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Ramatura

I classici motori elettrici a spazzole soffrono tutti (chi piu' chi meno) di un male comune: durante la rotazione, come avviene in un banale spinterogeno, le spazzole forniscono energia ai giusti avvolgimenti sul rotore, collegandosi e scollegandosi opportunamente ai 3 contatti sul collettore. Essendo le correnti in gioco molto elevate e sotto l'azione combinata dello sfregamento e del suriscaldamento prodotto da questi rapidissimi collegamenti e scollegamenti, sia le spazzole che il collettore si consumano. Le spazzole hanno un costo piuttosto basso, si cambiano, il rotore, in certi casi, conviene recuperarlo.
Esiste un procedimento chimico atto a ripristinare il rame sul collettore.


Materiale occorrente:

Una vaschetta da fotografo (vecchio stile) o una vaschetta per gelato opportunamente modificata.
Una gomma per cancellare o un qualsiasi pezzo di gomma che possa adattarsi allo scopo.
Smalto per unghie (non scherzo, e' basilare).
I resti di una carrozza in lexan del tipo normale (non light).
Saldatore, stagno e robottino (opzionali).
Alimentatore da 0.6 volt (o pila+diodo o pila+resistenza).
Scarti di rame (fili elettrici, tubi del gas, grondaie...).
La soluzione blý.
Una bottiglia da almeno 1.5 litri con tappo a vite, meglio di plastica.
Un imbuto dedicato per travasare la soluzione.
Un luogo al di fuori della portata dei bambini.

Prima di iniziare, la coscienza mi impone alcune raccomandazioni:
Con le sostanze chimiche non si scherza, soprattutto al primo approccio e' imperativo utilizzare tutte le precauzioni ossia guanti in lattice, occhialoni, mascherina antipolvere. Una volta preparata la soluzione, la mascherina non sara' piu' necessaria.

La soluzione blý, ingredienti:



Solfato di rame. Bellissimo, non trovate?
Cercate un consorzio agrario e preparate una decina di euro.
La soluzione dev'esserne quasi satura.
Per 1 litro di acqua distillata ci vogliono 200-250 grammi di solfato di rame. Un litro basta e avanza, se volete farne di piu', dovrete moltiplicare il peso per il numero di litri.
Ci vorra' una notte, forse piu', per disciogliere i cristalli nell'acqua, almenoche' non decidiate di frullarli e polverizzarli. Se non avete fretta e' un procedimento sconsigliato, consiglio invece i guanti per maneggiarlo, se ne maneggiate grandi quantita', anche occhiali e mascherina. Ha un sapore schifoso e credo che sia anche tossico.
Se conoscete qualcuno che ha gia' fatto la ramatura, probabilmente avra' in cantina o in soffitta 9750 grammi di questa sostanza da regalarvi.




Acido solforico. Si trova negli autoricambi, chiedete la soluzione elettrolitica per batterie. Anche questa costa una decina di euro.
Occorrono 25 grammi di acido solforico, non trovandolo puro, dovrete fare i calcoli. Sulla confezione c'e' sempre la concentrazione in percentuale, percio', se trovate scritto 85%, dovrete metterne 30 grammi, se trovate (come me) 36%, allora dovrete metterne 70, fate la proporzione. Se la percentuale e' bassa mettete meno acqua nella soluzione,  nel mio caso 930 g di acqua e 70 g di soluzione. Le proporzioni possono essere ritoccate in seguito, spieghero' con quale criterio. Il solfato va disciolto prima di mettere l'acido, si scioglie piu' in fretta.


Ricapitolando: controllare la percentuale e calcolare le quantita' (acqua vs elettrolita), versare la giusta quantita' d'acqua in una bottiglia, pesare il solfato di rame e infilarlo nella bottiglia, agitare ogni tanto fino a completare lo scioglimento, aggiungere la giusta quantita' di acido, agitare bene.
L'acqua distillata necessaria costa pochissimo. Non prendete quella profumata per stirare, mi raccomando. Se la volete gratis senza uscire di casa basta grattare via un po' di brina dal frigo o dal freezer, se il vostro e' un "no-frost" basta deviare il tubicino che porta la condensa alla vaschetta sul motore e farlo entrare in una bottiglietta che andra' vuotata di tanto in tanto.

Rame sorgente:



Si puo' usare anche un ritaglio di grondaia, intendiamoci, io ho voluto provare subito con il filo elettrico, nato per condurre elettricita', ho pensato fosse il piu' adatto. In realta' lasciava parecchi residui sul fondo della vaschetta, cosi' ho provato a cambiare. Un piccolo scarto di tubo del gas come quello che si vede qui a destra e' sufficiente a ramare 4 o 5 indotti, Ho scartavetrato l'esterno per pulirlo ma, quando si e' trattato di passare all'interno, mi e' passata la voglia. Il risultato e' stato comunque ottimo e consiglio questo per praticita', pulizia e convenienza (nei cantieri ne buttano via metri e metri). Le tracce nere, esattamente dov'erano i fili, mi fanno pensare che se tutto lo sporco e' precipitato li, sul collettore c'e' comunque finito solo il rame. Secondo me il risultato e' lo stesso, col tubo si evita di dover filtrare la soluzione fra una ramatura e l'altra.



