Energía De Propulsión Humana A Base De Bicicleta 74y2e

Generador de Energía

Termociencia 2015

15 de Mayo del

Energía eléctrica generada a base de bicicleta. Pérez Vega Zuleyma Azucena.

Universidad Autónoma de Baja California, ECITEC, Unidad Valle de las Palmas.

I.

Introducción

Nuestra civilización se ha lanzado históricamente sobre cualquier fuente de energía disponible. Primero, fueron las llamadas energías de sangre (animales domésticos y esclavos humanos) luego al aprovechamiento del viento y el agua (velas, norias, etc.) hasta que de pronto descubrimos el vapor quemando madera o carbón y luego ya llegamos al paroxismo con los combustibles fósiles líquidos y la fisión del átomo. El vapor nos permitió a su vez generar un vector energético como la electricidad. Y hoy la electricidad aporta la energía a un 40 % de las necesidades humanas (especialmente, en el ámbito doméstico). Pero para la producción de electricidad hemos descubierto otras formas más sostenibles que el sucio petróleo y la peligrosa radiactividad: son las llamadas energías renovables (la fotovoltaica, la eólica, la mareomotriz, la minihidráulica, etc.). Pero a menudo nos descuidamos de otra fuente renovable nada despreciable: la energía humana como fuente para producir electricidad. Este reportaje quiere ser una aproximación a la energía de propulsión humana mediante la bicicleta para usos domésticos. II.

Teoría

La potencia media energética humana, con alimentación adecuada, está alrededor de los 150 W sobre una máquina capaz de su aprovechamiento, como es una bicicleta. Un aficionado al ciclismo puede dar fácilmente unas 90 pedaladas por minuto (1,5 pedaladas por segundo), de los que ya se consumen unos 100 W en mover el peso de las propias piernas. Los niveles de potencia que un ser humano

puede proporcionar pedaleando dependen de la fortaleza muscular, pero también del tiempo. Por breves espacios de tiempo sobre una bicicleta se pueden desarrollar potencias de hasta 400 W (determinados ciclistas de competición en un sprint), pero lo habitual es que para usos energéticos extendidos durante varias horas, no se supere los 50 W de potencia. 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 el ciclista ha de vencer la resistencia al viento y el rozamiento de la superficie por donde se circula. Además, la disponibilidad de líquidos y alimentos en el recorrido, la temperatura ambiental, etc. también influyen en la potencia final desarrollada por quien pedalea. La fuerza promedio que podemos aplicar los adultos sin distinguir sexos es de 30 Kg (66 lb), por lo tanto el par es de 6Kg-m si logramos una velocidad de una rps o 6.2832 rad/seg. III.

Aplicación.

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. De forma simplificada podemos afirmar que una bicicleta con un plato en el eje de pedaleo de 48 dientes y un engranaje de 12 dientes en la transmisión, aplicando 50 W de potencia el pedaleo nos entregaría 45 W. Sin embargo, hay otras partes que intervienen como son la medida de las bielas o también la propia posición del ciclista. Pero si en vez de desplazarnos con la bicicleta, lo que queremos es generar energía eléctrica, el rendimiento final obtenido dependerá del ingenio que genere la energía eléctrica, en este caso la dinamo o generador. IV.

Avances

Un caso de tecnología emergente en el ámbito de la generación eléctrica a partir de las bicicletas son las dinamos de buje. Estas dinamos situadas en lugar del buje tradicional

Termociencia 2015

Generador de Energía

tienen la ventaja de tener menos rozamiento y un mayor potencial energético. Gracias a ello actualmente se han convertido ya en una tecnología muy apreciada para cargar, mientras se pedalea, pequeñas utilidades microelectrónicas tales como teléfonos móviles, aparatos de MP3, GPS, etc. Las dinamos de buje empezaron a ser populares a partir de 1940 por ser más eficientes que las dinamos de botella que perdían eficiencia debido al rozamiento con el neumático. El coeficiente de rozamiento que añaden las dinamos de buje es mínimo y aunque su peso puede ser unas 5 veces mayor que un buje le aportan una gran utilidad a la rueda.

V.

Bibliografías.

Elvia Patricia Barrón Cano, A. G. (s.f.). WikiHow. Recuperado el 04 de Mayo de 2015, de http://es.wikihow.com/armar-unabicicleta-el%C3%A9ctrica-econ %C3%B3mica Terra. (26 de Marzo de 2010). Terra.org. Recuperado el 04 de Mayo de 2015, de Ecologia Practica: http://www.terra.org/categorias/articulos/en ergia-de-propulsion-humana-en-bicicleta

15 de Mayo del

Termociencia 2015

Generador de Energía

15 de Mayo del

Tabla 1.1 Tiempos obtenidos en un foco de 6V en una distancia aproximada de 300 m y de 12V en una distancia aprox. de 500 m.

Foco

Promedio

¿Cómo generar energía eléctrica con una bicicleta? Es posible construir fácilmente una bicicleta eléctrica con los siguientes materiales:  una bicicleta.  añadirle una dinamo.  abrazaderas.  Foco. Pasos. 1. Busca una bicicleta en buenas condiciones 2.

3.

4.

Coloca el dinamo en la llanta de manera de que el eje roce con el neumático (para que el eje gire al momento de hacer girar la llanta). Apóyate de abrazaderas para sostener el dinamo para cuando esté en funcionamiento no se mueva o se caiga. Para conectar la dinamo con el foco, se coloca un cable en el terminal positivo de la dinamo y el otro extremo en la terminal positiva del foco y otro cable a negativo que sería en la parte metálica de la bicicleta y en la ranura que tiene el foco, de forma en que exista tierra para que se cierre el circuito. Ya realizado la conexión del dinamo con el foco, se pedalea para generar la energía eléctrica que encenderá el foco. Datos Radio de la rueda de la bicicleta: 30 cm o 0.3 m.

Tiempos(s ) 6V 12V 1.52 2.89 1.53 2.93 1.53 3 1.52 2.94 Tabla 1.1

Velocidades:

V=

d t

Dónde: V= velocidad d= distancia t=tiempo 

Para 6V

V=



300 m =197.36 m/ s 1.52 s

Para 12V

V=

500 m =170.06 m/ s 2.94 s

Para encender un foco de 100 watts se necesitaría una velocidad de:

170.06 m/s -

÷

6 Watts 100 Watts

X

Resultado: 2834.33 m/s Revoluciones. a) Se saca la circunferencia de la llanta.

Termociencia 2015

Generador de Energía

2 πr

d) Sustituyendo datos en la formula Para 6V:

b) Sustituyendo datos en la formula

rev=

2 π ( 0.3 m )=1.88 c)

Utilizamos la siguiente formula

rev=

15 de Mayo del

distancia circunferencia

300m =159.57 1.88

Para 12V:

rev=

500 m =265.95 1.88