XXVII CONGRESO DE INVESTIGACIÓN CUAM

XXVII CONGRESO DE INVESTIGACIÓN CUAM - ACMor
Construcción de un barco eléctrico.
Álvarez García, Alexander Alberto; López González, David; Trujillo Hernández, Adrián.
Asesores: López Gómez, Francisco Juan; Lorenzana Domínguez, Roselia.
Escuela Secundaria Patria. Centro educativo Cruz azul, Campus Lagunas, Oaxaca
Categoría del proyecto: Científica
H. Área Construcción de Prototipos.
H1. Experimental, de campo o demostración.
Introducción
El origen de los barcos se remonta a hace miles de años. Desde siempre el hombre ha querido navegar. Al
principio utilizaba simples troncos de árboles. Luego se fabricaron sencillas naves de madera impulsadas con
remos. Más tarde inventó el timón, con el que podía guiar al barco en la dirección deseada, y la vela, cuando
descubrió que el viento empujaba sus barcos de manera mucho más efectiva que los remos.
Poco a poco, los avances tecnológicos fueron incorporados a las embarcaciones: el vapor, el motor hasta llegar
a los modernos barcos que navegan hoy en día por todos los océanos del mundo.
Existe una variedad de fuentes energéticas que determinan el funcionamiento de los barcos, sin embargo el
utilizar fuentes de energía como un sistema de baterías de alta capacidad que pueden ser recargables, además
de que disminuyen la emisión de partículas contaminantes a la atmósfera y al mar, son vehículos muy utilizados
en el transporte de personas y como vehículos de carga. Por la que proponemos la construcción de un barco o
vehículo de carga que pueda ser eléctrico con baterías recargables y que pueda ser controlado a través de un
sistema de arduino (microcontrolador) utilizando bluetooth a través de un dispositivo móvil.
Planteamiento del problema:
¿Cómo se construye un barco eléctrico?
¿Qué es un barco eléctrico?
¿Cuál es el uso de los barcos eléctricos?
¿Cuál es el funcionamiento que le da el sistema arduino al barco?
¿Cómo implementar el sistema arduino para controlar la dirección?
Objetivo general:
Construir un prototipo de barco con materiales reciclados cuya fuente de energía sea eléctrica y así demostrar
la posibilidad de recorrer a fuentes de energía más limpias para impulsar estos medios de transportes, e
implementar un sistema de arduino que permita el movimiento y el control a través de un sistema bluetooth.
Objetivos específicos:
 Conocer el funcionamiento de los barcos eléctricos a través de una investigación documental
 Lograr construir un barco eléctrico con materiales reusables
 Demostrar el funcionamiento de los barcos eléctricos a partir de la construcción de un barco elaborado
como proyecto escolar, implementándole un sistema arduino que permita el movimiento y control.
Hipótesis
Los barcos eléctricos se construyen combinando los materiales de tal manera que se logre flotar sobre el agua
y se logre desplazar haciendo uso de fuentes de energía eléctrica, y funcionan a través de un sistema de control
vía bluetooth.
Justificación
Nos interesó este proyecto porque nos gustan los barcos y a la vez demostrar con un prototipo la posibilidad
de mover estos tipos de transportes con energía limpia además de enseñar a los jóvenes lo interesante y
didáctico que significa aprender a construir su propio barco (Incluir lo energías)
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Marco teórico
Los barcos propulsados por electricidad se han utilizado durante más de 120 años. Barcos eléctricos fueron
muy populares desde la década de 1880 hasta la década de 1920, cuando, apartadas las consideraciones
medioambientales, repuntó el motor de combustión interna, hasta que de nuevo ha surgido con fuerza tras las
crisis de los combustibles fósiles de la década de 1970, por el interés en esta tranquila y potencial fuente
renovable de energía marina, especialmente con la posibilidad de utilizar células solares. El primer barco solar
práctico se construyó en 1975 en Inglaterra. (ABB, 2015)
Energías limpias utilizadas en los barcos
Es interesante tener en cuenta que, hasta mediados del siglo XIX, el transporte mundial de mercancías estaba
a cargo de una flota de barcos de propulsión eólica, que cumplían razonablemente bien los plazos de entrega.
Posteriormente, durante muchos años, los cargueros usaron máquinas de vapor, pesadas y poco eficientes. El
carbón debía almacenarse en grandes pañoles para contar con combustible suficiente en travesías largas.
Actualmente los cargueros funcionan con fuel y suelen emplear enormes motores diesel de millares de caballos
de potencia. Combustibles menos contaminantes y motores más eficientes están en estudio por la marina
mercante
En cuanto a los principios que permiten la flotabilidad y control del barco se encuentran los siguientes:
El principio de Arquímedes afirma que todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje vertical y
hacia arriba igual al peso de fluido desalojado. Este principio lo aplicamos cuando nadamos, cuando tiramos un
objeto al agua; el objeto se hunde si su peso es mayor que el peso del fluido desalojado (desplazado). El objeto
flota cuando su peso es menor o igual al peso del fluido desplazado.
