CARRERA: INGENIERIA MECATRONICA INSTITUTO TECNOLOGICO DE TLAXIACO

MATERIA: TALLER DE INVESTIGACION

ELABORO: Cruz Snchez Edith Esmeralda Cruz Zurita Eduardo

PROYECTO DE INVESTIGACION

CATEDRTICO: ING. RODRIGUEZ VELAZQUEZ ABIMAEL

INDICE

ANTECEDENTES3PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA6JUSTIFICACION6OBJETIVO GENERAL7OBJETIVOS ESPECFICOS7DISEO DEL MARCO TERICO8METODOLOGA9RECURSOS12CRONOGRAMA12CONCLUSION13FUENTES BIBLIOGRAFICAS13

GENERADOR TRIBOELECTRICOANTECEDENTES

Los primeros fenmenos elctricos fueron descritos por el matemtico griego Tales de Mileto, que Sealaba [al frotar el mbar con una piel de gato, se pude atraer algunos cuerpos ligeros como polvo, cabellos o paja.] El fsico alemn Otto de Guericke (1602-1686) construy la primera mquina elctrica, cuyo principio de funcionamiento se basaba en el frotamiento de una bola de azufre que giraba produciendo chispas elctricas, el norteamericano Benjamn Franklin (1706-1790) afirma [la electricidad es un fluido nico que existe en toda la materia, y sus efectos pueden explicarse por el exceso o la escasez de ese fluido.] As se pudo observar que cuando un conductor cargado negativamente termina en punta, se acumulan los electrones en esa parte y por repulsin abandonan dicho extremo, fijndose sobre las molculas de aire o sobre un conductor cercano cargado positivamente (tiene carencia de electrones); Charles Coulomb cientfico francs (1736-1806), estudi las leyes de atraccin y repulsin elctrica. En 1777 invent la balanza de torsin que meda la fuerza por medio del retorcimiento de una fibra fina y rgida a la vez. Otros investigadores que han contribuido al desarrollo de la electricidad son: el norteamericano Joseph Henry (1797-1878), que construy el primer electroimn; el ruso Heinrich Lenz (1804-1865), quien enunci la ley relativa al sentido de la corriente inducida; el escocs James Maxwell (1831-1879), quien propuso la teora electromagntica de la luz y las ecuaciones generales del campo electromagntico; el yugoslavo Nicola Tesla (1856-1943), quien invent el motor asincrnico y estudi tambin las corrientes polifsicas; y el ingls Joseph Thomson (1856-1940), quien investig la estructura de la materia y de los electrones.La Primera Revolucin Industrial, surgida en el siglo XVIII en Gran Bretaa, produjo profundas transformaciones en Europa y, ms tarde, en una buena parte del mundo. Se pas de una economa basada en la agricultura y la artesana a un sistema sustentado fundamentalmente en el carbn como fuente energtica, lo que propici cambios tecnolgicos, sociales y econmicos trascendentales. A finales del siglo XIX, la humanidad dio un salto cualitativo. La Segunda Revolucin Industrial supuso tambin una innovacin energtica de enorme calado. El petrleo y el gas se convirtieron en elementos claves y dieron paso al motor de explosin, la automocin y la electricidad. En apenas doscientos aos el avance tecnolgico, industrial y econmico ha sido imparable. No ha tenido parangn. Jams, en ningn periodo de la historia, se ha progresado tanto en el desarrollo productivo. Pero nunca, del mismo modo, se ha producido tanto dao al medio ambiente. En los dos ltimos siglos se ha apurado el consumo energtico hasta lmites insospechados y usado con enorme voracidad los recursos energticos fsiles que se fueron generando en la Tierra durante millones de aos. El crecimiento demogrfico, la colonizacin del suelo, las emisiones de CO2 a la atmsfera, el agotamiento de los recursos naturales, la desregulacin de los mercados y el consumismo sin tino, como sustento del sistema capitalista que gobierna el mundo, son algunas de las consecuencias de este modelo.El carbn, el petrleo y el gas siguen siendo imprescindibles para sostener el sistema econmico mundial, pero su uso indiscriminado e irracional llevando a un agotamiento de las reservas y a un cambio climtico de peligrosas consecuencias. A la utilizacin cada vez mayor en el primer mundo de recursos fsiles para mantener su nivel de vida, se suma en los ltimos aos la demanda de China, India y los pases emergentes de Asia, frica y Amrica. El petrleo se encuentra en su cspide sin marcha atrs ni irreversible y que se est apurando precipitadamente y peligrosamente los ltimos recursos que van quedando. Al tiempo que el alza de los precios compromete la economa de los estados (los precios del petrleo y el gas se han multiplicado por cuatro en los ltimos 15 aos), su soberana frente a los pases productores y la convivencia pacfica en el planeta y mientras la comunidad cientfica advierte de un calentamiento global que avanza hacia el punto de no retorno que pone en riesgo la salud, la alimentacin, el agua y la supervivencia. AIE considera que la demanda de combustibles fsiles crecer, al ritmo actual, en un 60% hasta el ao 2030. Una previsin a todas luces suicida.Latecnologamoderna consume grandes cantidades deenerga elctrica. Esta es normalmente generada en una planta de energa que convierte otras clases de energa en energa elctrica. Cada sistema tiene ventajas e inconvenientes, pero muchos de ellos planteanpreocupaciones medioambientales as como los escases de los combustibles fsiles y su aumento en los costos. La nica forma de mantener el estilo de vida y evitar los daos generados es racionalizar el consumo y desarrollar energas no contaminantes como es la energa creada a partir del rozamiento de dos objetos distintos que se origina al emparejar y frotar dos objetos de diferentes materiales, uno cede electrones, mientras que el otro los capta. Cuando los objetos se juntan, los electrones pasan de un material a otro. Cuando se separan, se produce una diferencia de potencial entre las mismas esto se puede lograr a objetos cotidianos como son suelas de zapatos, silbatos, pedales de bicicleta, tapetes de mesa, mochilas o boyas ocenicas. Esto se basa en lo que afirma el cientfico e investigador chino Zhong Lin Wang [La cantidad de transferencia de cargas depende de las propiedades de las superficies que interactan. Creando patrones de nano materiales en las pelculas de polmero, que permiten incrementar el contacto entre las hojas, la potencia generada puede multiplicarse por 1.000]. As la superficie del material esta ahora elctricamente cargada, negativamente o positivamente, cualquier contacto con un objeto conductor descargado o con un objeto que tiene carga substancialmente diversa puede causar unadescarga elctricade laelectricidad estticaurbanizada; unachispa.

