Soldadura de doble punto

Montaje de un kit de soldadura de doble punto, alimentado con una batería de 12V reciclada de un automóvil. Este soldador permite unir pletinas de hasta 0,15 mm de sección, muy útil para construir los paquetes de baterías que llevan como alimentación algunos dispositivos electrónicos. Construcción y montaje de una carcasa de protección para el módulo controlador, construida con una impresora 3D. Pruebas de funcionamiento del soldador, modificando la potencia y soldando pletinas de níquel de 0,1 y 0,2 mm.

Soldadura por puntos

La soldadura por puntos se basa en presión, intensidad y tiempo. En esta soldadura se calienta una parte muy pequeña de las piezas a soldar mediante el paso de corriente eléctrica, alcanzando temperaturas próximas a la fusión, y se ejerce una presión entre ambas piezas. Este tipo de soldadura es muy utilizado en la industria de automoción para unir chapas o láminas metálicas entre si, normalmente de espesor entre 0,5mm y 3mm. Los mejores resultados se obtienen cuando las dos chapas tienen el mismo grosor.

Etapas de las soldaduras por puntos

Colocación de las chapas a soldar entre ambos electrodos.
Acercamiento de los electrodos en las chapas ejerciendo presión.
Soldadura: tiempo que está circulando la corriente eléctrica.
Forjado: tiempo transcurrido hasta el levantamiento de los electrodos.
Etapas de la soldadura por puntos

Tiempo de soldadura

La generación de calor es directamente proporcional al tiempo de soldadura. Debido a la transferencia de calor de la zona de soldadura a los metales base y a los electrodos, así como a la pérdida libre de calor de la superficie al entorno, se necesitará una corriente y tiempo mínimo. Cuando se detiene la corriente, las puntas de cobre enfrían la soldadura por puntos, haciendo que el metal se solidifique bajo presión.

Fuerza de soldadura

Las piezas de trabajo deben ser comprimidas con cierta fuerza en la zona de soldadura para permitir el paso de la corriente. Si la fuerza de soldadura es demasiado baja, la expulsión puede ocurrir inmediatamente después de iniciar la corriente de soldadura, debido a que la resistencia de contacto es demasiado alta, dando como resultado una rápida generación de calor.

Cables tipo AWG

Los equipos de soldadura por punto pueden ser fijos o portátiles. Los equipos portátiles suelen incorporar los electrodos en la misma máquina, a modo de tenaza. Estas tenazas son de gran sección y baja resistencia eléctrica (alta conductividad), debido a la alta corriente que debe circular y con el fin de minimizar al máximo las pérdidas. En algunos casos es necesario separar la máquina de la tenaza, y se utilizan unos cables de conexión entre ambos. En estos casos, los cables deberían ser lo más cortos posible y de gran sección. A continuación se muestra una tabla con las características de los cables tipo AWG, normalmente utilizados para este fin.

Soldadura de doble punto

La soldadura de doble punto se utiliza cuando no se tiene acceso con los electrodos a las dos caras de unión, como sucede cuando tenemos que unir un número determinado de baterías en serie o paralelo. Para obtener buenos resultados con una soldadura de doble punto, el espesor de la chapa inferior tendría que ser igual o mayor al de la chapa superior, evitando así las pérdidas debidas a un exceso de calentamiento en la chapa inferior.

Principales defectos en la soldadura por puntos

Intensidad demasiado alta: penetración demasiado profunda y agujeros.
Intensidad demasiado baja: mala resistencia de la unión.
Presión demasiado alta: marcas profundas en las chapas.
Presión demasiado baja: salpicaduras y agujeros.
Tiempo de soldadura demasiado largo: baja calidad del punto y agujeros.
Tiempo de soldadura demasiado corto: mala resistencia de la unión.

