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martes, 26 de abril de 2016

PESCA. BOYA luminosa SIN PILAS. Funciona con agua de MAR



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ÍNDICE

1. En qué está basado este flotador o boya
     1.1. En la pila de cobre/magnesio
     1.2. En el ladrón de julios
2. Croquis de la boya
3. Dificultades a vencer para que fuese "bueno, bonito y barato"
     3.1. Sujeción para unir la boya a la línea (sedal)
     3.2. El problema de la oxidación. Impermeabilizar el ladrón de julios
     3.3. Que se pueda reponer el electrodo de magnesio
     3.4. Materiales sencillos de obtener
     3.5. Sin herramientas costosas.
4. Materiales necesarios
5. El montaje
     5.1. Sujeción para la línea (sedal)
     5.2. Montaje con los electrodos cobre+zinc+separador
     5.3. Hacer circuito del ladrón de julios
     5.4. Unir electrodos y ladrón de julios
     5.5. Impermeabilizar ladrón de julios con parafina o cera
     5.6. Taladrar la botella. Decidir la línea de flotación
     5.7. Introducir el conjunto en la botella y cerrarla
6. Prueba en un cubo con agua salada
7. Prueba real en el mar, pescando de noche con esta boya
8. Posible segunda versión, mucho más reducida en tamaño y peso
9. El Vídeo
10. Otros proyectos que también te pueden interesar.
11. Toda mi colección de vídeos de Youtube



1. En qué está basado este flotador o boya

Se trata de una boya o flotador luminoso, para pescar por la noche. Sin pilas

Muchos seguidores me han sugerido -y desde hace mucho tiempo- que haga este montaje, y me he decidido a hacerlo, sobretodo después de mis dos últimos vídeos que, pensándolo bien, invitan a hacerlo: Una boya o flotador para la pesca que se ilumina sin necesidad de pila, la luz se activa cuando los dos metales que hay en el interior de la boya tocan el agua de mar, y se desactiva al retirarla del mar. Este montaje dura mucho tiempo, muchas noches, y cuando se gasta el electrodo de magnesio, se repone, y a funcionar otra vez.

Este útil está basado en dos de mis últimos experimentos:

1.1. En la pila de cobre/magnesio

En este vídeo: Pila casera que se activa con agua de mar vemos como encerrando dos trozos de metal en un frasco y sumergiéndolo en agua salada se produce una tensión de 1.5 voltios.


Fig 1. Motor alimentado por la pila Cu-Mg (4,5 volt)

Esto no es nuevo, hace ya un tiempo "descubrí" el poder de la combinación cobre-magnesio en lugar del habitual cobre-zinc. En este otro vídeo podéis ver el comportamiento de esta batería: Pila potente con cobre y magnesio. Allí se demuestra que la tensión obtenida con cobre-magnesio es el doble que con otros tipos de pila.








1.2. En el ladrón de julios

A la pila anterior le añadiremos este circuito. 

La tensión de 1,5 voltios obtenida en la pila está "bien" pero... no es suficiente para excitar a un LED que necesita al menos 3 voltios. Para eso está el circuito Ladrón de Julios que es uno de mis últimos vídeos. 


Fig 2. Ladrón de julios encenciendo un LED con menos de 1V

Se demuestra en ese vídeo que, con una tensión de 1 voltio (o menos) se puede hacer lucir un diodo LED de alto brillo a pesar de que estos LED necesitan al menos 3 voltios, y la verdad, para una boya en pesca nocturna tampoco hace falta más luz...










Ya veremos si funcionan ambas cosas trabajando solidariamente entre sí, pero de momento cada una de ellas, por separado, hace su trabajo bastante bien tal y como puede verse en los dos vídeos anteriores.



2. Croquis de la boya

El siguiente esquema muestra la gran simplicidad de este gadget.


Fig 3. Croquis de la boya

Se basa en una botella de plástico, pequeña, pero de boca ancha (unos 33 milímetros de diámetro) por la cual podemos pasar el mecanismo hacia su interior. En la botella se hacen unos taladros para que pueda entrar el agua y activar la pila. El agua también hace el importante papel de semi-sumergir la boya y que pueda sentir mejor la picada de algún pez.

