MOTOR MENDOCINO

Índice.
1. Resumen ejecutivo..............................................................................................2
2. Introducción.......................................................................................................3
3. Hipótesis de la investigación.................................................................................3
4. Objetivos...........................................................................................................4
4.1. Objetivos generales.......................................................................................4
4.2. Objetivos específicos.....................................................................................4
5. Planteamiento del Problema.................................................................................4
6. Justificación.......................................................................................................4
7. Fundamento Teórico........................................................................................5
7.1. Imanes........................................................................................................5
7.2. Campos Magnéticos......................................................................................5
7.3. Electromagnetismo........................................................................................6
7.4. Ley de BiosSavart.........................................................................................6
7.4.1. Ley de Biot-Savart generalizada................................................................7
7.5. Solenoide........................................................................................................7
7.6. Densidad de flujo y permeabilidad......................................................................8
7.7 Resistencias.....................................................................................................8
7.8. Capacitores.....................................................................................................9
7.9. Diodo 1N4001..................................................................................................9
7.10. Potenciómetros..............................................................................................9
7.11. Tip 41..........................................................................................................10
7.12. Circuito LM555.............................................................................................10
7.13. Programa Isis Proteus...................................................................................10
7.14. Motor Mendocino..........................................................................................10
8. Desarrollo........................................................................................................10
8.1. Materiales y métodos...................................................................................10
8.1.1. Diseño de la base..................................................................................10
8.1.2. Diseño del eje.......................................................................................11
8.1.3. Diseño de placa....................................................................................11
8.1.4. La Bobina.............................................................................................12
8.1.4. Funcionamiento del motor.......................................................................12
9. Resultados.......................................................................................................12

Beltrán Vázquez Ramón Valentín1
.
Camera Montesino Hugo Alberto2
.
Cruz Pérez Benigno3
.
Santiz Vázquez Aldo Daniel4
.
Gutiérrez Hernández Ramiro5
.
Vázquez López Walter6
.
Universidad Politécnica de Chiapas campus Suchiapa.
Carretera Tuxtla - Villaflores.
Email: Rbeltran892@gmail.com 1
; cameramon95@hotmail.com2
;
benck.lopez24@gmail.com3
; aldo-89@hotmail.com4
;
bars_rastafire@hotmail.com5
; walter101111@hotmail.com6
.
1. Resumen ejecutivo.
En el siguiente Proyecto se explica la construcción de un motor Mendocino, esto
con la ayuda de imanes, haciendo uso de unos de los más potentes; los imanes
de neodimio, así también se hizo uso de un circuito integrando al componente
LM555 para la generación de frecuencias en una bobina, esta frecuencia es
necesaria para que el eje rotara, así también se realizaron los cálculos de campo
magnéticos y de fuerza, esto bajo las ley de BioSavart, la de un solenoide,
verificándolos en el funcionamiento del motor.
Keywords: Motor Mendocino, imanes, bobina, Ley de BioSavart, Solenoide.
2. Introducción.
La fuerza de atracción entre objetos
se conoce como magnetismo, y al
objeto que se ejerce una fuerza se le
llama imán, los imames que están
hechos de materiales como minerales
(investigar los minerales) y este
fenómeno se desarrolló una vez
realizado con más profundidad el
estudio interno de los átomos a
mediados de los siglos XIX y XX,
dando como resultado el
conocimiento una de las propiedades
estos imanes, la capacidad de la
generación de un campo magnético.
Al campo magnético generado por
imanes se le conoce como una
magnitud vectorial que ciertos
cuerpos establecen sobre el espacio
circundante, pero con la inducción de
electricidad para la generación
magnetismo se desarrolló el campo
del electromagnetismo. Su
descubrimiento y manipulación ha
desarrollado múltiples tecnologías,
como la construcción de motores
para diferentes funciones.

