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“COPA DE CIENCIAS 2014” Moledor de Granos Aguas Díaz Emmanuel Morales Pérez Isaac Murillo Suarez Reymundo Prolg. 3 Nte. 415 Apango, Pue. Tel.2231016793 elviejofersk97@gmail.co m 7 Poniente #104. Acajete, Pue. Tel. 2226727332 Issacmorales119@g mail.com Av. 16 de sep. #712. Apango, Puebla. Rey24121996@gmail.co m Edad 16 años Edad 16 años Edad 17 años ASESOR C.P. María del Carmen Alejandrina García Arguello. m.garciaa@cecytepuebla.edu. mx alejandrinagaar55@gmail.com Tel. 222 2861051 Área: Ingenierías y Computación. 20 JUNIO 2014 Moledor de granos Página 1 Introducción. Usar un molino de grano en casa proporciona harina fresca para hornear, maíz para preparar alimentos, moler café, y cualquier tipo de cereales. Mediante uso lo que significa que estás usando el grano entero en todo momento, lo que es más saludable. La fabricación de tu propia masa también puede ahorrarte mucho dinero, si se hace el propio. Se puede señalar que la implementación de este prototipo tecnológico puede disminuir la contaminación del medio ambiente causado por la emisión de gases de los sistemas convencionales que utilizan combustibles fósiles, con este proyecto se busca también mejorar la armonía del hombre con la naturaleza posibilitando una relación sustentable de la tecnología con el medio ambiente a través de la energía humana. La realización de este proyecto se justifica primero desde el punto de vista mecatrónico, se requiere de un diseño para la construcción del molino que es necesario para su óptimo funcionamiento y segundo cuidado del medio ambiente. Moledor de granos Página 2 Resumen. El proyecto es el diseño y construcción de un molino, con un sistema de energía de propulsión humana en una bicicleta, para obtener la generación de corriente alterna cuyo voltaje encienda un motor y promover el uso de pequeños sistemas energéticos como alternativa Con este moledor de granos lo que conseguiremos, es ayudar en la parte laboral (Moler varios tipos de granos). El moledor de granos (maíz, cebada, café, trigo etc.) es un prototipo tecnológico que funciona con energía alternativa limpia, cuidando el medio ambiente, no requiere energía eléctrica y energía fósil, se solventada al pedalear una bicicleta, a su vez se práctica deporte, es un ejercicio que realiza la persona que la utiliza, realizando un impulso que se necesita para encender el alternador, ya encendido este, hace que el molino de granos empiece a funcionar moliendo las semillas, este regresa la energía, así generando su propia energía. Al reciclar y al usar energía alternativa estamos cuidando el medio ambiente. . Moledor de granos Página 3 Problematización. Promover el uso de energía eléctrica alternativa, construyendo un generador eléctrico casero mediante la adaptación de una bicicleta, se podrá abastecer de energía para encender o mantener activo un molino de granos o bien el funcionamiento de aparatos eléctricos básico en una vivienda, al mismo tiempo que se lograra que las personas realicen ejercicio y cuidamos el medio ambiente. Moledor de granos Página 4 Hipótesis. Construir un molino de granos que se pueda alimentar directamente de una conexión mecánica adaptando un dispositivo para que funcione con independencia de la electricidad. Objetivó general. El objetivo general del proyecto es el diseño y construcción de un molino, con un sistema de energía de propulsión humana en una bicicleta, para obtener la generación de corriente alterna cuyo voltaje encienda un motor y promover el uso de pequeños sistemas energéticos como alternativa Con este moledor de granos lo que conseguiremos, es ayudar en la parte laboral (Moler varios tipos de granos) ya que es la parte más difícil, a personas que se dedican a la venta de semillas que aún se hace manualmente en morteros, los ayudaremos ya que es el sustento de algunos de los hogares de la región Objetivos específicos. a).- Diseñar el molino con todos sus componentes. b).- Construir el molino y que funcione con energía alterna limpia para que sea un producto amigable con el ambiente. b).- Establecer el proceso de transformación de energía mecánica en eléctrica para proporcionar energía eléctrica alternativa. c).- Hacer que funcione promedió de con un motor con combustión interna impulsado por una bicicleta. d).- Moler semillas de varios tipos (Café, cebada, calabaza, girasol etc.). e).