‘Año del Buen Servicio al ciudadano’ ESCUELA SUPERIOR DE TECNOLOGÍA SENATI SERVICIO NACIONAL DE ADIESTRAMIENTO EN TRABAJO INDUSTRIAL ESCUELA SUPERIOR DE TECNOLOGÍA SENATI TÉCNICAS DE INGENIERÍA MECÁNICA DE MANT. TITULO DEL PROYECTO CARGADOR SOLAR PORTATIL DE DISPOSITIVO APORTANDO AL MEDIO AMBIENTE Y AYUDANDO A LA SOCIEDAD Autores: Flores Infante, Jaime M. Policarpo Sixto, Cesar Sayritupac Huamán, Lucio J. Tovar Gómez, Yadhira Y. Docente Olaza Garibay, Jenny Rosario 2017 DEDICATORIA Dedicamos este proyecto de investigación a usted profesora Jenny Olaza Garibay, gracias a usted quien nos permitió escoger nuestro proyecto y darnos las pautas necesarias y orientarnos a cómo desarrollarlo. Este proyecto de investigación se está desarrollando con mucho esfuerzo, para proporcionar un gran aporte a la sociedad. AGRADECIMIENTO Este proyecto va dedicado a nuestros padres y familiares, gracias a ellos que se esfuerzan por darnos una mejor educación y apoyarnos moralmente, en el transcurso de estos meses de estudios. A la Escuela Superior de Tecnología Senati, por formarnos para un futuro como Técnicos Ingenieros de Mecánica de Mant. De igual manera a nuestros docentes, en especial a usted profesor Jenny Olaza G. quien nos guio en este proyecto. INDICE INTRODUCCIÓN……………………………………………………………….. pág.1 1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA………………………………………. pág.2 1.1. Realidad problemática………………………………………………………… 1.2. Formulación del problema……………………………………………………. 1.3. Justificación e Importancia…………………………………………………… 1.4. Objetivos……………………………………………………………………… 1.4.1. Objetivo General……………………………………………………….. 1.4.2. Objetivos Específicos………………………………………………….. 1.5. Hipótesis……………………………………………………………………… pág.3 1.6. Variables……………………………………………………………………… 1.7. Limitaciones del Proyecto……………………………………………………. 2. MARCO TEÓRICO……………………………………………………………... 2.1. Antecedentes de Investigación……………………………………………….. pág.4 2.2. Aspectos Conceptuales……………………………………………………….. pág.5 3. METODOLOGÍA………………………………………………………………... 3.1. Elaboración del plan de trabajo……………………………………………..... 3.2. División del Trabajo………………………………………………………….. pág.6 3.3. Listado de Instrumentos y medios de trabajo………………………………… 4. PRESUPUESTO DE INVERSIÓN……………………………………………... 4.1. Costo del Equipamiento y Recursos Humanos……………………………….. 4.2. Fuentes de Financiamiento…………………………………………………… 5. DESARROLLO DE PROCESOS……………………………………………….. 5.1. Descripción del proceso………………………………………………………. 5.2. Recopilación y Análisis de datos……………………………………………... pág.7 6. EVALUACIÓN…………………………………………………………………...pág.8 6.1. Evaluación de Resultados………………………………………………………. 6.2. Detección y posible corrección de errores……………………………………… 7. VALORACIÓN DEL TRABAJO………………………………………………. 7.1 Discusión y valoración………………………………………………………… 8. REFERENCIA…………………………………………………………………….pág.9 INTRODUCCIÓN La tecnología es importante en el mundo, es muy frecuente su uso ya que nos ayuda, brinda soluciones y mejora nuestra calidad de vida. El avance de la tecnología ha hecho posible que nuevas herramientas puedan suministrar energía eléctrica para satisfacer las necesidades en cualquier circunstancia. Por esto se propone la puesta en marcha de un emprendimiento que utiliza un recurso renovable muy abundante en nuestro país: el sol. El mismo consiste en la construcción y diseño de un prototipo capaz de transformar la energía solar en energía eléctrica para que en el mismo se puedan cargar dispositivos móviles como celulares y tablets. Usar la energía solar como beneficio, es un método de aprovechar los recursos que brinda la naturaleza, la luz solar como recurso considerable importante para obtener energía y así aprovecharla para realizar diferentes aplicaciones. El propósito de este proyecto es presentar un nuevo aporte a la sociedad, desde la expectativa social, cultural y tecnológica. 1 1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 1.1 Realidad problemática En la actualidad los dispositivos móviles, por lo general necesitan de una carga temporal, y con este cargador se busca una alternativa donde las personas tengan la facilidad de un cargador móvil que puedan llevar a la mano como cualquier otro dispositivo portátil. Un gran límite en estos días, es el depender de los cargadores que funcionan con corriente eléctrica, no permitiendo su uso respecto a salir por unas semanas al campo, a excepción de llevar su automóvil y utilizar un cargador eléctrico y aun así hay una desventaja, al momento de pasear por el campo se baja la batería. 