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ÍNDICE GENERALpp.
LISTAS DE CUADROS...............................................................................xi
LISTA DE FIGURAS..................................................................................xii
LISTA DE GRAFICOS...............................................................................xiv
RESUMEN................................................................................................xvi
INTRODUCCION.........................................................................................1
CAPÍTULO ..................................................................................................6
I. EL PROBLEMA........................................................................................6
Contextualización del Problema..............................................................6
Objetivos de la Investigación...................................................................9
Objetivo General.....................................................................................9
Objetivos Específicos..............................................................................9
Justificación de la investigación............................................................10
II. MARCO REFERENCIAL.......................................................................12
Reseña Histórica del Problema.............................................................12
Antecedentes de la Investigación..........................................................14
Bases Teóricas......................................................................................18
Bases Legales.......................................................................................49
Sistema de Variables............................................................................62
Definición de Términos Básicos............................................................64
III. MARCO METODOLÓGICO..................................................................68
1
Modalidad de la Investigación...............................................................68
Tipo de Investigación............................................................................69
Procedimiento de la Investigación.........................................................76
Fase de Diagnóstico..............................................................................76
Fase de Alternativas de Solución..........................................................77
Fase de Propuesta................................................................................78
Operacionalización de las Variables.....................................................78
Población y Muestra................................................................................7
Técnicas e Instrumentos de Recolección de Datos..............................70
Técnicas de Análisis de datos...............................................................74
IV. RESULTADOS.......................................................................................7
Fase de Diagnostico................................................................................7
Fase de Alternativa de Solución..............................................................7
Fase de Propuesta..................................................................................7
Objetivo...................................................................................................7
Justificación.............................................................................................7
Alcance....................................................................................................7
Delimitación.............................................................................................7
Desarrollo de la Propuesta......................................................................7
Estudios de Factibilidad..........................................................................7
Estudio Económico..................................................................................7
Estudio Financiero...................................................................................7
Estudio de Mercado................................................................................7
Estudios de Viabilidad.............................................................................8
2
Estudio de Técnico..................................................................................8
Estudio de Operatividad..........................................................................8
Estudios de Implementabilidad................................................................8
Análisis Costo Beneficios........................................................................8
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES...............................................9
Conclusiones...........................................................................................9
Recomendaciones...................................................................................9
REFERENCIAS.........................................................................................10
ANEXOS....................................................................................................11
A. Código de programación del PIC........................................................9
RESUMEN DEL CURRICULUM VITAE....................................................12
3
LISTAS DE CUADROS
CUADRO pp.
1 Relación entre Circuito Eléctrico y la Analogía del Circuito Magnético. .46
2 Sistema de variables.............................................................................78
3 Operacionalización de las Variables.......................................................94
4
LISTA DE FIGURAS
FIGURA pp.
1 Torre de Tesla........................................................................................12
2 Diagrama de bloques genérico de un sistema de energía inalámbrica.. 17
3 Inducción de Campo Cercano................................................................19
4 Experimento de Faraday........................................................................20
5 Transferencia de energía por campo cercano........................................20
6 Radio frecuencia.....................................................................................21
7 Elementos del modelo witricity...............................................................24
8 Bobina transmisora del modelo witricity.................................................25
9 Bobina receptora del modelo witricity.....................................................25
10 Inducción de corriente eléctrica en el modelo witricity…………..…......26
11 Fenómeno físico de resonancia............................................................29
12 Acoplamiento magnético de resonancia...............................................30
13 Simbología de la bobina.......................................................................32
14 Bobina con núcleo de aire....................................................................34
15 Bobinas de núcleo sólido......................................................................34
16 Rectificador de onda completa.............................................................36
17 Oscilador HF.........................................................................................37
18 (a) Formulación general de la ley de Ampere. (b) Ejemplo específico de
la ley de Ampere de una bobina sobre un núcleo..........................................38
19 Determinación de la dirección del campo magnético por medio de la
regla de la mano derecha..............................................................................39
20 Curva de magnetización. Relación entre B y H....................................41
Figura 21: (a) Circuito Eléctrico real (b) Circuito magnético representado
por analogía con circuito eléctrico.................................................................44
22 Efecto ocasionado por la introducción de un entrehierro......................47
23 (a) Dirección del flujo y polaridad del voltaje. (b) Ley de Lenz.............48
5
24 (a) Sección transversal del transformador. (b) Modelo ideal del
transformador.................................................................................................50
25 (a) Transformador con núcleo tipo E y entrehierro. (b) Análogo eléctrico
reducido. (c) Análogo eléctrico equivalente...................................................53
26 Modelo propuesto de transformador con entrehierro............................55
27 Modelo del transformador/Clase E.......................................................56
28 Dimensiones de un carrete cuadrado...................................................58
29 (a) Núcleo con carrete completo. (b) Núcleo y carrete a la mitad.........59
30 (a) Ley de Ampere. (b) Corrientes parásitas dentro del conductor. (c)
Densidad de corriente proporcional a la profundidad del alambre.................61
31 Diagrama de bloques............................................................................97
6
LISTA DE GRÁFICOS
GRÁFICO pp.
7
REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELAINSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO
“SANTIAGO MARIÑO”EXTENSIÓN CARACAS
INGENIERÍA ELECTRÓNICA
DISEÑO DE MODULO TRANSMISOR Y RECEPTOR DE ENERGÍA ELECTRICA INALAMBRICA
LÍNEA DE INVESTIGACIÓN: DISEÑO ELECTRONICO: SISTEMA DE COMUNICACIÓN
Autor: Danny DuqueMes, Año: Enero de 2016
RESUMEN
En este proyecto se realiza con el propósito de buscar una alternativa para generar electricidad inalámbrica con el fin facilitar una solución al faltante de tomas eléctricas y al uso de cableado excesivo en los laboratorios de electrónica con la posibilidad de aumentar su capacidad de trabajo y brindar a los estudiantes mejores condiciones de operatividad durante sus prácticas. Para esto se plantea el objetivo de diseñar un módulo transmisor y receptor de energía eléctrica inalámbrica para pruebas de laboratorio de electrónica. La metodología utilizada es la de proyecto factible debido a que solucionara un problema existente en los laboratorios del Santiago Mariño y de campo de tipo descriptiva ya que se basó en la recolección de datos de las condiciones de las tomas eléctricas y la calidad de atención al alumnado según la capacidad de conectividad al suministro eléctrico de los equipos para las practicas. En el marco de la línea de investigación un diseño electrónico de un sistema de comunicación. Se utiliza el instrumento del cuestionario de preguntas cerradas de selección simple y la observación directa. Para análisis del instrumento usado se empleó la tabulación y el cálculo del porcentaje de las respuestas y el registro de las mediciones electrónicas para corroborar el funcionamiento del prototipo. Como basamento teórico de la investigación en la telecomunicación, electricidad inalámbrica, tensión y en los elementos que lo conforman como la bobina, fuente de tensión, módulo de control (oscilador HF), rectificador, batería se tiene el diseño del módulo transmisor y receptor de energía eléctrica inalámbrica con ajuste de frecuencia y distancia para pruebas de laboratorio de electrónica. Recomendando la implementación del prototipo en los laboratorios.
Descriptores: electricidad inalámbrica, Fuentes de Tensión, cargadores, baterías
8
INTRODUCCIÓN
La transferencia inalámbrica se logra bajo el principio de la inducción
magnética en un transformador, sabiendo que en este se puede introducir un
entrehierro. Para esto debió separar el núcleo y el carrete del transformador
para tener un emisor y un receptor de energía eléctrica. Para lograr transferir
energía de manera exitosa se requiere alimentar al devanado primario del
transformador que es la parte que emite, con una potencia tal que el
devanado secundario que es el receptor exista la mayor cantidad de energía
posible a pesar de las pérdidas que pueden ser producidas por el bajo
acoplamiento magnético y los flujos dispersos. Para lograr la transferencia de
energía inalámbricamente se emplea el uso del núcleo de ferrita por su alta
permeabilidad en tamaños reducidos, la cual nos proporciona una menor
oposición a establecer un flujo magnético
En cuanto, a los antecedentes que preceden al tema, se tiene que a
principios del siglo XX en 1891, el físico Nikola Tesla desarrollo un equipo
generador de alta frecuencia y alta tensión llamado bobina de Tesla con la
cual consiguió generar transferencia de energía eléctrica mediante ondas
electromagnéticas, experimentando con una gran variedad de bobinas y
configuraciones, basándose dicho sistema en la capacidad de la ionosfera
para conducir electricidad. Usando entonces la polaridad negativa de la tierra
se podría conducir y transmitir la corriente a todo el mundo, sin el uso de
cableado usando una torre que estarían a frecuencias entre ellas. La
potencia se transmitía a una frecuencia de 7.83 c/s desde una enorme torre,
y se valía de un fenómeno conocido como Resonancia Schumann como
medio de transporte. Nikola Tesla con el fin de realizar sus experimentos
trató de construir una torre de más de 60 metros
Por otro lado debido al aumento de la capacidad de los laboratorios y la
cantidad de equipamiento que se requiere para el desarrollo de las practicas,
demandando mayor cantidad de tomas eléctricas y cableados externos sin
9
muchas veces garantizar la seguridad eléctrica dentro de los mismos, es por
esto que el propósito general de la presente investigación es el diseño de un
módulo transmisor de energía eléctrica inalámbrica con la posibilidad de
realizar el ajuste de frecuencia y distancia para pruebas en los laboratorios
de electrónica de potencia.
Por consiguiente, dicho proyecto se basa en modelo metodológico de
modalidad factible ya que viene a resolver un problema real y existente en
los laboratorios de electrónica del Santiago Mariño, siguiendo todas las
técnicas de dicho modelo de investigación. Además de partir de la línea de
investigación de un diseño electrónico de sistema de comunicación que viene
dado por el desarrollo de un módulo que emplea elementos electrónicos para
generar energía eléctrica por medio de tecnología inalámbrica.
Sobre la base de las teorías usadas para el desarrollo de la propuesta se
tiene en la electricidad inalámbrica, fuente de tensión transformador, bobina,
tecnología witricity, resonancia, los elementos que conforman, describiendo
el método usado para la transmisión inalámbrica de energía eléctrica por
medio de un modelo de transformador con inductancia magnetizante en el
devanado primario, la cual a su vez es la inductancia de la red de carga del
inversor Clase E. El valor de esta inductancia resulta del número de vueltas
dadas en el primario y la separación que existe entre ambas mitades de los
núcleos.
Por tanto, la propuesta es presentada de la siguiente manera en el
Capítulo I El problema, se establece la contextualización del problema, los
objetivos general y específicos y la justificación de la investigación; En un
Capitulo II Marco Referencial, se destacan las bases teóricas, los
antecedentes pertinentes a la investigación, la legislación requerida para no
afectar los procesos establecidos con anterioridad y una serie de definiciones
básicas para canalizar el entendimiento de la investigación; el Capítulo III
Marco Metodológico, se establecen aspectos como la modalidad y tipo de
investigación, población y muestra, las técnicas de recolección y análisis de
10
datos, para el final en un Capitulo IV Resultados se reflejan la fase de
diagnóstico, la fase de alternativa de solución y la fase de la propuesta
incluyendo los estudios de factibilidad.
Por último se presentan las referencias bibliográficas, anexos y el resumen
del currículo del autor
11
CAPÍTULO I
EL PROBLEMA
Contextualización del Problema
En la actualidad la sociedad se caracteriza por el vertiginoso desarrollo de
las tecnologías y la globalización, por esto es importante que las empresas,
organizaciones e instituciones estén a la vanguardia de las innovaciones y
así se puedan adaptar con facilidad a los cambios que se presentan
constantemente. En la educación se ha presentado grandes
transformaciones, a las cuales se debe estar sujeto, pues esta se orienta
hacia el aprendizaje activo y permanente, exigiendo investigar, observar,
descubrir y resolver problemas.
Así mismo, la televisión, Internet, el audio, los sistemas de vigilancia, la
telefonía, e infinidades de aplicaciones electrónicas con los cuales se convive
diariamente, se conectan y operan a través de un enlace que no es físico. Un
ejemplo de ello es la tecnología Witricidad (del inglés witricity o wireless
electricity, electricidad inalámbrica, es una marca registrada de la
corporación WiTricity) que se refiere a los dispositivos y procesos que utilizan
una forma de transferencia inalámbrica de energía para proporcionar energía
eléctrica sin el uso de cables a objetos a distancia utilizando para ello
campos magnéticos oscilantes.
Por otro lado, la witricidad utiliza los campos de resonancia magnética
para disminuir la pérdida de energía y se basa en un fuerte acoplamiento
entre objetos electromagnéticos resonantes para la transferencia inalámbrica
de energía entre ellos. El sistema consta de transmisores y receptores que
contienen antenas de bucle magnético exactamente sintonizados a la misma
frecuencia. Debido a que operan en el campo electromagnético cercano, los
dispositivos receptores deben estar a no más de un cuarto de la longitud de
12
onda del emisor. Los medios físicos de enlace entre los comandos de control
y los sistemas electromecánicos diseñados para realizar trabajos específicos
son cosa del pasado. En la práctica, todo lo que signifique un ahorro de
costos y una mayor rapidez de montaje triunfa por sobre cualquier
metodología tradicional. Los sistemas inalámbricos o wireless son una
muestra cabal de ello.
De allí, que se requiere que las instituciones educativas estén dotadas de
módulos en los laboratorios que permitan que el estudiante desarrolle
habilidades y competencias con el conocimiento previamente adquirido para
analizar los métodos y circuitos de transmisión y recepción de energía de
forma inalámbrica. Situación que no está ocurriendo en el Instituto
Universitario Politécnico Santiago Mariño, caso específico en los laboratorios
de electrónica, pues allí se carece de las herramientas necesarias para
aprender nuevas tendencias y tecnologías en la transmisión eléctrica,
aunado al estudio de sistemas oscilantes acoplados, como etapas de
potencia y reconversión energética.
Debido al aumento de la capacidad de población estudiantil y por ende
mayor equipamiento para la elaboración de las prácticas en los laboratorios,
cada día va a hacerse más imperiosa la necesidad de contar con mayor
número de tomas eléctricas ya que esto podría ocasionar que no todos los
estudiantes pudieran asistir al laboratorio en las horas completas de carga
académica, llevando incluso a tener que hacer división según la total de
alumnos, es notable que en un laboratorio cuenta con 2 tomas eléctricas por
mesón en el cual deben conectarse por lo menos 5 equipos para la
realización de las practicas ocupando por tanto, ambas partes del mismo por
solo una pareja de estudiantes que normalmente conforman el grupo de
trabajo, disminuyendo notablemente la posibilidad de que todos lleven a cabo
el registro de los datos de la práctica empleando los equipos de medición y
generación de energía.
13
Por todo lo anteriormente mencionado, se plantean las siguientes
interrogantes:
¿Cómo se puede diagnosticar la situación actual de los laboratorios de
electrónica del IUPSM?
¿Cuáles son los elementos y herramientas necesarios para la
construcción del prototipo del módulo receptor y emisor de energía eléctrica
inalámbrica?
¿Cómo se construiría el prototipo del módulo receptor y emisor de energía
eléctrica inalámbrica?
¿De qué manera se puede comprobar el funcionamiento del módulo
receptor y emisor de energía eléctrica inalámbrica?
Objetivos de la Investigación
Objetivo General
Diseñar módulo transmisor y receptor de energía eléctrica inalámbrica
para pruebas de laboratorio de electrónica del IUPSM.
Objetivos Específicos
- Diagnosticar la situación actual en que se encuentran los laboratorios de
electrónica del IUPSM
- Determinar que componentes se necesitan para el diseño del módulo
transmisor y receptor de energía eléctrica inalámbrica
- Desarrollar el prototipo de módulo transmisor y receptor de energía
eléctrica inalámbrica
14
- Construir el prototipo de módulo transmisor y receptor de energía eléctrica
inalámbrica
- Realizar pruebas del módulo emisor y receptor de energía eléctrica
inalámbrica
Justificación de la Investigación
En la electrónica es importante manipular de manera adecuada la
tecnología y utilizar bien las distintas formas de aplicación para poder llegar a
acoplar etapas y diseñar maravillas tecnológicas, en este mundo también se
liga un tema muy extenso como lo es la tecnología inalámbrica, que quizás
se puedan romper limites en el mundo actual y que permita expresar un
comportamiento de vida más práctico y cómodo. Utilizando tecnología
inalámbrica en vez de electricidad convencional, ahorrando de manera
significativa tanto en dinero como en tiempo ya que al usar una tecnología
inalámbrica no se tendría la preocupación por el uso de cables.
Por ende, partiendo de la principal motivación para la selección de este
tema el brindar a los estudiantes unas mejores condiciones de los
laboratorios y de esta manera un alto desempeño en las practicas además
de indagar en nuevas tecnologías de transmisión de energía eléctrica que
disminuyen las incomodidad de cableados y conexiones a tomas no seguras.
Por ello es de gran importancia dotar a los laboratorios del Instituto
Universitario Politécnico Santiago Mariño con herramientas que permitan el
estudio y análisis de estas nuevas tendencias y tecnologías, permitiendo
fomentar el estudio y desarrollo de nuevos sistemas y conocimientos tanto en
el área de la electrónica como eléctrica.
Desde el punto de vista teórico, se justifica la investigación porque se
introducirán todos los conceptos relevantes del tema en desarrollo. El
estudiante que asiste a los laboratorios de electrónica podrá visualizar todos
aquellos elementos que se estudian desde el punto de vista teórico, ya que
15
con esto ocurrirá una mayor comprensión y dará más realce a la institución y
probablemente aumentara el rendimiento académico.
A nivel práctico, se obtendrán variados beneficios entre los que se
encuentran el desarrollo de habilidades y competencias a partir del
conocimiento previamente adquirido para analizar los métodos y circuitos de
transmisión y recepción de energía de forma inalámbrica. A su vez, a nivel
metodológico la investigación presentada dará bases para futuras
investigaciones relacionadas con los sistemas de generación y transmisión
de electricidad inalámbrica, brindando un compendio de teorías y
aplicaciones prácticas para laboratorio sobre esta emergente forma de
distribución de energía, con lo que convierte realmente a un dispositivo
ciento por ciento inalámbrico además de ser base para futuras
investigaciones
16
CAPÍTULO II
MARCO REFERENCIAL
Instituto politécnico Santiago Mariño (2006) determino lo siguiente:
En esta parte el autor profundiza reorienta los aspectos esquematizados en el proyecto de investigación que presento como propuesta de TEG, los cuales como se especificó anteriormente, corresponde a antecedentes, bases teóricas y sistemas de variables, pudiendo el autor incorporar otros como bases legales y sistema de hipótesis según la modalidad y tipo de investigación.(p.28).
