Biodigestor casero [Gas gratis]

Que es el Biogas? 

El biogás es una mezcla de gases cuyos principales componentes son el metano y el bióxido de carbono, producidos como resultado de la fermentación de materia orgánica en ausencia del aire y la acción de un grupo de microorganismos. En la naturaleza se encuentra gran variedad de residuos orgánicos de los cuales se puede obtener biogás, como por ejemplo: estiércol de animales domésticos como vacas, cerdos y aves, residuos vegetales como pajas, pastos, hojas secas y domésticos como restos de comida, yerba, frutas, verduras, etc. Composición del Biogas La composición de biogás depende del tipo de desecho utilizado y las condiciones en que se procesa. Los principales componentes del biogás son el metano (CH4) y el dióxido de carbono (Co2). El metano, es el principal componente del biogás, y es el gas que le brinda las características combustibles. El metano es un gas combustible, incoloro, inodoro, cuya combustión produce una llama azul y productos no contaminantes. Veintiuna veces más activo que el gas carbónico, el biogás contribuye también muy activamente al “efecto invernadero”. También puede servir para producir electricidad: 1 metro cúbico de biogás equivale a ½ metro cúbico de gas natural, es decir, 5 kw/h. 

¿Qué es un Biodigestor? 

El biodigestor es un depósito completamente cerrado, donde los residuos orgánicos, o el estiércol de los animales se fermenta sin aire para producir gas metano y un sobrante, o líquido espeso, que sirve como abono y como alimento para peces y patos. Éste sistema es el que se ha construido en la Ex Estación de Ferrocarril, con el fin de generar gas para las instalaciones de las casas que se ofrecen como alojamiento, y como una primer muestra a la comunidad, de lo que puede reutilizarse de los residuos domiciliarios diarios. 

Desechos agrícolas y animales con potencial para producir Metano - Desechos Animales: Estiércoles, cama, desechos alimenticios, orina, etc. - Residuos Agrícolas: Semillas, pajas, corteza de caña, etc. - Desechos de Rastros: Sangre, carne, desechos de pescado, etc. - Residuos Agroindustriales: Aserrín, desechos de tabaco, cascarilla de arroz, desechos de frutas y vegetales. - Residuos Forestales: Ramas, hojas, cortezas, etc. 

Como Construir un Biodigestor CaseroPosted on 26 mayo, 2009 by bioreactorcrc • Publicado en BIOTECNOLOGÍA PRACTICA Y APLICADA • 38 comentarios

 

 

 

 

 

 

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Como Construir un Biodigestor Casero

Introducción

Buscando información encontré una página en internet realizada por también autores e investigadores costarricenses; ésta aborda el proceso de diseño y de construcción de un biodigestor de bolsa, en forma impecable y ajustada al formato de diseño práctico de mi página por lo que, recomiendo que la visiten. El link es: http://www.ruralcostarica.com/biodigestor-2.htmlEl diseño y construcción del biodigestor está perfectamente explicado en dicha página; por lo que, únicamente me limitaré a ampliar un poco la teoría para aquellos que deseen más conocimiento.Diseño y Construcción del Biodigestor

Esquema del perfil de un biodigestor que da una idea básica de su concepto. En el dibujo: A representa el tanque donde se va a digerir la biomasa (mezcla de agua y estiércol).

El volumen de operación del tanque es relativo al tipo de mezcla: cuando se trabaja con estiércol de vaca, el tanque del biodigestor puede tener un tamaño de 1.9m de hondo x 1.5m de ancho x 3m de largo. Para no tener que modificar

(disminuir) las dimensiones del tanque, podemos duplicar el volumen diario de carga cuando utilizamos desechos porcinos (10gal de desechos).

El volumen promedio diario del carga para esa capacidad es de: 10gal de agua + 5gal de estiércol vacuno por día. Con el uso del los desechos porcinos, la relación es 1:1 o sea, 5gal de agua por el mismo volumen de desechos.

En el dibujo, B y C representan el tubo de entrada y el tubo de salida respectivamente. El tubo de entrada debe entrar el tanque cerca del fondo, y el tubo de salida debe entrar el tanque justo por debajo de la primera fila de block de cemento. D y E representan la pila de carga y la pila de descarga respectivamente. La pila de carga debe tener un volumen mayor de 15 galones para poder mezclar el agua con los desechos antes de ingresar la mezcla al tanque.

También, en el dibujo los círculos verdes representan los pines que van a sostener el marco del plástico en el caso de una bajada en el nivel de la mezcla en el tanque. Los círculos morados representan los ganchos que van a estar contra el marco del plástico mientras que intenta flotarse hasta la superficie. Los tubos con curvas que están en los dos lados del tanque son los tubos por los cuales pasa la soga delgada que es para mezclar el contenido del tanque para que no se forme una capa sólida por la superficie que puede ahogar a las bacterias que digieren adentro. Atados a esta soga estarán desde 3 hasta 5 envases (un galón cada uno) llenos hasta la mitad con arena que van a ayudar a batir la mezcla.

En el dibujo, la raya amarilla suspendida representa el nivel de la mezcla líquida dentro del tanque. Nótese que el nivel está parejo con el nivel del tubo de salida. Esta paridad es importante porque cada día, cuando se echa la mezcla, el mismo volumen debe salir del tubo de salida que entró por la pila de carga. Este líquido que sale de la salida se recoge en un balde (pila de descarga) para echar a cualquier planta como fertilizante. La bolsa negra sobre el tanque es el plástico y su marco que se intenta flotar, se acomoda contra los ganchos y que coge el biogás que se escapa de la superficie de la mezcla. Las flechas representan el biogás que luego se escapa por el hoyo en el medio del plástico y se va por el tubo PVC hasta la cocina donde se quema para cocinar.

Materiales de Construcción del Biodigestor

Cantidad Descripción

2

Metros cúbicos de arena fina para mezclar con el cemento para hacer las paredes del tanque y pegar las tres filas de block de cemento

1

Metro cúbico de piedra cuarta para mezclar con el cemento y arena ya mencionados

5.5

Metros de un plástico salinero que sea por lo menos 2.8 metros de ancho para cubrir el tanque y formar la bolsa que coge el biogás que se produce en el biodigestor

4

Metros de tubo PVC de 3" para hacer los tubos de entrada y salida del tanque del biodigestor

9

Sacos de cemento que pesan 50 kilos cada uno para hacer las paredes y el piso del tanque, tanto como para pegar el block de cemento. Tal vez haya que usar el cemento para montar la pila de carga sobre el tubo de entrada.

60

Blocks de cemento midiendo 12 cm X 20 cm X 40 cm para hacer las tres filas en las cuales se meten los pines y los ganchos que sostienen el plástico

*

Tubo PVC de 1/2" suficiente para hacer un marco rectangular de 16.6 metros y para llevar el biogás a la cocina donde se va a quemar

*

Varilla de hierro suficiente para pegar las tres filas de block de cemento

2

Tubos con codos redondos dentro de los cuales se va a meter la soga para mezclar la superficie de la mezcla de agua y desechos

5 Metros de una soga delgada que va a mezclar el contenido del tanque para que no haya una capa por la cima que impida la

producción y escape del biogás

3-5

Envases de un galón cada uno que están llenos hasta la mitad con arena para ser atados a la soga para mezclar. Los envases se van a sumergir parcialmente para romper la capa que forma por encima de la mezclas de agua y desechos.

20

Tubos para los ganchos que sostienen hundido al marco del plástico. Veáse la foto abajo para ver los tubos que utilizó el Grupo de Mujeres.

12

Tubos lisos para los pines que sostienen el marco en el caso de una caída del nivel del contenido del tanque

Hay otros materiales que tal vez va a necesitar como madera, clavos y hojas de zinc para hacer la casita para el biodigestor, pero no están incluidos en la lista porque se pueden usar otros materiales en otras cantidades para proteger el biodigestor. También, la lista no incluye los materiales para conectar el tubo PVC que tiene el biogás con la plantilla de gas que tiene, porque hay varias clases de plantillas que van a requerir otras clases de materiales. También entiendo que tal vez yo no sea la persona indicada para explicar muy bien todos los pasos de la construcción, especialmente por las limitaciones explicativas que tiene la página de web. Por eso, será bien recibida cualquier pregunta que me mande por correo electrónico.

