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UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DEL PERÚ PROYECTO CAF II NOMBRE DEL PROYECTO: BASE ELECTROMAGNETICA PARA SOPORTE DE TALADRO PROFESOR: JIMMY JARA AGUILAR INTEGRANTES:     

VARGAS SANTOS NATHALY – U17213172 VALENZUELA VERAMENDY ABRAHAM – U17304276 ROJAS MENDOZA WILLIAM – U18217379 ALVA MACHUCA LINDER – U18304520 YAGUILLO ALIAGA CAROL - U18303034

SECCIÓN:

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2019

Base electromagnética para soporte de taladro

INDICE



INTRODUCCIÓN……………………………………………………………4



ANTECEDENTES……………………………………………………………5



OBJETIVOS…………………………………………………………………5



MARCO TEÓRICO…………………………………………………………5



PROCEDIMIENTO…………………………………………………………14



CONCLUSIONES……………………………………………………………17



BIBLIOGRAFÍA……………………………………………………………18

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Base electromagnética para soporte de taladro

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RESUMEN. Con el presente proyecto se pretende explicar y entender los cálculos de los fenómenos físicos que aparecen en la electricidad y el electromagnetismo, así haciendo el uso de un módulo como instrumento de desarrollo de aprendizaje para entender de manera asequible las teorías explicadas en clase.

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Base electromagnética para soporte de taladro

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INTRODUCION

En la vida diaria existen diversas necesidades de los seres humanos los cuales se suplen con años de estudios enfocados en distintas áreas. Asimismo hoy en día la mayor parte se apuesta por la electricidad y la electrónica en que se ha aplicado a diversas áreas tales como de simples aparatos hasta en las más grandes industrias los cuales han generado excelentes resultados. Dado que para entender estas ciertas áreas de la electricidad y la electrónica es necesario ir más allá de la parte teórica y demostrar de manera práctica los conocimientos de las leyes de la física que por años se ha consolidado. Para comprender y desarrollar nuevas habilidades como estudiantes se estudiará y se ejecutara una base electromagnética para soporte de taladro, lo cual es ideal para explicar y entender las propiedades de la electricidad y el electromagnetismo, desde cálculos para su ejecución hasta la manera de como favorecer hacia la sociedad. La propuesta de este proyecto es fortalecer los conocimientos y reconocer la importancia que tiene la electricidad y el electromagnetismo en la vida cotidiana de cada una de las personas, en las medianas y grandes industrias que colaboran día a día con el desarrollo de nuestro país.

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ANTECEDENTES

Proyecto: Base electromagnética para soporte de taladro

1.

OBJETIVOS:    

Demostrar y analizar el comportamiento de un electroimán, siendo el agente de adherencia del taladro electromagnético. Comprender, aplicar y demostrar los conocimientos adquiridos en la clase de CAF II. Explicar detalladamente las causas de cómo es que se crea un campo magnético a partir de la energía eléctrica. El taladro electromagnético agilizará y facilitará los procesos de utilización, ya que se puede maniobrar de diversas maneras y condiciones de trabajo.

2. FUNDAMENTO TEORICO 3. Los imanes Si tomamos un imán e intentamos acercar diferentes objetos metálicos, podremos observar que éste atrae con fuerza sólo aquellos objetos que sean de hierro o de acero. Este fenómeno también se da con el níquel y el cobalto. A estos materiales que son susceptibles de ser atraídos por un imán se les conoce por el nombre de materiales ferromagnéticos. Las aplicaciones de los imanes son muy variadas, ya que con ellos se pueden producir fuerzas mecánicas considerables. Así, por ejemplo se pueden utilizar como separadores magnéticos que separan materiales magnéticos de no magnéticos. Otras aplicaciones de los imanes son: pequeñas, micrófonos, altavoces, aparatos de medida analógicos y pequeños motores eléctricos de C.C.

