Bomba de agua acoplada magnéticamente: 10 pasos (con imágenes)

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

En este INSTRUCTABLE explicaré cómo hice una bomba de agua con acoplamiento magnético.

En esta bomba de agua no existe una conexión mecánica entre el impulsor y el eje del motor eléctrico que la hace funcionar. Pero, ¿cómo se logra esto y qué me motivó a dar esta solución? Fue posible aplicando el principio de atracción y repulsión que ocurre naturalmente entre imanes. Me motivó para llevar a cabo este proyecto porque necesitaba una Bomba de Agua Modular, a la que podía cambiar fácilmente algunas de sus características como la forma de las palas del impulsor, su radio, tipos de material etc, y comprobar los resultados que se derivaban de estos. cambios, manteniendo el mismo motor eléctrico y voltaje. Al principio, comencé a construir bombas centrífugas tradicionales, pero enfrenté múltiples problemas de fugas de agua (entre el eje del motor eléctrico y el impulsor). Casualmente estos días el YouTuber GreatScott (gran experimentador y al que admiro) ha tenido problemas similares a los que se indican en este video.

Si se colocan imanes en el eje del motor eléctrico y también en el impulsor, tal vez se pueda girar y propulsar agua, incluso si no hay una conexión mecánica. Esta idea fue la que despertó mi interés por llevar a cabo este proyecto que espero les sea de utilidad.

La experiencia que adquirí durante la finalización de este proyecto me ha permitido concluir que existen muchas aplicaciones prácticas para estos principios no solo en el campo de las bombas hidráulicas.

Suministros

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• Lámina de plexiglás de al menos 200 mm por 150 mm, 6 mm de espesor (se utiliza para hacer las cavidades del impulsor y el acoplador del motor eléctrico).
• Dos láminas de plexiglás de 80 mm por 80 mm, de 4,5 mm de espesor (utilizadas para hacer el impulsor y el soporte del imán del motor de CC).
• Lámina de plexiglás de 200 mm por 150 mm de 4 mm de espesor (para soportes de motor eléctrico).
• Dos tornillos M3 de 8mm de largo y tuercas correspondientes (para la unión del motor eléctrico con el acoplador).
• Seis tornillos M4 de 20mm de largo y 2 tuercas correspondientes (para la unión superior e inferior de las cavidades del impulsor).
• Dos tuercas espaciadoras M4 de 18 mm de largo.
• Dos conectores tipo banana hembra para chasis
• Dos conectores macho tipo banana
• Un interruptor de encendido.
• Un motor eléctrico de 40 mm de diámetro y 55 mm de longitud, corriente continua (CC) de 24 V con eje de 5 mm de diámetro
• Pegamento instantáneo, epoxi o similar.
• Imanes de neodimio de 12 mm de largo, 2 mm de grosor y 4 mm de ancho.
• Soldador eléctrico y cables para conexiones eléctricas.
• Rotulador negro permanente.
• Destornilladores
• Alicates
• Brújula.
• Fresadora CNC con área de trabajo de al menos 300 mm por 200 mm.

• Cortador de fresa de 1,5 mm

• Manguera de agua flexible de 8 mm de diámetro exterior y al menos 250 mm de longitud.
• Contenedores de agua
• Bridas para cables.
• Fuente de corriente continua de 19 V o 24 V

Paso 1: QUITAR LOS IMANES E IDENTIFICAR LA POLARIDAD

Los imanes que se utilizaron en este proyecto se extrajeron de un motor de CC sin escobillas. Con ayuda de un destornillador plano presioné un poco la base de los imanes y uno a uno logré despegarlos. Al principio pensé que sería muy difícil, pero la verdad es que no fue así. Al final obtendrá un conjunto de imanes que se han acomodado de acuerdo con el principio LOS POLOS OPUESTOS SE ATRAEN E IGUALES REPELEN. Con la ayuda de la brújula comienza a marcar los polos de cada imán por separado. Si haces un corte imaginario y horizontal a cada imán una cara será NORTE y otra SUR en este tipo de imanes

Paso 2: MECANIZADO DEL IMPULSOR

El impulsor con soporte de imán se hizo de una sola pieza de 80 mm por 80 mm de plexiglás. Esto requirió tener que hacer cortes a dos caras. En los cortes de TODAS las piezas se utilizó una fresa ENDMILL de 1,5mm de diámetro. Las láminas de plexiglás son SIEMPRE más grandes que los cortes a realizar para que puedas fijarlo correctamente a tu mesa de trabajo, dejando un margen para ello.