Uno de los motores donde se emplea
el magnetismo y electromagnetismo
es en el motor Mendocino, este es un
motor eléctrico que levita
magnéticamente y que este puede
usar energía solar o puede ser
alimentado bajo un circuito que
genere un campo electromagnético
con ayuda de una bobina. El
funcionamiento de los motores
Mendocino es la Levitación
magnética; a la cual se le denomina
al fenómeno por el cual un dado
material puede quedar suspendido
gracias a la repulsión existente entre
polos iguales (característica
primordial de los imanes) o bien a lo
que se le denomina como Efecto
Messiner.
El presente proyecto describe la
metodología del desarrollo y función
de un motor Mendocino, bajo los
fenómenos ocurridos por imanes,
dando uso de uno de los imanes
permanentes más potentes existentes
en el mercado, el imán de neodimio,
el cual tomo papel de realizar el giro
de un eje horizontal, esto con ayuda
de una bobina conectada a un circuito
el cual generaba frecuencias de
(poner los Hz a los que funciono la
bobina), la frecuencia requerida para
la bobina se realizó con el arreglo de
un circuito haciendo uso del
componentes LM555 que es un
circuito integrado, este circuito tiene
la función de timer de apagado y
encendido, esto para que el eje
rotara, el nivel de frecuencia se
disminuyó y aumento con un
potenciómetro. El cálculo del campo
magnético generado por la bobina se
realizó bajo la Ley de BioSavart y la
el campo de un solenoide, así
también de la teoría de fuerza par,
esto para verificar la fuerza necesaria
para que el eje rote. Por lo cual el
proyecto toma como objetivo la
construcción de una motor
Mendocino, haciendo uso de imanes
de neodimio.
3. Hipótesis de la investigación.
El proyecto toma como fundamento la
comprensión de los fenómenos
generados por imanes, esto en el
diseño y construcción de un motor
Mendocino, el cual bajo un campo
electromagnético generado por un
bobina, así se buscara el rango de
frecuencias requerido haciendo uso
de un circuito donde se integre al
componente 555, así el campo hará
girar a un eje horizontal que estará
suspendido en el aire, tal fenómeno
se le denomina levitación magnética,
tal eje contara con imanes de
neodimio, estos imanes son los con
más magnetismo en el mercado
actual.
Así bajo los resultados obtenidos se
hará comprensión de los fenómenos
que ocurren en tal motor, dando una
explicación científica de estos de
acuerdo las leyes de BioSavart,
campo magnético de un solenoide y
Fuerza electromagnética, así se verá
si el fundamento teórico abala a lo
obtenido en la práctica.
4. Objetivos.

4.1. Objetivos generales.
 Construir un motor Mendocino.
 Estudiar y comprender del
fenómeno de levitación.
 Comprender el fenómeno del
campo magnético.
4.2. Objetivos específicos.
 Realizar los cálculos con la
Ley de BiosSavart, Solenoide y
fuerza par.
 Construir una bobina con
núcleo de aire.
 Diseñar la base del Motor
Mendocino.
 Realizar un análisis de los
circuitos necesarios para el
motor.
5. Planteamiento del Problema.
El conocer y comprender los
fenómenos que ocurren en los
motores, es fundamental como
desarrollo académico profesional, así
la construcción de diferentes tipos de
motores demandan conocimientos
básicos en el área de física,
mencionando como base los temas
de campo magnético y
electromagnetismo, basando de las
leyes que rigen estas áreas, una de
ellas es la Ley de BiosSavart, la cual
nos proporciona los datos teóricos de
la generación de campo magnético
de una bobina, que mejor
denominada como Solenoide. Así
también es fundamental el saber las
propiedades que tienen los imanes y
así también como sus diferentes
aplicaciones.
6. Justificación.
El conocimiento de las fuerzas de
atracción y repulsión de ciertos
materiales, tales como los imanes,
han generado el desarrollo de
múltiples tecnologías usadas en las
industrias, uno de los inventos más
trascendentales son los motores para
diferentes funciones.
Durante un desarrollo académico
profesional relacionado al estudio de
esta área, es fundamental el conocer
y comprender los fenómenos que
ocurren en estos, por lo cual una
metodología muy servil es la
construcción de motores tales como:
Bednidi, Medocino y de inducción,
estos para su construcción se tiene
que contar con conocimientos
básicos acerca de las propiedades de
imanes, como puede ser el fenómeno
de campo magnético, así también de
la generación de campo por medio
de electromagnetismo que es otra
parte fundamental.

