Índice. Ecobici - Genera electricidad con tu bicicleta estática. Introducción. Funcionamiento o Alternador o Batería o Inversor DC/AC o Bicicleta

Transcripción

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2 Índice Introducción Funcionamiento o Alternador o Batería o Inversor DC/AC o Bicicleta Construcción o Cableado Conclusiones Anexo 1 (lista de materiales, precios sugeridos y lugares de compra) 2

3 Introducción Un gran problema de la energía solar y la energía eólica es que aunque, son energías limpias y renovables, presentan el mismo problema: están a expensas de un recurso natural que no se puede controlar, cuándo sale el sol y cuándo hay viento es algo que no está en nuestras manos. Esto fue lo que nos llevó a buscar un recurso natural, renovable, limpio y barato que estuviera a nuestra disposición cuando lo necesitáramos, algo que podamos controlar, y la respuesta fue la energía humana, o como yo lo llamo bio-energía, energía creada por organismos biológicos. Este manual tiene el propósito de enseñar a construir un generador que trasforma la energía mecánica que puede producir cualquier persona común pedaleando una bicicleta en energía eléctrica, útil para usarla en cualquier aparato eléctrico de la vida diaria. Con sólo 20 minutos de pedaleo tendremos una carga completa de nuestra batería esto nos ayudará a disminuir nuestro recibo de luz y a transformar esas calorías que tengamos de mas en algo más provechoso. 3

4 Funcionamiento El funcionamiento de este generador, es muy similar al de cualquier otro generador, es decir: 1. Se genera un tipo de energía, en este caso mecánica, a través del pedaleo de una persona en la bicicleta 2. Esta energía es transformada por un alternador en energía eléctrica 3. Esta energía se almacena en una o más baterías 4. Por último, es trasformada por medio de un inversor a corriente alterna para poder ser usada por nuestros aparatos comunes. Es el mismo principio que usan los vehículos para generar energía. Es realmente así de sencillo, el objetivo de este manual es enseñarte a construir y aprovechar cada uno de los pasos que vas a llevar a cabo. Los 4 componentes principales del generador eléctrico casero son: Alternador o generador de bajas revoluciones Batería (puede ser una común de carro o especial para energías renovables) Inversor DC-AC Bicicleta Fija A continuación explicaremos cada uno de los componentes. Alternador El alma de este generador eléctrico casero es el alternador o generador, podrían preguntarse por qué un alternador en vez de un motor? el alternador es un dispositivo relativamente barato, fácil de conseguir y está diseñado para generar energía eléctrica, lo que nos beneficia en mucho, ya que no tendremos que hacerle cambios o mantenimientos futuros, es por eso que un alternador es ideal para nuestro proyecto. 4

5 Pero hay que escoger el alternador correcto, los hay de muchos tipos, el que nosotros necesitamos en un alternador con regulador ya integrado, para que no tengamos que hacer más conexiones y con esto no tendremos que preocuparnos por el control de carga de las baterías, ya que este lo hará por sí solo. También es importante elegir el amperaje, eso lo dejaremos para después, por último necesitamos tomar en cuenta las revoluciones por minuto (RPM), estas nos facilitaran la transformación de la energía. Los llamados generadores, utilizados comúnmente en coches más antiguos como en los Volkswagen son bastante útiles, ya que no necesitan muchas revoluciones para una buena generación, por otro lado los alternadores comunes necesitan por lo menos 1000 RPM para recargar una. Esto se puede cambiar fácilmente en algún taller eléctrico, por lo que al elegir nuestro alternador debe ser uno que sea capaz de generar energía en bajas revoluciones, de 600 a 700 RPM es lo ideal, de lo contrario necesitaremos pedalear muy rápido o diseñar algún tipo de transmisión para aumentar las revoluciones (lo cual no queremos hacer porque incrementaría el costo de nuestro sistema). Sabiendo la anterior yo recomiendo un alternador restaurado de 12 volts, pidiendo que sea modificado para trabajar a bajas RPM (600 a 700) de 50 Amperes con regulador integrado. Este lo podemos encontrar en cualquier taller mecánico-eléctrico donde reparen alternadores por menos de 60 dólares. Batería La batería que ocuparás en realidad puede ser cualquier batería de coche nueva o vieja, solo necesitamos que sea de 12 volts. Cuál es la diferencia entre una batería común de coche y una especial para energías renovables? Lo importante de las baterías es el ciclo de carga -descarga, este nos dice que tanto se puede descargar una batería sin ser dañada. Para un coche común, la batería siempre se está cargando y descargando pero no totalmente, este ciclo lo puede realizar miles de veces, pero al ser descargadas mas de un 50% la batería comienza a deteriorarse y acorta su tiempo de vida. 5

