Punteadora Fabricada Con Un Transformador De Microondas

Descripción del proyecto:

Modificamos un transformador de microondas para convertirlo en una máquina para unir piezas de metal. Un transformador de este tipo produce en su estado original alrededor de 2,500 volts, letales instantáneamente pero después de la modificación logramos reducir el voltaje a sólo 1.9 volts y elevar el amperaje a 950 amps. Este amperaje puede calentar piezas de metal hasta fundirlas o pegarlas una con la otra.

Fundamento científico:

El transformador es un dispositivo que convierte la energía eléctrica alterna de un cierto nivel de tensión, en energía alterna de otro nivel de tensión, basándose en el fenómeno de la inducción electromagnética. Está constituido por dos bobinas de material conductor, enrolladas sobre un núcleo cerrado de material ferromagnético, pero aisladas entre sí eléctricamente. La única conexión entre las bobinas la constituye el flujo magnético común que se establece en el núcleo. El núcleo, generalmente, es fabricado bien sea de hierro o de láminas apiladas de acero eléctrico, aleación apropiada para optimizar el flujo magnético.

El cambio en la tensión está directamente relacionado al voltaje de entrada y al número de vueltas en las bobinas. Supongamos un transformador con 10 vueltas en la bobina primaria conectado a una entrada de 6 volts y 10 amps. La bobina secundaria tiene 100 vueltas. La corriente de salida sería de 60 volts y sólo un amp. Nuestro transformador modificado funciona al revés; reduce el voltaje y eleva el amperaje.

Se denomina al voltaje como la fuerza electromotiva o diferencial eléctrico de un circuito. Dicho de otro modo, el voltaje es la fuerza que "empuja" la corriente eléctrica por un circuito. El reducido voltaje de salida de nuestro transformador limita el grosor del metal que puede atravesar la corriente.

El amperaje se mide como el número de electrones que pasan por cierto punto en un segundo. A mayor amperaje mayor la cantidad de electrones. Hay materiales con una alta capacidad para conducir electrones como es el cobre. El hierro tiene una baja conductividad, los electrones no fluyen tan fácilmente. El exceso de energía intentando atravesar un material se libera como calor. Nuestro transformador modificado produce un amperaje tan elevado que la mayoría de los metales no pueden conducir la carga eléctrica y se calientan excesivamente, alcanzando temperaturas arriba de los 1,200°C.

Step 1: Modificar El Transformador

Materiales:

- 1 transformador de horno de microondas (MOT)

- 2 terminales de bronce para batería de auto

- 1.60 m de cable de cobre calibre 2 AWG (American Standard Gauge). El cable debe estar hecho de fibras para que sea flexible.

- Pegamento epóxico

Lo primero que debemos hacer es identificar las partes del transformador. En la imagen se ve el bloque de hierro laminado y dos bobinas de alambre de cobre, una gruesa y una delgada. La gruesa es la bobina primaria y es la que necesitamos. Se puede ver que las secciones del bloque están unidas con una delgada línea de soldadura.

Una vez abierto el bloque tenemos acceso a las dos bobinas. Debemos retirar la bobina primaria con mucho cuidado de no romperla o rasparla. La bobina secundaria (alambre delgado) es más difícil de sacar y seguramente se dañará pero no la necesitamos. Un mazo de goma es muy útil para estos procedimientos.

Al terminar tendremos dos piezas distintas con forma de "E" e "I". Es momento de armar el MOT de nuevo. Primero introducimos la bobina primaria hasta el fondo de la pieza "E". Encima de eso vamos a introducir dos vueltas del cable calibre 2. Después debemos volver a pegar las dos partes del bloque usando una buena cantidad del pegamento epóxico y una prensa para mantener las partes bajo presión. También fijamos las terminales a las puntas del cable. Una vez endurecido el pegamento podemos conectar el transformador usando las dos conexiones de la bobina primaria. En mi caso usé el cable del microondas.

Step 2: Pruebas Iniciales

Es momento de probar el MOT modificado. Nosotros calculamos que nuestro MOT tiene entre 60 y 70 vueltas en la bobina primaria. El voltaje normal de la instalación casera es de 125 volts pero el MOT emite sólo 1.9 volts. En contraste, el amperaje de entrada es de 15 amps que al pasar por las 60 a 70 vueltas de la bobina primaria se convierte en aproximadamente 950 amps. En las imágenes y en las muestras incluidas con el proyecto. se ve un poco de lo que puede hacer este amperaje con el metal.

Al momento de hacer las pruebas se deben usar guantes gruesos y lentes de protección. Yo usé una lámina de acrílico transparente como escudo. Tampoco se debe tocar el MOT mientras está encendido ya que hay un riesgo de choque eléctrico ni tocar los electrodos. No debe haber nada flamable cerca que pueda incendiarse con las chispas y se debe evitar que los cables se calienten demasiado. Para proteger la instalación eléctrica se debe conectar el MOT a un supresor de picos.

