I.E.SUPERIOR TECNOLOGICO PRIVADO TALLÁN

PROYECTO DE INNOVACIÓN“DISEÑO E IMPLEMENTACION DE UN CARGADOR PORTATIL SOLAR

AUTORES:> CHIROQUE SERNAQUE LUIS >HERNANDEZ CHOQUEHUANCA OSMAN>IPANAQUE SANDOVAL JHERSON> NIEVES SANTOS HENRY

DOCENTE RESPONSABLE:IRENE VÁSQUEZ RAMÍREZ

ANTECEDENTES

1.La empresa Sony ha fabricado una serie de cargadores solares específicos para la carga de

dispositivos electrónicos de consumo como PDA, s móviles y ordenadores portátiles.

2.varias industrias están experimentando con prototipos que pueden llegar a evolucionar la industria del

teléfono móvil. Y lo más importante. Se ahorraría mucha energía eléctrica al no depender de un cargador.

3.El creador del cargador portátil fue la empresa Sony en el 2010 lanzo a la venta en el mercado el primer

cargador portátil este producto tuvo mucha acogida entre los usuarios porque era un dispositivo móvil fácil

de llevar a cualquier lugar

4.En la actualidad existen dispositivos móviles que por lo general necesitan de una carga temporal, con

este cargador se busca una alternativa, ya que en las circunstancias donde se encuentran las personas

tienen la facilidad de un cargador solar móvil que pueden llevar de la mano como cualquier otro

dispositivo portátil.

OBJETIVOS

Objetivo general:1.Diseñar e implementar un cargador portátil solar capaz, de suministrar energía a dispositivos móviles

Objetivos específicos:2.Diseñar los circuitos para garantizar el funcionamiento adecuado.

3.Implementar los circuitos con respectivas funciones a cumplir.

DESCRIPCIÓN DE LA INNOVACIÓN

Este cargador portátil tiene como mejoras la solución de cargar

nuestros teléfonos celulares en cualquier parte donde no tenga

energía eléctrica.

El cargador portátil es un dispositivo eléctrico que se requiere para

el funcionamiento del teléfono celular, ya que es el que

proporciona, la corriente al ordenador portátil. Este dispositivo

puede llamarse: alimentación, alimentador, adaptador o un

transformador.

El cargador portátil está compuesto por una batería de 9 voltios y

un regulador de voltaje y un cable USB .una vez que ya se armó

nuestro cargador portátil ya podemos conectarlo en cualquier parte

donde no haya energía eléctrica sea de noche o de día y así ya no

batallaremos ni andaremos con el teléfono celular descargado.

1. MARCO TEÓRICO

Los cargadores portátiles suelen ser más útiles que tener una batería extra del móvil.

Este cargador portátil utiliza el doble de carga de energía que las baterías más utilizadas en los

Smartphone de gama alta dependiendo de su uso del móvil.

El cargador portátil es una alternativa para cargar su celular y no quedarse sin energía.

Aparecieron hace cinco años y hoy resulta una alternativa única.

1.1.ENERGÍA SOLAR

La energía solar es una energía renovable, obtenida a partir del aprovechamiento de la electromagnética

procedente del Sol.

Las diferentes tecnologías solares se pueden clasificar en pasivas o activas según cómo capturan,

convierten y distribuyen la energía solar.

En 2011, la Agencia Internacional de la Energía se expresó así: "El desarrollo de tecnologías solares

limpias, baratas e inagotables supondrá un enorme beneficio a largo plazo. Aumentará la seguridad

energética de los países mediante el uso de una fuente de energía local, inagotable y, aún más importante,

independientemente de importaciones, aumentará la sostenibilidad, reducirá la contaminación, disminuirá

los costes de la mitigación del cambio, y evitará la subida excesiva de los precios de los combustibles

fósiles.

1.2. VARIACIÓN ESPACIO TEMPORAL

1.2.1. Radiación solar en la tierra:

Para entender la forma en que la atmósfera interactúa con la radiación exterior podemos establecer

dos grandes aproximaciones. La primera y más simple considera las cantidades proporcionales de

radiación que es reflejada, absorbida, y dispersada por la atmósfera, mientras que la segunda, más

compleja, describe los cambios en la distribución espectral de la radiación solar provocados por los

diferentes componentes de la atmósfera.

1.2.2. BALANCE TÉRMICO Y CANTIDADES PROPORCIONALES DE

RADIACIÓN SOLAR

En términos generales y en el largo plazo, el intercambio de energía entre el Sol y la Tierra

presenta un estado de balance térmico.

La parte superior de la atmósfera recibe una cantidad de energía solar equivalente a 1,367

W/m2,, ese valor suele dividirse entre 4 para obtener una radiación incidente promedio de 342

W/m2. Esa energía se distribuye de la siguiente manera, también en valores promedio:

1.77 W/m2 (22%) es reflejada de nuevo al espacio por la atmósfera.

2.67 W/m2 (20%) es absorbida por la atmósfera.

3.198 W/m2 (58%) atraviesa la atmósfera y llega a la superficie terrestre, aproximadamente la

mitad (29%) como radiación difusa (por efecto de la misma atmósfera) y la otra mitad (29%) como

radiación directa (que atraviesa la atmósfera prácticamente sin interferencia).