Características de los metales en la soldadura por puntos

Las aleaciones rojas y bronces fósforos se sueldan mejor. Los metales y las aleaciones de distinta naturaleza se pueden soldar, pero si sus temperaturas de fusión no son muy diferentes.

Níquel y sus aleaciones se sueldan fácilmente con una intensidad muy elevada.
Aluminio, magnesio y sus aleaciones pueden soldarse a condición de que se emplee una corriente muy intensa durante un tiempo muy corto, y se controle rigurosamente la cantidad de energía suministrada.
Latón se suelda más fácilmente que el aluminio, aplicando una corriente elevada durante un tiempo corto.
Zinc y sus aleaciones son delicadas de soldar por su baja temperatura de fusión.
Cobre es imposible de soldar con cobre. En mejor de los casos, la soldadura es muy mala.

Temperatura de fusión de los metales

Estaño: 232°C
Plomo: 327°C
Zinc: 420°C
Magnesio: 650 ºC
Aluminio: 650°C
Bronce: 880° ··· 920°C
Latón: 930°··· 980°C
Plata: 950°C
Oro: 1054ºC
Cobre: 1083°C
Hierro fundido: 1220°C
Manganeso: 1244ºC
Metal monel: 1340°C
Acero de alto carbono: 1370°C
Silicio: 1410ºC
Acero inoxidable: 1430°C
Níquel: 1450°C
Cobalto: 1495ºC
Hierro: 1535°C
Titanio: 1650ºC
Vanadio: 1730ºC
Platino: 1770ºC
Cromo: 1900ºC
Molibdeno: 2610ºC
Tungsteno: 3380°C

Equipo de soldadura de doble punto, para construir paquetes de baterías

Para soldar baterías, normalmente se utilizan chapas de níquel con secciones comprendidas entre 0,1 y 0,2 mm. El tiempo de conexión de una soldadura por puntos tiene que ser muy preciso. Para este tipo de soldaduras, el tiempo varía entre 3 y 10 ms, y depende de la corriente necesaria para fundir el metal que se vaya a soldar, sin llegar a perforarlo. Como es lógico, los valores de corriente y tiempo de conexión dependerán de la sección y tipo de chapa que utilicemos.

Las soldaduras por puntos se realizan provocando un cortocircuito en la fuente de alimentación, y tan importante es controlar la temperatura de fusión del metal a soldar, como proteger su fuente de alimentación, limitando los tiempos de conexión y el intervalo mínimo entre soldaduras consecutivas.

Hay muchas maneras de hacer soldaduras por puntos, se pueden utilizar transformadores y soldar con tensión alterna, o utilizar baterías o súper condensadores y soldar con tensión continua. Lo más importante es utilizar el controlador adecuado, a la tensión y corriente de la fuente de alimentación que utilicemos. Para soldar con tensión alterna se suelen utilizar transformadores reciclados de hornos microondas, sustituyendo el devanado de AT por un par de espiras de cable de gran sección.

También se podría utilizar un equipo de soldadura por arco convencional, los de transformador. No sirven los equipos de soldadura de tipo inverter, porque precisamente estos equipos incorporan un sistema para evitar que se pegue la varilla cuando se inicia la soldadura, y cortan la tensión cuando se produce un cortocircuito.

Kit de soldadura de doble punto, para alimentarlo con una batería de 12V

Para soldar con tensión continua, aprovechando la batería de 12V que he sustituido en el coche, he comprado un kit que incluye todo lo necesario:
– Placa controladora
– Cables de conexión
– Dos electrodos de cobre para hacer la soldadura

Carcasa de protección para el PCB

He fabricado una carcasa de protección en PLA, con la impresora 3D, para evitar posibles cortocircuitos cuando el equipo de soldadura está alimentado.

Si quieres fabricar esta carcasa con tu impresora 3D, puedes descargar el fichero .STL desde el siguiente link: Protective housing for a controller module of a double point welding kit

¿Necesitas fabricar un PCB?

