GRABADO ELECTROLÍTICO

28.3.10

CARACTERÍSTICAS Y MATERIALES

ELECTRÓLISIS

La electrólisis transforma la energía eléctrica en energía química. La electrólisis tiene lugar en las cubas electrolíticas. Una cuba electrolítica es un recipiente que contiene un electrolíto en el que se sumergen dos electrodos; ánodo y cátodo. Estos electrodos se conectan a una fuente de corriente continua (una batería) al ánodo al polo positivo y el cátodo al lado negativo.

Cuando se conecta la batería se producen dos semirreacciones: de oxidación en el ánodo y reducción en el cátodo.

Instituto Nacional de Chile

PRINCIPALES CARACTERÍSTICAS

Mordida: Actúa de forma perpendicular, siempre hacia abajo, lo cual proporciona lineas precisas.

Efectos de borde: Durante la electrólisis se genera mayor tendencia a morder hacia los bordes que en el centro.

Efectos de línea: Las líneas aisladas se muerden más que las líneas tramadas.

PRINCIPALES MATERIALES

Sulfato de Cobre:
- Empleado como electrolíto, su concentración influye en los resultados. Las concentraciones recomendadas son 160gr x litro de agua destilada y 200gr x litro de agua destilada.
- La solución no se agota, lo que la hace muy estable, sin embargo el agua destilada se evapora y hay que mantener su nivel.
- Durante la electrólisis no se generan residuos ni gases tóxicos.

Rejilla de acero inoxidable:
- Corresponde al ánodo negativo que recibe el cobre, debe ser del ancho de la cubeta.

Pinzas de cocodrilo de punta plástica:
-Para un mejor contacto electrolítico.

Tira de contacto:
- Permite hacer un puente eléctrico entre la plancha de cobre y el polo positivo.
- Debe ser de cobre, aproximadamente de 1,5 x 30 cm

Cubeta Vertical:
- Puede ser de plástico, PVC, resina, etc.
- En la boca de la cubeta deben colocarse 2 barras de cobre (electrodos) a una distancia de 6 – 10 cm, las cuales deben quedar fuera de la solución electrolítica. A una de las barras se le conecta el terminal negativo de la fuente de poder y se le cuelga una rejilla de acero inoxidable (ánodo); a la otra barra se le conecta el terminal positivo de la fuente de poder y se le cuelgan las planchas de cobre a ser grabadas (cátodo).

Importante: los polos positivo y negativo no deben tocarse entre si mientras esta en funcionamiento la fuente. (podría causar cortocircuito)

Características de la Fuente de Poder:

- Corriente continua
- Pantalla digital con control de voltaje (0-9 voltios) y amperaje (10-15 amperios)
- Precauciones: No subir el voltaje más allá de los 2 voltios, ya que se comienza a generar hidrógeno y oxigeno (elementos muy explosivos). Alfonso Crujera aconseja trabajar entre los 0,5 y 1 voltios, ya que el amperaje el que determina la calidad de la mordida.

Se pueden utilizar Fuentes de Poder alternativas: Baterias de auto, Fuentes de poder de computador modificadas, transformadores, etc.

PREGUNTAS FRECUENTES:

¿Gasta mucha energía?

- No, equivale a tener encendida una ampolleta.

¿Me puede dar la corriente?

- No, el voltaje que se ocupa es muy bajo.

27.3.10

INVESTIGACIÓN: Electrolisis con Fuente de Poder de Computador modificada

Grabando a 0,5 Volt

Materiales y componentes empleados:
- Fuente de Poder de computador 500 Watts
- Mosfet IRF 530: 14A, 100 Volts, 68W
- Circuito de control basado en el integrado NE555N.
- Voltímetro (Tester)

Mosfet IRF 530 __________ NE555N__________ Voltimetro

Fuente de poder de computador:
Estas fuentes son fabricadas con disitintas características de acuerdo al computador donde se van a emplear y sus componentes constituyen una buena base para crear una fuente de poder regulable alternativa.
Las principales características que esta fuente debe tener para ser modificada:
-La línea de 5 volts debe tener una capacidad mínima de 20 Amperes.
-Debe tener OVP (over voltaje protectión) y OVC (over current protection), es decir, protección contra sobreconsumo de voltaje y amperaje para evitar que la fuente se dañe en caso de exceder su capacidad.

