Laboratorio
Disección de una linterna dínamo
En esta oportunidad llega a nuestra mesa de disección una linterna dínamo. Este artefacto, también conocido como “Linterna Faraday”, tiene la característica de ser alimentado por la energía eléctrica proporcionada por un generador o dínamo interno accionado por el movimiento manual de una palanca.   

Al no depender para su funcionamiento de pilas o baterías, estas linternas presentan la ventaja de estar siempre listas para su uso por lo que son generalmente adquiridas para utilizarlas como luces de emergencia para cortes de energía u otras contingencias. También se conservan en casas de vacaciones, cabañas, y otros lugares remotos, ya que no están limitadas por la vida útil de las baterías como las linternas comunes.

 

 

Este artefacto, también es conocido como “Linterna Faraday”.

 

 

Entre sus características, en la caja se indican:

 

• Utiliza dos lámparas LED.

• Es recargable mediante accionamiento manual.

• Es portátil y trae una cuerda para su transporte.

• Disponible en distintos colores.

 

En la imagen se muestra el dispositivo con la palanca de accionamiento desplegada:

 

 

El dispositivo con la palanca de accionamiento desplegada.

 

 

Procederemos la disección de esta linterna dínamo de dos dólares fabricada en China hasta llegar a sus más mínimos componentes, analizaremos su funcionamiento y verificaremos sus características.

Para la apertura del aparato, se retiran los dos tornillos ubicados en su parte inferior y se quita el receptáculo de los LEDs para luego separar en dos mitades la carcasa.

 

 

Para la apertura del aparato, se retiran los dos tornillos ubicados en su parte inferior y se quita el receptáculo de los LEDs para luego separar en dos mitades la carcasa.

 

 

En su parte delantera o receptáculo, y ubicados detrás de sendas lentes cuya función es concentrar los haces de luz, se observan dos LEDs blancos de alto brillo de 5mm encapsulados en cúpulas de resina de color transparente que poseen las siguientes características:

 

• Corriente: 30 mA

• Tensión: 3,1V

• Ángulo de apertura: 20º/25º

• Intensidad luminosa: 25000 mcd

• Longitud de onda: 6500nM

• Dimensión: 5mm

 

 

En su parte delantera o receptáculo se observan dos LEDs blancos de alto brillo de 5mm.

 

 

Una vez abierta la linterna observamos los principales mecanismos que la componen:

 

• Palanca de accionamiento

• Mecanismo multiplicador a engranajes

• Dínamo

• Soporte de LEDs

• Interruptor conmutador

 

 

Una vez abierta la linterna observamos los principales mecanismos que la componen.

 

 

La palanca de accionamiento es una manija en forma de L que en uno de sus extremos tiene una cremallera dentada que transmite el movimiento de la mano al engranaje blanco. A fin de que el movimiento de tracción mecánica sea repetitivo, en el otro extremo de la palanca, este sistema cuenta con un resorte que devuelve el asa a su posición original después de cada ciclo de trabajo.

 

 

La palanca de accionamiento es una manija en forma de L.

 

 

El engranaje blanco activado por la cremallera de la palanca forma parte del mecanismo multiplicador de velocidad que tiene la función de transmitir y acelerar el movimiento circular desde la palanca hasta el eje de la dínamo.

Detrás del engranaje blanco y montado sobre la dínamo, encontramos el mecanismo anti retroceso que cumple la función de impedir que el generador gire en sentido opuesto durante la retracción de la palanca de accionamiento.

 

 

Detrás del engranaje blanco y montado sobre la dínamo, encontramos el mecanismo anti retroceso.

 

 

 

Al retirar el sistema anti retroceso queda expuesto el rotor de la dínamo.

 

 

Al retirar el sistema anti retroceso queda expuesto el rotor de la dínamo. 

 

 

Este cumple tres funciones:

 

• Engrana con el sistema multiplicador de velocidad.

• Actúa como volante de inercia almacenando energía cinética para mantener la velocidad.

• Contiene al imán permanente.

 

 

Detalle del imán permanente del rotor.

 

 

Una vez quitado el rotor, se puede ver el estator de la dínamo. Aquí se observa el circuito magnético formado por dos armaduras de hierro en forma de cruz desfasadas 45° y separadas por la bobina de inducción contenida en un soporte negro de material plástico.

 

 

El estator de la dínamo.

 

 

De la bobina salen trenzados los dos terminales de cobre barnizado en dirección a la llave conmutadora y al circuito de iluminación.

 

 

De la bobina salen trenzados los dos terminales de cobre barnizado en dirección a la llave conmutadora y al circuito de iluminación.

 

 

 

El rotor y el estator componen la dinamo. Una dínamo es un dispositivo capaz de transformar la energía mecánica (movimiento) en energía eléctrica. Lo hace gracias a un imán permanente que gira dentro de un núcleo magnético. Al girar, el imán provoca un cambio en el flujo electromagnético en la bobina que por la ley de inducción electromagnética provoca una fuerza electromotriz (tensión eléctrica).

Cuando se hace girar el imán, el campo magnético que atraviesa la bobina aumenta hasta alcanzar un máximo, luego disminuye pasando por valores intermedios, luego invierte su sentido hasta alcanzar un máximo, luego disminuye, y así sucesivamente. De esta manera se produce la variación del flujo y la diferencia de potencial generada en la bobina permite alimentar el circuito de dos LEDs. Cuanto más fuerte se aprieta, más rápido gira el imán y más energía eléctrica se genera.

En 1831 Michael Faraday descubrió cómo transformar energía mecánica en energía eléctrica mediante variaciones relativas entre conductores eléctricos y campos magnéticos. Este fenómeno se llama inducción eléctrica y fue una de las bases de nuestra  actual sociedad tecnológica.

En la parte posterior del receptáculo de LEDs se encuentra una tapa plástica que al ser retirada permite observar la presencia de tres pilas que son las que permiten el uso de este aparato sin accionamiento mecánico del generador a modo de una linterna clásica a pilas. También se observan aquí los cuatro terminales de los dos LEDs conectados en paralelo.

 

 

En la parte posterior del receptáculo de LEDs se encuentra una tapa plástica que al ser retirada permite observar la presencia de tres pilas.

 

 

Las pilas son del tipo botón alcalinas de 1,5 Volt AG10 y al estar conectadas en serie se obtienen 4,5 Volt para alimentar el circuito.

 

 

Las pilas son del tipo botón alcalinas de 1,5 Volt AG10

 

 

De la observación de las conexiones eléctricas del total de los componentes podemos elaborar el siguiente circuito para la comprensión del funcionamiento del dispositivo:

 

 

Circuito electrònico de la lintern dinamo.

 

 

Con el interruptor en la posición A,  se desconecta uno de los bornes del generador y se conectan las baterías por lo que los LEDs quedan alimentados por la energía de las baterías. Al cambiar el interruptor a la posición B, se desconectan las baterías y se conecta el generador, entonces al activar la palanca, el circuito queda alimentado por energía que genera la dínamo.

Contrariamente a lo que indican sus características, este aparato no es recargable ya que no cuenta con baterías apropiadas para esta función ni la disposición del circuito permite la recarga en ninguno de los dos modos de funcionamiento.

 

 

 

Por: Leandro Kessler

 

 

 

 

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