Así la experiencia obtenida durante la
construcción de este tipos de motores
por medio magnetismo o
electromagnetismo generan
conocimientos que en el transcurso
de nuestra actividad de crecimiento
profesional será de gran aporte para
un buen avance, así también se
puede mencionar que se puede
generar un innovación en este
campo.
7. Fundamento Teórico.
7.1. Imanes.
Los primeros fenómenos magnéticos
observados se relacionaron con
fragmentos de piedra de imán o
magnetita (óxido de hierro)
encontrada cerca de la antigua
cuidad de Magnesia hace
aproximadamente 2000 años. Se
observó que estos imanes naturales
atraían pequeños trozos de de hierro
no magnetizado. Esta fuerza de
atracción se conoce como
magnetismo, y al objeto que ejerce
una fuerza se le llama imán. Los
imanes tiene la característica de
contar con regiones donde parace
concentrarse la fuerza del imán se
llaman polos magnéticos. A los
cuales se les confiere una carga
positiva y negativa, la cual también se
puede nombrar como polo norte y
polo sur.
Se puede demostrar fácilmente que
los polos norte y sur del imán son
diferentes. Cuando se acerca al imán
suspendido por la cuerda otra barra
imantada, los dos polos norte o los
dos polos sur se repelen entre sí,
mientras que el polo norte de uno y el
polo sur de otro se atraen
mutuamente, La ley de la fuerza
magnética establece que:
“Polos magnéticos iguales se repelen
y polos magnéticos diferentes se
atraen”.
7.2. Campos Magnéticos.
Todo imán está rodeado por un
espacio, en el cual se manifiestan sus
efectos magnéticos. Dichas regiones
se llaman campos magnéticos, las
líneas de campo magnético, llamadas
líneas de flujo, son útiles para
visualizar los campos magnéticos. La
dirección de una línea de flujo en
cualquier punto tiene la misma
dirección de la fuerza magnética que
actuaría sobre un polo norte
imaginario aislado y colocado en ese
punto. De acuerdo con esto, las
líneas de flujo magnético salen del
polo norte de un imán y entran en el
polo sur.
7.3. Electromagnetismo.
(investigar).
7.4. Ley de BiosSavart.

La ley de Biot-Savart, que data de
1820 y es llamado así en honor de los
físicos franceses Jean-Baptiste Biot y
Félix Savart, indica el campo
magnético creado por corrientes
eléctricas estacionarias. Es una de
las leyes fundamentales de
lamagnetostática, tanto como la ley
de Coulomb lo es en electrostática.
Figura 1. Representación gráfica de la Ley
de BiotSavart.
En el caso de las corrientes que
circulan por circuitos filiformes (o
cerrados), la contribución de un
elemento infinitesimal de longitud
d ⃗l del circuito recorrido por una
corriente I crea una contribución
elemental de campo magnético,
d ⃗B , en el punto situado en la
posición que apunta el vector ⃗r a
una distancia respecto de , quien
apunta en la dirección de la corriente
I:
…..…………Ec. 1.
Donde µ0 es la permeabilidad
magnética del vacío, y ⃗r es un
vector unitario con la dirección del
vector, es decir,
En el caso de corrientes distribuidas
en volúmenes, la contribución de
cada elemento de volumen de la
distribución, viene dada por:
--------------Ec. 2.
donde
⃗J es la densidad de
corriente en el elemento de volumen
dv y
⃗R es la posición relativa
del punto en el que se quiere calcular
el campo, respecto del elemento de
volumen en cuestión.
En ambos casos, el campo final
resulta de aplicar el principio de
superposición a través de la
expresión:
……………………Ec. 3.
En la que la integral se extiende a
todo el recinto que contiene las
fuentes del campo.
7.4.1. Ley de Biot-Savart
generalizada.
En una aproximación magnetostática,
el campo magnético puede ser
determinado si se conoce la densidad
de corriente j:
…….…..Ec. 4.