1.2 formulación del problema ¿Lograra el cargador inalámbrico rendir en un 90% a la sociedad, qué beneficios puede presentar este proyecto? ¿Con qué finalidad están desarrollando este proyecto? ¿Cuál es el precio de este cargador, y por cuanto tiempo nos servirá? 1.3 Justificación e importancia Debido al gran incremento de dispositivos móviles, se ve la necesidad de implementar un cargador portátil, e cual pueda suministrar energía en cualquier lugar. El cargador portátil que estamos implementando, tiene la facilidad de ser transportado como cualquier dispositivo móvil debido a su diseño y a sus características de funcionamiento que deberán ser adecuadas para las personas que obtén por este cargador. 1.4 Objetivos 1.4.1 Objetivo General Diseñar e implementar un cargador solar, capaz de suministrar energía a dispositivos móviles. 1.4.2 Objetivo Especifico Analizar las celdas solares y la energía solar. 2 Analizar los dispositivos a cargar y las normas que los rigen. Diseñar los circuitos para garantizar el funcionamiento adecuado a las celdas que se van a trabajar. Diseñar el sistema de potencia correspondiente para estos dispositivos. Implementar los circuitos Construir el prototipo 1.5 Hipótesis La finalidad de este proyecto es implementar un cargador solar, capaz de rendir lo suficiente para los dispositivos, utilizando la energía solar, debido a que en los últimos años la radiación solar ha incrementado, y es perjudicable para nuestra salud. 1.6 Variables Lo que queremos hacer es implementar el cargador solar, teniendo en cuenta que tenemos que suministrar la energía solar a las celdas solares de 5v para tener una mayor acumulación de la energía solar, también tenemos que diseñar los circuitos para ver si hacen un buen funcionamiento. Este proyecto tendrá una salida de 5 V- 150 mA cuando el sol refleja directamente en el cargador obtendrá una baja corriente entregada por el panel, y hemos decidido agregar 2 baterías de 3,7V- 280mAH de NiCd, para que realice una carga más rápida. 1.7 Limitaciones del Proyecto Nuestro proyecto ha sido un poco complicado, debido a que en el transcurso del desarrollo, hemos tenido que ver varios aspectos, económico, mano de obra, y si lo llegamos a concluir, pero de todas formas, queremos hacer lo mejor para culminarlo y así poder demostrar este trabajo a la sociedad, para que vean que se puede hacer el cambio. 2. MARCO TEÓRICO En los últimos años se han incrementado los dispositivos inalámbricos, los cuales necesitan de energía eléctrica por lo que se necesita cargar y jalan una gran cantidad de corriente. Los cargadores solares han sido modificados para ser prácticos y muy útiles. 2.1 Antecedentes de Investigación 3 Según Sanz F. (2008) destacó que la energía solar se puede utilizar para cargadores de celulares, el realizó trabajos de investigación sobre la energía solar, como uno de los recursos más importantes a nivel mundial y desaprovechado por el hombre. El diseñador Sueco Truvander P. (2008) diseñó un cargador que funciona como un yoyo y usa la energía generada por el movimiento del dispositivo y puede cargar una batería de litio “batería solar”. Este diseñador dijo haber caído en cuenta que los cargadores solares no sirven durante casi toda la mitad del año en Suecia. Wang F. (2009), creó el mini cargador solar como uno de los productos más novedosos creados, ya que es una manera de ahorrar energía y aprovechar al máximo la energía solar que se está desaprovechando por el ser humano. La primera generación de células fotovoltaicas consistía en una gran superficie de cristal simple. Una simple capa con unión diodo p-n, capaz de generar energía eléctrica a partir de fuentes de luz con longitudes de onda similares a las que llegan a la superficie de la Tierra provenientes del Sol. Estas células están fabricadas, usualmente, usando un proceso de difusión con obleas de silicio. Esta primera generación (conocida también como células solares basadas en oblea) son, actualmente, (2007) la tecnología dominante en la producción comercial y constituyen, aproximadamente, el 86% del mercado de células solares terrestres. La segunda generación de materiales fotovoltaicos se basa en el uso de depósitos epitaxia les muy delgados de semiconductores sobre obleas con concentradores. Hay dos clases de células fotovoltaicas epitaxia les: las espaciales y las terrestres. Las células espaciales, usualmente, tienen eficiencias AM0 (Air Mass Zero) más altas (28-30%), pero tienen un costo por vatio más alto. En las terrestres la película delgada se ha desarrollado usando procesos de bajo coste, pero tienen una eficiencia AM0 (79%), más baja, y, por razones evidentes, se cuestionan para aplicaciones espaciales. La tercera generación de células fotovoltaicas que se están proponiendo en la actualidad (2007) son muy diferentes de los dispositivos semiconductores de las generaciones anteriores, ya que realmente no presentan la tradicional unión p- n para separar los portadores de carga fotogenerados. Para aplicaciones espaciales,se están estudiando dispositivos de huecos cuánticos (puntos cuánticos, cuerdas cuánticas, etc.) y dispositivos que incorporan nanotubos de carbono, con 4 un potencial de más del 45% de eficiencia AM0. Para aplicaciones terrestres, seencuent ran en fase de investigación dispositivos que incluyen células 17 foto electroquímicas, células solares de polímeros, células solares de nano cristales y células solares de tintas sensibilizadas. 2.2 Aspectos Conceptuales conceptos del cargador Un cargador solar es un dispositivo, generalmente portátil, que permite transformar la energía solar fotovoltaica en energía eléctrica que pueda ser utilizada por los dispositivos eléctricos. Las placas solares absorben la energía desprendida por el sol, esta es convertida a energía eléctrica y almacenada en las baterías internas para más tarde poder ser utilizada con distintos fines, desde la recargar de un teléfono móvil hasta dar servicios eléctricos para mantener diversas funcionalidades dentro de una empresa, centro comercial, etc.. 3. METODOLOGÍA 3.1 Elaboración del plan de trabajo Nuestro objetivo es diseñar e implementar un cargador solar, capaz de suministrar energía a dispositivos móviles ayudando a conservar el medio ambiente. La energía solar es una de las fuentes alternativas de energía más limpias que existe en el mundo. El propósito de este proyecto es presentar un nuevo aporte a la sociedad, desde la expectativa social, cultural y tecnológica. Nuestra meta como grupo es dar a conocer acerca de nuestro proyecto, y orientar a la sociedad de que se puede realizar este cargador y que su uso es muy importante y ahorrador. Vamos a analizar las celdas solares, también que no haya dificultades al momento de cargar, debemos diseñar los circuitos para mejorar el mecanismo, y armar el prototipo. 3.2 División del Trabajo 5 A cada integrante del grupo se les ha designado un rol, para poder desarrollarlo rápido y con eficiencia, a los alumnos Jaime Flores y Lucio Sayritupac, se les designo averiguar el costo de los materiales que usaremos para el proyecto, a los alumnos Cesar Policarpo, Erlis Campos y Yadhira Tovar se les designo averiguar la teoría y recopilar información sustentable sobre el proyecto, y hacer las modificaciones necesarias que solicitamos para el proyecto teniendo en cuenta la capacidad que va a necesitar cada circuito, y no alterando mucho. 3.3 Listado de Instrumentos y medios de trabajo 3 celulas solares de 6V nominales y 2 W potencia. 3 diodos rectificadores 1 a 40 V. 1 regulador de Voltaje dijo 7805 de +5V. Cable Unipolar flexible de sección 0,5-1 mm2 en color negro y rojo, 1 m de cada uno. Lamina de corcho. Retal de Vela y Velcro. Rollo estaño 1 MM Soldador eléctrico Pistola Adhesiva Termofusible Pelacables Tijeras de Electricista Polímetro 4 PRESUPUESTO DE INVERSIÓN 4.1 Costo del Equipamiento y Recursos Humanos Las tres celulas solares de 6V nominales y 2 W potencia están costando S/ 12 soles cada uno. Los 3 diodos rectificadores 1 a 40 V están costando S/ 10 cada uno. Un regulador de Voltaje dijo 7805 de +5V está costando S/ 1. 