Construcción del Biodigestor

Ahora que sabe un poco de cómo funciona un biodigestor (tal vez ya sepa mucho) y los materiales que necesita, Va a tener menos dificultad en seguir con la construcción. Para construir un biodigestor de esta clase, hay que cavar el hueco primero. El hueco debe ser de 1.5 metros de ancho, 1.3 metros de hondo (con las tres filas de block hay 1.9 metros de hondo en total) y 3 metros de largo (o más si puede abastecer un tanque más grande). Luego, hay que cavar las dos zanjas—una para el tubo de entrada y otra para el tubo de salida. La zanja de entrada se debe cavar a un ángulo de unos 45°, entrando el tanque tan cerca del fondo posible, dejando no más de 30 centímetros entre el punto de la entrada y el fondo del tanque. El tubo de entrada debe estar por encima del tanque por lo menos unos 70 centímetros. El tubo de salida se debe cavar a un ángulo de 30° con la zanja entrando el tanque no por debajo de 30 centímetros desde la cima del hueco de 1.3 metros. También, con el tubo de salida, hay que dejar un pedazo de tubo que va 40 centímetros sobre el nivel del tanque para ser cortado más tarde ajustar el nivel del líquido dentro del tanque.

Luego, hay que hacer las paredes de cemento. La cantidad de materiales se puede variar para hacer esto, porque hay gente que usa diferentes proporciones de cemento, arena y piedra para hacer la mezcla. El Grupo de Mujeres normalmente usó 9 sacos de cemento, 2 metros de arena y 1 metro de piedra para hacer las paredes y para poner las tres filas de block de cemento. Cuando estén listas las paredes, Ud. puede pegar las filas de block por la orilla del tanque. En la primera fila se pone un pin por cada dos blocks en el medio de lo alto del block. Los pines deben meterse unas 2-3 pulgadas para poder sostener el marco del plástico en el caso que se baje el nivel del contenido del tanque. Mientras que pone la primera fila, Ud. puede meter los tubos para la soga para mezclar por debajo de los blocks en el medio de cada uno de los dos lados más cortos del tanque. (Véase la foto abajo para ver el tubo con la soga) Luego, en la segunda fila de block, hay que meter un gancho en cada espacio entre los blocks por cada lado del tanque. Después de poner la tercera fila de block, lo único que queda para hacer el tanque es el piso que puede ser de la misma mezcla de cemento que se usó para las paredes, requeriendo más o menos un saco de cemento.

Ahora que tiene el tanque listo, Ud. puede hacer la casita que va a proteger el biodigestor. No voy a explicar cómo hacer esto, porque hay varias maneras de hacerlo con los materiales que más le convengan. Sin embargo, le voy a decir

que es importante cubrir el tanque completamente y hasta un poco más para evitar que se meta agua en el tanque que puede diluir la mezcla que está adentro, tanto como contacto directo con rayos de sol que pueden hacer daño al plástico.

Otra parte que se puede hacer en este momento es la pila de carga. Esto es algo que también se puede hacer con los materiales que mejor le convengan. El Grupo de Mujeres usó varias formas de pilas de carga, pero cualquier cosa que tenga más de 15 galones de volumen va a servir para montarse en el tubo de entrada. Va a necesitar algo para tapar el hueco del tubo de entrada para poder mezclar el agua y el estiércol. Se puede meter algo para tapar el hueco, pero hay que tener una cadena o una soga atada para no tener que meter la mano en la mezcla para introducir el líquido al tanque. Otra forma de hacerlo que tal vez sea mejor es de ponerle una llave de paso al tubo de entrada para poder tenerlo cerrado mientras que se mezcla el líquido.

Ahora puede preparar el plástico para poner sobre el tanque. Primero, hay que poner el plástico en un piso plano y limpio. (Piedras y otra basura pueden hacer daño al plástico. Cuando el plástico esté en el piso y cortado a las dimensiones de 5.5 metros por 2.8 metros, Ud. puede marcar una línea 20 centímetros dentro del plástico a lo largo del su orilla. (Véase el dibujo abajo) Luego, corte cuatro formas pentagonales en cada una de las cuatro esquinas. Cada lado de los pentágonos debe medir unos 10 centímetros. Guarde estos pedazos para utilizar más tarde. Luego, use pegamento para tubo PVC para pegar las orillas del plástico parejamente con la raya que ya hizo 20 centímetros adentro. Esto va a formar unos bolsillos por las orillas con unos huecos en cada esquina donde se van a meter los tubos para formar el marco del plástico.

Luego, hay que hacer un hueco pequeño en el medio del plástico. Para hacer esto hay que doblar el plástico como una cobija unas dos veces. (El resultado será un plástico que es cuatro pedazos de grueso) Luego, en la esquina que corresponde al puro medio del plástico, hay que cortar un poco en la pura punta. Desdoble el plástico y verá un hoyo muy pequeño en el medio del plástico. Luego, tome dos de los pentágonos de antes y córtelos para ser dos cuadrados con los lados de 10 centímetros. Haga un hueco igual que el hueco en el plástico en el puro medio de cada uno de los dos cuadrados. Luego, usando el pegamento PVC, pegue los cuadrados al plástico, uno por un lado y el otro por el otro lado. Estos cuadrados van a evitar que se rompa el plástico en este punto más vulnerable. Luego, en por el lado del plástico que Ud. escoja como la parte abajo, ponga una arandela y luego un adaptador hembra. Por el otro lado, la parte de arriba, ponga otra arandela y un adaptador macho que va a conectarse con la hembra y, por el otro lado, con el tubo PVC de 1/2" dentro del cual se va el biogás para la cocina.Ahora puede preparar el marco de tubo PVC de 1/2" que sostiene dentro de la orilla del tanque el plástico de ya se ha preparado. Para hacer esto hay que cortar los cuatro lados del marco para caber dentro de las filas de block. Los cuatros lados se van a conectar a cuatro codos para ser un solo marco; entonces, hay que tomarlos en cuenta cuando se miden los lados del marco. Ya cuando estén cortados los tubos, se puede meter por los bolsillos ya hechos en las orillas del plástico. Luego, hay que conectar los codos a las cuatro esquinas para terminar el marco. Ahora puede acomodar el marco por debajo de los ganchos. Luego, se puede conectar un pedazo de tubo al adaptador que está en el medio del plástico. Si lo necesita, Ud. puede poner un codo para guiar el biogás en una dirección predilecta para ir a la cocina. (Como se ve en la foto) Ahora, a poca distancia del biodigestor pero todavía dentro de la casita del biodigestor, Ud. tiene que poner un sello de agua dentro de una botella de Coca-Cola por si se infla demasiado la bolsa, el agua tiene donde emitir la presión excesiva. Como en la foto, hay que meter un tubo por lo menos dos pulgadas por debajo de la superficie del agua dentro de la botella. Luego, hay que poner una llave de paso para cerrar el biogás cuando hay un periodo prolongado sin uso. Luego, hay que ponerle a la tubería un tubo de 1" suficientemente largo para meterle 3 o cuatro pedazos de alambrina. Esto va a ser el filtro que quita eso del biogás que puede manchar las ollas de la cocina. Luego, hay que ponerle otra vez la tubería de 1/2" para pasar el biogás hasta la cocina.

