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19/05/12
SOLDADOR DE PUNTO A PUNTO.
Andrés Mauricio Romero Méndez
Camilo Andrés Bayona Aguilera
Fernando Jaramillo Robles
Jimmy René Junco Castro
Viviana Carolina Rojas Bahos
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- 223378
- 23440
- 234573
- 234614
Facultad de Ciencias, Fundamentos de Electricidad y magnetismo
Universidad Nacional de Colombia, Bogotá
RESUMEN
Se fabricara un sencillo modelo de un soldador de punto usado para unir placas entre si basándose en la presión y temperatura, este
efecto se logra mediante el uso de dos electrodos, que por medio del uso del principio de la palanca, formara una maquina simple y así
hará la presión entre las placas, con los electrodos cargados con una alta corriente y un bajo voltaje se aprovecharan del efecto de la
ley de joule para crear una alta temperatura entre las placas, a fin de obtener una alta corriente se usara un transformador reductor de
tensión, pero elevador de intensidad, podrá ser usado simplemente siendo conectado en un toma corriente, el transformador que se
basa en las leyes de inducción electromagnética de Faraday, Leyes de Ampére-Maxwell, ley de Lenz, ley de joule entre otras. Por lo
cual será un modelo interesante para ser explicado en una clase de electricidad y magnetismo.
1. INTRODUCCIÓN
La soldadura por puntos es un método de soldadura por
resistencia que se basa en presión y temperatura, en el que se
calienta una parte de las piezas a soldar por corriente eléctrica a
temperaturas próximas a la fusión y se ejerce una presión entre
las mismas. Generalmente se destina a la soldadura de chapas o
láminas metálicas, aplicable normalmente entre 0,5mm y 3mm
de espesor.
El soldeo por puntos es el más común y simple de los
procedimientos de soldadura por resistencia. Los materiales
bases se deben disponer solapados entre electrodos, que se
encargan de aplicar secuencialmente la presión y la corriente
correspondiente al ciclo produciendo uno o varios puntos de
soldadura.
En el caso de esta soldadura el calentamiento de la pieza se hace
por corriente eléctrica entre dos electrodos y la presión la
realizan precisamente estos electrodos en forma de pinza.
dejaremos un poco de lado la parte mecánica, pero sin descuidar
esta misma.
Como generalmente la resistencia de las piezas a soldar es muy
baja la corriente que debe pasa por la zona a soldar debe ser
muy alta del orden de los 500 amperios, pero sin embargo los
voltajes son muy bajos, de 1 a 3 voltios. La potencia total es por
tanto uno o dos kilovatios.
Conseguir un transformador con estas características, no es tan
fácil, pero conociendo el funcionamiento de algunos aparatos
eléctricos de uso domiciliario, comercial e industrial, se hace
evidente que este puede ser conseguido en una tienda de
artículos electrónicos de segunda o de desguace de aparatos
dañados, es natural que consiguiendo un transformador
adecuado no es difícil conseguir el efecto deseado conociendo
un poco las leyes que rigen estos aparatos.
2. TEORÍA RELACIONADA
FUENTES DE CA
Un circuito de corriente alterna consta de elementos de circuito
y una fuente de alimentación que proporciona una tensión
alterna, Este voltaje que varía con el tiempo de acuerdo con la
fuente es descrito por:
Donde, Vmax es la tensión de salida máxima de la fuente, o la
amplitud del voltaje.
Fig 1. Esquema de la soldadura por punto.
Dado que el soldador es fabricado para una clase de electricidad
y magnetismo nos centraremos en la parte electromagnética y
Hay varias posibilidades para las fuentes de corriente alterna,
incluyendo los generadores como los alternadores y osciladores
eléctricos de las plantas de generación hidroeléctrica. En una
casa, cada toma de corriente eléctrica es una fuente de CA.
Debido a que la tensión de salida de una fuente de CA varía
SOLDADOR DE PUNTO A PUNTO
sinusoidalmente con el tiempo, el voltaje es positivo durante un
medio del ciclo y negativo durante la otra mitad.
Fig 4. Diagrama corriente voltaje contra tiempo t.
Fig 2. El voltaje sinusoidal suministrado por una fuente en un
tiempo t.
