UNIVERSIDAD TCNICA DE COTOPAXI

Nombre: Prez Chicaiza Jhony Javier

Curso: 6to nico

Docente: Ing. Edwin Moreano

Fecha: 26-11-2014

PROYECTO INTEGRADOR

Diseo e implementacin de un cargador de dispositivos mviles para bicicletas cicloturisticas

TEMA:

Planteamiento del problema.

En la actualidad al observar que el ser humano ha sido el principal causante de la contaminacin ambiental y por ende el calentamiento global a causa de la explotacin de sus recursos no renovables, pero tambin es el generador avances tecnolgicos con el fin de mejorar su calidad de vida, por lo que como una buena y eficaz aplicacin tecnolgica se llevara a cabo la implementacin de un energizador de dispositivos mviles para bicicletas de solucin econmicamente factible.

El mismo cuerpo legal, en su Art. 413 capitulo segundo biodiversidad y recursos naturales (Constitucin de la Repblica del Ecuador 2008), establece que: El Estado promover la eficiencia energtica, el desarrollo y uso de prcticas y tecnologas ambientalmente limpias y sanas, as como de energas renovables, diversificadas, de bajo impacto y que no pongan en riesgo la soberana alimentaria, el equilibrio ecolgico de los ecosistemas ni el derecho al agua.

Bajo esta disposicin legal, se recurrir al uso de energas alternativas y se llevar a cabo la implementacin de un prototipo energizador el cual se desempeara con energa renovable, todo esto tiene como finalidad ayudar a prolongar el tiempo de durabilidad en las bateras de los dispositivos mviles, que se considera es muy importante tenerlas en cuenta para el buen vivir de las personas.

El Art. 3.5 del Ttulo I de los principios fundamentales (Constitucin de la Repblica del Ecuador 2008), establece que es obligacin del Estado promover el desarrollo sustentable y la redistribucin equitativa de los recursos y la riqueza, para acceder al buen vivir.

En el Ecuador los hbitos, las rutinas, las formas de relacionarnos con la sociedad, nos han convertido en un pas facilista, sedentario ya que la tecnologa nos inunda y a la vez nos mutila, por este motivo se presenta un sistema alternativo de recargar un dispositivo mvil independiente de la corriente elctrica existente en los hogares. Conocemos que la mayora de dispositivos mviles poseen un tiempo de durabilidad mnimo en sus bateras debido al constante uso de sus distintas aplicaciones, desgaste, o por falta de mantenimiento de la misma, la solucin ecolgica a esta es la implementacin de un energizador de celulares para bicicletas. Analizando una necesidad bsica como es la de llevar un celular con batera suficiente para atender cualquier situacin que se presente.De esta manera esperamos que la municipalidad de Latacunga implemente los ciclopaseos y se promueva ms el uso de este transporte para la movilidad de las personas fomentando el deporte, mejorando la salud y la calidad de vida de las personas.

Formulacin del problema.Cmo mejorar el tiempo de durabilidad de los dispositivos mviles en la sociedad, para mejorar el uso de las aplicaciones en dichos dispositivos, a travs de energas renovables?

Justificacin.La Universidad Tcnica de Cotopaxi al ser una institucin de Educacin Superior que a travs de los aos de existencia ha venido formando estudiantes con los conocimientos necesarios, se llevara a cabo y se pondr en prctica los mismos, implementando un energizador de dispositivos mviles para bicicletas.La realizacin de este proyecto se da con el fin de contribuir a la comunidad en el sentido de producir energa elctrica de una forma alternativa con ayuda de materiales electrnicos, con los cuales se podr construir un prototipo que puede energizar celulares, este energizador ser capaz de trabajar en cualquier situacin ya que nicamente requiere de la fuerza motriz de una persona para llevar a cabo la tarea de energizar dispositivos mviles. Este prototipo debe cumplir las funciones para lo cual ser previamente diseado y seguidamente ser construido, es decir: producir y almacenar energa elctrica sin el uso de tomacorrientes conectados a un sistema de electricidad por pago frecuentemente existente en los hogares. Este proceso de generacin se da mediante la energa cintica producida por bicicleta por lo que va a recargar una batera de dispositivos mviles, sin ningn inconveniente. Este proyecto va de la mano con la implementacin de la energa mecnica ya que mediante esta que es producida en el momento en el cual el hombre pone en funcionamiento la bicicleta consiguiendo recargar un celular.