- Al pedalear la bicicleta se practica deporte, favoreciendo el sistema cardiovascular y se protege de enfermedades como la diabetes. Moledor de granos Página 5 Justificación. Nuestro proyecto se basa en que, debido a un alto porcentaje de la población ignora la importancia de conocer y utilizar las distintas formas de producción de energía alternativa. El suministro de energía eléctrica abastece los principales centros urbanos y zonas rurales. Al utilizar una bicicleta para generar energía eléctrica alternativa viable, presentan ventajas debido al aprovechamiento energético son: Su bajo costo de generación. Bajo costo de mantenimiento. No se requiere combustibles. Posibilidad de producir energía limpia. Mantener un buen metabolismo del cuerpo humano. Se podrá utilizar para cualquier tipo de grano como: café, cebada, trigo, semillas de girasoles. Resolverá el problema de moler los granos con licuadora, metate, molino manual y eléctrico. Se puede señalar que la implementación de este prototipo tecnológico puede disminuir la contaminación del medio ambiente causado por la emisión de gases de los sistemas convencionales que utilizan combustibles fósiles, con este proyecto se busca también mejorar la armonía del hombre con la naturaleza posibilitando una relación sustentable de la tecnología con el medio ambiente a través de la energía humana. La realización de este proyecto se justifica primero desde el punto de vista mecátronico, se requerirá diseño y construcción para el molino necesario para su óptimo funcionamiento y segundo cuidado del medio ambiente. Moledor de granos Página 6 Esbozo del prototipo. Este prototipo tecnológico de moledor de granos. Funcionará con una bicicleta de montaña, un alternador y un motor de CD. Características. Bajo consumo de energía. La estructura de la máquina es simple, compacta y legera. Tiene ventajas de bajo costo de inversión. Moledor de granos Página 7 Planteamiento del estudio o investigación. Marco teórico. Antecedentes Del Trabajo. En nuestra sociedad opulenta sacar provecho de la energía humana nos permite ser conscientes del valor de la energía y por tanto colaborar en su ahorro, promover utensilios manejados con energía humana, constituye un elemento clave para luchar contra la analfabetización energética en la que nos adentramos cuando descubrimos el potencial de los combustibles fósiles y así recuperar la sensatez ecológica valorando el uso de la energía con otra visión, para ahorrarla a toda costa y poner nuestro ingenio en la energía renovable. La bicicleta es uno de los artefactos cuya invención estuvo vinculada al transporte personal sano ecológico y económico impulsado por la fuerza muscular del ser humano conocida como energía de propulsión humana. El futuro olvidado de la bicicleta estática by KRIS DE DECKER on 20/05/2014 Moledor de granos Página 8 Si impulsamos la investigación sobre la tecnología a pedales, tratando de compensar las siete décadas de oportunidades perdidas, y la orientamos en una dirección correcta, los pedales y las manivelas podrían realizar una importante contribución en la marcha de una sociedad post-carbono, pero manteniendo muchas de las comodidades de la vida moderna. Las posibilidades que la energía a pedales presenta exceden ampliamente al uso de la bicicleta. Una manera de evitar las grandes pérdidas de energía en los generadores a pedales, consiste en producir dispositivos de energía mecánica, en vez de eléctricos, siempre que sea posible. Otra manera – la única para dispositivos que no pueden ser accionados directamente por vía mecánica, ya que no se basan en el movimiento rotatorio – consiste en generar electricidad de manera más eficiente. Esto puede realizarse mediante la construcción de un generador a pedales a partir de cero, en vez de utilizar una bicicleta de carretera, o deshaciéndose de uno o varios componentes electrónicos en la cadena de transmisión de energía. Todos los enfoques pueden combinarse, resultando en una unidad de energía a pedales que puede alimentar una multitud de dispositivos mecánicos y generar electricidad, comparativamente, eficiente. Muchas máquinas podrían alimentarse directamente de una conexión mecánica, aunque por lo general es preciso adaptar el dispositivo para que pueda funcionar con independencia de la electricidad. Sin embargo, las máquinas a pedales estáticas con transmisión directa de energía mecánica – comunes en los viejos tiempos – hoy en día no están comercialmente disponibles en el mundo occidental. La única excepción parece ser Fender Blender, una máquina a pedales utilizada para hacer batidos (foto de la derecha). Sin embargo, actualmente las bicicletas máquinas a lo old school están siendo diseñadas tanto por amateurs en el mundo occidental, como