Actualmente hay muchas empresas que se dedican a fabricar circuitos impresos, pero no en todas podemos conseguir pequeñas tiradas a buen precio. Por suerte, ahora disponemos de Internet y es mucho más fácil que antes. Podemos buscar empresas en cualquier parte del mundo, y es más fácil encontrar un fabricante que haga nuestros prototipos (PCB) a buen precio. Una de las empresas más grandes del sector es PCBWay. Hasta un 30% de descuento para PCBs especiales, con fabricación en 24 horas.

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Control-Medidor de Ozono en el aire, con Arduino

Construcción de un medidor de ozono en el aire con Arduino. Al mismo tiempo, este medidor se encargará de controlar el encendido y apagado del equipo generador de ozono, manteniendo así un nivel de concentración prefijado, dentro de un compartimento destinado a la desinfección de objetos. El sensor de gas ozono tipo MQ-131, de baja concentración, permite medir concentraciones de ozono en el aire comprendidas entre 0,01 y 1 ppm.

Concentración de Ozono en el aire

El ozono es muy bueno para desinfectar locales, ropa de trabajo, mascarillas y también alimentos. Debido a la situación actual, se están vendiendo generadores de ozono de todo tipo, y muchos de ellos orientados al uso doméstico. El ozono, al igual que cualquier producto desinfectante, hay que utilizarlo con precaución. Es importante destacar que el ozono es un gas tóxico para los pulmones. Los generadores de ozono hay que utilizarlos en sitios cerrados y sin gente dentro.

El problema que tiene el ozono frente a otros productos desinfectantes, es que es muy difícil de dosificar. El ozono es un gas muy inestable y no se puede envasar, debido a que las moléculas del ozono se recombinan muy rápidamente, convirtiéndose de nuevo en oxígeno. Cuando se utiliza el ozono como desinfectante, lo más importante es calcular el tiempo que debería estar funcionando el equipo generador. Ese tiempo dependerá del valor de concentración de ozono que necesitemos alcanzar (ppm), y varía en función de los metros cúbicos desinfectar (volumen) y de la potencia del generador.

Teniendo en cuenta que la producción de ozono de un generador varía en función de la calidad del aire (temperatura, humedad…) y además depende del rendimiento de su elemento reactor, el cual se envejece y no es muy lineal; la única manera de calcular ese tiempo sería mediante un equipo de medida, que a su vez controlara el encendido y apagado del equipo generador de ozono. Este interruptor funcionaría como el termostato de una calefacción, conectando y desconectando el generador en función de la concentración de ozono en el aire que se quisiera alcanzar.

Sensores de gas MQ

MQ es una familia de sensores de gas, orientados a medir diferentes compuestos químicos dependiendo del modelo de sensor que se utilice. Los sensores MQ están compuestos por un elemento semiconductor (óxidos metálicos) sensible a cada tipo de gas, el cuál varía su resistencia en función de la concentración de gas en el aire.

Estabilidad y Precisión de los sensores MQ

Para obtener una mayor estabilidad, los sensores MQ incorporan una resistencia calefactora, lo cual supone un consumo extra y una falta de precisión en las medidas que se realicen al poco tiempo de alimentar el sensor. Otro punto importante a considerar, es que cada modelo de sensor MQ tienen alta sensibilidad a un gas específico, pero en menor medida también reaccionan o otros gases, y esto provoca una mayor imprecisión. Por ejemplo, el sensor de ozono MQ-131 tiene una alta sensibilidad al ozono, pero también es sensible a otros gases oxidantes como el cloro y el dióxido de nitrógeno.

Para obtener una precisión mínima, es necesario calibrar cada sensor, y almacenar su valor de resistencia sin presencia de gas, dentro del firmware encargado de calcular las medidas. La precisión de estos sensores depende muchos factores internos y externos difíciles de controlar (temperatura de trabajo, humedad, envejecimiento del sensor), y nunca deberían utilizarse como elemento de control en lugares críticos.