Reseña Histórica del Problema
Según el Instituto politécnico Santiago Mariño (2006) refiere que “En este
se hace una breve relación cronológica de hechos importantes a lo largo del
tiempo, vinculados directamente con el objeto de investigación”. (p.29).
La humanidad ha experimentado continuos cambios y avances en
diferentes ámbitos. Particularmente, en la ciencia y tecnología se observa el
surgimiento de nuevos métodos y herramientas útiles, tales como los
utilizados para la transmisión de información, que permiten al hombre
incrementar su alcance comunicacional. Este crecimiento ha traído consigo
la necesidad de disponer de conexiones inmediatas y confiables que
permitan contar con una gran variedad de datos de manera rápida y efectiva,
dando lugar al desarrollo de estándares que proporcionen el acceso a estas
aplicaciones.
Entonces, con la finalidad de mantener la conectividad entre los
dispositivos utilizados en el intercambio de información, se emplean diversos
medios físicos, y cada uno se caracteriza por tener su propio ancho de
17
banda, costo y características de instalación. De esta manera, los sistemas
cableados necesitan una conexión física tangible como la fibra óptica y el par
trenzado, y los sistemas inalámbricos, que utilizan el aire como vía de
comunicación.
En el lapso de los últimos años, la necesidad de estar constantemente
recibiendo información hace que el factor de la movilidad sea un aspecto
muy importante en las redes de comunicaciones, y que no puede salvar
ninguna de las tecnologías de transmisión por cable. Esto ha dado paso a las
tecnologías inalámbricas, las cuales han adquirido gran importancia debido a
los nuevos servicios digitales para transmisiones bidireccionales, que
actualmente ofrecen buena parte de las operadoras nacionales e
internacionales.
Es por ello que este creciente interés, ha fomentado el desarrollo de
interfaces abiertas que permitan facilitar la comunicación entre puntos de
conexión, aprovechando las características de los dispositivos inalámbricos
ya existentes. También ha impulsado el desarrollo de diversas tecnologías
para la transmisión de datos a través de medios inalámbricos. Además los
recientes avances de las investigaciones sobre electricidad inalámbrica y la
investigación realizada por un grupo de “genios” del MIT han logrado
demostrar públicamente que es posible mantener encendida una bombilla de
60 W a dos metros de la toma corriente más cercana.
No obstante, el concepto de enviar energía sin cables no es nuevo a
principios del siglo XX en 1891, el físico Nikola Tesla desarrolló un equipo
generador de alta frecuencia y alta tensión llamado bobina Tesla, con el cual
consiguió generar transferencia inalámbrica de energía eléctrica mediante
ondas electromagnéticas. En realidad Nikola Tesla experimentó con una gran
variedad de bobinas y configuraciones, así que es difícil describir un modo
específico de construcción que satisfaga a aquéllos que hablan sobre
bobinas de Tesla. Dicho sistema se basaba en la capacidad de la ionosfera
para conducir electricidad, según Tesla existía mucha electricidad entre la
18
tierra y la ionosfera. Usando entonces la polaridad negativa de la Tierra se
podría conducir y transmitir la corriente a todo el mundo, en forma gratis y sin
cables usando unas torres que estarían en frecuencia entre ellas.
Puesto que, la potencia se transmitía a una frecuencia de 7.83 c/s desde
una enorme torre, y se valía de un fenómeno conocido como Resonancia
Schumann como medio de transporte. Nikola Tesla con el fin de realizar sus
experimentos trató de construir una torre de más de 60 metros llamada
Wardenclyff, pero no se terminó del todo ni funcionó a plena capacidad
debido a la falta de presupuesto. Nikola Tesla es uno de los inventores más
importantes de la historia, concibió la radio, el motor de inducción eléctrico,
las bujías, el alternador y el generador eléctrico de corriente alterna, entre
otras cosas. Sin embargo, hasta hace pocos años sus invenciones fueron
atribuidas a otros creadores que patentaron sus inventos antes que él.
Pero, Nikola Tesla tuvo la iniciativa de la electricidad sin cables hace un
siglo gracias a las altas frecuencias, Tesla pudo desarrollar algunas de las
primeras lámparas fluorescentes de neón. También tomó la primera
fotografía en Rayos X. Pero estos inventos palidecían comparados con su
descubrimiento en noviembre de 1890, cuando consiguió iluminar un tubo de
vacío sin cables, haciéndole llegar la energía necesaria a través del aire.
Este fue el comiendo de la gran obsesión de Tesla: la transmisión
inalámbrica de energía. En sus últimos años Tesla se dedicó casi por
completo a su gran sueño de transmitir energía de forma aérea, sin cables,
aprovechando la conductividad de las capas superiores de la atmósfera, la
ionosfera, para distribuirla libremente por todo el planeta.
19
Figura 1. Torre de Tesla. Fuente:http://www.defensacentral.com/ustedpregunta/categoria/ciencia/en-que-consistia-la-torre-de-tesla/.
Es por ello, que utilizando una enorme torre de más de 60 metros de alto
llamada Wardenclyffe Tower o Torre de Tesla como se muestra en la figura 1
éste intentó demostrar que era posible enviar y recibir información y energía
sin necesidad de utilizar cables. Sin embargo la falta de presupuesto impidió
que la estación de radio siquiera se terminara de construir. Nunca llegó a
funcionar del todo y la torre fue derribada en 1917 tras doce años de
abandono. Hoy se conserva el edificio base con una placa conmemorativa en
recuerdo de Tesla que se colocó en 1976, con motivo de su 120 aniversario.
Antecedentes de la Investigación
De acuerdo a lo que expone a la Universidad de San Martín de Porra
(2010), refiere que “Implica una exhaustiva revisión de las investigaciones
más importantes que se han realizado desde el punto de vista de su
actualidad y valor teórico sobre el tema” (p.7).
20
Segura (2014), en su Trabajo Especial de Grado “Diseño de un
convertidor de alta eficiencia”. En la Universidad Politécnica de Catalunya.
Barcelona. España Para Optar al Título de Ingeniero Electrónico. Expone que
El presente proyecto estudia la tipología de convertidor resonante con
estructura LLC y aislado a alta frecuencia. En particular, su objetivo general
se orienta al diseño de un convertidor a una fuente de tensión para la carga
de baterías de 1,5 kW. En primer lugar, se presentan los fundamentos
teóricos y modelo matemático aproximado al primer armónico (FHA). A
continuación, se analiza el modelo, permitiendo desarrollar una metodología
de proyecto factible empleada en el diseño aplicada en la construcción del
prototipo, con simulaciones posteriores y estudios de factibilidad de la
propuesta. Más adelante, se exponen los resultados experimentales
obtenidos del prototipo además de presentar un presupuesto y realizar un
estudio medioambiental.
Se considera este trabajo para la presente investigación, puesto que da un
análisis de los sistemas convertidores de corriente directa a corriente directa,
controlados por dispositivos de estado sólido (IRF), y empleando un control
proporcional mediante modulación de ancho de pulso (PWM) permitiendo
optimizar el sistema de control y por ende la reducción de pérdidas en la
conversión de tensión y corriente.
De la misma manera, Gil (2014) presento un trabajo denominado
“Fundamentos e Implementación Del Calentamiento Por Inducción
Electromagnética Aplicado En Cocinas Residenciales”, en la Universidad
Católica De Cuenca, Para Optar al Título de Ingeniero Eléctrico.
Argumentando lo siguiente:
En años recientes se han adoptado técnicas de calentamiento industrial,
para ser aplicadas al calentamiento en cocinas residenciales; esto ha sido
posible gracias al gran avance de la electrónica de potencia, es por ello que
21
se plantea como objetivo general en el presente estudiar las ventajas de la
técnica de calentamiento por inducción con respecto los métodos
tradicionales de la cocina. Es por ello, que los objetos de estudio fueron las
técnicas de calentamiento doméstico para cocción, usando energía eléctrica
y gas realizando un estudio de tipo de campo de carácter descriptivo.
Obteniendo como resultados relevantes que la cocción por inducción tiene
varias ventajas sobre los métodos tradicionales de la cocina entre sus
grandes ventajas: más eficiente con respecto a otras técnicas de
calentamiento, 84% versus a un 40% de las cocinas que utilizan gas, control
permanente de la temperatura de cocción, Acelerado alcance de
temperatura, solo se calienta el recipiente de cocción, utiliza energía
eléctrica, libre de peligros por electrocución. En las conclusiones hizo
referencia a que existen diferentes técnicas de calentamiento doméstico para
cocción, utilizando energía eléctrica y gas doméstico pero el tipo de cocción
eficiente es el de cocción Eléctrico; según porcentajes Niquelina 73,7%,
Eléctrico, Inducción 84%, Gas Quemador 40%.
El estudio de Gil, a pesar de estar enfocado a una problemática de la
eficiencia de cocción de los alimentos, esta también enfocada a la eficiencia
energética, es decir al máximo aprovechamiento de la energía, esto da como
aporte el aprovechamiento energético de los sistemas de inducción, a la
reducción de pérdidas por transferencia de energía entre un elemento
transmisor y receptor, empleando como materia de conexión el aire.
Así mismo, Aponte, (2013). Realizo un trabajo sobre el “Diseño y
construcción de circuitos resonantes y de prueba para medición de puestas a
tierra”. Presentado en la Universidad Simón Bolívar .Miranda. Venezuela
Para optar al Título de Ingeniero Electricista. En el cual se propuso lo
siguiente:
Debido a que una de las labores del laboratorio es dictar cursos a
profesionales del sector eléctrico que se encuentran ejerciendo sus funciones
22
actualmente en el campo laboral, se plantea como objetivo construir algunos
circuitos, o maquetas de prueba, para ejemplificar de manera pedagógica,
real y con equipo industrial, el fenómeno de la resonancia y la correcta
manera de hacer mediciones de puesta a tierra en diferentes casos de
aterramiento de torres de alta tensión. La metodología empleada fue según y
de campo experimental en el que se llevó a cabo un estudio de los montajes
de circuitos RLC en condición de resonancia tanta trifásicos como
monofásicos, cuya data experimental fue validada con un modelo teórico
computarizado para el posterior desarrollo del modelo para pruebas de
mediciones de puestas a tierra.
En este, el autor expresa que como resultado, se diseñó y construyó a
escala, un tramo de una línea de transmisión de alta tensión, que permite la
ejemplificación de distintas formas de puesta a tierra de las torres y la
correcta medición de las resistencias correspondientes, así como también lo
errores más comúnmente encontrados.
Es importante este trabajo para la presente investigación, pues indaga
sobre el estudio de los diversos métodos de conexión de circuitos resonantes
así como de los análisis matemáticos de dichos circuitos, cálculos básicos
empleados en la transmisión de electricidad inalámbrica utilizando circuitos
de inducción por resonancia mutua.
Bases Teóricas
Según, Balestrini (2001), nos dice que las bases teóricas es el resultado
de la selección de aquellos aspectos más relacionado del cuerpo teórico
epistemológico que se asume referido al tema específico elegido para su
estudio (p.91).
23
Electricidad Inalámbrica
En general, un sistema de energía inalámbrica (figura 2) consiste en un
dispositivo emisor conectado a una fuente de energía tal como una línea
de electricidad doméstica, la cual convierte la energía a un campo
electromagnético de tiempo-variable, y uno o más dispositivos receptores, los
cual reciben la energía y la convierten en corriente directa o alterna la cual es
consumida por una carga eléctrica. En el transmisor, la energía de entrada
es convertida a un campo electromagnético oscilante por alguna clase de
dispositivo de antena. La palabra antena es utilizada libremente aquí, podría
ser una bobina de alambre que genere un campo magnético, una placa
metálica la cual genere un campo eléctrico, una antena que irradie ondas de
radio, o un láser que genere luz. Una antena similar o dispositivos unidos en
el receptor convierten los campos oscilantes en corriente eléctrica.
Un parámetro importante el cual determina el tipo de ondas es
la frecuencia f en hertz de las oscilaciones. La frecuencia determina
la longitud de onda λ = c/f de las ondas que llevan la energía a través de la
brecha, donde c es la velocidad de la luz
Figura 2. Diagrama de bloques genérico de un sistema de energía inalámbrica. Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/Transmisi%C3%B3n_inal%C3%A1mbrica_de_energ%C3%ADa.
La transmisión de energía inalámbrica es un término colectivo que se
refiere a un diferente número de tecnologías de transmisión de energía por
medio de campos electromagnéticos de tiempo-variable. Las tecnologías,
24
listadas en la tabla inferior, difieren de la distancia en que pueden transmitir
la energía de manera eficiente, si el emisor debe ser dirigido al receptor, y el
tipo de energía electromagnética que utilizan: tiempo variable campos
eléctricos, campos magnéticos, ondas de radio, microondas o infrarrojo.
La energía inalámbrica usa muchos de los mismos campos y ondas como
los dispositivos de comunicación inalámbricos como la radio, otra tecnología
familiar la cual implica la energía transmitida sin cables por campos
electromagnéticos, utilizados en teléfonos, difusión de radio y televisión,
y WiFi. En las radiocomunicaciones el objetivo es la transmisión de
información, por lo tanto, la cantidad de energía que llega al receptor no es
tan importante mientras sea suficiente para que la relación señal/ruido sean
tan alta como para que la información pueda ser recibida inteligiblemente.
En las tecnologías de comunicación inalámbrica, generalmente sólo
delgadas cantidades de energía llegan al receptor. Por contraste, en la
energía inalámbrica, las cantidades de energía recibida son algo importante,
por lo que la eficiencia (fracción de la energía transmitida que es recibida) es
el parámetro más significativo. Por esta razón, las tecnologías de energía
inalámbrica están más limitadas por la distancia que las tecnologías de
comunicación inalámbricas
Método Inalámbrico de Transmisión-Recepción de Energía Eléctrica
Inducción Magnética o Inducción de Campo Cercano: La inducción
magnética es el proceso mediante el cual campos magnéticos generan
campos eléctricos. Al generarse un campo eléctrico en un material
conductor, los portadores de carga se verán sometidos a una fuerza y se
inducirá una corriente eléctrica en el conductor. Cualquier dispositivo
(batería, pila) que mantiene la diferencia de potencial entre dos puntos en un
circuito se llama fuente de alimentación. En la figura 3, se observa que al
generarse un campo eléctrico en un material conductor, los portadores de
25
carga se verán sometidos a una fuerza y se inducirá una corriente eléctrica
en el conductor para encender una bombilla.
Figura 3. Inducción de Campo Cercano. Fuente: Tomado de http://www.neoteo.com/coche-electrico-con-carga-INALÁMBRICA.neo.
Cuando se dice que un campo magnético genera una corriente eléctrica
en un conductor, se refiere a que aparece una fem (fem inducida) de modo
que las cargas del conductor se mueven generando una corriente (corriente
inducida). La fuente principal de producción de electricidad, al menos a
escala industrial, está basada en la inducción electromagnética descubierta
experimentalmente en 1831 por un Físico llamado Michael Faraday, quien
intuyó que si la electricidad produce magnetismo, éste a su vez, generará
electricidad. Por consiguiente, nunca un experimento como éste cambió la
visión del mundo ni la manera de vivir.
En relación a la figura 4, Faraday observó que cuando apagaba la
corriente en X, el galvanómetro conectado a la bobina Y, detectaba el pulso
de corriente. Con más cuidado, observó que el paso de corriente de manera
continua por X no producía ninguna corriente en Y. Se dio cuenta que solo se
producía corriente en Y cuando se iniciaba o cesaba la corriente en X.
26
Figura 4. Experimento de Faraday. Fuente: Tomado de http://electricidadsenamei51. blogspot.es.
El método de inducción magnética o inducción de campo cercano (figura
5) proporciona electricidad y comunicación mediante un circuito de
acoplamiento inductivo que busca resonancia en forma dinámica, lo que le
permite a la fuente de alimentación adaptar su funcionamiento a los
requerimientos de los dispositivos con igual tecnología.
Figura 5. Transferencia de energía por campo cercano. Fuente: http://energyconsulting.wordpress.com/category/electricidad/.
Radio Frecuencia (rf): Esta tecnología tiene más de 150 años de edad,
desde que James Clerk Maxwell sentó las bases de las ondas
electromagnéticas y Nicola Tesla imaginó aplicaciones de envío de energía
sin cables con ondas electromagnéticas. Las ondas de radiofrecuencia (RF)
se generan cuando una corriente alterna pasa a través de un conductor. Las
ondas se caracterizan por sus frecuencias y longitudes. La frecuencia se
27
mide en hertz (o ciclos por segundo) y la longitud de onda se mide en metros
(o centímetros).
Las cargas eléctricas o electrones que fluyen por el cable o conductor de
un circuito de corriente alterna (C.A.) no lo hacen precisamente por el centro
o por toda el área del mismo, como ocurre con la corriente continua o directa
(CD), sino que se mueven más bien próximos a su superficie o por su
superficie, dependiendo de la frecuencia que posea dicha corriente,
provocando la aparición de un campo magnético a su alrededor.
Figura 6. Radio frecuencia. Fuente: http://www.asifunciona.com/electrotecni /ke_frec_radio_1.html.
En la figura 6, se observa que A es una sección transversal de un cable o
conductor de cobre. B es la misma sección transversal en la cual está
circulando una corriente eléctrica de baja frecuencia. En C la corriente tiende
a fluir más hacia la superficie del cable a medida que se incrementa la
frecuencia. Y en D se evidencia que a partir de los 30 mil ciclos por segundo
(30 kHz) de frecuencia en la corriente, se generan ondas electromagnéticas
de radio, que se propagan desde la superficie del cable hacia el espacio.
Actualmente hay decenas de aplicaciones que utilizan éste principio,
cualquier sistema de envío de información analógica o digital por
28
radiofrecuencia: radio, televisión, TDT (Televisión Digital Terrestre), WI-FI,
Bluetooth, entre otros.
Tecnología Witricity
Introducción a la Tecnología Witricity: A lo largo de la historia el hombre ha
procurado garantizar y mejorar su nivel de vida mediante el uso de la
tecnología, pasando además a formar parte de las fuerzas productivas de la
industria en un grado mayor que nunca. Ahora las formas inalámbricas
parecen ser el común denominador de las grandes innovaciones del nuevo
milenio, por lo que se han desarrollado transmisores y receptores
inalámbricos para toda clase de dispositivos, utilizando tecnologías tales
como Bluetooth o Wi-Fi para la transmisión de datos. Sin embargo, hasta
ahora no se ha logrado transmitir energía eléctrica a grandes distancias en
forma inalámbrica, aunque existen métodos como el rayo láser y el
microondas que logran transmitir energía eléctrica a través del aire pero no
de forma eficiente y con la desventaja de ser direccional, situación que
resulta poco práctica en algunos casos.
