Bicycle generator: The ultimate DIY guide (With examples!)/es

Datos de ubicación

Mapa	Cargando mapa... +− Folleto | © Colaboradores de OpenStreetMap
Ubicación	Arcata , California
Coordenadas	40° 51' 59.46" N, 124° 4' 58.22" O

Seguramente ya conoces la energía generada por pedaleo, al menos en su forma más convencional: ¡montar en bicicleta! En CCAT, hemos ampliado la idea de usar el pedaleo para crear energía que se pueda transformar en trabajo. Pedaleando en bicicleta puedes alimentar un televisor, una computadora portátil, una lavadora, un taladro... las posibilidades solo están limitadas por tu imaginación.

El propósito de esta página es ofrecer una guía práctica para construir un generador accionado por bicicleta . Los dos primeros pasos también serán útiles para quienes deseen construir un dispositivo mecánico accionado por pedales , ya que los componentes son básicamente los mismos, con algunas pequeñas diferencias que se especificarán en cada caso.

Por supuesto, no está de más pedir ayuda a Bart Orlando, el experto en sistemas de pedales de la zona . Como referencia para tu proyecto, CCAT mantiene una lista de dispositivos en los que han trabajado los estudiantes.

Estos son los componentes necesarios para fabricar un dispositivo eléctrico casero alimentado por pedales:

• Una bicicleta estática o una bicicleta de ejercicio
• Una correa y una polea
• Un generador
• Un diodo
• Un fusible
• Una batería
• Un inversor
• Una máquina simple

La bicicleta es el primer elemento de un dispositivo de propulsión a pedales. Casi cualquier bicicleta sirve, incluyendo una de varias velocidades, una de montaña e incluso una bicicleta estática (como la que se usa en la licuadora eléctrica de pedales CCAT ). La característica principal es que los brazos o las piernas hacen girar una manivela conectada a un engranaje, lo que provoca el giro de la rueda.

Diseñar un dispositivo accionado por pedales con una bicicleta estándar, como el generador portátil de energía a pedales de Rowan, tiene sus ventajas. Sin embargo, requiere más esfuerzo que usar una bicicleta estática, ya que esta última está diseñada para permanecer inmóvil. Las bicicletas pueden ser muy económicas (en Arcata, California, un excelente recurso local es The Bike Library , donde se pueden alquilar bicicletas prácticamente gratis). Usar una bicicleta para alimentar un dispositivo ahorra en la factura de la luz y le da una segunda vida a la bicicleta.

Uno de los principales desafíos al diseñar un dispositivo impulsado por pedales es la estabilidad de la bicicleta. La rueda delantera debe permanecer inmóvil. Para ello, se puede quitar y estabilizar el cuadro colocándolo entre bloques de hormigón, o bien utilizar un soporte adecuado. La rueda trasera debe elevarse para que gire libremente. La mejor solución parece ser un soporte para bicicletas como el utilizado en el WaterPod Tour de Volts . No requiere quitar las ruedas ni modificar permanentemente la bicicleta, manteniéndola funcional. Otra opción, más laboriosa, consiste en utilizar vigas de 2x4 y madera contrachapada para crear una plataforma elevada donde la rueda quede suspendida. Es importante asegurarse de que la bicicleta sea sólida y estable.

Una vez que la bicicleta esté correctamente ajustada para permanecer inmóvil, el movimiento de los pedales debe regularse con un volante de inercia. Básicamente, un volante de inercia es un disco giratorio pesado que se utiliza para almacenar impulso. Un volante de inercia resiste los cambios de velocidad, lo que ayuda a estabilizar la rotación del eje del generador, ya que el par motor de la bicicleta es irregular. Para una explicación más detallada de los volantes de inercia, incluyendo sus características de diseño, haga clic aquí . Si no le importa que la bicicleta quede temporalmente inutilizable, puede quitar el neumático y la cámara de la rueda trasera y colocar una correa en una polea conectada al generador (en una bicicleta típica de 10 velocidades, una correa trapezoidal de tamaño B debería funcionar con una polea de 2,5 pulgadas).

