Motor amigable con el ambiente (101743)

PROYECTO DE CICLO V
Ante-proyecto: Prototipo de un motor amigable con el medio ambiente
Integrantes: 10°A
Lady Alejandra Moreno Puentes.
Daniela Serrano Anaya.
Valentina Bohórquez Mondragón.
Andrea Julieth Matías Guevara.
Objetivo general:
Promover una cultura ambiental en la sociedad, mediante el diseño y la construcción de un
motor amigable con el medio ambiente, a través de la reducción de la exposición del
ecosistema a agentes contaminantes, logrando así aumentar la conservación del medio
ambiente y por ende el mejoramiento de la calidad de vida.
Objetivos específicos:
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Biología: Crear y desarrollar una propuesta que beneficie y contribuya al cuidado y
preservación del ambiente y los ecosistemas, disminuyendo el impacto negativo
sobre la salud de los seres vivos.
Química: Identificar los agentes contaminantes del medio ambiente y la atmósfera
terrestre, con el fin de desarrollar el prototipo de un motor que permita reducir los
niveles de contaminación, por medio del uso eficiente de los recursos y la
eliminación de desechos perjudiciales.
Física: Reconocer el uso y la aplicación de las fuerzas mecánicas en las diferentes
partes del prototipo, así como las variadas clases de movimiento, verificando
además la aplicación de energía limpias en este.
Matemáticas: Verificar mediante el planteamiento de una función trigonométrica el
buen funcionamiento del prototipo, demostrando así que este sea una propuesta
viable y limpia.
Informática: Generar una alternativa de protección ambiental, por medio del diseño
y la realización del prototipo de un motor amigable con el medio ambiente, que
favorezca el desarrollo de la tecnología moderna y la concientización de la sociedad.
Justificación:
El presente proyecto se realiza con el propósito de generar nuevas alternativas
ambientales, evidenciadas en prototipos de motores, que sean limpios o amistosos con el
medio ambiente. Dichos prototipos cumplen con una serie de requisitos enfocados en
diferentes áreas del conocimiento (Biología, Química, Física, Matemáticas, Informática),
pero cuyo principal objetivo apunta a la construcción de un prototipo amigable con el
planeta. A continuación se presentan 2 propuestas de motores que cumplen con los
parámetros mencionados y además presentan múltiples ventajas o beneficios.
El primer prototipo que se plantea es el motor eléctrico. La principal ventaja de este modelo
es la ausencia de emisión de gases contaminantes a la atmósfera, como el CO 2 y los
hidrocarburos, que son los responsables del calentamiento global y el efecto invernadero.
Esto, sumado a que dicho motor no produce contaminación auditiva ni líquidos residuales
lo convierte en un motor muy limpio, que además de preservar el medio ambiente,
contribuye a disminuir el impacto sobre la salud de los seres vivos. Paralelamente,
analizando las características del motor, podemos destacar su sencillo funcionamiento,
manejo y construcción, gracias a que posee un mecanismo de movimiento simple basado
en materiales comunes y económicos, y se alimenta e energías renovables. Por último,
cabe mencionar que este motor constituye una forma de producción de energía limpia, que
por su facilidad de acceso y variedad de aplicaciones, podrá ser fácilmente introducido en
la sociedad, generando en esta una mayor conciencia ambiental.