El método que utilicé fue el siguiente:

Primero se realizan las cavidades para los imanes y un orificio pasante ubicado a 5 mm por 5 mm del origen del eje de coordenadas del plexiglás y la máquina CNC.

En segundo lugar, se realiza un corte cuadrado de 50 mm por 50 mm en toda la profundidad del material, separando así la pieza.

En tercer lugar se invierte la pieza y se pega con cola instantánea en la misma posición que ocupaba en el primer corte, pero con el lado opuesto hacia arriba (utilice las posibles marcas dejadas por el cortador en la mesa de desguace. Se verifica con la ayuda de la referencia agujero que la pieza se atascó en la posición correcta (si la posición X = 5 mm, Y = 5 mm y Z = 0 se ejecuta en el software de control de su máquina CNC, debe coincidir exactamente con el inicio del agujero de referencia).

En cuarto lugar, se realiza el corte de las aletas impulsoras y se realiza el orificio central y pasante de 5 mm de diámetro.

En quinto lugar, el corte redondo se ejecuta en toda la pieza y se desprende del resto del material Plexiglas.

Paso 3: pegue los imanes al impulsor

¿Recuerdas en el paso 1 cuando identificamos la polaridad de los imanes? Ahora es el momento de utilizar este conocimiento. Coloque una pequeña cantidad de pegamento instantáneo en la primera cavidad de los imanes y luego en el primer imán. Mantenlo en esa posición durante unos segundos hasta que el pegamento funcione. Dependiendo de cómo hayas colocado el imán, tendrás un NORTE o SUR hacia arriba, el siguiente imán irá con el opuesto hacia arriba. POR FAVOR, VERIFIQUE QUE LO HAYA REALIZADO CORRECTAMENTE, ES CRUCIAL PARA EL EXITOSO DESARROLLO DE ESTE PROYECTO.

Al final y después de repetir el paso anterior 6 veces deberías ver algo muy similar a la foto que te muestro aquí.

Compruebe de nuevo con la ayuda de la brújula si los imanes alternan su polaridad. No debe haber DOS IMANES CONTIGUADOS CON LA MISMA POLARIDAD.

Es importante aclarar que los imanes no deben exceder la superficie del plexiglás, por lo que la cantidad de cola utilizada debe ser moderada.

Paso 4: Mecanizado del soporte magnético del motor de CC

El soporte del imán del motor de CC se creó a partir de una pieza de plexiglás de 80 mm por 80 mm. El soporte del imán del motor de CC es responsable de transmitir el par al impulsor cuando interactúa magnéticamente con él. Primero se ejecutan los cortes de las cavidades para los imanes y el hueco central, luego también se debe realizar el corte circular externo. En mi caso, el eje del motor tenía un biselado de 0,5 mm y se consideró en el dibujo vectorial. En caso de que el motor eléctrico que utiliza no lo tenga, utilice el círculo vectorial de 5 mm que se encuentra en el paso final.

Paso 5: pegue los imanes al soporte del imán

Los mismos principios establecidos en el paso 3 se aplican aquí. Coloque una pequeña cantidad de pegamento instantáneo en la primera cavidad de los imanes y luego en el primer imán. Mantenlo en esa posición durante unos segundos hasta que el pegamento funcione. Dependiendo de cómo hayas colocado el imán, tendrás un NORTE o SUR hacia arriba, el siguiente imán irá con el opuesto hacia arriba. SIGA LAS RECOMENDACIONES EXPUESTAS EN EL PASO 3

Paso 6: MECANIZADO DEL ACOPLADOR DE MOTOR ELÉCTRICO - BOMBA DE AGUA Y FIJACIÓN

Es muy probable que tengas que transformar el dibujo vectorial de esta pieza en función de las características del motor eléctrico que utilices. La función de esta pieza es sujetar el conjunto del impulsor al cuerpo del motor eléctrico, consiguiendo una separación entre ellos. En mi caso, mecanicé la pieza a partir de una lámina de plexiglás de 200 mm por 150 mm y 6 mm de espesor desde donde corté las cavidades del impulsor. El cuerpo del motor eléctrico utilizado tiene dos roscas para tornillos M3, por lo que dos de los orificios de esta pieza son para tornillos M3 y dos para tornillos M4.