siendo:
• dV es el elemento diferencial de
volumen.
• es la constante
magnética.
7.5. Solenoide.
Un solenoide es cualquier dispositivo
físico capaz de crear un campo
magnético sumamente uniforme e
intenso en su interior, y muy débil en
el exterior. Un ejemplo teórico es el
de una bobina de hilo conductor
aislado y enrollado helicoidalmente,
de longitud infinita. En ese caso ideal
el campo magnético sería uniforme
en su interior y, como consecuencia,
afuera sería nulo.
En la práctica, una aproximación real
a un solenoide es un alambre aislado,
de longitud finita, enrollado en forma
de hélice (bobina) o un número de
espirales con un paso acorde a las
necesidades, por el que circula una
corriente eléctrica. Cuando esto
sucede, se genera un campo
magnético dentro de la bobina tanto
más uniforme cuanto más larga sea
la bobina.
La bobina con un núcleo apropiado,
se convierte en un electroimán. Se
utiliza en gran medida para generar
un campo magnético uniforme.
Se puede calcular el módulo del
campo magnético en el tercio medio
del solenoide según la ecuación:
………………………Ec.
5.
Donde:
•m: permeabilidad magnética.
•N: número de espiras del solenoide.
•I: corriente que circula.
•L: longitud total del solenoide.
7.6. Densidad de flujo y
permeabilidad.
La constante de proporcionalidad ,ϵ
que determina el número de líneas
dibujadas, es la permitividad del
medio a través del cual pasan las
líneas.
Se puede realizar una descripción
análoga de un campo magnético
considerando al flujo magnético ϕ
que pasa a través de una unidad de
área perpendicular A ∟. A esta
razón B se le llama densidad de flujo
magnético.
B=
ϕ(Flujo)
A ∟(área) ……………..
……...Ec. 6.
La densidad de flujo en cualquier
punto ubicado en un campo
magnético se ve afectada
fuertemente por la naturaleza del
medio o por la naturaleza del material
que se ha colocado en dicho medio.
Por esta razón, es conveniente definir

un nuevo vector de campo
magnético, la intensidad de campo
magnético H, la cual no depende de
la naturaleza de un medio. En
cualquier caso, el número de líneas
establecidas por unidad de área es
directamente proporcional a la
intensidad del campo magnético H.
Podemos escribir:
B=
ϕ
A ∟
=µH …………………Ec.
7.
Donde la constante de
proporcionalidad µ es la
permeabilidad del medio a través del
cual pasan las líneas de flujo.
La permeabilidad de espacio libre
(vacío) se denota por µ0 y tiene la
siguiente magnitud de vacío, se
puede escribir así:
μ0=¿ 4 πx10
−7 Wb
A.m
=4 πx10
−7 Tm
A
Los materiales magnéticos se
clasifican de acuerdo su
permeabilidad, comparada con la que
le corresponde al espacio vacío. La
razón de la permeabilidad del
material respecto a la
correspondiente al vacío se llama
permeabilidad relativa y se expresa
de esta forma:
μ
r=
μ
μ0
………....………………Ec. 8.
7.7 Resistencias.
El flujo de carga a través de cualquier
material encuentra una fuerza
opuesta que es similar a la fricción, a
esta oposición, debida a las
colisiones entre electrones y entre
electrones y otros átomos en el
material, que convierte la energía
eléctrica en otra forma de energía
como el calor, a esto se le llama
resistencia del material, la unidad de
medición de este es en ohmios con
símbolo Ω.
7.8. Capacitores.
El capacitor y el inductor despliegan
sus características totales sólo
cuando se realizan un cambio en el
voltaje o la corriente dentro del
circuito en el que están presentes.
Además, si se considera la situación
ideal, estos dispositivos no disipan
energía como lo hace el resistor, sino
que la almacenan en una forma que
puede ser reingresada al circuito
cuando lo requiera el diseño del
circuito.

