Motor lineal MagnéticoTeoría y Práctica

En este dossier se detalla la construcción y el funcionamiento de un acelerador lineal magnético.

Alberto Sánchez Ramírez

La imposibilidad de realizar trabajo físico utilizando imanes

Los principales intentos históricos de construir una máquina de movimiento continuo se han centrado en el uso de imanes como fuentes de energía. Es por ello que por completitud me gustaría comenzar este texto con una explicación física de la imposibilidad de utilizar imanes para realizar un trabajo (sin aportar energía externa).Los imanes son, en este contexto, exactamente lo mismo que un muelle. Me explico: Cuando comprimimos un muelle y después lo liberamos de la presión, este recupera su forma original. ¿Se podría decir que el muelle ha realizado un trabajo? No. Lo único que ha hecho el muelle es devolver la energía que fue invertida en su compresión. Es decir, la energía se conserva claramente en este caso. Extrapolemos ahora la analogía del muelle al caso de los imanes. He preparado unas imágenes por ordenador para la ocasión. 1.-Supongamos que tengo dos imanes y que quiero utilizar uno para mover el otro hacia delante.

Lo más lógico sería enfrentar los imanes como se observa en la imagen inferior:

Después habría que acercarlos. Las flechas representan a una persona ejerciendo una fuerza en esa dirección.

En efecto, si dejamos de sujetar por un lado pero seguimos sujetando por el otro, el imán del sitio que hemos liberado se desplaza hacia delante.

Pero, ¿qué ha ocurrido aquí?, ¿realmente el imán ha realizado un trabajo? Claro que no. Al igual que el muelle, el imán ha devuelto la energía que se invirtió en acercarlo a su semejante.Analicemos ahora la foto que observamos a continuación. (Esta resultó más complicada de preparar con el orenador).

¿Rotará el imán del eje? Sin duda NO. Y esto se explica en el marco de la teoría antes vista. Para que el imán que viaja en el eje avance, el imán que lo empuja por detrás debe ejercer una fuerza hacia delante mayor que el siguiente imán del recorrido, y esto es un absurdo tratándose de un círculo.A continuación he dispuesto una imagen de un “móvil perpetuo”, sin duda fraudulento, que encontré en Internet.

La flecha simboliza que se está sujetando por ahí.

Una Idea para un motor linealBuscando en Internet más “móviles perpetuos” fraudulentos encontré una idea que me llamó la atención sobremanera. (http://jnaudin.free.fr/html/mg1des.htm) Se trataba de un acelerador lineal en lugar de un motor rotatorio. Aparentemente, la idea no tenía sentido, pero parecía fácil de construir. (Parecía...)

Experimento para comprobar el principio anterior

Comencé a preguntarme como podría poner a prueba este hecho, y tarde un rato en tener una idea viable. Construiría algo así como una vía de tren por la que debía desplazarse un imán al presionarse su campo magnético.

Lo llevé a la práctica con pocas esperanzas de que funcionara, pero funcionó. Según mi profesor de Física, Jose María Oliva, el “truco” que hace que la energía se conserve en este sistema está en que los imanes pierden parte de su energía interna cada vez que realizan el trabajo. Es cierto que realizan trabajo y contradicen la explicación del inio del texto, sí; pero allí se trataba de realizar un trabajo gratis. Sin duda la teoría de mi profesor es absolutamente probable, pero el hecho de ver como la energía APARENTEMENTE no se conserva violenta tanto la intuición que tan solo por ello ya merece la pena realizar la experiencia. Aún más intrigante que todo esto me resulta un pequeño detalle:Es bien conocido que el trabajo que realiza una fuerza aplicada en una dirección distinta a la del movimiento resultante viene dado por la ecuaciónW=F*Δe*cos(φ) donde φ es el ángulo de aplicación de la fuerza con respecto a la dirección del movimiento. En el caso del motor lineal, este ángulo es de 90º, y el coseno de 90º es 0. Al ser uno de los factores de la multiplicación 0, el resultado es 0; por lo tanto no debería realizarse trabajo

