Este documento describe el diseño y construcción de un motor eléctrico sencillo. Explica los principios físicos detrás del funcionamiento de un motor, incluyendo la interacción entre un campo magnético y una corriente eléctrica. Luego detalla los pasos para construir un motor simple con un imán, bobinas de alambre de cobre, y una pieza de madera como base. El autor concluye que a través de este proyecto pudo demostrarse la efectividad de las interacciones magnéticas y la simplicidad del diseño de un motor el

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Práctica # 1:
Diseño y Construcción de un Motor
John Guachun Arias
Facultad de Ingeniería, Universidad Politécnica Salesiana
Cuenca, Ecuador
jguachun@est.ups.edu.ec
Resumen—En este trabajo se presenta un proyecto de fa-
bricación de un motor eléctrico sencillo y de bajo costo, en
el cual podemos observar y comprender de mejor manera las
características y cualidades mas básicas de este tipo de elementos.
Esta actividad está orientada a ilustrar los principios físicos
que intervienen en el funcionamiento de una motor eléctrico de
corriente continua. También se describe el montaje de un motor
sencillo, que se puede construir con fines de auto aprendizaje
con elementos comunes de bajo costo.
Index Terms—motor, corriente continua, construcción.
I. INTRODUCCIÓN
En la actualidad, el hombre constantemente se encuentra
haciendo uso de dispositivos que para su funcionamiento
están basados en algunas leyes de la física que en ocasiones
son ignoradas, es así que muchos de los aparatos eléctricos
que comúnmente se usan en los hogares funcionan con
motores eléctricos, una máquina que transforma la energía
eléctrica en energía mecánica. Su funcionamiento depende,
básicamente, de fenómenos físicos que has sido estudiados
hace varios siglos atrás y que aún hoy siguen siendo útiles e
indispensables para el desarrollo tecnológico, es el caso del
imán, un elemento cuyas propiedades despiertan el interés de
muchos por su capacidad de causar movimiento sin contacto
directo; como se verá en este artículo el imán es el corazón
para el funcionamiento de un motor eléctrico, un simple
sistema que tiene su sustento en bases físicas no tan simples.
II. OBJETIVOS:
II-A. Objetivos Generales:
Diseñar y construir un motor eléctrico que permita
estudiar los fenómenos fisicos allí presentes.
II-B. Objetivos Específicos:
Construir una maqueta que sirva de soporte para el motor.
Realizar el bobinado utilizando alambre de cobre
esmaltado.
Comprobar el buen funcionamiento de este motor.
III. MARCO TEÓRICO:
III-A. Base Teórica de un Motor Eléctrico:
El motor eléctrico es una aplicación básica de la fuerza
magnética que actúa en una espira de corriente. Las fuerzas
magnéticas sobre las cargas en movimiento en el interior del
conductor se transmiten al material del conductor, el cual
en conjunto experimenta una fuerza distribuida en toda su
longitud. Esta fuerza está dada por la ley de Lorentz:
F = I • l x B (1),
Donde I es la corriente que circula por el conductor, l es
el vector con magnitud igual a la longitud del conductor y B
la inducción magnética a la que está sometido el conductor.
Para el caso del motor eléctrico se usa siembre una espira
cerrada y un campo magnético constante y uniforme, caso
particular en el que la fuerza total sobre la espira es nula. Sin
embargo existe un par de torsión neto que actuando sobre la
espira.
El par de torsión de a lugar un torque representado por la
siguiente ecuación:
⌧ = u x B (2),
En donde:
u = I A (3),
Definido como el momento dipolar magnético y A el
vector de magnitud igual al área de la espira.
Como el motor está formado por varias espiras con igual
simetría entonces u = N I A , siendo N el número de
espiras. Teniendo esto claro se puede entender el principio
del funcionamiento del motor eléctrico.