Los científicos e ingenieros han sabido desde casi dos siglos, que el
traslado de energía eléctrica no requiere cables. Motores y transformadores
eléctricos contienen bobinas que transmiten la energía entre sí por el
fenómeno de la inducción electromagnética; pero éste sistema requiere, o
bien corrientes gigantescas, o bien distancias muy cortas entre la fuente y el
receptor, de modo que tampoco sirve de forma práctica. Sin embargo, un
grupo de físicos del equipo del MIT (Massachusetts Institute of Technology)
dirigido por el profesor Marín Soljacic, logró la base teórica para la
transferencia inalámbrica de energía eléctrica en el 2005, pasando a la fase
experimental en el 2007. Ellos comprendieron que la inducción que tiene
lugar dentro de un transformador o algo parecido a él, podría transferir
29
energía a mayores distancias de forma inalámbrica a través de un fenómeno
físico conocido como resonancia eléctrica y el concepto de colas de energía.
Los inventores han llamado a ésta tecnología Witricity, de la unión de las
palabras en inglés Wi-fi (Wireless Fidelity, fidelidad sin cable) y electricidad.
Elementos del Modelo Witricity: Como se muestra en la figura 7, el modelo
de la electricidad inalámbrica (Witricity) tiene los siguientes elementos para
su funcionamiento:
1. Un Convertidor de frecuencia que pasa a una bobina resonante.
2. Un tomacorriente de pared
3. Obstáculo
4. Otra bobina resonante receptora
Figura 7. Elementos del modelo witricity Fuente: Tomado de http://www.witricity.com/ pages/technology.html.
La fuente de energía Witricity, está conectada a la corriente alterna. Las
líneas azules representan el campo magnético inducido por la fuente de
alimentación. Las líneas amarillas representan el flujo de energía desde la
fuente a la bobina de captura Witricity, que se muestra prendiendo una
30
bombilla. Además, se muestra en éste diagrama cómo el campo magnético,
(líneas azules) puede envolver alrededor del obstáculo presente entre la
fuente de alimentación y el dispositivo de captura.
Funcionamiento del Modelo Witricity: En la figura 8 se observa un circuito
(A) ubicado en un enchufe en la pared, que convierte la corriente estándar de
50/60 Hertz en 10 MHz y alimenta a la bobina (B) la cual no lleva núcleo. La
oscilación interna de la bobina transmisora, causa que ésta emita un campo
magnético de 10 MHz.
Figura 8. Bobina transmisora del modelo witricity. Fuente: Tomado de http://electricidadsincables. blogspot.com.
La bobina receptora (C) tampoco lleva núcleo, tiene exactamente las
mismas dimensiones que la bobina emisora y es resonante a la misma
frecuencia. En la figura 9 se muestra un proceso denominado inducción
magnética, en donde la bobina receptora (C) toma la energía del campo
magnético de la primera bobina (B).
31
Figura 9. Bobina receptora del modelo witricity. Fuente: Tomado de http://electricidadsincables. blogspot.com.
En la figura 10, la energía del campo magnético oscilatorio induce
corriente eléctrica en la bobina receptora (C), iluminando la bombilla (D)
Figura 10. Inducción de corriente eléctrica en el modelo witricity. Fuente: Tomado de http://electricidadsincables. blogspot.com
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Características y Beneficios de la Tecnología Witricity
Alta Eficiencia en Transmisión de Energía: Debido al fuerte acoplamiento
de resonancia de las bobinas usadas en la tecnología Witricity, el modo de
transferencia inalámbrica de energía es muy eficiente en distancias que van
de centímetros a varios metros. En muchas aplicaciones, la eficiencia puede
exceder el 90%. Además sólo existe la transferencia de energía cuando sea
necesario, ya que el dispositivo de tecnología Witricity no necesita capturar
energía adicional, la fuente de energía automáticamente reduce su consumo
de energía y pasa a un estado inactivo, ahorrando energía.
Transferencia de Energía sin Importar Obstáculos: Los obstáculos tales
como madera, paredes de yeso, plástico, textiles, vidrio, ladrillo, y el
hormigón son esencialmente transparentes a los campos magnéticos de la
tecnología Witricity. Además tiene la capacidad de volver muchos obstáculos
metálicos, propiedades que lo convierten en un excelente medio de
transferencia de energía para un consumidor domiciliario, comercial o
industrial.
Transferencia de Energía Segura para Personas y Animales. La
tecnología de Witricity no da lugar a emisiones de radiofrecuencia que
interfieren con otros dispositivos electrónicos, además los campos
magnéticos generados por la tecnología Witricity interactúan muy débilmente
con los organismos biológicos (personas y animales) y científicamente es
considerada como segura.
Un físico de renombre mundial, el profesor Sir John Pendry, del Imperial
College de Londres, explica que los organismos biológicos en realidad
responden fuertemente a los campos eléctricos y no a los campos
magnéticos, por lo que se puede cocinar un pollo en un horno de
microondas.
33
Los límites de exposición humana a los campos magnéticos son
establecidos por los organismos reguladores, como el de la FCC (Federal
Communications Commission) y el ICNIRP (international Commission on
non-ionizing radiation protection) que se basan en el consenso científico y
médico. Es por eso que la tecnología Witricity se está desarrollando para que
sea completamente compatible con la normativa aplicable en relación con los
campos magnéticos y las radiaciones electromagnéticas.
Permite Soluciones de Milivatios a Kilovatios. Los sistemas pueden ser
diseñados para manejar una amplia gama de niveles de potencia. Los
beneficios de la transferencia de energía altamente eficiente en la distancia
se puede lograr a niveles de potencia que van desde Milivatios a varios
kilovatios. Esto permite que la tecnología Witricity sea utilizada en
aplicaciones tan diversas como la alimentación de un ratón inalámbrico o un
teclado o para recargar un automóvil eléctrico.
Permite integrarse en los productos OEM (Original Equipment
Manufacturer). Witricity está siendo diseñado de modo que pueda ser
fácilmente integrado en una amplia variedad de productos OEM. La física del
acoplamiento magnético de resonancia permite a los ingenieros diseñar
fuentes de energía y dispositivos de diferentes formas y tamaños.
Otros Beneficios de la Tecnología Witricity
1. Recarga automática de las baterías de los dispositivos.
2. Eliminación de los cables de energía difícil de manejar antiestéticos y
costosos.
3. Menos contaminación para el medio ambiente reduciendo el uso de las
pilas desechables
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Resonancia
La resonancia es un fenómeno físico inherente a todos los cuerpos que
conocemos, por el cual tienden a vibrar preferiblemente a una determinada
frecuencia cuando se les excita externamente. La frecuencia de resonancia
depende de la masa y de la elasticidad del cuerpo que estemos tratando de
mover, por lo tanto cada cuerpo tiene la suya. La frecuencia a la que vibra un
objeto cuando le damos un toque se llama su frecuencia natural de vibración,
pero cuando se obtiene la frecuencia de resonancia ideal, la vibración del
objeto es más enérgica, de más potencia, de mayor amplitud y de mayor
facilidad para el agente externo de hacerlo vibrar. Estas consideraciones son
universales y aplicables a todo tipo de resonancias (acústica, mecánica,
electromagnética)
Por ejemplo en la figura 11, cuando se da un empujón a un columpio, éste
va y viene tardando un cierto tiempo en cada oscilación, desde +1 hasta -1. A
ese tiempo se le llama el período de oscilación, y es el inverso de la
frecuencia. Si empujamos el columpio al azar, con fuerza constante, a veces
lo empujaremos cuando esté viniendo hacia nosotros, con la cual se
detendrá casi por completo, y otras veces lo empujaremos cuando esté
empezando a alejarse de nosotros, con lo que conseguiremos elevarlo más.
Ahora que se mece el columpio exactamente a su frecuencia natural de
oscilación. Es decir, se mece siempre en el mismo momento, cuando
empieza alejarse. Aunque se use una fuerza no muy grande, se nota cómo
cada vez el columpio se aleja más, y más, hasta que llegue casi a superar la
altura del poste donde está suspendido.
35
Figura 11. Fenómeno físico de resonancia. Fuente: Tomado de: http://www.natureduca.com /radioblog/?paged=4.
Otro ejemplo de resonancia acústica se refiere imaginar una habitación
con 100 copas de vino idénticas, cada una llena de vino hasta un nivel
diferente, entonces todas ellas tienen diferentes frecuencias de resonancia.
Si un cantante de ópera canta una sola nota suficientemente alto dentro de la
habitación, una copa de la frecuencia correspondiente puede acumular
suficiente energía incluso para estallar, aunque no influir en los otros vasos.
En cualquier sistema de resonadores acoplados a menudo existe llamado
acoplamiento fuerte de funcionamiento. Si uno se asegura de operar en ese
régimen en un sistema dado, la transferencia de energía puede ser muy
eficiente.
Acoplamiento Magnético de Resonancia
El acoplamiento de la resonancia se produce cuando las frecuencias
naturales de los dos objetos son aproximadamente los mismos. En la figura
12, dos bobinas ideales de resonancia magnética, se muestra en amarillo.
Las bandas de color azul y rojo ilustran sus campos magnéticos. El
acoplamiento de sus respectivos campos magnéticos se indica mediante la
conexión de la colorbands.
36
Figura 12. Acoplamiento magnético de resonancia. Fuente: Tomado de http://www.witricity.com /pages/technology.html.
Al aplicar una onda electromagnética a una frecuencia determinada a un
objeto es posible hacerlo vibrar. Si además el objeto retiene la energía
aplicada evitando fugas, éste pasa de un estado de resonancia a un estado
de resonancia duradera emitiendo colas de energía las cuales se
representan con líneas de color negro.
Diagrama de bloques
37
Bobina
Son componentes pasivos de dos terminales que generan un flujo
magnético cuando se hacen circular por ellas una corriente eléctrica. Se
fabrican arrollando un hilo conductor sobre un núcleo de material
ferromagnético o al aire.
Su unidad de medida es el Henrio (H) en el Sistema Internacional pero se
suelen emplear los submúltiplos mH y mH. Sus símbolos normalizados se
muestran en la figura 13
38
Figura 13. Simbología de la bobina. Fuente: http://www.electronicafacil.net/tutoriales/Las-bobinas.php.
El inductor consta de las siguientes partes:
- Devanado inductor: Es el conjunto de espiras destinado a producir el flujo
magnético, al ser recorrido por la corriente eléctrica.
- Culata: Es una pieza de sustancia ferromagnética, no rodeada por
devanados, y destinada a unir los polos de la máquina.
- Pieza polar: Es la parte del circuito magnético situada entre la culata y el
entrehierro, incluyendo el núcleo y la expansión polar.
- Núcleo: Es la parte del circuito magnético rodeada por el devanado
inductor.
- Expansión polar: Es la parte de la pieza polar próxima al inducido y que
bordea al entrehierro.
- Polo auxiliar o de conmutación: Es un polo magnético suplementario,
provisto o no, de devanados y destinado a mejorar la conmutación.
Suelen emplearse en las máquinas de mediana y gran potencia.
También pueden fabricarse pequeños inductores, que se usan
para frecuencias muy altas, con un conductor pasando a través de un cilindro
de ferrita o granulado.
39
Características:
1. Permeabilidad magnética (m).- Es una característica que tiene gran
influencia sobre el núcleo de las bobinas respecto del valor de la inductancia
de las mismas. Los materiales ferromagnéticos son muy sensibles a los
campos magnéticos y producen unos valores altos de inductancia, sin
embargo otros materiales presentan menos sensibilidad a los campos
magnéticos. El factor que determina la mayor o menor sensibilidad a esos
campos magnéticos se llama permeabilidad magnética. Cuando este factor
es grande el valor de la inductancia también lo es.
2. Factor de calidad (Q).- Relaciona la inductancia con el valor óhmico del
hilo de la bobina. La bobina será buena si la inductancia es mayor que el
valor óhmico debido al hilo de la misma.
Tipos de bobinas
Fijas (Con núcleo de aire): El conductor se arrolla sobre un soporte hueco
y posteriormente se retira este quedando con un aspecto parecido al de un
muelle. Se utiliza en frecuencias elevadas. Una variante de la bobina anterior
se denomina solenoide y difiere en el aislamiento de las espiras y la
presencia de un soporte que no necesariamente tiene que ser cilíndrico. Se
utiliza cuando se precisan muchas espiras. Estas bobinas pueden tener
tomas intermedias, en este caso se pueden considerar como 2 o más
bobinas arrolladas sobre un mismo soporte y conectadas en serie.
Igualmente se utilizan para frecuencias elevadas.
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Figura 14. Bobina con núcleo de aire. Fuente: http://www.electronicafacil.net/tutoriales/Las-bobinas.php.
Con núcleo sólido: Poseen valores de inductancia más altos que los
anteriores debido a su nivel elevado de permeabilidad magnética. El núcleo
suele ser de un material ferromagnético. Los más usados son la ferrita y el
ferroxcube. Cuando se manejan potencias considerables y las frecuencias
que se desean eliminar son bajas se utilizan núcleos parecidos a los de los
transformadores (en fuentes de alimentación sobre todo). Así nos
encontraremos con las configuraciones propias de estos últimos. Las
secciones de los núcleos pueden tener forma de EI, M, UI y L.
Figura 15. Bobinas de núcleo sólido. Fuente: http://www.radiovalvular.com/Bobinas%20con%20nucleo%20solido.html.
Variables: También se fabrican bobinas ajustables. Normalmente la
variación de inductancia se produce por desplazamiento del núcleo. Las
bobinas blindadas pueden ser variables o fijas, consisten encerrar la bobina
dentro de una cubierta metálica cilíndrica o cuadrada, cuya misión es limitar
el flujo electromagnético creado por la propia bobina y que puede afectar
negativamente a los componentes cercanos a la misma.
41
Rectificador
Es el elemento o circuito que permite convertir la corriente alterna en
corriente continua. Esto se realiza utilizando diodos rectificadores, ya sean
semiconductores de estado sólido, válvulas al vacío o válvulas gaseosas
como las de vapor de mercurio (actualmente en desuso).
Dependiendo de las características de la alimentación en corriente alterna
que emplean, se les clasifica en monofásicos, cuando están alimentados por
una fase de la red eléctrica, o trifásicos cuando se alimentan por tres fases.
Atendiendo al tipo de rectificación, pueden ser de media onda, cuando
sólo se utiliza uno de los semi-ciclos de la corriente, o de onda completa
(figura 16), donde ambos semi-ciclos son aprovechados.
Figura 16. Rectificador de onda completa. Fuente: http://www.sc.ehu.es/sbweb/electronica/elec_basica/tema4/Paginas/Pagina5.htm.
Carga
La carga eléctrica es una propiedad física intrínseca de algunas partículas
subatómicas que se manifiesta mediante fuerzas de atracción y repulsión
entre ellas por la mediación de campos electromagnéticos.
La materia cargada eléctricamente es influida por los campos
electromagnéticos, siendo a su vez, generadora de ellos. La denominada
42
interacción electromagnética entre carga y campo eléctrico es una de las
cuatro interacciones fundamentales de la física. Desde el punto de vista del
modelo estándar la carga eléctrica es una medida de la capacidad que posee
una partícula para intercambiar fotones.
Una de las principales características de la carga eléctrica es que, en
cualquier proceso físico, la carga total de un sistema aislado siempre se
conserva. Es decir, la suma algebraica de las cargas positivas y negativas no
varía en el tiempo
Oscilador HF
La utilización de transistores en la etapa amplificadora nos permitirá
trabajar a frecuencias de oscilación muy elevadas, próximas a ghz. Con Ao's
solamente podríamos trabajar por debajo de los 3Mhz. No todo son ventajas,
por contra la red de polarización del transistor determinará la amplificación y
la limitación de amplitud de la oscilación es el corte-saturación del transistor.
La estructura de un oscilador en HF se compone de un seguidor de tensión
usando un transistor y un filtro paso-banda con amplificación >1 en la
frecuencia de resonancia.
Para el estudio del oscilador debemos analizar el circuito en lazo abierto
para obtener la función de transferencia y la frecuencia de oscilación. Vo/Vin
del circuito en lazo abierto debe de ser >1 para que se cumpla la condición
de oscilación. En las expresiones nos encontramos que siempre oscilará.
El seguidor de tensión mediante un transistor deberá tener una
amplificación de la unidad, una resistencia de entrada alta y una resistencia
de salida baja, con estas condiciones y con la polarización del transistor se
observa que la condición de oscilación se altera, pudiendo dejar de oscilar. El
circuito oscilará si la resistencia de carga es mayor o igual que
[2+(C2/C1)]/gm.
43
Figura 17. Oscilador HF. Fuente: http://4.bp.blogspot.com/-HlPvLfPKIqg/ULS7cYa_uPI/AAAAAAAAAEc/B1WKnsCu6jg/s1600/DSC_0212.jpg.
Circuitos Magnéticos
Intensidad de Campo Magnético. Los campos magnéticos son el
mecanismo fundamental para convertir energía eléctrica de corriente alterna
de un nivel a otro en transformadores. Existen dos principios que describen
cómo se utilizan los campos magnéticos aplicados al funcionamiento del
transformador. Estos son:
1. Un conductor que porta una corriente, ya sea constante o variable,
produce un campo magnético a su alrededor (Ley de Ampere).
2. Un campo magnético variable en el tiempo induce un voltaje en una
bobina de alambre si pasa a través de ella (Ley de Faraday).
La Ley de Ampere es la ley básica que describe la producción de un
campo magnético por medio de una corriente:
Donde H es la intensidad de campo magnético producida por la corriente
neta la cual es la sumatoria de todas las contribuciones de corriente, y dl es
el elemento diferencial a lo largo de la trayectoria de integración. La corriente
44
se mide en amperes y H en amperes-vuelta por metro, en unidades del SI.
Un ejemplo de una trayectoria de integración puede ser un núcleo como el
que se muestra en la figura 18.
Figura 18. (a) Formulación general de la ley de Ampere. (b) Ejemplo específico de la ley de Ampere de una bobina sobre un núcleo. Fuente: http://eltamiz.com/2012/02/09/las-ecuaciones-de-maxwell-la-inspiracion-de-la-relatividad/
Es importante notar que la dirección del campo H producida por una
corriente en un conductor está definida por la regla de la mano derecha, la
cual nos dice que si la curvatura de los dedos de la mano derecha apunta en
la dirección del flujo de corriente del conductor o bobina (en caso de estar
enrollado) el dedo pulgar apuntará en la dirección del campo magnético, tal
como lo indica la figura 19.