La respuesta a la interrogante planteada en la formulacin del problema de este proyecto est en la bsqueda de soluciones prcticas relacionadas al uso eficiente de la energa elctrica, a travs de un diseo e implementacin de un energizador de dispositivos mviles econmicamente factible para solucionar los problemas del tiempo de durabilidad de la batera de un dispositivo mvil, este proyecto contribuir para mejorar el uso de las energas renovables, de modo que ser de mucha utilidad para toda la sociedad.

ObjetivosGenerales: Disear e implementar un cargador de dispositivos mviles para bicicletas econmicamente factible, mediante la aplicacin de conocimientos previamente adquiridos, para solucionar los problemas de durabilidad en las bateras de estos dispositivos.Especficos: Compilar informacin acerca del aceptamiento que va tener el prototipo apoyndose en los mtodos estadsticos. Analiza y tabular la informacin obtenida, para elevar el uso de este prototipo. Implementar el prototipo del cargador de dispositivos mviles aportando con un avance tecnolgico a la sociedad.

Marco referencial:Antes de empezar con la explicacin de todos los componentes de este prototipo, la construccin realizada y la demostracin hay que entender los siguientes aspectos. Generador de corriente alterna.- El generador de corriente alterna es un dispositivo que convierte la energa mecnica en energa elctrica. El generador ms simple consta de una espira rectangular que gira en un campo magntico uniforme. Un generador producir una corriente elctrica que cambia de direccin a medida que gira la armadura. Este tipo de corriente alterna es ventajosa para la transmisin de potencia elctrica, por lo que la mayora de los generadores elctricos son de este tipo. En su forma ms simple, un generador de corriente alterna se diferencia de uno de corriente continua en slo dos aspectos: los extremos de la bobina de su armadura estn sacados a los anillos colectores slidos sin segmentos del rbol del generador en lugar de los conmutadores, y las bobinas de campo se excitan mediante una fuente externa de corriente continua ms que con el generador en s. Los generadores de corriente alterna de baja velocidad se fabrican con hasta 100 polos, para mejorar su eficiencia y para lograr con ms facilidad la frecuencia deseada. Los alternadores accionados por turbinas de alta velocidad, son a menudo mquinas de dos polos. A veces, es preferible generar un voltaje tan alto como sea posible. Las armaduras giratorias no son prcticas en este tipo de aplicaciones, debido a que pueden producirse chispas entre las escobillas y los anillos colectores, y a que pueden producirse fallas mecnicas que podran causar cortocircuitos. Por tanto, los alternadores se construyen con una armadura fija en la que gira un rotor compuesto de un nmero de imanes de campo. Rozamiento.- Se define como fuerza de rozamiento o fuerza de friccin, a la fuerza entre dos superficies en contacto, a aquella que se opone al movimiento entre ambas superficies (fuerza de friccin dinmica) o a la fuerza que se opone al inicio del deslizamiento (fuerza de friccin esttica). Se genera debido a las imperfecciones, mayormente microscpicas, entre las superficies en contacto. Estas imperfecciones hacen que la fuerza perpendicular R entre ambas superficies no lo sea perfectamente, si no que forme un ngulo con la normal N (el ngulo de rozamiento). Por tanto, la fuerza resultante se compone de la fuerza normal N (perpendicular a las superficies en contacto) y de la fuerza de rozamiento F, paralela a las superficies en contacto.

Marco Terico:La Bicicleta tiene muchos usos, por este motivo es lo que hemos realizado el proyecto de un cargador de dispositivos mviles para bicicletas cicloturisticas que en este caso cuenta con un dinamo a funcin mecnica que nos permite producir energa y demostramos con el ejemplo de energizar un dispositivo movil. Este proyecto fue creado por el hecho que es beneficio por la utilidad que le daramos seria en diferentes formas como anteriormente ya lo habamos mencionado, este prototipo nos permitira energizar un celular y nos permitira realizar ejercicio mediante el uso de la bicicleta. Bicicleta cicloturistica.- Vehculo de dos ruedas movido por una persona, provisto de un manubrio en la parte delantera, un asiento para el conductor y dos pedales que transmiten el movimiento de las piernas a la rueda trasera mediante una cadena y un pin.