La bicicleta estática como la que se usa en la Pedal Power MEOW es una excelente opción. Está diseñada para ser estática, por lo que ya debería ser estable. Además, no requiere muchos de los accesorios necesarios. En muchos casos, el volante de inercia ya viene incorporado en la rueda giratoria. Preferiblemente, se utiliza un volante de inercia montado en la parte delantera con un canal para alojar la correa del ventilador. La transmisión que ha demostrado ser efectiva es con un plato de 52 dientes en la bicicleta estática, conectado por la cadena al volante de inercia, que tiene una rueda libre de 16 dientes. El diámetro del volante de inercia que ha demostrado ser efectivo es el de un volante de inercia de metal macizo de 15,5 pulgadas de diámetro.

Se necesita una correa para conectar la rueda giratoria de la bicicleta (o el volante) al generador mediante la polea. Dependiendo de la configuración, puede ser necesario realizar algún ajuste para colocar la correa correctamente. Una vez que la rueda esté lista, simplemente coloque la correa a lo largo de la ranura y conéctela (sin dejar holgura) a la polea del generador. Puede encontrar un ejemplo del uso de correas y poleas en Samoa Hostel Pain in the Axle .

La polea funciona como la rueda de una bicicleta. La correa la conecta al generador. Esto permite que el trabajo realizado en la bicicleta se transmita al generador. Tanto la correa como la polea son máquinas simples, utilizadas comúnmente en todo tipo de proyectos mecánicos.

En los dispositivos accionados por pedales, el tipo de polea necesaria varía según si el dispositivo reemplaza un motor (como en el caso de la lavadora de pedal CCAT ) o si genera electricidad (como en el televisor accionado por pedales CCAT ). Los dispositivos que reemplazan un motor suelen usar una polea de transmisión montada en un eje. Se recomienda que la polea del generador tenga un diámetro de 3 a 4 pulgadas. El diámetro de la polea se puede modificar para facilitar el giro, utilizando una polea de mayor diámetro. Sin embargo, la polea para los dispositivos generadores de electricidad utiliza una correa de ventilador.

La correa del ventilador, como la que se usa en el televisor y la videograbadora CCAT , debe ser lo suficientemente grande como para cubrir la circunferencia del volante, la rueda del generador y la distancia entre cada rueda. Las correas trapezoidales desperdician aproximadamente el 20 % del esfuerzo de pedaleo en fricción. Las correas dentadas tienen una eficiencia de aproximadamente el 95 %.

Las palancas en los juegos de bielas, como la que se usa en el generador de vagonetas de Flock House , pueden aumentar la potencia de salida (bastante) más del 50 %. Maurice Houbracken diseñó uno de estos sistemas .

Un objetivo similar se puede lograr utilizando piñones elípticos en las transmisiones por cadena, en lugar de redondos. Por ejemplo, si el piñón acoplado a los pedales de una bicicleta es elíptico, con su eje mayor perpendicular al eje de las bielas y con el eje de los pedales pasando por el centro de la elipse, entonces la relación de transmisión varía a medida que los pedales giran. Cuando el pie del ciclista impulsa hacia abajo, la relación de transmisión es máxima para alcanzar la máxima velocidad. Cuando los pies del ciclista se mueven horizontalmente, con poca fuerza, la relación de transmisión es mínima, lo que proporciona la mejor ventaja mecánica y permite que los pies superen esta posición lo más rápido posible.

Cada una de estas configuraciones tiene un conjunto diferente de parámetros de diseño, pero su propósito es idéntico: proporcionar energía mecánica en forma de una correa giratoria a un generador que luego producirá energía eléctrica.

Podría decirse que el generador es donde ocurre la magia. El generador utiliza un movimiento giratorio (en nuestro caso, creado al pedalear una bicicleta) para hacer girar imanes, generando una corriente electromagnética. Esta corriente se puede usar de muchas maneras, pero usarla de forma indiscriminada probablemente provocará que su dispositivo eléctrico o electrónico deje de funcionar o se dañe. Puede obtener más información sobre los generadores aquí .

En el caso de esta guía, lo único que realmente importa es elegir el generador adecuado. Por lo general, el mejor generador para esta tarea es un motor de CC de imán permanente que produce 24 voltios a 600 rpm (el motor funciona como generador siempre que el diodo y el fusible estén colocados en serie, lo que en términos de ingeniería eléctrica significa en fila entre el generador y la batería).