4. Polos de un imán Si depositamos una cantidad de limaduras de hierro sobre un imán recto como el de la Figura 1, podremos observar que aparece una mayor concentración de éstas en los extremos del imán. A su vez también se puede comprobar cómo esta concentración disminuye hacia el centro, hasta desaparecer prácticamente en el centro. A las zonas donde se produce la mayor atracción se las denomina polos magnéticos. A la zona donde no hay atracción se la denomina línea neutra. Figura 1 El magnetismo tiene que ver con fenómenos de atracción y repulsión que se presentan con los imanes y con los materiales ferromágneticos Brújula Una brújula es una aguja imantada que puede girar libremente en su eje central (Figura 2). Si dejamos girar libremente a la aguja imantada de una brújula, ésta se orientará siempre con un extremo hacia el polo norte terrestre y el otro hacia el sur. De aquí proviene el nombre de los 5

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polos de un imán. Al extremo de la aguja que se orienta hacia el norte geográfico terrestre se le denomina polo norte, y al otro polo sur. (Figura 3). Figura 2 Figura 3 Dado que en los imanes, los polos del mismo nombre desarrollan fuerzas de repulsión y los de diferente nombre de atracción, mediante una brújula será fácil determinar los nombres de los polos. Para ello bastará con acercar la brújula a unos de los polos del imán y comprobar si existe atracción o repulsión del polo norte de la misma Clases de imanes En la naturaleza se pueden encontrar imanes naturales, como la magnetita, que poseen ciertas propiedades magnéticas. Ahora bien, si lo que deseamos es potenciar dichas propiedades se pueden fabricar imanes artificiales a partir de substancias ferromagnéticas. A su vez los imanes artificiales, o substancias magnetizadas, dependiendo del tipo de substancia utilizada, una vez magnetizados pueden mantener durante largo tiempo sus propiedades magnéticas (imanes permanentes) o sólo cuando están sometidos a la acción de un campo magnético (imanes temporales). Como ejemplo de imanes temporales tenemos al hierro puro y como imán permanente al acero. 6 Mediante una sencilla experiencia se puede comprobar cómo al acercar un trozo de acero (por ejemplo un destornillador) a un imán, queda magnetizado, apreciándose sus propiedades de atracción aunque retiremos el imán de dicho trozo de acero. Sin embargo, si utilizamos un trozo de hierro para la experiencia (por ejemplo un clavo de hierro), éste manifiesta propiedades de atracción hacia otros materiales sólo cuando está bajo la acción del campo magnético del imán; una vez retirado el imán, dicho trozo de hierro pierde prácticamente todas las propiedades magnéticas adquiridas. Para la construcción de imanes permanentes se utilizan aleaciones de: acerotungsteno, acero-cobalto, acero al titanio, hierro-níquel-aluminio-cobalto y otras más. Los imanes temporales son de gran utilidad para la construcción de núcleos para electroimanes, motores, generadores y transformadores. En estos casos se emplea la chapa de hierro aleada, por lo general, con silicio. Teoría molecular de los imanes Si rompemos un imán en dos, las dos partes resultantes son dos imanes completos con sus polos correspondientes. Si volviésemos a romper una de estas partes obtendríamos otros dos nuevos imanes. Este proceso se puede repetir multitud de veces hasta alcanzar lo que vendremos a llamar molécula magnética. Según esta teoría, se puede suponer que: Un imán está compuesto de moléculas magnéticas perfectamente orientadas con los polos respectivos del imán (Figura 4). Un trozo de hierro sin imantar está compuesto de moléculas magnéticas totalmente desorientadas (Figura 5). Figura 4 Figura 5 7 Gracias a esta teoría también podremos entender más fácilmente el comportamiento de los materiales magnéticos utilizados para la elaboración de imanes permanentes y artificiales. En el caso de los imanes permanentes, aparece una especie de rozamiento interno entre las moléculas magnéticas que dificulta el retorno al estado inicial una vez orientadas y magnetizadas. Al contrario, en los imanes temporales las moléculas magnéticas se ordenan y desordenan con facilidad, en función de la influencia ejercida por la acción de un campo magnético externo al mismo. Las propiedades magnéticas de los imanes se ven alteradas por la temperatura, así por ejemplo, el hierro puro pierde totalmente su magnetismo por encima de los 769 °C. Por otro lado, si golpeamos fuertemente un trozo de acero imantado se puede modificar sus propiedades magnéticas. Esto es debido a que los golpes pueden cambiar el orden de las moléculas magnéticas . Campo magnético de un imán Se puede decir que el campo magnético es el espacio, próximo al imán, en el cual son apreciables los fenómenos magnéticos originados por dicho imán. El campo magnético de un imán es más intenso en unas partes que otras. Así, por ejemplo, el campo magnético adquiere su 6