Cuando esto ocurre se dice que el voltaje y la corriente están en
fase. Estos valores pueden ser tomados como vectores en un
tiempo t y ser llamados fasores, su representación matemática
será la de un número imaginario en notación polar.
La corriente en cualquier circuito impulsada por una fuente de
CA es una corriente que también alterna variando
sinusoidalmente con el tiempo.
La frecuencia angular de la tensión de CA es:
Donde f es la frecuencia de la fuente y T es el período. La
fuente determina la frecuencia de la corriente en cualquier
circuito conectado a ella. Las plantas para la generación
eléctrica en Colombia se utiliza una frecuencia de 60 Hz, lo que
corresponde a una frecuencia angular de 377 rad / s.
Fasor:
Es una representación vectorial de las señales de corriente y
voltaje en los circuitos
Fig 5. Diagrama de representación fasorial de una corriente y un
voltaje en fase.
Corriente y voltaje RMS:
La notación indica que es la raíz cuadrática media del valor de
la corriente y el voltaje, es usado dado que conociendo el valor
pico y aplicando la raíz cuadrada obtenemos el promedio del
valor de la onda sinusoidal, debemos tener en cuenta que el
valor promedio de una onda sinusoidal en un ciclo cerrado es 0.
Los fasores se centran en la representación polar del vector de
corriente y voltaje, por lo que requiere tener una magnitud o
valor escalar y un ángulo de fase respecto a un origen en un
plano cartesiano
Fig 3. relación onda fasor gráficamente.
Fig 6. Representación de la raíz cuadrática media de la
corriente.
Angulo de fase corriente-voltaje en una fuente CA:
El ángulo entre voltaje y corriente es también conocido como el
factor de potencia al que opera la fuente, dicho ángulo nos
indica si el voltaje tienen o no sus máximos en un mismo
tiempo,
Potencia en un circuito CA.
La potencia CA de un elemento puede ser determinada de varias
maneras, dada su naturaleza si se quiere determinar la potencia
compleja o real y entre ellas podemos encontrar.
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SOLDADOR DE PUNTO A PUNTO
Potencia real usando los valores RMS:
se determina la potencia real (W) consumida por un circuito.
Esta fórmula es únicamente válida para resistencias, no para
condensadores ni capacitores, ya que el consumo de potencia de
dichos elementos es únicamente potencia reactiva (VAr).
Potencia compleja usando fasores:
Fig 8. Transformador de 4000 V a 120 V para entregar
electricidad a un barrio residencial.
La potencia compleja puede ser hallada usando la formula
fasorial:
𝑃 = 𝑉𝑟𝑚𝑠 ∗ 𝐼𝑟𝑚𝑠 ∗ = 𝑉𝑟𝑚𝑠 ∗ 𝐼𝑟𝑚𝑠 ∗ 𝐹𝑃
En su forma más simple el transformador CA está conformado
por dos bobinas de alambre enrolladas alrededor de un núcleo
de hierro.
Relación de la potencia compleja, real y aparente.
Fig 9. Transformador ideal CA
Fig 7. Representación del triángulo de potencias.
La potencia aparente es la potencia total consumida por todos
los elementos del circuito, está dada en Voltamperios (VA).
La bobina de la izquierda que está conectada a la fuente de
entrada de entrada de entrada de voltaje CA y tiene 𝑁1 vueltas y
es denominado devanado o arrollamiento primario, la bobina de
la derecha formada por 𝑁2 vueltas y conectada a un resistor de
carga R se denomina devanado o arrollamiento secundario, el
propósito del núcleo de hierro es aumentar el flujo magnético a
través de la bobina y proporcionar un medio en cual todas o en
por lo menos en su gran mayoría de las líneas de campo
magnético que salen a través de la bobina primaria pasen
también a través de la bobina secundaria.
EL TRANSFORMADOR
Las pérdidas por las corrientes de Eddy se reducen usando un
núcleo laminado.
La potencia activa o real está dada en Watts (W) y es exclusiva
de los elementos resistivos.
La potencia reactiva o potencia de parte compleja es positiva
para los elementos reactivos inductivos, mientras, La potencia
reactiva negativa es propia de los elementos reactivos
capacitivos, la potencia reactiva es dada en unidades de
voltamperios reactivos (VAr).
