Ionizador de aire casero

un ionizador mejora la calidad del aire

Con los ionizadores -generadores de iones negativos- el polvo, polen y partículas suspendidas en el aire, incluso de carácter alérgico, quedarán depositadas en el suelo, evitando su respiración y consecuente enfermedad.

Su uso es especialmente aconsejable en personas sensibles a los cambios climatológicos y con problemas en las vías respiratorias, reduce el estrés producido por los equipos eléctricos.

Con el modelo industrial forzamos el aire del recinto a pasar por los filtros de membrana y por el sistema ionizador interno, sacando aire filtrado al exterior.

También tenemos la opción de incorporar lámpara germicida con lo que además de filtrado conseguimos que el aire salga desinfectado y libre de gérmenes.

¿Cómo hacerlo?

El ionizador se hace básicamente consiguiendo un alto voltaje (no es peligroso si sse tienen las debidas precauciones). Lo más sencillo es hacerlo con un multiplicador de voltaje.

Circuitos multiplicadores de voltaje

A lo largo del siglo XX se desarrollaron diversos máquinas y circuitos para obtener altos voltajes de corriente continua. Entre ellos están lo generadores Van del Graaf, los carretes de Rumkoff y otros como los multiplicadores de voltaje a partir de una corriente alterna de alta tensión que son los que describimos aquí. Estos circuitos se desarrollaron durante por Cockroft y Walton en 1932 como fuente de alta tensión para un acelerador de partículas para experimentación nuclear. En la página http://wavecrypt.***, puede encontrarse mas información sobre alto voltaje.

A continuación se representa el circuito que corresponde a la celda básica de un multiplicador de tensión

Ionizador de aire casero

Como se puede ver esta formado por dos diodos y dos condensadores. Su suponemos que el consumo de corriente es nulo, El voltaje en continua Vout, es dos veces el voltaje de pico de la corriente alterna de entrada Vin. La salida es de tensión positiva. Esta celda básica, teóricamente, se puede repetir cuantas veces sea necesario aunque en la práctica a partir de diez veces su rendimiento no resulta aceptable.

electricidad

En el circuito anterior se han conectado cinco etapas multiplicadoras en serie con lo cual, el voltaje de salida (positivo) es aproximadamente 10 veces el voltaje de pico de la entrada.

Para obtener voltajes positivos en vez de negativos basta con invertir el sentido de los diodos, pero resulta mas conveniente construir un subconjunto que simplemente cambiando las entradas y las salidas para que proporcione voltajes negativos o positivos.

aire

Como puede verse, si consideramos masa (o común ) el terminal 2 y conectamos la entrada de alterna al 1, La salida 4 proporcionara frente a 2 una salida positiva. Para obtener salidas negativas se conecta la entrada de alterna a 3, consideremos masa a 4 y la salida la obtenemos en 2 (considerando masa en 4).

Valores de los componentes

Generalmente los diodos y los condensadores de toda la red de multiplicadores tienen el mismo valor. Esta claro que la tensión inversa máxima de los diodos y de los condensadores debe ser al menos dos veces la tensión de pico de la entrada aunque se aconseja dejar un margen suficientemente amplio.

No vamos a desarrollar las formulas para calcular el rizado, tan solo alguna receta suficiente para conseguir un buen funcionamiento del circuito. En teoría cuanto mayor sean estos condensadores menos rizado tiene el generador. No obstante cuanto mayor sea esta capacidad mas energía se almacena en ellos con lo cual si el valor es demasiado grande cualquier descarga accidental se transformara en un rayo con capacidad para destruir muchos circuitos. El valor mínimo de estos condensadores puede considerarse para un rizado de un 5 % de la tensión de nominal de suministro. Este valor disminuye con la frecuencia de operación y aumenta con la corriente esperada de consumo.

Como caso practico, un circuito multiplicador que opere a 20 kHz, alimentado con corriente alterna de entre 10 y 15.000 voltios y una corriente de 2 mA o menos puede operar con un rizado bastante aceptable empleando condensadores de 1 nF. Si operamos a la mitad de frecuencia o pensamos en el doble de intensidad, o si necesitamos la mitad de rizado el valor de estos condensadores deberá ser el doble.

Algunas veces he pensado en emplear un transformador de neón con una salida de 15 kV de pico para alimentar un multiplicador. Pensaba en obtener corrientes del orden de los 20 mA, para lo que debía emplear condensadores de al menos 400 nf a 15.000 voltios. Con un pequeño calculo ( E= 1/2 CV2) se calcula que la energía almacenada en cada condensador es de 50 julios, mas o menos el equivalente a la de una bala de pistola. Suficiente para destruir los diodos u otros componentes en caso de una descarga accidental. Si en vez de operar a 50 Hz operásemos a 20 khz los condensadores pueden ser 400 veces inferiores y su energía almacenada 400 veces menor. Como se puede ver es evidente la ventaja de operar a las frecuencias mas altas posibles. Los condensadores son menores, lo cual produce un aumento en la fiabilidad y una enorme reducción del coste de los componentes y el tamaño.

Diodos. Los diodos deben soportar al menos el doble de la tensión de los condensadores y deben ser lo suficientemente rápidos para operar a las frecuencias decididas. Muchos diodos como los empleados en hornos microondas son adecuados para trabajar a la frecuencia de la red, pero no lo son para trabajar a 20 Khz que es el caso en que estamos.

Ejemplo:

Abajo un multiplicador de voltaje sumergido en aceite de 300.000 voltios 1 mA (no tiene porqué quedar así, este no es un ionizador, es un multiplicador de voltaje)

ionizador

Los componentes azules y amarillos son exactamente el mismo condensador de 1 nF 15 Kv, la diferencia de color se debe a que son de distinto fabricante.

El tubo esta cerrado en su parte inferior con un tapón de metacrilato pegado. En la parte superior se cierra con un tapón con una junta tórica que se fija mediante unos tornillos de plástico. El sistema resulta hermético y no pierde aceite. Tanto en el cierre inferior como en el superior hay dos conectores de dos contactos.

En el interior del tubo hay una placa de metacrilato de 10 x 30 x 550 mm con un conector en cada extremo que se acoplan con los de los cierres. Sobre esta placa se montan los componentes según el esquema expuesto anteriormente, de manera que simplemente sacando la placa e invirtiendo su sentido se puede pasar de generación de voltaje positivo a negativo. Como se puede ver en las fotografías, se deja una pequeña cámara de aire en el interior del tubo para permitir la dilatación del aceite.

La placa de plástico contribuye a dar estabilidad mecánica a la red de condensadores y diodos. Para mejorar la estabilidad conviene, de cuando en cuando, atar los componentes a la placa mediante un hilo de material no conductor. (nylon por ejemplo)

Casero

Ionizador de aire casero

Un circuito completo para un ionizador casero podría ser el siguiente:

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Acá hay otro:

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