7.9. Diodo 1N4001.
Un diodo es un componente
electrónico de dos terminales que
permite la circulación de la corriente
eléctrica a través de él en un sólo
sentido.
El diodo 1N4001 Para su uso en la
rectificación de propósito general de
las fuentes de alimentación,
inversores, convertidores y diodos de
rueda libre aplicación.
7.10. Potenciómetros.
Son resistencias variables
mecánicamente. Los potenciómetros
tienen 3 terminales. La conexión de
los terminales exteriores hace que
funcione como una resistencia fija
con un valor igual al máximo que
puede alcanzar el potenciómetro. El
terminal del medio con el de un
extremo hace que funcione como
variable al hacer girar una pequeña
ruleta.
7.11. Tip 41.
7.12. Circuito LM555
7.13. Programa Isis Proteus.
Actualmente existen en el mercado
un gran número de paquetes de
software que nos posibilitan la
creación de esquemas de circuitos
electrónicos e incluso el diseño de la
PCB.
Este programa se divide en secciones
de trabajo de las cuales.
ISIS
Mediante este programa podemos
diseñar el circuito que deseemos con
componentes muy variados, desde

una simple resistencia hasta algún
que otro microprocesador o
microcontrolador, incluyendo fuentes
de alimentación, generadores de
señales y muchas otras prestaciones.
Los diseños realizados en Isis
pueden ser simulados en tiempo real.
ARES
Es la herramienta de rutado de
Proteus, se utiliza para la fabricación
de placas de circuito impreso, esta
herramienta puede ser utilizada de
manera manual o dejar que el propio
programa trace las pistas.
7.14. Motor Mendocino.
El Motor de Mendocino es un motor
eléctrico que levita magnéticamente y
que utiliza energía solar o puede
contar con una bobina que genere
campos magnéticos frecuenciados.
El eje está en posición horizontal y
tiene un imán en cada extremo.
Los imanes en el eje son los que
hacen que levite, por la fuerza de
repulsión con otro juego de imanes
en la base. Hay un imán adicional
que se encuentra bajo el bloque del
rotor y proporciona un campo
magnético para el rotor y que se
produzca el movimiento del motor.
El motor funciona principalmente bajo
un principio que es de atracción y
repulsión de los campos magnéticos.
El motor mendocino es un ejemplo de
levitación magnética debido a 2
campos magnéticos.
8. Desarrollo.
8.1. Materiales y métodos.
El siguiente proyecto se desarrolló en
las instalaciones de la Universidad
Politécnica de Chiapas, ubicada en la
carretera Tuxtla- Villaflores, en la
salida del Municipio de Suchiapa.
El edificio UD-2 de la Universidad, en
el aula 17 se usó laboratorio de
pruebas de función del motor.
8.1.1. Diseño de la base.
Se inició con el diseño de la base del
motor, este se realizó con Acrílico,
formado una caja de dimensiones de
28 X 20 cm como base, tomando una
altura de 10 cm, este para poder
ocultar la placa del circuito de
frecuencias y las baterías del motor.
Lo cual se dejó una placa de apoyo
para el eje horizontal, así este se le
hicieron perforaciones para la
ubicación de los imanes.

A lo extremos de la base se colocaron
dos imanes con polos opuestos, esto
para que el eje pudiera levitar, las
medidas de separación de los imanes
se realizó con ayuda de un vernier,
así también se consideró las
distribución homogénea de los pesos,
el método usado de distribución de
peso fue empírico, es decir,
realizando múltiples pruebas y
errores, hasta alcanzar el resultado
óptimo.
8.1.2. Diseño del eje.
Para el diseño del eje, se utilizó una
varilla que se obtuvo de un fusor de
tóner, la elección de este material se
basó en que su peso era óptimo para
que este girara a comparación de
usar varilla roscada de acero, así
también se menciona que uso este
material para poder minimizar costos
del motor.
En medio de la longitud del eje se
colocó una tuerca de ¼ in, realizando
un pegado con silicón industrial, en la
tuerca se colocaron los imanes de
neodimio de dimensiones de 100 x
1.8 mm, colocándolos con una
orientación de sus polo de norte-sur,
consecutivamente, ocupando todas
las caras de la tuerca. La ubicación
de los imanes se realizó
considerando la buena distribución de
pesos.
Así también se colocaron imanes en
los extremos del eje, esto para lograr
que se encuentren los imanes de la
base y este pueda levitar.
8.1.3. Diseño de placa.
Para el diseño de placa se usaron
componentes como:
 Resistencias de valores de
220Ω y 1 kΩ.
 Potenciómetro de 50 KΩ.
 Tip 41.
 Diodo N14001.
 Un capacitor electrolítico de
220 µF.
 Placa fenólica perforada.
 Batería de 6v con 4 A.
 Batería de 9 v.
Los componentes inicialmente fueron
conectados en un protoboard marca
Steren, lo cual bajo el siguiente plano
del circuito.
Verificado que al circuito hay
continuidad y checando si en los
componentes hay paso de voltaje
para el funcionamiento de los
componentes, se checo si el LM555
generaba frecuencias, esto se realizó
con un oscilómetro.

