Diseño e implementación de un prototipo de balón para la generación de energía

Juan Carlos Vásquez,

#1 Profesional en formación IET, Universidad Técnica Particular de Loja

Jcvasqueztapia3@gmail.com

Resumen— Se este documento se describe la elaboración de un prototipo de balón de bajo costo, que es capaz de aprovechar la energía cinética de los golpes y transformarlos a energía eléctrica para luego ser almacenada y aprovechada como energía eléctrica.En los juegos de balón las personas gastan mucha energía en los golpes al balón, la idea nace con el fin de aprovechar bien esta fuente de energía renovable, con el fin de cargar celulares entre otras aplicaciones adicionales.

Palabras claves— balón, energía cinética, energía luminosa.

I. INTRODUCCION.

El desarrollo de fuentes de energías renovables. se considera como una alternativa de las energías tradicionales, desde hace 20 años se comenzó a formar otra nueva línea llamada “Energy Harvesting”, que trata de recolección de energías pequeñas, que se encuentran en el entorno, con el fin de dar un uso a la energía recolectada, ya sea alimentación a pequeños LED, alimentación para celulares, etc.

Los estudiantes de Ingeniería en Electrónica y Telecomunicaciones matriculados en la materia de Practicum I, centraron sus esfuerzos en recolección de energía humana y como parte de la propuesta para el estudio detallado se presento el desarrollo de un prototipo de balón para la generación de energía eléctrica.

II. LINEA BASE DE LA PROPUESTA.

A. Descripción general de la propuesta.

La práctica del Futbol es un método bastante eficaz para mantener y mejorar nuestra condición física. Pero a demás de estos beneficios, posible generar energía eléctrica limpia. Aprovechando la energía cinética que se brinda al balón al momento de golpearlo. Véase (fig.1)

Fig.1 Energía cinética del balón

Es posible diseñar un prototipo de balón que sea capaz de aprovechar dicha energía cinética y transfórmala a energía eléctrica.

B. Diseño del Prototipo de Balón

El balón se basa en el principio de la inducción electromagnética de imanes en movimiento. Que a su vez inducen energía eléctrica en las espiras de la bobina estacionaria, esta bobina puede ser de núcleo de aire, o núcleo de hierro (ferrita).El diseño costa de una base donde son montadas 4 bobinas con sus respectivos imanes, como se muestra en la siguiente figura. (Véase fig. 1).

Fig. 1 Estructura del balón [Autor]

Cuando el balón es golpeado los imanes recorren de extremo a extremo induciendo energía en dicha espira estacionaria.A continuación se presenta el diseño ya terminado del balón (véase fig.2)

Fig. 2 Diseño final del balón [Autor]

Como se menciono anteriormente cada base consta de su bobina interna y los imanes en la siguiente figura se detallan la implementación de cada una de las bases. El imán recorre por todo el tubo (Véase fig. 3).

Fig. 3 base con imanes. [Autor]

Para la conexión de las bobinas en este caso tenemos 4 bobinas las cuales se dividen en 2 grupos conectadas en serie y posteriormente conectadas dichas bobinas en paralelo mediante diodos.Cada vez que el balón sea golpeado la energía es almacenada en una batería para su previo aprovechamiento. El balón también consta de un diseño de circuito que se encarga de recolectar la energía de dichas bobinas, de

optimizar la entrega de energía, y de abrir el circuito cuando no este conectada alguna carga en la salida. (Véase fig. 4).

Fig. 4 Diseño del circuito interno del balón. [Autor]

Se presenta el diseño de la placa del balón, la instalación de este circuito se mostrara mas adelante. (Véase fig. 5).

Fig. 5 Diseño de la placa [Autor]

Fig. 6 Fotografía de la Placa [Autor]

Para que las bases se mantengan fijas se uso un molde y no se dañen al momento de golpear el balón se les coloco en un molde hecho de espuma Flex. (Véase fig. 9).

Fig. 9 molde con espuma Flex. [Autor]

La conexión de la placa, batería, y la estructura se muestran en la siguiente figura (Véase fig. 10).

Fig. 10 conexiones de bobinas, batería, placa

C. ESPECIFICACIONES DEL BALON

Luego de realizado el prototipo de balón se procede a enumerar algunas características principales del balón.

Características del balónDimensiones 17.2cm (diámetro)Peso (sin aire) 1100 gramos

(aproximadamenteForma esférica

Posteriormente se procedió a realizar algunas pruebas al balón en cuanto al funcionamiento lo cual se obtuvo.

Pruebas del balón15 min Puede encender un LED de alto brillo por 9.5

minutos20 min Puede encender un LED de alto brillo por 17

minutos30 min Puede encender un LED de alto brillo por 28

minutos40 min Puede encender un LED de alto brillo por 42

minutos

10 15 20 25 30 35 40 450

10

20

30

40

50

minutos de juego

Tiem

po d

e en

cend

ido

en

min

utos

Fig.11 Grafico del desempeño del balón. [Autor]

Características del LED.

LED de alto brillo (Blanco) 5mm3.0-3.4V Voltaje de alimentación15-20mA Corriente de consumo.

Desventajas:

Tiene algunas desventajas en cuanto al equilibrio. No se encuentra apto para golpes muy fuertes. No tiene aire. Puede encender como máximo 2 LED (si se

conectan mas reducen su intensidad luminosa). El prototipo no es capaz de cargar un celular, pero

lo suficiente para encender hasta 2 LED.

D. ANEXO DE FOTOGRAFIAS

IV. BIBLIOGRAFIA (Links Online)

[1] http://www.canalazul24.com/?p=12660[2] http://www.unocero.com/2014/01/14/soccket-el-balon-generador-de-energia/[3]http://www.rinconabstracto.com/2011/07/soccket-el-balon-de-futbol-que-tambien.html

[4] http://blogs.heraldo.es/ciencia/?p=1044[5] http://veracruz.quadratin.com.mx/Soccket-un-balon-generador-de-energia-distribuido-por-ONG%E2%80%99s/[6] http://www.gradiant.org/es/actualidad/noticias/487-energy-harvesting-recoleccion-de-energia.html