Figura 19. Determinación de la dirección del campo magnético por medio de la regla de la mano derecha. Fuente: Tomado de http://www.natureduca.com/fis_elec_magnet04.php
45
Densidad de flujo magnético
La intensidad de campo magnético H, es una medida del esfuerzo de una
corriente por establecer un campo magnético. La potencia del campo
magnético producido depende del material que contenga el camino de
integración en el cual se produce la intensidad de campo magnético. Una vez
establecida una corriente en una bobina se produce un flujo magnético en el
núcleo. El grado en el cual el flujo está concentrado se le conoce como
densidad de flujo magnético B, el cual es medido en un punto dado. La
relación entre intensidad de campo magnético H y la densidad de flujo
magnético B producida dentro del material está dada por la siguiente
expresión:
B = μH
Donde B en las unidades SI está dada por webers por metro cuadrado
(Wb/m2) o Teslas (T), donde una Tesla equivale a un weber por metro
cuadrado, y µ equivale a la permeabilidad del medio, en Henrys por metro
(H/m). La permeabilidad µ del medio está definido en términos de la
permeabilidad del espacio libre (o aire) μO, y la permeabilidad elativa μr
μ = μO μr
Donde μO = 4π x 10−7(H/m) y μr puede tener valores entre 1 y varios
miles, dependiendo del tipo del material.
El material que contenga al campo magnético en el camino de integración
determinará qué tanta cantidad del campo permanecerá dentro de éste. En
los transformadores se utilizan materiales magnéticos, los cuales se
clasifican de acuerdo al rango de los valores de la permeabilidad relativa.
Estos materiales son:
46
1. Diamagnéticos: Los materiales diamagnéticos tienen permeabilidades
relativas menores, pero aproximadamente iguales a la unidad. Como
ejemplos encontramos al cobre, oro y plata.
2. Paramagnéticos: Los materiales paramagnéticos tienen permeabilidades
relativas mayores, pero aproximadamente iguales a la unidad.
3. Ferromagnéticos: Los materiales ferromagnéticos y las ferritas tienen
permeabilidades relativas grandes. La diferencia radica en que los
materiales ferromagnéticos poseen una magnetización neta incluso en la
ausencia de un campo aplicado. Estos materiales por lo general presentan
un comportamiento no lineal, por lo que su permeabilidad no es constante
y depende de la intensidad de campo magnético aplicado.
Las Ferritas presentan un comportamiento lineal durante un rango, que si
es superado presentan entonces una no linealidad. En el grafico 1 se
muestra la curva de magnetización, que es en sí la relación entre la
intensidad de campo magnético y la densidad de flujo. La región lineal en la
figura anterior se encuentra entre 0 y Bs (densidad de flujo magnético de
saturación). Más allá de Bs el material magnético comienza a saturarse
(región de saturación), y la razón de incremento de la permeabilidad puede
ser mucho menor que la permeabilidad en la región lineal. Esta región de
transición entre la región lineal y saturación se le conoce como “rodilla” de la
curva.
47
Gráfico 1: Curva de magnetización Relación entre B y H. Fuente:
http://patricioconcha.ubb.cl/transformadores/materiales_ferromagneticos.htm
4. Ferritas. Los materiales ferromagnéticos, dentro de los cuales se
encuentran las ferritas son muy parecidos a los ferromagnéticos, sin
embargo, los primeros tienen una B de saturación menor a los materiales
ferromagnéticos. Valores típicos de densidad de flujo magnético de
saturación Bs = 0.1 – 0.6 Wb/m2 para las ferritas, aunque típicamente son
de 0.3 Wb/m2.
La ventaja de utilizar materiales de ferrita radica en su conductividad, la
cual es generalmente mucho menor que los materiales ferromagnéticos
típicos. Por lo tanto, las pérdidas óhmicas en las ferritas son mucho menores,
y por lo tanto sus aplicaciones se encuentran en áreas donde se requieran
muy pocas pérdidas.
Flujo magnético en un circuito magnético
La magnitud matemática que está relacionada con el número de líneas del
campo que atraviesa una superficie se le conoce como flujo magnético ɸ.
Este se puede obtener por medio de la integral de superficie del campo B, el
cual es normal al área a partir de la ley de Gauss, la cual nos dice
48
ɸ neto = ɸA B x dA
Donde dA es el diferencial de área. Si el vector de densidad de flujo B es
perpendicular a un plano de área A, y si la densidad de flujo es considerada
constante en toda esta área, la ecuación se reduce a lo siguiente.
ɸ = BA
Circuitos Magnéticos
Un circuito magnético está formado por una bobina de alambre que porta
una corriente y un núcleo magnético. A partir de la ley de Ampere, si se
considera el camino de integración como la longitud media del núcleo y
debido a la geometría de éste, la ley de Ampere se expresa de la siguiente
manera:
H l= N i
Donde N es el número de vueltas de la bobina, y equivale a cada una de
las contribuciones de corriente (sumatoria de corriente), la cual es la misma
en cada vuelta.
Por lo tanto, al despejar, obtenemos la intensidad de campo magnético en
función del número de vueltas, la corriente y la longitud media, tal como se
indica
H = ¿l
Sustituyendo la ecuación se tiene la magnitud de la densidad de flujo se
expresa de la siguiente manera
49
B = μ H = μ N il
El flujo total que atraviesa el área del núcleo (la cual es considerada
constante) se expresa de la siguiente forma
ɸ = BA = μ N i Al
En esta última ecuación se observa que “la corriente en una bobina de
alambre conductor, enrollado alrededor de un núcleo produce un flujo
magnético en éste”. Se puede hacer una analogía con el voltaje que produce
un flujo de corriente en un circuito eléctrico, por lo que es posible definir un
circuito magnético cuyo comportamiento está determinado por ecuaciones
análogas a aquellas establecidas para un circuito eléctrico. El circuito
magnético se muestra en la figura 20.
Figura 20. (a) Circuito Eléctrico real (b) Circuito magnético representado por analogía con circuito eléctrico. Fuente: http://html.rincondelvago.com/magnetismo-y-electromagnetismo_1.html
50
La letra F se denomina fuerza magneto motriz (fmm), medida en amperes-
vueltas y es análoga a la fuerza electromotriz de un circuito eléctrico y se
expresa de la siguiente manera
F = N i
En el circuito magnético, al igual que una fuente de voltaje, la fuerza
magneto motriz presenta una polaridad asociada, y depende de la entrada y
salida del flujo. La terminal positiva de la fuente de fmm es la terminal de
donde sale el flujo y la terminal negativa es la terminal por donde el flujo
regresa a la fuente. Esto se determina por medio de la regla de la mano
derecha. Así como en un circuito eléctrico una fuerza electromotriz produce
una corriente, en el circuito magnético la fuerza magnetomotriz produce un
flujo ɸ. La relación entre estas cantidades es análoga a la ley de ohm (V = i
R) y está dada por
F = ɸ R
Donde R es la reluctancia del circuito magnético medida en amperes-
vuelta por weber. Para encontrar una relación de la reluctancia de un circuito
magnético usamos la siguiente
ɸ = F μ Al
Por lo que el valor de la reluctancia del núcleo
R = lμ A
Esta última ecuación es análoga a la ecuación de resistencia para un
determinado conductor, donde la permeabilidad es el análogo a la
resistividad, pero en el caso de la primera, depende del tipo de material. Las
51
reluctancias obedecen las mismas reglas que las resistencias en el circuito
eléctrico. Para realizar el análisis de un circuito magnético, considerando la
analogía que existe entre éste y el circuito eléctrico, podemos también utilizar
las ecuaciones que rigen a los últimos, tal como es la ley de ohm, y las leyes
de Kirchhoff, cuadro 1.
Cuadro 1
Relación entre Circuito Eléctrico y la Analogía del Circuito Magnético
Fuente: http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/lem/moyaho_l_i/capitulo2.pdf
Los cálculos de flujo en el núcleo, que se obtienen utilizando los conceptos
del circuito magnético, siempre son aproximaciones. Esto se debe a que el
concepto del circuito magnético hace ciertas suposiciones, las cuales son:
1. El flujo magnético está confinado y restringido a través del material
magnético sin que exista flujo que se escape, al cual se le conoce como
flujo disperso, figura 15.
52
2. El cálculo de la reluctancia de un núcleo supone una longitud media y una
sección transversal del núcleo. Se pueden “eliminar esta fuente de error si
se utilizan una longitud de recorrido media y una sección transversal
‘efectiva’, en lugar de la longitud física y área reales obtenidas en los
cálculos”.
3. El efecto marginal (incremento en la sección transversal del flujo en el
entrehierro, figura 21) es despreciable siempre y cuando la longitud del
entrehierro sea menor comparada con las dimensiones del núcleo. El área
del núcleo es la misma que la del entrehierro.
Figura 21. Efecto ocasionado por la introducción de un entrehierro. Fuente: http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/lem/moyaho_l_i/capitulo2.pdf
Voltaje inducido: Ley de Faraday
Existen diversas maneras en las que un campo magnético afecta sus
alrededores, una de las cuales es la inducción de voltaje. La inducción de
voltaje es el fundamento de la ley de Faraday, la cual establece “que si un
flujo atraviesa una espira de alambre conductor, se inducirá en ésta un
voltaje directamente proporcional a la tasa de cambio del flujo con respecto
al tiempo”. La ley de Faraday establece la siguiente ecuación:
53
e ind=−N dɸdt
En donde N se refiere al número de vueltas de alambre en la bobina, y el
signo menos es una expresión de la ley de Lenz, la cual establece que “la
dirección del voltaje inducido en la bobina es tal que si los extremos de ésta
estuvieran en cortocircuito, se produciría en ella una corriente que generaría
un flujo opuesto al flujo inicial”. Esto se representa en la figura 22.
Figura 22. (a) Dirección del flujo y polaridad del voltaje. (b) Ley de Lenz. Fuente: http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/lem/moyaho_l_i/capitulo2.pdf
En la figura 22a se observa la dirección del flujo y la polaridad del
voltaje que ocasiona ese flujo. En la figura 22b se observa que si un flujo ɸeexterno se incrementa con el tiempo en la dirección indicada, entonces la
polaridad del voltaje inducido se obtiene hipotéticamente cerrando el circuito
a través de una resistencia. La corriente deberá de fluir fuera de la terminal
superior (de la regla de la mano derecha) con el fin de oponerse al cambio en
54
el flujo en el embobinado produciendo ɸi por lo que sabemos que el voltaje
deberá ser positivo en la terminal superior.
Auto inductancia
Una bobina enrollada en un núcleo magnético, es comúnmente
encontrada en circuitos eléctricos. Este embobinado puede ser representado
por un elemento ideal de un circuito, conocido como inductancia, la cual es
definida como el flujo del embobinado por ampere de su corriente. La
inductancia se define con la siguiente expresión:
L = N ɸi
Si sustituimos obtendremos una expresión reducida para la inductancia
L = N ɸI = N B Ai = N μH Ai = N μH AHl/N = N2
l /μA
L = N2
R
Esta ecuación reducida nos expresa la inductancia en términos del
número de vueltas así como de las dimensiones físicas del núcleo como son
la longitud media y el área de sección transversal y la permeabilidad relativa
del núcleo.
Hasta el momento se ha proporcionado un estudio sobre circuitos
magnéticos con una serie de expresiones para voltaje inducido, reluctancia e
inductancia, las cuales son importantes para posteriormente realizar un
análisis de circuitos magnéticos con entrehierro y proporcionar expresiones
similares para éste.
55
Análisis del transformador ideal
Un transformador ideal es un dispositivo sin pérdidas que tiene un
devanado de entrada y un devanado de salida, tal como lo indica la figura 23.
Se considera ideal siempre y cuando cumpla con las siguientes propiedades:
1. La resistencia del alambre de los embobinados son despreciables.
2. Todo el flujo está confinado dentro del núcleo y enlaza a ambos
devanados, con lo que se afirma que no existen flujos dispersos. Las
pérdidas por el núcleo son despreciables.
3. La permeabilidad del núcleo es infinita, por lo que la corriente de
excitación necesaria para establecer un flujo en el núcleo es despreciable,
esto es, la fuerza magneto motriz neta requerida para establecer un flujo
en el núcleo es cero.
Figura 23. (a) Sección transversal del transformador. (b) Modelo ideal del transformador. Fuente: http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/lem/moyaho_l_i/capitulo2.pdf
Cuando el devanado primario de la figura a se conecta a una fuente de
voltaje variable en el tiempo v1, se establece en el núcleo un flujo que es de
56
igual manera variable en el tiempo. Se establecerá entonces un voltaje
inducido e1, de acuerdo a la ley de Faraday igual a:
v1 = e1 = N1 = dɸdt
El flujo del núcleo enlaza también al devanado secundario, por lo que
inducirá un voltaje e2, que es igual al voltaje v2, ya que no se consideran
perdidas por la resistencia del alambre o flujos dispersos. Este voltaje tendrá
la forma:
v2=e2=N2= dɸdt
La relación que existe entre ambos voltajes es:
v1v2
= N1N 2
= a
Con lo que (a) establece la relación de vueltas entre ambos devanados.
En la figura b se muestra el símbolo esquemático del transformador ideal.
Análisis transformador con entrehierro
Por medio de los conceptos de circuitos magnéticos y su analogía con
circuitos eléctricos, podemos escribir ecuaciones que nos permitan
establecer un modelo de transformador que considere a la permeabilidad
finita, debido a que al introducir un entrehierro, la permeabilidad se reduce
significativamente. Aun cuando en este modelo de transformador, el
devanado secundario se encuentre abierto (sin condición de carga) el
devanado primario presenta cierta corriente, conocida como la corriente de
57
excitación, que se verá, está asociada a la corriente de salida del convertidor
Clase E.
Parte de la configuración mostrada en la figura 24, donde se muestra al
núcleo tipo E, cuyas mitades se encuentran separadas por un entrehierro.
Esta configuración muestra un embobinado en la pierna inferior del núcleo, al
cual se le aplicará un voltaje v1, que establecerá una corriente en el
conductor. De esta manera se establecerá un campo magnético y un flujo
magnético por consiguiente, el cual se pretende induzca un voltaje v2 en el
embobinado que se encuentra en la pierna superior.
Para facilitar el análisis es preciso expresar a este circuito magnético en
su analogía con un circuito eléctrico, tal como se muestra en la figura 24b. El
número de vueltas y la corriente de ambos embobinados representan fuerzas
magneto motrices, las cuales generan un flujo magnético que está limitado
por el valor de la reluctancia del núcleo. En este circuito magnético, la
reluctancia equivalente involucra también a las reluctancias que existen entre
las mitades del núcleo. Estas reluctancias del aire están expresadas en
función de la longitud de separación entre las mitades, la cual representa la
distancia de transmisión de energía y se puede escribir con la siguiente
expresión:
Rg=l gμoA
Donde lg representa la longitud de la separación entre las mitades, y A
representa el área de sección transversal en el aire, la cual se considerará
igual al área de sección transversal de la columna del núcleo.
El circuito de la figura 24b se puede expresar por medio del circuito
equivalente reducido de la figura 24c.
58
Figura 24. (a) Transformador con núcleo tipo E y entrehierro. (b) Análogo eléctrico reducido. (c) Análogo eléctrico equivalente. Fuente: http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/lem/moyaho_l_i/capitulo2.pdf
Partiendo del circuito de la figura 24c, el valor del flujo magnético
contenido en el núcleo, estableciendo que la fuerza magneto motriz N 1i 1 es
mayor que la fuerza magneto motriz N 2i 2, está dado por la siguiente
expresión:
ɸ = N1i1−¿N2 i2
RE¿=
N 1imRE
Donde N 1 Es el número de vueltas en el devanado primario
N 2 Es el número de vueltas en el devanado secundario
i1 Es la corriente en el devanado primario
i2 Es la corriente en el devanado secundario
RE Es la reluctancia equivalente de ambas mitades considerando el
entrehierro
im Es la corriente magnetizante la cual se expresa de la siguiente manera
59
im= i1 - N 2
N1 i2
Si se desprecian los flujos dispersos existentes en los núcleos, así como la
resistencia intrínseca al alambre del embobinado y las pérdidas por
calentamiento del núcleo, la expresión para el voltaje v1 y v2, partiendo de la
Ley de Faraday
¿ = N X ddt ɸ x¿
.
Quedando de la siguiente manera:
v2 = N 2
N1 Lm ddt im =
N 2
N 1 v1
El inductor Lm equivale a la inductancia magnetizante y se expresa de la
siguiente manera:
Lm= N 1RE
Las ecuaciones mostradas nos permiten representar al transformador por
medio de un modelo el cual solo considera la inductancia magnetizante. Esta
inductancia se obtiene a partir del número de vueltas del devanado primario y
la reluctancia de ambas mitades considerando la separación, con el fin de
tener la misma respuesta que el inductor de la red de carga del convertidor
clase E. De esta manera podemos considerar a la inductancia magnetizante
del modelo del transformador propuesto como el inductor del convertidor
Clase E tal como lo indica la figura 25.
60
Figura 25. Modelo propuesto de transformador con entrehierro. Fuente: http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/lem/moyaho_l_i/capitulo2.pdf
Si bien el inductor estará formado por un número de vueltas fijo enrolladas
en una de las mitades del núcleo, el valor del inductor será diferente
conforme alejemos o acerquemos la otra mitad, la cual tendrá también un
número determinado de vueltas. Esta variación en la inductancia se debe a la
variación de la longitud de separación, que ocasiona una variación en la
permeabilidad efectiva de todo el núcleo. Esta variación en la permeabilidad
efectiva causará una variación en el valor de la reluctancia. Al variar el valor
de la reluctancia el valor de la inductancia variará, partiendo de un
determinado valor cuando las mitades estén unidas, y disminuyendo
conforme las mitades se alejan. Este efecto es importante porque el
convertidor Clase E tiene una resonancia para determinados valores de
capacitor, resistencia e inductor en la red de carga. Al variar el valor de la
inductancia cambiaremos la resonancia en la red de carga, causando
entonces una respuesta diferente del convertidor clase E, tal como se indicó
anteriormente.
61
Figura 26. Modelo del transformador/Clase E. Fuente: http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/lem/moyaho_l_i/capitulo2.pdf
Del análisis del convertidor Clase E se sabe que la corriente i1, así como
el voltaje en el inductor v1 tienen forma senoidal. En este modelo se
establece que el voltaje v2 es igual al voltaje v1 multiplicado por la relación
de transformación, ecuación (28). Nos establece además que la corriente de
salidai1 se divide en la corriente magnetizante ℑ y la corriente ip. El valor de
ip es igual a i2 multiplicado por la relación de transformación. Si bien este
modelo nos permite establecer a la inductancia magnetizante como parte de
la inductancia de la red de carga del convertidor Clase E, la relación entre
voltaje en el devanado secundario y el voltaje en el primario sigue siendo
N 2/N1, lo cual es válido cuando la longitud del entrehierro es relativamente
pequeña.