En la parte baja de la botella, los dos electrodos que deben estar en contacto con el agua de mar para que entreguen corriente. 







¿El agua de mar oxidará a los electrodos? 



Fig 4. Electrodos de cobre (izquierda) y magnesio (derecha)

Claro que sí, en eso se basa el funcionamiento de esta pila: La corrosión galvánica. Pero el cobre no se corroerá, sólo se recubre de óxido que puede ser retirado lijándolo después de varios usos. Sólo el magnesio se corroerá, pero eso después de muchas horas de uso y ese es precisamente el "coste" de esta pila. El magnesio se puede sustituir (es barato) y... a funcionar otra vez.




Esta boya va a trabajar en mejores condiciones que la versión de pila estática hecha con tuppers: Aquí el agua no es siempre la misma. Cuando se posa la boya en el mar, ésta se llena con agua nueva. Cuando se extrae la boya para cebar los anzuelos, se vacía de agua. Y se llena otra vez con agua nueva la próxima vez que lanzamos la caña de pescar. Como consecuencia, el agua se renueva cada pocos segundos, y el fenómeno de polarización tiene escasa trascendencia porque, en este caso, el consumo de un LED es muy reducido.

También el movimiento de la superficie del mar con su agitación ayudará a desprender las burbujas de hidrógeno responsables del indeseable fenómeno de polarización.

No hace falta que pongamos agua oxigenada a la pila (además, sería inútil, pues se escaparía a través de los agujeros).


Fig 4. No es necesaria el agua oxigenada en esta boya




3. Dificultades a vencer para que fuese "bueno, bonito y barato"

La primera idea que me vino para hacer este dispositivo es muy distinta de la que aquí os muestro. Esa idea o concepto inicial ha ido cambiando, se supone que para mejor, desde un diseño bastante tosco y con muchos problemas, hasta el actual que creo que es bastante sencillo, resistente y asequible a todos.

A menudo las prisas son enemigas de las cosas refinadas. Lo tengo comprobado: Cuando dejo una cosa "madurar" y no la hago inmediatamente, suele salir mucho mejor.

Las dificultades que tuve que superar fueron:


3.1. Sujeción a la línea (sedal)

Primero opté por pegar, con pegamento epoxi, el tubito de cobre a la botella: Fracaso total. Se despegó al hacer fuerza sobre él. El plástico de las botellas es muy problemático para usar pegamento, que parece que lo rechazan.

Mejor opción es "coser" el tubito de cobre a la botella, con hilo de cobre esmaltado de 0.8 mm de diámetro. Ahora no dependeremos del capricho de la adherencia de un pegamento, la unión es realmente fuerte. Es mejor que veáis la parte correspondiente del vídeo para ver como coser este tubito de cobre a la botella.

Como ventaja añadida, ahora podemos pescar a "corcho corrido" que nos permite seleccionar cualquier profundidad de pesca mediante el conocido nudo corredizo en el sedal.


Fig 5. Tubo guía de cobre para el sedal


3.2. El problema de la oxidación. Impermeabilizar el ladrón de julios

En el interior de la boya van ambas cosas: Los electrodos y el ladrón de julios.

Los electrodos, no es que puedan mojarse, es que deben mojarse para que la pila funcione. Pero... ¿Y el ladrón de julios?. No debe someterse a la acción del agua de mar, pues no sólo dejaría de funcionar, también sufriría de corrosión rápidamente.

Aquí también tuve una idea inicial un tanto vetusta: Pensé en encerrar el ladrón de julios en un pequeño recipiente, hermético, para evitar el contacto con el agua. Esta solución exige buscar un recipiente adecuado (y bien pequeño), mecanizarlo para sacarle unos bornes para conectarlo a la pila...



Fig 6. Protección con parafina. Fácil y eficaz 100%


Más tarde se me ocurrió que sería mucho más sencillo "dipear", es decir, sumergir en parafina o cera derretida el conjunto electrodos-ladrón de julios, y sumergirlo sólo hasta la altura deseada, de ese modo queda protegido el ladrón de julios (y parte de sus terminales de salida) al tiempo que dejamos al aire, sin proteger a los electrodos (como debe ser).