Figura.1 Bicicleta cicloturisticaFuente: http://www.cuetosbike.com/blog/noticias/zona-bmx-street.html

Bateras los celulares o mp3.El voltaje necesario para poder recargar estas bateras, es de 5V, al conectar nuestros celulares con nuestro cargador de fbrica o al conectarlos a la pc, es el voltaje que nos entregara. Pero porque ese voltaje? Simplemente porque al tener una diferencia de voltajes, el voltaje de 5V fluir a la batera de un celular, cuyo voltaje es de 3.7V, pero si alimentamos nuestro celular con ms de 5V, la batera se sobrecalentara, dandose o incluso llegara a explotar. Dinamo de Bicicleta.Las denominadas dinamos han sido ampliamente utilizadas por los ciclistas durante aos. Gracias a la dinamo, que genera energa elctrica, los ciclistas han podido circular por las noches por la carretera con una mnima iluminacin. En realidad, las denominadas dinamos de bicicleta son alternadores, ya que consisten en un imn, solidario al eje de giro, y una bobina esttica, sindelgas,niescobillas,que rectifiquen la corriente. La corriente as producida es alterna y no continua, a pesar de ello, tradicionalmente, se les ha llamado dinamos. Con los conocimientos que hemos adquirido en la materia de electrnica de potencia, sabemos que un dnamo nos entregara corriente alterna, y la energa necesaria para cargar las bateras es corriente directa.Sera necesario hacer la conversin de esa corriente para poder usarla en la carga de nuestros celulares, adems de nuestro circuito necesitaremos limitar la energa con la cual alimentaremos la batera de los celulares. En este prototipo est incorporado un dnamo en la base de la bicicleta para que haga el rose con la llanta y poder generar energa limpia. Han sido ampliamente utilizadas por los ciclistas durante aos. Gracias a la dinamo, que genera energa elctrica, los ciclistas han podido circular por las noches por la carretera con una mnima iluminacin. En realidad, las denominadas dinamos de bicicleta son alternadores; ya que consisten en un imn, solidario al eje de giro, y una bobina esttica, sindelgas,niescobillas,que rectifiquen la corriente. La corriente as producida es alterna y no continua, a pesar de ello, tradicionalmente, se les ha llamado dinamos. En las dinamos tradicionales, o de botella, el extremo del eje de la dinamo porta un cabezal que se apoya a voluntad en el neumtico de una de las ruedas, de modo que al girar la rueda gira a su vez la dnamo. El sistema es bastante rudimentario y produce un apreciable rozamiento que obliga a pedalear con fuerza. Debido a esto este tipo de dinamos ha ido siendo sustituido por otros modelos sin friccin, como la dinamo debuje o la de oreja. Adems, la aparicin de nuevos mtodos de iluminacin con lmparas deleds y de mejores bateras, con gran potencia y autonoma, ha reducido el uso de las dinamos en general.

Figura.2 Dinamo Fuente: http://restore-its.blogspot.com/2013/07/la-dinamo-esa-gran-desconocida.html

Ya que en la adquisicin del dinamo no dice que entrega 6V de salida. Para ello necesitaremos los siguientes componentes: Puente rectificador.Es uncircuito electrnico usado en la conversin decorriente alterna encorriente continua.

Figura.3 Puente RectificadorFuente: http://www.tme.eu/es/katalog/?art=KBPC610

Capacitor de 1000 uf.La funcin del capacitor es reducir los picos de corriente que salen del puente rectificador convirtiendo la corriente un poco ms lineal.

Figura.4 CapacitorFuente: http://www.gs-zone.org/temas/uso-de-capacitores.74855/

Regulador de voltaje.Es un dispositivoelectrnico diseado para mantener un nivel detensin constante, en nuestro caso ser de 5V.

Figura.5 Regulador de voltajeFuente: http://www.reflexiona.biz/shop/componentes-varios/578--regulador-de-voltaje-5v.html

Diodo zener.Este dispositivo lo pusimos como proteccin, ya que si sale una corriente grande, este la limitara, y solo dejar pasar el valor que se necesite.

Figura.6 ZenerFuente: http://www.electronicamedina.com/detalles_1N4754A-DIODO-ZENER-39V-1W-10-PIEZAS,426,22,18.htm

Adems necesitaremos complementos adicionales para montar el circuito: Placa fenlica.Es placa perforada para instalacin de circuitos entre otros tales como: resistencia, capacitor, transistor etc.

Figura.7 Placa FenlicaFuente: http://mexico-df.all.biz/placa-fenlica-de-4-5-x-4-5-cm-para-proyectos-g33501

Jack USB.Dispositivo que permite procesar la seal de carga precedente de la computadora y enviarla a dispositivos externos (puerto USB).