Hoy en da la produccin de energa elctrica a nivel nacional se distribuye de la siguiente manera: 64% Petrleo, 24% Gas natural, 4% Carbn, 1% Nuclear, 4% biomasa, 1% hidroenergia, 2% otros; Es decir ms del 92% de la energa elctrica es producida por combustibles fsiles. [SIE] El consumo de energa elctrica en Mxico es de 43%petroleo, 43% gas natural, 6% carbn, 7% otros (geotrmica, hidroenergia) y 1% nuclear. [SENER]

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

Estudios realizados indican que esta necesidad de energa elctrica continuar aumentando a un ritmo similar y por consecuencia el agotamiento de las fuentes fsiles que actualmente se explotan para la obtencin de energa elctrica entre las que se encuentran el petrleo, carbn, gas natural que han ocurrido en el transcurso del siglo XXI. Por ello se pretende disear un generador triboelectrico, que contribuir a la disminucin de emisiones de dixido de carbono as como otros gases que se generan durante la quema de combustibles fsiles. Los gases producidos contaminan el aire, provocan alteraciones climticas, respiratorias y en los ecosistemas. As se pretende aprovechar el efecto de rozamiento entre dos materiales de la serie triboelectrica para generar una nueva fuente de energa. Ya que en los ltimos 20 aos se ha duplicado la energa elctrica consumida; cambio originado al uso inmoderado de esta y a que todo tipo de tecnologa creada y distribuida en el mercado actual utiliza energa elctrica.

JUSTIFICACION

Debido a que durante el proceso de generacin de energa elctrica se producen gases dainos que afectan a toda la sociedad; Se ha decido realizar dicha investigacin con el fin de encontrar una forma alternativa de generar energa sustentable por medio del efecto triboelectrico y as mismo ayudar al impacto de disminucin y/o prdida de los combustibles fsiles, estas emisiones van en aumento ya que existe una gran demanda de utilizacin de energa elctrica sobretodo en el sector industrial; tomando en cuenta que el 92% de la energa elctrica consumida a nivel nacional es generada por la quema de combustibles fsiles. Y as mismo lograr implantar el uso de esta energa sustentable en diversos aparatos elctricos.