Consideraciones para el embobinado
En el presente trabajo, la elección del número de vueltas presenta dos
limitantes. La primera es el tamaño del dispositivo receptor y la segunda es
que de acuerdo a la elección del núcleo por su tamaño, la inductancia
elegida tiene que proporcionarnos valores de resistencia de la red de carga
del convertidor clase E mayores a 1 ohm, de acuerdo a la expresión:
62
w LmR
= QL
La elección de un valor mayor a 1 ohm se realiza en base a la observación
en la práctica, ya que diseños con resistencias menores a 1 ohm, tanto en
simulación como en implementación mostraron un comportamiento diferente
al esperado.
Con respecto al tamaño del núcleo requerido, el número de vueltas
posibles para determinado calibre del conductor puede estar limitado. El
número de vueltas máximo posible dependerá del calibre del alambre, el cual
a su vez depende de la corriente que porte, y del tamaño de la ventana de
embobinado del carrete, figura 27. Esta medida es proporcionada por los
fabricantes de los núcleos, tal como lo indica la hoja técnica del núcleo
RM 14 /I , del apéndice D.
En la figura 27 se observan dos medidas bw y hw que nos permitirán
conocer el número total de vueltas posibles para determinado calibre de
alambre. La manera de conocer el número de vueltas posibles en un carrete
es a partir del término copper fill factor, o factor de llenado de cobre kCu, el
cual nos indica que tanto espacio de la ventana de embobinado se ocupará.
Este está dado por la siguiente expresión
KCU = N ACUAW
Donde N equivale al número de vueltas
ACU Es el área del cobre
AW Es el área de embobinado del núcleo.
El área del embobinado, como ya se mencionó, es un valor que los
fabricantes de núcleos de ferrita proporcionan, sin embargo es fácil
63
calcularlo, deduciendo que hw equivale a la altura del embobinado, y bw
equivale a la longitud del embobinado. De esta manera el área Aw=hw bw .
Se debe tomar en cuenta que para realizar la transmisión de energía
requerimos de una parte emisora y de otra receptora. La parte emisora es
únicamente la mitad del núcleo completo (figura 28a) con su respectiva mitad
de carrete, tal como lo indica la figura 28b. Por lo tanto, para propósitos de la
presente, la ecuación (28) deberá de ser modificada considerando
únicamente la mitad del área de embobinado tal como se muestra a
continuación:
k cu = N ACUAW /2
Figura 27. Dimensiones de un carrete cuadrado. Fuente: http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/lem/moyaho_l_i/capitulo2.pdf
Figura 28. (a) Núcleo con carrete completo. (b) Núcleo y carrete a la mitad. Fuente: http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/lem/moyaho_l_i/capitulo2.pdf
64
Diámetro del alambre
En los conductores de cobre se presenta un fenómeno conocido como
penetración de piel o en inglés skin depth. Si consideramos un conductor de
cobre, tal como lo indica la figura 29a, el cual porta una corriente variante en
el tiempo i(t) . Esta corriente genera un campo magnético de magnitud H, el
cual a su vez genera corrientes de Eddy, las cuales se muestran en la figura
29b. Las corrientes de Eddy fluyen en dirección opuesta a la dirección de la
corriente aplicada i (t )en el interior del cable y por lo tanto tienden a aislar el
interior del conductor con la corriente aplicada y el campo magnético
resultante. Esto resulta en una densidad de corriente mayor en la superficie
del conductor, la cual decae exponencialmente con respecto a la distancia
hacia el interior del conductor, tal como lo indica la figura 29b. Este
decaimiento con respecto a la profundidad es la “profundidad de piel”, para
buenos conductores.
Donde es la profundidad de piel en m
f es la frecuencia de la corriente del cobre en Hz
μ Es la permeabilidad del cobre en H/m
σ Es la conductividad del cobre en S/m
La permeabilidad relativa del cobre es aproximadamente 1, y la
conductividad es igual a 5.8x107 (S/m). Si sustituimos los valores de
permeabilidad y conductividad y simplificamos, obtendremos una expresión
que solo relaciona a la profundidad de piel con respecto a la frecuencia, tal
como sigue
65
La profundidad de piel para f = 100 kHz es 0.20896 mm.
Si la dimensión de la sección transversal del conductor utilizado para el
embobinado es significativamente mayor que la profundidad de piel, para
determinada frecuencia, la mayor parte de la corriente portada por el
conductor estará concentrada en una capa delgada en la superficie de
aproximadamente una profundidad de piel de grosor. Esto lo confirma
Clayton ya que dice que “para buenos conductores, la profundidad de piel se
hace extremadamente pequeña conforme la frecuencia aumenta”. El
resultado neto de este fenómeno es que la resistencia efectiva del conductor
será mucho mayor que la resistencia de CD porque la sección transversal
efectiva para el flujo de corriente es menor comparada con la sección
transversal geométrica del conductor. Esto ocasiona que las pérdidas por
embobinado sean mucho mayores que si fuera una corriente de directa.
La solución al problema antes enunciado es usar conductores con
dimensiones de sección transversal en el orden de una profundidad de piel
en tamaño. Si d es el diámetro del conductor, se propone que si d< = 2 las
consecuencias de la profundidad de piel se pueden despreciar.
Figura 29. (a) Ley de Ampere. (b) Corrientes parásitas dentro del conductor. (c) Densidad de corriente proporcional a la profundidad del alambre. Fuente: http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/lem/moyaho_l_i/capitulo2.pdf
66
La densidad de corriente Jrms, es la corriente Irms por unidad de área, tal
como lo indica la siguiente ecuación:
Dónde:
Jrms Es la densidad de corriente en A/mm2
Irms Es la corriente del cobre en A
Acu Es el área del cobre en mm2Debido a que usan conductores de cobre
cilíndricos, el área de la sección transversal del cobre es
Por lo que se sustituyó el área del cobre en la ecuación y despejando D
obtendremos lo siguiente
Bases Legales
Según Pérez (2005) quien expresa que: “Las bases legales son el
conjunto de leyes, normas, decretos, etc., que establecen el basamento
jurídico sobre el cual se sustenta la investigación” (p.70).
Constitución de la República Bolivariana de Venezuela (1999). Publicada
en Gaceta Oficial Extraordinaria N° 5.453 del jueves 24 de Marzo de 2000,
N° 5.455
67
Se utiliza la constitución Nacional, como bases legales, porque es la base
jurídica de Venezuela, de la cual se debe basar los códigos, leyes,
ordenanzas y normas. Sus artículos es el que rige la normalización. La
Constitución de la República Bolivariana de Venezuela, en el Capítulo VI de
los Derechos Culturales y Educativos, Capítulo VII de los Derechos
Económicos; perteneciente al Título III referente a los Derechos Humanos y
Garantías, y de los Deberes; se consideran los artículos 98º y 110º
relacionados directamente con la investigación. Dicho artículos son:
En el Título III de los derechos humanos y garantías, y de los deberes
Capítulo VI de los Derechos Culturales y Educativos indica que
Artículo 98.- La creación cultural es libre. Esta libertad comprende el derecho a la inversión, producción y divulgación de la obra creativa, científica, tecnológica y humanística, incluyendo la protección legal de los derechos del autor o de la autora sobre sus obras. El Estado reconocerá y protegerá la propiedad intelectual sobre las obras científicas, literarias y artísticas, invenciones, innovaciones, denominaciones, patentes, marcas y lemas de acuerdo con las condiciones y excepciones que establezcan la ley y los tratados internacionales suscritos y ratificados por la República en esta materia.
Artículo 110.- El Estado reconocerá el interés público de la ciencia, la tecnología, el conocimiento, la innovación y sus aplicaciones y los servicios de información necesarios por ser instrumentos fundamentales para el desarrollo económico, social y político del país, así como para la seguridad y soberanía nacional. Para el fomento y desarrollo de esas actividades, el Estado destinará recursos suficientes y creará el sistema nacional de ciencia y tecnología de acuerdo con la ley. El sector privado deberá aportar recursos para los mismos. El Estado garantizará el cumplimiento de los principios éticos y legales que deben regir las actividades de investigación científica, humanística y tecnológica. La ley determinará los modos y medios para dar cumplimiento a esta garantía.
68
Ley Orgánica de Ciencia, Tecnología e Innovación. Publicada en Gaceta
Oficial el miércoles 03 de agosto del 2.005, Nro. 38.242. Título I
Disposiciones Fundamentales
Se utiliza la Ley Orgánica de Ciencia, Tecnología e innovación como
bases Legal, porque la TEG es una investigación científica que se enmarca
dentro del proceso de investigación científica que permite seguir
consolidando la independencia Nacional y convertir a Venezuela en país
potencia. Esta expone lo siguiente:
Artículo 1. Objeto de esta Ley. La presente Ley tiene por objeto desarrollar los principios orientadores que en materia de ciencia, tecnología e innovación y sus aplicaciones, establece la Constitución de la República Bolivariana de Venezuela, organizar el Sistema Nacional de Ciencia, Tecnología e Innovación, definir los lineamientos que orientarán las políticas y estrategias para la actividad científica, tecnológica, de innovación y sus aplicaciones, con la implantación de mecanismos institucionales y operativos para la promoción, estímulo y fomento de la investigación científica, la apropiación social del conocimiento y la transferencia e innovación tecnológica, a fin de fomentar la capacidad para la generación, uso y circulación del conocimiento y de impulsar el desarrollo nacional.
Artículo 2. Interés público. Las actividades científicas, tecnológicas, de
innovación y sus aplicaciones son de interés público y de interés general.
Artículo 3. Sujetos de esta Ley. Forman parte del Sistema Nacional de
Ciencia, Tecnología e Innovación, las instituciones públicas o privadas que
generen y desarrollen conocimientos científicos y tecnológicos, como
procesos de innovación, y las personas que se dediquen a la planificación,
administración, ejecución y aplicación de actividades que posibiliten la
vinculación efectiva entre la ciencia, la tecnología y la sociedad. A tal efecto,
los sujetos que forman parte del Sistema son:
69
1. El Ministerio de Ciencia y Tecnología, sus organismos adscritos y las
entidades tuteladas por éstos, o aquellas en las que tengan participación.
2. Las instituciones de educación superior y de formación técnica, academias
nacionales, colegios profesionales, sociedades científicas, laboratorios y
centros de investigación y desarrollo; tanto públicos como privados.
3. Los organismos del sector privado, empresas, proveedores de servicios,
insumos y bienes de capital, redes de información y asistencia que sean
incorporados al Sistema.
4. Las unidades de investigación y desarrollo, así como las unidades de
tecnologías de información y comunicación de todos los organismos
públicos.
5. Las personas públicas o privadas que realicen actividades de ciencia,
tecnología, innovación y sus aplicaciones.
Ley Orgánica de Educación. Publicada en Gaceta Oficial, Extraordinario,
el sábado 15 de agosto del 2.009, Nro. 5.929. Capítulo I Disposiciones
Fundamentales
Se utiliza la Ley Orgánica de Educación como base Legal porque es la
que rige el sistema educativo Venezolano bajo una orientación de la
constitución Nacional, y TEG es realizado en un institución educativa, que se
rige por esta Ley. En esta se extrae lo artículos que se presentan a
continuación:
Artículo 1. Objeto de la Ley. La presente Ley tiene por objeto desarrollar los principios y valores rectores, derechos, garantías y deberes en educación, que asume el Estado como función indeclinable y de máximo interés, de acuerdo con los principios constitucionales y orientada por valores éticos humanistas para la transformación social,
70
así como las bases organizativas y de funcionamiento del Sistema Educativo de la República Bolivariana de Venezuela.
Artículo 2. Ámbito de aplicación. Esta Ley se aplica a la sociedad y en particular a las personas naturales y jurídicas, instituciones y centros educativos oficiales dependientes del Ejecutivo Nacional, Estadal, Municipal y de los entes descentralizados y las instituciones educativas privadas, en lo relativo a la materia y competencia educativa.
Artículo 3. Principios y valores rectores de la educación. La presente Ley establece como principios de la educación, la democracia participativa y protagónica, la responsabilidad social, la igualdad entre todos los ciudadanos y ciudadanas sin discriminaciones de ninguna índole, la formación para la independencia, la libertad y la emancipación, la valoración y defensa de la soberanía, la formación en una cultura para la paz, la justicia social, el respeto a los derechos humanos, la práctica de la equidad y la inclusión; la sustentabilidad del desarrollo, el derecho a la igualdad de género, el fortalecimiento de la identidad nacional, la lealtad a la Patria e integración latinoamericana y caribeña.
Se consideran como valores fundamentales: el respeto a la vida, el amor y
la fraternidad, la convivencia armónica en el marco de la solidaridad, la
corresponsabilidad, la cooperación, la tolerancia y la valoración del bien
común, la valoración social y ética del trabajo, el respeto a la diversidad
propia de los diferentes grupos humanos. Igualmente se establece que la
educación es pública y social, obligatoria, gratuita, de calidad, de carácter
laico, integral, permanente, con pertinencia social, creativa, artística,
innovadora, crítica, pluricultural, multiétnica, intercultural, y plurilingüe.
Artículo 4. Educación y cultura. La educación como derecho humano y deber social fundamental orientada al desarrollo del potencial creativo de cada ser humano en condiciones históricamente determinadas, constituye el eje central en la creación, transmisión y reproducción de las diversas manifestaciones y valores culturales, invenciones, expresiones, representaciones y características propias para apreciar, asumir y transformar la realidad. El Estado asume la educación como proceso esencial para promover, fortalecer y difundir los valores culturales de la venezolanidad.
71
Ley Orgánica del Sistema y Servicio Eléctrico. Gaceta Oficial N° 39.573 de
fecha 14 de diciembre de 2.010. Título I. Disposiciones Fundamentales
Se utiliza la Ley del Sistema y Servicio Eléctrico como base Legal porque
el TEG está orientado hacia la generación de electricidad usando la energía
solar que es convertida en energía eléctrica mediante celdas fotovoltaica, la
cual es incorporada al Sistema Eléctrico Nacional y por ende debe cumplir
con ciertas condiciones para su incorporación al SEN, que esta normalizado
en esta Ley.
Contenido del Plan de Desarrollo del Sistema Eléctrico Nacional Artículo
21. El Plan de Desarrollo del Sistema Eléctrico Nacional se enmarcará en el
Plan Nacional de Desarrollo Económico y Social de la Nación, en
concordancia con los lineamientos de política económica, energética y
ordenamiento territorial del Estado. Contendrá, al menos:
1. Políticas de desarrollo del sector, con especial atención a las áreas no
servidas.
2. Estimación de la demanda eléctrica nacional.
3. Estrategias y proyectos para la expansión del Sistema Eléctrico Nacional.
4. Acciones orientadas a impulsar el uso de las fuentes alternativas de
energía, renovables y ambientalmente sustentables.
5. El uso racional y eficiente de la energía eléctrica.
6. Las demás que el Ministerio del Poder Popular con competencia en
materia de energía eléctrica considere necesarias.
Capítulo V De la Participación del Poder Popular en el sector eléctrico
Artículo 36: El Estado fomentará la participación activa, protagónica y corresponsable del Poder Popular en el sector eléctrico, a través de los consejos comunales, mesas técnicas de energía, cooperativas,
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instituciones de educación superior, centros de investigación, trabajadores y trabajadoras del operador y prestador del servicio, entre otros.
Título III De las Actividades del Sistema Eléctrico Nacional para la Prestación del Servicio Capítulo I De la generación, transmisión y despacho del sistema eléctrico Generación en Sistemas Independientes
Artículo 44: El operador y prestador del servicio eléctrico es el encargado de la instalación y operación de las plantas de generación en sistemas independientes, dándose prioridad al empleo de fuentes alternativas de energía y de bajo impacto al ambiente, de conformidad con el Plan de Desarrollo del Sistema Eléctrico Nacional y demás normas vigentes.
Ley del Ejercicio de la Ingeniería, La Arquitectura y Profesiones Afines.
Publicada en Decreto Número 444 el 24 de noviembre de 1.958. Capítulo I
Disposiciones Generales
Se utiliza la Ley del ejercicio de la Ingeniería, la Arquitectura y
Profesionales afines como uso legal, ya esta Ley prescribe el ejercicio de la
profesión del ingeniero, y como el TEG es el último trabajo de investigación
del alumno, así mismo es el primer trabajo de investigación como profesional
de la ingeniería. Es por ello que se rige por los siguientes:
Artículo 1. El ejercicio de la Ingeniería, la Arquitectura y profesiones se
regirá las prescripciones de esta Ley y su Reglamento y las normas de ética
profesional.
Artículo 2. Las oficinas de la administración pública se abstendrán de dar curso a solicitudes y de realizar cualquier clase de tramitaciones para la ejecución de trabajos profesionales o de obras que no llenen los requisitos de esta Ley y su Reglamento. Los funcionarios y empleados que intervengan en dichas solicitudes y trámites son responsables por el incumplimiento de esta disposición.
73
Artículo 3. El ejercicio de las profesiones de que trata esta Ley no es una
industria y por tanto no podrá ser gravado con patentes o impuestos
comercio-industriales.
Ley de Universidades. Publicada en Gaceta Oficial, Extraordinario, el
martes 8 de septiembre de 1.970. Título I Disposiciones Fundamentales
La utilización de la Ley de Universidades como base legal, ya que el TEG
se realiza en una Universidad, la cual se rige el IUP Santiago Mariño, por lo
tanto el TEG debe regirse a las normas estipuladas en la Ley, entre las más
relevantes las que se presentan a continuación:
Artículo 1. La Universidad es fundamentalmente una comunidad de
intereses espirituales que reúne a profesores y estudiantes en la tarea de
buscar la verdad y afianzar los valores trascendentales del hombre.
Artículo 2. Las Universidades son instituciones al servicio de la Nación y a
ellas corresponde colaborar en la orientación de la vida del país mediante su
contribución doctrinaria en el esclarecimiento de los problemas nacionales.
Artículo 3. Las Universidades deben realizar una función rectora en la educación, la cultura y la ciencia. Para cumplir esta misión, sus actividades se dirigirán a crear, asimilar y difundir el saber mediante la investigación y la enseñanza; a completar la formación integral iniciada en los ciclos educacionales anteriores, y a formar los equipos profesionales y técnicos que necesita la Nación para su desarrollo y progreso.
Artículo 4. La enseñanza universitaria se inspirará en un definido espíritu
de democracia, de justicia social y de solidaridad humana, y estará abierta a
todas las corrientes del pensamiento universal, las cuales se expondrán y
analizarán de manera rigurosamente científica.