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máxima intensidad en los polos, disminuyendo paulatinamente según nos alejamos de ellos. Para poder hacernos una idea del aspecto que tiene el campo magnético, o sea, de su espectro magnético, realiza la siguiente experiencia: Experiencia 1 Se toma un imán sobre el que se coloca un lámina de plástico transparente y se espolvorea con limaduras de hierro, procurando que queden uniformemente repartidas por toda la superficie de la lámina de plástico transparente. Las limaduras de hierro se orientan sobre la misma dibujando la forma del campo magnético (Figura 6). Figura 6 8 Observa como hay más limaduras concentradas en los extremos y que existen unas cadenas de limaduras formando unas líneas que van de un polo a otro. A estas cadenas se las conoce por el nombre de líneas de fuerza del campo magnético. Las líneas de campo se pueden dibujar tal como se muestra en la Figura 7. Las líneas de fuerza únicamente representan la forma del campo magnético. Ahora bien, por motivos de convencionalismos teóricos, se les da un sentido de circulación, de tal forma que se dice que las líneas de campo salen por el polo norte del imán, recorren el espacio exterior y entran por el polo sur. El sentido de circulación de estas líneas por el interior del imán es del sur al norte. Figura 7 La visualización de las líneas de campo resulta muy interesante, ya que conociendo su dirección podemos determinar la polaridad de un determinado campo magnético. En la Figura 8 se puede observar como cuando acercamos dos imanes por sus polos iguales, las líneas de campo se repelen.

4.1.Magnetismo y electromagnetismo Fueron probablemente los griegos quienes primero reflexionaron sobre las propiedades de la magnetita, un mineral de hierro que incluso en estado natural posee una profunda atracción hacia metales. El primer tratado europeo importante sobre el magnetismo se debe a Pedro Peregrino de Maricourt en el siglo XIII, quien distingue claramente los polos de un imán permanente; observa que el norte y el sur se atraen y que polos iguales, norte-norte por ejemplo, se repelen; además, describe cómo si se fragmenta un imán, se crean otros polos.

Fig.1 polos opuestos se atraen polos iguales se repelen.

Fig. 2 cuando se fragmentan un imán, se crean otros polos. A principios del Siglo XIX el físico danés Hans Christian Oersted (1777-1851) descubrió que siempre existe un campo magnético cuando hay una corriente circulando en un cable o en una bobina. Subsecuentes trabajos de los científicos Carl Friedrich Gauss (1777-1855), Michael Faraday (1791-1867) y el brillante aporte de James Clerk Maxwell (1831-1879) quien entre otros condujo al desarrollo de la teoría electromagnética y a la unificación de la teoría electromagnética. 7

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4.1.1. Inducción magnética o densidad de flujo magnético. En forma análoga a la fuerza eléctrica que ejerce un campo eléctrico sobre una carga prueba F = qE, existe una fuerza magnética asociada a una “carga prueba” que define un campo magnético. Ecuación 1 donde Fm es la fuerza magnética sobre la carga, q el valor de la carga eléctrica de prueba, v la velocidad de la carga y B la inducción magnética

Ecuación 2 Dónde la inducción magnética está dada por

Ecuación 3 En dónde µ0 es la permeabilidad magnética en el vacío, q1 el valor de la carga que genera el campo magnético, v1 la velocidad de la carga q1, r el vector de posición entre las cargas y r la distancia entre éstas. La unidad de inducción magnética es el Tesla (T). 4.1.2. Flujo magnético Se define como la integral de superficie sobre la componente normal del campo magnético:

Ecuación 4 Donde Φ es el flujo magnético, B la inducción magnética, da el diferencial de área de la superficie y n la normal de da. El flujo magnético es análogo al campo eléctrico, se representa también como líneas con magnitud y sentido, las cuales van del polo norte al polo sur del imán. Para una inducción magnética B y un área A constantes el flujo magnético se puede escribir como: Ecuación 5 La unidad de flujo magnético es el Weber (Wb). Un Tesla equivale a un Weber por metro cuadrado.

