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Sistema de Propulsión Magnetohidrodinámica (MHD) Huayllas Mamani.J.*; Marin Salinas.J.*; Mendoza Castillo.E.*; Saldaña Montoya.L.*; Saravia R.J.*; Venegas Pachamanco.J.*;

* Ingeniería Electrónica; Facultad de Ingeniería; Universidad Privada del Norte RESUMEN El proyecto tiene por finalidad realizar un sistema de propulsión magnetohidrodinámica, por lo que se pasará a realizar un diseño de un barco y su respectivo motor a escala en un programa de computador (AutoCAD); con la ayuda de 4 potentes imanes de neodimio expuestos a una carga eléctrica de 12V direccionaremos el flujo del agua salada hacia los ejes (X, Y). Además, se le añadirá un servomotor mediante conexión bluetooth para tener control hasta 180° de libertad de la dirección en la que se movilizará nuestro prototipo. La importancia de dicho proyecto radicará que en su ejecución se asocia a temas de la física que servirán para reforzar lo aprendido a lo largo de las sesiones de dicho curso. Los temas que se tocarán son: 

Campo Eléctrico



Corriente Eléctrica



Potencial Eléctrico



Campo Magnético



Flujo Magnético



Ley de Biot-Savart

El proyecto se empezará a realizar desde inicios de septiembre con la visión de ser culminada a un 100% para Diciembre; se desarrollará en la casa de nuestro compañero Jhon Huayllas ya que cuenta con la mayoría de los elementos necesarios para la realización del proyecto y en el laboratorio de Fisica3 donde se realizará la toma de datos. El proyecto nos ayudará a conocer el funcionamiento del campo magnético de los imanes, a comprender ciertas leyes que se nos enseñarán en el transcurso del curso, a calcular ciertas unidades con el funcionamiento del proyecto y apoyará a reforzar lo aprendido en las sesiones. Palabras clave: Sistema de Propulsión Magnetohidrodinámica, Imanes de Neodimio, Carga Eléctrica.

ABSTRACT The next project will consist in the design and construction of a medium-scale prototype of a submarine named "Neptune". This unmanned vehicle has the purpose of collecting samples and maritime data, thanks to the different sensors it has. Due to its compact size, and of great maneuverability it can be used in the inspection of high seas ships in search of illicit cargo or simply to determine the conditions in which such ships are located. This project was chosen to know the hydrostatic pressure experienced by the submarine at different depths. Also, we want to determine the value of the hydromechanical kinetic energy, as well as to know what is the pressure that must be generated in the two engines (Archimedes Screw) so that the vehicle can have displacement, for this we will use Bernoulli's theorem. Key Word: Submarine, Archimedes Screw, Bernoulli Theorem.

1. INTRODUCCIÓN El proyecto tiene por finalidad realizar un sistema de propulsión magnetohidrodinámica, por lo que se pasará a realizar un diseño de un barco y su respectivo motor a escala en un programa de computador (AutoCAD); con la ayuda de 4 potentes imanes de neodimio expuestos a una carga eléctrica de 12V direccionaremos el flujo del agua salada hacia los ejes (X, Y). Además, se le añadirá un servomotor mediante conexión bluetooth para tener control hasta 180° de libertad de la dirección en la que se movilizará nuestro prototipo. La importancia de dicho proyecto radicará que en su ejecución se asocia a temas de la física que servirán para reforzar lo aprendido a lo largo de las sesiones de dicho curso. Los temas que se tocarán son: 

Campo Eléctrico



Corriente Eléctrica



Potencial Eléctrico



Campo Magnético



Flujo Magnético



Ley de Biot-Savart

El proyecto se empezará a realizar desde inicios de septiembre con la visión de ser culminada a un 100% para Diciembre; se desarrollará en un taller de electrónica de un amigo ya que ahí

poseemos la mayoría de los elementos necesarios para la realización del proyecto posterior a ello comenzaremos con las mediciones en laboratorio de Fisica3 donde se realizará la toma de datos. El proyecto nos ayudará a conocer el funcionamiento del campo magnético de los imanes, a comprender ciertas leyes que se nos enseñarán en el transcurso del curso, a calcular ciertas unidades con el funcionamiento del proyecto y apoyará a reforzar lo aprendido en las sesiones. Palabras clave: Sistema de Propulsión Magnetohidrodinámica, Imanes de Neodimio, Carga Eléctrica.