Circuito de control:

Las fuentes de poder de computador entregan un voltaje fijo y cuentan con 3 líneas de Voltaje: 3, 5 y 12 Volts; de las cuales utilizamos la línea de 5 Volts debido a que cuenta con una buena relación amperaje/voltaje.
El circuito de control tiene como función regular la cantidad de voltaje que se aplica en el proceso de electrólisis en un amplio rango, variando desde 0 a 5 Volts según lo que se necesite.
El circuito de control más básico es muy barato y fácil de construir, pero requiere constante atención del operador para mantener el voltaje deseado y no exceder los tiempos del baño electrolítico.
Los componentes más importantes del circuito de control son un circuito integrado NE555N y un MOSFET IRF 530. El integrado NE555N es un circuito oscilador que genera una onda cuadrada en su salida. Su frecuencia y ciclo de trabajo se controlan mediante resistencias, un condensador y un potencíometro. El sistema utilizado para regular el voltaje, se conoce como PWM (modulación de ancho de pulso por sus siglas en inglés). Este sistema consiste en generar pulsos que son 0 o 5 Volts, de modo que al variar la cantidad de tiempo que dura el pulso de 5 Volts se controla el voltaje total:

El integrado NE555N no es capaz por si sólo de controlar las cantidades de corriente requeridas en el proceso de electrólisis, para esto se usa otro componente llamado MOSFET que es una especie de interruptor electrónico, el cual se activa cuando recibe un pulso del circuito integrado. Cada MOSFET posee capacidad para 14 Amperes. Poniendo varios de estos en paralelo, se puede multiplicar la cantidad total de Amperes que pueden controlar. Es necesario tener un voltímetro conectado a los electrodos de modo que el operador verifique cuanto voltaje se aplica durante el proceso de grabado.
Otro tipo de circuito de control, un poco más complicado de armar y más caro, podría permitir al operador programar la cantidad de voltaje que se usará en el proceso, así como los tiempos de grabado. También podría monitoriar y registrar la resistencia al paso de la corriente entre los electrodos, temperatura y otras variables a considerar dentro del proceso de investigación.
La forma de controlar el voltaje es la misma que usa el circuito de control más básico (PWM), pero en este caso requeriría de un microcontrolador como el PIC 16F873A y algunos otros componentes según los datos que se quieran recoger dentro del proceso de grabado.
Otra posibilidad interesante que ofrece el microcontrolador, es trabajar la regulación de voltaje haciendo uso de distintos tipos de ondas, no sólo cuadradas, lo que podría llevar a distintos resultados en el grabado del metal.

INVESTIGACIÓN: Osciloscopio que mide las ondas generadas por la electrolisis

Osciloscopio:

El uso de un osciloscopio no es completamente necesario, pero puede ser de gran ayuda al estudiar los resultados que tiene el uso de distintas formas de onda durante el proceso de grabado.
Un osciloscopio profesional puede ser bastante caro, pero existe una alternativa de muy bajo costo: Mediante el uso de la tarjeta de sonido de un coputador como medio de captura y unos pocos componentes electrónicos, es posible graficar que es lo que sucede en la cubeta con presición bastante aceptable.

Forma de onda generada por el circuito de control más básico, gráfico correspondiente a lo que se midiende en los electrodos durante el proceso de electrólis. Se observa que la señal corresponde a una forma de onda cuadrada con bastante ruido.

Tira de prueba con mordida abierta – sin resina (Micropunt0)

Solución: 160 gramos de sulfato de cobre x 1 litro de agua destilada
Voltaje: 0,5 volts
Tiempos: intervalos de 15 minutos
Metal: cobre
Resina: sin resina, mordida abierta

Cuando se graba con electrólisis no es necesario utilizar resinas, la electrólisis produce micropuntos en la superficie del metal expuesto.

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25.3.09

4 horas a 0,5 Volt - Fuente de Poder de PC modificada

Aumento de 15x al metal expuesto por 4 horas continuas a 0,5 Volt – Las líneas no se pierden, se mantienen limpias y precisas.

EJERCICIO DE TALLER "Sobre la mesa", Taller 99, Chile
Grabado– I (Aguafuerte)

Etapa I: dibujo de lineas gruesas sobre barniz de dibujo tradicional expuesto a 0,5 Volt durante 4 horas continuas.
Resultados: la línea grabada es muy limpia y precisa. El barniz protector tradicional se levantó en algunos puntos; por lo cual utilizamos "Goma Laca", la cual resultó ser más efectiva.

Grabado – II (Micropunto / Aguatinta)

Etapa II: Reserva de blancos con barniz protector tradicional y luego con "Goma Laca" expuesto a 0,5 Volt durante 4 horas continuas.
Resultados: no se logra el negro, es necesario colocar la plancha en la cubeta electrolitica por más horas.