"Spartirame":




Occorre ritagliare 4 pezzi di lexan per "guidare" il rame. Il giusto spessore e' risultato essere, nel mio caso, quello delle normali carrozzerie da verniciare.
3 piccoli pezzi rettangolari vanno dimensionati per essere infilati nei 3 spazi fra i settori, i 3 contatti del collettore. E' importante che almeno uno dei 4 spigoli sia, il piu' possibile,  ad angolo retto, il motivo sara' comprensibile in seguito. E' possibile limare a mo di coltello uno dei lati che fa capo all'angolo retto, per facilitare l'inserimento della "paratia".
Un'altro "grande" pezzo di lexan, ricavato da un foro di una ruota, va tagliato e modellato perche' stia inpiedi, servira' a sparpagliare e a disturbare il flusso del rame, onde evitare che esso si depositi maggiormente sul settore piu' vicino al pezzo di rame "sorgente".



Vaschetta:




La gomma da cancellare va ridotta, squadrata e bucata come nella prima foto qui a sinistra, servira' a mantenere il rotore nella giusta posizione (verticale).
La vaschetta, a meno di non essere stati fotografi al tempo dello sviluppo casalingo, si puo' ricavare da una vaschetta per il gelato. Io ho ridotto l'altezza del bordo superiore per avere una visuale migliore, puo' essere fatto come no ma, nel caso, bisogna tenere conto dell'altezza della gomma, alla quale va sommata l'altezza del collettore, circa a quel livello sara' il pelo dell'acido, percio' conviene lasciare un paio di centimetri per spostare la vaschetta in tranquillita', senza versarsi l'acido sui piedi. Per tagliare la plastica ad un'altezza omogenea, ho fatto un segno con un pennarello, il procedimento e' illustrato a destra. Ho fatto una pila con custodie di cd, con una mano sorreggevo il pennarello sulla pila di cd e con l'altra muovevo la vaschetta fino ad ottenere un segno visibile su tutto il perimetro. Successivamente, con le forbici da elettricista, ho tagliato agevolmente la plastica. Con il peso del liquido, il contenitore si deformava, togliendo stabilita' agli oggetti in equilibrio posati sul fondo, ho risolto con un feltrino da seggiola tagliato in 4.




Power supply:

Per l'elettrolisi e' necessario che scorra della corrente, meno corrente scorre e piu' il lavoro viene bene, piu' corrente scorre e piu' velocemente crescera' il rame. Altri fattori che possono influenzare la velocita' e la precisione sono la concentrazione di acido, la lunghezza della vasca, la disposizione e le dimensioni delle paratie. Senza seguire alla lettera la legge di ohm, la corrente sale aumentando la tensione. Il giusto compromesso fra velocita' e precisione si ottiene con circa 50 mAh, nel mio caso e' stato sufficiente l'alimentatore da 0.7 volt che illustrero'. L'ideale sarebbe un'alimentatore variabile da zero a un volt ma e' possibile, come ho gia' accennato, variare la corrente spostando gli oggetti nell'acido, tipo avvicinando l'ostacolo al collettore si ha una riduzione del flusso, immergendo maggiormente il tubicino di rame "sorgente" nell'acido si ha un'aumento del flusso. Io tengo sempre collegato, durante tutto il processo, in serie al negativo, un'amperometro, lo accendo ogni tanto, durante le prime fasi, per controllare, poi lo spengo senza scollegarlo.
Per ottenere la tensione richiesta ci sono varie strade, la piu' semplice e diffusa comporta l'utilizzo di una cella da 1.2 volt con una resistenza da un centinaio di Ω  in serie. Il calcolo e' semplice 0.5 V diviso 0.05 A = 10 Ω dove 0.5 e' la differenza di potenziale fra il positivo della pila e il positivo del circuito da alimentare e 0.05 e' la corrente che deve scorrere.
Per ottenere una tensione piu' stabile e' sufficiente diminuire il valore della resistenza e inserire in parallelo al carico un normale diodo al silicio.
Se al posto della cella usate un alimentatore da 3.3, 5, 12 volt, si dovra' ricalcolare il valore della resistenza, se la caduta di tensione e' alta si dovra' anche calcolare la potenza della resistenza, essendo la classica da ľ di Watt, con un'alimentatore (ad esempio) da 12 V sara' necessario dissipare poco piu' di Ĺ Watt

Preparazione indotto:



