generador electrico accionado por fuerza humana

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Generador eléctrico accionado por fuerza humana:
una nueva alternativa de generación de enerǵıa
A. Osorio
Academia de Ingenieŕıa Mecánica Eléctrica Universidad Juárez Autónoma de Tabasco.
arturo.osorio@daia.ujat.mx
Recibido: 01 de marzo de 2007
Aceptado: 16 de abril de 2007
Resumen
Con este trabajo se pretende dar una visión gene-
ral sobre la generación de enerǵıa eléctrica que pue-
de hacerse con el desgaste f́ısico que hacemos al ejer-
citarnos. Se presenta también la propuesta de un
proyecto integral de ahorro de enerǵıa denomina-
do “Da luz a tu parque y salud a tu cuerpo” gra-
cias al cual se tratará de incentivar a los fabricantes
de aparatos de gimnasios para que apoyen el desarro-
llo de proyectos que lleven al aprovechamiento de es-
ta enerǵıa.
Introducción
Actualmente los avances tecnológicos han hecho que
la vida del hombre sea mas cómoda y menos des-
gastante f́ısicamente, por lo que para mantener un
cuerpo sano se han buscado nuevas formas. Una
de ellas es a través del ejercicio, sea en casa o en
gimnasios.
Cada uno de los aparatos presentes en un gimnasio
puede considerarse como una fuente de enerǵıa. La
bicicleta fija por ejemplo fortalece piernas, muslos,
brazos y abdomen.
Para el caso que presentamos en este trabajo se
usó una bicicleta fija a la cual se le adaptó un alter-
nador conectado a un acumulador de automóvil ob-
teniéndose resultados satisfactorios que sirvieron de
base para presentar un proyecto de beneficio comu-
nitario en una localidad del estado de Tabasco.
Alcance Socioeconómico
Un problema grave que enfrentará México es la ge-
neración de enerǵıa eléctrica. Según información de
la Comisión Federal de Electricidad, el páıs enfren-
tará un colapso energético en un futuro cercano
(aproximadamente diez años). Invariablemente es-
to nos lleva a buscar formas alternativas de gene-
ración de electricidad.
Son bien conocidas las tecnoloǵıas de generación por
enerǵıa solar, eólica y térmica, sin embargo, son tec-
noloǵıas costosas. Por lo que se impone la necesidad
de buscar fuentes alternativas de enerǵıa que resul-
ten más baratas. A continuación exponemos la ex-
periencia de ensamblar un alternador a un apara-
to de ejercicios f́ısicos.
Principio de funcionamiento
Consideraremos el caso de la bicicleta estacionaria,
es conocido el hecho de que en las piernas tene-
mos nuestra mayor fuerza muscular, consideremos
la fuerza aplicada sobre el pedal de una bicicleta co-
mo se muestra en la figura.
El par generado por esta fuerza está dado por:
T = F × d
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 La potencia suministrada por
el ejercitante la podemos calcular de:
Pm = T × w
donde T es el par en N-m w es la velocidad angular
en rad/seg y P se da en Watts.
13
14 ContactoS 65, 13–15 (2007)
Con estos valores P es de 370 W, casi 1
2
H.P. si to-
mamos en cuenta un gimnasio como el de la UJAT
con veinte bicicletas estacionarias estamos conside-
rando la posibilidad de que estamos desperdician-
do casi 7.5 KW.
Utilizar esta enerǵıa no es nada nuevo, en el museo
tecnológico de la ciudad de México se puede obser-
var una BI ensamblada con una d́ınamo que hace en-
cender un foco, lo mismo que en el museo del Papa-
lote, y en muchas instituciones educativas se ha im-
plementado, sin embargo no se le ha dado una vi-
sión integral como una nueva alternativa de aho-
rro de enerǵıa y esa experiencia es lo que quere-
mos transmitir aqúı.
De una manera muy rústica y con pocos recursos es
posible adaptar un alternador-rectificador mediante
un sistema mecánico para lograr la transmisión de
enerǵıa como se observa en la figura siguiente.
En el diagrama de bloques siguiente se observan los
componentes del sistema.
