Ventilador de mesa con motor

Qué va a aprender

• Que un circuito necesita un camino cerrado: pila → interruptor → motor → pila, y que al abrirlo el motor se para.
• Que invertir los cables invierte el giro del motor y, con él, el sentido del aire.
• Que las aspas empujan aire porque están inclinadas: planas (0°) o de canto (90°) no soplan.
• Que más tensión (más pilas en serie) hace girar más rápido el motor y mueve más aire.
• Por qué una hélice debe estar equilibrada: 4 aspas iguales y simétricas no vibran.

Prepara antes

• Imprime las plantillas al 100 % y comprueba la línea roja de 50 mm de la cabecera.
• Prueba el motor antes de empezar: toca con sus cables los dos extremos del portapilas con pilas. Si no gira, cambia de motor o de pilas.
• Perfora el tapón: un agujero centrado de 1,5–2 mm (un pelín menor que el eje) para que entre apretado.
• Pela 15 mm de cada extremo de los cables si no vienen pelados.
• Con un grupo, recorta tú las aspas de cartulina si los niños tienen menos de 7 años: deben ser idénticas.

Materiales y herramientas

• Motor de corriente continua tipo 130 — 1 comprar
  1,5–6 V, cuerpo 25 × 20 × 15 mm, eje de 2 mm; mejor con cables ya soldados (rojo y negro)
• Portapilas 2 × AA con cables — 1 comprar
  salida 3 V, cable rojo (+) y negro (−) de 15 cm como mínimo, con los cables saliendo por un extremo
• Pilas AA alcalinas — 2
  1,5 V cada una, nuevas
• Vaso de papel — 1
  200 ml: unos 90 mm de alto, boca Ø 75 mm y fondo Ø 52 mm
• Cartón corrugado — 1 trozo de 15 × 20 cm
  3–4 mm, para la base y la plataforma
• Cartulina — 1 hoja A4
  250–300 g/m² (rígida); de caja de cereales también sirve
• Tapón de plástico — 1
  Ø 30 mm, 12–14 mm de alto (agua o refresco)
• Encuadernadores (broches mariposa) — 2
  metálicos, de patas de 15–25 mm
• Clip metálico — 1
  de 32 mm, sin plastificar
• Cable eléctrico fino — 20 cm
  con funda, 0,2–0,5 mm² (de timbre o de un cargador viejo)
• Barritas de silicona — 2
  para pistola de silicona caliente
• Cinta aislante — 1 rollo
  para cubrir las uniones de los cables

Herramientas

• Tijeras — recortar aspas, plantillas y cartulina
• Cúter y regla — cortar base y plataforma de cartón adulto
• Clavo de 2 mm o punzón fino — hacer el agujero central del tapón (algo menor que el eje) adulto
• Pistola de silicona caliente — pegar el motor, el tapón y las aspas adulto
• Tijera o pelacables — pelar 15 mm de los extremos de los cables adulto
• Barra de pegamento — pegar las plantillas sobre la cartulina

Piezas y plantillas

• A · Base ×1 — cartón corrugado 3–4 mm
• B · Plataforma del motor ×1 — cartón corrugado 3–4 mm
• C · Centrador del tapón ×1 — papel
• D · Aspa ×4 — cartulina 250–300 g
• E · Banda marcadora de 30° ×1 — papel
• F · Escuadra de 30° (comprobador) ×1 — cartulina
• G · Cable puente ×1 — cable fino con funda

Paso a paso

1. Prueba el motor

   Pon las 2 pilas AA en el portapilas y toca con los cables del motor los cables rojo y negro del portapilas. El eje debe girar rápido. Pega en el eje un trocito de cinta como banderita para ver el sentido de giro.

   Comprueba: Si no gira, revisa la polaridad de las pilas (el + de cada pila con el + dibujado en el portapilas).

2. Recorta las aspas

   Pega la plantilla D en la cartulina con barra de pegamento y recorta 4 aspas idénticas de 48 mm (del pliegue a la punta) más la pestaña de 6 mm. Dobla cada pestaña a 90° por la línea de pliegue, todas hacia el mismo lado.

   Comprueba: Pon las 4 aspas una encima de otra: deben coincidir. Recorta la que sobresalga.

3. Marca el tapón

   Recorta la banda E y enróllala en la pared exterior del tapón con la parte superior de la banda en el borde abierto. Sujétala con cinta y repasa con rotulador las 4 líneas inclinadas a 30°. Quita la banda.

4. Perfora el tapón adulto

   Mete el centrador C dentro del tapón y marca el centro. Con un clavo de 2 mm caliente o un punzón, haz un agujero de 1,5–2 mm justo en el centro, apoyando el tapón sobre una madera.

