herlinda vargas vázquez director de tesis: mc luis elías cardenas

UNIVERSIDAD VERACRUZANA
FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS
REGIÓN POZA RICA-TUXPAN
“ANÁLISIS EXÉRGETICO DEL EJERCICIO
CARDIOVASCULAR EFECTUADO EN UNA CAMINADORA
ERGOMÉTRICA COMO EJERCITADOR FÍSICO”
TESIS
PARA ACREDITAR EL EXAMEN DEMOSTRATIVO DE LA
EXPERIENCIA RECEPCIONAL EN EL PROGRAMA DE
INGENIERÍA QUÍMICA
PRESENTA:
HERLINDA VARGAS VÁZQUEZ
DIRECTOR DE TESIS:
M. C. LUIS ELÍAS CARDENAS PÉREZ
Poza Rica de Hidalgo, Ver.
2015
Agradecimientos:
Quiero dar las gracias sinceramente a todas aquellas personas que me han
apoyado, profesional o afectivamente, en realización de esta Tesis, mencionando
explícitamente con todo el cariño y aprecio a:
Mi padre Sotero Vargas Jiménez:
Que con todo el esfuerzo y valor de un hombre guerrero nunca dejaste sola a
mamá para que cada uno de tus hijos saliera adelante, como dices tú “Yo les doy
hasta donde pueda” y hoy te respondo con esto: “Le agradezco por su enseñanza
más grande, el valor de las cosas y el trabajo, gracias por mi segundo regalo más
hermoso de la vida”, nunca se me olvidará que gracias a ti y a mamá seré una
profesionista, espero se sienta orgulloso de mi, todo fue a su debido tiempo y aquí
estoy frente a usted dándole las gracias. Te amo papá.
Mi madre Herlinda Vázquez García:
A pesar de nuestras diferencias, quiero darte las gracias por el esfuerzo que hace
por todos sus hijos, de una u otra forma siempre me está apoyando
incondicionalmente y sé que siempre estará conmigo en las buenas y en las
malas, gracias a usted soy una mujer de bien. La amo mamá, dios la bendiga hoy
y siempre.
A mis hermanos:
Lorena, Rodolfo, Samuel hoy les doy gracias por ser los mejor amigos que pude
tener en la vida junto con mis padres, gracias por existir y ser como son, gracias a
ello aprendo mucho de ustedes día tras día, siempre estaré en el momento
indicado, no lo duden, los amo hermanitos.
A mi novio Francisco Aldana Mar por poner toda tu confianza en mí, siempre
estuviste conmigo para no dejarme vencer en esta etapa, que para mí fue
estresante pero bonita porque sabía que era solo un paso más para cumplir mis
sueños, gracias por dedicarme el tiempo necesario para culminar este trabajo, te
deseo lo mejor y sigue luchando por tus sueños, que en esta vida se viene a
luchar y a cumplir nuestros propósitos.
Te amo
A mis amigos:
Isabel, Ericka, Jony y Charly, gracias por su amistad incondicional, gracias por
estar conmigo en las buenas y en las malas, sin importar la hora siempre
estuvieron y estarán conmigo de eso no tengo duda, los quiero mucho y sé que
viene algo nuevo para nosotros, tal vez ya casi no frecuentemos mucho pero sé
que siempre estaremos juntos, y les deseo lo mejor en sus vidas.
A mi honorable jurado:
Principalmente a mi director de Tesis al M. C. Luis Elías Cárdenas Pérez que
confió en mí para este proyecto, gracias por la amistad y los consejos que me
brindo, al estimado Ing. Marco Antonio Zúñiga del Ángel, gracias por su apoyo y
comprensión en la realización de este proyecto, al Dr. Israel Hernández Romero y
al estimado Ing. Ríos Meneses Santiago, por su participación para evaluar mi
trabajo.
Gracias a todos por su apoyo.
“Nunca dejes de luchar por lo que quieres, todo está a nuestro alcance mientras
uno quiere”.
CONTENIDO
INTRODUCCIÓN .................................................................................................... I
Justificación ............................................................................................................ II
Objetivo General ................................................................................................... III
Objetivos Específicos ............................................................................................ III
Hipótesis ................................................................................................................ IV
CAPÍTULO I MARCO TEÓRICO ........................................................................... 1
1.1 Importancia de la electricidad en la sociedad actual .................................................. 1
1.2 Evolución histórica en el consumo de electricidad ..................................................... 2
1.3 Antecedentes históricos de los mecanismos ejercitadores ..................................... 3
1.4 Tipos de ergómetros ............................................................................................................ 4
1.5 Situación actual de los factores que motivan el desarrollo de este trabajo ........ 5
1.5.1 Salud ................................................................................................................................... 6
1.5.2 Gasto energético ............................................................................................................. 7
1.6 Gasto energético por actividad física ............................................................................ 10
1.7 Equipos cardiovasculares y su importancia en base al desaprovechamiento de
la energía mecánica generada sobre ellos ................................................................. 12
1.8 Innovación de la generación de la electricidad por medio del ejercicio
cardiovascular ...................................................................................................................... 14
1.9 Generador de corriente ..................................................................................................... 15
1.10 Fuerza electromotriz (F.E.M) ..................................................................................... 15
1.11 Alternador ....................................................................................................................... 16
1.12 Principio de funcionamiento del alternador ........................................................... 17
1.13 Dinamo .............................................................................................................................. 18
1.14 Ventajas del alternador frente a la dinamo ............................................................ 19
1.15 Batería o acumulador .................................................................................................. 19
1.16 Multímetro digital ............................................................................................................ 20
1.17 Generación de la corriente eléctrica alterna y continúa ................................... 21
CAPÍTULO II METODOLOGÍA .............................................................................................. 23
2.1 El ser humano ante la entropía ....................................................................................... 23
2.2 Eficiencia de dispositivos mecánicos y eléctricos ...................................................... 24
2.3 Exergía asociada con el aprovechamiento de la energía cinética y potencial . 25
2.4 Irreversibilidades .................................................................................................................. 27
2.5 Diseño del prototipo ............................................................................................................ 27
2.6 Diagrama de bloques del proceso general del sistema ........................................... 29
CAPÍTULO III RESULTADOS ............................................................................................... 30
3.1 Calculo de potencia suministrada al sistema y trabajo útil ..................................... 30
3.2 Proyecto hipotético .............................................................................................................. 36
CONCLUSIONES ................................................................................................................................ 39
BIBLIOGRAFÍA .................................................................................................................................. 40
REFERENCIAS .................................................................................................................................... 40
GLOSARIO ......................................................................................................................................... 42
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 1.1 Situación de equilibrio ........................................................................... 7
Figura 1.2 Balance energético: ingesta y componentes del gasto.......................... 8
Figura 1.3 Principio de funcionamiento de un alternador ..................................... 17
Figura 1.4 Partes de un dinamo ........................................................................... 19
Figura 1.5 Multímetro digital ................................................................................. 21
Figura 1.6 Corriente alterna contra corriente continua ......................................... 22
Figura 2.1 Potencias en un sistema ..................................................................... 25
Figura 2.2 Generador de corriente con 80 W de salida ........................................ 28
Figura 2.3 Conexión del generador con el rodillo frontal ...................................... 28
Figura 2.4 Fuerza aplicada ................................................................................... 29
Figura 3.1 Determinación de porcentaje de elevación .......................................... 30
Figura 3.2 Incremento de voltaje a partir de un aumento de velocidad ................ 34
Figura 3.3 Gráfica de tiempo necesario para una carga al 100% ......................... 35
Figura 3.4 Eficiencias obtenidas en el sistema ..................................................... 36
Figura 3.5 Gimnasio hipotético ............................................................................. 37
Figura 3.6 Potencia suministrada con 10 caminadoras a velocidades contantes . 37
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 1.1 Gasto calórico de acuerdo a diferentes velocidades ............................... 9
Tabla 1.2 Ejemplo del cálculo del PAL de una persona ........................................ 10
Tabla 1.3 Factores correctores de actividad (PAR) para diferentes actividades
físicas .................................................................................................................... 11
Tabla1.4 Estado de carga de una batería ............................................................. 20
Tabla 3.1 Características de una caminadora Dunlop ......................................... 32
Tabla 3.2 Características eléctricas del generador de corriente ........................... 32
Tabla 3.3 Voltaje almacenado a velocidades constantes ..................................... 34
Tabla 3.4 Resultados de las potencias, tomando como base 10 caminadoras
despreciando pérdidas de energía ........................................................................ 37
Tabla 3.5 Consumo eléctrico para diferentes aparatos electrodomésticos ........... 38
NOMENCLATURA
Aceleración de la gravedad
⁄
Área
Diámetro
Frecuencia
Fuerza
Corriente eléctrica
Masa
Tiempo
Voltaje
Exergía cinética
⁄
Exergía potencial
⁄
Fuerza electromotriz
Temperatura
Velocidad angular
Energía mecánica
̇
̇
Potencia
̇
Potencia mecánica
Potencia eléctrica
Potencia útil
Potencia entregada
Elevación del sistema
Velocidad vertical
⁄
Longitud
Distancia
Velocidad del sistema
Gasto energético
Corriente directa
Corriente continua
Corriente alterna
Calidad
⁄
Gasto energético total
Tasa metabólica basal
Efecto térmico de dieta
Gasto por actividad física
Letras
griegas
Eficiencia
Eficiencia útil
Eficiencia mecánica
Subíndices
Condiciones de salida
Condiciones a la entrada
INTRODUCCIÓN
INTRODUCCIÓN
Actualmente a nivel mundial el creciente conocimiento sobre los recursos
energéticos son limitados lo que ha provocado que muchos países reexaminen sus
políticas de energía y tomen drásticas para evitar el desperdicio, tanto en el
consumo, como en los procesos de producción de energía, proponiendo el uso de
mejores prácticas y tecnologías que permiten reducir el consumo energético sin
impactar su crecimiento, esto sin perder de vista que para obtener tales ahorros
requiere de esfuerzos a largo plazo, poniendo a México como uno de los países con
nuevas propuestas, entrando en vigor sobre la Reforma Energética.