6 Para descargas profundas están las llamadas baterías de ciclo profundo, estas se usan en autos eléctricos, aparatos médicos. Las utilizadas en las energías renovables son muy similares a las que mencionamos anteriormente pero con la característica de que pueden perder la mayor parte de su carga sin sufrir daños. En nuestro generador eléctrico casero descargaremos y cargaremos la batería constantemente, generalmente la descargaremos hasta 0, pero estas baterías de ciclo profundo son mucho más costosas. Si vas a usar una batería de coche trata de no descargarle más del 50% de la energía que tiene almacenada. Si puedes invertir un poco más te recomiendo comprar una batería de ciclo profundo. Algunos consejos para elegir la batería: Lo que nosotros ocuparemos de las baterías es la energía almacenada, esta se contabiliza en amperes-hora, es decir la cantidad de amperes que esta nos puede entregar en una hora, para entender esto aquí va un ejemplo: Una batería de 20 amperes-hora nos puede dar energía suficiente para mantener prendido un aparato que consuma 20 amperes por una hora o uno de 10 amperes por 2 horas, o un foco que consuma 1 amper por 20 horas, así de sencillo es. Pero una batería que no es de ciclo profundo no es recomendable que se quede sin carga por lo que sí es de 20 amperes, para cuidar su tiempo de vida, máximo le podremos aprovechar 10 amperes para que no se descargue totalmente y se dañe. Por lo tanto yo recomiendo, si se opta por la opción de utilizar una batería que no sea de ciclo profundo, elegirla del doble de la carga que necesitamos, mas adelante hablare de la carga. Si elegimos una batería de ciclo profundo, esta no necesita ser de mayor capacidad que nuestra futura carga. Una batería reparada la podemos conseguir por 30 dólares y una nueva por menos de 50 dólares. Por último la capacidad de la batería es fundamental, antes que nada tenemos que tomar en cuenta que este es un generador pequeño capaz de generar a lo mucho 400 watts que serán almacenados, usados y recargados nuevamente, es decir no se utiliza la energía que se genera directamente, mas bien se almacena y luego se utiliza, esa es la idea. 6

7 Inversor DC/AC El inversor es un dispositivo capaz de convertir la corriente directa que entrega nuestra batería en corriente alterna que utilizan nuestros aparatos domésticos, es decir de DC 12 volts la trasforma a AC 127 v. Este aparato lo podemos conseguir en alguna tienda de autoservicio como, Wal mart, Sams, Costco, Sears, Home Depot, Liverpool, Palacio de hierro, en las eléctricas o en internet, en realidad son fáciles de conseguir. Un inversor de 400 watts ronda los 50 dólares. Los hay en potencias bajas desde 100, 200, 400, y 700 watts. Los de mayor capacidad tienen otros usos y el precio es mucho mayor. En cuestión de marcas Black and Decker ofrece un muy buen producto (que yo recomiendo) a un precio justo. Los de marcas chinas son buenos pero tienden a calentarse y en relación al precio no bajan mucho. Para elegir la potencia tendremos que tomar en cuenta qué queremos conectarle a nuestro generador. La siguiente tabla podrá ser de gran ayuda: 7