La parafina y la cera son aislantes eléctricos excelentes, no son solubles en agua (si lo fueran, esta solución no nos valdría), y lo mejor de todo: La parte cubierta de cera o parafina queda muy bien impermeabilizada, a salvo del agua de mar.

En la figura 6, a la izquierda, el conjunto electrodos-ladrón de julios ya tratado con el baño de parafina. Falta raspar el extremo del LED para dejar salir la luz.










Según veis en la figura 6, será muy fácil cambiar el electrodo de magnesio cuando se gaste, simplemente retirando la parafina de la parte de la soldadura electrodos-ladron de julios que está cubierta con dicha parafina. No importa que los terminales más próximos a los electrodos se hayan corroído: también serán sustituidos cada vez que se sustituya el magnesio, pero lo importante es que la parte de los terminales correspondientes al ladrón de julios están protegidos por la parafina.



3.3. Que se pueda reponer el electrodo de magnesio

Después de muchas horas de uso (pero muchas), el magnesio literalmente desaparece, corroído. Gracias a la protección que ofrece la parafina, las soldaduras de los terminales del ladrón de julios estarán intactas. Retiramos la parafina para que aparezcan esas soldaduras y ponemos otro trozo de magnesio. Volvemos a soldar y cubrimos nuevamente con parafina las soldaduras.


3.4. Materiales sencillos de obtener

Mas adelante, en la lista de materiales podéis comprobar que los materiales son bastante fáciles de obtener. Y no son caros.


3.5. Sin herramientas costosas.

Tampoco es necesario instrumental ni herramientas rebuscadas. A lo más, una taladradora y alguna lima, soldador, pegamento...



4. Materiales necesarios

- Una botella de plástico de pequeño tamaño, con boca ancha, de unos 30-35mm de diámetro

- Un tubito de cobre de 3 mm de diámetro exterior, largo 70 mm

- Trozo de tubería de cobre. Diámetro externo 29 mm y a un largo de 50 mm

- Trozo de magnesio obtenido de un termo eléctrico. Las medidas típicas son 26 mm de diámetro y lo cortaremos a 50 mm de largo. Habrá que rebajar el diámetro a unos 24 mm.

- Un separador de plástico para ambos electrodos. Debe tener un diámetro que le permita entrar entre ambos electrodos para separarlos y no hagan contacto entre sí. 

- Un cáncamo cincado para adosar al electrodo de magnesio

- Alambre galvanizado normal, de 1,5 mm a 2 mm de grueso, unos pocos centímetros de largo. Para unir eléctrica y mecánicamente el ladrón de julios a los dos electrodos. Debe ser galvanizado para que se pueda soldar.

- Un ladrón de julios, para lo cual necesitamos:
Un trozo de PCB pre-impreso de 40 x 25 mm
Una bobina toroidal hecha según 6:40 de este vídeo.
Un transistor NPN tipo 2N2222 o similar
Una resistencia de 1K (marrón-negro-rojo) de 1/4W
Un LED de alto brillo del color que prefieras, yo elegí blanco.

- Parafina, que puede ser obtenida de velas

- Un trozo de cobre de bobinar de 0.8mm diámetro y unos 30 cms largo para coser el tubito de cobre a la botella.

- Pegamento epoxi



5. El montaje

Una vez tengamos a mano los materiales anteriores:

5.1. Sujeción para unir la boya a la línea (sedal)

Es mejor que veáis la parte correspondiente del vídeo, a partir del minuto 7:05 donde vamos a adoptar una solución que realmente une el tubito de cobre a la botella (coserlo con hilo esmaltado de cobre de 0.8 mm), sin posibilidad de que éste se suelte, lo que significaría la pérdida de la boya (y la posible pieza que haya picado).


5.2. Montaje con los electrodos cobre+magnesio+separador

El magnesio viene en forma de bloque al que no se le puede soldar un cable, pues rechaza el estaño. Haremos en un extremo un taladro de 2 mm mas o menos para insertar un cáncamo y así poder soldarle el alambre hacia el ladrón de julios ya que el cáncamo si acepta la soldadura de estaño (Fig 7).


Fig 7. Magnesio con un cáncamo adosado

Hacemos el montaje cobre + separador + magnesio. El separador debe ir taladrado para que permita el paso de iones y la pila funcione mejor. El conjunto debería quedar así:

Observad que cada electrodo tiene soldado un trozo de alambre de 1,5 mm de diámetro para unirlos al ladrón de julios (Fig 8).