Ya cuando el tubo alcance la cocina, Ud. tendrá que hacer la conexión a la plantilla que tiene. Esto no va a ser necesariamente difícil, pero por la variedad de plantillas y materiales para meter los tubos, no voy a prescribir un método para usar en este paso. Cuando tenga los tubos conectados, Ud. puede subir el nivel del agua unos 15 centímetros por encima de los ganchos del tanque. También, puede echarle al tanque la mezcla de agua y desechos animales en

las proporciones ya indicadas. El tanque va acumulando y digiriendo los desechos animales, y dentro de unas tres semanas de cuidado continuo, va a tener buena producción de biogás para empezar a cocinar con su nuevo biodigestor.

http://www.ruralcostarica.com/biodigestor-2.htmlEl Proceso Fermentación Anaeróbica para Producción de Biogás (Fases)

La materia prima utilizada es el estiércol o los desechos porcinos más agua. Esta biomasa tiene la siguiente formula empírica: (Cc Hh Oo Nn Ss + y H2O = x CH4 + (c‐x) CO2 + n NH3 + s H2S )

Fases

El proceso de fermentación anaeróbica se realiza en tres fases perfectamente definidas en las que intervienen cuatro grupos poblacionales de microorganismos bacteriales y descomponedores.

Figura 1. Esquema de reacciones de la digestión anaerobia de materiales poliméricos. (Pavlostathis y Giraldo‐Gómez, 1991)

Los números indican la población bacteriana responsable del proceso: 1: bacterias fermentativas; 2: bacterias acetogénicas que producen hidrógeno; 3: bacterias homoacetogénicas; 4: bacterias metanogénicas hidrogenotróficas; 5: bacterias metanogénicas acetoclásticas.

Fase hidrolítica: la primera fase es la hidrólisis de partículas y moléculas complejas que componen la biomasa; éstas son hidrolizadas por las enzimas extracelulares (digestivas) que producen los microorganismos fermentativos. Como resultado, las macro moléculas son separadas en sus bloques estructurales (micro moléculas) y se producen compuestos solubles que serán metabolizados luego por las bacterias anaerobias en el interior de las células. Es de suma importancia decir que, la etapa hidrolítica es la etapa limitante de la velocidad del proceso global; sobre todo, cuando se trata de residuos con alto contenido en sólidos como los porcinos.

Reacciones Bioquímicas y Fases de la Formación del Biogás 

BIOMASA (ESTIERCOL)

MATERIA ORGÁNICA COMPLEJA + AGUA

FASE HIDROLITICA 

HIDRÓLISIS DE LA BIOMASA  MICROORGANISM

OS

HIRÓLISIS

DEGRADACIÓN ENZIMÁTICA

Macro Moléculas:Carbohidratos, Grasas, Proteínas

Aeróbicos y Facultativos:Bacterias

HIRÓLISIS

METABOLISMO ENZIMÁTICO

Micro Moléculas:Azucares Simples, Ácidos Grasos, Aminoácidos

Anaeróbicos y Facultativos:Bacterias

FASE ACIDOGÉNICA 

SUBSTRATO ORGÁNICO  MICROORGANISM

OS

FERMENTACIÓN

Aminoácidos, Azúcares: son la base alimentaria de su metabolismo

Fermentativos: Anaeróbicos y Facultativos: Hongos y Levaduras

OXIDACIÓN ANAERÓBICA

Ácidos Grasos, Alcoholes: son la base alimentaria de su metabolismo

Acidogénicos: Anaeróbicos Estrictos: Bacterias

HOMOACETOG

ÉNESIS

Ácido acético, Hidrógeno y CO2:los ácidos grasos de cadena corta son

transformados en ácido acético, hidrógeno y CO2, por el metabolismo de losmicroorganismos acetogénicos.

FASE METANOGENIC

A 

SUBSTRATO ORGÁNICO  MICROORGANISM

OS

ACETOCLÁSTICA

Ácido acético:son la base alimentaria de su metabolismo

Acetogénicos: Anaeróbicos Estrictos: Bacterias

HIDROGENOTRÓFICA

Hidrógeno y CO2:son la base alimentaria de su metabolismo

Metanogénicos: Anaeróbicos Estrictos: Bacterias

FORMACION DE

METANO 

BIOGAS: Metano (70%), Dióxido de Carbono (29%), Disulfuro de Hidrógeno (1%)

Fuente: Hohlfeld/ SASSE – 1986

Factores Determinantes en la Producción de Biogás y Tablas Útiles

SUSTRATO RELACION C/N

Orina 0.8

Excreta de vacuno 10 – 20

Excreta de Porcino 9 – 13

Excreta de Gallina 5 – 8

Excreta de caprino / ovino 30

Excreta de Humanos 8

Paja de cereales 80 – 140

Paja de maíz 30 – 65

Gras fresco 12

Desperdicios de verduras 35

Como se observa de las actividades agropecuarias tradicionales, la avícola es la que genera más biogás en promedio; algo a considerar cuando se sabe que, la mayoría de éstos residuos son botados por la empresas productoras. Otro punto a considerar los residuos vegetales de la producción agrícola; algunos de los cuales como la paja de maíz y los desperdicios de verduras, tienen un alto potencial de generación. Es más, es recomendable combinar o incorporar éste tipo de residuos y otros, a la biomasa derivada del estiércol para lograr un aprovechamiento máximo de recursos (desperdicios).

La relación Carbono: Nitrógeno (C: N) de forma indirecta la capacidad de utilización del substrato; entre mayor sea la C y menor la N, más fácilmente se degradará la biomasa y con menor emisión de óxidos nitrosos (NO)x

Valores de Generación de Biogás Según Diferentes Sustratos Relación (C/N) para Diversos Sustratos

SUSTRATOGENERACION DE GAS(L/Kg. Biomasa seca)

PROMEDIO(L/Kg. Biomasa seca)

Excreta de Porcino 340 – 550 450

Excreta de vacuno 150 – 350 250

Excreta de Aves 310 – 620 460

Guano de caballo 200 – 350 250

Guano de oveja 100 – 310 200

Guano de establo 175 – 320 225

Paja de cereales 180 – 320 250

Paja de maíz 350 – 480 410

Paja de arroz 170 – 280 220

Gras fresco 280 – 550 410

Gras de elefante 330 – 560 415

Bagazo 140 – 190 160

Desperdicios de verduras 300 – 400 350

Jacintos 300 – 350 325

Algas 380 – 550 460

Lodos de aguas servidas 310 – 640 450

Rango de valores de pH en la Generación de Biogás 

Valor pH Característica

7 – 7.2 OPTIMO

Menor de 6.2 Retardo por ácidos

Mayor a 7.6 Retardo por amonios

Fuente: OEKOTOP

Rangos de Temperatura y Tiempo de Fermentación Anaeróbica 

FERMENTACION MINIMO OPTIMO MAXIMOTIEMPO DE FERMENTACION

Psycrophilica 4-10 °C 15-18°C 25-30°C Arriba de 100 días

Mesophilica 15-20 °C 28-33°C 35-45°C 30-60 días

Thermophilica 25-45°C 50-60°C 75-80°C 10-15 días

El proceso global de fermentación anaeróbica para la producción de biogás (bioproceso) es típicamente mesofílico para cualquier biodigestor.

Fuente: OEKOTOP

Producción y Composición Teórica del Biogás

SUBSTRATO

PRODUCCION DE GAS (L/Kg. de materia seca)

CONTENIDO DE METANO (CH4) %

CONTENIDO DE CO2 %

Carbohidratos 800 50 50

Proteínas 700 70 30

Grasas 1,200 67 33

Fuente: OEKOTOP

Energía Equivalente (valor energético) del Biogás vs. Otras Fuentes 

VALORESBIOGAS*

GAS NATURAL

GAS PROPANO

GAS METANO

HIDROGENO

Valor Calorífico (Kwh/ m3) 7.0 10 26 10 3

Densidad (Kq/m3) 1.08 0.7 2.01 0.72 0.09

Densidad con respecto al aire 0.81 0.54 1.51 0.55 0.07

Limite de explosión (% de gas en el aire) 6-12 5-15 2-10 5-15 4-80

Temperatura de encendido 687 650 470 650 585

Máxima velocidad de encendido en el aire (m/s) 0.31 0.39 0.42 0.47 0.43

Requerimiento teórico de aire (m3/m3) 6.6 9.5 23.9 9.5 2.4

Fuente: Lipp/GMBH: * Biogas: 70% CH4, 28% CO2 y 2% otros gases

Cañón GaussEste artículo o sección necesita referencias que aparezcan en una publicación acreditada, como revistas especializadas, monografías, prensa diaria o páginas de Internet fidedignas.Puedes añadirlas así o avisar al autor principal del artículo en su página de discusión pegando: {{subst:Aviso referencias|Cañón Gauss}} ~~~~

Diagrama simplificado.