Figura.8 Jack USBFuente: http://mexico-df.all.biz/placa-fenlica-de-4-5-x-4-5-cm-para-proyectos-g33501

Marco conceptual:Es de suma importancia tener presentes los conceptos bsicos correspondientes al tema en discusin, entre las palabras que ms destacan estn las siguientes: Energa mecnica.- La energa mecnica de un objeto est asociada a su velocidad y su posicin. Resulta imposible observar la energa mecnica de un objeto. Sin embargo, podemos estudiar la energa mecnica cuando se transforma de una forma a otra o cuando se transfiere de un lugar a otro. A esta transformacin o transferencia de energa la llamamos trabajo. Normalmente el concepto trabajo es asociado al esfuerzo fsico o mental a travs del cual en ocasiones obtenemos una remuneracin econmica. Sin embargo, en la ciencia trabajo se refiere nica y exclusivamente a la transformacin o transferencia de energa. Almacenar energa.- El almacenamiento de energa comprende los mtodos 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 energa almacenada de cierta cantidad en cualquier forma, para liberarla cuando se requiera en la misma forma en que se recolect o en otra diferente. Las formas de energa pueden serenerga potencial (gravitacional, qumica, elstica, etc.) oenerga cintica.Muchos sistemas mecnicos funcionan almacenando energa y consumindola lentamente: un ejemplo es el reloj mecnico que almacena en el muelle la energa para ir consumindola va un regulador. En un ordenador los condensadores existentes en un chip almacenan la energa suficiente para que al volver a encenderse tengan la memoria de algunas de las funciones previas. Incluso losalimentos son una forma que la naturaleza tiene de almacenar la energa procedente delSol. El almacenamiento de energa es un proceso complejo que se lleva haciendo por la naturaleza desde miles de millones de aos - por ejemplo, la energa presente en la creacin inicial delUniverso ha sido puesta en libertad en forma de estrellas como elSol,y ahora est siendo utilizada directamente por los seres vivos (a travs de laenerga solar), o indirectamente (por ejemplo por el aumento de los cultivos o de la conversin en electricidad en las clulas solares). Los sistemas de almacenamiento de energa en el uso comercial de la actualidad se traducen en trminos generales, en sistemas de almacenamiento mecnicos, elctricos, qumicos, biolgicos, nucleares y trmicos. Generacin de Energa Elctrica.- La generacin de energa elctrica consiste en transformar alguna clase de energa qumica, mecnica, trmica o lumnica, entre otras, en energa elctrica. Para la generacin industrial se recurre a instalaciones denominadas centrales elctricas, que ejecutan alguna de las transformaciones citadas. Estas constituyen el primer escaln del sistema de suministro elctrico. La generacin elctrica se realiza, bsicamente, mediante un generador; si bien estos no difieren entre s en cuanto a su principio de funcionamiento, varan en funcin a la forma en que se accionan. Explicado de otro modo, difiere en qu fuente de energa primaria utiliza para convertir la energa contenida en ella, en energa elctrica. Desde que se descubri la corriente alterna y la forma de producirla en los alternadores, se ha llevado a cabo una inmensa actividad tecnolgica para llevar la energa elctrica a todos los lugares habitados del mundo, por lo que, junto a la construccin de grandes y variadas centrales elctricas, se han construido sofisticadas redes de transporte y sistemas de distribucin.Ahorro de Energa.- Actualmente el uso de la electricidad es fundamental para realizar gran parte de nuestras actividades; gracias a este tipo de energa tenemos una mejor calidad de vida. Con tan solo oprimir botones obtenemos luz, calor, fro, imagen o sonido. Su uso es indispensable y difcilmente nos detenemos a pensar acerca de su importancia y de los beneficios al utilizarla eficientemente. El ahorro de energa elctrica es un elemento fundamental para el aprovechamiento de los recursos energticos; ahorrar equivale a disminuir el consumo de combustibles en la generacin de electricidad evitando tambin la emisin de gases contaminantes hacia la atmsfera.

Propuesta del proyecto:El inicio de actividades para la realizacin de nuestro proyecto empez a inicios del presente ciclo, con la finalidad de formular un tema para el Proyecto Integrador, se aport con ideas analizando los problemas que existen en la sociedad. Por consejo del tutor se decidi cual sera el tema del proyecto. El cul pone en prctica la utilizacin de los conocimientos adquiridos en el aula de clase. Generando as la idea final de disear y construir un prototipo a base de la fuerza mecnica de una bicicleta que realizara funciones factibles y amigables con el desarrollo de las tareas cotidianas, al mismo tiempo generando energa. Se empez a disear el proyecto al da siguiente de haber conseguido formular la idea, logrando as obtener ya un boceto de lo que sera el proyecto llamndolo con el ttulo de Diseo e implementacin de un cargador de dispositivos mviles para bicicletas cicloturisticas el cual tendr dos aspectos a resolver y construir los cuales son: La Bici-Energizador y el Bici-Generador.

