sistema d'iluminació per un túnel del terror
DESCRIPTION
Projecte de l'assignatura Fluids i ElectromagnetismeTRANSCRIPT
Projecte final FiE II Sistema d’iluminació d’un túnel del terror
Marc Miquel Joan Alejo Xavi Prat
G: 04
Proposta
-‐ Color blanc ( fluorescent blanc): camí correcte
-‐ Color vermell (fluorescent vermell) : camí incorrecte Per fer el canvi de color del fluorescent s’uFlitzarà un
mecanisme que farà girar el portalàmpades, deixant
passar la llum del color desitjat.
El passadís s'il·∙lumina a través del reflexe de les llums.
Entre l’espai obert (pel qual surt el reflexe) i l’interior (el
que es troba sota terra) hi ha unes bandes de goma que
impedeixen que la llum d’un fluorescent es barregi amb
l’altre. Aquestes bandes son flexibles per tal de moure's
quan el gira el mecanisme.
Senyalitzar el camí correcte e incorrecte per on s’ha de dirigir l’usuari a parFr de d'uFlització de dos senyals lluminoses, que s'alternaran mitjançant un gir que canvia la posició dels florescents.
Els fluorescents estaran units per una pinça que agafa els
portalàmpades.
Aquesta pinça va subjectada a un eix giratori, que a la
vegada va subjectat al mecanisme que produeix el
moviment.
El gir dels florescents es produeix mitjançant una roda amb
uns imants.
A parFr de l’atracció i repulsió és generarà el moviment de
la roda i un canvi de posició dels fluorescents.
Proposta
El magneFsme és un fenomen Usic pel qual els materials exerceixen forces d’atracció o repulsió sobre
altres materials.
Cada electró per naturaleza poseeix un camp magneFc, en un material tots els electrons es tan orientats
aleatoriament en diferents direccións, per en un imant estan orientats en la mateixa direcció creant una
força magnèFca.
Un dipolo consta de dos pols, el nord i el surd, entre ells és generen unes línies de camp
MagneFsme
La idea principal del nostre projecte era la de fer girar els florescents mitjançant un sistema d’imants a parFr de l’atracció i repulsió. Aquest sistema consisteix en una roda que gira on van subjectats els fluorescents. Per fer girar la roda s’uFlitzen una imants encarats tots iguals (N,S), (N,S)... al voltant del perímetre de la roda. Amb un imant extern s’apropa a la roda i amb el camp magnèFc dels imants es produeix en moviment , fent que giri i canviï de posició el fluorescent, aparF de l’altracció i repulsió d’aquests.
Mecanisme de l’iluminària
Imants
Roda
Per poder fer girar els dos florescents amb tots els seus components seria necessari una sistema
d’imants de grans dimensions , per tant vam decidir fer girar els florescents amb un motor elèctric però
que funciones amb aquest mateix sistema d’imants, es a dir emprant-‐lo com a generador elèctric.
Per la xarxa circulen mols vídeos domèsFcs on es “demostra” el seu funcionament.
h_p://www.metacafe.com/watch/3427891/free_energy_how_to_build_magneFc_power_generator_for_home/
Al apropar l’imant a la roda, aquesta gira transmetent el moviment a la dinamo que encén el led.
Mecanisme de l’iluminaria
Per dur a terme aquest experiment vam necessitar un seguit de materials:
-‐ 8 imants de peFtes dimensions (1,5x1 cm) -‐ Una superUcie plana i rodona (CD, tapa tuper,...) -‐ Un imant gran -‐ Un eix (tap de suro) -‐ Una dinamo (llanterna) -‐ Un led
1. Primer vam tallar un tros de fusta amb forma
rodona i vam enganxar amb superglue els 8
imants en la posició anteriorment esmentada.
2. Després, amb un tap de suro vam fer l’eix que
transmet el moviment de la roda a la dinamo.
Mecanisme de l’iluminària
3. Seguidament vam desmuntar una llanterna amb
dinamo, per tal d’uFlitzar-‐la en l’experiment.
4. Un cop desmuntada, vam extreure tots els
components no necessaris i vam soldar un led directe
a la dinamo, per assegurar-‐nos el funcionament de la
dinamo vam tronar a muntar la llanterna per
comprovar que el led s'encengués.
5. Per úlFm vam muntar l’eix i la roda sobre la dinamo i
vam apropar l’imant per veure si girava
Finalment vam veure que el gir no es produïa correctament,
era necessari un moviment de la mà amb l’imant per tan de
produir un mínim gir, igualment insuficient per generar
energia amb la dinamo.
Per aconseguir un bon gir seria necessari un camp magnèFc
més fort , que amb els nostres imants no es pot obtenir.
Per saber la constant magnèFca dels nostres imants es pot obtenir amb un experiment i un seguit de càlculs.
Consisteix en unir un imant amb una molla i fixar-‐ho, amb un altre imant apropar-‐lo a una distancia X i
veure la longitud de deformació de la molla.
