💡Idea central del proyecto
El objetivo es que el equipo diseñe un mini–prototipo capaz de transformar la energía mecánica de caminar o correr en energía eléctrica suficiente para:
- Encender un LED o una mini bombilla por instantes, o
- Cargar un capacitor y descargarlo rápido (un “flash” de luz),
- Opcional: intentar dar un pequeño “chasquido de vida” a un puerto USB.
No buscamos eficiencia perfecta ni algo para vender. Buscamos que digan: “sí se puede, somos capaces de convertir pasos en luz”.
📐¿Cuál es la física detrás?
Cuando pisas el suelo, ejerces una fuerza F y comprimes un resorte (o deformas una plantilla) una distancia x. El trabajo mecánico aproximado es:
Si usan un resorte real:
donde k es la constante del resorte y x la compresión.
Ese trabajo se transfiere a un transductor:
- Piezoeléctrico: discos piezo (como los de zumbadores baratos).
- Motor DC pequeño usado como generador.
La energía eléctrica se almacena en un capacitor:
donde C es la capacitancia y V el voltaje alcanzado.
La cadena de conversión que queremos que comprendan y modelen es:
Trabajo mecánico → energía mecánica en resorte/plantilla → transductor (piezo/motor) → energía eléctrica → luz.
🧩Prototipos recomendados (simples y realizables)
Son sugerencias. Con que logren encender un LED o un flash de capacitor, el objetivo se cumple.
a) Suela piezoeléctrica + capacitor + LED
Muy didáctico y compacto.
- 2–4 discos piezoeléctricos (zumbadores económicos).
- 1 puente rectificador (o 4 diodos 1N4007).
- 1 capacitor electrolítico (≈ 470 µF – 1000 µF, 16 V).
- 1 LED de alta luminosidad + resistencia limitadora.
- Cables, protoboard o soldaduras.
- “Sandwich” mecánico: piezo protegido dentro del tenis o plantilla rígida/flexible.
- Cada paso flexiona o comprime la zona donde está el piezo.
- El piezo genera un voltaje alterno → se rectifica con el puente de diodos.
- La corriente rectificada carga el capacitor.
- Cuando el capacitor alcanza cierto voltaje se puede:
- encender el LED directamente, o
- presionar un botón y ver un “flash” de luz.
b) Mini–generador con motor DC + rueda
Más visible, ideal para que “lo vean funcionar”.
- Motor DC pequeño (de juguetes) usado como generador.
- Una rueda pequeña que gire cuando se pisa (tipo rodillito).
- Rectificador → capacitor → LED.
Tal vez no quepa dentro del tenis; puede ir como módulo pegado en el talón, o incluso ser un prototipo externo donde una “zapta” simule la pisada.
Historia: pisada hace girar la rueda → motor genera voltaje → se rectifica → se carga capacitor → LED enciende.
📊Cuentas mínimas que deben modelar
No solo se trata de armar el prototipo. También deben modelar lo que sucede.
Ejemplo típico:
- Masa del alumno: m ≈ 70 kg.
- Fuerza aproximada: F ≈ m·g ≈ 70 · 9.8 ≈ 686 N.
- Compresión útil del sistema: x ≈ 0.01 m = 1 cm.
Entonces:
Después, suponer que solo un pequeño porcentaje (por ejemplo 1–5%) se convierte en electricidad. Esa suposición debe aparecer explicada en la memoria.
- Tensión LED: 2–3 V.
- Corriente: 10–20 mA.
Suponiendo V ≈ 3 V y I ≈ 0.02 A, la potencia es:
Si lo queremos encendido 1 s:
Si usan C = 1000 μF = 1000 × 10⁻⁶ F y lo cargan a 5 V:
= (1/2) · (1000 × 10⁻⁶) · 5² ≈ 0.0125 J
Esa energía alcanza para un flash breve del LED: perfecto para el nivel de este prototipo.
📝Enunciado formal del proyecto (para el equipo)
Proyecto: “Tenis que generan energía”
Objetivo:
Diseñar y construir un prototipo básico que convierta la energía mecánica de caminar/correr en energía eléctrica suficiente para:
- encender un LED o mini bombilla de forma breve, y/o
- cargar un capacitor y producir un “flash” de luz al descargarlo.
Requisitos mínimos:
- El sistema debe partir del trabajo mecánico de la pisada (resorte, compresión, flexión) y convertirlo en energía eléctrica mediante un transductor (piezoeléctrico o motor DC como generador).
- Debe incluir al menos:
- un elemento mecánico (resorte, plantilla flexible, etc.),
- un elemento de conversión (piezo o motor),
- un circuito rectificador (si usan AC),
- un elemento de almacenamiento (capacitor) y una carga (LED o mini bombilla).
Entregables:
- Croquis del diseño mecánico (vista lateral del tenis o del módulo).
- Diagrama del circuito con componentes identificados.
- Cálculos básicos: trabajo mecánico por paso, energía eléctrica almacenada, estimación del número de pasos necesarios para encender el LED.
- Prueba experimental: medición de voltaje y/o corriente generada (aproximada con multímetro), fotos o video corto del prototipo funcionando (en mesa o caminando).
- Conclusión: qué harían en una versión 2.0 (mejoras, materiales, aplicaciones reales).
Nivel de exigencia:
No se califica que sea comercial ni perfecto, sino que se vea:
- coherencia física (trabajo → energía mecánica → energía eléctrica),
- creatividad en el diseño,
- claridad en las cuentas y explicaciones.