8 Una vez conociendo lo que queremos conectar podremos elegir nuestro inversor, por las capacidades comerciales de la baterías no es útil elegir un inversor mayor a 750 watts, ya que nuestra batería se descargara muy rápido y no será de gran utilidad, mas bien este generador eléctrico casero es para cargas medianas. Por ejemplo si lo que queremos es tener conectada nuestra computadora portátil 100 w, un ventilador 170 w y 2 focos ahorradores de 12 w, entonces: = 294 watts. Si nuestra batería elegida es de 30 amperes-hora para convertirlo a watts- hora simplemente multiplicamos la corriente por el voltaje. 30 amperes-hora x 12 volts = 360 watts-hora es decir nuestra batería con un consumo de 360 watts nos va a durar una hora antes de descargarse, esto no quiere decir que 360 watts es lo máximo que puede entregarnos, la batería puede entregar mas potencia pero se descargará más rápido. Por nuestro consumo elegiremos un inversor de 300 watts, ya que eso será más que suficiente para el consumo regular del ejemplo. Con esta simple fórmula podremos conocer cuánto durará nuestra batería: 8

9 Aplicándola al ejemplo: 360 / 294 =1.22 x 60 = minutos. De la misma manera si nuestra carga fuera por ejemplo de 400 watts: 360 / 400 = 0.9 x 60 = 54 minutos Así vemos como entre más consumo tengamos, menor será el tiempo que nos durará la batería. Con los cálculos anteriores ya podemos elegir nuestra batería y nuestro inversor. En internet hay muchas páginas donde se muestran los catálogos de las baterías ahí podremos darnos una idea de las características de las baterías que se venden en cada región y con eso elegir la que más se acople a cada necesidad. Con una batería de 25 amperes-hora es más que suficiente, y un inversor de 400 watts nos permite tranquilamente usar varios aparatos a la vez. Bicicleta Ya hemos visto la parte eléctrica ahora, continuaremos con la mecánica. La bicicleta será la que nos suministrará la engría mecánica para poder convertirla a eléctrica, esta bicicleta puede ser cualquier bicicleta estática. Una vez que tengamos nuestra bicicleta estática, hay que hacerle unas sencillas modificaciones para adaptarla a nuestro generador. Generalmente las bicicletas estáticas cuentan con una cinta de resistencia que nos sirve para aumentar o disminuir la resistencia al ejercitarnos, esta cinta la cambiaremos por una banda que nos trasmitirá la energía mecánica a nuestro alternador. El alternador tiene una polea donde acoplaremos la banda de nuestra bicicleta. Para meter la banda a la bicicleta lo único que necesitaremos es retirar la rueda con un perico y meter la banda en el canal donde antes estaba la cinta de resistencia. 9

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11 Construcción Para la construcción de nuestro generador necesitaremos los siguientes materiales: Tabla de madera para la base de la caja, que sea madera resistente preferentemente de 2 cm de espesor y de 40 x 25 cm. Tapas de madera para que nuestro generador se vea bien, pueden ser hojas de triplay o alguna otra madera económica. Patas de goma para la base de madera Tornillos para madera Clavos para madera. Apagador cola de rata Voltímetro Cables (de cobre calibre 12) llamados también cables para batería de carro Banda (ancho depende del alternador y bicicleta que se tengan) Bornes para baterías Herramientas, martillo, desarmador y taladro, segueta, flexómetro Una vez que se tengan todos los materiales, se procede al armado: Para empezar, le colocaremos las patitas de hule con los tornillos para madera a la tabla que será la base de la caja que va a contener nuestro generador. Es bueno saber dónde va a ir cada cosa, para esto colocaremos sobre la tabla de madera los componentes de la forma que mas nos guste y sea funcional, recordemos que el alternador debe estar libre para colocarle la banda. Una vez elegida la ubicación de cada dispositivo hay que fijarlos. 11

