Centrífuga do Pobre Homem e Suzan Preguiçosa: 3 Passos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:34

Introdução + Matemática e design

Centrífugas

Centrífugas são usadas para separar materiais por densidade. Quanto maior a diferença de densidade entre os materiais, mais fácil será sua separação. Assim, em emulsões como o leite, uma centrífuga pode separar parte do creme mais gorduroso para cima, enquanto o leite desnatado vai para o fundo. Sigma aldrich tem um bom artigo discutindo a física da separação por centrifugação, bem como o que é possível separar em diferentes velocidades de centrifugação.

A centrífuga que fiz deve estar dentro da categoria de baixa velocidade que eles especificam (2.000 - 6.000 RPM). Nessas velocidades, se você tiver uma suspensão de células eucariotos em solução, poderá formar um pellet (como em, separe-as da solução). Suspensões de coisas como farinha ou partículas de sujeira também podem ser separadas nessas velocidades.

Lazy Suzan

Um suzan preguiçoso motorizado é uma plataforma de rotação lenta geralmente usada para videografia. Você pode colocar algo como uma estátua ou alimento nele e obter um vídeo uniforme de todos os lados do objeto. A velocidade de revolução é idealmente <1 revolução por segundo.

Velocidade, força e RPM do motor

Em uma descrição de produto de um motor elétrico, você geralmente verá duas coisas: a tensão e o RPM. Você provavelmente pode usar tensões com segurança em + ou - 50% da tensão especificada. Em teoria, tensões mais altas significam mais força atrás do motor e RPM mais alto. Mas digamos que você tenha um motor com RPM padrão de 1000 rotações por minuto. Como você pode fazer algo girar mais rápido ou mais devagar do que 1000 RPM com este motor? Com engrenagens.

A mudança de marcha em uma bicicleta funciona de maneira semelhante ao que você tem que fazer aqui. Se você tiver uma engrenagem com 20 dentes acoplada ao motor de 1000 RPM. Então, uma engrenagem com 5 dentes em contato com a engrenagem de 20 dentes, girará a 4000 RPM. A relação é: RPM alvo = (RPM do motor) * (Dentes na engrenagem do motor) / (Dentes na engrenagem giratória). Para sua informação, o número de dentes na engrenagem deve ser diretamente proporcional ao raio das engrenagens, então o raio pode ser usado em seu lugar. Portanto, neste exemplo, a engrenagem de 5 dentes é a engrenagem giratória e teria a plataforma da centrífuga e os tubos conectados a ela.

Mas isso é em teoria, na realidade, a engrenagem giratória girará a uma velocidade menor do que o esperado. Isso ocorre porque haverá uma quantidade maior de atrito, especialmente se você adicionar peso à engrenagem de 5 dentes.

Em vez de engrenagens, você pode usar elásticos, que é o que eu uso para meu suzan preguiçoso. E a matemática funciona da mesma forma, em termos de circunferência ou raio em vez de dentes.

Etapa 1: Materiais

Lista Geral:

1. Recipientes vazios, como os recipientes de ovoma e aveia que usei. Latas de sopa também podem funcionar.
2. Motores. Classificação 12 V ou superior para a centrífuga. Cerca de 3-6V para o preguiçoso suzan.
3. Pistola de cola quente
4. Fita adesiva - opcional
5. Super cola - opcional - use luvas se usar
6. Fios, engrenagens, elástico, plataforma giratória, baterias, etc. - discutirei com mais detalhes nas etapas a seguir

Os motores que usei são normais, motores elétricos de 2 condutores, não motores de passo. Consegui um (avaliado em 12 V e 1200 RPM) de uma impressora Canon que parou de funcionar e outro (possivelmente 3 V, <300 RPM provavelmente) de um DVD player que parou de funcionar. Se você não tiver nenhum motor em mãos, há toneladas no eBay e outros sites por menos de 10 dólares que devem funcionar.

As engrenagens e eixos que tenho são de um "kit RC Snap Rover" que desmontei. Na verdade, tudo o que você precisa é de uma roda que gire livremente sobre um eixo e uma forma de fazê-la girar mais rápido ou mais devagar que o motor, dependendo do que você deseja que seja o seu produto final.