por organizaciones sin ánimo de lucro el mundo en vías de desarrollo. Moledor de granos Página 9 Molino. La historia del primer molino En 1927; el primer Molino Harinero fue instalado en 1927 por el señor Víctor Escribano. En los últimos años de la década del 40 cuando por disposición del Gobierno Nacional se comenzó a subsidiar, la harina proveniente del norte del país provocando la decadencia de los trigales patagónicos. ¿Qué es el molino? Un molino es un artefacto o máquina que sirve para moler. Su origen es antiguo y, por extensión, el término molino se aplica al mecanismo utilizado para mover el artefacto que muele u otros, tales como una bomba hidráulica o un generador eléctrico. m. Máquina para moler, compuesta de una muela, una solera y los mecanismos para transmitir y regularizar la fuerza motriz. Máquina para quebrantar, machacar, laminar o estrujar alguna cosa. Molino arrocero El que sirve para limpiar el grano de arroz de la película que locu bre. Molino de aceite El que tritura la aceituna en la fabricación del aceite. Molino de viento El movido por el viento. TECNOL. Aparato destinado a obtener, mediante desintegración mecánica, unapulv erización fina de los tamaños medios de una sustancia. Diccionario Enciclopédico Vox 1. © 2009 Larousse Editorial, S.L El molino actual. Hoy en día los cereales se muelen mediante energía eléctrica o energía química (motores de explosión), mientras que los mecanismos consisten en una serie de Moledor de granos Página 10 rodillos apretados mediante muelles (molino de barras) que van desmenuzando el grano y depositando el resultado en un sistema de cernido que, generalmente, funciona por centrifugación. Una de las ventajas de estos molinos modernos, es que todo el sistema está cerrado y el polvo de la molienda (harina) no se pierde, como ocurría con una parte importante en los antiguos. Herramientas usadas para tallar la piedra del molino. El dibujo de las piedras se va desgastando con el rozamiento diario, así que este trabajo se debe realizar cada cierto tiempo para mantener las propiedades de molienda en estado óptimo. La imagen muestra una piedra de moler trigo; sobre el soporte de hierro que se aprecia va montada la piedra superior. Mecanismos y molienda. Muela superior móvil: Volandera. El mecanismo de molienda de los molinos más corrientes, los que molían grano, con independencia de donde obtenían la energía, generalmente constaba de una Moledor de granos Página 11 piedra circular fija, llamada solera, que podía llegar a tener un diámetro superior a 8,50 metros y 80 a 120 cm de espesor sobre la que se movía otra de forma semejante (volandera). En otros casos, la piedra móvil podía ser más pequeña, de forma troncocónica que al girar seguía la forma de la solera; en este caso se llama muela. Podía haber dos o más muelas sobre la solera y se movían mejor que la volandera porque tenía menos rozamiento, pero a cambio se perdía más harina. Para mover la piedra móvil (volandera o muela), se utilizaba la energía eólica(molino de viento), la hidráulica (molino hidráulico), animales (molino de sangre) y, en molinos pequeños, con mecanismos de molienda más sencillos, la manual (un ejemplo doméstico de ellos son los molinillos de café, aunque actualmente son eléctricos en su mayoría). El grano se vertía por un agujero central de la volandera y el polvo molido salía por los bordes, donde se recogía. Una vez molido el grano (de cualquier cereal) y reducido a harina, se utilizaba el cernedor. Era un cilindro con varias secciones de malla de cedazo, cada una con un tamaño de paso distinto, que se hacía girar mientras la harina pasaba por su interior, dejando pasar cada sección harina de mejor calidad (la más fina, harina de flor) a peor (más gruesa cada vez) y finalmente el salvado o afrecho, que es la cascarilla del grano molida. En el caso de los molinos hidráulicos de rodete horizontal, la calidad (grosor) de la harina se regulaba mediante un tornillo sin fin que levantaba o bajaba el eje de la rueda superior para aumentar o disminuir el rozamiento con la rueda inferior. Según lo que se fuese a moler en la región donde se instalaba el molino, se tallaban las piedras con un dibujo diferente. Así, existe un tallado determinado y diferente para moler trigo y cebada, o maíz, o centeno Bases Teóricas. Energía de propulsión humana la fuerza mecánica de los seres humanos nace de la aportación energética de los alimentos que dan movimiento a la musculatura e intervienen en el buen funcionamiento metabólico que nos permite la vida. El valor Moledor de granos