Ahora bien, de los 198 W/m2 que llegan a la superficie terrestre, tanto en forma de radiación

difusa como directa, 30 W/m2 (9%) son reflejados y 168 W/m2 (49%) son absorbidos por la

misma.

1.2.3.VARIACIÓN ESPECTRAL DE LA RADIACIÓN SOLAR

la radiación electromagnética proveniente del sol se distribuye en un amplio rango de

frecuencias. La radiación ultravioleta (UV) representa apenas un 8-9% del total de la

energía contenida por la insolación. El rango visible representa el 46-47% del total de la

energía recibida del sol. Casi la totalidad del restante 45% se encuentra en rangos

cercanos al infrarrojo.

Los rayos X y otras radiaciones de onda muy corta del espectro solar son absorbidos en

gran medida en la ionosfera por el nitrógeno, el oxígeno y otros componentes atmosféricos.

1.2.4.INTENSIDAD DE LA RADIACIÓN SOLAR SOBRE UNA SUPERFICIE

Existe otro fenómeno que afecta la intensidad de la radiación solar sobre un lugar determinado.

También se relaciona con el ángulo de incidencia, pero en este caso no por la porción de atmósfera que

los rayos solares deben atravesar, sino por la distribución de estos sobre las superficies en las que se

proyectan.

Edward Mazria, en su obra El libro de la energía solar pasiva, ejemplifica esta situación mediante un

haz de lápices que representa el paquete de rayos solares.

Esta variación de la intensidad de la radiación solar puede entenderse a gran escala.

De especial interés resultan las cubiertas, que suelen ser las superficies más afectadas por la radiación

solar.

1.3.CARACTERÍSTICAS DE CELDAS CON VERSIÓN SOLARLas celdas solares de silicio se elaboran utilizando planchas (wafers) mono cristalinas, planchas poli

cristalinas o láminas delgadas.

El silicio debe ser de una pureza muy elevada y tener una estructura cristalina casi perfecta.

Las planchas poli cristalinas son realizadas por un proceso de moldeo en el cual el silicio fundido es

vertido en un molde y se lo deja asentar

En los dos procesos anteriormente mencionados, casi la mitad del silicio se pierde como polvo durante el

cortado.

El silicio amorfo, una de las tecnologías de lámina delgada, es creado depositando silicio sobre un

substrato de vidrio de un gas reactivo tal como silano (SiH4). El silicio amorfo es una de grupo detecnologías de lámina delgada

En la producción de celdas solares al silicio se le introducen átomos de impurezas (dopado)

para crear una región tipo p y una región tipo n de modo de producir una unión p-n.

Un átomo del silicio tiene 4 electrones de valencia (aquellos más débilmente unidos), que

enlazan a los átomos adyacentes. Substituyendo un átomo del silicio por un átomo que tenga

3 o 5 electrones de la valencia producirá un espacio sin un electrón (un agujero) o un electrón

extra que pueda moverse más libremente que los otros, ésta es la base del doping. En el

doping tipo p, la creación de agujeros, es alcanzada mediante la incorporación en el silicio de

átomos con 3 electrones de valencia, generalmente se utiliza boro.

17

Para entender la operación de una célula fotovoltaica, necesitamos considerar la naturaleza del

material y la naturaleza de la luz del sol.

Las celdas solares están formadas por dos tipos de material, generalmente silicio tipo p y silicio tipo

n. La luz de ciertas longitudes de onda puede ionizar los átomos en el silicio y el campo interno

producido por la unión que separa algunas de las cargas positivas ("agujeros") de las cargas

negativas (electrones) dentro del dispositivo fotovoltaico

1.4. BATERÍA NÍQUEL Y CADMIO

Batería de Ni-Cd (Níquel-Cadmio). Baterías recargables de uso doméstico e industrial. Utilizan un cátodo

de hidróxido de níquel y un ánodo de un compuesto de cadmio. El electrolito es de hidróxido de potasio.

Esta configuración de materiales permite recargar la batería una vez está agotada, para su reutilización.

1.4.1. VENTAJAS

>Pueden recargarse.

>Son menos propensas que las pilas normales a perder el electrolito.

>Tienen una resistencia interna extremadamente baja.

>Mantienen la tensión prácticamente constante durante casi el 90% del ciclo de descarga.

>Las dos últimas características son importantes. La baja impedancia interna permite asociar varios

elementos en serie; mantener la tensión constante facilita su uso en cámaras

1.4.2. DESVENTAJAS

>Su tensión es 1,2V frente a 1,5V de las pilas normales. Esto supone un 20% menos de tensión.>Debido a su bajísima impedancia interna no se pueden cargar a tensión constante ya que segenerarían corrientes muy elevadas que producen el calentamiento de la Ni-Cd y sudestrucción.