N
N
S
S
Fm r
Fm = força magnèFca Fk = força de la molla Km = constant magnèFca Ke = constant de la molla ( la sabem) R = distancia
Motor Elèctric Un motor elèctric és un aparell que transforma l’energia elèctrica en energia mecànica.
La carcassa o armadura envolta tota la part elèctrica del motor. L’estator és la part on esta enrotllada la bobina que és la que crea el camp magnèFc a parFr de l’energia elèctrica que passa pels borns del motor. L’estator es mou a parFr del moviment rotacional produït pel bobinat i els imans.
Carcasa
Eix Bobina
Escombreta Imans
Motors de Corrent ConFnua
Motors
El motor de corrent conFnua és una máquina que transforma l’energía eléctrica en mecànica,
principalment mitjançant el movimient rotatori.
La principal caracterísFca del motor de corrent conrnua és la posibilitat de regular la velocitat des del
vuit fins a plena carga.
El seu principal inconvenient és el manteniment, molt car y laboriòs.
Què és la corrent con9nua?
És el fluxe conFnu d’electrons a través d’un conductor entre
dos punts de diferent potencial. les carregas eléctriques
circulan sempre en la mateixa direcció.
Motors de Corrent ConFnua • Com son ?
• Com funcionen?
És componen de dos parts, un estator que dona suport mecànic y que té un forat el centre, generalment
de forma cilíndrica. En l’estator, a més, és en troben els pols, que poden ser d’imans permanents o
debanats amb fils de coure sobre un nucli de ferro. El rotor és generalment de forma cilíndrica, també
debanat y amb nucli, al qual arriba la corrent a traves de dos escombretes.
Motors de Corrent ConFnua -‐ Fàcil control de posició, aturada y velocitat. -‐ Millor opció en aplicacions de control y automaFzació de procesos. -‐ Possibilitat de regular la velocitat des del vuit a plena carrega. -‐ Car i laboriòs manteniment.
F: Fuerza en newtons I: Intensidad que recorre el conductor en amperios l: Longitud del conductor en metros lineales B: Densidad de campo magnéFco o densidad de flujo teslas
Funciona a parFr de la llei de Lorentz
F = B ·∙ l ·∙ I Si es submergeix en un camp magnèFc un condutor que pasa per una corrent eléctrica, aquest pateix una força perpendicular al plano format per el camp magèFc i la corrent
Motors de Corrent Alterna
Què és la Corrent Alterna?
Corrient elèctrica en la que la magnitud y direcció varía
cíclicament. La forma de l’ona de la corrent alterna més
uFlizada es la d’una ona senoidal, ja que és consegueix
una transmisió més eficient de l’energía.
Motors
Un motor elèctric transforma l'energia elèctrica en forces de gir per mig de l’acció mútua dels camps
magnèFcs.
Existeixen diversos Fpus
Motors de Corrent Alterna Tipos de motores
Síncrons
Els motors síncrons son un Fpus de motor
de corrent alterna on la seva velocitat de
gir es constant y depèn de la freqüència de
la tensió de la xarxa elèctrica a la que
esFgui connectat y per el número de pars
de pols del motor. Aquesta velocitat es
coneix amb el nom de "velocitat de
sincronisme".
Aquests s’excitan mitjançant corrent conFnua
Les bobines de l’armadura están dividides en tres parts y alimentades amb corrent alterna
trifàsica.
Els imans del camp es monten sobre un rotor
És un alternador trifàsic que funciona a l’inversa
La variació de las tres ones de corrent en l’armadura provoqui una reacció magnèFca variable amb els pols dels imans del camp
Aquest sistema permet que...
Això fa que...
El camp giri a una velocitat constant
h_p://cerezo.pnFc.mec.es/rlopez33/bach/tecind2/Tema_4/imagenes/motorsincrono.gif
Motors de Corrent Alterna Tipos de motores
Síncrons
Motors de Corrent Alterna Tipos de motores
Asíncrons
• El motor asíncrons estan formats per un rotor, que pot ser de dos Fpus: De gàbia d’esquirol o d’un bobinat
i un estator en el que es troben les bobines inductores. Aquestes bobines estan desfasades entre si 120º.
• Aquests motors tenen la peculiaritat de que no precisen d’un camp magnéFc en el rotor alimentat amb
corrent conrnua com en els casos del motor de corrent directa o síncron.
• Són els més uFlitzats en la indùstria.
Motors de Corrent Alterna Tipos de motores
Gàbia d’esquirol
És tracta d’un cilindre muntat en un eix.
Internament té unes barres conductores
longitudinals d’alumini o de coure amb
uns forats y connectats junts en els dos
extrems posant en curtcircuit els anells
que formen la gàbia.
El nombre es deriva de la semblança amb
les rodes que tenen els hàmster i els
esquirols a les gàbies.
Es tracta del Fpus de motor elèctric més simple, fort i robust
Funciona a parFr d’alimentació trifàsica
L’armadura d’aquest motor consisteix en tres bobines fixes
Es similar al motor síncron
Element rotatori: consisteix en un nucli en el que hi ha una sèrie d’inductors de gran capacitat col·∙locats en el circuit al voltant de l’arbre .