Un cañón Gauss (también conocido como coilgun, cañón Gauss o rifle Gauss) es un tipo

de cañón que usa una sucesión deelectroimanes para acelerar magnéticamente un proyectil a una

gran velocidad. La denominación "arma Gauss" proviene de Carl Friedrich Gauss, quién formuló las

demostraciones matemáticas del efecto electromagnético usado por los cañones Gauss.

Los cañones Gauss son a menudo llamados equivocadamente cañones de riel por diversas fuentes,

y mientras que ellos son similares en el concepto general (es decir un arma magnética), difieren en

su funcionamiento, dado que un cañón de riel acelera los proyectiles sobre dos rieles conductores

paralelos. Los cañones Gauss son en esencia idénticos al proyector de masas, aunque a menor

escala.Kristian Birkeland es considerado comúnmente el inventor del cañón Gauss

electromagnético, por el cual obtuvo una patente en 1900. En 1934, este inventor estadounidense

desarrolló una ametralladora basada en un concepto similar al del cañón-bobina pero las tentativas

para convertir su invención en un arma utilizable fracasaron, y la idea fue más o menos olvidada

durante años. A excepción de una foto en algunas publicaciones, se sabe muy poco sobre ella.

Muchos aficionados usan diseños económicos rudimentarios para experimentar con estos. Tales

diseños debería incorporar el empleo de condensadores de flash de fotos de una cámara

desechable como fuente de energía, y una bobina de baja inductancia para propulsar el proyectil

hacia adelante.

Índice

  [ocultar] 

1   Construcción

2   Funcionamiento

3   El circuito magnético

4   Uso con superconductores

5   Aplicación potencial

6   Armas Gauss en la ciencia ficción

7   Aplicación militar

8   Véase también

9   Enlaces externos

Construcción[editar · editar fuente]

Hasta la fecha se han realizado algunos experimentos con el Cañón Gauss, la mayoría son bastante

artesanales.

Un cañón Gauss, consiste en una bobina de alambre o solenoide con un proyectil de acero colocado

a mediados de la bobina inicial. Una gran corriente es pulsada por la bobina creando un fuerte

campo magnético, atrayendo el proyectil al centro de la bobina. Cuando el proyectil se acerca a este

punto, la bobina es desconectada y la siguiente puede ser encendida, acelerando cada vez más el

proyectil con las etapas sucesivas. En diseños corrientes de cañón Gauss, el cañón del arma está

compuesto de un carril por donde discurre el proyectil, con las bobinas conductoras alrededor de

dicho carril. La energía es suministrada a los imanes por algún tipo de descarga rápida de un

dispositivo de almacenaje, normalmente una batería con condensadores de alto voltaje y capacidad

diseñados para la rápida descarga de energía.

Un diodo se utiliza para proteger los componentes sensibles a la polaridad (como los

semiconductores o los condensadores electrolíticos) de daños debidos a la inversión de polaridad de

la tensión después de apagar la bobina. Hay dos tipos principales o configuraciones de un cañón-

bobina: de una sola etapa y de etapas múltiples. Un cañón-bobina de una sola etapa utiliza un

electroimán para lanzar un proyectil. Un cañón-bobina de varias etapas utiliza una sucesión de

electroimanes para aumentar progresivamente la velocidad del proyectil.

Muchas personas son aficionadas a la utilización a bajo costo de diseños rudimentarios para

experimentar con el cañón de Gauss, por ejemplo, utilizando condensadores de flash de una cámara

desechable, o un condensador de un televisor de tubo de rayos catódicos estándar como fuente de

energía, y una bobina de baja inductancia para propulsar el proyectil hacia adelante. Algunos

diseños no tienen proyectiles ferromagnéticos, como el aluminio o el cobre, con la armadura del

proyectil que actúa como un electroimán con corriente inducida por impulsos internos de las bobinas

de aceleración. Un cañón-bobina superconductora se puede crear mediante la sucesiva extinción de

una línea de lado las bobinas superconductoras coaxial formando un cañón de la pistola, lo que

genera una ola de gradiente de campo magnético que viaja a cualquier velocidad deseada. El

dispositivo podría ser un conductor de masas o en el motor lineal sincrónico con la energía de

propulsión almacenan directamente en las bobinas de la unidad.

Aunque el costo de cambiar de alimentación y otros factores pueden limitar la energía del proyectil,

un beneficio notable de algunos diseños más sencillos del Cañón de Gauss es evitar un límite de

velocidad intrínseca del contacto físico hipervelocidad y la erosión. Si el agujero es un vacío total

(por ejemplo, un tubo con una ventana de plasma) no hay fricción del todo, lo que ayuda a la

reutilización prolongada.

Funcionamiento[editar · editar fuente]

La energía debe de llegar a cada sucesivo electroimán en un tiempo preciso, debido a la histéresis.

A los electroimanes les lleva un tiempo en alcanzar la potencia máxima después de que el voltaje es

aplicado, de esta manera el suministro de electricidad debe comenzar antes de que el proyectil

alcance al imán determinado. Lo mismo ocurre después de que la energía esta apagada, y si el

proyectil se encuentra en "el lado lejano" del imán en aquel momento, el imán seguirá atrayéndolo,

desacelerando. Una solución obvia sería accionar los imanes mucho antes de que el proyectil los

alcance, pero como la fuerza magnética disminuye con el cuadrado de la distancia (es decir muy

rápidamente) demasiada energía se perdería con tal solución. Por esta razón la mayor parte de las

armas Gauss que usan más de un imán incluye algún tipo de dispositivo de cronometraje electrónico

para accionar los imanes, uno que pueda ser ajustado para distintos parámetros como la potencia

de disparo, y la masa del proyectil. El arma comienza con todos los imanes conectados, y luego se

los apaga uno por uno antes de que el proyectil los alcance. Una ventaja del cañón Gauss sobre

el railgun consiste en que puede ser hecho arbitrariamente largo. Esto tiene un cierto número de

efectos secundarios, pero el principal es que la aceleración puede ser muy lenta sobre una longitud

más larga, lo cual significa que la energía necesaria en cualquier sección del cañón Gauss es

menos intensa. Sin embargo esta ventaja es compensada por el coste y la complejidad del sistema

de conmutación que requiere el abastecimiento de un arma más larga.

El circuito magnético[editar · editar fuente]

Lo ideal sería que el 100% del flujo magnético generado por la bobina se entreguen y actúen sobre

el proyectil, pero esto está muchas veces lejos de la realidad debido a la construcción del núcleo de

aire del solenoide común de la mayoría de los Cañones de Gauss, que suelen ser relativamente

simples y poco eficientes realizados por los aficionados.

Con un simple solenoide de núcleo de aire, la mayoría del flujo magnético no se junta en el proyectil

por la alta resistencia del circuito magnético. El flujo acoplado genera un campo magnético que

almacena energía en el aire circundante. La energía que se almacena en esta materia no

desaparece del circuito magnético una vez que el capacitor termina la descarga. Debido a que el

circuito eléctrico cañón-bobina es intrínsecamente similar a un oscilador LC, los rendimientos de

energía no utilizada en la dirección inversa ('sonar'), pueden dañar seriamente tanto a los

condensadores polarizados como a los condensadores electrolíticos. La carga a la inversa se puede

prevenir mediante un diodo conectado a la inversa en paralelo a través de los terminales del

condensador, y como resultado, el diodo y la bobina disipar toda la energía no utilizada en forma de

calor.