1.4.3. COMPOSICIÓN

La batería está formada por unos electrodos de hidróxido de níquel y de hidróxido de cadmio

separados entre sí por una lámina porosa. El electrolito es hidróxido de potasio. La reacción química

es:

Cd + 2Ni OH + 2H 2 O <==>Cd (OH) 2 + 2Ni (OH) 2

1.4.4. Capacidad

La capacidad de una batería se mide en A*h o mA*h. Se representa con la letra C. Una batería que

tiene por ejemplo C=500 quiere decir que puede suministrar una corriente de 500 mA durante una

hora (250 mA durante 2 horas, 125 mA durante 4 horas... etc.)

1.5.Tiempo de carga

En principio sería suficiente cargar la batería a 0,1C durante 12 horas, pero en el momento inicial de

la carga, la batería no almacena la energía que se le suministra. La energía inicial se utiliza para

reconstruir los electrodos y producir gas.

1.5.1.MANTENER UNA NI-CD CARGADA

Si se quiere mantener una Ni-Cd siempre en su carga máxima y se descarga "completamente"

con regularidad es posible dejarla en carga continua a una corriente inferior a 0,1C. En cambio, si

la batería va a descargarse solo muy rara vez se recomienda que una vez cargada se reduzca la

|corriente de carga a un valor muy pequeño denominado "corriente de goteo«

1.5.2.CARGA RÁPIDA

Todas las Ni-Cd admiten la carga rápida, es decir, a corrientes superiores a 0,1C pero deben seguirse las

precauciones indicadas por el fabricante. En general, se pueden cargar Ni-Cd a un ritmo entre 2 y 5 veces

más rápido que el normal siempre y cuando la temperatura sea mayor que 20ºC e inferior a 45ºC. La carga

rápida debe hacerse con un temporizador y un sensor de temperatura que detengan la carga rápida de

forma automática o la reduzcan a valores seguros.

1.5.3.ALMACENAMIENTO Y MANTENIMIENTO DE LA CARGA:

Las Ni-Cd se pueden almacenar casi indefinidamente encualquier estado de carga a una temperatura entre - 40ºC y+50ºC. Las baterías parcial o totalmente cargadas pierdengradualmente su carga. Esta descarga es mayor cuantomayor es la temperatura.Precauciones para asegurar una larga vida útil1.No soldar directamente sobre los terminales de la Ni-Cd a no ser quetenga terminales de soldadura incorporados.2.Evitar las bajas temperaturas durante el proceso de carga.3.No cortocircuitarlas y evitar pedir corrientes muy elevadas.4.No descargar completamente una Ni-Cd, una batería totalmentedescargada no puede volver a cargarse.5.No dejar en sobrecarga una Ni-Cd cargándose a una corriente superiora 0,1C.6.Cargar las baterías nuevas antes de usarlas.

1.5.4.CARGA DEL CARGADOR SOLAR

1.Puede cargar su cargador solar directamente al sol para recargar la batería interna. El tiempo para una

carga completa suele ser de 4 a 10 horas dependiendo del cargador solar.

1.Puede cargar el cargador solar mediante corriente eléctrica (AC230V). El tiempo para una carga

completa suele ser de 1 a 2 horas.

1.5.5.DURACIÓN DE LA BATERÍA

La batería no se vacía si no se utiliza, es mas se va cargando si hay algo de luz en el lugar.

Carga de dispositivo electrónico

Después de seleccionar y conectar el adaptador correcto

Actividades Mayo Junio

sensibilización del proyecto 7

Coordinación del grupo 14

Seleccionar el tema 21 Diseño e implementación de un

cargador portátil

Delegado responsable del grupo Chiroque sernaque luís miguel

Primer avance 21

Avance no 2 4

Final del primer avance

4

Herramientas

Ítem Herramientas Cantidad

1

Pistola de soldar 1

2

Pistola de silicona 1

3

Multitester 1

4

Pinza 1

Materiales

Ítem materiales unidad Cantidad

1 Cable USB 1

2 Batería 1

3 Adaptador de batería 1

4 Adaptador USB

hembra

1

5 Resistencia 1

6 Cables 2

Costos de materiales

Ítem Materiales Cantidad Costo unitario Costo final

1 Cable USB 1 $ 15.00 $ 15.00

2 Batería 1 $ 15.00 $ 15.00

3 Adaptador de

batería

1 $ 2.00 $ 2.00

4 Adaptador

USB hembra

1 $ 5.00 $ 5.00

5 Resistencia 1 $ 1.5 $ 1.50

6 Cables 2 $ 1.oo $ 2.00

total

$ 40.50

jueves 11 de junio

REALIZANDO COORDINACIÓN DE ACTIVIDADES DE PROYECTO.

Jueves 2 de julio

EJECUCIÓN DEL PROYECTO.

Jueves 09 de julio

En esta foto estamos culminando el cargador portatil