn, con bateras ms pequeas, miniaturizacin de la electrnica y desarrollo de sensores de par lo que dio el reconocimiento legal a un nuevo tipo de transporte que vea que comenzaba a despegar.Los avances para dotar a las bicicletas de algn tipo de asistencia comienzan en la segunda mitad del siglo XIX. En 1859 el francs Gastn Plant desarroll la primera batera de plomo que se poda recargar, un modelo que todava se utiliza en nuestros das. Pocos aos despus se van adaptando bicicletas con motores de gasolina y mquinas de vapor. En la ltima dcada del siglo XIX se registraron varias patentes sobre bicicletas elctricas pero no se sabe hasta dnde llegaron sus ventas, a pesar de que esa poca fue la primera en la que los coches elctricos superaron en ventas a los de vapor y gasolina. El final del siglo XX fue el momento de despegue de las bicicletas elctricas como medio de transporte. Aun as, durante todo ese siglo se produjeron numerosos modelos y patentes que ayudaron en parte a ese despegue. En Estados unidos se fabricaron varios miles de bicicletas con propulsin elctrica por parte de la empresa Wall Auto Wheel, cuyo diseo ingls tuvo un gran xito. De hecho, los mimos motores fueron colocados en otros vehculos.En 1920 la compaa alemana Heinzmann fabric el primer motor para bicicleta elctrica. Se montaba en una bicicleta de dos plazas. La empresa continu con el desarrollo de toda una serie de motores hasta que unos aos ms tarde se vieron en las bicicletas de distribucin de correo alemanas. En la dcada de los aos 30, la compaa de Mineapolis Lejay Manufacturing registra varias patentes y planos de donde saldr su GoBike, una bicicleta elctrica con un viejo generador de un Ford T acoplado a la rueda trasera en forma de sidecar con la que se podan hacer entre 50 y 75 millas por carga. En la dcada de los 60 la empresa Moulton Consultants Ltd patent un sistema por el que la rueda trasera dispondra de una doble transmisin por cadena, una proveniente del pedalear y otra del motor elctrico que alojaba. Este concepto fue uno de los ms populares e innovadores de la presente dcada, aunque por desgracia nunca entr al mundo comercial.Con la primera crisis del petrleo se intensificaron las investigaciones sobre bicicletas elctricas tanto en Japn como en Estados Unidos. En la prctica, las bicicletas elctricas todava no gozaban de mucha popularidad ya que estaban clasificadas como vehculos a motor, con todos sus gastos e incomodidades. A pesar de esto se seguan materializando nuevos modelos. En 1975 Augustus Kinzel diseo las Series Hybrid y Parallel Hybrid en las que los pedales giraban un pequeo generador transformando el giro en electricidad que alimentaban al motor, que entregaba la energa a la rueda de forma directa o variada. Al final de la dcada, la segunda crisis del petrleo incit a otro inters en los vehculos elctricos.En la ltima dcada del siglo XX se desarrollas distintos elementos como sensores de par o controladores electrnicos que revolucionaron el mundo de las bicicletas elctricas. Tambin las bateras de NiCd fueron sustituidas por las de NiMH, ms fiables y seguras. Yamaha produce el prototipo Vehicle A, el cual pretende ser la primera bicicleta elctrica hibrida en el mundo, es decir, que proporciona asistencia segn la fuerza de pedaleo, lo que ahora se conoce como Pedelec. Al ao siguiente apareci otro prototipo, Vehicle Z para confirmar el potencial concepto comercial. En 1991 aparece la primera batera de Ion Litio, otro salto cualitativo hacia una futura bicicleta elctrica segura, que a pesar de todo no se empez a incorporar de serie hasta bien entrada la primera dcada de los 2000. Es el momento del desarrollo de la bicicleta elctrica en Europa, ms concretamente en Holanda, Inglaterra y Suiza. En Inglaterra fue Sinclair el que cre una minibicicleta elctrica que como novedad, dispona de un freno regenerativo que cargaba la batera cuando se descenda una pendiente. En Suiza Michael Kutter cre la Velocity, una bicicleta que mezclaba el par del pedal y el del motor usando el EvoDrive, un engranaje diferencial planetario en la rueda trasera.Panasonic introduce en el mercado la primera bicicleta del mundo con batera de Ion Litio. Incorpora adems su sistema de motor central rediseado completamente. Su sistema, diseado para el mercado japons, caus gran inters en otros lugares, sobre todo en Europa. A pesar de esto, en Europa todava se sigue investigando en otros conceptos. Prueba de ello es la empresa Gruber Assist que trabaja incorporando el motor en un sitio tan pequeo como es el alojamiento de la tija del silln. [footnoteRef:1] [1: http://quipplan-mobility.com/site/page/product/history]

METODOLOGIAFuncionamiento de un Transformadores ElctricosLos transformadores estn compuestos de diferentes elementos. Los componentes bsicos son:Ncleo: Este elemento est constituido porchapas de acero al silicioaisladas entre ellas.El ncleo de los transformadoresest compuesto por lascolumnas, que es la parte donde se montan los devanados, y lasculatas, que es la parte donde se realiza la unin entre las columnas.El ncleo se utiliza para conducir elflujo magntico, ya que es un gran conductor magntico.Devanados: El devanado es un hilo de cobre enrollado a travs del ncleo en uno de sus extremos y recubiertos por una capa aislante, que suele ser barniz. Est compuesto por dos bobinas, la primaria y la secundaria. La relacin de vueltas del hilo de cobre entre el primario y el secundario nos indicar la relacin de transformacin. El nombre de primario y secundario es totalmente simblico. Por definicin all donde apliquemos la tensin de entrada ser el primario y donde obtengamos la tensin de salida ser el secundario.