Si bien esto es una solución simple y utilizado con frecuencia, se necesitan semiconductores más

caros y de alta potencia y una bobina bien diseñada, con suficiente masa térmica y la capacidad de

disipación de calor, con el fin de prevenir fallos en los componentes.

Algunos diseños intentan recuperar la energía almacenada en el campo magnético mediante el uso

de un par de diodos. Estos diodos, en lugar de verse obligados a disipar la energía restante,

recargan los condensadores con la polaridad correcta para el siguiente ciclo de descarga. Esto

también evitará la necesidad de recargar completamente los condensadores, reduciendo

significativamente los tiempos de carga. Sin embargo, la viabilidad de esta solución está limitada por

la alta recarga que resulta de la corriente a través de la resistencia en serie equivalente (ESR) de los

condensadores, el ESR disipará parte de la corriente de recarga, generando calor dentro de los

condensadores y acortando potencialmente su vida.

Para reducir el tamaño del componente, el peso, los requisitos de durabilidad, y lo más importante,

los costos, el circuito magnético debe ser optimizado para ofrecer más energía al proyectil para una

entrada de energía dada. Esto se ha abordado en alguna medida por el uso del hierro de vuelta

final, que son pedazos de material magnético que rodean la bobina y crean caminos de menor

resistencia con el fin de mejorar la cantidad de flujo magnético. Los resultados pueden variar

ampliamente, dependiendo de los materiales utilizados; los aficionados pueden utilizar en sus

diseños, por ejemplo, los materiales que van desde acero magnético (más eficaz, menor resistencia)

a los de una cinta de vídeo (poca mejoría en la resistencia). Por otra parte, las piezas adicionales de

material magnético en el circuito magnético pueden causar, a gran escala, la posibilidad de

saturación de flujo y otras pérdidas magnéticas.

Uso con superconductores[editar · editar fuente]

Una versión con superconductores del cañón Gauss es llamada arma quench. Las resistencias

conectadas a las bobinas superconductoras gastan la energía en la bobina, que es transformada en

calor. Después de un tiempo esto calienta a los superconductores hasta el punto donde cesa su

superconductividad, así cambia su estado a normal (sin superconductividad). Cuando esto sucede la

resistencia de la bobina de manera general se incrementa repentinamente, descargando toda la

energía en forma de calor en una proporción muy rápida. Con cuidado controlando las tasas de

calentamiento, los imanes pueden ser "apagados" secuenciálmente en los porcentajes apropiados

para conseguir un arma Gauss, uno que genere campos magnéticos potentes con alta eficiencia, y

con tendencia a una histéresis inferior debido a la disipación rápida de la energía en la bobina.

Aplicación potencial[editar · editar fuente]

Como los railguns y los aceleradores estatorreactores, el cañón Gauss ha sido propuesto para su

uso en el envío de carga útil al espacio.[cita requerida]

Como arma, las ventajas del cañón Gauss incluyen el hecho de que no tienen partes movibles,

aparte del proyectil, y el dato de que el único ruido perceptible es el movimiento del proyectil cuando

este alcanza una alta velocidad. Aunque se hayan mostrado cañones Gauss para alcanzar

velocidades supersónicas, están mucho menos capacitados que los railguns.

Armas Gauss en la ciencia ficción[editar · editar fuente]

Las armas Gauss son dispositivos muy nombrados en la ciencia ficción, sobre todo en juegos de rol

y videojuegos, donde se les conocen por nombres como el cañón Gauss o el rifle Gauss(por

ejemplo, en BattleTech, S.T.A.L.K.E.R.: TDP4 Team

Battle, Evangelion, Syndicate, Fallout, Shadowrun, Crimsonland, Total Annihilation, StarCraft, Fallout

3: Operation Anchorage, warhammer 40.000, Halo , Half-Life , Crysis , Ogame y S4

League e Imperion). En el juego de mesa de BattleTech, el rifle Gauss es un arma pesada de

proyectiles montada en algunos tipos de Mechas. El arma crea un daño devastador en rangos de

hasta un kilómetro y produce muy poco calor; dado que el calor es una de las principales

preocupaciones en el uso eficiente delBattleMech, es una de las armas más poderosas en el juego

(sus defectos son la escasa munición y su gran peso). También es destacado en juegos como la

saga MechCommander,MechWarrior y parte de la saga X-Com. En el juego online OGame es una

opción de defensa pesada muy útil para derribar flotas enemigas, y la más resistente a ataques de

misiles interplanetarios hasta la llegada del cañón de plasma. En el videojuego de Halo 3, una

variante del Warthog de la UNSC se ve armado con un cañón Gauss, aunque es altamente

poderosa contra blancos no blindados, se requieren 5 disparos para inutilizar un tanque Scorpion o

Wraith. En el universo Halo, la mayoría de las naves de la UNSC están equipadas con cañones

MAC (Magnetic Aceleration Cannon, o Cañón de Aceleración Magnética), que son básicamente

cañones Gauss que disparan proyectiles de tungsteno ferroso de gran masa (F=m.a; donde m es el

componente importante) para causar gran devastación sin explosivos. En Fallout 3, es un rifle de

precisión de alta potencia, que usa celdas de microfusión para disparar balas 2mm pre-cargadas,

aunque debido a la potencia usada se necesita una celda por bala. En el videojuego para teléfono

móvil, Worms 2011: Armageddon, aparece como arma el cañón Gauss, el cual lanza un proyectil

brillante guiado por una linea recta con apariencia de láser que atraviesa cualquier terreno.

No debe confundirse esta arma con la que aparece en la película El Protector (Eraser) donde es

desarrollado un Cañón de riel, no un Gauss, a escala de rifle de asalto, disparando pequeñas

municiones de aluminio a velocidades sorprendentes.

Aplicación militar[editar · editar fuente]

Teóricamente, el disparo del cañón Gauss se realizaría con munición especial de una aleación

de wolframio, que es el metal con mayor resistencia a las altas temperaturas. Para mayor definición,

el wolframio es utilizado en los filamentos de las bombillas tradicionales, dónde por el flujo de

electrones eleva su temperatura a niveles que otros metales no soportarían sin fundirse. El cañón, el

cual estaría en desarrollo para carros de combate, funcionaría con una potentísima bobina

magnética, que impulsaría la munición. Ésta alcanzaría velocidades supersónicas. El rozamiento del

aire a grandes velocidades provocaría un gran calentamiento del proyectil, con temperaturas

prácticamente solares (lo cual no es imposible, si nos fijamos en las antiguas "bombas térmicas"

utilizadas en la 2ª Guerra Mundial, que alcanzaban temperaturas capaces de fundir todo tipo de

metales). El resultado, un disparo de plasma, que se podría traducir como un chorro de acero

fundido disparado a velocidades superiores a los 1900 m/s (6840 km/h). Un arma mortífera capaz de

atravesar casi cualquier blindaje.[cita requerida] El cañón Gauss aún está en desarrollo, y sólo se han

probado prototipos en laboratorio, debido a la gran inestabilidad del artilugio.

Véase también

Rifle de Gauss caseroEnviado por Aylin Lisette Bojorquez Garza

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1. Introducción 2. ¿Qué es un rifle de Gauss? 3. Origen del rifle Gauss 4. Funcionamiento del rifle de Gauss 5. Ventajas y desventajas del rifle Gauss 6. Rifle Gauss en la ficción 7. Experimento 8. Referencias

Introducción

Este texto introduce un poco de conocimiento hacia una arma en particular la cual es "Rifle de Gauss" o también conocido como "Cañón de Gauss". Esta arma es muy poco usada ya que no es de fácil uso a veces cuenta con partes muy grandes y pesadas además de ser de un manejo un poco difícil de maneja si no se cuenta con la experiencia adecuada.También se facilita las instrucciones de como realizar un artefacto como estos con materiales fáciles de encontrar en el hogar o en establecimientos cercanos.

¿Qué es un rifle de Gauss?