6 Cable Unipolar flexible de sección 0,5-1 mm2 en color negro y rojo está costando 20 céntimos el metro. Un conector USB hembra tipo A cuesta 70 céntimos. Retal de Vela y Velcro está costando 2 o 4 dólares. Rollo estaño 1 MM cuesta S/13. Soldador eléctrico está costando S/10. Pistola Adhesiva Termofusible cuesta S/6. Pelacables cuesta S/10. Tijeras de Electricista S/6. Polímetro de voltaje y corriente cuesta S/12. Lamina de corcho cuesta S/12 el pliego. 4.2Fuentes de Financiamiento Algunos de los integrantes de este proyecto cuentan con un trabajo, su financiamiento vendrá de su salario, y los otros alumnos sus padres les apoyaran en el aspecto económico. 5 DESARROLLO DE PROCESOS 5.1 Descripción del proceso Este proyecto se realizó la semana pasada, y nuestro compañero Jaime F. fue el que realizo el primer circuito y prototipo, y hubo conflictos porque malogro los circuitos y tuvimos que llevarlo a unos eléctricos para que nos dijeran las fallas que tiene nuestro proyecto, y nos apoyaron, y volvimos hacer el proyecto. 5.2 Recopilación y Análisis de datos La idea de usar la luz del sol como fuente de energía no surgió como una respuesta al cambio climático o una oportunidad de tener un recurso sostenible: sencillamente nació como un experimento de laboratorio del francés Alexandre Becquerel en 1839. Tuvieron que pasar más de 100 años para que esta tecnología saliera al mercado, pero su costo era muy elevado y su uso limitado solo a grandes 7 corporaciones. Sin embargo, con la revolución científica del siglo XXI, algunas compañías han tratado de masificar la utilización de paneles solares. De hecho, hace algunos años empresas fabricantes de teléfonos inteligentes los incorporaron en sus carcasas o directamente en la pantalla del móvil de manera fallida, y los primeros cargadores solares que salieron al mercado simplemente mantenían la carga de la batería o en ocasiones ni siquiera almacenaban energía. En ambos casos la carga era deficiente pues no aportaba más de 15% a la batería y para hacerlo tardaba al menos dos horas cuando el sol era radiante, y mucho más tiempo cuando las condiciones climatológicas eran adversas. Razones de peso para creer que la promesa de una carga con energía limpia y amigable para el medioambiente no era más que eso. Al desarrollarse la tecnología de paneles cristalinos y aplicarla a los cargadores, se mejoró ostensiblemente la forma de alimentar diferentes dispositivos como celulares, tabletas e incluso computadores portátiles. Por ello, en la actualidad se puede confiar en que no solo mantendrá el porcentaje de la batería sino que además la podrá cargar. Eso sí, su rapidez dependerá del tamaño de los paneles y el número de cargas variará en función de la capacidad de almacenamiento del cargador. 6 EVALUACIÓN 6.1 Evaluación de Resultados Los resultados de este proyecto son buenos, ya que es un proyecto ya desarrollado, y lo que nuestro grupo iba agregar fue evaluado por personas que saben sobre electrónica, que fue de mucha ayuda para escoger este proyecto, si logramos terminarlo y presentarlo a usted y los alumnos, podrán comprobar que este proyecto fue un éxito, en caso que no acabemos, haremos una pequeña maqueta, que también será muy eficiente. 6.2 Detección y posible corrección de errores 8 Tuvimos problemas en el momento de conectar los circuitos ya que no tuvimos el cuidado necesario y quemamos el circuito por lo cual tuvimos que ir a solicitar ayuda. 7 VALORACIÓN DEL TRABAJO 7.1 Discusión y valoración Hemos tenido complicaciones en el momento de repartir nuestras partes, ya que algunos quedaron que harían una cosa, y después cambiaron, no hubo seriedad, y que algunos no se acordaban de lo que tienen que hacer. En fin este proyecto decidimos avanzarlo por el hecho de que lo vimos que iba a ayudar a la sociedad, aportando algunos materiales más, esperamos acabarlo, y que sea usado para que vean que es muy eficaz. 8 REFERENCIA http://www.feriadelasciencias.unam.mx/anteriores/feria22/feria282_01_cargad or_solar_para_celular.pdf. http://biblioteca.usbbog.edu.co:8080/Biblioteca/BDigital/42140.pdf http://www.monografias.com/trabajos106/multi-recargador-portatil/multirecargador-portatil.shtml 9