El voltaje en las terminales del rectificador y la co-
rriente que demanda el acumulador se puede me-
dir muy fácilmente con un mult́ımetro.
Y con estos valores se puede calcular la potencia
eléctrica de la siguiente forma:
Pe = V × I
La potencia generada por el ciclista se determina con
un Torqúımetro y el tacómetro propio de la bicicleta.
La eficiencia está determinada entonces por:
N =
Pe
Pm
Luego es posible conectar a la bateŕıa un convertidor
de CD a CA para utilizar esta enerǵıa directamente
a la carga.
Por otra parte la relación de velocidades entre la “ca-
tarina” del pedal y la polea del generador está da-
da por:
wg = wp
(Rcp × Rr)
(Rcr × Rp)
donde :
wg es la velocidad en rpm del generador.
wp es la velocidad en rpm pero para el pedal
Rcp Radio de catarina de pedal
Rcr Radio de catarina de rin
Rp Radio de polea del generador
Rr radio de polea mayor o rin.
Si wp=60 rpm, Rcp=10 cm, Rcr= 3 Rr=25 Rp=2.5
wg resulta ser de 2000 rpm. Que es del orden de
trabajo de un alternador de automóvil, quedando
resuelto el problema mecánico.
Perspectivas de desarrollo
Apoyándonos con estudiantes de la carrera de Rela-
ciones Comerciales de la UJAT se hizo una encues-
ta en la ciudad de Villahermosa. Considerando dos
mil encuestados adultos se obtuvieron los siguien-
tes resultados.
135 tienen bicicletas estacionarias en casa
102 acuden regularmente al gimnasio
863 de los restantes les gustaŕıa tener en los par-
ques este tipo de aparatos.
Como puede observarse si en una ciudad de un millón
de habitantes considerando cien mil adultos y el diez
por ciento de ellos dispuestos a hacer ejercicio 1
2
hora
en una bicicleta estacionaria estamos hablando de
una Potencia de 3.7MW y una enerǵıa de más de
1800 KW/hora que bien vale la pena recuperarlos.
Generador eléctrico accionado por fuerza humana. . . A. Osorio. 15
Pero desde luego que el beneficio no es sólo por la
enerǵıa que se recupere también involucra crear una
conciencia de salud y aprovechamiento de recursos a
través del ejercicio y el gusto por cultivar el cuerpo.
Los fabricantes de bicicletas también lo pueden ver
desde un punto de vista comercial, pues pueden ofre-
cer un producto que con una pequeña diferencia en
el costo le de al comprador la posibilidad de con-
trolar la potencia al freno del aparato y al mismo
tiempo sentir la satisfacción de que la grasa que se
está quemando es beneficio para otros.
En el municipio de Macuspana, Tabasco conjunta-
mente con el DIF municipal se está proponiendo lle-
var a cabo el proyecto denominado “Da luz a tu par-
que y salud a tu cuerpo” en el que la idea central
es ubicar en los parques de cada poblado de más
de 500 habitantes “unidades generadoras” para apo-
yar el alumbrado público. En una prueba piloto con
dos o tres unidades montadas en la cabecera mu-
nicipal se ha podido observar la respuesta por par-
te de la población.
Fe de erratas
En el art́ıculo La curva de tolerancia a la glucosa oral. Un enfoque alternativo, publicado en la pág. 21
del No. 64, se omitió la figura 6 a la cual se hace referencia en el siguiente párrafo:
Una vez calculada la señal g(t), es posible calcular dg(t)/dt. Con estas dos señales, se construye la
representación espacial que se muestra en la figura 6. Puesto que la proyección de la representación
espacial sobre cada uno de los planos coordenados genera las señales:
g(t) · vs · t dg(t)/dt · vs · t dg(t)/dt · vs · g(t)
esta representación espacial contiene toda la información de la dinámica de la glucemia, y se propone
como una forma alterna de analizar la CTGO.
Conclusión
Como se vio en esta exposición se está usando un al-
ternador de automóvil, el cual desde luego no es
el apropiado, sin embargo el proyecto se ha arran-
cado y esta dando buenos resultados, lo que sigue
es precisamente diseñar los generadores apropiados
para esta labor, lo que esperamos lograr en breve
tiempo.
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