Fig 8. Conjunto electrodos-ladrón de julios unidos por alambre

5.3. Hacer circuito del ladrón de julios

En el trozo de PCB soldamos los componentes y después los conectamos entre ellos, quizás os valgan estas dos fotos de cómo los he dispuesto y soldado:

Fig 9. Ladrón de julios, lado componentes y lado cobre



















Soldaremos dos alambres al ladrón de julios, de 1,5 mm de diámetro.

Estos alambres los soldaremos (en el punto siguiente) a los alambres que ya llevan los electrodos. Quedará un conjunto electrodos-ladrón de julios, ambos unidos, eléctrica y mecánicamente.

Este dibujo ayudará a la hora de montar este pequeño circuito impreso:



5.4. Unir electrodos y ladrón de julios

Presentamos los alambres del ladrón de julios a los alambres de los electrodos. Ojo, no confundir la polaridad. El cobre es el positivo, el magnesio el negativo. Y los soldamos (Fig 8).


5.5. Impermeabilizar ladrón de julios con parafina o cera


Fig 10. Dipeando el ladrón de julios en parafina fundida.
La parte más delicada del proyecto, la vamos a solucionar de forma muy fácil: En un recipiente estrecho pero alto, al baño maría, derretimos parafina obtenida de velas. Cuando esté líquida y a unos 80º C, introducimos el conjunto electrodos-ladrón de julios (con el ladrón de julios hacia abajo) y recubrimos (Fig 10).

Usamos el "Baño María" para garantizar que la temperatura no sobrepase los 100º C



La electrónica soporta perfectamente 100ºC e incluso 150ºC, pero no mucho más, y en caso de calentar directamente la parafina, si no llevamos un control, puede sobrepasar fácilmente los 200ºC e incluso los 300ºC, tal y como lo hace el aceite de cocina común, y achicharraremos la electrónica...

Debemos sumergir en parafina hasta la soldadura de los alambres "y un poco más", dejando sin cubrir la parte de los terminales después de la soldadura, más próxima a los electrodos y por supuesto, los electrodos NO los cubriremos.


Fig 11. Ladrón de julios a prueba de agua
Sumergimos una primera vez, sacamos, dejamos solidificar la parafina. Volvemos a sumergir y volvemos a sacar: La capa de parafina será un poquito mayor. Sumergí 9-10 veces para obtener un grosor de capa de parafina aceptable (Fig 11).

Raspamos el extremo del LED para retirar la parafina y permitir salir a la luz. Por los laterales del LED apenas sale luz, así que los dejé con la parafina para mayor protección.




5.6. Taladrar la botella. Decidir la línea de flotación

El peso de los componentes en el interior de la botella no son suficientes para hundir la botella y mantenerla a flote verticalmente, como se supone que debe hacerlo una boya de pesca, pero es que además es necesario que el agua de mar penetre en el interior de la botella-boya para que la pila se active.

Para este fin, haremos una serie de taladros con un diámetro de unos 10 mm en la parte más cercana al tapón de la botella (Fig 12). Cuanto más altos hagamos los taladros, más se hundirá la botella. Hay que conseguir que sobresalga del agua sólo una fracción de la botella, lo suficiente para que se vea la luz. Cuanto más hundida esté la botella, más sensible será a las picadas.

La botella no llegará a hundirse porque el agua al penetrar en su interior, presiona al aire en la parte superior que no tiene por donde fugarse. A no ser que hagamos los agujeros en una posición demasiado alta, la botella no debería hundirse.


Fig 12. Botella con los taladros a 10 mm hechos

5.7. Introducir el conjunto en la botella y cerrarla

Introducimos el conjunto electrodos-ladrón de julios en la botella (ladrón de julios primero, el LED hacia arriba) y la cerramos.

Ya está dispuesta para usarse.


Fig 13. Para más claridad, en esta foto el ladrón de julios aún NO está recubierto de parafina




6. Prueba en un cubo con agua salada

Fig 14. La boya, luciendo en un cubo con agua salada. La flotación es correcta.
























