Fazer um eletroima para coletar peças de pequeno peso

MILTON GARCIA · 15 de janeiro de 2016

Estou interessado em fazer um eletroima para coletar peças de pequeno peso no chão de minha reciclagem, que levante de 0,1 kg a 5,0 kg a uma distancia media de 0,50 m do solo pois após a coleta do material pesado e maior, sobra no chão o que a garra não consegue coletar.
Tenho a ideia de fixar eletroima em uma retroescavadeira para fazer a coleta por este motivo estava pensando em alimenta-lo com baterias de gel de 12 v pois as tenho ...
Para calcular a força de um eletroima temos a formula :

F = (( n x i)^2 x k x a ) / ( 2 x g^2)
N - números de voltas do fio no solenoide
I - corrente em amperes
A - area da secção transversal do imã
K - ( constante) - 4 x 3,14159 x 10^ -7
G - e a distancia da base do eletroima ate o metal a ser magnetisado.
F - força (em newton) ( 1 n = 0,101972 kg )
Vi exemplos na internet como o que vou expor abaixo mas tenho algumas duvidas que tambem vou expo-las tambem se alguem puder me ajudar fico muito agradecido.
Exemplo : imagine um eletroima com 1000 voltas ,10 amperes de corrente, area da seccao transversal de 0,40 m2 distancia de 0,5 m .

F= ((1000 x 10)^2 x 4 x pi x 10^-7 x 0,40)/ (2x 0,50^2) = 100,53 n = 10,25 kg.
Aparentemente foi fácil chegar a um resultado mas minhas duvidas são ;
1- se ligar em uma bateria de 12 volts 70 amperes ( corrente continua) considero a corrente da bateria para o calculo?
2 -qual a bitola do arame esmaltado a ser usado? E qual a dif de usar arame de cobre e aluminio ?
3- a secção transversal não teria que ser tipo uma ferradura ou em formato ( u ) para que os polos norte e sul do eletroima imante o metal a ser grudado no ima ?
4 - o que acarretaria ao ima se ao invés de ligarmos em 12 v ligassemos em 24 v ( duas em serie ) ?
5 - o que acarretaria ao ima se ao invés de ligarmos em 1 bateria ligassemos em 2 ( em paralelo) ?
6 - posso usar uma chave liga desliga comum para acionamento do ima ou tem que ser algo especial ?
Enfim se alguem que entenda um pouco de eletroima puder me ajudar agradeço ....

MOR_AL · 16 de janeiro de 2016

Bom.

Não sou perito neste assunto, mas aí vão algumas dicas:

Esta fórmula fornece a força de atração para os 50cm entre o eletroímã e o material ferromagnético.

1 - A distância de atracação entre o eletroímã TEM que ser de 50 cm? Pelo que vi em alguns filmes, o eletroímã encosta nos metais ferrosos.

2 - Um bom formato para o núcleo seria parecido com o do núcleo dos alto-falantes. A bobina em formato circular em volta de um cilindro (este não magnetizado como nos falantes), acoplado a um disco ferromagnético de maior diâmetro. Este disco possui um cilindro com diâmetro externo igual ao do disco e diâmetro interno um pouco maior que o tarugo central. Entre eles vai o enrolamento.

3 - Se todos os materiais ferromagnéticos forem da mesma liga, então o percurso magnético deverá possuir a mesma área da seção transversal.

4 - Como a fórmula mostra, você tem que aplicar corrente e não tensão. Então, uma melhor fonte seria de corrente e não de tensão. Uma saída pela tangente, que seria aparentemente mais barata, seria fazer a resistência do enrolamento possuir um valor tal que satisfaça a lei de Ohm R = V / I. Mas tem um porém. O fio vai dissipar uma potência P = V^2 / R.

5 - Alumínio ou cobre? Certamente o alumínio é mais barato, mas possui maior resistência que o cobre. Isso poderia ser útil, caso sua solução seguisse o item 4.

6 - Observe (na sua fórmula) que a força de atração é inversamente proporcional ao quadrado da distância. Se o tamanho médio de sua sucata for de, digamos 10cm. Considero que haverão peças com 10cm formando uma camada. O valor médio da distância entre a face do eletroímã e as peças seria de 5cm. Como a distância fica reduzida em 10 vezes, a força de atração ficaria aumentada em 100 vezes.

7 - Pesquise a condição deste eletroímã puder ser alimentado diretamente da rede de 110Vca. Talvez a energia elétrica empregada para segurar o material seja menor e os fios esquentariam menos. Mas não sei a diferença entre o efeito de atração, se o eletroímã for alimentado com cc ou ca.

8 - Seu eletroímã TEM que ser mecanicamente rígido. principalmente nas bobinas e deve possuir uma proteção não magnética entre o eletroímã e as sucatas.

Para mais informações, aguarde pelos experts.