Asimismo, entre los generadores de CC de 24 voltios que han demostrado ser eficaces se encuentran los generadores de imanes permanentes, con una velocidad nominal de 1800 revoluciones por minuto (rpm) y una potencia de salida de 1/3 de caballo de fuerza. La tensión de salida es directamente proporcional a las rpm, y este sistema puede hacer girar el generador a 900 rpm, lo que resulta en una salida de 12 voltios.

No utilice un alternador de coche. Estos deben girar demasiado rápido (entre 3000 y 10 000 rpm) y consumen un tercio de su esfuerzo al pedalear para alimentar un electroimán, en lugar de utilizar imanes permanentes que no consumen energía.

¡Ya casi terminas! Ahora solo queda la parte eléctrica. Es hora de conectar la batería al generador (con algunos pasos intermedios).

Cable de cobre trenzado de calibre 10. No utilice cable de cobre macizo. La electricidad se conduce a lo largo de la superficie del cable de cobre. Cuanto mayor sea la superficie, menor será la resistencia (pérdida de energía por conversión de electricidad en calor). Cuantos más hilos de cobre tenga, mejor.

¿Alguna vez has pasado por una fila donde se usa un torniquete para mantener a la gente avanzando en una sola dirección, hacia la estación de metro o un parque de diversiones? Un diodo funciona esencialmente de la misma manera para la corriente. Es una válvula eléctrica unidireccional colocada en el cableado positivo o negativo. Debe tener una capacidad nominal de 25 amperios y al menos 35 voltios. Dado que un motor es un dispositivo bidireccional, debe haber algo que impida que la corriente regrese por donde vino, lo que haría que el motor actuara como un motor y no como un generador (un motor realiza el trabajo opuesto al de un generador, ya que recibe corriente y la convierte en energía mecánica).

Puedes comprar un diodo en RadioShack por aproximadamente un dólar. El diodo se coloca entre el generador y la batería, con solo el fusible entre ambos. Sin embargo, un diodo tiene un terminal positivo y uno negativo. Asegúrate de conectar el positivo con el positivo y el negativo con el negativo, de lo contrario el dispositivo no funcionará. Consulta el empaque del diodo para identificar la función de cada terminal y, si aún tienes problemas, consulta con el servicio al cliente de RadioShack o de cualquier otra tienda de electrónica.

El concepto de fusible es generalmente bien conocido. Si hay una sobrecarga en el sistema eléctrico que provoca que pase demasiada corriente a través del fusible, este se funde, creando una interrupción en el circuito (conocida como circuito abierto). Esta interrupción impide que la corriente continúe su recorrido. Sí, esto evita que el dispositivo funcione. También evita que los dispositivos se dañen por un exceso de corriente. ¡Por el precio de un fusible, tu dispositivo puede volver a funcionar!

El fusible debe ser de 25 amperios y debe conectarse entre el terminal positivo de la batería y el terminal positivo del diodo.

Para ver un ejemplo de un generador de energía para bicicletas que utiliza fusibles, visite el Generador de energía para bicicletas WaterPod.

El regulador de voltaje limita la cantidad de corriente que fluye cuando la batería alcanza la carga completa para evitar daños a la misma.

Se acopla a la bicicleta estática.

La batería almacena la energía que generas y la libera de forma constante, con el voltaje y la corriente que hayas especificado. Esto significa que debes elegir una batería compatible con las necesidades de tu dispositivo. Puedes usar varias baterías en paralelo (conectadas una al lado de la otra al mismo dispositivo, en este caso un generador) para lograr la compatibilidad adecuada. Te recomiendo que consultes con un proveedor de electrónica para obtener asesoramiento sobre tu configuración específica. Una vez que hayas determinado los parámetros de la batería, solo tienes que conectar el terminal positivo del generador (diodo-fusible) al terminal positivo de la batería y el terminal negativo al terminal negativo.

Una batería de ciclo profundo de 12 voltios puede recibir una carga adicional con la fuerza del pedaleo, pero es mejor usar la fuerza del pedaleo para igualar la carga de un aparato eléctrico alimentado por la batería o mediante un inversor. Es aún mejor para cargar baterías pequeñas de linternas o teléfonos celulares. Lo ideal es no usar ninguna batería, como en el caso de la licuadora eléctrica alimentada por pedales.

