AD.01.05.01_Maquina_lineal_CD_20diapositivas.pptx

maquina lineal

1. AD.01.05.01 – Máquina lineal de corriente directa Máquinas Eléctricas Automotrices • Unidad 1 Ingeniería en Sistemas Automotrices

2. Introducción La máquina lineal convierte energía eléctrica en movimiento lineal. Se basa en la interacción entre corriente eléctrica (I) y campo magnético (B). Ejemplo: el tren homopolar.

3. Objetivos del AD Comprender el principio de funcionamiento de la máquina lineal de CD. Construir un prototipo experimental sencillo. Analizar la relación entre I, B y la fuerza generada. Relacionar el fenómeno con aplicaciones automotrices.

4. Fundamentos teóricos (I) La Ley de Lorentz: F = q·(v × B). En un conductor: F = I·(L × B). Fuerza perpendicular a corriente y campo magnético.

5. Fundamentos teóricos (II) En motores rotativos se genera par de giro. En la máquina lineal se produce fuerza lineal. Ambos fenómenos se explican con la misma ley física.

6. Principio de funcionamiento (I) Un conductor con corriente en un campo magnético experimenta una fuerza. Efecto observable: desplazamiento lineal. El sentido se determina con la regla de la mano derecha.

7. Principio de funcionamiento (II) Si se invierte la polaridad de la batería, la dirección de la fuerza cambia. Prototipo simple: batería AA, imanes y rieles de cobre. Al cerrar el circuito, se observa el movimiento.

8. Partes principales Fuente de corriente continua (batería o fuente). Rieles conductores (cobre). Imanes de neodimio. Base aislante.

9. Construcción del prototipo 1. Colocar los rieles de cobre en paralelo sobre la base. 2. Pegar imanes en los polos de la batería. 3. Posicionar el conjunto sobre los rieles. 4. Observar el desplazamiento.

10. Procedimiento experimental (I) Preparar los materiales y verificar conexiones. Colocar la batería con imanes sobre los rieles. Observar el movimiento inicial.

11. Procedimiento experimental (II) Medir la distancia recorrida en un tiempo fijo. Repetir con diferentes valores de corriente. Comparar resultados obtenidos.

12. Seguridad en el laboratorio Evitar cortocircuitos prolongados (máx. 10 s). No acercar imanes a tarjetas o dispositivos electrónicos. Usar guantes y gafas de seguridad.

13. Aplicaciones automotrices (I) Solenoides de arranque. Válvulas controladas magnéticamente. Inyectores de combustible.

14. Aplicaciones automotrices (II) Actuadores lineales eléctricos. Frenos electromagnéticos. Suspensión activa en vehículos modernos.

15. Ejemplo de cálculo (I) Datos: I = 2 A, L = 0.1 m, B = 0.3 T. F = I · L · B = 2 · 0.1 · 0.3 = 0.06 N. La fuerza es proporcional a la corriente.

16. Ejemplo de cálculo (II) Si duplicamos la corriente (I = 4 A): F = 4 · 0.1 · 0.3 = 0.12 N. Resultado: el doble de fuerza.

17. Productos esperados Video corto mostrando el movimiento. Tabla con datos de distancia, tiempo y velocidad. Gráficas comparando fuerza y corriente. Conclusiones del experimento.

18. Discusión de resultados Se confirma la relación directa entre I, B y F. El prototipo muestra eficiencia limitada por fricción y resistencias. La práctica refuerza la Ley de Lorentz.

19. Conclusiones La máquina lineal es una aplicación directa de la Ley de Lorentz. Transforma energía eléctrica en movimiento lineal. Su principio es la base de múltiples aplicaciones automotrices.

20. Referencias bibliográficas Martín Castillo, J. C. (2022). Máquinas eléctricas. Editex. Rodríguez Arias, E. (2022). Máquinas eléctricas: Motores, generadores y transformadores. González Pérez, J. (2023). Montaje y mantenimiento de máquinas eléctricas rotativas. Ic Editorial. IEEE Xplore Digital Library. Electrical Machines. Khan Academy. Electromagnetism. All About Circuits. Tutorials on Electrical Machines.