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4.1.3. Inductancia y auto inductancia. Se denomina inductancia, L, a la relación entre la cantidad de flujo magnético (Φ) que lo atraviesa y la corriente I que circula por la bobina: Ecuación 6 En una bobina de N espiras, a través de la cual circula una corriente I, tenemos que la inductancia está dada por: E Ecuación 7 Donde l es la longitud de la bobina y Φ el flujo magnético presente en ella. La bobina ideal, que es un elemento pasivo, almacena energía eléctrica en forma de campo magnético cuando aumenta la corriente o devuelve energía cuando la corriente disminuye. La ecuación que relaciona el voltaje y la corriente en las terminales de una bobina ideal es la siguiente:

Ecuación 8 Un cambio en la intensidad de la corriente ΔI/Δt dá como resultado un cambio en el campo magnético y, por lo mismo, un cambio en el flujo que está atravesando el circuito. Esto, a su vez, dará lugar a la generación de una fuerza electromotriz autoinducida de acuerdo con la Ley de Faraday. La fuerza electromotriz originará una corriente eléctrica que se opondrá al cambio inicial de intensidad. El valor de la fuerza electromotriz autoinducida viene dado por:

Ecuación 9 El signo menos indica que se opone a la causa que lo origina, por eso también se la suele denominar fuerza contra electromotriz.

4.2.Propiedades magnéticas de los materiales. -

El magnetismo es el fenómeno por medio del cual los materiales ejercen fuerzas de atracción o de repulsión sobre los materiales Las fuerzas magnéticas se generan cuando se mueven partículas cargadas Eléctricamente. Las propiedades macroscópicas de los materiales son producto de los momentos magnéticos asociados con los electrones individuales. Cada electrón gira alrededor de sí mismo creando un campo magnético. 9

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El momento magnético neto de un átomo es la suma de los momentos magnéticos generados por los electrones. Si incluyen los momentos orbitales, de rotación, y el hecho que los momentos puedan cancelarse. En los átomos donde los niveles de energía de los electrones están completamente llenos, todos los momentos se cancelan. Estos materiales no pueden ser magnetizados permanentemente.

4.3.Tipos de magnetismo y materiales magnéticos. 4.3.1. Materiales diamagnéticos. En ellos sus átomos no presentan momento magnético permanente, debido que los campos magnéticos ocasionados por esas corrientes microscópicas se compensan, de modo que el momento magnético resultante es cero. Cuando a estos materiales se les aplica un campo magnético, se generan por inducción pequeñas corrientes que se oponen al campo externo (según la ley de Lenz) y el resultado final es que son repelidas por éste. 4.3.2. Materiales paramagnéticos Éstos sí poseen un momento magnético permanente porque no existe una compensación neta de los momentos de los electrones. Cuando estas sustancias son sometidas a la acción de un campo magnético externo, además del efecto diamagnético (que siempre está presente), ocurre la alineación de los momentos magnéticos a favor del campo externo, reforzándose. Generalmente, este efecto suele ser débil y se ve muy afectado por la agitación térmica (que tiende a destruir este orden), por lo que el paramagnetismo es muy sensible a la temperatura. Por ello, estos materiales son atraídos ligeramente por imanes, pero no se convierten en materiales permanentemente magnetizados.

4.3.3. Materiales ferromagnéticos En ellos las intensas interacciones entre los momentos magnéticos atómicos hacen que éstos se alineen paralelos entre sí en regiones llamadas dominios magnéticos. Cuando no se aplica un campo magnético externo las magnetizaciones de los dominios se orientan al azar; pero cuando se halla presente, los dominios tienden a orientarse paralelos al campo. La fuerte interacción entre los momentos dipolares atómicos vecinos los mantiene alineados incluso cuando se suprime el campo 10

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magnético externo. Por tanto, pueden ser magnetizados permanentemente por la aplicación de un campo magnético externo. 4.4.Electroimanes 4.5. Recibe el nombre de electroimán el conjunto formado por una bobina y un núcleo de hierro colocado en el interior de la misma. El núcleo de hierro se imanta por influencia del campo magnético creado por la bobina durante todo el tiempo que dure el paso de la corriente por sus espiras, resultando un campo más intenso que el producido por la bobina. Existen diversos tipos de electroimanes. Los más usados son los de herradura, los acorazados y los electroimanes de succión. En el trabajo de diseño del circuito magnético lo más apropiado es el determinar el valor de los amperios-vuelta (NI) necesarios para el circuito magnético.