El transformador es una maquina eléctrica que nace buscando la
economía en las líneas de transmisión, como es sabido, es
económico usar un voltaje alto pero una corriente muy baja,
dado que esto sirve para minimizar las perdidas (𝐼 2 𝑅) en las
líneas de transmisión y distribución, cuando la energía eléctrica
es transmitida a grandes distancias son comunes las líneas con
voltajes altísimos 350 kV e incluso alcanzando en algunos
casos los 765 kV, en el extremo del consumidor se requiere
bajos voltajes por seguridad y eficiencia en el diseño, para ello
el voltaje es reducido en una primera etapa a cerca de 20 kV en
la estación de distribución, luego a los 4 kV y finalmente para la
entrega al usuario se reduce a 120 V o 240 V, por lo tanto fue
necesario un dispositivo que permitiera cambiar el voltaje y la
corriente sin causar cambios apreciables en la potencia
entregada.
La transformación de energía en energía interna a través de la
resistencia finita de los alambres que forman los devanados
suele ser muy pequeña.
La mayoría de los transformadores suelen tener eficiencias de
potencia entre el 90% y 99.8% de eficiencia.
El transformador ideal, es el modelo usado para explicar el
transformador sin tener en cuenta las pérdidas de energía en los
devanados y el núcleo, las caídas de corriente debidas a la
resistencia del núcleo y la impedancia de magnetización.
Fig 10. Diagrama de circuito del Modelo de transformador
ideal.
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SOLDADOR DE PUNTO A PUNTO
La ley de Faraday expresa que el voltaje en las terminales del
circuito primario es:
Donde Φ𝐵 es el flujo magnético que pasa por cada vuelta si
suponemos que todas las líneas de campo magnético
permanecen dentro del núcleo de hierro, el flujo que pasa por
cada vuelta en el primario es igual al flujo que pasa por cada
vuelta del secundario por esto el voltaje en las terminales del
secundario será:
Fig 11. Pequeño transformador donde podemos apreciar el
devanado primario separado del secundario.
Tipos de transformadores:
Dependiendo del uso se distinguen tres tipos de transformadores
de medida y protección.
Si resolvemos las anteriores ecuaciones para
igualamos encontraremos:
𝑑Φ𝐵
𝑑𝑡
y las
La relación de transformación está dada como:
𝑁1
𝑎=
𝑁2
Si 𝑁2 > 𝑁1 entonces el voltaje de salida 𝑉2 será mayor al voltaje
de entrada 𝑉1 esta configuración es conocida como
transformador elevador, cuando 𝑁2 < 𝑁1 es conocido como
transformador reductor y su entrada de voltaje es mayor al
voltaje de salida. Dado en términos de la relación de
transformación:
𝑉1 = 𝑉2 𝑎
Cuando cerramos el circuito secundario induciremos una
corriente 𝐼2 en el secundario, para este trabajo usaremos los
valores RMS (raíz cuadrática media) tanto para el voltaje como
para la corriente, si la carga del secundario es una resistencia
pura el voltaje inducido de salida se considerara en fase con la
corriente inducida de salida. Dando la corriente de salida en
términos de la relación de transformación la podemos encontrar
como:
𝐼2
𝐼1 =
𝑎
La potencia alimentada al circuito secundario la proporciona un
transformador ideal, sin perdidas, por tanto la potencia
suministrada en el primario es igual a la extraída en el
secundario, es decir:
Muchos aparatos domésticos requieren de un bajo voltaje para
funcionar adecuadamente, para ello casi siempre traen
internamente un pequeño transformador que al ser conectado a
la toma de una pared asegura el voltaje de funcionamiento.
- Transformadores de tensión: su relación de transformación
viene dada por los valores de tensión en bornes del
arrollamiento con relación a la tensión aparecida entre los
extremos del bobinado secundario. Son empleados para el
acoplamiento de voltímetros siendo su tensión primaria la
propia de línea. Dependiendo de las necesidades surgidas en
cada momento, pueden disponer de varios arrollamientos
secundarios.