Si el MOT funciona correctamente se puede fundir tornillos y clavos, calentándose a temperaturas superiores a los 1200 °C. Obviamente se debe tener especial cuidado al manipular metales a tan elevadas temperaturas.

Step 3: Construcción De La Punteadora, Parte 1

Antes que nada, los pasos y diseños aquí descritos son simplemente una guía básica. Se puede usar cualquier material que esté disponible o sea fácil de conseguir y adaptar todo el diseño a preferencias y necesidades personales. Toda la madera usada es madera de un grosor de 2.2 cm pero esto puede cambiar dependiendo del material disponible. Cabe destacar que mis tablas no tenían cortes perfectos y no tengo la herramienta para nivelarlas.

Materiales:

• Madera

• Ventilador

• Pijas para madera de 1.5 pulgadas

• Malla de alambre

Acerca del ventilador:

El esmalte en el alambre de la bobina primaria se empieza a degradar arriba de los 60°C por lo que es importante controlar la temperatura del MOT. Originalmente se iba a incluir un ventilador de computadora de 117 volts que se ve en las imágenes pero después lo cambié por el ventilador que saqué del microondas. De nuevo, este es solo un instructivo básico.

Al final de este manual se encuentran los planos a tamaño real de las piezas de la caja. Están marcadas como sigue:

Base
Fondo (la pared trasera de la caja)
A (pared izquierda vista de frente)
B (pared derecha con la entrada de aire)
C (pieza pequeña de la pared frontal)
Panel (pieza grande de la pared frontal con el interruptor principal)
Soportes (piezas verticales en la pared frontal que sostienen los brazos con los electrodos)

Hay dos piezas en las que se debe cortar una abertura. Esto es muy fácil de hacer si se usa un taladro y luego una sierra como se muestra en las imágenes.

Lo primero que vamos a hacer es unir el Fondo a la Base. Debemos pasar en este momento el cable de alimentación por la ranura del Fondo. Después pegamos la malla en la abertura de ventilación de la pieza B y la fijamos a la base.

Step 4: Sistema Eléctrico

Es momento de hacer las conexiones.

Materiales

• MOT modificado

• Ventilador

• Cable para extensión

• Interruptor de palanca

• Interruptor de seguridad de un microondas

• Pijas pequeñas que quepan en los hoyos de la base del MOT

Al final se incluye también un diagrama eléctrico para facilitar este paso. El interruptor de seguridad se puede conseguir en algún taller de reparación de aparatos, es el que impide el paso de corriente cuando la puerta está abierta. Nosotros lo usaremos para operar el MOT.

Como se ve en las imágenes el cable de alimentación tiene un cable blanco, uno negro y el verde que es la tierra.

1. Conectamos un cable entre el cable blanco de entrada y una terminal del interruptor de palanca.
2. Conectamos un cable más largo (aprox. 50cm) entre la otra terminal de la palanca y el interruptor de seguridad.
3. Conectamos el otro lado del interruptor de seguridad a una de las terminales de la bobina primaria del MOT.
4. Con un metal caliente podemos quemar el aislante para exponer un poco del cable que va de la alimentación al interruptor de palanca. (paso 1) Ahí conectamos un cable a una de las terminales del ventilador.
5. Conectamos otro cable desde el cable negro de la alimentación hacia la otra terminal del transformador. Le hacemos también una abertura a este cable.
6. Finalmente conectamos un cable entre la abertura y la otra terminal del ventilador

Debemos asegurarnos de que todas las conexiones estén seguras y aisladas. Es recomendable unirlas con cautín y soldadura. Una vez terminadas las conexiones conectamos el cable de alimentación a la corriente y comprobamos lo siguiente:

1. Al conectarse a la corriente no debe encenderse nada en la máquina.
2. Al activar el interruptor de palanca se debe encender el ventilador pero NO el MOT.
3. Al presionar el botón del interruptor de seguridad se debe encender el MOT.

Si las conexiones son correctas ya podemos instalar el ventilador y el MOT en la caja. En la imagen se ve el ventilador sujeto con tornillos a la pared B y el MOT sujeto a a la base con las pijas pequeñas. El cable verde de tierra también lo sujetamos a la base del MOT. Podemos usar silicón o grapas para pegar los cables a las paredes y que no estorben el ventilador.

Step 5: Construcción De La Punteadora, Parte 2

Con el sistema eléctrico ya instalado podemos terminar de armar la caja.

