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1. Que es un electroimán, para qué sirveTwitter: @Terrazocultor
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2. Proyecto de electroimán
3. Materiales y medidas
4. Montaje
4.1. Hacer la bobina
4.2. Hacer o conseguir el núcleo
4.3. Probar el electroimán
4.4. Preparar las maderas para hacer el electroimán
4.5. Ensamblaje
5. Prueba final
6. El vídeo
7. Toda mi colección de vídeos de Youtube
1. Que es un electroimán, para qué sirve
A diferencia de un imán convencional, que tiene una imantación de por sí, un electroimán obtiene la imantación por medio de una corriente eléctrica que pasa a través de una bobina. Si la corriente cesa, la imantación también cesa.
Por lo tanto, un electroimán tiene la ventaja respecto de un imán de poder actuar o no actuar según se le envíe o no se le envíe corriente. Y lo que es más: Se puede regular su poder de atracción regulando la corriente enviada a la bobina del electroimán.
Hay electroimanes para pequeñas potencias, y también para potencias muy elevadas. El funcionamiento de los motores eléctricos está basado en el electroimán.
La bobina en un electroimán suele estar hecha de hilo de cobre esmaltado pues es fundamental que las espiras no hagan contacto eléctrico entre sí. La sección del hilo está en función de la corriente que vaya a circular.
En el interior de la bobina debe haber un material ferromagnético, normalmente hierro, que potencia la acción del electroimán al concentrar las líneas de fuerza del campo magnético generado. Ese núcleo puede ser fijo o móvil. Nosotros vamos a hacer la versión móvil.
En la figura 1, un electroimán básico formado por una simple púa y un arrollamiento de hilo de cobre sobre ella.
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| Fig 1. Electroimán básico, hilo de cobre bobinado sobre una púa |
Y, ¿Para qué sirve un electroimán?
Su propiedad de convertirse en un imán y atraer objetos le hace especialmente útil y los usos son interminables. Entre los más típicos:
- Como ya se ha dicho, para generar la fuerza motriz en motores eléctricos
- Cerraduras eléctricas
- Servos
- Parte constitutiva fundamental en un relé
- juguetes, por ejemplo, los mecanismos de un pinball clásico
- actuadores en infinidad de mecanismos
- instrumentación analógica, por ejemplo, un voltímetro
- Deflexión de un haz de electrones, por ejemplo, en un TRC
- Para separar metales que son ferromagnéticos de los que no lo son
- En grúas, pueden llegar a levantar grandes objetos muy pesados
2. Proyecto de electroimán
Vamos a hacer algo más que un experimento. Vamos a construir un electroimán que nos servirá como componente electrónico para usarlo de forma práctica, pues le daremos un buen acabado, un diseño esbelto y robusto.
Con este electroimán podremos hacer distintos proyectos muy fácil, pues estará dotado de una pequeña bancada para sujetarlo donde sea necesario, también tendrá un vástago actuador muy versátil para accionar cualquier mecanismo.
Cuando dejemos de enviarle corriente, el vástago actuador volverá a su posición de reposo por la acción de un resorte. Dispondrá de sus bornes de conexión para que la conexión sea sencilla. Llevará ya incorporado un diodo volante para proteger de impulsos transitorios a la fuente que lo alimente. Irán todos sus componentes en una pieza, un electroimán muy compacto, como los comerciales, o al menos eso intentaremos.
Seguramente lo usaremos en un próximo vídeo, para un proyecto útil.
3. Materiales y medidas
La lista de materiales está en el siguiente enlace, así como algunos comentarios aclarando algunas cuestiones sobre dichos materiales:
Lista de componentes
Medidas de las maderas
4. Montaje
Hay que seguir un orden lógico para ir ensamblando las distintas partes, el vídeo es la mejor guía de montaje. Resumo el proceso a continuación:
4.1. Hacer la bobina
- Cortamos el trozo de bolígrafo a la longitud correcta. Limamos los bordes
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| Fig 2. Cortando el bolígrafo. Limándolo para obtener la medida con precisión |
- Pegamos las dos arandelas a 3 mm de cada extremo. Hacemos un carrete
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| Fig 3. Formamos un carrete... |
- Hacemos un taladro a 0.5 - 1 mm en un extremo para pasar el cobre
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| Fig 4. Taladrar a 0,5 - 1 mm en el extremo del tapón (sobre el tapón), para pasar el cable de cobre |
- Bobinamos unas 1000 vueltas con hilo de cobre esmaltado de 0,20 mm. En el vídeo utilizo hilo de 0.25 y doy unas 700 vueltas, pero recomiendo hilo de 0,20. Será necesario hacer varias capas procurando no montar las espiras. Cada vez que completemos una capa, poner una gota de cola blanca para compactar la bobina y que no se deshilache. Cuando terminemos de bobinar, aplicar más cola blanca para fijar las espiras. No olvidar dejar al menos unos 10 cms de cobre en cada extremo para luego hacer la conexión
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| Fig 5. Bobina terminada (Unas 700 espiras) |
4.2. Hacer o conseguir el núcleo
El núcleo o vástago debe ser una varilla de hierro con largo adecuado y un grosor que le permita entrar en el trozo de bolígrafo (bobina). Hay una opción con lo cual ya lo tenemos hecho: Un tornillo (de hierro, no de acero). No es necesario cortarlo ni mecanizarlo. Lo usaremos tal cual.