Asimismo ha desatado el interés en la comunidad científica para considerar más de
cerca los dispositivos de conversión de energía y desarrollar nuevas técnicas que
permitan utilizar mejor los limitados recursos existentes, poniendo como objetivo
principal a la conservación y aprovechamiento de la energía, ya que se ubica en el
área de generación de electricidad por medio del ejercicio cardiovascular realizado
sobre un ejercitador físico (caminadora ergométrica), para hacer esto posible, se
plantea en el primer capítulo una investigación sobre la importancia de la
electricidad y los beneficios que tendría este proyecto sobre la salud, presentando
a México como unos de los principales países con mayor grado de índice de
obesidad y sobrepeso, así como las consecuencias que generan estos principales
problemas sobre la salud.
Posteriormente en el capítulo II se detalla con más precisión la importancia que tiene
el descubrimiento de esta fuente de energía tan solo para encontrar el potencial de
trabajo o trabajo útil, es decir, la cantidad de energía que puede ser aprovechada.
Finalmente se desarrollan los cálculos necesarios para demostrar la cantidad de
potencia suministrada al sistema y la cantidad de trabajo útil que es posible
aprovechar durante la realización del ejercicio cardiovascular, proponiendo un
análisis cuantitativo para comprobar sus ventajas que van desde los beneficios del
medio ambiente hasta los beneficios sobre la salud.
I
JUSTIFICACIÓN
JUSTIFICACIÓN
La idea nace en los beneficios que se podrían tomar en cuenta si supiéramos la
importancia que tiene la electricidad en la actualidad, así como el interés sobre la
salud física, la cual ha creado una cultura naciente y en auge de salud integral.
Esta nueva cultura surge como respuesta a un crecimiento acelerado en el
número de casos de obesidad dentro de la población mexicana.
Una de las principales causas con mayor frecuencia se da en las personas
sedentarias en relación con las que hacen asiduamente ejercicio físico (Martínez
González y cols., 1999).
Es por esto último y otros factores colaterales,
la razón de que el objeto de
estudio de esta tesis sea analizar la exergía cinética que se libera al hacer
ejercicio cardiovascular sobre ejercitadores físicos destinados a dicha actividad en
los gimnasios. Los aparatos cardiovasculares que cuentan con las características
necesarias para el objetivo de esta tesis son la bicicleta fija, caminadora, remadora
y elíptica.
Existen dispositivos que para generar energía eléctrica utilizan otro medio del cual
obtendrán un beneficio mayor al que se obtendría en relación a los sistemas que
directamente utilizan la energía del ejercicio humano para generar energía
eléctrica.
El motivo de esta investigación es crear las bases de conocimiento e información
necesarias para posteriormente desarrollar un sistema que sea capaz de
aprovechar la energía cinética de los usuarios sobre un aparato ejercitador para
generar energía eléctrica y determinar la posible ineficiencia energética, al igual
poder estimar las pérdidas de energía al no ser posible lograr aprovechar parte de
ella; específicamente, a partir del ejercicio cardiovascular que las personas
realizan sobre equipos cardiovasculares comúnmente utilizados en áreas tipo
gimnasios.
II
OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL
Analizar la disponibilidad de la energía máxima que puede aprovecharse a partir
de un ejercitador físico, por medio del ejercicio cardiovascular.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Examinar el desempeño de un ejercitador físico y determinar el trabajo útil
máximo.

Encontrar la viabilidad de la puesta en marcha de un ejercitador físico con
capacidad de autoproducción de energía eléctrica a partir de la energía
mecánica desde un punto de vista económico.

Determinar el trabajo eléctrico producido en el sistema.
III
HIPÓTESIS
HIPÓTESIS
A partir del ejercicio cardiovascular realizado sobre un ejercitador físico
(caminadora ergonométrica) con un arreglo electromecánico, es viable la
determinar la disponibilidad de la energía máxima.
IV
CAPÍTULO I
MARCO TEÓRICO
1.1 Importancia de la electricidad en la sociedad actual
La importancia de la electricidad estriba en que prácticamente no hay actividad del
ser humano en la que no sea utilizable o bien para fabricar los objetos que satisfacen
nuestras necesidades. Para satisfacer el crecimiento eléctrico anual previsto del 2%
(en proyección media hasta el año 2030) se necesita un aumento espectacular de
la producción de electricidad.
Se hace hincapié que durante un proceso, la energía no se crea ni se destruye, sólo
cambia de una forma a otra (primera ley de la termodinámica). Esto parece bastante
simple, pero sería necesario verificar qué tanto se comprende en realidad este
principio. En realidad, lo que se entiende por “conservación de energía” es la
conservación de la calidad de la energía, no de la cantidad. Por lo que se hace
mención de la electricidad, como una de las energías de más alta calidad.
En la actualidad todos los días se están desarrollando maquinas e inventos para
la producción de energía limpia y renovable, ya que se vive en un mundo donde la
energía eléctrica es indispensable para el estilo de vida de la mayoría de los seres
humanos. La oportunidad para fomentar dicho desarrollo sustentable reside en
generar más electricidad a partir de energías renovables.
Mientras que de 1996 a 2012 México aumentó su capacidad instalada en 28 GW,
para el periodo de 2014 a 2026 tiene que aumentar en 48.81 GW, ya que se espera
que el consumo bruto de electricidad del país crezca a una tasa anual promedio de
3.97%, para lo cual requiere una inversión de alrededor de 1. 342 billones de pesos.
[1]
1
La energía eléctrica es la base del mundo industrializado, de las comunicaciones,
transporte y del desarrollo exponencial que se ha estado viviendo en el último siglo.
Es por esto que la generación de electricidad, para dar abasto a todas las
necesidades generadas en el último siglo, se lleva a cabo principalmente por medio
de centrales eléctricas.
Además del mundo electrificado que nos rodea de producción de luz, calor, las
telecomunicaciones y la informática; la electricidad tiene otras importantes
aplicaciones en los campos de la electromedicina, el tratamiento cada vez más
creciente de nuevos materiales, la automática, la logística, la señalización vial, etc.
Prácticamente no hay actividad del ser humano en la que, de una o de otra forma,
no esté presente una o varias manifestaciones de la electricidad. Basta con que
seamos capaces de inventar un receptor capaz de producir el efecto deseado y
aprovechar cualquier tipo de energía que se encuentre alrededor de nuestro
entorno.
1.2 Evolución histórica en el consumo de electricidad
En la actualidad, a principios del siglo XXI, y como vemos en el trascurso de un solo
siglo, se ha pasado de cero a un consumo mundial de electricidad de unos 18.000
TWh, en este siglo se hace indispensable el uso de la electricidad. En el año 2011,
el consumo de energía eléctrica en el país ascendió a 228,231 GWh, 6.7% superior
al observado en 2010 y 10.7% mayor a 2009. No obstante, este sector enfrenta
retos importantes: asegurar la disponibilidad del suministro en todo el país,
incrementar la participación de las energías no fósiles y fomentar el
aprovechamiento sustentable de la energía.
En países industrializados dicho consumo per cápita es siete veces mayor al de un
país en desarrollo; al comparar el consumo de México con un país ya desarrollado
como Estados Unidos de América se hace mención que el consumo de electricidad
2
en México ha aumentado en los últimos 35 años más del 200%, mientras que en
Estados Unidos aumentó su consumo un 85%. [2]
En la planeación del Sector Eléctrico Nacional, las estimaciones de demanda y
consumo de energía eléctrica para el mediano y largo plazo constituyen un insumo
fundamental para dimensionar y diseñar de manera óptima la expansión de
capacidad de generación, transmisión y distribución. El objetivo es satisfacer, con
calidad, confiabilidad y estabilidad, las necesidades de energía eléctrica de la
población. Adicionalmente, el marco legal del sector exige explorar nuevas opciones
en la planeación del sector eléctrico, orientadas al impulso de medidas y acciones
concretas que diversifiquen la matriz energética del país y disminuyan el impacto
ambiental del sector.
La Prospectiva del Sector Eléctrico 2012-2026 proporciona información detallada
sobre la situación internacional del sector, la evolución histórica del mercado
eléctrico nacional, el crecimiento esperado de la demanda y los requerimientos de
capacidad necesarios para satisfacerla en los próximos años. La evolución
económica de las diferentes regiones del mundo es un factor que influye
fuertemente sobre el consumo eléctrico de cada país.
1.3 Antecedentes históricos de los mecanismos ejercitadores
Las máquinas y los mecanismos fueron ideados desde el amanecer de la historia,
los antiguos egipcios aunque no conocían la rueda y polea, conocían el plano
inclinado, la palanca y el rodador de troncos; y con ellos construyeron pirámides y
monumentos.
La historia de la obtención de energía eléctrica por medio de fuentes de energía
renovables no dista mucho de las máquinas para hacer ejercicio ya que el gasto
energético podría ser aprovechado para combatir una problemática central que es
la protección del ambiente y no el de la carencia de recursos energéticos (la pobreza
energética estará presente ya que se pronostica que en el año 2030, 2600 millones
3
de personas dependerán a un de la biomasa tradicional para calentar y cocinar, y
1400 millones aun no tendrán electricidad).