El cañón de Gauss o también conocido por los nombres de Coilgun, Arma Gauss, entre otros, es un tipo de cañón que posee una pequeña sucesión de electroimanes para que magnéticamente un proyectil reciba una gran velocidad que le permita salir disparado. La denominación que se le amerita proviene del Fisicomatemático Carl Friedrich Gauss.Algunas personas que no están relacionadas al mundo de las armas generalmente confunden este tipo de arma con el Riel ya que estos dos cuentan con algunas características similares como en su concepto general, Aunque si cuentan con algunas diferencias las cuales son en su funcionamiento, que como bien se menciona arriba estas confusiones solo le suceden a personas sin un alto conocimiento en estos artefactos y se les puede tornar difícil encontrar tales diferencias.

Origen del rifle Gauss

El origen del Rifle de Gauss se debe a Carl Friedrich, ya que fue el responsable de algunas de las demostraciones de las leyes por las que este artefacto se rige. A Kristian Bikerland se le atribuye la invención del Rifle, La razón por la que el Rifle lleva el nombre del Gauss es porque este compro la patente del artefacto en el año de 1900. El invento fue considerado en convertirse en un arma útil pero la idea que tenían era totalmente errónea, así que decidieron abandonar la idea de convertir al rifle en un arma útil.El Rifle Gauss es considerado peligroso si no se tiene el conocimiento necesario para manejar un arma con tan alta magnitud. Los aficionados a este tipo de armas o artefactos optan por realizar una recreación de este de una manera menos peligrosa y más económica.Carl Friedrich

Kristian Birkeland

Funcionamiento del rifle de Gauss

El funcionamiento del rifle casero es muy simple de comprender y realizar este consta de un conjunto de imanes colocados de una manera que no estén demasiado juntos los unos de los otros, el siguiente paso a seguir es colocar unas bolas de acero entre los espacios dejados entre los manes colocados dejando una de esas piezas para que esta sea el impulsor el cual causara una reacción de par de imanes a bola y así sucesivamente hasta que la última bola de la fila formada salga disparada hacia el destino seleccionado.El funcionamiento del rifle armado profesionalmente es mucho más complejo y peligroso que el anterior, Este consiste en un riel preferiblemente que este fabricado de madera se utiliza de igual manera imanes pero ahora estos contendrán una carga eléctrica que es transmitida por algún tipo de dispositivo de almacenamiento, la energía debe ser transmitida a cada electroimán presente en un tiempo preciso para que esto suceda correctamente es necesario que además se tenga disponible un cronometro electrónico para medir con mucha más precisión, ya que los electroimanes tardan un poco tiempo en obtener la energía necesaria para impulsar el proyectil.

Ventajas y desventajas del rifle Gauss

El Rifle de Gauss cuenta con desventajas como es de esperarse en cualquier artefacto tales como que no puede alcanzar el nivel de energía necesario porque estos pueden ser algunos solenoides enredados, esto causa que la optimización del aparato disminuya, para evitar un fallo como estos es necesario cronometrar perfectamente los encendidos y apagados.Las ventajas con las que cuenta el Rifle de Gauss es que no está directamente sujeto a una descarga de energía eléctrica, Además de que este no cuenta con demasiadas piezas móviles lo que facilita el uso y diseño para procurar darle una estilización.

Rifle Gauss en la ficción

Las armas Gauss no solo están presentes en nuestro mundo, si no que este además cuenta con una participación muy importante en el mundo de la ficción. Su participación se destaca más en juegos de video y de rol tales como Battle Tech, Syndicate Fallout, Crimsonland, Annihilation, Starcraft, Warhammer 40.000, Halo, Half Life, entre otros. También cuenta con algunas participaciones en juegos online algunas de ellas es en el juego OGame que represente al arma como una de las opciones de armamento más pesadas utilizadas para derribar larga distancia la flota de las tropas enemigas.Uno de los papeles más importantes es en el muy conocido juego Halo, en este juego el arma toma un papel importante ya que es un arma muy poderosa y de largo alcance la cual es capaz de derribar blancos no blindados a una distancia razonable.

Experimento

Ya que cuentas con una breve introducción hacia lo que es un Rifle de Gauss, es momento de realizarlo, El Rifle de Gauss más utilizado para esta clase de experimentos es el casero:-MATERIALES.

 4 imanes de boro-neodimio. Nosotros lo vamos a construir con las barras de imán y partes de un juego geométrico llamado GEOMAX.

 9 bolas de acero. Una regla de madera o plástico de 50 cm de longitud. Cinta adhesiva.  

-PROCEDIMIENTO.1-Sobre una  regla de madera, plástico o simplemente un listón de madera se colocan los cuatro imanes alternando sus polos. Es preferible que la regla tenga un surco en su centro, aunque no es necesario. La distancia entre los imanes es la equivalente a 4 veces el diámetro de las bolas de acero que vayamos a utilizar.Sujetamos los imanes fuertemente a la regla con cinta adhesiva, procurando que el eje del imán esté a la misma altura que el centro de las bolas, para ello pondremos debajo de éstos un trozo de cartón, un trozo de madera o un papel doblado.Todo el conjunto debe quedar perfectamente alineado.2-Colocaremos ocho de la bolas distribuidas por parejas detrás de cada uno de los imanes, tal como muestra la foto.

La bola restante es la que hace que comience la reacción en cadena: cuando ésta se acerca al primer imán transfiere su energía y la tercera bola sale disparada hasta llegar al segundo imán, después saldrá la quinta, la séptima y por último la novena bola que es lanzada con una energía cinética bastante más

alta que la que tenía la primera bola. Para volver a disparar se colocan otra vez las bolas en la posición inicial.  -RESULTADOS.El punto de partida consiste en lanzar una bola sobre un primer imán. En la colisión, se transfiere la energía a otra bola, de manera similar al juego del billar, la segunda bola transfiere energía a la tercera y así sucesivamente. Se van produciendo pequeños incrementos de energía, debido a que la bola que sale despedida está siempre más cerca del segundo imán que del primero y se van acumulando según se va pasando por una sucesión de campos magnéticos. Podemos decir que aumenta la energía cinética, en cada choque, a costa de la energía potencial.

Leer más: http://www.monografias.com/trabajos94/rifle-gauss-casero/rifle-gauss-casero.shtml#ixzz2aqAHzMrw

Cañón de Gauss casero

Para empezar la semana vamos a aprender a hacer un cañón de Gauss casero, también llamado Rail gun. Es un experimento muy sencillo y sin peligro alguno.

Materiales:

- Imanes de neodimio.

- Rodamientos de bolas de acero.

- Un raíl o canal de plástico o madera.

Procedimiento:

La construcción de este cañón es muy sencilla. Primero, debemos colocar en el medio del canal el neodimio y fijarlo. Una vez hecho esto, en una de las caras hay que colocar 3 rodamientos de acero. La cuarta bola debemos colocarla en el lado opuesto a donde están apuntando los otros rodamientos. Ahora tan solo deslizaremos la bola hacia el imán y la última bola de las tres anteriores saldrá disparada.

Explicación:

Es muy simple. Este sistema actúa igual que las bolas de billar: la bola que impacta transmite toda la energía a la segunda bola quedándose quieta, mientras que la segunda bola sale disparada con lamisma velocidad. En el cañón de Gauss el imán acelera la bola y transmite toda la energía a la última bola que es la que sufre menos fuerza de atracción.

Cañón de Gauss CaseroPosted on 27/01/2012 by Experimentos

Demostrar que la cantidad de movimiento se conserva en una

colisión elástica.

* 4 bolas de metal ferromagnético

* 2 imanes de neodimio

* Guía de plástico

Las bolas son las que utilizan los rodamientos o también conocidos

como bolilleros. La guía de plástico, puede ser cualquiera. Se

consiguen unas para colocar conductores eléctricos por fuera de la

pared, pero puedes utilizar cualquier elemento que cumpla con la

función de guiar las bolas.

Si el imán es mas grande, puedes utilizar sólo uno.