Tiempo estimado: optimizado para equipos de 6 integrantes, trabajando 5 días intensivos, con entrega y presentación el martes.
🗂️Tablero Kanban del proyecto (tarjetas por columna)
Aquí está el detalle de cada tarjeta que pueden copiar directamente en Canva o en su tablero digital. Las columnas se recorren de izquierda a derecha.
Columna 1 — BACKLOG (Diseño y planeación)
Responsable: Integrante 1 (Product Owner)
Tarea: Definir versión final del prototipo (piezo o motor).
Entrega: Documento breve + boceto inicial.
Día: Jueves
Responsable: Integrante 3 (Mecánica 1)
Tarea: Croquis + mecanismo resorte/plantilla + materiales.
Entrega: Lámina en JPG o PDF.
Día: Jueves
Responsable: Integrante 5 (Electrónica)
Tarea: Puente rectificador + capacitor + LED.
Entrega: Diagrama electrónico limpio (Canva o similar).
Día: Jueves
Responsable: Integrante 6 (Matemático/Reporte)
Tarea: Trabajo por paso, energía del resorte, energía del capacitor.
Entrega: 1 hoja con fórmulas y valores.
Día: Jueves
Responsable: Integrante 2 (Scrum Master)
Tarea: Consolidar materiales de mecánica + electrónica.
Entrega: Lista con precios, fotos si ya se compró.
Día: Jueves
Columna 2 — TO DO (Tareas aprobadas para iniciar)
Responsable: Integrantes 3 y 4 (Mecánica 1 y 2)
Tarea: Armar plantilla, resorte y soporte del piezo/motor.
Entrega: Fotos del armado.
Día: Viernes
Responsable: Integrante 5 (Electrónica)
Tarea: Rectificador + capacitor + LED en protoboard.
Entrega: Foto + pequeño video.
Día: Viernes
Responsable: Integrantes 3, 4 y 5
Tarea: Unir el módulo mecánico al eléctrico.
Entrega: Primer prototipo conectado.
Día: Sábado
Responsable: Integrantes 5 y 6
Tarea: Medir voltaje pico, número de pasos, carga del capacitor.
Entrega: Datos en tabla + fotos/video.
Día: Sábado
Columna 3 — IN PROGRESS (Actualmente trabajando)
Responsable: Integrante 4
Tarea: Ajustar resorte/soporte para mayor compresión útil.
Entrega: Comparación antes/después.
Día: Domingo
Responsable: Integrante 5
Tarea: Ajustar capacitor, resistencia, asegurar encendido estable del LED.
Entrega: Video del LED encendiendo (aunque sea breve).
Día: Domingo
Responsable: Integrante 6
Tarea: Eficiencia, pasos necesarios, energía generada real vs teórica.
Entrega: 1 página con modelo final.
Día: Domingo
Columna 4 — REVIEW (Revisión del Product Owner)
Responsable: Product Owner (Integrante 1)
Tarea: Revisar que el prototipo cumpla el objetivo mínimo:
– Enciende LED o carga capacitor.
Entrega: Aprobación o correcciones.
Día: Lunes
Responsable: Product Owner + Scrum Master
Tarea: Claridad, orden, ortografía, explicación.
Entrega: Reporte final aprobado.
Día: Lunes
Responsable: Scrum Master
Tarea: Verificar tiempo, secuencia y claridad de diapositivas.
Entrega: Presentación final lista para el martes.
Día: Lunes
Columna 5 — DONE (Terminado)
• LED encendido o capacitor cargado.
• Video de demostración.
• Fotos del armado.
• Introducción
• Diseño mecánico
• Diseño eléctrico
• Modelo matemático
• Resultados
• Conclusiones
• Mejoras 2.0
• 5–7 diapositivas
• Tiempo de exposición: ~5 minutos
• Demostración del prototipo
🔵Scrum del proyecto (roles y flujo)
Integrante 1 — Product Owner (PO)
- Responsable del objetivo global del proyecto.
- Define alcance, versión final y criterios de “listo”.
- Aprueba prototipo, reporte y presentación.
Integrante 2 — Scrum Master (SM)
- Gestiona tiempos, Kanban y reuniones diarias.
- Ayuda a eliminar bloqueos y coordina al equipo.
- Cuida que se cumpla el plan del Sprint.
Integrante 3 — Mecánica 1
- Diseño estructural del sistema de compresión.
- Construcción de la plantilla o módulo mecánico.
- Selección de materiales mecánicos.
Integrante 4 — Mecánica 2
- Ensambles, refuerzos y pruebas mecánicas.
- Optimización de la compresión útil.
- Documentación de mejoras mecánicas.
Integrante 5 — Electrónica
- Diseño y armado del circuito.
- Mediciones de voltaje/corriente, pruebas de LED.
- Integración eléctrica con el módulo mecánico.
Integrante 6 — Matemático/Reporte
- Cálculos, tablas y estimaciones de eficiencia.
- Redacción principal del reporte técnico.
- Apoyo en la preparación de la presentación.
El equipo decide qué tarjetas del BACKLOG entran al Sprint de 5 días.
Cada integrante responde: ¿Qué hice ayer? ¿Qué haré hoy? ¿Qué bloqueo tengo?
Construcción del prototipo, pruebas y optimización (mecánica y eléctrica).
El PO revisa prototipo, reporte y presentación; decide si cumplen el objetivo.
El equipo reflexiona: ¿qué funcionó?, ¿qué mejoraríamos en un Sprint 2.0?