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| Fig 6. Núcleo de la bobina (Tornillo de hierro). Las marcas de rotulador son para las tuercas |
4.3. Probar el electroimán
Introducimos el vástago (tornillo) hasta la mitad en la bobina. Aplicamos entre 9 y 12 voltios a la bobina. El vástago debería entrar completamente en la bobina, y además ha de hacerlo con cierta fuerza.
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| Fig 7. Probando la fuerza de la bobina con su núcleo (El tornillo) |
4.4. Preparar las maderas para hacer el electroimán
Cortamos las seis piezas de madera para hacer el cuerpo del electroimán. Lijamos sus cantos para darles un contorno recto. Como siempre, enumero las piezas de madera para identificarlas.
Madera [1]: Parte trasera, con sus tres taladros
Madera [2]: Parte central, también con su taladro
Madera [3]: Parte frontal, también lleva un taladro
Madera [4]: Lateral izquierdo
Madera [5]. Lateral derecho
Madera [6]. Bancada, le hacemos los cuatro taladros que servirán para sujeción
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| Fig 8. Las seis piezas de madera, marcadas sobre un trozo de madera DM a 3 mm de grosor |
4.5. Ensamblaje
- Pegamos del trozo de circuito impreso en la madera [1] que servirá como caja de conexiones. Aplicamos dos cordones de estaño a modo de terminales, y soldamos el diodo volante. Cuando vayamos a conectar el electroimán debemos hacerlo respetando la polaridad: El negativo al ánodo del diodo, y el positivo al cátodo del diodo. Si lo hacemos al revés la corriente pasará a través del diodo y el electroimán no funcionará además de que podemos romper la fuente (o el diodo).
- pasad los cables de la bobina por los dos pequeños taladros de la madera [1]
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| Fig 9. Pequeño PCB a modo de caja de conexiones con el diodo volante |
- ponemos (pegada) la bobina en las maderas [1] y [2]
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| Fig. 10. Uniendo bobina a maderas [1] y [2] |
- Soldamos los cables de la bobina al pequeño circuito impreso. Un cable a cada terminal del diodo volante
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| Fig 11. Soldando terminales de la bobina a la "caja de conexiones" |
- A lo anterior le adosamos (pegamos) los laterales, maderas [4] y [5]
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| Fig 12. Pegando maderas [4] y [5] |
- pegamos el conjunto anterior a la madera [6], la bancada
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| Fig 13. Pegando la bancada [6] al resto del electroimán |
- Preparamos el núcleo o vástago con todas las cosas que lleva a lo largo: Primero pasamos la madera [3], a continuación el tubito de cobre que lo haremos llegar hasta la cabeza del tornillo, ponemos una tuerca hasta que tope con el tubito anterior, metemos la arandela, otra tuerca para apretar todo lo anterior y finalmente, el resorte que habremos cortado al largo adecuado para que no ejerza demasiada fuerza.
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| Fig 14. El tornillo, con todo lo que tiene que llevar, y en ese orden |
En posición de reposo, el tornillo no debe entrar a tope en la bobina, debes dejar 5 mm afuera que será la carrera del tornillo cuando hagamos funcionar el electroimán: Se introducirá esos 5 mm. Haz marcas en el tornillo para guiarte. Se pueden ver esas marcas en la figura 14.
- introducimos el tornillo 20 mm en la bobina (dejamos 5 mm que será el recorrido útil). El muelle debe ejercer una leve presión hacia afuera cuando presentemos la madera [3] en el siguiente paso.
- ponemos provisionalmente la madera [3]
Si se presiona el tornillo, al soltarlo, el muelle debe hacer volver al tornillo a su posición de reposo. Una vez conseguido esto, apretar las dos tuercas para fijar bien la arandela y pegar definitivamente la madera [3].
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| Fig 15. Detalle del resorte, la parte que más precisión nos va a exigir |
El electroimán ya está terminado.
5. Prueba final
Conectamos la tensión de alimentación (12 voltios) a los terminales del electroimán, respetando la polaridad correcta, y el vástago se introducirá en la bobina con bastante velocidad y cierta fuerza.
Al desconectar la alimentación el vástago debe volver a su posición de reposo original gracias a la acción de pequeño muelle.
6. El vídeo
7. 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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