Con la ayuda de un controlador programado, por ejemplo con Arduino, los sensores MQ los podemos utilizar para medir la concentración de un gas determinado, dependiendo del modelo de sensor que elijamos. Los sensores de gas MQ pueden comprarse sueltos, pero es muy común conseguirlos ya montados en un pequeño PCB, en el cuál se incluye un circuito comparador que nos proporciona una salida digital extra, además de la propia salida analógica del sensor. A través de la resistencia variable (trimmer) que incluyen estos circuitos , podríamos prefijar un umbral máximo de gas, y disparar una alarma.

Medidor-Controlador de Ozono

En el caso del sensor MQ-131, muy sensible al gas Ozono, mediante esta salida digital podríamos controlar el encendido y apagado de un generador de ozono. Esto sería muy útil para mantener un nivel alto de ozono dentro de un compartimento cerrado (cabina, caja, etc.) con el fin de desinfectar objetos personales, utensilios de trabajo, ropa, etc.

Descargar el firmware

El firmware que necesitas para programar el ATMEGA328P (Arduino UNO), los puedes descargar desde el siguiente enlace: MQ-131_JR.rar

Cubierta del sensor, impresa en 3D

La cubierta de protección del sensor gas la he fabricado con PLA. El PCB del sensor se fija a esta cubierta sin tornillos, calentando con un soldador los 4 resaltes de PLA que sobresalen por los orificios del PCB, una vez encajado en la cubierta.

Los archivos que necesitas para imprimir esta cubierta de protección, los puedes descargar desde el siguiente enlace: Cover for MQ gas sensor

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Ionizador & Generador de Ozono, con material reciclado

Construcción de un Ionizador de aire y un Generador de ozono, utilizando materiales reciclados. A pesar de que respirar ozono en altas concentraciones puede llegar a ser tóxico, el ozono es uno de los remedios más eficaces para eliminar virus y bacterias. El ozono está formado por tres átomos de oxígeno, y es uno de los más potentes oxidantes que se conocen. El ozono es capaz de eliminar no sólo virus, sino también un amplísimo rango de otros microorganismos contaminantes presentes en el aire… y esto sin olvidar su eficacia para eliminar olores desagradables.

Generador de Ozono & Coronavirus

¿Qué es un Ionizador de aire?

Un ionizador de aire es un dispositivo que sirve para purificar el aire dentro de un entorno cerrado.

Los iones se producen al exponer las moléculas de aire a un voltaje muy alto. El ionizador carga eléctricamente las moléculas del aire, creando iones negativos.

Ionización de partículas

Los iones negativos, debido a un proceso químico natural, se unen a partículas en el aire como polvo, bacterias o polen, lo que hace que se depositen en las superficies de la casa y no estén revoloteando en el aire. Al eliminar el polvo y el polen del ambiente, es muy útil para personas con alergias.

La diferencia entre un generador de ozono y un ionizador, es que el ozono se crea a partir de un pequeño arco eléctrico, y el ionizador sólo necesita el campo eléctrico.

Campo eléctrico

En cualquier caso, los ionizadores también generan una pequeña cantidad de ozono, y no solo iones negativos. Hay que tener cuidado, porque el ozono es un gas tóxico cuando se respira en altas concentraciones.

Generador de alta tensión

Al igual que el generador de ozono, el ionizador también necesita un generador de alta tensión. Podemos construir un generador de alta tensión con material reciclado, utilizando el balastro electrónico de una bombilla de gas (ahorradora) y un transformador de líneas de un televisor viejo (Flyback).

Sólo tendremos que localizar el devanado primario del transformador (Flyback) y conectarlo en los dos extremos de las 4 conexiones de salida del balastro. Las dos conexiones centrales no se utilizan. Al conectar a la red eléctrica el balastro, ya obtendremos en el secundario del transformador la tensión necesaria (AT) para ionizar el aire, o generar ozono.