Coloca las 4 bolas sobre la guía. Ahora separa una. Las otras tres las

juntas y adhieres a ellas los dos imanes de neodimio.

Empuja suavemente la bola hacia los imanes, como se muestra en el

video.

Como Hacer el Cañón de Gauss

La cantidad de movimiento se define como el producto de la masa

del cuerpo y su velocidad. Esta magnitud mecánica, se conserva

cuando se produce un choque elástico. En nuestro experimento,

podemos considerar que justamente es elástico porque los cuerpos

no se deforman permanentemente, y no se pierde entonces energía

en el impacto.

Cuando empujamos la bola, éste entra en el campo magnético de los

imanes de neodimio. La fuerza de atracción hace que se acelere, por

la segunda ley de Newton. Cuando la bola golpea al los imanes, su

velocidad es muy superior a la que nosotros le dimos al empujarla.

Cañón Gauss paso a paso

Hace ya un cuanto tiempo os hablédel funcionamiento de un cañón Gauss. Este dispositivo capaz de disparar proyectiles ferromagnéticos es un proyecto relativamente sencillo de llevar a cabo, así que me propuse hacerlo como trabajo para la asignatura de Electromagnetismo. El resultado creo que ha sido realmente bueno. Para que todos podáis haceros uno os voy a contar paso a paso lo que hice para construirlo. Antes de nada deciros que si no se tienen conocimientos de electrónica y circuitos, ¡¡MUCHO CUIDADO!! La tensión y la intensidad que puede desarrollar el cañón Gauss, es ¡¡MUY PELIGROSA!! Por

favor,hacedlo bajo vuestra propia responsabilidad; y si no estáis seguros de lo que estáis haciendo por favor no lo intentéis.

Para empezar os contaré el funcionamiento básico del cañón Gauss. Éste se puede definir como un acelerador magnético capaz de impulsar proyectiles ferromagnéticos una distancia dada dependiendo de su fuerza. Podemos diferenciar en él tres partes: un generador que produzca la suficiente energía eléctrica como para impulsar el proyectil; un cuerpo donde irá todo el circuitaje, y una bobina que se encargará de disparar el proyectil.

En mi caso, he utilizado un transformador como generador ya que me permite conseguir la energía eléctrica directamente de un enchufe y no dependo de si se gastan a no las pilas de una batería. La bobina utilizada es casera, de modo que quizá no sea demasiado buena, aunque realmente funciona. Como cuerpo he utilizado una placa de baquelita donde van pinchados todos los componentes. Antes de empezar a contaros algo más en profundidad sobre la construcción, vamos a hacer “la lista de la compra”. Necesitamos:

Transformador de 230 VAC y 50 Hz a 2×12 VAC y 2 A. Tres resistencias. Una pirolítica de 1200 Ω y 0,25 W y dos cerámicas de 100 Ω y 5W. Un diodo LED de cualquier color, recomendable rojo. Seis condensadores de 4.700 µF cada uno y 25 V. Un bobinado de cobre. Un puente rectificador de cuatro diodos para transformar la corriente de alterna a

continua. Un interruptor y un pulsador. Una placa impresa de baquelita donde pinchar todos los componentes y soldarlos.

Cables conductores de cobre, una clavija de enchufe macho, bornas y terminales de conexión para circuito impreso.

Un soldador y estaño. Al menos un polímetro digital.

El funcionamiento es muy sencillo. Con el transformador reducimos la tensión de 230 a 24 V. Con el puente rectificador hacemos que la corriente alterna que da el transformador pase a ser continua (en alterna los condensadores se cargarían t descargarían constantemente). Tras el pulsador para permitir o no la carga de los condensadores van las tres resistencias. Las cerámicas sirven para disipar la mayor energía posible, mientras que la resitencia pirolítica sirve para reducir mucho la intensidad de corriente porque sino el LED no luciría (funciona solo en un rango de 10 a 20 mA).

Los condensadores lo que hacen es almacenar carga. Gracias al pulsador que hay después, lo que conseguirmos es una descarga rápida y potente sobre la bobina que genere un campo magnético en su interior lo suficientemente fuerte como para disparar el proyectil con una cierta velocidad. En mi caso los condensadores descargan con una intensidad de corriente máxima de 4,56 A lo cual es extremadamente peligroso. Mucho cuidado al manipular los cables y por supuesto no tocarloscuando se produce la descarga.El diseño del circuito fue una idea de Santiago Martínez Aznar para una trabajo de su carrera y me ha servido de base para la construcción del mío. Podéis ver el cañón Gauss de Santiago en funcionamiento en este vídeo de Youtube. Os dejo un dibujo con el

esquema del circuito para que seáis ahora vosotros los que lo utilicéis para construiros vuestro cañón. Seguro que se puede mejorar y optimizar, así que se aceptan sugerencias.

Para ayudaros con el montaje os voy a ir contando paso a paso que es lo que hice para construir mi cañón. Comenzamos con el transformador. Debemos utilizar una borna para unir los cables salientes del transformador con unos cables nuevos unidos a la clavija de enchufe macho. De esta manera conseguiremos que nuevos transformador sea alimentado por la corriente eléctrica al enchufarlo. En el circuito secundario también tenemos otros dos cables (tres en realidad pero el del medio es para conexiones a 12 V). Los dos cables que queremos utilizar los soldamos a la placa impresa de baquelita utilizando unos terminales.

Lo siguiente es pinchar y soldar el puente rectificador. Éste tiene cuatro patas, dos de ellas para la corriente alterna y las otras dos para corriente continua, siendo una de ellas el extremo positivo y la otra el negativo. Posteriormente colocamos el interruptor en la salida + del puente y que vaya hasta las resistencias. Éstas van colocadas en paralelo.Tras la resistencia de 1200 Ω colocaremos el diodo LED. Antes de soldarlo debemos comprobar que circula en la dirección que hemos puesto. Para ello lo más fácil es mirar la longitud de las patas. La más larga es el ánodo que es lo que tenemos que conectar con el +. De esta manera, hay que colocar la pata más larga a la salida de la resistencia. Si os preguntáis el motivo de colocar un LED, éste es muy sencillo. Mientras los condensadores se están cargando, el LED está iluminado ya que circula corriente a través de él. Sin embargo cuando los condensadores ya están suficientemente cargados, el LED se apaga ya que no circula corriente a través de él (o la que circula es demasiado débil). En ese momento podremos disparar el cañón.

Lo siguiente ya es colocar los condensadores. Los seis deben ir en paralelo y tener dos salidas diferentes. Una de ellas debe ser a la pata – del puente rectificador, y la otra al pulsador. Al unirlo a la pata – habremos cerrado el circuito que alimenta los condensadores así que ya solo nos queda cerrar el de la bobina, donde éstos se descargarán. Así pues, conectamos una de las patas del interruptor a la salida de los condensadores, y la otra a un terminal libre. En este mismo terminal libre soldaremos otro cable donde unir la bobina ya que así tendremos más libertad en el manejo del interruptor.Por último ya solo nos queda poner la bobina. Lo haremos gracias al cable antes citado y a otro más que salga de la pata – del puente rectificador. Así ya tendremos el circuito de la bobina cerrado y preparado para disparar.

Para que os hagáis una mejor idea de como conectar los elementos quizá la siguiente imagen os ayude un poco más. Los cables gris y naranja son los del interruptor, los marrones los del pulsador, y el rosa y el morado son los que van a la bobina.

En cuanto a la bobina, la que tengo en mi cañón es completamente casera. Para construir la bobina utilicé una varilla de cristal de una longitud no demasiado grande (unos 5 cm) y de un diámetro pequeño (10 mm). El arrollamiento se realizó con cobre de 0,5 mm2 de grosor y se dieron aproximadamente 600 vueltas (lógicamente en varias capas). El resultado no es demasiado, pero para tener una primera impresión no es una mala bobina. El resultado final es lo que vemos en la siguiente foto.

Y para que veáis como funciona aquí os dejo el siguiente vídeo realizando un disparo. Disfrutadlo!!