Por otro lado, la segunda propuesta es un prototipo de un motor a vapor. Al igual que el
motor eléctrico, este prototipo gracias a la producción de energía continua por la presión
del vapor, no genera gases contaminantes de la atmósfera ni desechos residuales que
afecten al medio ambiente. Esto representa una disminución en la contaminación
atmosférica (Efecto invernadero, rompimiento de la capa de ozono y calentamiento global)
así como un ecosistema más equilibrado, seguro y saludable para todos los seres vivos. Se
pensaría que, al ser el motor a vapor un modelo antiguo, este ya se encuentre fuera del
mercado y sea muy obsoleto en la actualidad; no obstante al analizar que los factores que
hicieron que este modelo fuera reemplazado, como su gran tamaño, peso y costo, pueden
ser ahora mejorados por la tecnología moderna, encontramos que el motor a vapor
representa una alternativa ecológica, novedosa y diferente. Por otro lado la metodología de
construcción de este motor es sencilla, gracias a su fácil mecanismo de movimiento y sus
materiales, ahora más livianos y económicos. Por último, esta clase de motor puede ser
alimentado con variedad de combustibles y energías renovables, lo que nuevamente nos
muestra que es un motor limpio, dejando como único inconveniente con este prototipo la
dificultad que se presentaría al ser introducido en la sociedad, ya que sus aplicaciones no
han sido evidenciadas actualmente, en comparación con otros motores, por lo cual para la
grandes industrias representa un riesgo apostarle a este motor. Pese a esto, y tomando
como principio la conciencia sobre el ecosistema, este motor representa una alternativa
muy viable para el cuidado del medio ambiente.
Las 2 propuestas que planteamos son las siguientes:
 Motor eléctrico
Los motores eléctricos son máquinas que transforman la energía eléctrica, obtenida de
una fuente de tensión o pila, en energía mecánica al originar un movimiento. El
experimento consiste en la atracción y repulsión entre dos imanes, uno natural y uno
electromagnético inducido por la corriente de la pila, lo que induce el movimiento.
 ¿Por qué escogimos un motor eléctrico?
Este prototipo nos garantiza:
 La ausencia de emisión de gases.
• La facilidad de manejo.
• La posibilidad de recargarlo con energías renovables.
 A igual potencia su tamaño y peso es más reducido.
 Se puede construir de cualquier tamaño.
 Aprovecha muy bien la energía.
 Materiales necesarios:
Una pila alcalina de tipo ' D ' o una pila de petaca
Cinta adhesiva
Dos clips de papel (cuanto más grandes mejor)
Un imán rectangular (como los que se usan en las neveras)
Cable de cobre esmaltado grueso (no con funda de plástico)
Un tubo de cartón de papel higiénico o de cocina (de poco
diámetro)
Papel de lija fino
Opcional: Pegamento, bloque pequeño de madera para la base.
$2500
$1200
$600
$1000
$2000
$1000
$1200
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 Instrucciones o procedimiento
1. Enrollar el cable de cobre alrededor del tubo de cartón, diez o más vueltas (espiras
paralelas), dejando al menos 5 cm de cada extremo sin enrollar y perfectamente
recto. Retire el tubo ya que sólo se utiliza para construir la bobina. Los extremos
deben coincidir, es decir, quedar perfectamente enfrentados, ya que serán los ejes
de nuestro motor. Se puede utilizar una gota de pegamento entre cada espira o dar
dos vueltas del cable de los extremos sobre la bobina para evitar la deformación de
ésta.
2. Utilizando la lija, retirar completamente el esmalte del cable de uno de los extremos
de la bobina, dejando al menos 1 cm sin lijar, en la parte más próxima a la bobina.
3. Colocar la bobina sobre una superficie lisa y lijar el otro extremo del cable,
simplemente por uno de los lados (por ello no hay que dar la vuelta a la bobina).
Dejar al menos 1 cm sin lijar de la parte más próxima a la bobina.
4. Fijar el imán a uno de los lados de la pila utilizando para ello el pegamento.
5. Utilizando los clips, dejar dos ganchos en cada uno de los extremos habiendo entre
éstos un ángulo de 90º. Unos alicates planos o de punta fina pueden ser muy útiles.
6. Utilizar la cinta adhesiva para fijar el clip de papel a cada uno de los extremos de la
pila, situando dichos extremos en el mismo lado que el imán.
7. Colgar la bobina sobre los extremos libres de los clips. Si la bobina no gira
inmediatamente debemos ayudarla levemente.
Este es el aspecto final del motor eléctrico que desarrollaremos en este
experimento.
 Explicación del funcionamiento:
Al situar la bobina sobre el extremo de los clips cerramos el circuito por lo que se induce
un campo magnético en cada una de las espiras de la bobina al pasar, por éstas, la
corriente eléctrica generada por la pila. Dicho campo magnético se enfrenta al propio
del imán por lo que se origina el giro de la bobina. El motor sólo se parará cuando la
pila se agote, ya que, al estar lijado sólo un lado de uno de los extremos del cable,
nunca se conseguiría el equilibrio estático del conjunto. Si ambos estuviesen lijados se
produciría un equilibrio entre los campos magnéticos, no generando el movimiento.