Se puede sacar provecho del gasto energético, como energía renovable,
comenzando con economizar la energía en una edificación inteligente beneficiando
su iteración con el medio ambiente. Así que una nueva vertiente que las maquinas
ejercitadoras pueden emprender, es servir como medios de transformación de
energía, así que no serán nuevas máquinas sino más bien conceptos
revolucionarios y saludables que pueden marcar a nuestra generación.
Ahora el usuario entrara a prueba con su propia fatiga física. El beneficio es triple,
por un lado la satisfacción de contribuir a la propia salud fisiológica, después el de
poder disponer de un dispositivo tecnológico de consumo energético externo nulo y
que más bien permite generar energía, y por último que está contribuyendo a
proteger al medio ambiente.
1.4 Tipos de ergómetros
Generalmente se utilizan hoy en día la bicicleta ergométrica y el tapiz rodante o cinta
sin fin. Otros ergómetros utilizados hace tiempo, como la manivela ergométrica, para
casos de impotencia funcional en miembros inferiores, ya no son tan utilizados, dado
que actualmente se usan en estos casos las pruebas de estimulación farmacológica.
a) Bicicleta ergométrica.
Presenta las ventajas de producir menos ruido, ocupar menos espacio y ser menos
cara que el tapiz. Por otra parte, el doble producto (DP) y la TAS alcanzados suelen
ser más altos y el registro del ECG suele ser mejor que en el tapiz rodante. Sin
embargo, presenta las desventajas de que requiere mayor colaboración por parte
del paciente, con el inconveniente de la dificultad de su uso por pacientes no
habituados al ciclismo, en cuyo caso hay dificultades para alcanzar la frecuencia
cardíaca (FC) máxima, respecto al tapiz.
4
b) Tapiz rodante o cinta (caminadora ergométrica)
Las cintas ergométricas son ahora los ergómetros preferidos para un creciente
número de investigadores, especialmente en EE.UU. Con estos instrumentos, un
sistema compuesto por un motor y una polea hace girar una larga cinta sobre la que
se puede andar o correr. La longitud y amplitud de la cinta debe acomodar el tamaño
de nuestro cuerpo y la longitud de nuestra zancada. Resulta poco menos imposible
probar a deportistas de elite sobre cintas ergométricas demasiado estrechas o
cortas.
Este tipo de cintas ergométricas ofrecen cierto número de ventajas. A diferencia de
lo que ocurre con los cicloergómetros, no es preciso controlar estrechamente la
intensidad del esfuerzo sobre una cinta ergométrica en la que si no avanzamos a la
misma velocidad que la cinta, seremos arrastrados hacia la parte posterior del
aparato.
Las cintas ergométricas aseguran que la intensidad del esfuerzo permanezca
relativamente constante ya que una persona no puede permanecer sobre la cinta
ergométrica si no mantiene la intensidad de su esfuerzo. En todos los países de
Europa se suele utilizar más comúnmente la bicicleta, dado que en esos lugares se
está habituado al ciclismo.
1.5 Situación actual de los factores que motivan el desarrollo de este trabajo
Si bien no se conoce con precisión qué factores han contribuido al aumento de la
obesidad como importante problema de salud pública, los estudios epidemiológicos
sugiere que las principales causas están relacionadas con los cambios ambientales
y de los estilos de vida que han tenido lugar en las últimas décadas que afectan a
sectores muy importantes de la población, ya que el aumento de la prevalencia de
obesidad se está produciendo sobre un mismo grupo sin que se modifique su
genética.
5
1.5.1 Salud
El ejercicio físico regula y ayuda a mejorar la calidad de vida previniendo
enfermedades o condiciones degenerativas e incapacitantes tales como: la
cardiopatía coronaria, hipertensión, diabetes sacarina, la obesidad y sus
complicaciones, enfermedades en el cerebro, vasculares, osteoporosis y artritis
prematura; además de otras como dolores en la espalda baja, con una incidencia
anual del 10 % al 15% y su prevalencia del 15% al 45%.
Debemos tomar la definición del ejercicio, como la serie de movimientos específicos
para entrenar o desarrollar el organismo a través de una práctica rutinaria dirigida a
promover un buen estado de salud. El propósito fundamental de la prescripción de
ejercicio es proveer aquella ayuda necesaria para que los participantes puedan
modificar su comportamiento hacia un estilo de vida más activo. Los niveles de
inactividad física son elevados en prácticamente todos los países desarrollados y
en desarrollo.
En los países desarrollados, más de la mitad de los adultos tienen una actividad
insuficiente. Se considera que una persona es sedentaria cuando su gasto semanal
en actividad física no supera las 2000 calorías. También lo es aquella que sólo
efectúa una actividad semanal de forma no repetitiva por lo cual las estructuras y
funciones de nuestro organismo no se ejercitan y estimulan al menos cada dos días,
como requieren.
Según la O.M.S. la actividad física regular:

Reduce el riesgo de muerte prematura.

Reduce el riesgo de muerte por enfermedad cardiaca o accidente cerebro
vascular, que representan un tercio de la mortalidad.

Reduce hasta en un 50% el riesgo de padecer enfermedades cardiovasculares,
diabetes tipo II o cáncer de colon.
6

Contribuye a prevenir la hipertensión arterial, que afecta a un quinto de la
población adulta del mundo.

Disminuye el riesgo de padecer dolores lumbares y de espalda

Ayuda a controlar el peso disminuyendo el riesgo de obesidad hasta en un 50%.

Ayuda a desarrollar y mantener sanos los huesos, músculos y articulaciones.
1.5.2 Gasto energético
Al hablar de actividad física como componente del gasto energético, se entiende la
importancia de comprender el efecto del ejercicio cardiovascular en el GET (gasto
energético total) a partir del principio de la termodinámica. Según esta ecuación
clásica, el mantenimiento del peso depende del equilibrio entre el aporte energético
y el gasto energético (figura 1.1).
Figura 1.1 Situación de equilibrio.
Fuente: EVIDENCIAS MEDICO CIENTÍFICAS,
Actividad física factor clave en la prevención de la
obesidad, Honduras 2007.
A su vez, el GET es la suma de la TMB (tasa metabólica basal), el ETD (efecto
térmico de los alimentos o termogénesis inducida por la dieta) y el GAF (gasto por
actividad física) (figura 1.2). [3]
Entre los factores que influyen en el metabolismo basal (edad, género, etc.), la
actividad física regular puede generar un incremento del 5 % respecto a los
individuos no atléticos, debido a un mayor desarrollo de masa libre de grasa. La
actividad física es el componente más variable del consumo total de energía.
Este componente oscila desde un mínimo del 10 % en una persona confinada en
una cama, hasta más del 50 % del consumo total de energía en deportistas. La
7
energía consumida en las actividades físicas incluye la que se gasta con el ejercicio
voluntario, así como la que se consume involuntariamente en actividades y control
postural.
Figura 1.2 Balance energético: ingesta y componentes del gasto.
Fuente: Evidencias Medico Científicas, Actividad física factor
clave en la prevención de la obesidad, Honduras 2007.
El coste energético de la actividad física depende de factores tales como la
composición corporal, la intensidad y duración del ejercicio, así como la eficacia
neta del trabajo. Por otro lado, la actividad física parece guardar una relación inversa
tanto con la edad como con la adiposidad. El ejercicio físico puede aumentar el
consumo de oxigeno después de acabar la propia actividad, durante periodos que
varían desde unos minutos hasta 24 horas, según la intensidad de la actividad física
y el grado de entrenamiento, se podrían favorecer balances energéticos y de grasa
negativos. En la tabla 1.1 se reflejan las kilocalorías consumidas por hora de
acuerdo a diferentes tipos de actividad física, según el peso corporal. [4]
El gasto energético por actividad física humana puede considerarse dentro de la
definición de energías renovables ya que nuestro cuerpo utiliza energía contenida
en los alimentos que son considerados renovables. Este gran sistema procesa la
comida para hacer trabajo útil como caminar, mover los músculos, crecer y otras
actividades.
8
Tal vez esta energía producida no mueva aerogeneradores como el viento, mucho
menos turbinas como las caídas de agua, pero lo que si puede dar, es el movimiento
a los mecanismos que constituyen a las máquinas para hacer ejercicio, fructificando
una nueva tendencia de aprovechamiento de energía.
Tabla 1.1 Gasto calórico de acuerdo a diferentes velocidades.
Kcal gastadas por minuto
VELOCIDAD(km/h)
55 kg
63 kg
72 kg
81 kg
90 kg
8.0
8.8
9.6
10.4
11.2
12.0
12.8
13.6
14.4
15.2
7.1
7.8
9.4
10.1
10.9
11.6
12.1
12.8
13.6
14.4
8.3
9.0
11.0
11.9
12.9
13.4
13.8
14.6
15.5
16.4
9.4
10.4
12.5
13.6
14.4
15.2
15.5
16.3
17.3
18.3
10.7
11.7
14.0
15.2
16.0
16.8
17.7
18.0
19.0
20.0
11.8
13.0
15.7
16.3
17.0
18.6
19.2
19.9
21.0
22.2
Fuente: http://www.vitonica.com/carrera/cuantas-calorias-quemo-corriendo-dos-formulaspara-calcularlas
El gasto energético por actividad física se denomina PAL (physical activity level o
nivel de actividad física) y es definido como la razón entre el gasto energético total
y el gasto energético basal. Si se conocen los PAR de todas las actividades
realizadas en el día y el número de horas dedicado a cada actividad se puede
calcular la media ponderada de 24 horas (tabla 1.2).