Etapa 2: Centrífuga

Os recipientes de Ovomaltine têm fundo de metal. Para fazer um orifício para a parte superior do motor passar, recomendo usar um martelo e um prego e dar a volta em círculo, retirando o material aos poucos. Usar uma furadeira ou dremel também funcionaria. Certifique-se de que a cabeça do motor se encaixe e fique perpendicular à base da lata e, em seguida, aplique cola quente na área ao redor da cabeça do motor e coloque-a no lugar. Usei fita adesiva para apoiar o motor enquanto a cola endurecia. Eu recomendo prender fios longos ao motor antes de colá-lo no contêiner. Simplesmente enrolei as pontas do fio desencapado em volta dos fios do motor.

Depois que a cola estiver endurecida, você pode fazer dois furos na lateral do recipiente e puxar os fios. Eu tenho a bateria fora do contêiner, então posso tocar manualmente os fios da bateria para ligar a centrífuga. Idealmente, um switch seria usado, mas eu não tenho um.

Em seguida, colei uma grande engrenagem no cabeçote do motor. Usei uma lixa para tornar a superfície da engrenagem áspera antes de aplicar a cola, o que, em teoria, deve aumentar a força de adesão. Marquei uma área na base oval onde a próxima engrenagem deveria ir (como em um ponto onde os dentes das duas engrenagens se encaixariam) e fiz um furo naquele local com um prego. Em seguida, coloquei um eixo ligeiramente através desse orifício e colei-o a quente no lugar. Isso é mais visível na imagem 2 para esta etapa.

A engrenagem giratória tem um disco de papel grosso colado nela. Cortei o disco da parte de trás de um caderno. O disco, sendo papel, deve colar melhor do que o plástico, mas é forte o suficiente para aguentar a velocidade do motor. Um orifício deve ser colocado no centro do disco de papel, alinhado com o orifício na engrenagem. Dessa forma, quando a engrenagem giratória for colocada no eixo, o eixo terminará em um ponto acima da plataforma de papel. Em seguida, coloquei uma gota de cola quente, visível na foto do cabeçalho da primeira página, na parte superior do eixo. O que vai endurecer acima da plataforma e garantir que não voe do eixo.

O arquivo mp4 é um vídeo da minha centrifugação girando. Você pode ter que baixá-lo para visualizar, o arquivo não é tão grande. Os tubos que uso são de plástico e contêm leite. Eu os tampei com filme plástico. Eu não recomendaria usar tubos de vidro, pois pode haver algum risco de eles voarem do disco durante a rotação. Os tubos são simplesmente colados no disco. Eu uso uma bateria de 9 V no vídeo, que é menos tensão do que o motor está classificado. Para aumentar os níveis de tensão, você pode conectar baterias em série.

Etapa 3: Lazy Suzan

Para a Lazy Suzan, a engrenagem na imagem não está realmente funcionando como uma engrenagem, ela simplesmente é capaz de girar em torno do eixo. A roda que está presa à engrenagem fornece uma base para eu colocar uma placa em cima dela e, em seguida, um item em cima da placa.

A imagem 2 mostra o eixo que foi cravado na base do recipiente de aveia e colado a quente no lugar. O motor foi posicionado e colado a quente em um local que garante que o elástico fique esticado ao ser puxado entre a engrenagem e o motor (imagem 1). Se você simplesmente tem uma roda que gira em um eixo, o elástico pode ser esticado diretamente ao redor da roda, basta observar que se a roda for grande, ela girará a uma rotação muito menor do que o motor.

Eu tenho que fazer isso em 6 volts, na verdade. Que são 4 baterias de 1,5 V em série. A imagem 3 para esta etapa mostra como eu recomendo conectar as baterias em série (se você tiver apenas baterias de 1,5 V). Basicamente, uma tira de papel alumínio dobrada sobre si mesma várias vezes e colocada em fita adesiva. A fita então segura o alumínio em contato com as extremidades + e - da bateria, e segura as baterias juntas. Então, quando as coisas estão configuradas como na imagem quatro, você dobra a ponta solta da fita sobre as baterias e fecha-as. Certifique-se de que a folha de alumínio esteja dobrada pelo menos 10 vezes ou ela vai esquentar uma quantidade preocupante.

Eu também poderia ter ligado o motor com um 9 V mais um resistor, mas queria que fosse simples. Saiba que existem várias maneiras de atingir tensões ou correntes ideais.