- Transformadores de intensidad: en estos transformadores, la
intensidad primaria y la secundaria guardan una proporción,
siendo ésta igual a la relación de transformación característica
del propio transformador. Se utilizan cuando es necesario
conocer la intensidad de línea. En este caso se intercala entre
una de las fases el bobinado primario de tal manera que éste que
conectado en serie a la fase y al secundario se conecta el aparato
de medida de la misma manera que en los transformadores de
tensión. Constructivamente son diferentes a los de tensión.
- Transformadores de medida: Entre los transformadores con
fines especiales, los más importantes son los transformadores de
medida para instalar instrumentos, contadores y relés
protectores en circuitos de alta tensión o de elevada corriente.
Los transformadores de medida aíslan los circuitos de medida o
de relés, permitiendo una mayor normalización en la
construcción de contadores, instrumentos y relés.
Los transformadores de medida traducen las intensidades y
tensiones de las líneas de A.T. a valores medibles por
contadores y protecciones. Sólo así puede disponerse de más de
400.000 unidades instaladas, hasta 765 Kv.
Los Transformadores de Medida con aislamiento seco están
diseñados para reducir intensidades o tensiones a valores
manejables y proporcionales a las primarias originales.
FLUJO MAGNÉTICO (Φ)
es una medida de la cantidad de magnetismo, y se calcula a
partir del campo magnético, la superficie sobre la cual actúa y el
ángulo de incidencia formado entre las líneas de campo
magnético y los diferentes elementos de dicha superficie. La
unidad de flujo magnético en el Sistema Internacional de
Unidades es el weber y se designa por Wb (motivo por el cual
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SOLDADOR DE PUNTO A PUNTO
se conocen como weberímetros los aparatos empleados para
medir el flujo magnético). En el sistema cegesimal se utiliza el
maxwell
1weber =108 maxwells
calor dependerá de la intensidad de corriente que por ella
circule, del valor de la resistencia eléctrica y de la cantidad de
tiempo que esté conectada, luego podemos enunciar la ley de
Joule diciendo que la cantidad de calor desprendido por una
resistencia es directamente proporcional al cuadrado de la
intensidad de corriente y directamente proporcional al valor la
resistencia y al tiempo. Pero el calor no es el único efecto de la
corriente eléctrica, también lo es la luz (lámpara incandescente).
El paso de la corriente eléctrica por conductores producen en
ellos una elevación de temperaturas: este fenómeno se
denomina efecto joule.
Efecto inverso de joule o termoeléctrico.
Fig 12. Flujo magnético a través de una superficie.
Flujo magnético por una espira.
Si el campo magnético B es vector paralelo al vector superficie
de área S, el flujo Φ que pasa a través de dicha área es
simplemente el producto del valor absoluto de ambos vectores:
En muchos casos el campo magnético no será normal a la
superficie, sino que forma un ángulo φ con la normal, por lo que
podemos generalizar un poco más tomando vectores:
¿El calor puede producir corriente eléctrica?. Cuando los
extremos de un alambre conductor que forma parte de un
circuito se hallan a diferentes temperaturas, circula por él una
pequeñísima corriente eléctrica. Este efecto se aprovecha para la
fabricación de termómetros como los utilizados en los
automóviles para medir la temperatura del motor. El
funcionamiento de las válvulas de seguridad de estufas y hornos
de gas también está basado, entre otros, en este fenómeno. Claro
está que este fenómeno solo se ve presente en los
potenciómetros de puente.
LA LEY DE FARADAY
Vectores normales a una superficie dada.
Generalizando aún más, podemos tener en cuenta una superficie
irregular atravesada por un campo magnético heterogéneo. De
esta manera, tenemos que considerar cada diferencial de área:
Se denomina flujo magnético a la cantidad de líneas de fuerza
que pasan por un circuito magnético.
se basa en los experimentos que Michael Faraday realizó en
1831 y establece que el voltaje inducido en un circuito cerrado
es directamente proporcional a la rapidez con que cambia en el
tiempo el flujo magnético que atraviesa una superficie
cualquiera con el circuito como borde:1
En resumen: "La cantidad de sustancia que se oxida o se reduce
en los electrodos de una cuba electrolítica es proporcional a la
cantidad de electricidad depositada"
LEY DE JOULE
Este efecto fue definido de la siguiente manera: "El calor
generado por una corriente eléctrica, depende directamente del
cuadrado de la intensidad de la corriente, del tiempo que ésta
circula por el conductor y de la resistencia que opone el mismo
al paso de la corriente". Matemáticamente se expresa como:
Donde es el campo eléctrico,
es el elemento infinitesimal
del contorno C, es la densidad de campo magnético y S es una
superficie arbitraria, cuyo borde es C. Las direcciones del
contorno C y de están dadas por la regla de la mano derecha.