74
Artículo 5. Como parte integral del sistema educativo, especialmente del
área de estudios superiores, las Universidades se organizarán y funcionarán
dentro de una estrecha coordinación con dicho sistema.
Artículo 6. La finalidad de la Universidad, tal como se define en los
artículos anteriores, es una en toda la Nación. Dentro de este concepto se
atenderá a las necesidades del medio donde cada Universidad funcione y se
respetará la libertad de iniciativa de cada institución.
Artículo 7. El recinto de las Universidades es inviolable. Su vigilancia y el mantenimiento del orden son de la competencia y responsabilidad de las autoridades universitarias; no podrá ser allanado sino para impedir la consumación de un delito o para cumplir las decisiones de los Tribunales de Justicia. Se entiende por recinto universitario el espacio precisamente delimitado y previamente destinado a la realización de las funciones docentes, de investigación, académicas, de extensión o administrativas, propias de la institución.
Corresponde a las autoridades nacionales y locales la vigilancia de las
avenidas, calles y otros sitios abiertos al libre acceso y circulación, y la
protección y seguridad de los edificios y construcciones situados dentro de
las áreas donde funcionen las universidades, y las demás medidas que
fueren necesarias a los fines de salvaguardar y garantizar el orden público y
la seguridad de las personas y de los bienes, aun cuando éstos formen parte
del patrimonio de la Universidad.
Artículo 8. Las Universidades son Nacionales o Privadas. Las Universidades Nacionales adquirirán personalidad jurídica con la publicación en la Gaceta Oficial de la República de Venezuela del Decreto del Ejecutivo Nacional por el cual se crean. Las Universidades Privadas requieren para su funcionamiento la autorización del Estado, de conformidad con lo dispuesto en los artículos 173, 174, 175 y 176 de la presente Ley.
75
Artículo 9. Las Universidades son autónomas. Dentro de las previsiones
de la presente Ley y de su Reglamento, dispone de:
1. Autonomía organizativa, en virtud de la cual podrán dictar sus normas
internas
2. Autonomía académica, para planificar, organizar y realizar los programas
de investigación, docentes y de extensión que fueren necesarios para el
cumplimiento de sus fines.
3. Autonomía administrativa, para elegir y nombrar sus autoridades y
designar su personal docente, de investigación y administrativo.
4. Autonomía económica y financiera para organizar y administrar su
patrimonio.
Ley Sobre Derecho de Autor. Publicada en Gaceta Oficial, Extraordinario,
el viernes 1 de octubre de 1.993. Título I De los Derechos Protegidos.
Capítulo I Disposiciones Generales Sección Primera, De las Obras de
Ingenio
Se utiliza la Ley Sobre Derecho de Autor como base legal, porque durante
el proceso de investigación de TEG se utiliza obras del ingenio de carácter
creador, literaria, científica o artística, de su propiedad intelectual de sus
creadores, y esta Ley rige la forma y manera de su utilización. Como se
argumenta en los siguientes:
Artículo 1. Las disposiciones de esta Ley protegen los derechos de los autores sobre todas las obras del ingenio de carácter creador, ya sea de índole literaria, científica o artística, cuales quiera sea su género, forma de expresión, mérito o destino.
Los derechos reconocidos en esta Ley son independientes de la propiedad del objeto material en el cual está incorporada la obra y no están sometidos al cumplimiento de ninguna formalidad. Quedan también protegidos los derechos conexos a que se refiere el Título IV de esta Ley.
76
Artículo 2. Se consideran comprendidas entre las obras del ingenio a que se refiere el artículo anterior, especialmente las siguientes: los libros, folletos y otros escritos literarios, artísticos y científicos, incluidos los programas de computación, así como su documentación técnica y manuales de uso; las conferencias, alocuciones, sermones y otras obras de la misma naturaleza; las obras dramáticas o dramático-musicales, las obras coreográficas y pantomímicas cuyo movimiento escénico se haya fijado por escrito o en otra forma; las composiciones musicales con o sin palabras; las obras cinematográficas y demás obras audiovisuales expresadas por cualquier procedimiento; las obras de dibujo, pintura, arquitectura, grabado o litografía; las obras de arte aplicado, que no sean meros modelos y dibujos industriales; las ilustraciones y cartas geográficas; los planos, obras plásticas y croquis relativos a la geografía, a la topografía, a la arquitectura o a las ciencias; y, en fin, toda producción literaria, científica o artística susceptible de ser divulgada o publicada por cualquier medio o procedimiento.
Artículo 3. Son obras del ingenio distintas de la obra original, las traducciones, adaptaciones, transformaciones o arreglos de otras obras, así como también las antologías o compilaciones de obras diversas y las bases de datos, que por la selección o disposición de las materias constituyan creaciones personales.
Artículo 4. No están protegidos por esta Ley los textos de las Leyes,
decretos, reglamentos oficiales, tratados públicos, decisiones judiciales y
demás actos oficiales. Queda a salvo lo dispuesto en el Artículo 138 de esta
Ley.
Sección Segunda, De Los Autores
Artículo 5. El autor de una obra del ingenio tiene por el solo hecho de su creación un derecho sobre la obra que comprende, a su vez, los derechos de orden moral y patrimonial determinados en esta Ley. Los derechos de orden moral son inalienables, inembargables, irrenunciables e imprescriptibles. El derecho de autor sobre las traducciones y demás obras indicadas en el artículo 3ero puede existir aun cuando las obras originales no están ya protegidas por esta Ley o
77
se trate de los textos a que se refiere el artículo 4to; pero no entraña ningún derecho exclusivo sobre dichas obras ya originales o textos.
Artículo 6. Se considera creada la obra, independientemente de su divulgación o publicación, por el solo hecho de la realización del pensamiento del autor, aunque la obra sea inconclusa. La obra se estima divulgada cuando se ha hecho accesible al público por cualquier medio o procedimiento. Se entiende por obra publicada la que ha sido reproducida en forma material y puesta a disposición del público en un número de ejemplares suficientes para que se tome conocimiento de ella.
Artículo 7. Sin perjuicio de lo dispuesto en el Artículo 104, se presume, salvo prueba en contrario, que es autor de la obra la persona cuyo nombre aparece indicado como tal en la obra de la manera acostumbrada o, en su caso, la persona que es anunciada como autor en la comunicación de la misma.
Código Eléctrico Nacional. Fondonorma 200:2.004 (7a. Revisión)
Se utiliza el Código Eléctrico Nacional Fondonorma 200, convenía como
base legal porque es un compendio de normas que se deben aplicar
obligatoriamente a la hora de realizar aplicaciones con la energía eléctrica.
El Código Eléctrico Nacional (CEN) es la Norma Venezolana que
establece las reglas de observancia mínima para la instalación segura de
conductores y equipos.
Por lo anterior la revisión del CEN reviste una gran importancia para
cualquier proyecto relacionado con el uso y aplicación de la energía eléctrica
en aras de la seguridad de personas y bienes.
Adicionalmente, al CEN el cual es el resultado del trabajo conjunto entre el
Fondo para la Normalización y Certificación de la Calidad (FODONORMA) y
el Comité de Electricidad (CODELECTRA), se deben revisan otra serie de
normas que de una u otra forma se relacionan con el diseño de un equipo,
como el planteado en el presente proyecto, en este sentido se nombran a
continuación algunas Normas Venezolanas relacionadas
78
Sistema de Variables
Según Bernal (2006), el sistema de variables “consiste en el
desglosamiento de las variables, en aspectos sencillos, que permiten la
mayor aproximación para poder medirla” (p. 285).
Estas se agrupan en las llamadas, dimensiones, las cuales tienen por
objeto la representación del área del conocimiento que íntegra la variable, las
mismas representan un componente significativo con relativa autonomía y
del que se derivan un agregado de elementos llamados indicadores. La
variable es el elemento a medir, controla y estudia el problema formulado, de
allí que se requiera la posibilidad real y cierta de ser cuantificada. También
dice Tamayo (2005), que la “variable mide una dimensión o ámbito de la
realidad, que se comporta como un conjunto finito y relacional o comparativo
de alternativas” (p. 25).
Por otra parte, Bernal (2006), señala que “conceptualizar una variable es
definirla, para clarificar qué se entiende por ella y operacionalizarla significa,
traducir las variables a indicadores que son aspectos o situaciones
específicas de los fenómenos” (p. 286).
Una vez formulado el problema y precisados los objetivos que se aspiran
lograr con la investigación propuesta, es necesario concretar las variables a
estudiar como se muestra en la cuadro 2. Éstas representan las dimensiones
del problema o necesidad, se caracterizan por asumir distintos valores
(cuantitativos o cualitativos), y constituyen el referente que orienta respecto a
la información o datos a recabar, la metodología a usar, las técnicas e
instrumentos requeridos para recolectar la información y el logro de los
objetivos propuestos
79
Cuadro 2
Sistema de variables
Objetivo Especifico Variable Tipo de variable Definición Nominal
Diagnosticar la situación actual en que se encuentran los
laboratorios de electrónica del IUPSM
Situación actual Independiente
Análisis de las condiciones en la que
se encuentra
Determinar que componentes y herramientas se necesitan para
el diseño del módulo transmisor y receptor de energía eléctrica
inalámbrica
Componentes Dependiente
Elementos que conforman el circuito electrónico y demás partes del objeto a
desarrollar
Desarrollar el prototipo de modulo emisor y receptor de
energía inalámbrica
Diseño electrónico Dependiente
Elaboración de diagramas basados
en la electrónica para generar un
determinado circuito funcional
Construir el prototipo de modulo emisor y receptor de
energía inalámbrica
Prototipo de modulo Dependiente
Armado y ensamblado de los componentes
para obtener el producto final
Realizar pruebas al prototipo de módulo emisor y receptor de
energía eléctrica inalámbricaPrueba Dependiente
Es la acción de probar para verificar su
eficacia, saber cómo funciona o reacciona,
o qué resultado produce.
Fuente: Duque (2015).
80
Definición de Términos Básicos
Alternador: un alternador es una máquina eléctrica capaz de transformar
energía mecánica en energía eléctrica, generando una corriente alterna
mediante inducción electromagnética.
Bobina: es un elemento formado por espiras de alambre arrollado que
almacena energía en forma de campo magnético.
Campo Eléctrico: es un campo de fuerza creado como consecuencia del
movimiento de cargas eléctricas o flujo de electricidad.
Circuito Eléctrico: es un camino cerrado por donde circulan electrones.
Éste camino está formado por cables y otros componentes eléctricos, como
pilas, bombillas e interruptores.
Condensador: es un elemento eléctrico con capacidad de almacenar
carga eléctrica, formado generalmente por dos placas paralelas conductoras
separadas por un material aislante que puede ser aire, mica, papel, entre
otros.
Conductor Eléctrico: es un elemento generalmente metálico, capaz de
conducir la electricidad cuando es sometido a una diferencia de potencial
eléctrico.
Corriente Eléctrica: la circulación de cargas o electrones a través de un
circuito eléctrico cerrado, que se mueven siempre del polo negativo al polo
positivo de la fuente de suministro de fuerza electromotriz.
Dieléctrico: materiales que no conducen la electricidad, por lo que se
pueden utilizar como aislantes eléctricos.
Electrón: es la partícula más ligera que constituye a los átomos y que
presenta la mínima carga posible de electricidad negativa.
Energía Eléctrica: Se denomina energía eléctrica a la forma de energía
que resulta de la existencia de una diferencia de potencial entre dos puntos,
lo que permite establecer una corriente eléctrica entre ambos cuando se les
coloca en contacto por medio de un conductor eléctrico para obtener trabajo.
81
Energía Mecánica: Es la capacidad que tiene un cuerpo o conjunto de
cuerpos de realizar movimiento, debido a su energía potencial o cinética; por
ejemplo, la energía que poseemos para correr en bicicleta (energía potencial)
y hacer cierto recorrido (energía mecánica).
Frecuencia: es una medida que se utiliza generalmente para indicar el
número de repeticiones de cualquier fenómeno o suceso periódico en la
unidad de tiempo.
Fuerza Electromotriz: Se denomina fuerza electromotriz (FEM) a la
energía proveniente de cualquier fuente, medio o dispositivo que suministre
corriente eléctrica. Para ello se necesita la existencia de una diferencia de
potencial entre dos puntos o polos (uno negativo y el otro positivo) de dicha
fuente, que sea capaz de bombear o impulsar las cargas eléctricas a través
de un circuito cerrado.
Galvanómetro: es un aparato que se emplea para indicar el paso de
pequeñas corrientes eléctricas por un circuito y para la medida precisa de su
intensidad.
Inducción: es un fenómeno descubierto por Michael Faraday, por el cual
una fuerza electromotriz se origina en un medio o cuerpo al exponerse éste a
un campo magnético variable, o si el campo es estático y el cuerpo afectado
móvil.
Longitud de Onda: es la distancia de separación entre puntos
adyacentes cuando están separados por un número entero de ciclos de onda
completos.
Luminarias: son aparatos que sirven de soporte y conexión a la red
eléctrica a los dispositivos generadores de luz (llamados a su vez lámparas,
bombillas o focos).
Magnetismo: es un fenómeno físico por el que los materiales ejercen
fuerzas de atracción o repulsión sobre otros materiales.
Magnetrón: es un dispositivo que transforma la energía eléctrica en
energía electromagnética en forma de microonda.
82
Ondas Electromagnéticas: es la forma de propagación de la radiación
electromagnética a través del espacio, y sus aspectos teóricos están
relacionados con la solución en forma de onda que admiten las ecuaciones
de Maxwell.
Oscilador: es un dispositivo capaz de convertir la energía de corriente
continua en corriente alterna a una determinada frecuencia.
Rectificador de Media Onda: es un circuito empleado para eliminar la
parte negativa de una señal de corriente alterna de entrada convirtiéndola en
corriente directa de salida.
Resonancia: La resonancia es un estado de operación en el que una
frecuencia de excitación se encuentra cerca de una frecuencia natural de la
estructura de la máquina.
Solenoide: es definido como una bobina de forma cilíndrica que cuenta
con un hilo de material conductor enrollada sobre si a fin de que, con el paso
de la corriente eléctrica, se genere un intenso campo eléctrico. Cuando éste
campo magnético aparece comienza a operar como un imán.
Transformador: es un dispositivo basado en el fenómeno de la inducción
electromagnética y está constituido, en su forma más simple, por dos
bobinas devanadas sobre un núcleo cerrado de hierro dulce o hierro silicio,
que permite aumentar o disminuir la tensión en un circuito eléctrico de
corriente alterna manteniendo la frecuencia.
Wi-Fi: es la sigla para Wireless Fidelity (Wi-Fi), que literalmente significa
Fidelidad Inalámbrica. Es un conjunto de redes que no requieren de cables y
que funcionan con base a ciertos protocolos previamente establecidos. Si
bien fue creado para acceder a redes locales inalámbricas, hoy es muy
frecuente que sea utilizado para establecer conexiones a Internet.
83
CAPÍTULO III
MARCO METODOLÓGICO
Para Arias (1999) “La metodología del proyecto incluye el tipo o tipos de
investigación, las técnicas y los procedimientos que serán utilizados para
llevar a cabo la indagación. Es el cómo" se realizará el estudio para
responder al problema planteado” (p. 32).
Como se plantea anteriormente, es crucial tener en cuenta el tipo de
investigación a realizar, motivado a la diversa variedad de estrategias que se
pueden utilizar para realizar un procedimiento metodológico. Esto se refiere
al tipo de estudio que se llevará a cabo con la finalidad de recoger los
fundamentos, datos y procedimientos necesarios, que conforman la
investigación.
Modalidad de la Investigación
Un proyecto factible, como su nombre lo indica, tiene un propósito de
utilización inmediata, la ejecución de la propuesta. En este sentido, la UPEL
(1998) define el proyecto factible como un estudio:
Que consiste en la investigación, elaboración y desarrollo de una propuesta de un modelo operativo viable para solucionar problemas, requerimientos o necesidades de organizaciones o grupos sociales. La propuesta que lo define puede referirse a la formulación de políticas, programas, tecnologías, métodos o procesos, que sólo tienen sentido en el ámbito de sus necesidades (p.13).
84
El proyecto factible se desarrolla a través de las siguientes etapas: el
diagnóstico de las necesidades, el cual puede basarse en una
investigación de campo o en una investigación documental, planteamiento
y fundamentación teórica de la propuesta; el procedimiento metodológico,
las actividades y recursos necesarios para su ejecución y el análisis de
viabilidad o factibilidad del proyecto (económica, política, social, entre
otros) y la posibilidad de ejecución.
La modalidad del Trabajo Especial de Grado que presenta el autor de
acuerdo con las definiciones citadas anteriormente es de Proyecto Factible,
debido a que se está presentando el diseño de un producto tangible de un
módulo emisor y receptor de energía eléctrica inalámbrica con el fin de
disminuir el problema existente en uso de cableado y faltantes de tomas
eléctricas en los laboratorios de electrónica.
Tipo de Investigación
Según lo expresado por, Arias (1999), define el tipo de investigación de
campo como “la recolección de datos directamente de la realidad donde
ocurren los hechos, sin manipular o controlar variable alguna” (p.21).
Así mismo, en el manual de la UPEL (2005) se destaca que: “La
investigación de campo es el análisis sistemático de problemas en la realidad
con el propósito, bien sea de describirlos, interpretarlos, entender su
naturaleza y factores constituyentes, explicar sus causas y efectos o producir
su ocurrencia, haciendo uso de métodos característicos de cualquier
paradigma o enfoques de investigaciones conocidas o en desarrollo” (p.14).
Es por ello, que el tipo de investigación que define al Trabajo Especial de
Grado es de Investigación de Campo, pues según las definiciones
presentadas y motivado a que el proyecto se basa en el diseño y
construcción de un prototipo electrónico, para el cual se necesita realizar la
recolección, tabulación así como el análisis de datos primarios, directamente
85
desde el entorno donde se desarrolla la problemática, con el propósito de
brindar una solución a la población involucrada.
Pero además se basa en el nivel descriptivo que como lo especifica
Tamayo (1998) esta investigación:
“Comprende la descripción, registro, análisis e interpretación de la naturaleza actual, composición o procesos de los fenómenos. El enfoque que se hace sobre conclusiones es dominante, o como una persona, grupo o cosa, conduce a funciones en el presente. La investigación descriptiva trabaja sobre las realidades de los hechos y sus características fundamentales es de presentarnos una interpretación correcta” (p. 54).
Una vez definido el tipo de la investigación, se establece que el nivel de
investigación a aplicar será descriptivo, pues se realizara el registro, análisis
de todos los factores que engloban el problema objeto de estudio, así como
también la descripción detallada de los procedimientos para el desarrollo del
prototipo.