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Figura 1. Esquema de funcionamiento de un Motor Eléctrico. [1]
En la figura 1,se presenta un motor eléctrico en el punto en
que su torque es cero sin embargo no significa que el motor
pare allí, ya que debido a su inercia este llegará nuevamente
al punto de máxima torsión, conmutando la dirección de la
corriente cada 180° para así continuar el ciclo de trabajo.
El motor gira con una velocidad angular dada por la
siguiente ecuación
! =
✓
t
(4),
con ✓ definido como el cambio angular de la espira, y
t el cambio de tiempo. [1]
Para motores es más común hablar de las revoluciones por
minuto o rpm, su relación con la velocidad angular está dada
por:
rpm =
60 !
2⇡
(5)
Donde ! es la velocidad angular de la espira. [2]
Para el manejo de las incertidumbres asociadas a las
mediciones del laboratorio, y en vista al número de datos
tomados, el resultado de este conjunto se puede expresar de
la forma:
x = x̄ + x (6)
En donde x̄ es el valor medio de los datos y x la
incertidumbre asociada a la toma de las mediciones.
En la elaboración de este proyecto se toma como medida
de incertidumbre, la desviación estándar asociada a los datos
de la velocidad angular.
III-B. Imanes:
Los imanes son siempre una fuente de asombro y atracción
para la mayoría de las personas, son muchas las actividades
que pueden desarrollarse muy productivamente usando
algunos imanes.
Otro de los elementos que llama poderosamente su atención
son los motores eléctricos, ya que ellos generalmente le dan
vida a muchos funcionamientos, pero difícilmente observarán
la estrecha vinculación que existe entre su mágico imán
y el funcionamiento de un motor. Este especial interés
podría utilizarse como una motivación para explicar
diversos fenómenos electromagnéticos así como también
para explicar los usos de los mismos. En esta actividad
presentamos un modo de fabricación de un motor eléctrico
de sencilla construcción y muy adecuado para entender sus
funcionamiento.
Un motor está compuesto por 2 tipos de imanes, uno de
tipo permanente y otro transitorio. Sabemos que todos los
imanes tienen un polo norte y un polo sur y si conocemos un
imán conocemos acerca de la ley fundamental que los rige:
polos distintos se atraen y polos iguales se repelen.
O sea si tenemos 2 imanes y llamamos a uno de sus
“extremos” o polos norte y al otro sur, el norte atraerá al sur
y si enfrentamos norte con norte o sur con sur los imanes se
repelerán.
Este es el principio básico de funcionamiento de un
motor eléctrico y dentro del mismo esas fuerzas de atracción
y repulsión son utilizadas para generar un movimiento
rotacional.
Es sabido también que al circular corriente eléctrica por
una espira se produce entorno a ella un campo magnético
que es perpendicular a la espira y los polos de dicho campo
magnético pueden ser invertidos si se invierte el sentido de
circulación de la corriente en el conductor. Este fenómeno
es utilizado para generan campos magnéticos transitorios, a
los que se denomina habitualmente electroimán, ya que solo
tiene propiedades magnéticas si una corriente circula por el
conductor que lo constituye (Fig 1).
Estos electroimanes están constituidos por muchas espiras
“bobina” y se puede incrementar significativamente el campo
magnético generado si se utiliza un trozo de hierro como
núcleo de la bobina.
Figura 2. Campo magnético de una espira con la correinte en dos sentidos.

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IV. DESARROLLO:
IV-A. Construcción del Bobinado o rotor:
Para la elaboración del rotor fue necesario la utilización
de cable de cobre esmaltado numero 26, el cual se puede
adquirir en algunos almacenes de bobinado de motores como
Apolo, una vez con el alambre listo se fue desarrollando el
bobinado de cada una de las bobinas que serán colocada en
el rotor, para esto se utilizo un molde que sirvió de base para
facilitar el desarrollo de la bobina.
Figura 3. Alambre de cobre esmaltado # 26.
Figura 4. Terminado de los bobinados en el rotor.
Una vez desarrollado las bobinas se procedió a limpiar
o quitar el esmalte de los extremos de con el fin de
poder ir soldando los extremos ya montados en el rotor
que esta formado por un tubo de hierro de un centímetro
aproximadamente de diámetro que permite que sea fijado en
la madera que en este caso será la parte fija de nuestro motor,
y será fijado utilizando los rulimanes que están anclados en la
madera y permiten que el rotor, rote libremente y sin ningún
tipo de rozamiento.
Figura 5. Madera preparada usada para la construcción del estator.
Figura 6. Imán usado para el motor.
Cuando ya este montado el rotor se debe ir soldando los
bobinados que ya se desarrollaron con anterioridad de tal
manera que se complete el armado del rotor.

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Figura 7. Motor terminado unidas todas las piezas.
V. RECURSOS (ACCESORIOS - MATERIAL FUNGIBLE):
Alambre de Cobre para bobinados de calibre 26.
2 Rulimanes.
Fuente de alimentación.
2 cables.
Un imán de buena intensidad (parlantes grandes).
Madera Preparada.
Papel propio para desarrollar bobinados.
Cinta Aislante.
Cautin, pasta, estaño.
Figura 8. Herramientas utilizadas.
VI. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES:
En el motor eléctrico con corriente directa construido,
presenta: un par de torsión el cual es producido por la
interacción entre la corriente que esta circulando por la espira
y el campo magnético constante al cual está sometida la
espira debido a la presencia del imán, además un par de
torsión producido por la fricción de rozamiento ocasionada
por el aire, que cuando iguala la magnitud y al ser en sentido
contrario al anterior, causan que el motor se estabilice en una
velocidad angular constante.
Debido a que tanto el área de la espira como el campo
magnético son constantes y uniformes, la única manera de
obtener una variación de velocidades angulares mayores o
menores, es con el aumento o disminución de la corriente
que circula por la espira, respectivamente.
Si se reduce el rozamiento de la espira con el aire, tanto
como se desee, en teoría la velocidad angular de la espira
estaría próxima el infinito de esta manera resultaría imposible
de calcular. Por esta razón el cálculo teórico de la velocidad
angular en la realización de este proyecto no pudo ser
realizado.
Con la construcción de este motor eléctrico se pudo
evidenciar la simplicidad del dispositivo y el bajo presupuesto
con el que fue construido, teniendo presente que su desarrollo
es para fines didácticos, se pudo demostrar la efectividad y
validez de las interacciones magnéticas.
VII. REFERENCIAS
Clases de Automatización Industrial II, UPS 2015.
[1] Young. Física Universitaria con física moderna. Vo-
lumen 2. pg 932.
[2] Fisica I- Estática y Dinámica.
Movimiento Circular. Consultado en:
<http://génesis.uag.mx/edmedia/material/física/movimiento9.htm>
.