Microscópicamente el efecto Joule se calcula a través de la
integral de volumen del campo eléctrico
por la densidad de
corriente :
Por medio del teorema de Stokes puede obtenerse una forma
diferencial de esta ley:
La resistencia es el componente que transforma la energía
eléctrica en calor, (por ejemplo un hornillo eléctrico, una estufa
eléctrica, una plancha etc.).
Ésta es una de las ecuaciones de Maxwell, las cuales conforman
las ecuaciones fundamentales del electromagnetismo. La ley de
Faraday, junto con las otras leyes del electromagnetismo, fue
incorporada en las ecuaciones de Maxwell, unificando así al
electromagnetismo.
Mediante la ley de Joule podemos determinar la cantidad de
calor que es capaz de entregar una resistencia, esta cantidad de
La permutación de la integral de superficie y la derivada
temporal se puede hacer siempre y cuando la superficie de
integración no cambie con el tiempo.
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SOLDADOR DE PUNTO A PUNTO
En el caso de un inductor con N vueltas de alambre, la fórmula
anterior se transforma en:
Donde Vε es el voltaje inducido y dΦ/dt es la tasa de variación
temporal del flujo magnético Φ. La dirección voltaje inducido
(el signo negativo en la fórmula) se debe a la ley de Lenz.
LEY DE LENZ
"El sentido de la corriente inducida sería tal que su flujo se
opone a la causa que la produce".
La Ley de Lenz plantea que las tensiones inducidas serán de un
sentido tal que se opongan a la variación del flujo magnético
que las produjo; no obstante esta ley es una consecuencia del
principio de conservación de la energía.
La polaridad de una tensión inducida es tal, que tiende a
producir una corriente, cuyo campo magnético se opone
siempre a las variaciones del campo existente producido por la
corriente original.
El flujo de un campo magnético uniforme a través de un circuito
plano viene dado por:
Dónde:
= Flujo magnético. La unidad en el SI es el weber (Wb).
= Inducción magnética. La unidad en el SI es el tesla
(T).
LEY DE GAUSS PARA EL CAMPO MAGNÉTICO
Fig 13. Líneas de campo magnético.
Las líneas de campo magnético comienzan y terminan en el
mismo lugar, por lo que no existe un monopolo magnético.
Experimentalmente se llegó al resultado de que los campos
magnéticos, a diferencia de los eléctricos, no comienzan y
terminan en cargas diferentes. Esta ley primordialmente indica
que las líneas de los campos magnéticos deben ser cerradas. En
otras palabras, se dice que sobre una superficie cerrada, sea cual
sea ésta, no seremos capaces de encerrar una fuente o sumidero
de campo, esto expresa la inexistencia del monopolo magnético.
Matemáticamente esto se expresa así:
Donde
es la densidad de flujo magnético, también llamada
inducción magnética. Es claro que la divergencia sea cero
porque no salen ni entran vectores de campo sino que este hace
caminos cerrados. El campo no diverge, es decir la divergencia
de B es nula.
Su forma integral equivalente:
= Superficie del conductor.
= Ángulo que forman el conductor y la dirección del
campo.
Si el conductor está en movimiento el valor del flujo será:
En este caso la Ley de Faraday afirma que la Vε inducido en
cada instante tiene por valor:
Donde Vε es el voltaje inducido y dΦ/dt es la tasa de variación
temporal del flujo magnético Φ. La dirección voltaje inducido
(el signo negativo en la fórmula) se debe a la ley de Lenz.
Esta ley se llama así en honor del físico germano-báltico
Heinrich Lenz, quien la formuló en el año 1834.