Solo falta un paso...

El inversor convierte la corriente continua (la que sale del generador) en corriente alterna (la que sale del enchufe de la pared). Transforma 12 voltios de CC en 110 voltios de CA. El alternador debe tener un enchufe de tres clavijas para facilitar la conexión al dispositivo. Simplemente conecte el enchufe del dispositivo a la toma del alternador y los cables del alternador a los terminales positivo y negativo de la batería. Como siempre, asegúrese de conectar el positivo con el positivo y el negativo con el negativo.

Los inversores deben ser capaces de soportar picos de carga eléctrica. Para determinar la carga, consulte la potencia en vatios indicada en la parte posterior del aparato. Este cálculo debe utilizarse para garantizar que el inversor pueda gestionar la carga eléctrica. La eficiencia de la mayoría de los inversores varía bajo carga eléctrica, permitiendo convertir entre el 60 % y el 90 % de la corriente continua original de 12 voltios en corriente alterna de 110 voltios.

¡Eso es todo! ¡Ya puedes generar electricidad mientras haces ejercicio! Para generar electricidad para dispositivos eléctricos no electrónicos, como lámparas, no es necesario el inversor. Después de un proceso largo y arduo, finalmente llegó el momento de probarlo.

Esta parte variará según tu proyecto, pero la idea es usar una o más correas y poleas para hacer girar el mecanismo que normalmente se accionaría con energía eléctrica. En el diagrama de Matthew Rhodes , una correa está conectada directamente al motor que hace girar la lavadora. Esta es la configuración más sencilla. Para aprender sobre máquinas simples, haz clic aquí .

Bicicleta CCAT Barts

Generador de bicicletas CCAT

CCAT Brian Willson

Convertidor de energía humana CCAT

Potencia de la bicicleta infantil CCAT

Cargador de baterías para pedales CCAT

Generador de conciertos a pedal CCAT

Pedal CCAT David Brower

Batidora eléctrica de pedal CCAT

Frisbee de pedal CCAT

Conector de pedal CCAT aquí

Ordenador portátil con alimentación por pedal CCAT

Televisor CCAT alimentado por pedales

Máquina de coser de pedal CCAT

Pedal de TV y videograbadora CCAT

Lavadora de pedal CCAT

Generador de pedales CCAT de productos reales

Flock House se prepara desde los pies

Generador de vagoneta para casa de rebaño

Pedal Power MIAU

• Recursos para ciclistas:
  • En Bike Library en Arcata, California, puedes alquilar una bicicleta por 6 meses por $20. ¡Y te devuelven el dinero cuando la devuelves dentro de los 6 meses!
  • ScienceShareware tiene un ejemplo de voltaje de CC generado a partir de una bicicleta estática.
• Soportes/entrenadores para bicicletas:
  • Convergence Tech fabrica un excelente soporte diseñado específicamente para generar corriente eléctrica mediante pedales. La empresa vende instrucciones y proporciona listas de piezas para facilitar la compra. ¡La mayor parte del trabajo ya está hecho!
• Generadores:
  • ¡Mira este applet de Java que muestra cómo funcionan los generadores eléctricos! ¡Genial!
  • El directorio Thomas Register incluye una lista de proveedores de generadores.
• Diodos:
  • Aquí encontrará más información sobre la función de un diodo.
• En Mouser Electronics se pueden comprar baterías, fusibles, inversores, generadores y otros equipos eléctricos .

• Sitio web oficial de CCAT
• Consulta la investigación actual sobre la energía generada con pedales publicada por CCAT .
• Aquí encontrará información sobre la corriente eléctrica en su hogar .
• En algunos diseños de sistemas de pedaleo asistido, un alternador puede resultar útil. Infórmese sobre ellos aquí.

Sendog6913 17:30, 2 de marzo de 2008 (PST)Cal Poly Humboldt - CCAT

▼Este es un proyecto del Centro de Tecnología Apropiada del Campus de la Universidad Estatal de Humboldt . Consulte otros proyectos del CCAT aquí en Appropedia o visite la página principal del CCAT .