Fig. 4 circuito magnético en serie. El flujo magnético establecido por el electroimán está definido por la letra griega fi Ф, sus propiedades son similares a las de la corriente que atraviesa un circuito eléctrico. Una bobina de N espiras y corriente i alrededor de un núcleo ferromagnético produce una fuerza magnetomotriz F (mm) que viene dada por:

El comportamiento del flujo magnético cuando atraviesa una determinada superficie A, recibe el nombre densidad de flujo o inducción magnética, viene dada en teslas (T) y está determinada por la ecuación:

4.5.1. Factores que influyen en la capacidad del electroimán Aparte del peso hay otras características de la carga que hay que considerar para conocer la capacidad de elevación magnética. Los electroimanes se basan en la fuerza magnética para atraer la carga, por consiguiente la carga deberá ser de un material magnético (por Ej. Hierro). La fuerza magnética se representa por líneas de fuerza (flujo magnético) que van del polo norte al polo sur. Cualquier circunstancia que impida o limite el paso del flujo 11

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magnético obviamente reduce la capacidad del electroimán. Hay cuatro importantes factores que limitan el flujo magnético. 

La superficie de contacto El flujo magnético del electroimán pasa fácilmente a través del hierro; no, en cambio, a través del aire o materiales no magnéticos. Si provocamos una separación (entrehierro) entre el electroimán y la carga, estamos dificultando el paso del flujo magnético y reduciendo la fuerza de elevación. Óxido, pintura, suciedad, papel, o una superficie de acabado basto provocan un entrehierro, y por consiguiente una disminución de la fuerza del electroimán.

Disminución de la fuerza al aumentar el entrehierro 



Grosor de la carga. El flujo magnético del electroimán necesita un grosor mínimo de hierro para funcionar (el hierro se satura si se excede un número dado de líneas de flujo). Cuando la pieza no tiene este espesor mínimo, la fuerza de elevación se reduce.

Aumento de la fuerza aumentar la relacion entre grueso pieza Longitud y anchura de la carga Cuando aumenta la longitud o la anchura de la carga, los extremos se curvan y cede la rectitud, provocando un entrehierro entre el electroimán y la carga, sobre todo para espesores delgados. Cuando esto ocurre la capacidad del electroimán se ve reducida.

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Material de la carga. Los aceros con bajo contenido de carbono son buenos conductores del flujo magnético, por ejemplo un F-1110 ó ST-37 (0,1-0,3% C). Sin embargo, los aceros con altos porcentajes de carbono o aleados con otros materiales pierden propiedades magnéticas que reducen la fuerza del electroimán. Los tratamientos térmicos que afectan a la estructura del acero también reducen la fuerza de elevación. Al aumentar la dureza de los aceros, peor se comportan magnéticamente y tienen tendencia a conservar un magnetismo remanente. La fuerza nominal de estos electroimanes es para un acero no aleado con bajo contenido de carbono (0,1-0,3% C).

4.6.Ecuaciones eléctricas del electroimán El electroimán está construido por cable de cobre enrollado alrededor de un núcleo de hierro. El cable tiene una resistencia al paso de corriente que depende de su longitud y sección transversal. Además, el cable enrollado como solenoide se comporta como un inductor al generar un campo magnético en su interior. De éste modo, el modelo eléctrico más simple del electroimán, para caracterizar la respuesta de corriente al voltaje aplicado, es un circuito RL, como el de la Figura

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Modelo eléctrico simplificado para el electroimán Aplicando las ley de voltajes de Kirchhoff al modelo de la Figura, se obtiene la siguiente ecuación:

Dónde: v es el voltaje aplicado al electroimán, i es la corriente a través del electroimán, R es su resistencia y L su inductancia.

4.7.Leyes físicas 4.7.1. Ley del Amper Esta ley nos permite calcular los campos magnéticos que se generan alrededor de un conductor en función de la corriente que circula por dicho conductor. Dicha ley se enuncia de la siguiente forma:

Corriente y campo magnético De donde podemos deducir que el campo es menor mientras más se aleja del centro del conductor. Así mismo si la corriente es mayor el campo es mayor. Una aplicación de esta ley la podemos apreciar en la siguiente gráfica un solenoide lineal y toroide.