Como en la forma integral del campo eléctrico, esta ecuación
sólo funciona si la integral está definida en una superficie
cerrada.
SOLDADURA POR ELECTROPUNTO.
La soldadura por puntos es un método de soldadura por
resistencia que se basa en presión y temperatura, en el que se
calienta una parte de las piezas a soldar por corriente eléctrica a
temperaturas próximas a la fusión y se ejerce una presión entre
las mismas. Generalmente se destina a la soldadura de chapas o
láminas metálicas, aplicable normalmente entre 0,5mm y 3mm
de espesor.
El soldeo por puntos es el más común y simple de los
procedimientos de soldadura por resistencia. Los materiales
bases se deben disponer solapados entre electrodos, que se
encargan de aplicar secuencialmente la presión y la corriente
correspondiente al ciclo produciendo uno o varios puntos de
soldadura.
Es un tipo de soldadura que se cataloga por soldadura sin fusión
del metal base a soldar, se considera un proceso en el cual los
electrodos utilizados no son consumibles, además no se necesita
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SOLDADOR DE PUNTO A PUNTO
material de aporte para que se produzca la unión entre las dos
piezas, se considera un tipo de soldadura rápida, limpia y fuerte.
3. MONTAJE Y PROCEDIMIENTO
El material utilizado de los electrodos es una aleación de cobre
con Cd, Cr, Be, W con objeto de que presente una baja
resistencia y una elevada oposición a la deformación bajo una
presión estando su dureza comprendida entre 130 y 160 HB.
En la realización del modelo se usaron como materiales:
3.1 REALIZACIÓN.
-
Un transformador
-
Platinas
También este tipo de soldadura necesita de un transformador
donde la bobina secundaria suministra un voltaje a los
electrodos de 1V a 10V y una gran corriente, debido a que
generalmente la resistencia de las piezas a soldar es muy baja
por tanto la corriente que debe pasar por la zona a soldar debe
de ser del orden de los 500 amperios.
-
Electrodos
-
Cable 2 y 14 awg
-
Pulsador
-
Tornillería
-
Terminales
Fases de las soldaduras por puntos:
-
Porta fusible y fusible de 10 amperios.
1.
Colocación de las chapas a soldar entre las pinzas.
2.
Bajada de los electrodos, que corresponde al tiempo
que transcurre desde la operación de acercamiento de
los electrodos hasta que comienza el paso de la
corriente
3.
Tiempo de soldadura, que consiste en el tiempo
durante el cual esta pasando la corriente eléctrica.
4.
Tiempo de forja, es el tiempo transcurrido entre el
corte de la corriente y el levantamiento de los
electrodos.
5.
Tiempo de enfriamiento, consiste en la desaparición de
la presión además de los electrodos.
¿CÓMO SE OBTUVIERON LOS MATERIALES?
-
En cualquier desguace electrónico puede comprase un
horno microondas viejo. Lo normal es que se haya
estropeado el magnetrón y el transformador este
intacto. En otros puede que este roto el transformador,
en ese caso lo más normal es que el secundario de alta
tensión se haya puesto en corto. Para ello se verifica el
primario usando la función de continuidad del
multímetro. Si el primario esta quemado no sirve.
Tipos de electrodos:
Los electrodos utilizados en soldadura por puntos puede variar
en gran medida dependiendo de la aplicación que vallamos a
realizar, cada tipo de electrodo tiene una función diferente.
-
Electrodos de radio se utilizan para aplicaciones de alta
temperatura.
-
Electrodos con una punta truncada se utilizan para altas
presiones.
-
Electrodos excéntricos se utilizan para soldar esquinas,
o para llegar a rincones y espacios pequeños.
-
También hay electrodos para poder acceder al interior
de la pieza a soldar
El Transformador: Los hornos microondas llevan un
transformador de aproximadamente 2 kilovatios de
potencia. El primario acepta los 120 V y tiene el
secundario a alto voltaje. Con el alimenta el magnetrón
al que le suministra unos 2200 voltios eficaces,
-
Platinas: las platinas se obtienen en una chatarrería a
muy bajo costo, la única condición es el buen estado,
entiéndase que no estén dobladas.
-
Cable, pulsador, tornillería y terminales, porta fusible y
fusible: son compradas en una ferretería teniendo en
cuenta las características antes mencionadas.