Página 12 de los alimentos tales como vegetales y carnes es proporcional a la cantidad de energía que nos proporciona cuando se metaboliza en presencia de oxígeno. Una parte de la energía de los alimentos está destinada a lo que se llama mantenimiento metabólico basal incluyendo la necesidad del reposo o dormir. No es lo mismo el pedaleo estacionario que en ruta. En movimiento sobre un camino el ciclista ha de vencer la resistencia al viento y el rozamiento de la superficie por donde se circula. Además, la disponibilidad de líquidos y alimentos en el recorrido, la temperatura ambiental, etc. También influyen en la potencia final desarrollada por quien pedalea. Potencia. El potencial energético de la propulsión humana en bicicleta está condicionada por el propio diseño del ciclo y muy especialmente del sistema de pedaleo. ¿Qué es una bicicleta estática generadora de energía eléctrica? Desde antaño la generación de electricidad propiamente dicho energía eléctrica mediante el movimiento conocido como energía mecánica ha sido uno de los descubrimientos más importantes que ha dado la ciencia. Este descubrimiento ha permitido desarrollar una gran cantidad de centrales. Algunas de ellas son las nucleares, las eólicas, las térmicas, etc. Todas ellas se basan en la utilización de vapor o aire que permiten el movimiento de una turbina que induce la electricidad. Además de usos industriales, este descubrimiento se ha aplicado a muchos utensilios de nuestro día a día. Uno de ellos es la energía formada a través de la bicicleta. La bicicleta estática generadora de energía es un prototipo con gran potencial energético que se utiliza para proveer una fuente de electricidad a bajo costo con el fin de encender artefactos eléctricos tales como focos, lámparas y aparatos electrónicos como celulares, secadoras de cabello etc. Hay dos formas diferentes en que la electricidad de una bicicleta puede ser usada. La primera es usándola directamente para alimentar a un dispositivo. El ciclista promedio puede producir entre 150 y 200 Watts cuando va a una velocidad moderada. Algunos ciclistas profesionales pueden generar entre 300 y 500 Watts. Entonces puedes alimentar directamente a cualquier dispositivo que utilice por debajo de ese voltaje tan solo Moledor de granos Página 13 pedaleando. La otra forma es usar un generador que estaría cargando baterías para alimentar a otros dispositivos, después de ser cargadas. La energía física empleada por las persona que están realizando sus ejercicios contienen un alto potencial de energía que a través de un procesamiento correcto se la puede convertir en energía eléctrica alternativa reutilizable directamente en otros receptores eléctricos o, con las adaptaciones adecuadas, devolverla incluso a la red, lo que se traduce directamente en ahorro energético. Para generar rápida y fácilmente energía se realiza un diseño el cual permite que una bicicleta dinámica convencional con volante de inercia, se adapte en una bicicleta estática apta para generación energética; esto permite la reconversión total de todo un parque de bicicletas estáticas tradicionales en un parque de bicicletas generadoras, con una inversión económica comparativamente muy inferior a la que sería necesaria para sustituir totalmente dicho parque de bicicletas tradicionales por bicicletas con generador estable. La descripción de la función de cada una de las componentes de la bicicleta quedaría de la siguiente manera: La energía mecánica o de movimiento producida por la interacción entre el ciclista y la bicicleta que se encuentra entre 150 y 200watts se transmite a través de un sistema de polea desde la rueda posterior de la bicicleta hacia el alternador el cual transforma la energía mecánica en energía eléctrica generando una corriente alterna mediante la inducción electromagnética esta energía se transmite hacia el transformador el cual convierte la corriente alterna en corriente continua. La carga mecánica la cual se obtiene directamente de la conexión de la rueda posterior de la bicicleta se transmite por medio de un sistema de poleas, de manera que se extrae potencia directamente desde la bicicleta. Aunque se pierda aproximadamente 10% de la potencia mecánica en el sistema de poleas, aún resulta una manera eficiente y factible de aprovechar la potencia disponible. Bicicleta Historia. La paternidad de la bicicleta se le atribuye al varón Karl Drais, un inventor alemán que nació en 1785. Su rudimentario artefacto, creado alrededor de 1817, se impulsaba apoyando los pies alternativamente sobre el suelo. Impacto