La centrífuga del pobre y la perezosa Suzan: 3 pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:40

Introducción + Matemáticas y diseño

Centrifugadoras

Las centrífugas se utilizan para separar materiales por densidad. Cuanto mayor sea la diferencia de densidad entre los materiales, más fácil será separarlos. Entonces, en emulsiones como la leche, una centrífuga puede separar parte de la crema más grasa hacia la parte superior, mientras que la leche descremada va hacia la parte inferior. Sigma aldrich tiene un buen artículo que analiza la física de la separación por centrifugación, así como lo que es posible separar a diferentes velocidades de centrifugación.

La centrífuga que hice debe estar dentro de la categoría de baja velocidad que especifican (2, 000 - 6, 000 RPM). A estas velocidades, si tuviera una suspensión de células eucariotas en solución, posiblemente podría sedimentarlas (como en, separarlas de la solución). Las suspensiones de cosas como harina o partículas de suciedad también podrían separarse a estas velocidades.

Lazy Suzan

Un suzan perezoso motorizado es una plataforma de rotación lenta que generalmente se usa para videografía. Puede colocar algo como una estatua o un alimento encima y obtener un video fluido de todos los lados del objeto. La velocidad de revolución es idealmente <1 revolución por segundo.

Velocidad, fuerza y RPM del motor

En una descripción de producto de un motor eléctrico, generalmente verá dos cosas: el voltaje y las RPM. Probablemente pueda usar voltajes de forma segura a + o - 50% del voltaje especificado. En teoría, voltajes más altos significan más fuerza detrás del motor y RPM más altas. Pero digamos que tiene un motor que tiene RPM estándar de 1000 revoluciones por minuto. ¿Cómo puede hacer que algo gire más rápido o más lento que 1000 RPM con este motor? Con engranajes.

Cambiar de marcha en una bicicleta funciona de manera similar a lo que tienes que hacer aquí. Si tiene un engranaje con 20 dientes conectado al motor de 1000 RPM. Luego, un engranaje con 5 dientes en contacto con el engranaje de 20 dientes, girará a 4000 RPM. La relación es: RPM objetivo = (RPM del motor) * (Dientes en el engranaje del motor) / (Dientes en el engranaje giratorio). Para su información, la cantidad de dientes en el engranaje debe ser directamente proporcional al radio de los engranajes, por lo que se puede usar el radio en su lugar. Entonces, en este ejemplo, el engranaje de 5 dientes es el engranaje giratorio y tendría la plataforma de centrifugado y los tubos conectados a él.

Pero eso es en teoría, en realidad, el engranaje giratorio girará a una velocidad menor de la esperada. Esto se debe a que habrá una mayor cantidad de fricción, especialmente si agrega peso al engranaje de 5 dientes.

En lugar de engranajes, puedes usar gomas elásticas, que es lo que uso para mi perezoso suzan. Y las matemáticas funcionan de manera similar, en términos de circunferencia o radio en lugar de dientes.

Paso 1: Materiales

Lista general:

1. Recipientes vacíos como los recipientes ovaltinos y de avena que utilicé. Las latas de sopa también podrían funcionar.
2. Motores. Clasificación de 12V o superior para la centrífuga. Alrededor de 3-6 V para el suzan perezoso.
3. Pistola de silicona
4. Cinta adhesiva - opcional
5. Super Glue - opcional - use guantes si usa
6. Cables, engranajes, banda elástica, plataforma giratoria, baterías, etc., lo discutiré con más detalle en los siguientes pasos.

Los motores que utilicé son motores eléctricos regulares de 2 conductores, no motores paso a paso. Conseguí uno (nominal de 12V y 1200 RPM) de una impresora Canon que dejó de funcionar, y otro (posiblemente 3V, <300 RPM probablemente) de un reproductor de DVD que dejó de funcionar. Si no tiene ningún motor a mano, hay toneladas en eBay y otros sitios por menos de 10 dólares que deberían funcionar.

Los engranajes y ejes que tengo son de un "kit RC Snap Rover" que desmonté. En realidad, todo lo que necesita es una rueda que pueda girar libremente sobre un eje y una forma de hacerlo girar más rápido o más lento que el motor, dependiendo de cuál desee que sea su producto final.