-
Electrodos: como es difícil con seguir varilla maciza en
cobre, usaremos accesorios de tubería para gas en
cobre.
PROCESO DE FABRICACIÓN DEL MODELO
Aplicaciones más comunes:
Partiendo de un transformador que tenga bien el primario.
La soldadura por puntos, se utiliza para cualquier tipo de chapa,
pero la más importante se encuentra en la del automóvil. La
soldadura por puntos también se utiliza en la ciencia de la
ortodoncia, donde el equipo utilizado es un soldador por puntos
pero pequeña escala ya que cambia el tamaño de metal. Otra
aplicación es la unión por correas en la soldadura de pilas.
Fig 14. Transformador sin modificaciones.
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SOLDADOR DE PUNTO A PUNTO
Al observar el transformador se puede ver que los bobinados de
primario y secundario de alta tensión están perfectamente
separados. El primario es de hilo más grueso. El secundario no
lo necesitamos y además es peligroso porque las altas tensiones
que produce pueden ser mortales. Además necesitamos el
espacio que ocupa para el secundario de nuestra soldadora.
Fig 17. Platinas sin ningún proceso
Los electrodos.
Los electrodos tienen la misión de hacer pasar la corriente a
través de los metales a soldar y además aprisionarlos. Debes
estar aislados entre si y además de deben acercar de manera que
estén alineadas sus puntas. Los electrodos deben estar muy bien
conectados con el secundario del transformador.
Fig 15. Transformador antes de sacar el devanado secundario.
Por ello para eliminarlo, cortar el bobinado con una sierra y
extraer las espiras hasta que se quite completamente. Si tiene un
carrete aislante dejarlo, nos puede venir bien aunque no es
imprescindible.
El secundario que nosotros necesitamos, debe producir unos 2
voltios y unos 500 amperios aunque sea de manera temporal.
Para este secundario necesitamos un par de espiras de hilo de
unos 10 0o 15 mm de diámetro. En un suministrado de material
eléctrico comprar 1,5 m de cable de este grueso (el cobre).
Arrollarlo directamente en el núcleo (un par de espiras) conectar
el primario a la red (a través de un fusible de 10 amperios) y
medir la tensión. Deberá haber un par de voltios.
Los Electrodos se realizan con barra de cobre de unos 10 mm de
diámetro, necesitaremos dos electrodos de unos 50 mm, o sea en
total 10 cm. En Un almacén de metales lo podemos obtener.
Mediante una lima se afila con forma cónica uno de los dos
extremos de cada electrodo. Conectar los dos terminales del
secundario a los electrodos soldándolos o mediante cualquier
sujeción muy firme.
Como no pudimos conseguir las varillitas de cobre, usaremos la
tubería de cobre armando la base de la soldadora con el
electrodo como se muestra en la siguiente figura.
Fig 18. Electrodo visto de lado.
Fig 16. Transformador con la modificación del secundario
hecha.
Los soportes.
Fig 19. Electrodo terminado visto de frente.
Son forjados, taladrados y asegurados en su posición a partir de
las platinas compradas previamente
Para completar la soldadura de manera se puede sujetar el otro
electrodo mediante un soporte parecido al de un taladro de
árbol, de manera que se aproveche su acción palanca para
aproximarlos. Uno de ellos se puede sujetar en la base o en la
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SOLDADOR DE PUNTO A PUNTO
mordaza y el otro en el portabrocas. Hay que tener precaución
y aislar el mango de donde se accionara. Téngase en cuenta que
los tres voltios con que se alimentan las puntas no son
peligrosos, pero la alta corriente que circulara sí.
Fig 23. Modelo terminado.
Fig 20. Sujeción del electrodo superior.
Montaremos todo este en una tabla de madera ya que esta
ayudara a aislar y prevenir accidentes.
Fig 23. Modelo terminado II
3.2 USO.
Fig 21. Sujeción a la tabla.
El circuito de alimentación.