El gasto energético total (GET) de un individuo es la suma del gasto energético
basal (GEB), el gasto por actividad física (GAF) y un pequeño viable gasto
relacionado con la termogénesis inducida por alimentos y otros factores (TF).
9
Tabla 1.2 Ejemplo del cálculo del PAL de una persona.
Tiempo y actividad
PAR
PAR * Tiempo
2 horas andando (4 km/h)
2,5
2,5 x 2 = 5
4 horas sentado en el aula
1,4
1,4 x 4 = 5,6
2 horas entrenando atletismo
7
4 horas viendo televisión
1,2
1,2 x 4 = 4,8
4 horas trabajando en una cafetería de 2,7
camarero
2,7 x 4 = 10,8
8 horas durmiendo
1
Total
7 x 2 = 14
1x8= 8
48,2
PAL= PAR x T/24=48,2/24= 2,01
Fuente: Revista Nutrición básica humana, José Miguel Soriano del Castillo; Ed PUV.
1.6 Gasto energético por actividad física
El GAF corresponde al gasto energético empleado en la actividad muscular
voluntaria. Es la variable que más puede afectar al GET y un componente difícil de
medir. Suele equivaler a un 25-35% del GET, pero en casos excepcionales puede
llegar a ser igual al 800% del GEB.
El coste energético para realzar una determinada actividad física se expresa por un
factor de corrección que multiplica el GEB durante el tiempo considerado; se
denomina PAR (physical activity ratio o relacion de actividad física). Si la actividad
física es ligera, el PAR va desde 1-1.4; y si es muy fuerte, puede llegar a 8. En la
tabla 1.3 se muestran los valores del PAR que se deben considerar para diferentes
circunstancias estimados por la FAO/OMS/ONU en 1985.
10
Tabla 1.3 Factores correctores de actividad (PAR) para diferentes actividades físicas.
Actividad considerada
PAR
Dormir, estar acostado.
1,0
Sentado y de pie, pintar, conducir, trabajo
de laboratorio, escribir a máquina,
planchar, cocinar, tocar un instrumento
musical.
1,5
Caminar a un ritmo de 4-5 km/h;
mecánicos, electricistas, carpintería,
limpieza de la caza, golf, navegación,
ping-pong.
2,5
Caminar a 5,6-6,4 km/h, quitar hierbas,
trabajar con un azadón, transportar
cargas, ir en bicicleta, patinar, bailar.
Caminar con una carga cuesta arriba,
talar árboles, futbol.
5
7
Fuente: Revista Nutrición básica humana, José Miguel Soriano del Castillo; Ed PUV.
Al asimilar este concepto, se palpa que dentro de las instalaciones deportivas se
podría hacer un gran proyecto sobre dichos aparatos de gimnasios para poder
cuantificar la energía y hacer un ahorro de ella. La innovación de un proyecto podría
estar íntimamente relacionada con la capacidad sector para identificar las
posibilidades de mejora en la gestión.
En este sentido, es importante tomar conciencia de la importancia que supone el
gasto energético, que representa uno de los capítulos más relevantes de los costes
de toda la instalación de un proyecto a grande escala. Si queremos saber cuenta
energía usamos partiremos de su definición como la capacidad de hacer un trabajo.
Haciendo referencia además de la utilización diaria de la energía, básicamente se
divide en tres partes:
11
 La primera es el índice metabólico de reposo y es la energía básica que
necesita el organismo para las actividades elementales de todos los días; a
saber: mantener su temperatura, respirar, circular nuestra sangre, digerir,
etc.
 La segunda es la necesaria para la actividad física que desarrollemos, sea
deporte, trabajo o estar en la casa; y es conocida como factor de actividad.
 La tercera se aplica en los casos en que existen enfermedades, operaciones
o periodos de recuperación de alguna operación.
1.7 Equipos
cardiovasculares
y
su
importancia
en
base
al
desaprovechamiento de la energía mecánica generada sobre ellos
Al proponer este proyecto se piensa en todo tipo de equipo para realizar ejercicio
cardiovascular que básicamente, se encuentran en grandes instalaciones como los
gimnasios donde tienen solo algunas bicicletas a las que no se les puede variar la
resistencia y sinceramente no sirven para nada, estaría completo con algunas
bicicletas o cintas de correr que funcionen en óptimas condiciones, ya que algunos
tampoco tienen que ser máquinas digitales y de lujo, pero al menos que sean
anatómicamente ajustables al largo de tu pierna o torso, de resistencia variable
funcionando en óptimas condiciones.
Hoy en día, aún existen gimnasios donde hacen creer que la falta de equipo
cardiovascular se compensa con las salas donde se imparten clases de aerobics,
zumba y otros deportes como el Kick Boxing, etc., es cierto que este tipo de deporte
puede llegar a proporcionar un entrenamiento nuevo y de vez en cuando nos ayuda
a salir de la rutina, pero el objetivo no es el adecuado, ya que no es lo mismo a
realizar ejercicio aeróbico en una bicicleta fija donde se puede monitorear la
frecuencia cardiaca para promover la utilización de las reservas de grasa como
energía, en pocas palabras con una máquina fija podemos determinar
12
la intensidad con que realizamos el ejercicio y no la que el ritmo de la clase marque,
en la que no puedes mantener constante la frecuencia de latidos por minuto.
Responder al reto mediante una fuerte expansión en la generación de electricidad
a partir de energías renovables es factible mas no sencillo, ya que se trata de un
sector de claroscuros. Por un lado, existe una serie de obstáculos que opacan sus
beneficios y limitan que desarrolle su potencial máximo. Por el otro, hay diversas
áreas de oportunidad que pueden vigorizarlo bajo un escenario normativo y de
políticas públicas favorable.
La fuerza mecánica de los humanos nace de la aportación energética de los
alimentos que dan movimiento a la musculatura e intervienen en el buen
funcionamiento metabólico que nos permite la vida. Las dietas humanas contienen
entre 1000 kcal/día hasta 4000 kcal/día. La cantidad de energía varía según la
actividad que desarrollemos. No es lo mismo cortar leña que correr o atender el
trabajo en una oficina. Una parte de la energía de los alimentos está destinada a lo
que se llama mantenimiento metabólico basal (incluida la necesidad del reposo o
dormir).
La potencia media energética humana, con alimentación adecuada, está alrededor
de los 300-800 W sobre una máquina capaz de su aprovechamiento, como es una
bicicleta y una caminadora. Los niveles de potencia que un ser humano puede
proporcionar pedaleando o corriendo dependen de la fortaleza muscular, pero
también del tiempo. Igualmente, el trabajo muscular depende también de la
interacción con el entorno del ser humano. No es lo mismo el pedaleo estacionario
que en ruta. En movimiento sobre un camino la persona ha de vencer la resistencia
al viento y el rozamiento de la superficie por donde se circula.
Finalmente, la potencia real que podemos ejercer depende de la relación entre la
velocidad de rotación en revoluciones por minuto y el rendimiento en la transmisión.
13
Adentrarnos en el mundo de la ciencia sobre la caminadora nos obligaría a una
extensión y nivel de comprensión que ultrapasa la finalidad de este artículo.
1.8 Innovación de la generación de la electricidad por medio del ejercicio
cardiovascular
El ejercicio físico puede dividirse en dos grandes tipos: el dinámico (aeróbico) y el
estático (anaeróbico). El ejercicio dinámico es aquel en el que hay un gran
movimiento muscular y es necesario el oxígeno para proporcionar la energía que
precisa el músculo. Participan en él grandes masas musculares (piernas, glúteos,
parte baja de la espalda…), con un largo período de trabajo y a una intensidad
moderada. Son ejemplos de ejercicio dinámico el caminar, correr, nadar, remar, etc.;
por otro lado el ejercicio estático es aquel en el que hay escaso movimiento
muscular y articular, con importante aumento del tono muscular y no es necesario
el oxígeno en su realización.
Estos dos tipos de ejercicio pueden producir cambios beneficiosos en el organismo;
sin embargo, es el ejercicio aeróbico es el que tiene efectos positivos sobre nuestro
sistema cardiovascular y contribuye a reducir la grasa corporal. Sin abandonar el
concepto de la energía, la problemática que enfoca esta tesis es cuantificar la mayor
liberación de energía producida por los usuarios.
De este modo se intenta balancear su sistema energético para eliminar las calorías
de las que no se pudieron deshacer durante el día. Esta imagen es similar a la que
uno puede observar en los diferentes gimnasios alrededor del mundo. Teniendo en
mente los problemas antes mencionados en relación con la electricidad, uno se llega
a preguntar ¿por qué no se aprovecha toda esta energía liberada por aquellas
personas que ocupan aparatos cardiovasculares para producir electricidad?,
¿cuánta energía puede ser aprovechada? De ser posible este proyecto podría ser
relevante para la sociedad donde se realice, ya que es un pequeño paso para
14
solucionar la problemática de la generación de electricidad de una forma
sustentable.
1.9 Generador de corriente
Un generador eléctrico es todo dispositivo capaz de mantener una diferencia de
potencial eléctrico entre dos de sus puntos, llamados polos, terminales o bornes.
Los generadores eléctricos son máquinas destinadas a transformar la energía
mecánica en eléctrica, a partir de movimientos mecánicos. Esta transformación se
consigue por la acción de un campo magnético sobre los conductores eléctricos
dispuestos sobre una armadura (denominada también estator), la cual alberga una
parte móvil llamada rotor. Si mecánicamente se produce un movimiento relativo
entre los conductores y el campo, se generara una fuerza electromotriz.
Se clasifican en dos tipos fundamentales: primarios y secundarios. Son generadores
primarios los que convierten en energía eléctrica de otra naturaleza que reciben o
de la que disponen inicialmente, mientras que los secundarios entregan una parte
de la energía eléctrica que han recibido previamente.