Procedimientos
Debido a que la modalidad del proyecto se define como Factible, el
procedimiento metodológico a seguir para dicho modo de proyecto según
define Galíndez (2010), es cumplir con “tres fases en la elaboración de
proyectos factibles: Diagnóstico, Factibilidad y Desarrollo de la Propuesta (p.
6).”, sin embargo, IUPSM (2006), define las fases como Diagnóstico,
Alternativas de Solución y de Propuesta, dejando la factibilidad como un
apartado distinto de las fases y reemplazándola por las Alternativas de
Solución. Galíndez (2010), aclara que “sin embargo, el modelo puede
modificarse atendiendo a los requisitos metodológicos exigidos por las
diferentes instituciones educativas a nivel superior o bien en función de las
organizaciones o empresas que respaldan o financian el proyecto” (p.9), por
86
lo que en el proyecto se tomarán como fases el Diagnóstico, las Alternativas
de Solución y, la Propuesta.
Fase de Diagnóstico
Esta fase Galíndez (2010), la define como:
La descripción de la necesidad o problema que justifica la propuesta. Si el objetivo de esta modalidad de investigación es plantear soluciones a problemas específicos, entonces es necesario describir la realidad, la situación actual del problema o necesidad que se pretende modificar mediante la propuesta. La metodología para la realización del diagnóstico dependerá de la naturaleza y necesidades de la propia investigación, pudiendo apoyarse en una investigación documental, de campo o mixta (p.10).
Además Galíndez (2010) plantea que, desarrolla la fase en los aspectos
de definir los objetivos, refiriéndose con esto a la determinación de la
necesidad a plantear, el contexto geográfico y temporal en el sitio donde se
plantea el proyecto y, la realización del diseño del estudio; donde se
describen los procedimientos para obtener los datos e información para
resolver el problema.
Para el Trabajo Especial de Grado se desarrollará la fase de diagnóstico
elaborando el diseño del estudio, en esta etapa se recolectan los datos
necesarios para la elaboración del proyecto, aplicando las diferentes técnicas
de recolección, tales como manuales técnicos, revistas, libros, planos
funcionales o electrónicos, y principalmente la aplicación del instrumento de
la encuesta, con el propósito de recabar la mayor cantidad de información
mediante la investigación de campo.
Fase de Alternativas de Solución
Esta fase se refiere a la comparación de la solución a plantear en el
Trabajo Especial de Grado con otras alternativas que difieran en costos,
87
características, ventajas y desventajas del método planteado, pero que
igualmente resuelvan el problema descrito en el Trabajo Especial de Grado.
Fernández (2002), infiere que:
Es el estudio pormenorizado de todas las alternativas posibles, incluidas las exteriores y de pesar y medir las más probables y, dentro de ellas las mejores, es decir aquellas que ofrecen más garantías de poder llevarse a cabo con menores costos totales y mayores beneficios (p.22).
Para el Trabajo Especial de Grado, se compara el método de resolución
del problema, de módulos para generación de electricidad inalámbrica de
forma controlada y con el fin de brindar una herramienta al momento de
analizar y comprobar de forma práctica los cálculos y métodos de energizar
un circuito eléctrico con otras posibles alternativas que den solución al
problema planteado.
Fase de Propuesta
Galíndez (2010), define esta fase como “el propósito, destinatarios y la
justificación de la propuesta, así como los fundamentos teóricos que la
sustentan” (p.13). En esta fase se presenta el prototipo con la sustentación
teórica, práctica, de factibilidad, debidamente justificada y, se describen las
delimitaciones que tiene la propuesta, luego se ejecuta la propuesta
estableciendo las etapas de diseño. También se presentará el diseño de la
propuesta que resuelve el problema planteado en el capítulo I.
Operacionalización de las Variables
Según Arias F. (2006) “consiste en tomar el modelo de un determinado
problema y expresarlo en indicadores que permitan medir el
comportamiento del mismo, así como los asociados a él” (p.64).
88
En tal sentido, Balestrini manifiesta que operacionalización "Está
relacionado con los enunciados relativos a las propiedades (dimensiones)
consideradas esenciales del objeto u hecho referido en la definición. Se trata
aquí de descomponer el concepto original en las dimensiones que lo
integran. Implica seleccionar los indicadores contenidos, de acuerdo al
significado que se le ha otorgado a través sus dimensiones a la variable en
estudio. Debe indicar de manera precisa el qué, cuándo y cómo de las
variables y las dimensiones que la contienen" (p.114).
De este modo, la operacionalización de variables, es fundamental porque
a través de ella se precisan los aspectos y elementos que se quieren
conocer, cuantificar y registrar con el fin de llegar a conclusiones. A
continuación se presenta el cuadro de operacionalización de variables
ajustado según la investigación que se pretende desarrollar.
Cuadro 3
Operacionalización de las Variables
Variable Tipo de Variable Dimensión Indicador Instrumento
Situación actual Independiente
Resumen, Tema, Comparación,
Definición, Concepto, Conclusión.
Cuaderno de campo
Componentes Dependiente Función .Activos o Pasivos
Diseño electrónico Dependiente Adquisición de datos Digitales o
analógicos Plano, Diagrama
Prototipo del modulo Dependiente Construcción del
modulo
Pruebas Dependiente
Funcionamiento
Aceptación
Medición de I,V,PMedición de
inducción, eficiencia del convertidor.
Protocolo de PruebaDefensa del prototipo
Fuente: Duque (2015)
89
Población
Arias (1999), define población o universo como “al conjunto para el cual
serán válidas las conclusiones que se obtengan: a los elementos o unidades
(personas, instituciones o cosas), involucradas en la investigación” (p.17). La
población definida en el Trabajo Especial de Grado es los sistemas de
transmisión y recepción de energía eléctrica inalámbrica.
Muestra
Para Balestrini (1997), La muestra “es obtenida con el fin de investigar, a
partir del conocimiento de sus características particulares, las propiedades
de una población” (p.138).
Por lo tanto, para el presente Trabajo Especial de Grado, se toma como
muestra a los sistemas de transmisión y recepción de energía eléctrica
Técnicas e Instrumentos de Recolección de Datos
Las técnicas de recolección de datos son las herramientas utilizadas por el
investigador con el propósito de recabar la mayor cantidad de datos posible
para su posterior análisis. Entre las técnicas que serán empleadas durante la
fase de ejecución de esta investigación estarán; la observación directa, el
diario de campo.
90
Para hurtado (2000), “la observación es la primera forma de contacto o de
relación con los objetos que van a ser estudiados. Constituye un proceso de
atención, recopilación y registro de información, para el cual el investigador
se apoya en sus sentidos (vista, oído, olfato, tacto, sentidos kinestésicos, y
cenestésicos), para estar al pendiente de los sucesos y analizar los eventos
ocurrentes en una visión global, en todo un contexto natural de este modo la
observación no se limita al uso de la vista.”.
Según Ramos (2010) el diario de campo “Es un cuaderno en el que una
persona va anotando, con frecuencia y cuidadosamente todos los hechos
durante un tiempo y experiencia determinados, se usa como herramienta de
investigación; asume las tares de resolver problemas prácticos y reflexionar
sobre los eventos para modificar las acciones y garantiza el cumplimiento de
los objetivos propuestos”. En otras palabras es un instrumento de registros
de datos, donde se anotan observaciones, experiencias, actividad, dudas
hipótesis de forma precisa y detallada.
Técnicas de Análisis de los datos
Este proceso se realizará luego de la recolección de datos para la
elaboración del proyecto. Arias (1999), define este paso como:
Las distintas operaciones a las que serán sometidos los datos que se obtengan: clasificación, registro, tabulación y codificación si fuere el caso. En lo referente al análisis, se definirán las técnicas lógicas (inducción, deducción, análisis, síntesis), o estadísticas (descriptivas o inferenciales), que serán empleadas para descifrar lo que revelan los datos que sean recogidos (p. 25 y 26).
En lo referente a la observación científica, el análisis se realizará mediante
el registro en papel y la posterior tabulación de las mediciones eléctricas y
electrónicas que serán necesarias para corroborar el funcionamiento del
prototipo, para luego ser tratado con técnicas estadísticas para la
determinación de errores en las mediciones.
91
En cuanto al diario de campo, una vez recolectados los datos se
interpretan y se analizan los que permita al investigador señalar sus propias
conclusiones, para realizar una verificación de los datos obtenidos conforme
a los objetivos propuestos, gracias a que se trata de una investigación
estructurada.
92
CAPÍTULO IV
RESULTADOS
Según Varona (1999). Un resultado científico son “productos terminados y
medibles que debe aportar el proyecto a partir de los recursos materiales,
humanos disponibles y del empleo de métodos, técnicas y procedimientos
científicos, con vistas a alcanzar sus objetivos específicos y contribuir en
consecuencia, a la solución del problema” (p.17).
Este capítulo se presenta los resultados y la interpretación de los mismos
en base a la metodología utilizada. Caso específico las respuestas aportadas
por los entrevistados involucrados en el estudio, así como los cálculos fisco
matemáticos que se hallaron a través de fórmulas y por último el diseño y la
elaboración del prototipo. A continuación se presentan la información según
los pasos que se cumplieron para el desarrollo de la metodología aplicada.
Fase de Diagnostica
Para Orozco, Labrador y Palencia (2002), “la fase de diagnóstico es la
reconstrucción del objeto de estudio fundamentándose en la detección de
situaciones donde se pongan de manifiestos la necesidad de realización” (p.
186).
Las tomas eléctricas son las encargadas del suministro eléctrico de los
equipamiento y por ende su funcionabilidad, en lo cual es importante su buen
estado y las cantidades adecuadas según el uso del área, por ende en
laboratorios de electrónica donde se usan una gran cantidad de equipos de
93
medición y alimentación para el desarrollo e ejecución de las prácticas en
donde el grupo de estudiantes requiere de conectar osciloscopios, fuente de
alimentación, generador de señales, computadoras portátil, entre otros y
llegando a usar en algunos casos más de un equipo del mismo tipo.
Para llevar estas tareas es necesaria toda una logística, con el propósito
de organizar y conectar todas las herramientas requeridas según las pruebas
que deban realizar según las especificaciones de la práctica. Debido a la
carga académica y a la cantidad de alumnos muchas veces se debe dividir
las secciones en dos grupos que no cuentan con más de tres horas para
llevar a cabo las mismas y tomar los resultados requeridos para la
elaboración de los informes.
Estas actividades según la cantidad de circuitos a probar, el nivel de
dificultad y la cantidad de mediciones requeridas puede ser un proceso que
dura más de 3 horas. La ejecución de las mismas una vez que todo está en
la disposición y no se presenten ningún tipo de eventualidad es sencilla de
manera que se tenga el circuito energizado, todo en queda en base a los
cálculos y mediciones tomadas.
En el caso de alimentación del equipamiento son susceptibles a percances
o dificultades motivadas a faltantes de tomas para conectar, faltante de
cables de alimentación, o exceso de cableado en el mesón de trabajo. Es por
ello que muchas veces esto representa inconvenientes para la ejecución de
las prácticas así como representa riesgos tanto de seguridad para los
equipos de medición y alimentación como para el propio estudiante.
Lo mencionado anteriormente conlleva a la necesidad de realizar estudios
que aumenten la posibilidad de crear herramientas que faciliten la ejecución
de las prácticas en los laboratorios de electrónica representando un beneficio
inminente para la calidad educativa de los estudiantes, aprovechando tanto
los recursos intelectuales como materiales con los que se cuenta en el país.
Análisis de los resultados del cuaderno de campo
94
Población
La población a utilizar para la aplicación del instrumento son los sistemas
de transmisión y recepción de energía eléctrica inalámbrica.
Muestra
La muestra a utilizar es los sistemas de transmisión y recepción de
energía eléctrica.
Instrumento
El instrumento aplicado fue el cuaderno de campo, durante el tiempo
concebido para el proyecto, equivalente a 16 semanas.
Seguidamente se presenta en el cuadro 3 la ficha técnica del cuaderno de
campo, cuya finalidad es la obtención de información primaria que permita la
consecución de los objetivos del presente proyecto, así como también la
percepción sobre los diferentes problemas planteados en la herramienta
Cuadro 4
Ficha Técnica del cuaderno de campo
Persona Responsable Danny Duque
Fecha
Lugar
Tema Implementación de Modulo emisor-
receptor de energía eléctrica
inalámbrica para laboratorio de
electrónica del IUPSM extensión
95
Caracas
Objetivo
Observación
Fuente: Duque (2015)
Observaciones del Cuaderno de Campo:
Estructuración del laboratorio de Electrónica
- Cantidad de tomas
- Cantidad de tomas operativas
- Cantidad de tomas inoperativas
- Cantidad de equipos
- Capacidad del laboratorio
- Cantidad de mesones
- Cantidad de cables de alimentación de los equipos
Organización de las prácticas en el laboratorio:
- Horas académicas para el laboratorio
- Cantidad de alumnos
- Materias dictadas en laboratorio
- Cuantos grupos de trabajo
Conclusión del Cuaderno de Campo
96
Fase de Propuesta
Dubs (2002), explica que:
La elaboración de la propuesta es el producto del procedimiento de los insumos obtenidos a través del diagnóstico o evaluación de las necesidades, mediante entrevistas o la aplicación de instrumentos de discrepancias. Puede referirse a la formulación de políticas, tecnologías, métodos, procesos entre otros, que represente la solución de la necesidad previamente detectada. (p. 15).
Por lo antes expuesto se plantea la siguiente propuesta, el diseño de un
módulo emisor receptor de energía eléctrica inalámbrica para laboratorios de
electrónica de IUPSM extensión Caracas, motivado a reducir el exceso de
conexiones eléctricas y percances que puedan ocurrir por faltantes de tomas
eléctricas, así como brindar a los estudiantes una herramienta que facilite la
ejecución y desarrollo de las prácticas. Es importante destacar que cuando
se habla de este módulo inalámbrico, se trata de un sistema integrado por
varias etapas empleando la tecnología WIFI que permitirá enviar y recibir la
energía eléctrica.
En el proceso de la investigación se pretende estudiar los diferentes
circuitos eléctricos que se pueden utilizar para generar y recibir energía
eléctrica inalámbrica, así como estudiar la condición de los laboratorios para
garantizar el diseño de un dispositivo versátil, útil y seguro para los
estudiantes que asisten a sus prácticas. Este proyecto es aplicable a todos
los laboratorios, debido a que plantea la introducción de nuevas tecnologías
que se pueden encontrar actualmente.
Objetivo
97
El presente Trabajo Especial de Grado está enfocado en alcanzar el
diseño y la implementación de un módulo que permita recibir y emitir energía
eléctrica inalámbrica y pueda ser implementado en el laboratorio electrónica
del IUPSM
Justificación
Debido a la necesidad de mejorar las condiciones del laboratorio de
electrónica en lo que se refiere a las conexiones eléctricas para la
energización del equipamiento usado y su vez brindar a los estudiantes
disminución del tiempo en la organización de herramientas requeridas para
las prácticas. Se pretende realizar la presente investigación como una forma
de contribuir a la resolución del problema.
El diseño de este módulo permitirá no solo emitir energía eléctrica sino
también recibir con ajuste de frecuencia y distancia para ampliar en rango de
uso del sistema.
Alcance
El alcance es el diseño, construcción e implementación de un módulo
emisor y receptor de energía eléctrica inalámbrica bajo el empleo de
tecnología Wifi
Delimitación
El módulo emisor y receptor de energía eléctrica inalámbrica, solo podrá
ser utilizado con tecnología Wifi como método envió de datos por la facilidad
y desempeño del misma
98
Desarrollo de la propuesta
Este proyecto está fundamentado en el diseño de un módulo para emisión
y recepción de energía eléctrica inalámbrica que sirva para el laboratorio de
electrónica. Para una mejor descripción del diseño planteado, se muestra un
diagrama de bloques (figura 30), en el cual se visualizan las etapas que lo
conforman, y de la interrelación entre las mismas.
Figura 30. Diagrama de bloques. Fuente: Duque (2015)
Circuito del Microcontrolador PIC16F88
Se seleccionó el microcontrolador PIC16F88 de la gama alta, ya que
proporciona muchas ventajas al utilizarlo en el presente diseño, debido a su
alta integración, permitiéndole poseer grandes características técnicas,
físicas y electrónicas, por tanto, al utilizarlo se ahorra espacio en el circuito
99
Carga
Bobina
Captora
Rectificador
Bobina
Inductora
Módulo de control
Oscilador HF
Etapa de potencia
Entrada de
Línea
impreso, brindando mayor fiabilidad en el sistema.
Figura 31. Circuito esquemático del microcontrolador PIC 16F88. Fuente: Duque (2015).
El 16F88 está incorporado a los sistemas EB88, y PICCITO 16F88 y
permite, a través de un firmware Bootloader residente en el 16F88,
autoprogramar (self-programming) su memoria FLASH a través de cable
serial DB9-DB9 ó un cable de interfaz USB-serial.
Especificaciones técnicas:
Procesador: microcontrolador multifunciones PIC16F88-I/P de 20 Mhz,
18 pines DIP, de Microchip, 100% de compatibilidad con 16F628, 16F84.
Arquitectura: Harvard, memoria de código de 14 bits, separada de la
memoria de datos de 8 bits. Procesamiento “pipeline”.
Tecnología: RISC (reduced instruction set computer), con 35
instrucciones.
Memoria: 4K localidades (14 bits) de FLASH, 368 localidades (8 bits) de
RAM, 256 localidades (8 bits) de EEPROM.
Autoprogramación de la memoria FLASH: a través de un firmware
bootloader residente en el 16F88.
Puertos digitales: puerto A de 5 bits, puerto B de 8 bits, un total de 13
bits programables como entradas o como salidas.
100
Capacidad de salidas: cada bit de salida puede tomar (“sink”), ó generar
(“source”), hasta 25 miliamperes.
Puertos seriales: USART compatible RS232. SSP Puerto serial
síncrono con 2 modos de operación: SPI (Serial Peripheral Interface, modos
Master/Slave) eI2C (Integrated, Integrated Circuit. Modo Slave)
Convertidores A/D: 7 canales, con 10 bits de resolución.
Funciones adicionales: power-on reset, brown out reset, power up
timer, watch dog, code protection , sleep (bajo consumo).