OBJETIVO GENERAL

Disear un generador triboelectrico pequeo que funcione atreves del rozamiento de dos metales para as lograr producir energa elctrica limpia y disminuir el impacto negativo que sufre el medio ambiente debido la produccin excesiva de esta. As mismo implantar dichos generadores dentro de algn aparato elctrico o electrnico como es el celular y as lograr que se cargue a partir del rozamiento.

OBJETIVOS ESPECFICOS

Estudiar el efecto triboelectrico Hacer pruebas del efecto triboelectrico con 2 metales distintos Utilizar materiales reciclados (disminuir costos).

DISEO DEL MARCO TERICO

Principios de conservacin de la carga Dispositivos de almacenamiento elctrico Efecto triboelctrico La secuencia triboelctrica Efecto de frotamiento Qu es la reologia?

METODOLOGA

Fase 1: Investigacin Investigar los fundamentos para el funcionamiento del generador mediante el efecto triboelctrico; que es una electrificacin inducida por contacto. Un material se carga elctricamente despus de entrar en contacto con otro material distinto a travs de la friccin. Este efecto origina la electrosttica cotidiana.

Fase 2: Diseo 1. Colocar dos materiales de la secuencia triboelectrica que sern silicona y pet en un eje que servir para hacerlos rozar (cada material en eje diferente).Materiales positivosMateriales neutros a negativos

Airevidrio pulidofibra sintticapiel de conejomicalanapiel de gatoplomoaluminiopapelalgodnpapelebonitaaceromaderacauchoresinacobrenquelplataazufrevidrio sin puliracetato(celuloide)vinilo (PVC)silicona

2. Colocar estos dentro de un material aislante (recipiente de vidrio) as podremos conducir la energa producida a travs de cables.3. Colocar un motor en cada eje para que estos giren en sentidos opuestos y creen el proceso de rozamiento dejar 0.05 mm de distancia entre ellos.Para alimentar los motores crearemos unos electroimanes4. En un trozo de hierro dulce con unos 10 cm de longitud enrollar aproximadamente 1700 vueltas de cable de cobre (los dos extremos del cable ponerlos en la parte superior de la bobina)5. Colocar la bobina dentro de un tubo de pvc que debes estar pegado a una base de madera6. Colocar tres imanes en la base del tubo deben estar fijos7. Colocar otros 3 imanes sobre los fijos con los polos opuestos8. Se espera que produzcan 3 volts para alimentar los motores de 2.5v

Fase 3: Funcionamiento El generador tendr el siguiente funcionamiento:1. Conectaremos los motores a las bobinas; as funcionaran sin utilizar energa elctrica2. Se espera que al momento de que empiecen a frotarse los dos materiales se cree energa que ser conducida mediante cables3. Para comprobar su funcionamiento conectaremos el cable a un led

Fase 4: resultados esperadosCon este principio se espera recoger la energa del movimiento del cuerpo, de las vibraciones de la naturaleza, de las ondas de sonido, de las industrias, del movimiento de los coches, del viento, la lluvia y el oleaje.

RECURSOS

2 motores de 2.5 volts Dos ejes de aproximadamente 8cm de longitud Silicona Pet Aproximadamente 60m de cable Una barra de hierro dulce (varilla) de 10 cm de largo Tubo de pvc de 3 cm de dimetro y 10 cm de largo Cemento de contacto Un multmetro 6 imanes Led (rojo, verde) CableCRONOGRAMA

Actividad/semana123456789

Buscar informacinXX

Conseguir los materialesXX

Crear los electroimanesXX

Prueba de los electroimanesX

Creacin del prototipo del generadorXXX

Prueba del correcto funcionamientoX

Pruebas de viabilidad del proyectoXX

CONCLUSION

Con la investigacin realizada se pretende que el diseo sea viable y eficiente para que as sea capaz de lograr aplicarse a gran escala; como seria en industrias y el hogar.

FUENTES BIBLIOGRAFICAS

Thomas l. Floyd, principios de circuito elctricos, 2007 Mxico, Person educacin. Carlos Gutirrez, Graciela Garca, Rafael Mata, experimentos de electricidad bsica, 2009, Mc Graw-Hill.

Pgina 2