Lo principales generadores de electricidad son las pilas y acumuladores (reacción
química) y las dinamos y alternadores (inducción electromagnética). Estos últimos
producen en la actualidad más del 95% de la energía eléctrica mundial.
1.10 Fuerza electromotriz (F.E.M)
La inducción electromagnética es el fenómeno que da origen a la producción de una
fuerza electromotriz (f.e.m.) y de una corriente eléctrica inducida, en un cuerpo
expuesto a la variación del flujo magnético debido al movimiento relativo entre un
conductor y un campo magnético estático. Los fenómenos de inducción
electromagnética tienen una aplicación práctica invaluable, pues en ellos se fundan
las dinamos y los alternadores que transforman la energía mecánica en eléctrica,
15
así como los transformadores, los circuitos radioeléctricos y otros dispositivos de
transmisión de energía eléctrica de un circuito a otro. Este fenómeno fue descubierto
por Michael Faraday quien lo expreso indicando que la fuerza electromotriz inducida
en un circuito es directamente proporcional a la rapidez con que cambia el flujo
magnético que envuelve.
Para que exista una corriente eléctrica se precisa de algo que fuerce a que los
electrones circulen ordenadamente; una fuerza de origen eléctrica, denominada
fuerza electromotriz (f.e.m.), cuya unidad es el voltio. Este tipo de fuerza obliga a
que los electrones se muevan dentro del generador, y tiene por efecto producir una
tensión eléctrica.
Y la tensión eléctrica, que se expresa en voltios, es la fuerza que hace que los
electrones se muevan ordenadamente en una cierta dirección a través de las líneas
de conductoras (circuito), o sea, lo que hace que aparezca una corriente eléctrica.
La corriente eléctrica puede ser de tipo continua (c.c.) o alterna (c.a.), según el tipo
de generador de f.e.m. utilizado.
1.11 Alternador
El alternador emplea el mismo principio de inducción electromagnética que la
dinamo, pero la constitución interna es totalmente distinta, las masas polares que
generan el campo magnético giran y los conductores de las bobinas inducidas que
inducen la corriente, al contrario que la dinamo, se encuentran fijas ver figura 1.3
(a). El rendimiento de este diseño es mucho mayor y la corriente generada es
corriente alterna que cambia de polaridad al cambiar los polos magnéticos del
campo como se señala en la figura 1.3 (b).
Ya hemos comprobado como cuando un conductor se desplaza a través de un
campo magnético se genera en este una corriente eléctrica inducida que, en función
de sentido del movimiento respecto al campo magnético, circulara en uno u otro
16
sentido. Pues bien, si el conductor que utilizamos para poderlo mover con mayor
facilidad dentro del campo adopta una forma de espira, se inducirá en este una
tensión que ira oscilando (alternando) entre unos valores máximos y mínimos que
incluso irán cambiando de signo; de ahí que a este tipo de valores máximos y
mínimos que incluso irán cambiando de signo, de ahí que a este tipo de corrientes
eléctricas se las denomine alternas, y a los aparatos que las generan, alternadores.
Figura 1.3 Principio de funcionamiento de un alternador.
Fuente: http://wlunamsosa.blogspot.mx/2009/09/principio-defuncionamiento_2854.html
1.12 Principio de funcionamiento del alternador
El alternador consta de un puente de diodos para rectificar la corriente alterna
generada a corriente continua para poderse emplear en la carga de la batería y a la
red eléctrica del vehículo. El devanado del circuito de excitación es alimentado por
una corriente que pasa a través de las escobillas y los anillos rodantes. Puesto en
rotación, el rotor induce en los devanados del estator una corriente alterna que
precisa ser rectificada por los diodos de potencia.
17
Al conectar el encendido, en primer lugar pasa corriente de la batera a través de la
lámpara de control del alternador hacia el devanado de excitación y, desde allí, a
través
del regulador, hacia masa.
En los alternadores con el regulador no
incorporado, la corriente pasa primero por el regulador y después por la excitación.
La corriente alterna generada en el devanado del estator se divide en dos: una
pequeña parte de la misma circula como corriente de excitación una vez que ha sido
rectificada por los diodos (más pequeños que los principales) y ha atravesado el
regulador; por otro lado, la parte principal de la corriente alterna generada se
transforma en corriente continua en los diodos principales del puente rectificador y
pasa a la batería y los servicios. Posteriormente, la corriente principal y secundaria
regresa al devanado del estator a través de los diodos negativos principales del
puente rectificador.
1.13 Dinamo
La corriente generada es producida cuando el campo magnético creado por
un imán o un electroimán fijo, inductor, atraviesa una bobina, inducida, colocada en
su centro. La corriente inducida en esta bobina giratoria, en principio alterna, es
transformada en continua mediante la acción de un conmutador giratorio (figura 1.4),
solidario con el inducido, denominado colector, constituido por unos electrodos
denominados delgas. De aquí es conducida al exterior mediante otros contactos
fijos llamados escobillas que conectan por frotamiento con las delgas del colector.
Uno de los principales usos de la dinamo es la utilización de la energía eólica, de
esta forma el viento hace rotar las aspas conectadas al eje de la dinamo,
produciendo electricidad y aprovechando esta fuente de energía inagotable.
También son muy utilizados por los ciclistas, gracias a que genera y ofrece una
energía eléctrica, al momento de hacer fricción el generador con la rueda frontal de
la bicicleta.
18
1.14 Ventajas del alternador frente a la dinamo
La tendencia actual en la fabricación de vehículos pasa por incorporar gestión
eléctrica y electrónica a todos los conjuntos mecánicos, sustituyendo los
accionamientos mecánicos de forma constante por un accionamiento eléctrico
puntual en el momento que se necesita, un ejemplo de esta tendencia es la dirección
asistida eléctrica. Con estos nuevos sistemas se aumentan la demanda de energía
que el alternador tiene que suministrar en su funcionamiento normal en el vehículo.
Figura 1.4 Partes de un dinamo.
Fuente: https://eudotec.wordpress.com/category/entradasnoveno/page/2/
1.15 Batería o acumulador
La batería es un dispositivo acumulador de energía que sirve de ayuda en el
momento en que se quiere arrancar un vehículo, proporcionando una corriente fiable
y constante a todos los dispositivos responsables de poner en marcha al automóvil.
Estos dispositivos están constituidos por una serie de elementos químicos que al
transformase y combinarse entre sí, debido a la aplicación de una corriente eléctrica,
darán lugar a la carga de dicho acumulador (electrolisis); dicha corriente que permite
la carga de la batería es generada por el alternador. Estas son dispositivos que
convierten la energía química en energía eléctrica, en teoría podrán producir
19
electricidad de forma indefinida, siempre y cuando los componentes que las
constituyen no se degraden con el paso del tiempo debido al mal uso. El rendimiento
de una batería oscila entre un 65-75% de eficiencia (Manual técnico LTH ciclado
profundo).
La cantidad de recarga que necesita un acumulador se puede determinar midiendo
la gravedad especifica del electrolito con un hidrómetro. La tabla 1.4 muestra el
“porcentaje de carga” aproximado de un acumulador de ciclado, a diferentes valores
de gravedad específica, corregidas a 26.7 °C (80 °F).
Tabla 1.4 Estado de carga de una batería
ESTADO DE CARGA APROXIMADO
(1.280 Inicial Plena Carga)
Porcentaje
en carga
Voltaje
estatico
100%
75%
50%
25%
0%
< de 12.6
12.4
12.2
12.0
> de 11.7
Gravedad
específica
1.280
1.225
1.200
1.170
1.140
Fuente: Manual técnico LTH ciclado profundo
1.16 Multímetro digital
El multímetro digital (figura 1.5) es un instrumento electrónico de medición que
generalmente calcula voltaje, resistencia y corriente, aunque dependiendo del
modelo de multímetro puede medir otras magnitudes como capacitancia y
temperatura.
Gracias al multímetro podemos comprobar el correcto funcionamiento de los
componentes y circuitos electrónicos.
20
Figura 1.5 Multímetro digital
Fuente: http://ferreteria-t.com/index.php?
route=product/product&product id=4708
1.17 Generación de la corriente eléctrica alterna y continúa
Muchos aparatos hoy en día necesitan de corriente continua para lograr su
funcionamiento, los principales son aquellos que llevan electrónica (equipos
audiovisuales, ordenadores, etc.,). Para ello se utilizan fuentes de alimentación que
rectifican y convierten la tensión a una adecuada.
La naturaleza de ambas son los mismos electrones en movimiento a través de
conductores a semiconductores. La CC es un caso particular de la CA en que la
frecuencia es cero. Cuando el campo eléctrico aplicado al conductor tiene el mismo
sentido, aunque varié en intensidad, la corriente resultante se denomina continua
(también conocida como directa). Tiene la propiedad de circular siempre en un
mismo sentido (ver figura 1.6), su amplitud no varía con el tiempo, y cuya frecuencia
es cero. Es el tipo de corriente que da lugar al circuito eléctrico de CC.
A diferencia de la corriente alterna, en al corriente continua las cargas eléctricas
circulan siempre en la misma dirección (es decir, los terminales de mayor y de menor
potencial son siempre los mismos).
21
Figura 1.6 Corriente alterna contra corriente continua
Fuente: https://eudotec.wordpress.com/2013/02/07/clases-decorriente-electrica/
Se caracteriza por ser un flujo de cargas eléctricas que invierten periódicamente su
sentido y toma valores distintos que se repiten con el tiempo. De ahí que su
frecuencia sea distinta de cero. La frecuencia de sistemas de potencia es de 50 Hz.