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Solenoides De lo expresado en el cuadro determinamos que el campo depende directamente de la longitud y número de espiras que conforman el embobinado. 4.7.2. Ley de Faraday La ley de Faraday dice que la fuerza electromotriz (fem) inducida en un circuito eléctrico cerrado es proporcional al cambio de flujo del campo magnético y al número de espiras del bobinado.

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Faraday. La inducción electromagnética

Faraday inició en 1825 una serie de experimentos con el fin de comprobar si se podía obtener electricidad a partir del magnetismo. Pero no fue sino hasta 1831 que pudo presentar sus primeros trabajos con respuestas positivas. Después de muchos intentos fallidos, debidamente registrados en su diario, Faraday obtuvo un indicio en el otoño de 1831. El experimento fue el siguiente. Enrolló un alambre conductor alrededor de un núcleo cilíndrico de madera y conectó sus extremos a un galvanómetro G; ésta es la bobina A de la figura 5. En seguida enrolló otro alambre conductor encima de la bobina anterior. Los extremos de la segunda bobina, B en la figura, los conectó a una batería. La argumentación de Faraday fue la siguiente: al cerrar el contacto C de la batería empieza a circular una corriente eléctrica a lo largo de la bobina B. De los resultados de Oersted y Ampère, se sabe que esta corriente genera un efecto magnético a su alrededor. Este efecto magnético cruza la bobina A, y si el magnetismo produce electricidad, entonces por la bobina A debería empezar a circular una corriente eléctrica que debería poder detectarse por medio del galvanómetro. Sus experimentos demostraron que la aguja del galvanómetro no se movía, lo cual indicaba que por la bobina A no pasaba ninguna corriente eléctrica. Electromagnetismo: de la ciencia a la tecnología www.librosmaravillosos.com Eliezer Braun 30 Preparado por Patricio Barros Sin embargo, Faraday se dio cuenta de que en el instante en que conectaba la batería ocurría una pequeña desviación de la aguja de galvanómetro. También se percató de que en el momento en que desconectaba la batería la aguja del galvanómetro se desviaba ligeramente otra vez, ahora en sentido opuesto. Por lo tanto, concluyó que en un intervalo de tiempo muy pequeño, mientras se conecta y se desconecta la batería, si hay corriente en la bobina B. Siguiendo esta idea Faraday descubrió que efectivamente se producen corrientes eléctricas sólo cuando el efecto magnético cambia, si éste es constante no hay ninguna producción de electricidad por magnetismo. Figura 5. Esquema del experimento de Faraday con que descubrió la inducción electromagnética. Al conectar el interruptor en el circuito de la bobina B de la figura 5 el valor de la corriente eléctrica que circula por él cambia de cero a un valor distinto de cero. Por tanto, el efecto magnético que produce esta corriente a su alrededor también cambia de cero a un valor distinto de cero. De la misma Electromagnetismo: de la ciencia a la tecnología www.librosmaravillosos.com Eliezer Braun 31 Preparado por Patricio Barros manera, cuando se desconecta la batería la corriente en el circuito cambia de un valor no nulo a cero, con el consecuente cambio del efecto magnético. Por otro lado, cuanto está circulando una corriente con el mismo valor todo el tiempo, hecho que ocurre cuando la batería está ya conectada, el efecto magnético que produce la bobina también es constante y no cambia con el tiempo. Recordemos que la intensidad del efecto magnético producido por una corriente eléctrica depende del valor de la corriente: mientras mayor sea este valor mayor será la intensidad del efecto magnético producido. Faraday realizó diferentes experimentos en los cuales el efecto magnético que producía y atravesaba una bobina daba lugar a que se produjera una corriente eléctrica en esta bobina. Otro experimento que realizó fue el siguiente: enrolló una bobina A en un anillo de hierro dulce circular y sus extremos los conectó a un galvanómetro. Enrolló otra bobina B en el mismo anillo y sus extremos los conectó a una batería. Al conectar el interruptor de la batería empezó a circular una corriente por la bobina B. Esta corriente generó un efecto magnético a su alrededor, en particular dentro del anillo de hierro dulce. Como consecuencia, el anillo se magnetizó y el 16