Verificando el funcionamiento del
circuito en el protoboard, este se
pasó a una placa fenólica perforada,
verificando una buena distribución de
los componentes, se tomó en cuenta
que el transistor Tip 41 tendía a
calentarse, por lo cual se le agregó
una placa que disipa el calor que
generaba este.
8.1.4. La Bobina.
Para la bobina se consideró las
investigaciones posteriores donde el
amperaje necesario para la
generación de un buen campo
magnético era de 5 amperes y que el
número de vueltas necesario era de
300, por lo cual bajo estas
características se realizó la bobina.
8.1.4. Funcionamiento del motor.
Para la verificación del
funcionamiento del motor se
realizaron múltiples pruebas, es decir,
en primera instancia se verifico a que
distancia tendría que separación la
bobina al eje, haciendo funcionar al
circuito alejando y acercando la
bobina hasta ver que en este había
un campo magnético, posteriormente
se checo la frecuencia necesaria para
que el eje rotara, esto se realizó con
ayuda de potenciómetro, ya que este
al hacer una modificación de este, el
led tendía a parpadear en diferentes
velocidades, por lo cual una vez
encontrando la frecuencia
visualizando el parpadeo del led, lo
cual se observó que al el eje se le dio
un impulso para que después este
girara solo.
9. Resultados.
Los cálculos realizados se basaron
bajo la Ley de BiotSavart, los cálculos
referidos a los del Solenoide y de la
fuerza que resulta del campo
magnético.
De la ecuación cuatro descrita en la
ley de BiotSavart:
B=
μ0
4 π
∫ I dL senθ
r
2
Considerando que la bobina es
circular por lo cual se puede
considerar que el ángulo será de 90°
de acuerdo al punto centro de esta,
por lo cual la formula quedaría
expresada de la siguiente manera de
acuerdo que el sin90°=1. Y
considerando a la distancia (r) como
el radio de la bobina.
B=
μ0
4 π
I∫ dL
R
2
Tomando en cuenta que
μ0
4 π
=Km
y que Km=4 π x10
−7 T∗m
A
. La

fórmula quedaría expresada de la
siguiente manera:
B=Km I /R
2
∫dL
Así la función integrada queda de la
siguiente manera:
B=
Km IL
R
2
Donde se consideró que como es una
bobina circular L=2πr .
Así la formula final quedó expresada
de la siguiente manera, a la cual se le
sustituyeron los valores de
Km=1 x10
−6 T∗m
A
.
R= 0.02 metros.
I= 5 A.
Dando como resultado un campo de:
B=6.3661 x10
−5
T .
Así también se checo el campo bajo
la fórmula del Solenoide, que esta
descrita por:
Donde la permeabilidad es de
1.2690x 10
−6
, Donde:
N= 300 vuetal.
I= 5 A.
L= 2πr.
R= 0.02 metros.
B=
(1.2690x 10
−6
)(5)(300)
2 π (0.02m)
B=0.01514T
Generado por la bobina.
Así bajo estos cálculos se realizó la
bobina, y se verifico el
funcionamiento de la motor, lo cual
bajo múltiples pruebas, dio como
resultado el funcionamiento este bajo
estas características. Así también que
tomando que los resultados de
cálculos teóricos fueron de ayuda
para generación del campo necesario
para rotar al eje.
Por lo cual bajo todas las condiciones
tomadas en el motor, tomo resulto el
funcionamiento de este.

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