La forma de onda formada por este tipo de corriente es senoidal (figura 1.6). La CA
se refiere principalmente a la forma en la cual la electricidad llega nuestros hogares
y a las empresas de todo tipo, para esto se manejan los invertidores de corriente.
22
CAPÍTULO II
METODOLOGÍA
La energía producida en una caminadora se genera en la dinamo debido a la
transformación de la energía mecánica a eléctrica. En este análisis se determina la
cantidad de energía almacenada a partir del ejercicio cardiovascular en un
determinado tiempo, para generar el máximo de electricidad, con el mínimo esfuerzo
para posteriormente realizar una representación gráfica que determine cuál es el
funcionamiento idóneo del generador y llegar a una conclusión sobre el análisis y
las irreversibilidades que se dan durante el proceso.
2.1 El ser humano ante la entropía
Analizando la materia y la energía se entiende que estas solo pueden cambiar en
un sentido, es decir, de utilizable a inutilizable, de disponible a no disponible y de
ordenado a desordenado, esto es posible mediante la segunda ley de la
termodinámica y ley de la entropía. El ser humano es capaz de percibir grandes
cantidades de energía gracias a que son capaces de moverse en dirección contraria
al proceso entrópico, lo cual se hace de manera temporal puesto que también
pueden absorber energía libre del entorno, incrementando su complejidad y
organización.
Cada disminución localizada de la entropía, por la acción del ser humano o de una
máquina, va acompañada de un aumento aún mayor de la entropía del entorno; tal
acción sólo se puede llevar a cabo a través de la utilización de energía concentrada,
ordenada, disponible o utilizable que después de su aplicación o transformación
pasa a un estado disperso, no disponible o desordenado. Por ejemplo, las personas
eficientes llevan vidas de baja entropía (es decir, muy organizadas), empleando la
menor energía para localizar algo.
23
Por otro lado una persona ineficiente lleva vida de alta entropía, es decir que
siempre están apuradas y nunca parecen ponerse al día. Con estos ejemplos
podríamos entender que a medida en que sube el grado de entropía, baja la
cantidad de materia y de energía disponible.
2.2 Eficiencia de dispositivos mecánicos y eléctricos
La eficiencia es aquel factor que indica el máximo rendimiento de una máquina.
También se puede decir que es aquel índice o grado de perfección alcanzado por
una máquina. Es tan posible que la potencia generada en una máquina no sea
transformada en su totalidad, como uno lo desea, si no que una parte del total se
utiliza dentro de la máquina.
La transferencia de energía mecánica normalmente se lleva a cabo mediante una
flecha rotatoria; de ahí que el trabajo mecánico se denomine trabajo de flecha. Por
otro lado se podría hacer mención la eficiencia mecánica de un dispositivo o proceso
en ausencia de irreversibilidades como la fricción donde la energía mecánica se
podría convertir por completo en otro tipo de energía.
𝐒𝐚𝐥𝐢𝐝𝐚 𝐝𝐞 𝐞𝐧𝐞𝐫𝐠í𝐚 𝐦𝐞𝐜á𝐧𝐢𝐜𝐚
𝐄
𝐄
𝛈𝐦𝐞𝐜á𝐧𝐢𝐜𝐚 = 𝐄𝐧𝐭𝐫𝐚𝐝𝐚 𝐝𝐞 𝐞𝐧𝐞𝐫𝐠í𝐚 𝐦𝐞𝐜á𝐧𝐢𝐜𝐚 = 𝐄 𝐦𝐞𝐜,𝐬𝐚𝐥𝐢𝐝𝐚 = 𝟏 − 𝐄𝐦𝐞𝐜,𝐩𝐞𝐫𝐝𝐢𝐝𝐚
𝐦𝐞𝐜,𝐞𝐧𝐭𝐫𝐚𝐝𝐚
𝐦𝐞𝐜,𝐞𝐧𝐭𝐫𝐚𝐝𝐚
(2-1)
Una eficiencia de conversión menor a 100% indicará que durante el proceso han
ocurrido algunas pérdidas, en una 𝛈 = 𝟗𝟕% indicara que el 3% del aporte de energía
mecánica se convirtió en otro tipo de energía. La eficiencia en motores a plena carga
varia alrededor de 35% para motores pequeños y más de 97% para los grandes de
alta eficiencia. De esta manera se dice que la diferencia de energía eléctrica
consumida y la energía mecánica entregada se disipa como calor de desecho.
La eficiencia térmica no deberá confundirse con la eficiencia del motor y la eficiencia
del generador, definidas como:
24
𝐒𝐚𝐥𝐢𝐝𝐚 𝐝𝐞 𝐩𝐨𝐭𝐞𝐧𝐜𝐢𝐚 𝐦𝐞𝐜á𝐧𝐢𝐜𝐚
𝐖̇𝐟𝐥𝐞𝐜𝐡𝐚,𝐬𝐚𝐥𝐢𝐝𝐚
𝛈𝐦𝐨𝐭𝐨𝐫 = 𝐄𝐧𝐭𝐫𝐚𝐝𝐚 𝐝𝐞 𝐩𝐨𝐭𝐞𝐧𝐜𝐢𝐚 𝐞𝐥é𝐜𝐭𝐫𝐢𝐜𝐚 = 𝐖̇
Motor:
𝐞𝐥é𝐜𝐭𝐫𝐢𝐜𝐚,𝐞𝐧𝐭𝐫𝐚𝐝𝐚
(2-2)
y
Generador:
𝐒𝐚𝐥𝐢𝐝𝐚 𝐝𝐞 𝐩𝐨𝐭𝐞𝐧𝐜𝐢𝐚 𝐞𝐥é𝐜𝐭𝐫𝐢𝐜𝐚
𝛈𝐠𝐞𝐧𝐞𝐫𝐚𝐝𝐨𝐫 = 𝐄𝐧𝐭𝐫𝐚𝐝𝐚 𝐝𝐞 𝐩𝐨𝐭𝐞𝐧𝐜𝐢𝐚 𝐦𝐞𝐜á𝐧𝐢𝐜𝐚 =
𝐖̇𝐞𝐥é𝐜𝐭𝐫𝐢𝐜𝐚,𝐬𝐚𝐥𝐢𝐝𝐚
𝐖̇𝐟𝐥𝐞𝐜𝐡𝐚,𝐞𝐧𝐭𝐫𝐚𝐝𝐚
(2-3)
El valor de eficiencia se determina mediante el cociente de la potencia útil o
aprovechable y la potencia entregada.
𝛈=𝐏
𝐏ú𝐭𝐢𝐥
𝐞𝐧𝐭𝐫𝐞𝐠𝐚𝐝𝐚
(𝟏𝟎𝟎%)
(2-4)
Además Pentregada = Pútil + Pperdida , como se muestra en la figura 2.1, el trabajo útil
o salida de potencia de una maquina nunca es igual a la de entrada. Estas
diferencias se deben en parte a la fricción, al enfriamiento, al desgaste, etc.
Figura 2.1 Potencias en un sistema.
Fuente: http://es.slideshare.net/miguel
olallap/trabajo-potencia-y-energa
2.3 Exergía asociada con el aprovechamiento de la energía cinética y potencial
Después de analizar cada uno de los problemas que se plantean ahora se busca
una solución para cada uno de ellos, con dicha información de este proyecto, se
podría analizar la factibilidad y viabilidad para desarrollar una tecnología necesaria
para aprovechar y generar electricidad a partir del ejercicio cardiovascular de los
seres humanos.
25
No solo el país podría ser beneficiado, se puede tomar en cuenta que a nivel mundial
existen cientos de gimnasios, los cuales pueden hacer una disminución de
desperdicio de energía, siempre y cuando esta energía liberada tenga la capacidad
para producir electricidad por medio del ejercicio cardiovascular, el cual deberá ser
mayor a su consumo interno.
De esta manera se podría concluir que aquellos centros de entretenimiento
(gimnasios) que produzcan electricidad tendrán costos fijos más bajos reflejándose
en cuotas más accesibles para los clientes. La finalidad dentro del descubrimiento
de una fuente de energía radica en encontrar el potencial de trabajo, es decir, la
cantidad de energía que podemos extraer como trabajo útil (trabajo eléctrico) y no
solo estimar la cantidad de energía contenida en la fuente. El resto de esa energía,
se podría descartar como energía de desecho.
Dentro del sistema la energía cinética es una forma de energía mecánica, por lo que
podría convertirse totalmente en trabajo; por lo que dicho potencial de trabajo de
esa energía cinética será igual a la propia energía cinética sin tener en cuenta a la
temperatura y la presión del ambiente. Por consiguiente se hace mención a la
siguiente ecuación:
Exergía de la energía cinética:
𝐱 𝐞𝐜 = 𝐞𝐜 =
𝐕𝟐
𝟐
[𝐊𝐉⁄𝐊𝐠]
(2-5)
Donde V es la velocidad del sistema relativa al ambiente. La energía potencial
también es una forma de energía mecánica, por lo que puede convertirse totalmente
en trabajo.
Exergía de la energía potencial:
𝐱 𝐞𝐩 = 𝐞𝐩 = 𝐠𝐳
[𝐊𝐉⁄𝐊𝐠]
(2-6)
Donde g es la aceleración gravitacional y z es la elevación del sistema relativa a un
nivel de referencia en el ambiente.
26
2.4 Irreversibilidades
El análisis exergético permite identificar y cuantificar las irreversibilidades, a la vez
que permite determinar el potencial utilizable de los diferentes flujos de energía
involucrados en los procesos, aclarando las vías de recuperación más adecuadas.