Materiales:

• Más madera

• Varitas de madera de 1.5 cm de grosor

• Manija tipo puente

• Pintura de colores al gusto

• Hoja de fibracel

En los planos está el diagrama de un rectángulo pequeño de fibracel que servirá para fijar el interruptor de palanca. Una vez cortado se instala el interruptor como muestran las imágenes y se fija la placa de fibracel al Panel con las pijas pequeñas. Después el Panel se atornilla a la Base y al costado B.

A continuación se atornilla uno de los soportes al Panel. Después unimos la pieza C y el otro soporte como muestra la imagen. Usamos una pieza de madera del mismo grosor que usará en los brazos para medir la distancia entre los soportes y atornillamos la Pieza C a la base. Después cortamos un pedazo de la varita de 1.5 cm y la atornillamos entre los soportes como refuerzo. Por último atornillamos la pared A y le instalamos la manija.

Las piezas pueden ser pintadas de cualquier color que ustedes quieran.

Step 6: Brazos De Los Electrodos

Materiales:

• Brazos (están en los planos pero NO están dibujados en tamaño real)

• 4 terminales de batería (al menos dos deben tener una entrada de agujero)

• Clavos largos

• 4 abrazaderas sin-fin de 2 pulgadas

• 2 resortes o bandas elásticas

El primer paso es el más difícil. Cada brazo usará dos terminales para batería. Se deben unir dos terminales de forma que una quede dentro de la otra en un ángulo de 90 °. (ver imagen)

Para armar el electrodo perforamos una ranura a 1.5 pulgadas del extremo del Brazo. También cortamos una muesca para acomodar la terminal. Usando una abrazadera sin-fin sujetamos las terminales al brazo. Estos pasos lo repetimos con el otro electrodo.

Para montar el brazo de abajo en los soportes de la punteadora lo introducimos aproximadamente una pulgada. De ser necesario cortamos un ángulo en el extremo del Brazo para no aplastar el cable. Después fijamos el cable a la terminal y cortamos una tira de una de las abrazaderas para con esta fijar el cable al Brazo. Usando algún sobrante de madera le añadimos una tira al Brazo por la parte de abajo para se apoye sobre esta tira. Para fijar el Brazo de abajo a a la caja debemos introducirlo entre los soportes y hacer una perforación que atraviese el soporte, el brazo, y el otro soporte. La perforación debe permitir que los clavos largos entren fácilmente. Por último introducimos un clavo largo para unir el Brazo a los soportes. Yo usé clavos de 3 pulgadas.

El Brazo superior tiene un armado similar pero lleva una palanca. Los planos de la palanca están a tamaño real y pueden ser cortados con una sierra caladora. La palanca se atornilla en la posición más cómoda para el usuario y se fija el cable. Se hacen los agujeros para el clavo y se ensambla el Brazo. Los electrodos se desarman para pintarse.

Una vez pintado el Brazo superior fijamos el interruptor de seguridad en una posición cómoda. Se puede hacer con tornillos o clavos pequeños. Por último usamos ligas o resortes para mantener los brazos abiertos.

Step 7: Puntas

Es momento de instalar las puntas en la punteadora.

Materiales:

• Varilla de cobre sólido calibre 4 AWG

Se deben cortas trozos de 1.5 pulgadas y se usan los tornillos de las terminales para fijarlas. La alineación se puede corregir introduciendo bolitas de alambre de cobre junto con las varillas. La varilla que yo conseguí tiene un largo de 12 pulgadas así que puedo obtener varios juegos de puntas pero son bastante duraderas.

Step 8: Tapa

La tapa es simplemente una placa de fibracel. En los planos está el diagrama tamaño real. Está unida con bisagras pequeñas y tiene un seguro de gancho. Originalmente se puede usar la placa sola pero quise hacerle un marco para reforzarla. De nuevo, el diseño puede variar.

Step 9: Terminado: Operación

La punteadora está terminada. Para operarla se debe conectar a un supresor de picos y encender el interruptor de palanca. Esto debe encender el ventilador. Después ponemos dos piezas de metal entre los electrodos y cuando estén en la posición deseada se oprime el interruptor de seguridad para encender el MOT. Aproximadamente 5 segundos son suficientes para conseguir un punto de soldadura.

Que se puede soldar? Principalmente latón y hierro. Es posible soldar tornillos galvanizados. Hasta el momento no hemos podido soldar láminas galvanizadas. Tal vez el galvanizado impide que se junten o es necesario concentrar la energía en un punto más pequeño. Se podría dar forma de lápiz a las puntas para lograrlo. También es posible desconectar los cables gruesos y conectarlos a otro juego de terminales para volver a usar el MOT para fundir metal.

Listo, ahora tienen su propia punteadora con partes reusadas y a una fracción del costo de una punteadora nueva.