Difusor de iones

Para mezclar los iones con el aire, he utilizado una válvula OA3 y un trozo de malla mosquitera metálica. La válvula OA3 es un diodo estabilizador de tensión, el cuál incluye en su interior gas neón en lugar de vacío. El ánodo del diodo (placa) es el elemento más próximo al cristal, y es el que va conectado a uno de los polos del devanado secundario del transformador (devanado de alta tensión). El otro polo del devanado de alta tensión se conecta a la malla metálica exterior, la cuál envuelve el vidrio de la válvula OA3. Al estar ambos polos del devanado secundario ligeramente distantes, no se llegará a producir un arco, pero el campo eléctrico ioniza todo su entorno, tanto en el interior de la válvula como en las proximidades de la malla metálica. Así el gas neón del interior de la válvula se iluminará, y podremos saber que todo está funcionando.

Para conseguir una buena distribución de los iones producidos en las proximidades de la válvula, el ionizador lo tendríamos que montar dentro de una caja, junto con un ventilador que hiciera circular el aire por encima de la malla metálica. También se deberían montar unos filtros de aire en la entrada del ventilador, con el fin de evitar la acumulación de partículas en la superficie del ionizador.

Generador de Ozono

El elemento reactor necesario para generar el ozono, esta construido con un trozo de plancha metálica (yo he utilizado cobre) y un trozo del mismo tamaño de rejilla mosquitera metálica. Ambos metales van conectados a cada uno de los terminales del devanado de alta tensión, y están separados por una fina capa de material aislante. El material aislante podría ser vidrio o cerámica, pero yo he utilizado dos capas de cinta auto adhesiva Kapton. Al estar ambos polos del devanado de alta tensión tan próximos, en la superficie de la rejilla metálica se formará una especie de plasma de color azulado.

Si miramos de cerca la rejilla, observaremos que ese color azulado está formado por una multitud de pequeños arcos eléctricos, que son los causantes de la descomposición de las moléculas de oxígeno y generación del ozono.

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Generador de Ozono & Coronavirus

Construcción de un sencillo generador de ozono, capaz de purificar el aire y proteger el entorno frente a bacterias, virus y malos olores.
A pesar de que respirar ozono en altas concentraciones puede llegar a ser tóxico, el ozono es uno de los remedios más eficaces para eliminar virus y bacterias. El ozono está formado por tres átomos de oxígeno, y es uno de los más potentes oxidantes que se conocen. El ozono es capaz de eliminar no sólo virus, sino también un amplísimo rango de otros microorganismos contaminantes presentes en el aire… y esto sin olvidar su eficacia para eliminar olores desagradables.

¿Es tóxico el Ozono?

¿Cómo actúa el Ozono?

Ozono El ozono oxida la pared celular de microorganismos, provocando su rotura y propiciando así que los constituyentes celulares salgan al exterior de la célula. Pero los daños producidos sobre los microorganismos no se limitan a la oxidación de su pared: el ozono también causa daños a los constituyentes de los ácidos nucléicos (ADN y ARN), que son de especial interés en el caso de la desactivación de todo tipo de virus. Así los microorganismos no serán capaces de desarrollar inmunidad al ozono, al contrario de cómo reaccionarían frente a otros compuestos. El ozono es eficaz en la eliminación de bacterias, virus, protozoos, nematodos, hongos, agregados celulares, esporas, quistes… incluso el virus del Ébola en el aire. Por otra parte, actúa a menor concentración y con menor tiempo de contacto que otros desinfectantes. El ozono no puede ser envasado como el cloro, pero está demostrado que su poder desinfectante es al menos diez veces más potente.

Según la Organización Mundial de la Salud (OMS), el ozono es el desinfectante más eficiente para todo tipo de microorganismos. Con concentraciones de ozono entre 0,1 y 0,2 mg/L. por min, se consigue desactivar el 99% de Rotavirus y Poliovirus, pertenecientes también al Grupo IV de los Coronavirus.