Para el circuito de alimentación hará falta poner un interruptor
que alimente el transformador, ya que no queremos esforzarlo
todo el tiempo sino solo cuando sea necesario. El interruptor
debe ser de fácil acceso mientras se sujetan las piezas, ya que
las manos suelen estar ocupadas aprisionando las placas. Aparte
de esto usaremos el porta fusible y el fusible a fin de proteger de
sobre corrientes los elementos de la soldadora y la red donde
está conectada.
Antes de dar paso a la corriente las piezas deben estar
aprisionadas. En caso contrario las puntas chisporrotean.
Después de hacer unas pruebas se puede decidir aumentar o
bajar el voltaje, arrollando más o menos espiras en el
transformador. Cuando se tenga un montaje definitivo acortar
todo lo posible los cables del secundario.
Esta es una soldadura por puntos para laboratorio. Con una
similar se sueldan chapas de acero inoxidable hasta 1 mm. Se
han soldado hilos varillas y chapitas de tantalio, titanio, platino,
circonio, wolframio.
Fig 22. Armado del circuito.
Teniendo todo armado damos una última revisada a la maquina
requintando los tornillos y asegurándonos de las buenas
conexiones de los cables.
Fig 24. Sujecion de las laminas
Luego de tener las láminas sujetadas firmemente se presiona el
interruptor por unos cuantos segundos, soltar el interruptor sin
levantar la presión firme que se estaba haciendo.
9
SOLDADOR DE PUNTO A PUNTO
- dado que es un experimento estudiantil el multímetro no tenía
ninguna clase de calibración válida para reconocer la
trazabilidad más que la calibración de fábrica del instrumento.
- El transformador es una maquina electromagnética excelente
para entender la interacción electro magnética en una clase de
física por todas las leyes y principios que esta con lleva.
6. REFERENCIAS
Fig 25. Soldado.
Se suelta la presión y se cogen las láminas con precaución
porque se encuentran a alta temperatura. Se hace la prueba para
ver si quedaron bien soldados.
Son colocadas en el orden de importancia en que fueron citadas
en el informe y de la siguiente forma:
[1]. Serway Raymond; Jewwet John. Física para ciencias e
ingeniería con física moderna. Cengage learning.
México D.F. Séptima edición. volumen 2. 2008. Ed.
ingles
[2]. Curso de instalaciones y maquinas eléctricas. Ing. Iván
Camilo Duran Tovar. Universidad nacional de
Colombia. 2011
[3]. http://es.wikipedia.org/wiki/Efecto_Joule
Fig 26.comprobacion de la soldadura.
[4]. http://www.westarco.com/Spot_welding
[5]. www.fceia.unr.edu.ar/~fisica3/cap-7-print.pdf
4. ANÁLISIS Y RESULTADOS
[6]. http://pnfteoriaelectromagnetica.blogspot.com/2011/09
/proyecto-ii-principios.html
Realizamos dos mediciones con el multímetro a fin de
determinar las propiedades nuestro soldador.
[7]. http://es.wikipedia.org/wiki/Transformador
-
Relación de transformación por medio del voltaje:
medimos el voltaje de la toma corriente, observamos
que se mantiene constante en 120.7 V.
Luego conectamos nuestro transformador a la toma
corriente y medimos el voltaje en los electrodos el cual
marca 1,2 V
Determinamos la relación por medio de:
𝑎=
-
𝑉1
𝑉2
=
120,7 𝑉
1,2 𝑉
= 100,6
Abrimos el circuito después del fusible y
determinaremos la corriente que fluye en el proceso de
soldadura para determinar la corriente que fluye en la
placa y así aplicar la ley de joule.
[8]. http://www.unicrom.com/Tut_principio_funcionamient
o_transformador_potencia.asp
[9]. http://www.taringa.net/posts/hazlo-tumismo/13349092/Soldador-casero.html
[10].
http://w
ww.zonacrawling.com/foros/viewtopic.php?f=51&t=1
0990
[11].
http://w
ww.cientificosaficionados.com/tbo/puntos/soldadura.ht
m
La corriente resulto ser de 7,3 A en medio del proceso
de soldadura.
𝐼2 = 𝐼1 𝑎 = 100,6 ∗ 7,3𝐴 = 734,26 𝐴
5. CONCLUSIONES
- el voltaje esta entre los límites permisibles para el proceso.
- la corriente es la deseada para el proceso.
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