Per prima cosa una bella tornita per togliere lo sporco, il grasso e creare una buona base per il nuovo rame. Da questo momento e' vietato toccare il rame. Poi, dopo aver pulito col cutter o con un pezzetto di carta vetrata fine uno dei "morsetti" delle spire, va stagnato appena appena. Dopo aver spelato e stagnato un filino elettrico va saldato al punto stagnato come nelle foto. E' possibile spelare tantissimo il filo e attorcigliarlo tutto attorno, uno dei 3 contatti lo becchera' di sicuro ma io credo che cosi' sia piu' preciso e pulito. Essendo la corrente irrisoria, se paragonata a quelle che di solito scorrono nel motore, possiamo considerare i tre settori come elettricamente collegati. Infine bisogna proteggere i morsetti con qualcosa... lo smalto per unghie (non vi prendevo in giro, visto?). Gli "spartirame" vanno incuneati in questo modo, l'angolo retto e' quello rivolto verso la parte posteriore del motore. Una volta infilato l'albero nella gomma, fare pressione piu' volte sulla stessa, in modo che stia piu' vicina possibile, l'ideale sarebbe che non ci fosse spazio fra l'indotto e la gomma. Anche gli "spartirame" vanno spinti in sede con assoluta certezza, guai se crescesse il rame fra un settore e l'altro, vi ci vorrebbero ore per limarlo via (fin'ora non mi e' mai successo).



Si balla!



Posate delicatamente il castelletto all'interno della vaschetta vuota e collegate tutto:
Il filino dal motore al negativo 0.7V, il positivo 0.7V al rosso dell'amperometro o direttamente al rame sorgente, il negativo dell'amperometro al rame sorgente.
Se usate la pila il circuito sara': filino negativo della pila, positivo della pila resistenza, resistenza amperometro, amperometro rame.
Date ora una bella scrollata alla soluzione blý e versatela nella vaschetta fino alla completa immersione della parte da ramare. Sistemate ora il "frangirame" con molta cautela, ricordando il principio di Archimede secondo il quale un corpo immerso in un liquido ... ecc... in pratica quello che sta' in equilibrio sul tavolo potrebbe non stare in equilibrio dentro la vaschetta.
Immergendo il tubicino di rame nel liquido blý si notera' subito l'aumento di corrente nel circuito, se l'amperometro funziona ed e' correttamente settato e collegato. A questo punto e' possibile regolare la corrente immergendo piu' o meno il tubicino nella soluzione. Ricordo che una crescita giusta si ottiene con circa 50-60 milliampere.
Durante la notte il rame crescera' di circa 1 decimo di millimetro l'ora, stare a guardarlo non passa piu', "e' piu' divertente guardare la vernice che si asciuga" (Paolo Cevoli).
Il mio consiglio e' pertanto di controllare un'ultima volta che la corrente non si riduca troppo presto, di spegnere l'amperometro e di andare a letto, gli elettroni lavoreranno per voi.




Il mattino seguente...




Il risultato potrebbe assomigliare ad uno di questi.
Se durante la notte la corrente aumenta con l'alimentatore stabilizzato non c'e' da preoccuparsi, e' normale, e' dovuto al fatto che la superficie da ramare e' aumentata. Se la corrente risulta inferiore potrebbe essere il tubicino che si e' consumato o la resistenza che si e' scaldata, anche in questo caso nulla di preoccupante. Se, nonostante la vostra perizia nel regolare la corrente, il rame dovesse crescere troppo lentamente, basta aggiungere acqua alla soluzione, se dovesse crescere troppo irregolare, basta aggiungere acido. Per questo ci vuole una bottiglia da 1.5 litri per 1 litro di soluzione. Alla fine una bella tornita, dopo aver dissaldato il filino, una passata col cacciavitino o col cutter fra un settore e l'altro ed e' fatta.



Un'ultimo ulteriore consiglio: una volta rimontato il motore, prima di collegare il reostato da 200 euro, fate girare il rotore fra i magneti, dentro lo statore, se il movimento vi sembra frenato, probabilmente lo e', significa che un po' di rame e' cresciuto dove non doveva crescere, niente paura, basta riaprire il motore e ripassare col cutter fra i settori. A volte il cortocircuito e' talmente sottile che risulta invisibile, a chiunque potrebbe sfuggire. Mi e' anche successo, semplicemente ruotando con forza il rotore frenato dal cortocircuito, di sentire il rumore della scintilla prodotta dalla fusione del residuo di rame, la differenza di scorrevolezza e' enorme, non puo' sfuggire.




E' possibile usare qualsiasi cosa
di rame per ramare.


E' possibile ramare nella stessa vasca
piu' indotti contemporaneamente.




E' possibile ramare una volta...


O due.




E' possibile dimenticarsi la soluzione nella vaschetta o non riuscire piu' a smettere di ramare, nel caso ributtate tutti i cristalli nella bottiglia e aggiungete acqua fino al ripristino.




Di tanto in tanto, la soluzione va filtrata, anche se io non l'ho ancora fatto (dopo una ventina di ramate) e va ripristinata l'acqua che evapora dalla soluzione, io mai fatto, a casa mia c'e' fresco, l'acqua non evapora.

Se non vi fidate (di me o di voi stessi) provate prima con un'indotto economico, magari recuperato da un Jonson o da un Mabuchi di bassa lega, come ho fatto io la prima volta.

Altre pagine che ne parlano:
www.dmmodel.it

Prima di tuffarvi nell'acido con tutti i vestiti, dovete leggere le avvertenze.

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