Cómo armar un electroimán

En este artículo se describe cómo armar un electroimán —imán generado por la circulación forzada de corriente eléctrica— que puede levantar más de 50 g de clavos y servir de base para la construcción de un motor eléctrico. El electroimán está diseñado para ser alimentado con 4 pilas alcalinas de 1,5 V que generan una corriente de algo más de 1 amperio. El único insumo costoso requerido en su construcción —qué sólo puede conseguirse en talleres de bobinado de motores— es alambre de cobre esmaltado.

Introducción

Los electroimanes son, junto con los imanes permanentes y los materiales magnetizables, la base del funcionamiento de los motores eléctricos. Pocos saben que también cumplen funciones imprescindibles en muchos otros artefactos, caso de los lavarropas donde accionan las válvulas que controlan el ingreso de agua de los grifos y su posterior desagote. En ambas aplicaciones su modo de funcionamiento es difícil comprender porque no se puede ver lo que sucede en el interior de los artefactos y dispositivos. Aunque muchos han jugado con imanes, pocos han construido electroimanes capaces de aplicar fuerzas significativas a materiales magnetizables, como el hierro y el acero. La razón no es la falta de interés, ya que los fenómenos magnéticos fascinan a niños, jóvenes y adultos, sino la dificultad de construccción de un electroimán suficientemente poderoso para justificar el esfuerzo requerido. El diseño de un dispositivo aparentemente tan simple como un electroimán (un simple bobinado de alambre conductor hecho en un carrete, requiere conocimientos de Electromagnetismo que sólo tienen los físicos e ingenieros. Aunque en libros y revistas hay diseños simples de electroimanes, rara vez operan bien por falta de identificación del tipo de alambre a usar, especialmente su diámetro y longitud.

Criterios determinantes del diseño

No se darán aquí las fórmulas usadas para el diseño, solamente las consideraciones principales que lo guiaron (los interesados pueden pedir un ejemplar de la monografía donde se dan todos los detalles a csoliverez@gmail.com). El campo magnético generado por un electroimán es directamente proporcional a la intensidad de corriente I que se hace circular por el bobinado, al número N de vueltas que tiene y a la permeabilidad magnética μ de su núcleo (característica del material). No es viable usar un número demasiado grande de vueltas porque entonces aumenta la resistencia del alambre, disminuyendo I. Se generan altas corrientes usando la mayor cantidad razonable de pilas alcalinas lo más grandes posibles, 4 de tamaño D, pero desde el punto de vista práctico es más conveniente usar pilas AA. Aunque las pilas recargables proporcionan corrientes más elevadas, ésto las destruye por recalentamiento. Las corrientes altas requieren alambres de gran diámetro para evitar aumentos excesivos de temperatura que pueden carbonizar su esmalte de aislación. Los bulones de hierro, aunque no son los óptimos, proporcionan campos magnéticos unas 5.000 veces mayores que si se dejara vacío el interior del carrete. Estos requisitos y el tamaño fijado por el carrete conducen al electroimán de excelentes características cuya construcción se describe a continuación.

Materiales y útiles requeridos

Fig. 1. Núcleo del electroimán.

• 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 22 o 23.
  • cinta de enmascarar de 1,5 cm de ancho.
  • 1 bulón de acero con tuerca de 10 x 1,50 x 65 (la 1a medida es el diámetro, la 3a es la longitud).
  • 20 cm de cable multifilar de 0,3 mm2 de sección.
  • 1 trozo de lija No 220.
  • soldadura para electrónica con alma de resina.
• Útiles
  • soldador eléctrico.
  • taladro o torno de mano con broca de 1 mm.