Generador De Van De Graaff

GENERADOR DE VAN DER GRAAFF

JULIO ALFREDO ALEANS PEROZA

ALEJANDRA FIGUEROA MARIN

HECTOR ANDRES ROJAS

SERVICIO NACIONAL DE APRENDIZAJE (SENA)

CADENA AUTOMATIZACIÓN

INSTRUMENTACION INDUSTRIAL

MEDELLÍN

2013

GENERADOR DE VAN DER GRAAFF

JULIO ALFREDO ALEANS PEROZA

ALEJANDRA FIGUEROA MARIN

HECTOR ANDRES ROJAS

TUTOR

CARLOS ANDRES CORREA DÍAZ

SERVICIO NACIONAL DE APRENDIZAJE (SENA)

CADENA AUTOMATIZACIÓN

INSTRUMENTACION INDUSTRIAL

MEDELLÍN

2013

Resumen.

El proyecto consiste en la construcción de un generador de van der Graaff con materiales de bajo costo y reciclados.

El generador de Van de Graaff es una máquina electrostática que utiliza una cinta móvil para acumular grandes cantidades de carga eléctrica en el interior de una esfera metálica hueca. Las diferencias de potencial así alcanzadas en un generador de Van de Graaff moderno pueden llegar a alcanzar los 5 megavoltios. Las diferentes aplicaciones de esta máquina incluyen la producción de rayos X, esterilización de alimentos y experimentos de física de partículas y física nuclear. El propósito es observar y comprender de manera práctica algunas de las leyes que involucran el campo eléctrico

El generador de Van de Graaff es muy simple, consta de un motor, dos poleas, una correa o cinta y dos peines o terminales hechos de finos hilos de cobre, y una esfera hueca donde se acumula la carga transportada por la cinta.

Para que el proyecto a ejecutar y funcione de la manera más óptima se deberán escoger los materiales que constituyen a este minuciosamente para poder aprovechar toda la carga que se genera en el mismo, ya que las propiedades varían de acuerdo al material utilizado en la construcción de dicho generador.

PALABRAS CLAVE:

Energía, Carga eléctrica, Culombio, Tales de Mileto, Generación, Generador de energía, diferencia de potencial, carga estática, física nuclear, átomo, electrones, núcleo, conductores eléctricos, motores eléctricos, conexión de motores, Triboeléctrica, poleas, propiedades eléctricas de los materiales, transmisión de movimiento por poleas, ionización, capacitancia, campo eléctrico, campo magnético, electroscopio, jaula de Faraday.

INTRODUCCIÓN.

En el ámbito industrial nos encontramos con distintos mecanismos para fines en específico, la eléctrica es un área muy extensa y muy avanzada, en la cual a lo largo de los siglos el hombre ha desarrollado un sin número de inventos que han contribuido exitosamente a la humanidad, con los cuales ha mejorado su calidad de vida y aumentado en gran proporción el desarrollo de la industria.

El generador de Van Der Graf es una máquina que almacena carga eléctrica en una esfera conductora hueca gracias a la fricción que produce una correa sobre unas escobillas metálicas. Las cargas son transportadas por la escobilla conectada a la esfera hasta ésta donde se comienzan a acumular.

Los conceptos que se van a desarrollar pretenden informar y dar una idea básica sobre la composición y funcionamiento de una generador de van der Graaff.

Además se destaca la finalidad de describir los principios de funcionamiento, características, cuáles son sus componentes, que aplicaciones se le puede dar y que fenómenos se experimentan en este tipo de generador.

Este proyecto nace con la iniciativa de conocer las destrezas y habilidades con las que ingresa el aprendiz a su formación en la comunidad SENA.

Se considera la descripción de los materiales que se emplean en la construcción del generador, para poder aprovechar toda la carga generada por el mismo, ya que de la composición de os materiales depende en gran parte el optimo funcionamiento del generador electrostático.

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA.