Motors de Corrent Alterna Tipos de motores
Gàbia d’esquirol
• Poden construir-‐se per a qualsevol velocitat de gir. • Poseeix un elevat par d'arrencada. • La velocitat s’adapta a la càrrega
• Per a regular la velocitat de gir és conecta un reòstat en serie amb l’induït. • Alt quocient d’energia-‐pes i d’energia tamany.
Universal
Els motors universals son motors en sèrie de potència fraccional, de corrent alterna, dissenyats
especialment per usar-‐se en potencia ja sigui corrent conFnua o de corrent alterna.
El cost d’aquests motors és relaFvament baix per això es poden trobar en aparells domèsFcs lleugers, o
electrodomèsFcs.
Motors de Corrent Alterna Tipos de motores
Universal Caracterís9ques d’un motor eléctric universal • Funciona amb corrent alterna i corrent directa o conFnua. • Poseeix un par d’arrancada molt elevat. • La velocitat és directament proporcional a la corrent. • S’uFlitzen en eines manuals i electrodomèsFcs. • Per inverFr el senFr de rotació, s’inverteix el senFt de la corrent en qualsevol dels bobinats.
Cons9tució d’un motor universal
• Bobina conductora: Se les coneix com a inductor o camps inductors. • Bobina induïda: És el rotor bobinat i també s’anomena induït o armadura • Escombretes : Són fabricades de carbó per ser un material suau i un coeficient de temperatura negaFu • Ressorts : Serveixen per a manFndre les escombretes en la seva posició per mitja de presió mecànica • Tapes o escuts: Seveixen per a sosFndre el eix del motor i donar la estructura mecànica al motor.
Motors de Corrent Alterna Tipos de motores
• Posseeixen un elevat PAR d'arrencada, important per realitzar el gir dels florescents des de parat.
• Existeixen de peFtes dimensions, perfecte per la nostra instal·∙lació.
• Els peFts no necessiten debanats compensadors ja que la reactància és mínima.
• Molt uFlitzat en el món de la industria dels electrodomèsFcs ( secadors, neveres, maquines d'afaitar…)
• Necessiten de revisió periòdica i son sorollosos a altes velocitats, però com que no precisem arribar a
altes velocitats no ens afecta.
• Necessitem un motor de 120RPM ja que el canvi de florescent s’ha de dur a terme en el mínim de temps
possible, per exemple 0.5 segons. Es a dir en 1 segon fa una volta i en un minut en fa 120.
Escollim un motor universal ja que:
Conclusió Motors
Estudi de mercat de fluorescents
Philips Fluorescentes descartats
• MASTER TL5 High Efficiency Secura
• MASTER TL5 AcFViva
• MASTER TL5 High Output Secura
• MASTER TL5 Very High Output TOP
• MASTER TL5 HO 90 De Luxe
• MASTER TL5 High Output Xtra
Per què?
• Tenen un recobriment per aguantar
altes temperatures, aquest factor
encareix el producte.
• Les mesures no són les adequades
• Consum alt
• Es produeix un excedent de lluminositat
Els fluorescents seran els protagonistes del sistema d'il·∙luminació per tal de guiar pel recorregut als usuaris
que esFguin fent servir l’atracció.
Fluorescents escollits
• Woerner C Tub de fluorescent de baix consum i de color vermell. Mesures: 100 cm x 3Ø Preu : 39 Euros Consum : 30 Wa_s 12 Hores d’ús diari i 1 fluorescent de 30 W 10.8 Kwh , 50,2 $/mes = 34,60 Euros
• Philips Màster TL-‐5 High Output Eco Tub de fluorescent de baix consum, de color blanc i llarga vida úFl. Mesures : 100 cm x 3Ø Preu : 6,99 Euros Consum : 45 Wa_s , 5.000 hores 12 Hores d’ús diari i 1 fluorescent de 45 W 12.6 Kwh , 62.6 $/mes = 43,29 Euros
Elecció final
• 10% de estalvi energèFc amb el mateix nivell i qualitat que una làmpada TL5 Alta Eficàcia • Ofereix una major eficàcia i estalvi que les làmpades TL-‐D • Mesures adequades
Conclusions Les premisses bàsiques d’aquest projecte era la senyalització d’un recorregut, en el nostre cas el túnel del
terror, mitjançant una il·∙luminaria amb florescents i un sistema magnèFc, sense especificar l'àmbit
d’aplicació.
Per tant dins del nostre projecte emprem dos Fpus de florescents, que senyalitzen el recorregut correcte i
l’incorrecte, i per tal d’alternar la seva posició uFlitzem un mecanisme giratori, finalment un motor elèctric.
La idea d’uFlitzar el generador d’imants o de fer girar el mecanisme per l’efecte del magneFsme d’aquest no
ha resultat viable, per tant finalment l'hem subsFtuït per un motor elèctric, que en certa mesura, uFlitza les
propietats electromagnèFques.