El imán del centro realiza el recorrido con un claro movimiento uniformemente acelerado, lo que denota la presencia de una fuerza. No he podido determinar su magnitud exacta por que no he encontrado ningún dinamómetro.

alguno. Pero el hecho es que una vez más las apariencias engañan y mi profesor de Física tiene una explicación para ello: Los imanes no ejercen fuerzas en líneas rectas, sino en líneas curvas. Esto hace que el ángulo de incidencia no sea de 90º. Para aclarar este hecho he preparado una simulación con el programa Vizimag, el cual recomiendo ampliamente por su gran facilidad de uso.

Un último detalle que los físicos y otros expertos ven muy claro pero a mí me resulta realmente extraño reside en la dirección del movimiento. Obsérvese la dirección en la que avanza el imán.

Foto real del experimento

El artefacto de la foto es el acelerador lineal que construí. Entre las dos filas de imanes se aprecia un tubo cilíndrico. Es por él por donde circula el imán que se desplaza.

El Siguiente Gran PasoHabiendo conseguido un trabajo en línea recta, el gran reto sería la construcción de un dispositivo que, aprovechando el principio anterior, se mantuviera girando hasta que los imanes se agotasen. La forma en la que lo he planteado es como sigue:Se puede obtener movimiento rotacional aplicando un simple par de fuerzas lineales. (O 2 pares, en este caso).

La forma de hacer esto no presenta gran complejidad física, pero sí una ingente cantidad de dificultades técnicas. Para ver el funcionamiento me serviré de visiones esquemáticas, y aquí debo pedirle que disculpe la mala calidad de las imágenes que utilizaré aquí, y es que aún no domino el diseño de imágenes tridimensionales.Veamos paso a paso la construcción de un motor que aproveche el principio anterior para conseguir movimiento rotacional.

En el programa que he utilizado en esta ocasión para la imagen (Yenka), las flechas parecen diodos.

1.-En primer lugar instalamos un imán sobre un rotor.

2.-Ahora proporcionamos un primer empuje linear tangente a la trayectoria que deseamos obtener, instalando dos imanes fijos a ambos lados del imán. (Este será uno de los componentes de nuestro par de fuerzas).

3.-Ahora el imán recorre 90º, es decir, la rueda rota un cuarto de círculo. Se hace necesario otro empuje lineal para conseguir que la rueda continúe rotando.

Esto haría que se recorriera otro cuarto de círculo, y serían necesarios dos empujes lineales más para poder recorrer el círculo entero y comenzar de nuevo el ciclo.Es decir, se necesita un imán que viaje pegado en el rotor y ocho imanes que proporcionen los 4 impulsos lineales necesarios para completar un ciclo. Pues este es el hipotético funcionamiento de una máquina de movimiento continuo. Se me presentan aquí gran cantidad de dificultades técnicas, y es que es difícil crear estructuras que resistan permanentemente la gran fuerza de los imanes. (Difícil, quiero decir, sin disponer de un taller o de una fábrica).

La Construcción del MotorVoy a narrar la construcción del motor hasta llegar a su estado actual.(19-02-2010).

Se realizan, en una tabla de madera, perforaciones tales como las que se ven en la imagen inferior.

3.-Se incrusta un imán en cada hueco, y se afianza con silicona y cinta adhesiva.

4.-Se repite el proceso con otra tabla de madera.

Y hasta aquí el estado actual de la construcción.He intentado presentar un informe lo más detallado posible de una máquina que podría utilizarse, de alguna manera, como fuente de energía (agotable). Agradecería sugerencias, críticas y algún procedimiento para “cargar” los imanes que van perdiendo energía.

Si, por cualquier circustancia, fuera necesario ponerse en contacto conmigo, escribir a:

alberto945@gmail.com

Alberto Sánchez Ramírez Cádiz, a 19 de febrero de 2010.