Paso 7: COLOQUE EL SOPORTE DEL IMÁN EN EL EJE DEL MOTOR DE CC

El soporte del imán del motor de CC debe estar firmemente sujeto al eje del motor eléctrico y completamente perpendicular a él. En mi caso me convenía colocarlo en el eje, aplicar un poco de pegamento instantáneo en la junta, esperar 20sec y aplicar una tensión de 5V al motor eléctrico, haciéndolos girar a bajas revoluciones y esperar a que se seque el conjunto. Con esto logré hacer el soporte del imán perpendicular al eje. NO SUPERAR CON LA CANTIDAD DE PEGAMENTO, CUANDO EL SISTEMA EMPIEZA A GIRAR EL PEGAMENTO EMPEZARÁ A EXTENDER POR CADA LADO (CUIDADO DE LOS OJOS)

Paso 8: MECANIZADO DE SOPORTES DE MOTOR DE CC Y COLOCACIÓN DE COMPONENTES ELÉCTRICOS

El sistema de soporte que diseñé es bastante simple y solo requiere cuatro bridas para sujetarlo al motor eléctrico. En una de las bases se hicieron las cavidades para el interruptor y los conectores banana. Se cortaron de una hoja de plexiglás de 200 mm por 150 mm y 4 mm de espesor.

Paso 9: MECANIZADO Y UNIÓN DEL MONTAJE IMPELENTE

Las cavidades del impulsor se obtuvieron a partir de una lámina de plexiglás de 200 mm por 150 mm de 6 mm de espesor. La VELOCIDAD DE ALIMENTACIÓN se fijó en 200 mm por minuto. Este es el proceso que más tiempo consume (unos 25min por rostro). Si en cualquier caso observa que la fresa de 1,5 mm de diámetro comienza a atascarse con restos de plástico, intente lubricar la fresa con algún tipo de aceite para estos fines. Al principio uní el conjunto con una junta, pero me resultó más complicado conseguir una buena estanqueidad que si uniera las piezas directamente. Si nota que, durante la operación, se succiona aire a través de la junta, intente tapar la fuga con muy poco pegamento.

Paso 10: CONEXIONES ELÉCTRICAS Y MONTAJE FINAL

Las conexiones eléctricas son muy sencillas:

Primero identifique la polaridad correcta donde el motor de CC gira en el sentido de las agujas del reloj y márquelos como Cable positivo y Cable negativo.

En segundo lugar, establezca una conexión eléctrica con el soldador entre el conector banana positivo (rojo) y una de las patas del interruptor de encendido.

En tercer lugar, suelde un cable de la otra pata del interruptor al cable positivo del motor eléctrico.

En cuarto lugar, suelde el cable del motor de CC negativo directamente al conector banana negativo (negro).

Unir todo el conjunto con los tornillos y tuercas correspondientes. Inserte la manguera por el orificio creado a tal efecto y coloque pegamento para mantenerla en posición. Evite causar obstrucciones con el impulsor.

Nota importante: LOS IMANES DEL SOPORTE DE IMANES DEL MOTOR DE CC Y LOS IMANES IMPELENTES DEBEN ESTAR SEPARADOS ENTRE 6 Y 8 mm.

Si están muy cerca provocará una fuerza de fricción excesiva entre el impulsor y una de sus cavidades. Si están muy desprendidos, la interacción magnética puede no ser suficiente para transmitir el par necesario para el correcto funcionamiento de la bomba.

Algo que descubrí accidentalmente es que cuando el sistema está bombeando agua el impulsor parece estar "flotando" dentro de la cavidad y la fricción es mínima con las cavidades (algo que tendré que investigar más a fondo).

Si ha completado estos pasos, probablemente ya tenga su propia variante de esta bomba de agua. Espero que lo hayas disfrutado tanto como yo.

Actualización: ofrezco los archivos stl de este proyecto para aquellos que tienen una impresora 3D. Gracias Melman2 por la sugerencia.

Finalista en el desafío Magnets