Se hace necesario construir un dispositivo que tenga la capacidad de generar y almacenar energía electroestática (El generador de Van der Graaff), domestico, utilizando materiales comunes, previendo la manera más adecuada para su ejecución, incluyendo que sea a bajo costo y, además que permita medirse la cantidad de energía generada con los instrumentos adecuados para esta finalidad.

Existen diversos materiales con los cuales se construyen este dispositivo, por ello se hace necesario un posterior estudio de estos para determinar los materiales más adecuados para la construcción del mismo.

JUSTIFICACIÓN.

La ejecución de este proyecto permitirá comprender la existencia del fenómeno electrostático, sus aplicaciones a nivel industrial en una gran cantidad de procesos productivos que inciden principalmente en la reducción de costos y optimización del tiempo.

En la industria actual se aprovecha este fenómeno en un sin número de operaciones de manufactura o transformación lo cual hacen más eficientes los procesos productivos.

OBJETIVOS.

3.1 Objetivo general.

Construir un generador de electricidad estática (generador de van der Graaff).

3.2 Objetivos específicos.

Realizar un proyecto investigativo que indique teorías y principio de funcionamiento que rigen al dispositivo generador.

Analizar el funcionamiento del prototipo.

Indicar cada uno de los materiales necesarios para la ejecución de dicho proyecto.

Establecer las características funcionales del dispositivo generador.

MARCO TEÓRICO.

4.1 Reseña histórica.

Robert J. Van de Graaff diseñó en 1929 el generador eléctrico que llevaría su nombre en el Instituto de Tecnología de Massachusetts con el fin de realizar experimentos en el campo de la física nuclear. En estos experimentos se perseguía sacar conclusiones sobre los núcleos de los átomos a partir de colisiones, para ello, era necesario acelerar partículas cargadas, que tras alcanzar gran velocidad chocaban contra blancos fijos.

En 1931 ya había conseguido que dicho generador alcanzara diferencias de potencial de hasta 1 MV. Hoy día nos encontramos con sistemas pelletron que pueden llegar a alcanzar voltajes de 25MV.

4.2 ¿Qué es el generador de van der Graaff?

Un generador de Van de Graaff es un artefacto que crea diferencias de potencial o tensiones, produciendo por ello grandes voltajes. Su nombre viene de su creador, Robert Jamison Van der Graaff, quien lo construyó en 1929. El sistema se basa en fenómenos de electrización por contacto.

Para ello va a emplear una cinta móvil aislante en la cual se van a trasportar elevadas cantidades de carga eléctrica, generadas por contacto, hacia la parte superior donde se encuentra una esfera metálica hueca que actúa como terminal.

Las diferencias de potencial que se pueden llegar a alcanzar en un generador de Van de Graaff moderno pueden llegar a ser de hasta 5 mega- voltios.

4.3 Principio de funcionamiento.

El dispositivo se basa en el principio de que si un conductor cargado se pone en contacto interno con un segundo conductor hueco, toda su carga pasara a este por muy alto que sea su potencial. Así, si no fuera por dificultades de aislamiento, la carga y el potencial de un conductor hueco podrían alcanzar cualquier valor deseado, con solo adicionarle sucesivas cargas por contacto interno.

Además, este tipo de generador se basa en los siguientes principios:

Electrización por frotamiento –triboelectricidad.

Faraday explicó la transmisión de carga a una esfera hueca. Cuando se transfiere carga a una esfera tocando en su interior, toda la carga pasa a la esfera porque las cargas de igual signo sobre la esfera se repelen y pasan a la superficie externa. No ocurre lo mismo si tratamos de pasarle carga a una esfera (hueca o maciza) tocando en su cara exterior con un objeto cargado. De esta manera no pasa toda la carga.

Inducción de carga. Efecto de las puntas: ionización.

Figura 1. Generador de van der Graaff.

Fuente:http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/campo_electrico/graaf/graaf.htm

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