Cómo armar un motor eléctrico

Figura 1. Motor eléctrico terminado.

Se explica aquí cómo armar un motor eléctrico de bajo costo y alto rendimiento alimentado con 4 pilas alcalinas AA. De alta velocidad y gran fuerza, puede ser usado tanto para comprender el funcionamiento de los motores eléctricos de corriente continua como para mover dispositivos mecánicos muy variados. El armado se hace con útiles simples (no se requiere un torno, por ejemplo) y elementos reciclados o de bajo costo que pueden obtenerse fácilmente en cualquier carpintería, ferretería y taller de reparaciones electrónicas.

Introducción

Los motores son componentes indispensables de artefactos muy variados, como los electrodomésticos con partes móviles: molinillos de café, licuadoras, procesadoras de alimentos, aspiradoras, lustradoras, refrigeradores (donde accionan las bombas compresoras del fluido refrigerante) y lavarropas. El funcionamiento de estos motores, cuyos componentes cruciales son electroimanes, es difícil comprender porque no se puede ver bien lo que sucede en su interior. Todos los componentes de este motor son claramente visibles y, tanto en el proceso de su construcción como después, se pueden hacer variados experimentos para comprender la función de cada uno. La herramienta más compleja y costosa requerida para la construcción es un taladro de banco que puede ser reemplazado, aunque con desventajas, por un taladro eléctrico o manual. El resto de las herramientas se encuentran en cualquier taller casero razonablemente equipado (véase la lista más abajo).

Principio de funcionamiento

Figura 2. Principio de funcionamiento del motor eléctrico de corriente continua.

El principio de funcionamiento de este tipo de motor eléctrico es la atracción y repulsión que 2 imanes fijos ejercen, alternadamente, sobre los extremos opuestos de un electroimán que gira alrededor de su centro. El principio de funcionamento se basa en tres hechos elementales:

• dos polo magnéticos iguales se repelen y dos polos magnéticos opuestos se atraen;
• los extremos opuestos de imanes y electroimanes son polos magnéticos distintos;
• cuando se invierte la corriente eléctrica de un electroimán, cada polo magnético se transforma en su opuesto: el Norte se transforma en Sur y el Sur en Norte.

En la Figura 2 se ilustra el uso de estas propiedades para hacer andar el motor. Los imanes permanentes están fijos y paralelos de modo que el polo magnético Norte (N) de uno de ellos se enfrenta al polo magnético Sur (S) del otro. El electroimán puede girar alrededor de un eje perpendicular al eje de la bobina por su centro, eje que en la figura es perpendicular al papel por el punto central. En la parte izquierda de la figura el polo S del electroimán es atraído por el N del imán de la izquierda y el N por el S del imán de la derecha. Ésto hace girar el electroimán en el sentido indicado por la flecha central. Si se invierte la corriente del electroimán cuando éste pasa por la posición horizontal, sus polos magnéticos se invierten pasando a ser los de la parte derecha de la figura. Ahora se produce una repulsión que tiende a alejar los polos del electroimán de los iguales de los imanes, lo que refuerza la fuerza de rotación en el sentido inicial. Esta configuración de polos se mantiene hasta que, por el impulso adquirido, el electroimán completa media vuelta. Se vuelve entonces a repetir la atración, comutación de corriente y repulsión recién descriptas, manteniendo de modo continuo la rotación de la bobina. Es fácil ver que la inversión del sentido de circulación de la corriente —que transforma, en el electroimán, los polos magnéticos N en S y viceversa— invierte el sentido de rotación de la bobina. En efecto, en la figura izquierda el reemplazo de los polos magnéticos hace que la atracción se transforme en repulsión, tendiendo a hacer girar la bobina en el sentido opuesto al de la flecha. Lo mismo sucede en la figura derecha, donde la repulsión se transforma en atracción. El cambio del sentido de giro al invertir la alimentación —intercambio de borne positivo con negativo— es común a todos los motores de corriente continua con escobillas (ver sección Colector y escobillas), no en aquellos donde la conmutación de corriente se hace electrónicamente, caso de los ventiladores de PC.

Materiales y útiles

• Materiales
  • 1 carrete de hilo de coser, vacío, de aproximadamente 58 mm de largo y diámetro interior de no menos de 10 mm.
  • 11 m de alambre de cobre esmaltado No 23 o 24 (0,6 0,5 mm de diámetro).
  • 8 cm de rayo de bicicleta de 2 mm de diámetro.
  • 2 bulones de acero sin tuerca de 10 x 1,50 x 55.
  • 15 mm de varilla cilíndrica de madera de 8 mm de diámetro.
  • trozo de 15 mm x 24 mm de papel de España de 0,1 mm de espesor.
  • resina epoxi transparente.
  • trozo de 1,4 cm x 6,5 cm de lámina de cobre o aluminio de 0,4 –0,5 mm o de bronce de 0,3 mm de espesor.
  • 2 imanes de parlante de 2“ o 3”.
  • 1 bloque de madera dura de 20 cm x 6,5 cm x 2 cm.
  • 2 bloques de madera dura de 6 cm x 3 cm x 2 cm.
  • 2 esquineros de hierro de 25 mm x 25 mm.
  • 2 esquineros de hierro de 50 mm x 50 mm.
  • 10 tornillos Parker cabeza plana de 6 x 3/8.
  • 4 tornillos de bronce de 14 x 10 de cabeza redonda.
  • 4 tornillos de hierro de 14 x 10 de cabeza fresada.
  • 1 llave miniatura doble inversora de 3 puntos a palanca, de montaje superficial o pasante.
  • 1 caja plana de 4 pilas AA con chicotes (no sirven las que tienen 2 pilas de un lado y 2 del otro, ni las con conector abrochable).
  • 30 cm de cable de 0,3 mm2 de sección.
  • hojas de lija No 120, 180 y 220 (más fina cuanto mayor el número).
• Útiles
  • marcador indeleble de punta fina, como el Edding 404 de 0,75 mm.
  • sierra para metales con hoja de dientes finos.
  • lima fina para metales.
  • punzón para madera.
  • taladro de banco o taladro/torno eléctrico.
  • brocas de acero rápido de los siguientes diámetros: 1,75 mm; 2 mm; 2,5 mm;7,75 mm.
  • soldador eléctrico y soldadura con alma de resina y decapante.

Fuentes

• Solivérez, Carlos E.; Electroimán; revista ¡Armemos algo! Nº 3; San Carlos de Bariloche; 2006; pp. 34‑44.

Véase también

• Cómo armar un electroimán.

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