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efecto magnético producido cruzó también a la bobina A. Faraday se dio cuenta, nuevamente, que sólo había movimiento de la aguja del galvanómetro cuando se conectaba y desconectaba la batería. Cuando fluía por la bobina B una corriente de valor constante, la aguja del galvanómetro no se movía, lo que indicaba que por la bobina A no había corriente alguna. Después de muchos experimentos adicionales Faraday llegó a una conclusión muy importante. Para ello definió el concepto de flujo magnético a través de una superficie de la siguiente forma: supongamos que un circuito formado por un alambre conductor es un círculo. Sea A el área del círculo. Consideremos en primer lugar el caso en que la dirección del efecto magnético sea perpendicular al plano que forma el círculo (Figura 6) y sea B la intensidad del efecto. El flujo magnético a través de la superficie es el Electromagnetismo: de la ciencia a la tecnología www.librosmaravillosos.com Eliezer Braun 32 Preparado por Patricio Barros producto de B con el área del círculo, o sea, (BA). En segundo lugar consideremos el caso en que la dirección del efecto magnético no sea perpendicular al plano del círculo. Si proyectamos la superficie del círculo perpendicularmente a la dirección del efecto, se obtiene la superficie A'. El flujo magnético es ahora igual a (BA'). Llamaremos al área A' el área efectiva. El flujo es, por tanto, igual a la magnitud del efecto magnético multiplicada por el área efectiva. Figura 6. A través de la superficie hay un flujo magnético. Si el efecto magnético que cruza el plano del circuito de la figura 6 cambia con el tiempo, entonces, de acuerdo con el descubrimiento de Faraday se genera, o como se ha convenido en llamar, se induce una corriente eléctrica a lo largo del alambre que forma el circuito. Sin embargo, Faraday descubrió otra cosa muy importante. Lo que realmente debe cambiar con el tiempo para que se induzca una corriente eléctrica es Electromagnetismo: de la ciencia a la tecnología www.librosmaravillosos.com Eliezer Braun 33 Preparado por Patricio Barros el flujo magnético a través de la superficie que forma el circuito eléctrico. Por supuesto que si el efecto magnético cambia con el tiempo, entonces el flujo que produce también cambiará. Pero puede ocurrir que el flujo cambie sin que el efecto cambie. En efecto, si el área efectiva de la superficie cambia, manteniéndose el valor del efecto constante, entonces el flujo cambiará. El descubrimiento de Faraday indica que en este caso también se inducirá una corriente eléctrica en el circuito. Una manera de cambiar el área efectiva del circuito es, por ejemplo, haciendo girar la espira del circuito (Figura 7) alrededor del eje LL, perpendicular al efecto magnético. En este caso el flujo magnético cambia con el tiempo y se induce una corriente en el circuito, sin que el efecto magnético hubiese cambiado. Vemos claramente que se puede cambiar el área efectiva de muchas otras maneras. Además, puede ocurrir que cambien simultáneamente tanto el valor del efecto como el área efectiva con el consecuente cambio del flujo magnético. Figura 7. Se puede lograr que el flujo a través de la superficie cambie con el tiempo, haciéndola girar alrededor del eje LL. Lo importante es que si el flujo neto cambia entonces se induce una corriente eléctrica. Este descubrimiento lleva el nombre de ley de inducción de Faraday y es uno de los resultados más importantes de la teoría electromagnética. Electromagnetismo: de la ciencia a la tecnología www.librosmaravillosos.com Eliezer Braun 34 Preparado por Patricio Barros Mientras mayor sea el cambio del flujo, mayor será el valor de la corriente eléctrica que se inducirá en el alambre conductor. De esta forma nos damos cuenta de que se pueden lograr valores muy altos de corriente eléctrica con sólo cambiar el flujo magnético rápidamente. Así, gracias a la ley de inducción de Faraday se puso a disposición de la humanidad la posibilidad de contar con fuentes de corrientes eléctricas intensas. La manera de hacerlo fue por medio de generadores eléctricos. Recuérdese que hasta el descubrimiento de Faraday, las únicas fuentes de electricidad disponibles eran la fricción entre dos superficies y por medio de 17