Paso 2: centrifugar

Los contenedores Ovaltine tienen un fondo de metal. Para formar un agujero para que pase la parte superior del motor, recomiendo usar un martillo y un clavo y dar vueltas en círculo, perforando lentamente el material. Usar un taladro o una dremel también funcionaría. Asegúrese de que el cabezal del motor encaje y quede perpendicular a la base de la lata, luego aplique pegamento caliente en el área alrededor del cabezal del motor y colóquelo en su lugar. Usé cinta para sostener el motor mientras el pegamento se endurecía. Recomiendo conectar cables largos al motor antes de pegarlo al contenedor. Simplemente envolví los extremos de los cables pelados alrededor de los cables del motor.

Una vez que el pegamento esté endurecido, puede hacer dos agujeros en el costado del recipiente y pasar los cables. Tengo la batería fuera del contenedor para poder tocar manualmente los cables de la batería para encender la centrífuga. Idealmente, se usaría un interruptor, pero yo no tengo uno.

Luego superpegué un engranaje grande al cabezal del motor. Usé papel de lija para raspar la superficie del engranaje antes de aplicar el pegamento, lo que en teoría debería aumentar la fuerza de la unión. Marqué un área en la base ovaltine donde debería ir el siguiente engranaje (como en, un punto donde los dientes de los dos engranajes se encajarán) y abrí un agujero en esa ubicación con un clavo. Luego coloqué un eje ligeramente a través de este orificio y lo pegué con pegamento en caliente en su lugar. Esto es más visible en la imagen 2 para este paso.

El engranaje giratorio tiene un disco de papel grueso superpegado. Corté el disco de la parte posterior de un cuaderno. El disco, al ser papel, debería adherirse mejor que el plástico, pero es lo suficientemente fuerte como para soportar la velocidad del motor. Se debe colocar un orificio en el centro del disco de papel, en línea con el orificio del engranaje. De esta manera, cuando el engranaje giratorio se coloca en el eje, el eje terminará en un punto por encima de la plataforma de papel. Luego coloqué una gota de pegamento caliente, visible en la imagen del encabezado en la primera página, en la parte superior del eje. Que se endurecerá por encima de la plataforma y garantizará que no se salga del eje.

El archivo mp4 es un video de mi centrifugadora girando. Es posible que deba descargarlo para verlo, el archivo no es tan grande. Los tubos que utilizo son de plástico y tienen leche. Los tapé con una envoltura de plástico. No recomendaría usar tubos de vidrio dado que puede haber cierto riesgo de que salgan volando del disco mientras giran. Los tubos simplemente se pegan con cinta adhesiva al disco. Utilizo una batería de 9V en el video, que es menos voltaje que el nominal del motor. Para aumentar los niveles de voltaje, puede conectar baterías en serie.

Paso 3: Lazy Suzan

Para el Lazy Suzan, el engranaje de la imagen en realidad no actúa como un engranaje, simplemente puede girar alrededor del eje. La rueda que está unida al engranaje me proporciona una base para colocar un plato encima y luego un elemento encima del plato.

La imagen 2 muestra el eje que se hundió a través de la base del recipiente de avena y luego se pegó en caliente en su lugar. El motor se colocó y se pegó en caliente en una ubicación que asegura que la banda de goma esté tensa cuando se tira entre el engranaje y el motor (imagen 1). Si simplemente tiene una rueda que gira sobre un eje, la banda de goma se puede estirar directamente alrededor de la rueda, solo tenga en cuenta que si la rueda es grande, girará a RPM mucho más bajas que el motor.

De hecho, tengo que ejecutar esto a 6 voltios. Que son 4 baterías de 1.5V en serie. La imagen 3 de este paso muestra cómo recomiendo conectar baterías en serie (si solo tiene baterías de 1.5V). Básicamente, una tira de papel de aluminio se dobla sobre sí misma varias veces y se coloca sobre cinta adhesiva. Luego, la cinta asegura el aluminio en contacto con los extremos + y - de la batería, y asegura las baterías juntas. Entonces, cuando las cosas están configuradas como en la imagen cuatro, dobla el extremo suelto de la cinta sobre las baterías y sella. Asegúrese de que el papel de aluminio esté doblado al menos 10 veces o se calentará una cantidad preocupante.

También podría haber hecho funcionar el motor con 9V más una resistencia, pero quería que fuera simple. Solo sepa que hay varias formas de alcanzar tensiones o corrientes óptimas.