Marco administrativoRecursos NecesariosHUMANOS* Ing. Edwin Homero Moreano Martnez

MATERIALESNOMBRECANTIDADVALOR UNITARIOTOTAL

Bicicleta1$ 65.00$ 65.00

Alternador de 6v o 12v1$ 15.00$ 15.00

TOTAL$ 80.00

ELECTRNICOSNOMBRECANTIDADVALOR UNITARIOTOTAL

Puente rectificador de 1 amperio1$ 2.75$ 2.75

Condensador 1000uf 35v1$ 1.15$ 1.15

Regulador de voltaje lm78051$ 1.85$ 1.85

Disparador para el regulador de voltaje1$ 1.25$ 1.25

Condensador de 10uf1$ 0.90$ 0.90

Condensador de 0,1uf1$ 1.10$ 1.10

1 Jack USB1$ 1.00$ 1.00

TOTAL$ 10.00

PRESUPUESTOCOSTOS DIRECTOSDESCRIPCINTOTAL

MATERIALES$ 80.00

ELECTRNICOS$ 10.00

TOTAL$ 90.00

COSTOS INDIRECTOSDESCRIPCINTOTAL

ALIMENTACIN$ 25.00

TRANSPORTE$ 20.00

TOTAL$ 45.00

CALCULO TOTAL DE LOS GASTOSTOTAL= (Costos directos + Costos Indirectos) + 10 % de imprevistosTOTAL = ($90 +$45) + 13.5TOTAL = $148.5Nota aclaratoria.- Cabe mencionar que el costo total del proyecto correr por cuenta del investigador.

Hiptesis:Generar energa de tipo elctrica con calidad y de bajo costo de produccin mediante la implementacin de un prototipo energizador de dispositivos mviles, el cual a su vez, permitir aprovechar de una manera eficiente la actividad fsica diaria que tiene una persona como fuente de energa mecnica energizar cualquier dispositivo electrnico mvil, garantizando asi el funcionamiento de este sin la necesidad de estar en un lugar fijo ni pagar por dicho servicio.Operacionalizacin de las variables:Variable independiente: Tiempo de duracin de las bateras en los dispositivos.

VARIABLEINDICADORESNDICES O TEMSINSTRUMENTOS

El escaso tiempo de durabilidad en las bateras de dispositivos mviles tiene mucho que ver con todas las distintas aplicaciones que son ejecutadas en estos dispositivos.

El uso constante de aplicaciones como: reproductor msica, wi-fi, cmara, Facebook, YouTube, entre otros disminuyen la tiempo til en las bateras de estos dispositivosQu elementos electrnicos necesita ser implementado en el prototipo energizador?

Puente rectificador de 1 amperio.Condensadores. Jack USB.Disparador para el regulador de voltaje.Dnamo.

Variable dependiente: Implementacin del prototipo.VARIABLEINDICADORESNDICES O TEMSINSTRUMENTOS

Al implementar este prototipo de energizador en la sociedad se lograra ampliar el tiempo de duracin en las bateras de los dispositivos mviles promoviendo el ejercicio.Mayor tiempo en la duracin de las bateras de los dispositivos, mejor desempeo de las aplicaciones, preferencia en el uso de las bicicletas como medio para transportarse Qu instrumentos de medicin sern los apropiados, los cuales deberemos usar en nuestro proyecto?

Voltmetro

Ampermetro

Multmetro

Tipo de InvestigacinBibliogrfica.Se consultaron fuentes bibliogrficas para conocer el estado del arte en la temtica analizada y definir estrategias de investigacin sobre la base de trabajos publicados en libros, revistas, catlogos, informes tcnicos y escritos especficos debidamente analizados, interpretados y comentados.De campo.Se basa en la toma de datos del tiempo de duracin de la batera y funcionamiento de cada uno de las aplicaciones de los dispositivos mviles (reproductor de msica, wi-fi, YouTube, etc.)

Citas Bibliogrficas:Virtual: http://es.wikipedia.org/wiki/Dinamo_%28generador_el%C3%A9ctrico%29http://es.wikipedia.org/wiki/Alternador_del_motor http://es.wikipedia.org/wiki/Bicicleta http://wonderfulengineering.com/what-is-a-capacitor/ http://raspberrypi.cl/2013/07/20/diodo-zener-para-proteger-usb-de-raspberry-pi-con-hub-energizados/

Encuesta:1. Usa bicicleta?Si ( )No ( )2. Con que frecuencia usa su bicicleta?

3. Usa algn aparato tecnolgico mvil durante ese tiempo?

4. Dichos aparatos quedan sin batera durante el uso de bicicleta?

5. Si le ofrecieran un cargador de bicicletas para dichos aparatos, usted:

6. Cunto estuviera usted dispuesto a pagar por dicho dispositivo?