2. OBJETIVOS, ALCANCES Y LIMITACIONES 2.1. OBJETIVO GENERAL 

Construir un sistema de propulsión MHD aplicado a un modelo a escala de un barco.



Implementación y armado del modelo a escala acorde al que se diseñó en AutoCAD.

2.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS 

Diseñar la placa PCB donde se alojará toda la circuitería del MHD.



Determinar la velocidad de los propulsores MHD, aplicando cierta carga eléctrica.



2.3. ALCANCES Y LIMITACIONES ALCANCES: 

El presente proyecto explorará sobre el campo de la magnetohidrodinámica, para reforzar los conocimientos del magnetismo.



Realizar un barco a escala que demuestre el funcionamiento de los prototipos de los barcos con un sistema de propulsión magnetohidrodinámica.



El presente proyecto demostraría una alternativa ecológica para los sistemas de propulsión utilizados en el sector naval.

LIMITACIONES: 

La tecnología MHD para los buques no puede operar en áreas de grandes cantidades de agua dulce, la misma que no conduce tan bien la electricidad que el agua salada debido a que el agua salada tiene un alto nivel de corrosión en los electrodos.



La construcción de magnetos , pese a las construcciones de modelos eficientes, estos consumen más del 60% de la fuerza electromotriz generada.



El magnetismo de la tierra tiene influencia en el propulsor MHD, por lo que se requiere de un gran flujo magnético generado a fin de contrarrestar el mismo.

3. MARCO TEÓRICO CAMPO ELÉCTRICO Toda carga (llamada fuente) influye sobre las partículas eléctricas colocadas en sus proximidades, por tanto, es suponer que el campo eléctrico permite las interacciones sobre cualquier partícula por sus aproximaciones.

´E

Recuerde: F=

k |Q|q 0 d

2

Al Reemplazar : E=

k |Q| r2

REPRESENTACIÓN DEL CAMPO ELÉCTRICO Se ha convenido representar el campo mediante líneas de fuerza, cada línea de fuerza es la representación vectorial del campo en cada punto de la región que rodea a la carga.

a) Para una carga positiva las líneas de fuerza son salientes, mientras que para una carga negativa entrante y en ausencia de unas u otras deben partir o terminar en el infinito. b) Las líneas del campo eléctrico jamás pueden cruzarse puesto que en cada punto le corresponde un valor único de E. c) El número de líneas de campo eléctrico que parten de la carga positiva o llegan a la carga negativa es proporcional a su cantidad de carga.

Se Cumple:

QA QB = ¿ líneas ¿ líneas

d) En una región donde más juntas estén las líneas de fuerza el valor de la intensidad de campo es mayor. (EA > EB) e)

Las líneas de fuerza del campo eléctrico deben ser perpendiculares a la superficie de los cuerpos en los lugares donde conecten con ellos ¿Qué sucedería si el campo no fuese perpendicular? Al descomponer el campo, la componente tangencial manifiesta sobre el exceso de carga una fuerza el cual aceleraría a los electrones libres y el cuerpo conductor no estaría en equilibrio electrostático. Es por ello por lo que cualquier cuerpo conductor sin importar la forma en equilibrio electrostático el campo siempre se orienta perpendicular a su superficie.

E=

σ σ > σ Significa : EB > E A ε0 B A

CAMPO HOMOGÉNEO

F=

CAMPO MAGNÉTICO Es un campo de fuerza creado como consecuencia del movimiento de cargas eléctricas

´ ´ μ F Unidad :Tesla (T ) B= m

1 m ( m0 ) F= ⋅ u d2

u B=

(

1 m ( m0) u d2 m0

)

´ m B= d2

La relación entre la electricidad y el magnetismo fue obra de Hans Oersted. CARGAS EN

MAGNETISMO

MOVIMIENT INDUCCIÓN ELECTROMAGNÉTICA

Michael Bobina A

Bobina B

Al pasar una corriente eléctrica por la bobina A, produce un campo magnético que atrapa a la bobina B y se crea en esta ultima un voltaje eléctrico, esto se le llama la Inducción Electromagnética. La induccion electromagnetica es el principio de:  Trasformadores electricos  Radio y TV  Motores electricos.

4. EVIDENCIA GRÁFICA O AUDIOVISUAL La evidencia muestra la explicación breve del prototipo y algunos materiales que servirán para su elaboración. Muestra al grupo de trabajo en su totalidad....