La irreversibilidad proporciona una medida cuantitativa de la degradación
energética, aplicando un balance de exergía en los procesos que constituyen el
sistema se ubicará en cuál de ellos se tiene la mayor contribución a la irreversibilidad
total del sistema.
2.5 Diseño del prototipo
Anteriormente se han diseñado mecanismos ejercitadores para generar energía
eléctrica de tipo bicicleta; algunos de estos ya incluyen además de una dinamo o
generador de energía, un sistema de carga de batería y un inversor para convertir
el voltaje de CD de las baterías al nivel de CA de línea doméstica. [5]
Ahora se explica la parte experimental, donde el aprovechamiento del ejercicio
cardiovascular es utilizado como un método generador de energía mediante la
utilización de una caminadora ergonométrica, haciendo mención de cada uno de los
pasos que se siguieron para lograr el objetivo principal:
Paso 1.- Selección de un generador de corriente (ver figura 2.2), el cual deberá
generar una inducción electromagnética, en este caso se selecciona una bomba de
desagüe, que es utilizada como una dinamo con capacidad ideal de 110-127 V, 80
W.
Paso 2.- Posteriormente se diseña un pequeño soporte metálico para atornillar el
generador a una distancia equivalente del rodillo frontal de la caminadora (figura
2.3) y realizar una conexión de los bornes del generador a la batería (figura 2.4).
27
Figura 2.2 Generador de corriente con
80 W de salida
Figura 2.3 Conexión del generador
con el rodillo frontal
Paso 3.- Una vez concluido el diseño del sistema, ahora se aplica una fuerza sobre
la banda principal de la caminadora (figura 2.4), la cual se transforma en una
potencia mecánica que se transmite mediante la banda que va del rodillo a la polea
del eje rotor adicionado a la dinamo, una vez que este se estimula induce una fuerza
electromotriz en su interior y a partir de ahí se genera una diferencia de potencial
(voltaje) el cual se almacena en una batería de automóvil posteriormente
descargada, la cual tiene una capacidad de 12V para su posterior uso.
Figura 2.4 Fuerza aplicada
28
2.6 Diagrama de bloques del proceso general del sistema
La figura 2.5 describe el proceso que se llevó a cabo durante el análisis, con la única
finalidad de identificar las causas de destrucción de la energía, y así determinar el
aprovechamiento de la disponibilidad de esta, esto indica el comienzo dentro de un
prototipo electromecánico, que posteriormente sale y es regulado antes de
almacenarse en la batería, donde se podrá disponer de la energía producida por el
ejercicio cardiovascular.
Figura 2.5 Esquema de diagrama de bloque
29
CAPÍTULO III
RESULTADOS
3.1 Cálculo de potencia suministrada al sistema y trabajo útil
La práctica del ejercicio implica normalmente el desplazamiento del cuerpo y, a
veces, se requiere un modo de ergometría (medición del trabajo muscular) que
simule este tipo de actividades. Una vez conocida la longitud del desplazamiento
horizontal y desplazamiento vertical (figura 3.1), es posible el cálculo de la velocidad
vertical.
Figura 3.1 Determinación de porcentaje de elevación.
tan θ =
0.09 m
= 0.1125
0.8 m
θ = 6.4°
Por lo tanto:
Vver = (8
Km
Km
) (sin 6.4°) = 0.802
h
h
Esto indica la medición de la inclinación de la caminadora, respecto al suelo
teniendo un ángulo 6.4°. Una vez conocido dicho ángulo es posible determinar la
30
potencia adicional que se requiere para mantener la velocidad constante durante la
cuesta de acuerdo a la fórmula (2-7):
𝐖̇𝐠 = 𝐦𝐠 𝚫𝐳⁄𝚫𝐭 = 𝐦𝐠𝐕𝐯𝐞𝐫
(2-7)
Sustitución del ángulo:
Ẇg = (55 Kg) (9.81
(0.133
m
Km
1 m/s
1 KJ/Kg
) (8
) (sin 6.4°) (
)(
) = 0.133 KJ/s
2
s
h
3.6 Km/h 1000 m2 /s2
KJ 60 s
)(
) (35 min) = 279.3 KJ
s 1 min
Si se corre en cuesta, la potencia necesaria para trasladarse en la dirección vertical
se podría medir si se conocen los desplazamientos verticales del centro de
gravedad y la masa del corredor. De otra manera, tendríamos que la masa del
corredor por la aceleración de la gravedad daría como resultado la fuerza que están
ejerciendo sus músculos para correr en pendiente, de acuerdo a la ecuación 2-8
será posible determinar la potencia suministrada.
𝐖̇ (𝐯𝐚𝐭𝐢𝐨𝐬) = ([𝐦𝐚𝐬𝐚(𝐤𝐠) 𝟗. 𝟖𝟏 𝐦⁄𝐬𝟐 ][𝐕𝐯𝐞𝐫 (𝐦/𝐬)])
0.802
(2-8)
Km 1000 m
1h
(
)(
) = 0.222 m/s
h
1 Km
3600 s
Ẇ = (55 kg) (9.81
m
m
) (0.222 ) = 119.780 vatios ≅ 119.780 W
2
s
s
0.014521 kcal/min
(119.780 W) (
) = 1.73 kcal/min
1W
1.73
kcal
kcal
kcal
1W
+ 7.1
= 8.83
(
) = 608.084 W
min
min
min 0.014521 kcal/min
31
Esto indica que la potencia suministrada verticalmente (requerida) más la energía
suministrada al inicio de la carrera a una velocidad constante de 8 Km/h, de acuerdo
al consumo calórico indicada en la tabla 1.1, se estima que es de 608.084 W, por lo
tanto se calcula la eficiencia sobre la caminadora, una vez conocida la potencia de
salida de acuerdo a las características eléctricas (tabla 3.1) que puede suministrar
este tipo de aparato ergométrico, de acuerdo a la fórmula 2-4:
Tabla 3.1 Características de una caminadora Dunlop
Modelo 510-A43
Rango de velocidad
1-6 km/h
Características eléctricas
120 V ~ 60 Hz
1491.4 W
η1 =
Peso máximo
100 kg
Longitud banda
240 cm
608.084 W
(100) = 40.77 %
1491.4 W
De acuerdo a las características eléctricas establecidas para el generador de
corriente (tabla 3.2), se procede a calcular la potencia eléctrica generada por el
mismo, la cual que se ira a almacenar a la batería con una capacidad de 12V, de
acuerdo a la fórmula 2-19, se realiza un cálculo para la potencia eléctrica.
Tabla 3.2 Características eléctricas del generador de corriente
Datos técnicos de la dinamo
Resistencia
0.032 Ω
Potencia de salida
80 W
Voltaje
Eficiencia
110-127 V ≈ 60 Hz
40%
32
𝐖̇
𝛈 = 𝐖̇𝐞𝐥𝐞𝐜
𝐦𝐞𝐜
(2-9)
Ẇelec = ηẆmec
Ẇe = (0.40)(608.084 W) = 243.23 W
Por lo tanto se puede calcular el voltaje generado mediante la potencia eléctrica y
la ley de Watt (Tippens, 2010):
𝐏 = 𝐕𝐈
(2-10)
En donde I es la intensidad de la corriente que atraviesa durante el sistema medida
en amperes (A), P es la potencia dada en watts (W) y V es el voltaje. Para un circuito
de corriente continua (Montiel, 2005) se tiene que:
𝐈=
𝐕
𝐑
(2-11)
Se realiza una sustitución de la ecuación 2-11 en la ecuación 2-10 para obtener la
ecuación 2-12.
V
V2
P = V( ) =
Z
Z
𝐕 = √𝐏𝐙
(2-12)
V = √(243.23 watts)(0.032) = 2.78 Volts
Obtenido el resultado anterior, se puede comprobar que a partir de una velocidad
constante de 8 km/h se comienza a producir 2.78 volts de energía almacenada como
se muestra en la tabla 3.3. En base a la velocidad obtenida percibimos que apenas
en 2 km/h se empieza a generar 2.5 V, produciéndose una potencia eléctrica de
518.559 watts como se muestra en la figura 3.2 que señala el incremento de voltaje
a partir de un aumento de velocidades.
33
Tabla 3.3 Voltaje almacenado a velocidades constantes.
Potencia
Voltaje
Velocidad (km/h)
(W)
(V)
518.559
2.5
2.00
548.791
2.65
4.00
579.023
2.72
6.00
608.084
2.78
8.00
638.936
2.85
10.00
669.099
2.92
12.00
2.95
2.9
2.85
Voltaje (V)
2.8
2.75
2.7
voltaje
2.65
2.6
2.55
2.5
2.45
0
2
4
6
8
10
12
14
Velocidad (km/h)
Figura 3.2 Incremento de voltaje a partir de un aumento de velocidad
Esto indica que nuestra batería requiere de más tiempo (aproximadamente 3 horas)
para poder ser almacenada al 100%, como se indica en la figura 3.3
34
16
14
Voltaje (V)
12
10
8
Voltaje (V)
6
4
2
0
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
Tiempo (s)
Figura 3.3 Gráfica de tiempo necesario para una carga al 100%
De acuerdo a la fórmula 2-11 es posible determinar la intensidad de corriente que
se lleva a cabo durante el sistema, tomando en cuenta la potencia de entrada que
se suministra en la caminadora y las características eléctricas del tapiz rodante:
I=
608.084 W
= 5.06 A
120 V
Por lo tanto la única otra forma de energía es el trabajo eléctrico, se calcula de
acuerdo a la fórmula 2-15:
𝐖̇𝐞 = 𝐕𝐈∆𝐭
(2-13)
1kJ/s
Ẇe = (2.78 V)(5.06 A)(2100s) (
) = 29.54 kJ
1000 VA
1J
1 BTU
1 kW
1000 W
10.73 kJ |
|
|
|
= 8.20 W
0.001 kJ 1055.055 J 3414 BTU 1 kW
Este último resultado indica que una parte de la potencia suministrada por el
corredor se convierte totalmente en potencia eléctrica útil en el eje rotor capaz de
realizar un trabajo eléctrico, en el momento de almacenamiento a la batería.