   Truco: El agujero debe quedar más justo que el eje de 2 mm: así entra a presión y no baila.

5. Pega las aspas adulto

   Pon una gota pequeña de silicona en la pestaña del primer aspa y pégala sobre una línea del tapón, con el aspa saliendo hacia fuera. Repite con las otras 3, siempre con la pestaña sobre su línea y el pliegue en el mismo lado de la línea.

   Comprueba: Mira la hélice de lado con la escuadra F: las 4 aspas forman 30° con el plano de giro y apuntan hacia el mismo lado, como un molinillo.

6. Corta base y plataforma adulto

   Corta la base A (120 × 120 mm) y la plataforma B (60 × 70 mm) en cartón corrugado. Perfora en la base los 2 agujeros del interruptor con el punzón.

7. Pega el vaso adulto

   Pon el vaso boca abajo sobre el círculo de la base y pega el borde con un cordón de silicona alrededor. Pega la plataforma B sobre el fondo del vaso con el círculo de la plantilla encima del vaso y el lado MOTOR hacia la parte DELANTE de la base.

   Comprueba: Mira desde arriba: el borde delantero de la plataforma queda 40 mm por delante del centro del vaso.

8. Pega el motor adulto

   Tumba el motor sobre su cara plana encima del rectángulo marcado, con el eje mirando hacia delante y la cara del eje enrasada con el borde de la plataforma. Pega con 2 cordones de silicona a los lados del cuerpo, sin tocar el eje ni la ranura de ventilación trasera.

   Comprueba: El eje queda horizontal y sobresale por delante de la plataforma.

9. Encaja la hélice adulto

   Mete el agujero del tapón en el eje del motor, con el fondo del tapón hacia el motor y su borde abierto hacia delante, dejando 2 mm entre tapón y motor. Si queda flojo, pon una gota de silicona en la unión.

   Comprueba: Gira la hélice con el dedo: no roza con la plataforma ni con el vaso, y las puntas pasan a unos 38 mm de la base.

10. Monta el interruptor

    Mete un encuadernador en el agujero 1 con el clip enganchado bajo su cabeza, y otro en el agujero 2. Abre las patas por debajo de la base. El clip debe girar y tocar la cabeza del encuadernador 2.

11. Conecta el circuito

    Pega el portapilas de pie contra la cara trasera del vaso (la del interruptor), con la salida de los cables hacia abajo, con dos vueltas de cinta aislante alrededor del vaso (se quitan para cambiar las pilas). Enrolla el cobre del cable rojo del portapilas en la pata del encuadernador 1 (por debajo, pasándolo por el borde trasero de la base) y el cable puente G de 200 mm en la pata del encuadernador 2. Sube el puente G por un lado del vaso hasta el motor y el cable negro por la cara trasera: une el puente a una patilla del motor y el negro a la otra, retorciendo 3 vueltas. Cubre cada unión con cinta aislante.

    Comprueba: Ningún cobre pelado toca a otro salvo en su propia unión, y los cables llegan sin tirar (al negro le sobran 1–2 cm; si no llega, alárgalo con un trozo de cable retorcido y encintado).

12. Prueba y ajusta el sentido

    Pon el clip sobre el encuadernador 2. La hélice debe girar y soplar hacia delante: pon la mano a 20 cm por delante y nota el aire. Si sopla hacia el motor, intercambia los dos cables en las patillas del motor.

    Comprueba: Al apartar el clip, la hélice se para.

¿Funciona? La prueba

Cuelga una tira de papel de seda de 2 × 15 cm de una regla y colócala delante del ventilador a 10, 20 y 30 cm. Enciende y mira cuánto se inclina la tira.

Qué debe pasar: Con 2 pilas nuevas la hélice gira a unas 2000–3000 vueltas por minuto (se ve como un disco borroso). La tira se inclina claramente a 10 cm (unos 30–45°), algo a 20 cm y apenas ondea a 30 cm. Con el clip abierto, se para en 2–3 segundos.

Si algo falla

• No gira nada — Circuito abierto: cable suelto, pila al revés o clip que no toca bien. Solución: Revisa pila por pila la polaridad, aprieta las uniones y lija con un poco de lija la cabeza del encuadernador si está barnizada.
• Gira pero no sopla hacia delante — Gira en el sentido contrario o las aspas están planas. Solución: Intercambia los cables del motor. Comprueba que las aspas tienen 30° con la escuadra F.
• Vibra mucho y el vaso se mueve — Aspas distintas, una más inclinada o el tapón descentrado. Solución: Iguala las aspas recortando la más grande; reposiciona el tapón en el centro. Pega bien el vaso a la base.
• La hélice roza el vaso — Motor demasiado atrás o vaso más ancho de lo previsto. Solución: Despega el motor y adelántalo hasta enrasar con el borde, o alarga la plataforma 10 mm hacia delante.
• Gira muy despacio — Pilas gastadas, aspas demasiado inclinadas o tapón rozando el motor. Solución: Prueba pilas nuevas; reduce el ángulo a 20–25°; separa el tapón 2 mm del motor.
• La hélice sale disparada — El tapón está flojo en el eje. Solución: Apaga, rellena el agujero con silicona y vuelve a encajar. Nunca uses más de 4,5 V.