Bons projetos!

MOR_AL

ilkyest · 16 de janeiro de 2016

@MILTON GARCIA tendo em vista que ter-se-á de usar derivados de ferro, visto que o aço permanece imantado, não lhe seria mais viável você colar alguns imas de hd em uma chapa metálica?

Cara, ímas de hd tu terás algo bem barato, algo que tu deves ter abundante aí, visto que reciclagem sem ima não rola, sabes disso, e principalmente, e tu deves saber né, esse troço "rocks" e está aí de graça para você

off-topic: teus pombos também fazem ninhos com fios de cobre ou de alumínio? Ou eles ainda não aprenderam a técnica? No ferro velho que trabalhei fios de cobre viraram mAterial de infraestrutura dos ninhos de juriti, kkkkk

.if · 18 de janeiro de 2016

Super boa a dica co amigo @ilkyest Como complemento sugiro envolver o ímã ou sua chapa num plástico antes de colher as peças do chão. É que as vezes vêm junto algumas limalhas de ferro e ao tirar as peças do íma, podem ferir algum ~~delicado~~ dedo. Neste caso basta separar o plástico com as peças do ímã.

MILTON GARCIA · 18 de janeiro de 2016

@MOR BOA TARDE MOR....

CONFORME AS PERGUNTAS FEITAS ESTOU RESPONDENDO CONFORME A NUMERAÇÃO QUE você FEZ:

1-QUANTO A DISTANCIA DE ATRAÇÃO QUE você COMENTOU (0,50 M),ISSO FOI SÓ UM EXEMPLO QUE DEI PARA PODER COLOCAR NA FORMULA... QUANTO MAIS PERTO FOR A DIST DE ATRAÇÃO MAIS FORÇA O ELETROIMÃ PODERÁ EXERCER SOBRE O PEDAÇO DE METAL ATRAÍDO...SE CONSIDERAR O MESMO ELETROIMA COM UMA DISTANCIA DE ATRAÇÃO DE 0,01 M OU SEJA 1 CM DA PEÇA O MESMO ELETROIMA TERÁ UMA FORÇA DE 25628 KG.E SE ESTIVER ENCOSTADO A PEÇA A FORÇA SERA INVERSAMENTE PROPORCIONAL AO QUADRADO DA DISTANCIA VEZES DOIS...

2 QUANTO AO FORMATO DO NÚCLEO OK ENTENDI.

3 -NAO ENTENDI O QUE você quis DIVER COM ISSO,

4- A FORMULA FALA SOBRE corrente (CORRENTE) NÃO DIZ NADA SOBRE SOBRE DIFERENÇA DE POTENCIAL ( TENSÃO OU tensão).

MOR_AL · 18 de janeiro de 2016

27 minutos atrás, MILTON GARCIA disse:

@MOR BOA TARDE MOR....

CONFORME AS PERGUNTAS FEITAS ESTOU RESPONDENDO CONFORME A NUMERAÇÃO QUE você FEZ:

1-QUANTO A DISTANCIA DE ATRAÇÃO QUE você COMENTOU (0,50 M),ISSO FOI SÓ UM EXEMPLO QUE DEI PARA PODER COLOCAR NA FORMULA... QUANTO MAIS PERTO FOR A DIST DE ATRAÇÃO MAIS FORÇA O ELETROIMÃ PODERÁ EXERCER SOBRE O PEDAÇO DE METAL ATRAÍDO...SE CONSIDERAR O MESMO ELETROIMA COM UMA DISTANCIA DE ATRAÇÃO DE 0,01 M OU SEJA 1 CM DA PEÇA O MESMO ELETROIMA TERÁ UMA FORÇA DE 25628 KG.E SE ESTIVER ENCOSTADO A PEÇA A FORÇA SERA INVERSAMENTE PROPORCIONAL AO QUADRADO DA DISTANCIA VEZES DOIS...

Bom! É claro que esta fórmula não deve ser utilizada para pequenas distâncias. Acredito que neste caso deva-se utilizar uma expressão que considere a Densidade de Campo Magnético (B) e Intensidade do Campo Magnético (H).

2 QUANTO AO FORMATO DO NÚCLEO OK ENTENDI.

3 -NAO ENTENDI O QUE você quis DIVER COM ISSO,

Materiais magnéticos diferentes possuem curvas B x H diferentes. Se usar o mesmo material, então o campo B possuirá o mesmo valor, caso a área da seção transversal seja a mesma em todo o percurso magnético. No final, evita de se desperdiçar material magnético. Imagine dois pedaços de material em forma de C com o mesmo comprimento, porém com área de suas seções transversais diferentes (um C fino com um C grosso formando um toroide). É claro que o C fino limitará o campo B e o C grosso terá um campo B menor. Logo ou se aumenta a grossura do C fino, ou se diminui a grossura do C grosso.