Modelizacin de un transformador monofsico ideal

Esquema bsico y funcionamiento del transformador

Esquema bsico de funcionamiento de un transformador ideal

Los transformadores se basan en lainduccin electromagntica. Al aplicar una fuerza electromotriz en el devanado primario, es decir una tensin, se origina un flujo magntico en el ncleo de hierro. ESTE flujo viajar desde el devanado primario hasta el secundario. Con su movimiento originar una fuerza electromagntica en el devanado secundario.SegnlaLey de Lenz, necesitamos que lacorriente sea alternapara que se produzca estavariacin de flujo. En el caso de corriente continua el transformador no se puede utilizar.La relacin de transformacin del transformador elctricoUna vez entendido el funcionamiento del transformador vamos a observar cul es la relacin de transformacin de este elemento.

Donde Npes el nmero de vueltas del devanado del primario, Nsel nmero de vueltas del secundario, Vpla tensin aplicada en el primario, Vsla obtenida en el secundario, Islaintensidadque llega al primario, Ipla generada por el secundario y rtla relacin de transformacin.Como observamos en este ejemplo si queremos ampliar la tensin en el secundario tenemos que poner ms vueltas en el secundario (Ns), pasa lo contrario si queremos reducir la tensin del secundario.Tipos de transformadores elctricosHay muchos tipos de transformadores pero todos estn basados en los mismos principios bsicos, Pueden clasificarse en dos grandes grupos de tipos bsicos: transformadores de potencia y de medida.Transformadores de potenciaLos transformadores elctricos de potencia sirven paravariar los valores de tensinde un circuito de corriente alterna,manteniendo su potencia. Como ya se ha explicado anteriormente en este recurso, su funcionamiento se basa en el fenmeno dela induccin electromagntica. Transformadores elctricoselevadores[footnoteRef:2] [2: http://www.endesaeduca.com/Endesa_educa/recursos-interactivos/conceptos-basicos/funcionamiento-de-los-transformadores]

Los transformadores elctricos elevadores tienen la capacidad de aumentar el voltaje de salida en relacin al voltaje de entrada. En estos transformadoresel nmero de espiras del devanado secundario es mayor al del devanado primario.

Modelizacin de un transformador elevador

FUNCIONAMIENTO DE UN DINAMO: Un dnamo es un generador elctrico que transforma la energa mecnica en energa elctrica, debido a la rotacin de cuerpos conductores en un campo magntico. El trmino "dnamo" es usado especialmente para referirse a generadores de los que se obtiene corriente continua.Un dnamo est compuesto principalmente por una bobina e imanes. Cuando la bobina gira influenciada por el campo magntico de los imanes, se induce en esta una corriente elctrica que se conduce al exterior mediante unas escobillas.[footnoteRef:3] [3: http://ingeniatic.euitt.upm.es/index.php/tecnologias/item/431-d%C3%ADnamo, Articulo. Dinamo]

ESPECIFICACIONES DE LA BICICLETAPotencia: 350 WattsBatera: 4 BaterasVelocidad Mxima: 40 Km/hCapacidad de Carga: 150 KgConsumo/80Km: 0,5 kw.hAutonoma Mxima: 40 KmMotor: Brushless - Sin escobillasTiempo de carga: 4 - 6 Horas

Conociendo ya las respectivas funciones de un dinamo y un elevador se proceder a analizar los diferentes comportamientos que se deben tener en cuenta para que este generador electromecnico de corriente continua cumpla con su funcin principal que para este caso es aprovechar el movimiento de los rines. Como la corriente ofrecida por un solo dinamo tendra una componente ondulatoria muy baja (es decir, que el voltaje suministrado variara continuamente dentro de unos lmites en ocasiones muy poco admisibles) se recurre a aadir ms dinamos para un total de 4 hasta llegar a suministrar la energa necesaria al elevador que se encargara de llevarla al voltaje necesario.

Componentes del motor

Imagen extrada de: http://blogs.lainformacion.com/futuretech/files/2011/09/jalodef2223.jpg

Posicin del dinamo en la bicicleta

Imagen extrada de: http://www.terra.org/categorias/comunidad-ecotransporte/la-bicicleta-sin-pilas-dinamos-sin-rozamiento

CONCLUSION

En la actualizad, la necesidad de movilizarse es indispensable, pero el uso de hidrocarburos como fuente de energa ha llevado a una crisis ambiental al planeta. Es por eso que en este proyecto se quiso tomar un medio de transporte e innovarlo. La bicicleta elctrica optimizada con dinamos y acompaada de un elevador que proporcionara el voltaje necesario para as evitar desperdiciar gran parte del tiempo de la puesta en marcha de la bicicleta y de esta forma nunca pensar en que se puede quedar a mitad de camino en este transporte.Al llevarse a cabo este diseo se podr ver a simple vista un gran avance en la industria, este ser un producto competitivo en el mercado ya que se usaron tecnologas y ciencias eficientes para poder llegar a la conclusin de que esta innovacin fuera capaz de generar una gran atencin por los ciudadanos y as incentivarlos a obtener este producto para un beneficio propio y saludable para el mundo entero.

BIBLIOGRAFIAQUIPPLAN. Historia de las bicicletas elctricas [En lnea] < http://quipplan-mobility.com/site/page/product/history>

TERRA. La bicicleta sin pilas, dinamos sin rozamiento. [En lnea] < http://www.terra.org/categorias/comunidad-ecotransporte/la-bicicleta-sin-pilas-dinamos-sin-rozamiento> [Citado el 6 de mayo del 2006]

INGENIATIC. Dinamo [En lnea] < http://ingeniatic.euitt.upm.es/index.php/tecnologias/item/431-d%C3%ADnamo>

ENDESA EDUCA. Funcionamiento de los transformadores [En lnea]