En un cubo con 7 litros de agua y 250 gramos de sal (proporción en la que se encuentra la sal en el agua de mar) introduzco la boya. Tras entrar el agua en ella y quedar flotando, estabilizada, la luz se enciende a consecuencia del trabajo conjunto de los electrodos y el ladrón de julios, y así permanecerá durante mucho tiempo.



7. Prueba real en el mar, pescando de noche con esta boya

Hace tiempo que "no echo una caña" y ya empieza el calorcito. Además, creo que este vídeo cojea si no pruebo esto en un escenario real (Fig 15). 

La excusa perfecta para echar un rato en el puerto...


Fig 15. En esta foto quizás no se aprecie, pero el brillo de esta boya desde luego no se va a perder de vista...

En el vídeo, en 33:44 arrojo el cebo en el agua tras lo cual la boya se posa en la superficie del mar. Tras unos segundos se llena de agua, se estabiliza en posición vertical y ¡Zas!, comienza a lucir con una más que notoria luz blanca, que me avisará de cualquier picada.

La verdad, aunque conozca el mecanismo de porqué funciona todo esto, no deja de sorprenderme y parecerme un poco "mágico" el hecho de posar en el mar una botella "llena de chatarra" y que esta se ponga a lucir...

Ya lo decía nuestro amigo Einstein: "Lo mas incomprensible del universo es que éste es comprensible..."



8.  Posible segunda versión, mucho más reducida en tamaño y peso

Estoy a la espera de recibir un material que pedí por EBAY. 

Si mis apreciaciones resultan ser ciertas, haré una segunda versión de esta boya de un tamaño y peso mucho más pequeños, realmente práctica y manejable.

Os mantendré informados...



9. El Vídeo
10. Otros proyectos que también te pueden interesar.

PILA CASERA POTENTE CON METAL COBRE Y MAGNESIO

Aquí empezó todo. Hay infinidad de pilas caseras con muchos tipos de química y materiales, pero todos tienen en común generar tensiones por debajo de un voltio, y a veces menos de 0,5 voltios. Para conseguir 1,5 voltios hay que poner dos (o más) pilas en serie y sumar las tensiones.



En este caso, gracias a la combinación cobre-magnesio será suficiente con una sola pila para obtener 1,5 voltios. El cobre lo podemos obtener de tubo de cobre para tuberías. El magnesio se usa como ánodo de sacrificio en termos y calentadores de agua, es bastante económico y si lo reciclas de un viejo calentador, pues gratis...



Teniendo en cuenta que el magnesio no es un simple tratamiento superficial sino que toda la barra es magnesio macizo, la duración de esta pila es extraordinaria. El cobre no se gasta, con el uso se recubre de óxido. Basta con lijarlo para dejarlo listo para mas usos.





PILA CASERA ACTIVADA CON AGUA DE MAR

Basándose en la pila anterior, podemos hacer una versión de pila "seca", que espere pacientemente el momento en que la sumerjamos en agua de mar para que comience a funcionar. El agua de mar es prácticamente igual que el electrolito utilizado para esta pila: Agua y sal común. La pila en estado seco apenas se oxida y puede aguantar muchos años hasta que llegue el momento de activarse, por lo que también se puede usar como alarma de inundación o hundimiento, y también para activar pequeños dispositivos de bajo consumo.




CIRCUITOS ÚTILES 15.
LADRÓN DE JULIOS

Esta pila, a pesar de suministrar 1.5 voltios, no puede activar un diodo LED de alto brillo que necesita unos 3V. Y no queremos poner dos baterías en serie para obtener 3V, queremos usar sólo UNA pila, por simplicidad.


Para elevar la tensión desde 1.5 voltios hasta los 3 voltios que necesita un LED recurriremos a un sencillo circuito de sólo tres componentes conocido como ladrón de julios. En este vídeo: Cómo hacerte tu ladrón de julios, con demostración en protoboard y mucha más información:



La unión de ambos trabajos: Pila de cobre y magnesio + ladrón de julios han hecho posible la boya luminosa para pesca, objeto del presente artículo.









11. Toda mi colección de vídeos de Youtube

En Youtube, una "lista de reproducción" es una colección de vídeos, normalmente de una misma temática. A continuación tienes mis listas de reproducción:











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