social El Moledor de granos Página 14 impacto que tuvo en la sociedad el surgimiento de la bicicleta fue importante e impactante en todo el mundo, pues permite el transporte y la diversión de forma sencilla y económica, este invento es un medio de transporte muy usado en todo el planeta por su facilidad de uso, economía y además no contamina ni utiliza ningún tipo de combustible, las hay de varios tipos para cada estilo o necesidad. En la actualidad hay alrededor de 800 millones de bicicletas en el mundo la mayor parte de ellas en China, y utilizadas tanto como medio de transporte como vehículo de ocio. Es un vehículo de transporte personal de propulsión humana, es decir por el propio viajero. Componentes Sus componentes básicos son dos ruedas, generalmente de igual diámetro y dispuestas en línea, un sistema de transmisión a pedales, un cuadro metálico que le da la estructura e integra los componentes, un manillar para controlar la dirección y un sillín para sentarse. El desplazamiento se obtiene al girar con las piernas la caja de los pedales que a través de una cadena hace girar un piñón que a su vez hace girar la rueda trasera sobre el pavimento. El diseño y configuración básica de la bicicleta ha cambiado poco desde el primer modelo de transmisión de cadena desarrollado alrededor de 1885. Descripción Es un medio de transporte sano, ecológico, sostenible y económico, válido para trasladarse tanto por ciudad como por zonas rurales. Su uso está generalizado en la mayor parte de Europa, llegando a ser, en países como Suiza, Alemania, Países Bajos, algunas zonas de Polonia y los países escandinavos, uno de los principales medios de transporte. En Asia, especialmente en China y la India, es el principal medio de transporte. Las bicicletas fueron muy populares en la década de 1890, y más tarde en la de 1950 y 1970. Actualmente está experimentando un nuevo auge creciendo considerablemente su uso en todo el mundo. Existen diversas modalidades deportivas, englobadas dentro del ciclismo, que se practican con este vehículo. Clasificación La principal clasificación de las bicicletas toma en cuenta la función para la que están diseñadas, así los principales tipos de bicicletas son: La bicicleta doméstica La bicicleta de montaña. Moledor de granos Página 15 Conclusión. El diseño y construcción de un molino, con un sistema de energía de propulsión humana en una bicicleta, para obtener la generación de corriente alterna cuyo voltaje encienda un motor y promover el uso de pequeños sistemas energéticos como alternativa. Con este moledor de granos lo que conseguiremos, es ayudar en la parte laboral (Moler varios tipos de granos) ya que es la parte más difícil, a personas que se dedican a la venta de semillas que aún se hace manualmente en morteros, los ayudaremos ya que es el sustento de algunos de los hogares de la región y promover el uso de energía eléctrica alternativa construyendo un generador eléctrico casero mediante la adaptación de una bicicleta, y se podrá abastecer de energía para encender o mantener activo un molino de granos o bien el funcionamiento de aparatos eléctricos básico en una vivienda, al mismo tiempo que se lograra que las personas realicen ejercicio y cuidar el medio ambiente. Moledor de granos Página 16 Cronograma De Actividades. ACTIVIDADES DICIEMBRE 1ra. SEMANAS 2da. 3ra. 4ta. Se comenzó con la investigación. ENERO Metodología investigación y exposición. Molino de granos (Celdas solares) FEBRERO Investigación por otro tipo de energía alternativa. MARZO Tenemos el protocolo. Diseño del prototipo Se investiga sobre la energía alternativa mecánica. ABRIL Se investiga sobre los materiales para la construcción del molino. MAYO Esbozo y exposición. JUNIO Investigación sobre el alternador a ocupar JULIO Elaboración de diapositivas informativas. AGOSTO Adquirir la bicicleta, el alternador y material para el molino. SEPTIEMBRE Empezar con la construcción del molino, llevar la bitacora Moledor de granos Página 17 Bibliografía: "Los Molinos: Patrimonio Industrial y cultural"; Efrén Fernández y Carmelo Millán; Ed. GEU "Encyclopedie de Diderot et d'Alembert", reedicción de la editorial Hachette, año 1989, Vol. I, pág. 37 y 39 "Los veintiún libros de los ingenios y las máquinas", Pseudo-Juanelo Turriano, Madrid, 1983. http://club.telepolis.com/juandeespina/ http://www.arrakis.es/~ninos/acenas/acenas.htm http://ciaep.free.fr/index.php?cat=Provence&gal=Barbegal http://www.cepalcala.org/ciencias1/arquitectura_rural/FTP/los_molinos_y_las_acen as.htm. 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