Seguridad

• Las aspas giradas rápido golpean: no metas los dedos ni acerques el pelo largo con el ventilador encendido.
• Usa solo pilas AA (máximo 3, 4,5 V). No lo conectes a enchufes ni a cargadores.
• No dejes el clip cerrado sin vigilancia: el motor se calienta y las pilas se gastan.
• Si una pila se calienta, hay un cortocircuito (cobre con cobre): desconecta y revisa.
• La silicona y el clavo caliente los maneja un adulto.
• Para el experimento de la vela: solo con un adulto, la vela a 30 cm y nunca la hélice de cartulina cerca de la llama.

La ciencia detrás

Para los niños

Las pilas empujan electricidad por los cables como una bomba empuja agua por una tubería. Cuando el clip cierra el camino, la electricidad pasa por el motor y dentro hay imanes que lo hacen girar. Las aspas están torcidas, como las palas de un remo inclinado: al girar, empujan el aire hacia delante. Si das la vuelta a los cables, el motor gira al revés y el aire va hacia atrás.

Para el adulto

El motor de corriente continua de imán permanente gira cuando la corriente atraviesa su bobinado: la fuerza de Lorentz sobre los conductores en el campo del imán genera un par, y el colector invierte la corriente cada media vuelta para mantenerlo. La velocidad en vacío es aproximadamente proporcional a la tensión (≈ 6000–9000 rpm a 3 V en un tipo 130); con la hélice de Ø 126 mm cargándolo baja a 2000–3000 rpm con ≈ 0,3–0,5 A. Invertir la polaridad invierte el sentido de la corriente y, con él, el del par. Cada aspa inclinada 30° respecto del plano de giro desvía el aire hacia delante (reacción: la hélice empuja al aire y el aire empuja a la hélice hacia atrás). Con ángulos muy pequeños la hélice apenas mueve aire; con ángulos muy grandes (> 45°) la pala entra en pérdida y frena el motor: 25–30° es un buen compromiso para palas planas. El interruptor de clip abre o cierra el circuito serie; al estar en el conductor positivo protege igual que en un aparato real. Una hélice desequilibrada genera una fuerza centrífuga que gira con ella: de ahí la vibración.

• motor eléctrico: máquina que convierte electricidad en giro.
• circuito: camino cerrado por donde pasa la corriente, de un polo de la pila al otro.
• interruptor: pieza que abre o cierra el circuito para encender o apagar.
• polaridad: qué lado es + y cuál es −; si se cambia, el motor gira al revés.
• hélice: conjunto de aspas inclinadas que empujan aire o agua al girar.

Por edades

• 5–7 años: El adulto perfora el tapón, pega aspas y motor y hace las uniones de cables. El niño recorta aspas con contornos gruesos, pega el vaso con cola, monta el interruptor de clip y lo enciende. Céntrate en «cerrar el camino = gira».
• 8–10 años: Hacen todos los pasos salvo perforar y la silicona. Que descubran ellos cómo cambiar el sentido del aire sin tocar las aspas.
• 11–12 años: Que comparen hélices de 2, 3 y 4 aspas y ángulos de 15°, 30° y 45° con el medidor de tira, y hagan una tabla. Reto: medir rpm filmando a cámara lenta con el móvil.

En grupo o en clase

Parejas, un ventilador por pareja (≈ 3 € en motor y portapilas). Antes: perforar tapones, cortar bases y plataformas, probar cada motor. Sesión de 60 min: 10 min de circuito con pilas y motor sueltos, 35 min montaje, 15 min de pruebas con la tira de papel a 20 cm. Ten pilas de repuesto y 2 motores extra.

Retos

• Haz que la tira de papel se mueva a 40 cm de distancia.
• Añade un segundo interruptor que invierta el giro (conmutador con 2 clips).
• Haz que el ventilador oscile a los lados girando el vaso sobre una brocheta.
• Diseña una rejilla protectora de cartulina que no frene el aire.
• Fabrica una hélice de 3 aspas equilibrada y compárala con la de 4.

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