NOTA: En la construcción de este Cañón Gauss también han colaborado mi padre,Fooly_Cooly y Yorch. Así que gracias a los tres.

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Cañon o Pistola de Gauss - Coilgun (expectacular)

Cañón Gauss

Un coilgun (también conocido como arma Gauss, cañón Gauss o rifle Gauss) es un tipo de cañón que usa una sucesión de electroimanes para acelerar magnéticamente un proyectil a una gran velocidad. La denominación "arma Gauss" proviene de Carl Friedrich Gauss, quién formuló las demostraciones matemáticas del efecto electromagnético usado por los cañones Gauss. 

 

Los cañones Gauss son a menudo llamados equivocadamente railguns por diversas fuentes, y mientras que ellos son similares en el concepto general (es decir un arma magnética), difieren en su funcionamiento, dado que un railgun acelera los proyectiles sobre dos rieles conductores paralelos. Los cañones Gauss son en esencia idénticos al proyector de masas, aunque a menor escala. Kristian Birkeland es considerado comúnmente el inventor del cañón Gauss electromagnético, por el cual obtuvo una patente en 1900. Las tentativas para convertir su invención en un arma utilizable fracasaron, y la idea fue más o menos olvidada durante años. 

Muchos aficionados usan diseños económicos rudimentarios para experimentar con estos. Tales diseños debería incorporar el empleo de condensadores de flash de fotos de una cámara desechable como fuente de energía, y una bobina de baja inductancia para propulsar el proyectil hacia adelante. 

Construcción 

Un cañón Gauss, consiste en una bobina de alambre o solenoide con un proyectil ferromagnético colocado al final de uno. Una gran corriente es pulsada por la bobina creando un fuerte campo magnético, atrayendo el proyectil al centro de la bobina. Cuando el proyectil se acerca a este punto, la bobina es desconectada y la siguiente puede ser encendida, acelerando cada vez más el proyectil con las etapas sucesivas. En diseños corrientes de cañón Gauss, el cañón del arma está compuesto de un carril por donde discurre el proyectil, con las bobinas conductoras alrededor de dicho carril. La energía es suministrada a los imanes por algún tipo de descarga rápida de un dispositivo de almacenaje, normalmente una batería con condensadores de alto voltaje y capacidad diseñados para la rápida descarga de energía. 

Funcionamiento 

La energía debe de llegar a cada sucesivo electroimán en un tiempo preciso, debido a la histéresis. A los electroimanes les lleva un tiempo en alcanzar la potencia máxima después de que el voltaje es aplicado, de esta manera el suministro de electricidad debe comenzar antes de que el proyectil alcance al imán determinado. Lo mismo ocurre después de que la energía esta apagada, y si el proyectil se encuentra en "el lado lejano" del imán en aquel momento, el imán seguirá atrayéndolo, desacelerando. Una solución obvia sería accionar los imanes mucho antes de que el proyectil los alcance, pero como la fuerza magnética disminuye con el cuadrado de la distancia (es decir muy rápidamente) demasiada energía se perdería con tal

solución. Por esta razón la mayor parte de las armas Gauss que usan más de un imán incluye algún tipo de dispositivo de cronometraje electrónico para accionar los imanes, uno que pueda ser ajustado para distintos parámetros como la potencia de disparo, y la masa del proyectil. El arma comienza con todos los imanes conectados, y luego se los apaga uno por uno antes de que el proyectil los alcance. Una ventaja del cañón Gauss sobre el railgun consiste en que puede ser hecho arbitrariamente largo. Esto tiene un cierto número de efectos secundarios, pero el principal es que la aceleración puede ser muy lenta sobre una longitud más larga, lo cual significa que la energía necesaria en cualquier sección del cañón Gauss es menos intensa. Sin embargo esta ventaja es compensada por el coste y la complejidad del sistema de conmutación que requiere el abastecimiento de un arma más larga. 

Uso con superconductores 

Una versión con superconductores del cañón Gauss es llamada arma quench. Las resistencias

conectadas a las bobinas superconductoras gastan la energía en la bobina, que es

transformada en calor. Después de un tiempo esto calienta a los superconductores hasta el

punto donde cesa su superconductividad, así cambia su estado a normal (sin

superconductividad). Cuando esto sucede la resistencia de la bobina de manera general se

incrementa repentinamente, descargando toda la energía en forma de calor en una proporción

muy rápida. Con cuidado controlando las tasas de calentamiento, los imanes pueden ser

"apagados" secuencialmente en los porcentajes apropiados para conseguir un arma Gauss,

uno que genere campos magnéticos potentes con alta eficiencia, y con tendencia a una

histéresis inferior debido a la disipación rápida de la energía en la bobina. 

Aplicacion Potencial 

Como los railguns y los aceleradores estatorreactores, el cañón Gauss ha sido propuesto para

su uso en el envío de carga útil al espacio. 

Como arma, las ventajas del cañón Gauss incluyen el hecho de que no tienen partes movibles,

aparte del proyectil, y el dato de que el único ruido perceptible es el movimiento del proyectil

cuando este alcanza una alta velocidad. Aunque se hayan mostrado cañones Gauss para

alcanzar velocidades supersónicas, están mucho menos capacitados que los railguns. 

Armas Gauss en la ciencia ficción 

Las armas Gauss son dispositivos muy nombrados en la ciencia ficción, sobre todo en juegos

de rol y videojuegos, donde se les conocen por nombres como el cañón Gauss o el rifle Gauss

(por ejemplo, en BattleTech, Syndicate, Fallout, Crimsonland, Total Annihilation, StarCraft,

warhammer 40.000, Halo , Half Life o ``crysis´´). En el juego de mesa de BattleTech, el rifle

Gauss es un arma pesada de proyectiles montada en algunos tipos de Mechas. El arma crea

un daño devastador en rangos de hasta un kilómetro y produce muy poco calor; dado que el

calor es una de las principales preocupaciones en el uso eficiente del BattleMech, es una de las

armas más poderosas en el juego (sus defectos son la escasa munición y su gran peso).

También es destacado en juegos como la saga MechCommander, MechWarrior y parte de la

saga X-Com. En el juego online OGame es una opción de defensa pesada muy útil para

derribar flotas enemigas, y la más resistente a ataques de misiles interplanetarios hasta la

llegada del cañón de plasma. 

Esta arma también aparece en la película El Protector (Eraser) donde es desarrollada a escala

de rifle de asalto, disparando pequeños cartucho a velocidades sorprendentes. 

Aplicación militar 

Teóricamente, el disparo del cañón Gauss se realizaría con munición especial de una aleación

de wolframio, que es el metal con mayor resistencia a las altas temperaturas. Para mayor

definición, el wolframio es utilizado en los filamentos de las bombillas tradicionales, dónde por

el flujo de electrones eleva su temperatura a niveles que otros metales no soportarían sin

fundirse. El cañón, el cual está en desarrollo para carros de combate, funcionaría con una

potentísima bobina magnética, que impulsaría la munición. Ésta alcanzaría velocidades

ultrasónicas. El rozamiento del aire a grandes velocidades provocaría un gran calentamiento

del disparo, con temperaturas prácticamente solares (lo cual no es imposible, si nos fijamos en

las antiguas "bombas termita" utilizadas en la 2ª Guerra Mundial, que alcanzaban temperaturas

atómicas capaces de fundir todo tipo de metales). El resultado, un disparo "láser" desde el

punto de vista de la física, que se podría traducir como un chorro de acero fundido disparado a

velocidades supèriores a los 1900 m/s. Un arma mortífera capaz de atravesar casi cualquier

blindaje. El cañón Gauss aún está en desarrollo, y sólo se han probado prototipos en

laboratorio, debido a la gran inestabilidad del artilugio. 

La Marina de Estados Unidos esta desarrollando junto a los Britanicos esta tecnología para

aplicarla a sus destructores y puedan lanzar varios proyectiles de bajo costo, a grandes

distancias en vez de utilizar costosos misiles crucero Tomahawk. 

Fotos