12 La batería por su mismo peso tiende a quedarse estática así que no es necesario fijarla, de cualquier manera si se desea se puede hacer con algunas tiras de plástico y atornillarlas a la base de madera. El inversor se puede fijar con las mismas tiras y los tornillos. Finalmente el alternador necesita estar muy bien fijado, dependiendo del alternador que hayamos escogido es la forma como lo fijaremos. Para esto hay que conseguir unas barras de aluminio o algún metal que se pueda moldear, para así hacerle una especie de abrazadera al alternador y colocar tantas abrazaderas como sea necesario, el punto es que este no se mueva. Con todo fijo podremos cerrar nuestro generador con las tapas de madera, al ser estas de madera ligera es muy fácil cortarlas para dejar las entradas de aire o las conexiones hacia el inversor. 12

13 También tendremos que colocar un apagador y un voltímetro para monitorear nuestra batería, para esto podemos hacer un hoyo a las paredes y colocarlo donde mas nos guste, al igual que el apagador, esta parte se hace con el ingenio y gusto de cada quien. Terminada nuestra caja se deberá ver algo parecida a la foto. Lo último serán las conexiones, para que sea mas fácil entenderlas las ilustrare en el siguiente diagrama. 13

14 El voltímetro y el inversor están el paralelo con la batería. El chasis del alternador está conectado a tierra, en este caso el negativo de nuestra batería. El alternador por lo regular tiene 4 cables más el B+. El cable amarillo es para el foco excitador, este provocara el paso de una corriente al encender el apagador cola de rata, que provocara un campo magnético en el interior del alternador que servirá para genera la energía una vez que empecemos a pedalear. Este foco excitador permanecerá prendido al encender el apagador pero al iniciar el pedaleo automáticamente el foco se apagará, lo que significa que se está generando energía. Los otros cables que salen del alternador, comúnmente blanco y verde o café no se usarán, con un poco de cinta de aislar los podremos sellar para evitar falsos contactos. Lo último es poner la bicicleta junto a nuestro generador de tal forma que la polea llegue al alternador y poder comenzar a pedalear. 14

15 Este manual fue escrito conforme se construyó el generador, por lo que leer, estudiar y aprender sobre este manual te llevará a tener un generador eléctrico casero similar. En este manual se dan las bases para saber escoger los dispositivos y materiales adecuados sin importar en donde te encuentres. También se pretende se utilice el ingenio y la creatividad para armar el generador de la forma que más te guste y te convenga. Derechos reservados Striatum Web 2010 Este curso fue patrocinado por Striatum Energy. Todos los derechos reservados. Queda prohibida la reproducción total o parcial de esta obra por cualquier medio electromagnético, mecánico o por cualquier otro medio, sin previa autorización por escrito, del autor o del editor, excepto cuando se hace una copia única para guardar en la computadora, o se imprime para uso personal, exclusivamente. De cualquier manera, la reproducción del contenido para usos comerciales, viola los derechos de autor, de acuerdo con las leyes internacionales. 15

16 Anexo 1 Nombre Características Precio en dólares Dónde se vende Alternador 50 A 12 V 75 Refaccionarías, talleres mecánicoeléctricos Batería 30 a-h o mas 30 Tiendas especializadas en baterías, Sams, Costco, Wallmart Inversor 400 watts continuos 50 Eléctricas, tiendas de autoservicio Bicicleta estática Segunda mano Base de madera 40 x 25 cm 2 cm de espesor 3 Maderería Triplay Hoja de 1x1 m 3 Maderería Cable Que soporte 5 ampers 50 cm de largo 1 Eléctrica Patas de hule con tornillos 5 patas 1 Tlapalería Tira para fijar De plástico o aluminio 1 Tlapalería Clavos Para madera 1 Tlapalería Bornes para batería Voltímetro Foco excitador De uso automovilístico rango de 8v a 15v De uso automovilístico rango de 8v a 15v 1 Taller mecánico-eléctrico 8 Refaccionaría 0.5 Refaccionarías, talleres mecánicoeléctricos Apagador cola de rata Dos polos, soporte 1 amper 0.5 Electrónicas, Steren refaccionarías. Total