Con las cintas adhesivas fijaremos los clips a los bornes de la pila, pegaremos el imán a la
superficie de la pila haciendo coincidir el eje de la estructura del cable con el centro de éste.
 Motor de vapor
Una de las aplicaciones más interesantes que podemos darle a los conceptos de
intercambio de calor y de diferencia de presiones en medios acuosos, es la de hacer un
motor de vapor simple, aprovechando una fuente de calor pequeña y un flujo de fluido
simple, el cual generará el movimiento de nuestro montaje.
Una máquina de vapor es un motor de combustión externa que transforma la energía
térmica de una cantidad de agua en energía mecánica.
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¿Por qué escogimos un motor a vapor?
La ausencia de emisión de gases.
La facilidad de manejo.
Este tipo de motor puede utilizar una variedad de combustibles.
La tecnología moderna puede regresar este tipo de motor al mercado, ya que es
una opción económica y ecológica.
 Materiales necesarios:
Una vela pequeña con su soporte metálico.
Un tubo de cobre de 20cm de largo y un diámetro de 2mm.
Un punzón.
Una tijera o cortador.
Una pinza o alicate.
Un mechero o soplete pequeño.
$1000
$2500
$1000
$2000
$3500
$2500
 Instrucciones o procedimiento
1. Para construir nuestro motor de vapor, empezamos retirando la vela del soporte
metálico y con el punzón realizamos dos agujeros de unos 2 a 2.5 mm de diámetro
en los extremos de dicho soporte, lo suficientemente grandes como para que el tubo
de cobre entre en ellos y se mantenga fijo.
2. Una vez hecho esto, hacemos una especie de serpentín con el tubo de cobre. Para
hacer este serpentín, utilizamos el mechero o soplete. El cobre es muy maleable,
sólo tendremos que calentarlo un poco, realizar un pequeño bucle y dirigir los
extremos del tubo hacia abajo.
3. Tomamos la vela y realizamos unos cortes (con una tijera o cortador) a los costados,
para que ambos lados del tubo de cobre se fijen perfectamente a la vela.
4. Una vez colocados los lados del tubo de cobre en la vela, los fijamos a la base
metálica hasta que la vela quede completamente dentro de su soporte y sobresalgan
los dos extremos del serpentín de cobre.
5. Con la ayuda de una pinza o alicate, dirigimos cada saliente del serpentín hacia
lados opuestos de la base metálica, para de esta manera, dirigir el flujo de agua
hacia lados diferentes y generar el movimiento de nuestro motor de vapor.
6. Para poner en marcha nuestro motor de vapor, llenamos el tubo con fluido, en
nuestro caso, agua. Para ello, podemos utilizar una pequeña bomba de vacío.
Debemos asegurarnos que no queden burbujas de aire dentro del tubo. Luego,
encendemos la vela y esperamos unos pocos minutos hasta ver el movimiento
circular de nuestro motor.
 Explicación del funcionamiento:
El funcionamiento del motor de vapor que queremos construir es bastante simple: se crea
un flujo de líquido, gracias a una diferencia de presión entre las salientes del serpentín. Esta
diferencia de presión ha sido creada por las burbujas de vapor de agua que se formaron
por la llama de la vela.
La diferencia de presión hace que ambos lados del saliente del tubo creen un empuje. Este
empuje, lo hemos dirigido a lados opuestos con la finalidad de aprovechar su energía y
generar un movimiento circular, es decir, convertir la energía calórica en energía mecánica.
 Bibliografía
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http://fly.hiwaay.net/~palmer/motor_sp.html
http://www.geocities.com/TelevisionCity/Set/4567/elemot.htm
http://www.cienciapopular.com/n/Experimentos/Motor_Electrico/Motor_Elect
rico.php
http://www.comohacer.eu/como-hacer-un-motor-de-vapor-simple