La explicación del principio de Arquímedes consta de dos partes como se indica en las figuras:
1. El estudio de las fuerzas sobre una porción de fluido en equilibrio con el resto del fluido.
2. La sustitución de dicha porción de fluido por un cuerpo sólido de la misma forma y dimensiones. (Vité, s/a)
Arduino, es una plataforma de desarrollo de proyectos en electrónica utilizando un sistema de programación.
Consiste en una placa de microcontrolador que se conecta a todo tipo de sensores o actuadores (sensor de
distancia, movimiento, motor, etc.) es un microcontrolador que se usa por su sencillez y permite el desarrollo
de múltiples diseños. (Proyecto Arduino, S/d)
Marco metodológico
El tipo de investigación es documental porque investigamos en libros y páginas de internet y experimental
porque se utilizaron diversos materiales para construir el barco eléctrico simple y otro en el que se implementó
un sistema arduino para el control remoto de movimiento.
Materiales del motor del barco:
Baterías recargables de 9 volts
Motor de lector de discos
1 Tapa de refresco
Un palito de madera
Caimanes (cables)
Silicón caliente
Plastilina epóxica
Placa arduino uno
Servo
Puente H para arduino.
Tarjeta bluetooth
Cables de colores
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Construcción del barco con el sistema bluetooth.
1. Partiremos una botella de plástico a la mitad.
2. Para la construcción de las hélices (como en los barcos viejos), se unieron por un palo de madera de 40
cm, de largo y 0.5 cm de diámetro.
3. En la parte media de las aspas, se colocó un engrane de una impresora, que funcionará para que giren
las aspas, éstas girarán uniéndose a un motor (obtenido de una impresora), la unión se hará con una
banda elástica.
4. Para el mecanismo de movimiento y dirección, se colocará un timón que será dirigido con un servo (que
es un microservo modelo SG90), tanto el motor como el servo será controlado por el sistema arduino que
recibirá órdenes a través del puerto bluetooth,
5. El sistema arduino es un programa de microcontrolador el cual le manda las órdenes y comandos al
puente H, para controlar los motores (voltaje o velocidad, polaridad que indica dirección)
6. Las instrucciones que llegarán al barco, (movimiento o dirección), serán enviadas a través de un
dispositivo móvil con puerto bluetooth,
Resultado
1. Construimos la base del barco (casco) con botellas de refresco.
2. Se construyó una hélice con una punta de botella.
3. Se conectó el motor con la hélice.
4. Se colocó el motor y la hélice sobre el casco del barco
5. Se colocó el barco con el motor en el estanque y se probó el funcionamiento.
6. Se logró observar que si funcionó la hélice, y se desplazó el barco
7.
Como resultados preliminares podemos decir que hemos logrado construir un barco con materiales reciclados
y que ha funcionado al instalar el sistema arduino, y que se ha permitido dar órdenes al barco para dar la
dirección a través de un puerto bluetooth instalado en un sistema móvil (teléfono).
Conclusión
Como conclusión podemos decir, que se ha logrado construir un barco eléctrico, el cual funciona principalmente
con baterías (que proveen energía al motor) logrando su funcionamiento. Y hemos demostrado el principio de
flotabilidad, con el uso de materiales. De esta manera contribuimos a utilizar energías que no contaminan y que
reutilizan las fuentes de energía disponible. Además de lograr el objetivo de implementar con un sistema arduino
que permite el diseño de dispositivos o aparatos eléctricos o electrónicos que pueden ser controlados vía control
remoto a través de una tarjeta bluetooth.
Bibliografía
ABB, 2015. El primer barco eléctrico propulsado por energías renovables. Recuperado
http://www.abb.com.mx/cawp/seitp202/e0cd28b443bdee3cc12578d4002e6f24.aspx
Sail & Trip, 2014. Partes de un barco, conceptos básicos, recuperado el 08 de diciembre de2015,
http://sailandtrip.com/partes-de-un-barco/#/
Vité, L. (s/a) Principio de Arquímedes. Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo. Recuperado
http://www.uaeh.edu.mx/scige/boletin/prepa4/n3/m4.html
Valero, J. 2015. Barcos eléctricos que van a revolucionar el transporte en el mar. Hipertextual. Partners
tecnológicos. Recuperado de: http://hipertextual.com/2015/11/barcos-electricos-revolucion-mar
La
ruta
de
la
energía,
2015.
Energía
para
los
barcos,
Recuperado
20http://www.larutadelaenergia.org/usos/v8_b4.asp?v=7&b=3
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de
de:
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