Señalando en la figura 3.4 las eficiencias en el sistema (sin considerar
35
irreversibilidades como son las pérdidas que se asocian a los movimientos
mecánicos, como el rozamiento o desgaste), generalmente causadas por fricción
entre partes móviles. Tomando en cuenta que dentro del sistema se producen
pérdidas adicionales (no representadas en la figura), estas pérdidas se catalogan
dentro de las perdidas antes mencionadas como las pérdidas de conversión de CACC. Las pérdidas aisladas aumentan cuando el motor trabaja por debajo del 50 %
de su carga nominal, indicando que de un 100% de la potencia suministrada en el
sistema es aprovechado apenas el 1%.
Figura 3.4: Eficiencias obtenidas en el sistema
3.2 Proyecto hipotético
Hablando hipotéticamente, la cantidad de energía que se podría generar en un
gimnasio ya que cuentan con 10 caminadoras iguales aproximadamente (figura
3.5), si se manejan a la misma velocidad, esto arrojaría un total de 6080.84 W,
siendo una cantidad importantísima de energía, esto sin tomar en cuenta las
pérdidas de energía propias de los circuitos. Pero considerando que dentro de un
gimnasio no todos los deportistas manejan la misma velocidad, ni tienen el mismo
peso corporal, se realiza un promedio aproximado a diferentes velocidades
representando los datos en la tabla 3-4.
36
Figura 3.5 Gimnasio hipotético
Tabla 3.4 Resultados de las potencias generadas, tomando como base 10 caminadoras
despreciando pérdidas de energía.
VELOCIDAD (km/h)
10 caminadoras a 6 Km/h
10 caminadoras a 8 Km/h
10 caminadoras a 10 Km/h
10 caminadoras a 12 Km/h
POTENCIA (W)
5790.23
6080.08
6389.36
6690.99
8000
7000
Potencia (W)
6000
5000
4000
3000
2000
1000
0
0
2
4
6
8
10
12
14
Velocidad (km/h)
Figura 3.6 Potencia suministrada con 10 caminadoras a velocidades constantes
37
La potencia generada por 10 caminadoras a una velocidad constante es de 6080.84
W, esto convirtiéndolo a kilowatts 6.080 kW, esto indicaría un uso sobre ciertos
aparatos electrodomésticos como se muestra en la tabla 3.5, donde se puede
observar una clasificación de los aparatos electrodomésticos en cuanto a su nivel
de consumo: bajo, medio y alto, además de la cantidad de kWh mensuales que
consume en promedio cada uno de ellos. Dicha información es útil para controlar el
uso de aquellos aparatos que consumen más electricidad. [6]
Tabla 3.5 Consumo eléctrico para diferentes aparatos electrodomésticos
Potencia
(promedio)
Watts
Uso típico
Consumo mensual
h/mes
kW/h (W/1000xHora)
1000
16
16
Estéreo musical
75
120
9
Focos ahorradores
120
150
18
Horno de microondas
1200
10
13
Lavadora automática
400
32
13
Licuadora media potencia
400
5
2
Secadora
1600
5
9
Aparato
Consumo Bajo
Aspiradora
TV color
50
180
10
Ventilador de mesa
65
240
16
Consumo Medio
Cafetera
750
30
23
Equipo de Computo
300
120
36
Focos Incandescentes (8 de 60w
c/u)
480
150
72
Plancha
1000
24
24
290
240
70
Refrigerador
cúbicos)
(14-16
pies
Consumo Alto
Calentador de aire
1500
120
180
Refrigerador
650
240
156
Fuente: CFE
38
CONCLUSIONES
Durante la realización de estas pruebas sobre el prototipo se concluye lo siguiente:

Puede ser considerada como una forma económica de conseguir el
aprovechamiento de energía mecánica para la producción de un trabajo
eléctrico.

Es posible aprovechar toda la energía que los usuarios generan al realizar
ejercicio cardiovascular, realizando un análisis cuantitativo para comprobar
sus ventajas que van desde los beneficios al medio ambiente, como fuentes
de energía renovable hasta los beneficios sobre la salud.

Estas ventajas pueden ser concretadas a lo largo de toda la cadena de los
sistemas, desde la generación eléctrica hasta el uso final de la energía.
39
BIBLIOGRAFÍA
http://www.wisphysics.es/2008/07/funcionamiento-de-las-linternas-sin-pilas
http://www.alimentacionynutricion.org/es/index.php?mod=content_detail&id=51
http://books.google.com.mx/books?id=z6iMx642m_wC&pg=PA56&dq=GASTO+E
NERGETICO&hl=es&sa=X&ei=l6ZbVKjkJ7DDiQLH84CYCA&ved=0CBoQ6AEwAA
#v=onepage&q=GASTO%20ENERGETICO&f=false
http://books.google.com.mx/books?id=AshDV9udQYC&pg=PA86&dq=tapiz+rodant
e+potencia+generada&hl=es&sa=X&ei=56ZbVJmYNMXHiQLEqIGIAQ&ved=0CBo
Q6AEwAA#v=onepage&q=tapiz%20rodante%20potencia%20generada&f=false
REFERENCIAS
[1] SENER, Prospectiva del Sector Eléctrico 2013-2027.
[2] SENER, Prospectiva del Sector Eléctrico 2013-2027.
[3] José Miguel Soriana del Castillo, Ed PUV; “Revista Nutrición Básica Humana”,
2006.
[4] Gallardo Fernández MA, Garrido Pérez M. Ejercicio en la Obesidad. En:
Sobrepeso y Obesidad. Moreno Gallardo Fernández MA Moreno Esteban B. ed.
Madrid, 2001, pp: 127-137.
[5] Bienville F., Bicycle based emergency battery charging system, April 6, 2004.
US 6, 717,280.
[6] Fuente: CFE, (2011) Secretaria de Energía, México.
40
R. Mora Rodríguez Fisiología Del Deporte Y El Ejercicio / Physiology of Sport and
Exercise, editorial panamericana, pp. 29.
Lluís Serra Majem, Blanca R. Viñas, Javier Aranceta B. Actividad física y salud, Ed.
Masson.
Serra M, Lluís J; Actividad física y salud: Estudio Enkid. Elsevier; España; 2007, pp.
2.
Esteban José Domínguez. Sistemas de carga y arranque; Transporte y
mantenimiento de vehículos; pp 183-198, Editex.
C. Vázquez, A.I. de Cos, C. López. Alimentación y nutrición, 2da Ed., pp 333-335.
German Santamaría, Agustín Catejon. Electricidad y electrotecnia; Editex., pp 2125.
Ibáñez J, Eseberri C. Ejercicio físico en la prevención y tratamiento de la obesidad,
pp 59-66.
41
GLOSARIO
Adiposidad: Acumulación o exceso de grasa en el cuerpo.
Batería: Grupo de células o pilas elementales que transforman la energía química
en energía eléctrica.
Caloría: Cantidad de energía necesaria para elevar un grado centígrado la
temperatura de un gramo de agua.
Corriente alterna: Es aquella en que la que la intensidad cambia de dirección
periódicamente en un conductor.
Corriente continua: La corriente continua (CC), es el resultado del flujo de
electrones (carga negativa) por un conductor (alambre o cable de cobre casi
siempre), que va del terminal negativo al terminal positivo de una batería.
Eficiencia: La eficiencia de un motor es la relación entre la potencia mecánica de
salida y la potencia eléctrica de entrada.
Entropía: Es el grado de desorden que tiene un sistema.
Ergometría: La ergometría o prueba de esfuerzo es una técnica diagnóstica
fundamental que se utiliza principalmente para el diagnóstico de la angina de pecho
en pacientes con dolor torácico y para valorar la respuesta del corazón ante el
ejercicio.
Exergía: Es una propiedad termodinámica que permite determinar el potencial de
trabajo útil de una determinada cantidad de energía que se puede alcanzar por la
interacción espontánea entre un sistema y su entorno. Informa de la utilidad
potencial del sistema como fuente de trabajo.
42
Gasto energético: Es el consumo de energía que realiza una persona durante un
periodo concreto de tiempo que en general suelen ser las 24 horas de un día.
Gasto energético basal: Es el necesario para mantener el, metabolismo corporal
mínimo e indispensable para la vida; es el gasto que se produce en condiciones de
estricto reposo.
Generador: 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 en eléctrica.
Impedancia: Resistencia u oposición aparente de un circuito conteniendo
elementos reactivos, al flujo de la CA, equivalente a la resistencia efectiva cuando
la corriente es continua.
Intensidad: Se denomina intensidad de corriente eléctrica a la carga eléctrica que
pasa a través de una sección del conductor en la unidad de tiempo.
Metabolismo basal: Es el consumo de energía del organismo en estado de vigilia,
en reposo absoluto.
Potencia: La potencia es la cantidad de trabajo que se realiza por unidad de tiempo.
Tasa metabólica basal: Comprende la energía que se consume en sostener el
latido cardiaco, la respiración, la actividad nerviosa, la función renal, la actividad
glandular, la temperatura corporal y otros procesos básicos.
Termogénesis: Se define como la producción de energía por encima de la TMB.
Voltaje: Es la magnitud física que, en un circuito eléctrico, impulsa a los electrones
a lo largo de un conductor.
43