La OMS recomienda una concentración máxima de ozono en el aire, para el público en general, de 0,05 ppm (0,1 mg/m³)… teniendo en cuenta que existe un riesgo si se superasen valores de 1 mg/m³.

¿Cómo funciona un generador de ozono?

Cuando el oxígeno en el aire es sometido a un pulso de alta tensión, el doble enlace 0=0 de oxígeno se rompe, entregando dos átomos de oxígeno, las cuales se recombinan con otras de oxígeno.

Estas moléculas recombinadas contienen tres átomos de oxígeno en lugar de dos, y esto es lo que origina el ozono.

Montaje del Generador de Ozono

El montaje de este generador de ozono es muy sencillo, porque sólo se necesita colocar un cable de alimentación y enchufarlo a la red eléctrica.

Por comodidad de uso, es conveniente intercalar un interruptor en la entrada de alimentación. Por seguridad, se debería montar todo el circuito dentro de una caja aislante, y proteger su placa cerámica, encargada de generar las moléculas de Ozono, ya que es muy frágil y además está alimentada con una tensión alterna de 2,5 KV.

Caja impresa en 3D

La caja la he fabricado en PLA, a medida de este generador de ozono. Para la fijación de la tapa inferior, se necesitan 4 tornillos de rosca chapa.

Los archivos que necesitas para imprimir esta caja, los puedes descargar desde el siguiente enlace:

Ozone generator to disinfect the air

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Reparación Vitrocerámica FAGOR 2IFT-22R

Reparación de una vitocerámica de marca FAGOR, modelo: 2IFT-22R. Esta vitrocerámica es doble, con dos calentadores resistivos y otros dos de inducción que han dejado de funcionar. El teclado de control (táctil) de los calentadores de inducción no responde, y así sólo es posible utilizar los otros dos calentadores resistivos.

Síntomas de la avería

Esta avería no se produjo de inmediato, como suele suceder en la mayoría de los dispositivos electrónicos. Unos días antes de que dejaran de funcionar los dos calentadores de inducción, sus controles de encendido funcionaban de forma intermitente… algunas veces sí y otras no. También en algunas ocasiones y en medio de la cocción, se desconectaba la placa de inducción y luego era imposible volver a conectarla.

Reparación

Con el fin de poder utilizar la cocina mientras reparaba la avería, desmonté todo el circuito relacionado con la inducción: módulo de encendido (filtro de red), módulo de control principal, tarjeta controladora del teclado táctil y las dos bobinas inductoras. Después de comprobar que funcionaba la fuente de alimentación, incluida en el módulo de control principal, observé que la placa de control táctil estaba sin alimentación. Este problema es debido a que dicha placa se alimenta sólo cuando recibe una orden (nivel alto) proveniente del microprocesador de la placa principal. Esa orden es una tensión de 5V, la cuál polariza dos transistores de la placa del teclado, haciendo estos la función de interruptor y dejando sin alimentación al teclado cuando el microprocesador principal no funciona.

Para comprobar si el problema estaba en el módulo de control del teclado, eliminé la orden de encendido y conecté un puente con la entrada de +5V. Así el teclado ya respondía, pero comprobé que la tensión que estaba entregando el microprocesador era baja (3,63V), al igual que la tensión de +5. Este problema se suele dar por un exceso de rizado en la fuente de alimentación, provocado por un envejecimiento, a veces prematuro, de sus condensadores electrolíticos. Debido a la antigüedad de esta vitrocerámica (19 años), decidí desoldar y medir todos los condensadores electrolíticos.

Después de sustituir todos los condensadores electrolíticos que encontré en mal estado, midiendo su capacidad y Resistencia Serie Equivalente (ESR), todas las tensiones volvieron a su valor nominal y se solucionó la avería.

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