Temporizadores: 3 temporizadores. Un generador de PWM
Diagrama de bloques:
Asignación de señales en los pines:
101
Etapa de Salida
Esta etapa está conformada por un circuito en resonancia eléctrica,
emplea el fenómeno que se produce en un circuito en el que existen
elementos reactivos (bobinas y capacitores) cuando es recorrido por una
corriente alterna de una frecuencia tal que hace que la reactancia se anule,
en caso de estar ambos en serie, o se haga infinita si están en paralelo. En
un circuito compuesto únicamente por bobina y condensador en paralelo la
impedancia del conjunto (Zp) será la combinada en paralelo de ZL y ZC
Siendo Xp la reactancia del conjunto, su valor será:
102
Estudiando el comportamiento del conjunto para distintos valores de ω
tenemos:
ω = 0 Xp = 0
ω < ω0 Xp > 0 ===> Comportamiento inductivo
ω0² L C = 1 Xp = ∞
ω > ω0 Xp < 0 ===> Comportamiento capacitivo
ω = ∞ Xp = 0
Luego f0 será:
Siendo f0 la denominada frecuencia de anti resonancia a la cual la
impedancia se hace infinita.
Donde L es la inductancia de la bobina expresada en henrios y C es la
capacidad del capacitor expresada en faradios
103
Figura 32. Circuito esquemático de la etapa de salida. Fuente: Duque (2015)
Proceso de Fabricación del Circuito Impreso
Se utiliza lámina de bakelita de una sola capa de cobre ó de cara
simple, la misma viene de varios tamaños pero normalmente su tamaño
comercial tiene las dimensiones de una hoja tamaño carta (este fue el
tamaño utilizado).
Se cortan en trozos de acuerdo al tamaño del impreso realizado con la
ayuda del computador y el programa Ares ® que es un anexo del programa
matriz Proteus Profesional Edition ® versión 8. Programa muy útil y versátil
para simular y realizar circuitos impresos con gran facilidad. En este proyecto
el circuito impreso se dividió en dos partes:
Una parte para el circuito digital donde residen el PIC 16f88, el
regulador 7805, circuitería involucrada para cada uno de ellos. Esta placa
104
tiene unas dimensiones aproximadas de 8x13 cm la cual se cortó con mucho
cuidado con la ayuda de un bisturí (el corte es más uniforme que cuando se
hace con una segueta). Este método amerita de cierta paciencia para realizar
varias veces cortes longitudinales cada vez más profundos y partirla como
una galleta cuando sea el momento. Las bakelitas vienen con cierto
pegamento que debe ser removido con la ayuda de un jabón líquido y un
posterior lijado; al terminar este proceso no se debe tocar ni con las yemas
de los dedos.La otra parte corresponde a la etapa de salida ó de potencia, se
imprimen en papel transfer con la ayuda de una impresora láser los impresos
obtenidos mediante Ares en nuestro caso se utilizó papel de marca Pulsar de
tipo Toner Transfer System (esta viene en pliegos de 8-1/2” x 11”).
Figura 28. Bakelita cortada e impresión en papel transfer.
Se realiza el copiado del negativo del circuito impreso contenido en el
papel transfer sobre la bakelita utilizando para ello el método de transferencia
térmica que no es otra cosa que aplicar un calor lo bastante uniforme sobre
el papel sobrepuesto a su vez a la bakelita; dejándolo adherido a la placa de
cobre.
105
Este calor se aplica con la ayuda de una plancha de uso común en el
hogar, teniendo mucho cuidado de que el papel transfer no se mueva de sitio
sobre la bakelita, luego se remueve cuidadosamente con abundante agua ya
que se debe remover todo el papel transfer dejando sólo el tóner pegado a la
placa de cobre. Se deja la bakelita con el tóner en un recipiente bajo la
acción del ácido percloruro férrico para moldear las pistas de cobre; este
proceso puede demorar hasta unos 20 a 25 min.
Figura 29. Acción del ácido sobre el cobre de la bakelita.
Para remover el tóner adherido al circuito impreso, después de que el
ácido haya hecho su trabajo se debe frotar con cuidado varias veces la placa
con una lija metálica de numero 320 hasta que no quede residuos del mismo
y lavar muy bien las piezas con abundante agua para detener la acción
corrosiva del percocluro férrico. A continuación se procede a la apertura de
los orificios con la ayuda de un taladro y una broca adecuada al diseño del
106
impreso; se logran mejores resultados al realizar previamente pequeños
orificios con la punta de un cuchillo o bisturí sobre los puntos a taladrar.
Como parte final del impreso, se fijan los componentes a la placa
teniendo mucho cuidado de no sobrecalentar las pistas ó provocar cortos en
el impreso por exceso de estaño.
Estudios de Factibilidad
Se tiene que para Cerda (1995):
La factibilidad de un proyecto tiene como finalidad permitir la selección entre las variantes (si ésta no se ha cumplido en la fase anterior), determinar las características técnicas de la operación, fijar los medios a implementar, establecer los costos de operación y evaluar los recursos disponibles, reales y potenciales (p.75).
Se puede afirmar que los estudios de factibilidad son los análisis que se
realizan para determinar la viabilidad de que un producto o proyecto pueda
llevarse a cabo y si puede ser exitoso o no, para luego determinar las
estrategias que se deberán desarrollar para cumplir con los objetivos
establecidos.
La factibilidad debe estar estructurada en 4 aspectos básicos; el
Económico, financiero, técnico, y el operacional
Estudio Económico
Para el estudio económico del presente proyecto se mostrará un
presupuesto con los materiales utilizados (cuadro 5).
Llenar Cuadro con componentes usados
ITEM DESCRIPCIÓN UNIDAD CANTIDAD PRECIO UNITARIO (Bs)
MONTO (Bs)
1 Microcontrolador PIC 1 2500 2500
107
16f88
2 Transistor IRFZ44N 1 1500 1500
3 Regulador 7805 1 800 8004 Optoacoplador 4n25 1 1000 10005 Capacitores 5 500 2500
6 Resistencias 5 100 5007 Baquelita ½ carta 1 3000 3000
8 Percloruro férrico ½ litros 1 2000 2000
9 Papel transfer 1 600 600
10
Mano de Obra Asesor Metodológico
Hora8 30,00 864,00
Mano de Obra Tutor 16 30,00 1728,00Mano de obra Autor 240 24,00 4947,78
Subtotal 21939.78
Iva (12%) 2632.77
Total 24572.55
Tal como se observa en el cuadro 5, el costo de la propuesta es de
24572.55 Bs lo que constituye una cantidad accesible tanto por el alumno
como por la empresa, lo que demuestra que es un proyecto factible desde el
punto de vista económico.
Estudios Técnicos
Los componentes y piezas que integran en el prototipo son de fácil acceso
en el mercado Nacional. Algunos de componentes son fabricados en el país
y otros son importados, en tal sentido el proyecto se considera factible desde
el punto de vista técnico, además de contar con los recursos necesarios
como herramientas, conocimientos, habilidad y experiencia, que son
imperiosos para efectuar las actividades o procesos que requiere el proyecto.
Estudios Operacionales
108
A pesar de que el prototipo desarrollado está enfocado para el personal
técnico en los laboratorios, puede ser operado por cualquier persona con
conocimientos básicos de electrónica e informática, que tenga conocimientos
sobre el entorno de conexión de la red wifi, lo cual hace que el proyecto sea
factible la propuesta desde el punto de vista operacional.
Análisis de Costo Beneficios
La implementación del módulo emisor y receptor de energía eléctrica
inalámbrica, disminuye notablemente el tiempo de ejecución de las practicas
por lo que representa una disminución del gasto energético, además de
representar menos horas académicas por ende disminución de gastos
operativos del laboratorio.
109
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Conclusiones
El inconveniente extremo de la proliferación de productos con carga
eléctrica, cada uno con una fuente de carga de energía incompatible, debe
ser superado. De tres a cuatro mil millones de unidades se realizan cada
año, un mercado potencial para los pares de carga inalámbrica de hasta diez
mil millones de dólares anuales, teniendo en cuenta el crecimiento del
mercado y un mercado aliado de energía inalámbrica para productos
electrónicos y eléctricos de consumo que no necesitan de carga. De hecho,
la eliminación masiva de fuentes de alimentación externas no estandarizadas
para la electrónica de consumo es una barbaridad medioambiental de
preocupación para los gobiernos. Un usuario típico de dispositivos
electrónicos, ahora tiene al menos tres cargadores diferentes y por lo menos
el mismo número de cables para la carga de energía y para funciones de
transferencia de datos.
Dado a las nuevas tendencias e invenciones electrónicas uno de los
avances vanguardistas es la no utilización de cables para la energización de
los dispositivos electrónicos, convirtiéndolos en verdaderos dispositivos
inalámbricos. A pesar de ser una tecnología no muy nueva, recientemente se
han realizado grandes avances en esta temática, siendo las principales áreas
de desarrollo todas aquellas relacionadas a la electrónica de potencia. La
transferencia de la energía inalámbrica o el poder inalámbrico son la
transmisión de energía eléctrica de una fuente de alimentación a una carga
eléctrica sin una conexión física propicia. La transmisión inalámbrica es útil
en casos donde los alambres que interconectan son inoportunos,
arriesgados, o imposibles. La mayor parte de forma común de la transmisión
de potencia inalámbrica se realiza usando la inducción directa seguida de la
110
inducción magnética resonante. Otros métodos bajo la consideración
incluyen la radiación electromagnética en la forma de microondas o lásers.
Una corriente eléctrica que fluye a través de un conductor lleva la energía
eléctrica. Cuando una corriente eléctrica pasa por un recorrido hay un campo
eléctrico en el dieléctrico que rodea al conductor; líneas del campo
magnético alrededor del conductor y líneas de fuerza eléctrica radialmente
sobre el conductor.
La inducción electromagnética es proporcional a la intensidad de la
corriente y voltaje en el conductor que produce los campos y a la frecuencia.
Más alto la frecuencia el más intenso el efecto de la inducción. La energía se
transfiere de un conductor que produce los campos (la primaria) a cualquier
conductor al cual los campos afecten (el secundario). La parte de la energía
del conductor primario pasa inductivamente a través del espacio en el
conductor secundario y la energía disminuye rápidamente a lo largo del
conductor primario. La inducción más alta que resulta de la frecuencia más
alta es la explicación de la diferencia aparente en la propagación de
perturbaciones de alta frecuencia de la propagación del poder de baja
frecuencia de sistemas de la corriente alterna. Más alto la frecuencia los más
preponderantes se hacen los efectos inductivos que transfieren la energía del
recorrido al recorrido a través del espacio. Más rápidamente las
disminuciones de la energía y la corriente mueren a lo largo del recorrido,
más local es el fenómeno.
Dado estos avances y aplicaciones comerciales de la energía inalámbrica,
se planteó el diseño de un módulo de transmisión de energía para el
laboratorio de electrónica de potencia, permitiendo con ello dar una
herramienta para el análisis y estudio de las propiedades y características de
estos sistemas de energía, además de permitirle a los catedráticos de las
materias comprobar de forma práctica fácil y sencilla los conocimientos
teóricos impartidos en la aulas de clases, conllevando con esto a un mejor
desarrollo pedagógico en la materia.
111
Recomendaciones
El uso de componentes electrónicos de alta integración ofrece más
fiabilidad y estabilidad al circuito. La disminución del margen de error
(demostrado en la práctica) así lo confirma. Los componentes discretos
tienen la desventaja de ocupar más espacio en la placa del circuito impreso y
complica la elaboración.
Es importante realizar un mercadeo en los diferentes comercios de
artículos electrónicos (durante la fase de culminación del diseño), para
encontrar los dispositivos que mejor se adapten al proyecto que se está
realizando. Un componente con baja disponibilidad puede marcar la
diferencia en la culminación del proyecto.
En la ejecución de cualquier proyecto es imprescindible leer y comprender
la información suministrada por el fabricante de cada uno de los
componentes a través de sus hojas de datos ya que es la única forma de
conocer las ventajas y limitaciones que ofrecen al diseño.
La utilización del software de diseño, simulación y elaboración de
impresos como el Proteus Profesional Edition ® v7 demostró ser muy eficaz
en la realización del diseño y el circuito impreso.
En la fabricación de la carcasa se sugiere trabajar con materiales fáciles
de moldear, con cierta dureza ante la manipulación y dependiendo del uso,
que ofrezcan además el aislamiento eléctrico apropiado. Para este proyecto
fue seleccionado (con las características mencionadas) el material acrílico
logrando óptimos resultados.
112
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https://es.wikipedia.org/wiki/Rectificador. [Consulta: 2015, Julio 25, 3:30
pm]
116
ANEXOS
117
ANEXO ACuaderno de Campo
118
[ANEXO A-1]
REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO
“SANTIAGO MARIÑO”
EXTENSIÓN CARACAS
Cuaderno de Campo
Proyecto: Diseño de Módulo Trasmisor y Receptor de Energía Eléctrica
Inalámbrica
Autor: Danny Duque
Caracas, Octubre 2015.
119
[ANEXO A-2]Diagnóstico de la problemática
Debido al aumento de la capacidad de población estudiantil y por ende
mayor equipamiento para la elaboración de las prácticas en los laboratorios,
cada día se hace más imperiosa la necesidad de contar con un mayor
número de tomas eléctricas ya que esto ocasiona que no todos los
estudiantes asistan al laboratorio en las horas completas de carga
académica, llevando incluso a tener que hacer división según el total de
alumnos, es notable que en el laboratorio cuenta con 2 tomas eléctricas por
mesón, en el cual deben conectarse por lo menos 5 equipos para la
realización de las practicas, ocupando por tanto, ambas partes del meson por
solo una pareja de estudiantes que conforman el grupo de trabajo.
Es por ello que las instituciones educativas requieren estar dotadas de
módulos en los laboratorios que permitan que el estudiante desarrolle
habilidades y competencias con el conocimiento previamente adquirido para
analizar los métodos y circuitos de transmisión y recepción de energía de
forma inalámbrica. Situación que no está ocurriendo en el Instituto
Universitario Politécnico Santiago Mariño, caso específico en los laboratorios
de electrónica, pues allí se carece de las herramientas necesarias para
aprender nuevas tendencias y tecnologías en la transmisión eléctrica,
aunado al estudio de sistemas oscilantes acoplados, como etapas de
potencia y reconversión energética.
Objetivos El siguiente cuaderno de campo tiene como objetivos, servir como una
herramienta para la recopilación y tabulación de los datos primarios objetivos
directamente de la población objeto de estudio.
Delimitación Su uso está delimitado al ámbito de los módulos trasmisor y emisor de
energía eléctrica inalámbrica con tecnología wifi
120
[ANEXO A-3]
Persona Responsable Danny Duque
Fecha Septiembre 2015
LugarLaboratorio de Electrónica IUPSM
extensión Caracas
Tema
Implementación de Modulo emisor-
receptor de energía eléctrica
inalámbrica para laboratorio de
electrónica del IUPSM extensión
Caracas
ObjetivoIdentificar la estructuración del
laboratorio
Observación
Herramientas:Tester, Diario de Campo
- Cantidad de tomas
- Cantidad de tomas operativas
- Cantidad de tomas inoperativas
- Cantidad de equipos
- Capacidad del laboratorio
- Cantidad de mesones
- Cantidad de cables de alimentación de los equipos
Conclusiones:
Pág. 1
[ANEXO A-4]
121
Persona Responsable Danny Duque
Fecha Octubre 2015
LugarLaboratorio de Electrónica IUPSM
extensión Caracas
Tema
Implementación de Modulo emisor-
receptor de energía eléctrica
inalámbrica para laboratorio de
electrónica del IUPSM extensión
Caracas
ObjetivoOrganización de las prácticas en el
laboratorio
Observación
Herramientas:Diario de Campo
- Horas académicas para el laboratorio
- Cantidad de alumnos
- Materias dictadas en laboratorio
- Cuantos grupos de trabajo
Conclusiones:
Pág. 2
122
ANEXO “B”GUÍA DE PRACTICAS DE LABORATORIO
123
[ANEXO B-1]
124
[ANEXO B-2]
125
[ANEXO B-3]
126
[ANEXO A-4]
127
[ANEXO B-5]
128
[ANEXO B-6]
129
[ANEXO B-7]
130
[ANEXO B-8]
131
[ANEXO B-9]
132
[ANEXO B-10]
133
[ANEXO B-11]
134
[ANEXO B-12]
135
[ANEXO B-13]
136
[ANEXO B-14]
137
[ANEXO B-15]
138
[ANEXO B-16]
139
[ANEXO B-17]
140
[ANEXO B-18]
141
[ANEXO B-19]
142
[ANEXO B-20]
143
[ANEXO B-21]
144
[ANEXO B-22]
145
[ANEXO B-23]
146
[ANEXO B-24]
147
ANEXO “C”DIAGRAMA DE FLUJO
148
[ANEXO C-1]
149
INICIO
CONFIGURACIÓN DEL MICROCONTROLADOR PIC16f88
(PINES IN/OUT, OSCILADOR)
INTERRUPTOR 1 PULSADO?
INTERRUPTOR 2PULSADO?
SALIDA A NIVEL ALTO. RETARDO
INCREMENTA TIEMPO RETARDO
(DECREMENTO FRECUENCIA)
DECREMENTA TIEMPO RETARDO
(INCREMENTO FRECUENCIA)
FIN
ANEXO “D”HOJA DE DATO DEL LM 7805
150
[ANEXO D-1]
151
[ANEXO D-2]
152
[ANEXO D-3]
153
ANEXO “E”HOJA DE DATO DEL 1N4007
154
[ANEXO E-1]
155
[ANEXO E-2]
156
ANEXO “F”PIC 16F88
157
[ANEXO F-1]
158
[ANEXO F-2]
159
[ANEXO F-3]
160
[ANEXO F-4]
161
[ANEXO F-5]
162
ANEXO “G”SÍNTESIS CURRICULAR
163
[ANEXO G-1]
RESUMEN DEL CURRICULUM VITAE
Nombre: Danny Edicon Duque Lizarazo.
CI: 14.606.245
Fecha de Nacimiento: 29 de Octubre de 1979.
- Educación Primaria, Colegio Santa Rosalía de Palermo Julio 1991, San
Cristóbal-Edo Táchira.
- Educación Secundaria y Diversificada, Colegio Santa Rosalía de Palermo,
Julio 1996, Titulo Obtenido Bachiller en Ciencias; San Cristóbal-Edo
Táchira.
- Universitaria, Instituto Universitario de Tecnología Agro-Industrial Región
los Andes, Titulo Obtenido: Técnico en Electrónica Industrial Agosto 2004.
Experiencia Laboral.
- Central de Suministros Médicos, Cargo: Asistente Técnico Octubre
2005-Julio 2006, San Cristóbal-Edo Táchira.
- Seijiro Yazawa Iwai C.A, Cargo: Técnico Especialista en el área de
Oftalmología Agosto 2006 a Enero 2009, Las Mercedes-Edo Miranda.
- Continental Medica C.A Gerente Operativo de Servicio Técnico Enero
2009 Hasta la Actualidad.
164