Planteamiento ejemplo

1 Titulo de la investigación

2 Introducción

La energía eléctrica está en todas partes, todos la utilizamos diariamente en actividades cotidianas desde encender un foco, lavar la ropa e incluso es necesaria para mantener nuestra comida fresca evitando que se pudra. La energía eléctrica esta tan arraigada en nuestra vida diaria que puede que no notemos su importancia hasta que llega un apagón.

Sin embargo, a pesar de lo cotidiano que se ha vuelto la energía eléctrica para muchas personas, no hay que olvidar dos cosas muy importantes. La primera es, que a pesar de los grandes avances tecnológico, muchas comunidades en lugares remotos aun no cuentan con este servicio. La segunda, y tal vez aún más preocupante, es el costo que se tiene que pagar por la producción de dicha energía; ya no hablando en términos monetarios, sino en los recursos naturales que se gastan y en la contaminación que se produce en el proceso de generar es energía.

Ahora bien, pensemos en lo mucho que se gasta de energía en solamente una casa o una tienda departamental. Puede que no parezca mucho si se piensa en una sola casa o tienda, pero si pensamos en todas las casas y supermercados que existen la cantidad aumenta considerablemente. Ahora pensemos en todo lo que se gastó para producir esa energía, todo lo que se contaminó para poder tener solamente iluminación.

Si bien, es cierto que las investigaciones en la producción de energía eólica, mareomotriz y solar siguen avanzando cada día, no hay que perder de vista que la utilización esos métodos están limitados por la zona geográfica, el clima entre otras cosas.

Es por eso que los ingenieros no deben de dejar de buscar nuevas formas de producir energía que carezcan de estas limitantes y que sobre todas las cosas, no contaminen el medio ambiente del único planeta que  tenemos y podemos habitar.

3 Planteamiento del problema

3.1 Enunciado del problema

La energía eléctrica se ha convertido en parte de nuestra vida diaria, y está íntimamente relacionada con el requerimiento actual del hombre; sin ella, difícilmente podríamos imaginarnos los niveles de progreso que el mundo ha alcanzado. Por tal motivo, la gran demanda energética es una realidad actual a la cual se enfrentan los gobiernos de muchos países en el mundo, debido a que la producción y distribución de dicha energía, suele ser muy costosa o tener repercusiones negativas muy grandes en el medio ambiente. Por esas razones, es importante que se destinen fondos para la investigación de formas alternas de generar energía de una manera más limpia, segura y eficiente.

Actualmente, el mundo se encuentra en un periodo de crisis energética, ya que “[…] dentro de algunos años, la producción mundial de petróleo convencional empezará a disminuir, al haber alcanzado actualmente el límite de producción”^[1]. Mientras tanto, la demanda mundial no deja de aumentar. Por ejemplo la agencia Internacional de energía (IEA por sus siglas en ingles nos dice que “El centro de gravedad de la demanda de energía está trasladándose decididamente hacia las economías emergentes, en particular China, India y Oriente Medio, que llevan a aumentar un tercio la utilización mundial de la energía”^[2] en su informe del 2013, donde predice estos resultados para el año 2020.

También, hay que tomar en cuenta que “[El sector energético] es fuente de dos terceras partes de las emisiones mundiales de gases de efecto invernadero […] a nivel mundial”^[3]. Esto se debe a que un porcentaje importante del total de energía es producido por medio de la quema de combustibles fósiles. Solo “en 2010 el 59.6% de la energía era generada por este tipo de combustibles, a nivel mundial”^[4].

En México, “los hidrocarburos continúan siendo la principal fuente de energía primaria en el país, con una aportación de 88.7%.”^[5] Los cuales no son solo costoso, sino que también generan mucha contaminación al quemarse.

Independientemente del daño ambiental que genera la producción de energía, también hay que pensar en el aspecto económico de este problema. México, es uno de los países con mayor aumento en los precios del Watt hora. Por ejemplo “El precio promedio [de Watt hora] para el sector industrial aumentó 136% en México de 1999 a 2010, mientras en USA aumentó 50%.”^[6] 

Además, no solo el precio de la energía eléctrica en México ha aumentado de manera desorbitante, sino que desde un principio, el costo por dicha energía es muy elevado comparándolo con los costos de EEUU. Hablando solamente del sector comercial, los costos en USD¢/kWh de México son más del doble de los costos de Estados Unidos.^[7]

Ahora bien, la generación de energía limpia podría ser la solución a este gran problema de nivel mundial pero, la producción de estas formas de energía puede llegar a ser complicada, poco eficiente o muy costosa sobre todo si se quiere utilizar esta energía para el área industrial. Entonces, ¿qué se puede hacer para abordar esta problemática de suma importancia?

Primero que nada, hay que tomar en cuenta que “el sector comercial consume un 18.6% de PJoules de la energía total consumida al año en el país”.^[8] Por lo tanto nosotros como equipo proponemos abordar ese sector productivo para implementar un sistema generador de energía eléctrica mediante materiales piezoeléctricos que sea capaz de alimentar toda la iluminación de un establecimiento comercial.

3.2 Formulación del problema

1. ¿Qué material piezoeléctrico se va a utilizar?
2. ¿Qué dimensiones tendrá el material piezoeléctrico?
3. ¿Cómo se colocará el material piezoeléctrico para que genere energía?
4. ¿Cuánto voltaje generara?
5. ¿Cómo se almacenará la energía eléctrica?
6. ¿Cómo se distribuirá la energía eléctrica?
7. ¿Qué dimensiones tendrá el prototipo?
8. ¿Cómo se instalará el prototipo?
9. ¿Qué cambios se tendrán que hacer en la instalación eléctrica del establecimiento?
10. ¿Qué cambios se tendrán que hacer en el sistema de iluminación?

4 Objetivos

4.1 Objetivo General

Diseñar y construir un sistema generador de electricidad por medio de materiales piezoeléctricos capaz de alimentar las luces de un establecimiento.

4.2 Objetivos específicos

1. Determinar que material piezoeléctrico se va a utilizar
2. Determinar las dimensiones adecuadas del material piezoeléctrico
3. Diseñar un sistema mecánico que permita la generación de energía eléctrica
4. Medir cuanto voltaje generara
5. Diseñar un sistema de almacenamiento de energía eléctrica
6. Diseñar un sistema para distribuir la corriente
7. Diseñar las dimensiones del prototipo completo
8. Determinar de qué manera se instalará el prototipo
9. Determinar qué cambios serán necesarios en la instalación eléctrica para instalar dicho dispositivo.
10. Determinar qué tipo de lámparas serán las indicadas para el sistema

5 Justificación y delimitación del problema

5.1 Justificación

El presente trabajo de investigación es importante para todas las personas en general pero sobre todo para los dueños de tiendas departamentales, oficinas, supermercados y para el gobierno, pues busca disminuir los costos debido al consumo de energía eléctrica en dichos lugares o similares.

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