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batería o pilas voltaicas. En cualquiera de estos dos casos las cantidades de electricidad que se obtenían eran muy pequeñas

Fig. Fuerza electromotriz La ecuación anterior explica la relación de campos magnéticos y eléctricos, así como el funcionamiento de los generadores y motores eléctricos 5. PROCEDIMIENTO: 5.1.Materiales y equipos. -

Fierro cuadrado de 1 ¼” ,1”, ¾”. Fierro redondo de 1 ½” Soldadura 4 Pernos de ¼” x 2” 3 Pernos M12 x 1” Cable N°12 , 2m Resorte. Guincha Escuadras Martillo Lijas Pintura Brocas de ¼” Discos de corte Taladro de mano Amoladora Máquina de soldar. Transformador de microondas.

5.2.Procedimiento a. Cortar 1 pieza de 0.15m de tubo cuadrado de 1 ¼” , 1 pieza de 0.50 m de tubo cuadrado de 1” , 1 pieza de 0.10m de tubo cuadrado de 1”, 1 pieza de 0.50m de tubo

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cuadrado de ¾” , 1 pieza de 0.20m de tubo cuadrado de ¾”, 1 pieza de 0.02m de tubo redondo de 1 ½”. b. Cortamos y soldamos la base donde se fijara el electroimán y el pedestal del taladro. Esta construido de fierro cuadrado de 1” y de 20cm de ancho y 15 cm de largo.

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c. Realizamos la soldadura para el soporte del taladro de mano, para ello se usa la pieza tubo cuadrado de 1 ¼”, la pieza de 0.10m de tubo cuadrado de 1” y 0.02m de tubo redondo de 1 ½”, los cuales unidos formaran la parte móvil del taladro de columna

d. Ensamblamos el pedestal con la parte móvil del taladro de columna, para lo cual se usará el 0.50 m de tubo cuadrado de 1”

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e. Se ensamblará la base con el pedestal y la parte móvil del taladro de columna.

f. Procedemos a soldar y ensamblar los manubrios del taladro , los cuales nos permitirá para aplicar la fuerza en el momento del perforado , para ello se usaran las los pernos y los tubos de 0.50m de tubo cuadrado de ¾”

g. Instalamos las guías o soportes del resorte que efectuara el retorno a su posición inicial a la parte móvil del taladro de columna. h. Realizamos la extracción de la bobina secundaria del transformador, realizando un corte de la sección del núcleo del transformador.

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i. Ensamblamos la parte del transformador en la base del taladro. j. Instalamos un cordón de cable n°12 con una chapa de doble contacto para la activación del electroimán.

k. Efectuamos el acabado aplicando dos capas de pintura para obtener mejores resultados

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l. Verificamos el funcionamiento del electroimán, realizando perforación metal.

6. CONCLUSIONES Y RECOMENTADCIONES.  

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Se pudo determinar explícitamente como la anergia eléctrica se puede transformar en un campo magnético, creando así un potente electroimán. Se pudo demostrar las distintas maneras de poder aprovechar la energía del electroimán ya que es de una muy fácil fabricación teniendo en cuenta las distintas teorías aplicadas al electromagnetismo. El presente trabajo se puede recomendar a las MYPES dedicadas al rubro de metalmecánica para poder agilizar los trabajos en distinta posturas debida a su muy buena adherencia, dicho sea el caso en altura en donde el operario tiende a tener una poción incomoda al momento de realizar el trabajo de perforación. Podemos decir que los objetivos del proyecto se han conseguido en cuando a simulación, estudio y análisis, y con el planteamiento del electroimán se está dando un posible diseño para llevarlo a la práctica.

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7. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS: 

https://docs.gestionaweb.cat/1880/11-manual-electroiman.pdf

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https://repositorio.uide.edu.ec/bitstream/37000/742/1/T-UIDE-0677.pdf

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http://www.redalyc.org/pdf/2570/257021014003.pdf

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https://www.researchgate.net/publication/291955198_Diseno_Modelamiento_Simulacion _e_Implementacion_de_un_Sistema_de_Levitacion_Magnetica_Maglev_con_un_Grado_d e_Libertad https://docplayer.es/65885229-Marco-vinicio-guevara-granizo-bernard-herrerasoukup.html#download_tab_content

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