4- A FORMULA FALA SOBRE corrente (CORRENTE) NÃO DIZ NADA SOBRE SOBRE DIFERENÇA DE POTENCIAL ( TENSÃO OU tensão).

Talvez você tenha acrescentado esta parte sem querer. De qualquer modo segue a mesma resposta minha.

Como a fórmula mostra, você tem que aplicar corrente e não tensão. Então, uma melhor fonte seria de corrente e não de tensão. Uma saída pela tangente, que seria aparentemente mais barata, seria fazer a resistência do enrolamento possuir um valor tal que satisfaça a lei de Ohm R = V / I. Mas tem um porém. O fio vai dissipar uma potência P = V^2 / R. ?

Um esclarecimento a título de informação.

Palavras escritas com letras em caixas altas (maiúsculas) na internet, possuem a interpretação como se estivesse GRITANDO!

Procure usa-las com mais moderação, pois sei que não foi essa sua intenção.

A solução apresentada pelo nosso colega ilkyest só apresenta um porém. Se você deseja transportar as limalhas de um ponto A para deixá-lo no ponto B, e depois continuar a pegar mais material, então será necessário desmagnetizar o ímã no ponto B. É por isso que se usa um eletroímã com material ferromagnético tal, que quando se desliga a energia (corrente) o material fique com o campo B desprezível. O 'S' da curva B x H fica fino, esbelto e não tendendo a um paralelograma inclinado (um 'S' gordo).

MOR_AL

ilkyest · 18 de janeiro de 2016

Uma coisa que veio à mente agora.... nas máquinas de lavar mais antigas existia um solenoide que ligava a bomba dágua ou a centrifugação. A batida se ouvia " de fora"

é uma forma também de pensar...

Quanto ao ima, eu ratifico o que disse acima, e também o colega @MOR no caso da necessidade de liga/cdesliga, só imas férro-magnéticos... os de aço ficam imantados...

e quanto ao que disse a @Isadora Ferraz é um cuidado a ter-se, limalhas de ferro em ferro0-velho incomoda bastante... ainda mais se tiver materiais como aço, que não desmagnetizarão, e ficarão com as limalhas....

K.e.V. T.a.G · 19 de junho de 2016

Em 16/01/2016 às 11:11, MOR disse:

7 - Pesquise a condição deste eletroímã puder ser alimentado diretamente da rede de 110Vca. Talvez a energia elétrica empregada para segurar o material seja menor e os fios esquentariam menos. Mas não sei a diferença entre o efeito de atração, se o eletroímã for alimentado com cc ou ca.

Em CC a atração de um eletroímã é muito mais forte do q CA (por isso q usa-se a CC nas travas de portas de bancos e apartamentos e outros), visto que o positivo fica alternando para o negativo (consequentemente o pólo norte e pólo sul também), e também nas ondas senoidais tem um determinado instante em q a tensão fica em 0V ( e muitos outros fatores).

Sobre a influência da tensão e corrente, também queria muito saber....

MOR_AL · 20 de junho de 2016

23 horas atrás, K.e.V. T.a.G disse:

Em CC a atração de um eletroímã é muito mais forte do q CA (por isso q usa-se a CC nas travas de portas de bancos e apartamentos e outros), visto que o positivo fica alternando para o negativo (consequentemente o pólo norte e pólo sul também), e também nas ondas senoidais tem um determinado instante em q a tensão fica em 0V ( e muitos outros fatores).

Sobre a influência da tensão e corrente, também queria muito saber....

Não tenho experiência sobre eletroímãs (cc ou ca), sendo assim, sua explicação é plausível.

Grato.

"Sobre a influência da tensão e corrente".

Uma bobina ideal possui impedância (reativa) e não resistência (ativa). O valor da impedância é WL, sendo W igual a 2 vezes pi vezes a frequência. O L é a indutância. Sendo assim, para cc a frequência é nula, assim como a impedância.

Qualquer tensão aplicada ao indutor prático, só terá a corrente limitada em dois casos:

1 - Aplicando uma fonte cc de tensão V e enrolando-se a bobina com fio, tal que sua resistência R provoque a limitação da corrente. I = V / R.

2 - Aplicando-se uma fonte de corrente I e usando uma bobina com fios mais grossos.

No primeiro caso, a potência dissipada ocorre na bobina. P = R vezes I ao quadrado. Deve-se prever o aumento da temperatura na bobina, para que esta não queime.

No segundo caso, a potência dissipada ocorre na fonte de corrente. Pode-se conseguir reduzir esta potência em relação ao caso anterior, usando-se uma fonte chaveada. Procedendo-se desta maneira, reduz-se o custo operacional devido à redução da energia elétrica empregada.

Não sei se era isso que você perguntou. Caso não seja, desconsidere a resposta.

MOR_AL