Mis experiencias a la hora de fabricar mi propio telescopio reflector Newton. Materiales y donde conseguirlo, precios, pasos a seguir, problematicas varias.
El objetivo final es fabricarlo con el menor presupuesto posible y compartir toda la experiencia y anécdotas de este proyecto, a lo largo del tiempo, desde su principio hasta el final
Estos días he seguido con el trabajo de desbaste más fino de la flecha del espejo principal, después de unas cuantas "mojadas" con carburo de granulometría 180 he pasado hoy al carburo de 280.
Los cambios son notables en el acabado de la superficie, cada vez más fina, puesto que los granos del carburo utilizado son cada vez más pequeños.
Mañana terminaré el trabajo con carburo de 280 y tendré que parar unos días hasta que me lleguen las cantidades adecuadas del carburo de las granulometrías siguientes: 400, 600, 800, 1200.
La flecha ha evolucionado desde 1.90 mm hasta los 2.00 mm (aproximados) al final de la jornada de hoy.
En el trabajo de mañana cambiaré a la posición de "espejo abajo" para volver a disminuir un poco la flecha puesto que pretendo que al final la focal del telescopio esté más o menos en f 7.0.
He realizado de nuevo la prueba de la moneda, para de alguna forma verificar la lectura del calibre. Esta vez puesto que tengo unos 2.00 mm de flecha he utilizado una moneda de 10 céntimos de Euro, puesto que tiene un grosor de 1.97 mm.
En las fotos se aprecia efectivamente que la moneda pasa por debajo de la regla sin tocarla, así que la medida de 2.00 mm no es errónea del todo.
A pesar de estar mucho más lisa, la superficie seca del cristal aún no refleja imágenes, así que para realizar las primeras pruebas de Foucault (más que nada para probar la máquina construida) tendré que esperar.
Fotografía de la superficie desbastada con carburo de 180
Fotografía de la superficie desbastada con carburo de 280
Hoy me he dedicado a desbastar con el grano de 180 y carreras centradas, tal y como indican los manuales.
Los cambios que puedo apreciar son la diferencia de las fracturas del cristal que genera el desbaste. Lógicamente el grano de 180 deja fracturas mucho más finas, pero por ahora no lo suficientemente finas como para que el espejo refleje imágenes, así que aún no puedo probar el aparato de Foucault.
No he estado intercambiando "espejo arriba" - "espejo abajo" cada vez que realizo una nueva mojada (una mojada es el cambio de abrasivo después de varias carreras cuando observamos, más bien escuchamos, que el abrasivo está totalmente gastado, fracturado, agotado).
Al no intercambiar el espejo de posición se genera un aumento de la flecha, que ha pasado de 1.70 mm a 1.90 mm. más o menos.
Muestro unas fotos: la foto de la flecha con la "famosa" moneda, una vista general de toda la flecha donde podemos apreciarla perfectamente, y un trozo de cristal donde la mitad está trabajada con carburo de grano 80 y la otra mitad con carburo de 120.
Por otra parte indicar que el aparato de Foucault ya dispone de instalación eléctrica pero hasta que no pueda utilizarlo y disponga de los accesorios que faltan, patas y mandos, no lo volveré a mostrar.
Fotografía: detalle de la flecha
Fotografía: detalle de las fracturas con carburo de 80 (zona derecha) y carburo de 120 (zona izquierda)
Hoy he avanzado un poco más en la construcción de la máquina de Foucault cuya utilidad ya ha sido descrita en la anterior entrada.
Casi he terminado la parte mecánica: tornillos de desplazamiento vertical y longitudinal, muelle recuperador y tubo de desplazamiento.
El tubo de desplazamiento es una aportación de la empresa Solpranos, excelente ingeniería y empresa de instalación y mantenimiento de instalaciones de calefacción, aire acondicionado, energía solar, biomasa,etc.. su enlace está en la sección de enlaces. Se trata de un tubo de cobre hueco utilizado para instalaciones de calefacción.
No he utilizado las abrazaderas que se mostraban en el vídeo anterior pues he decido que queda mejor atornillándolo directamente a la base a través de unos orificios practicados perpendicularmente.
La mitad de la abrazadera la he utilizado como elemento guía del desplazamiento longitudinal atornilladas a la plataforma de desplazamiento.
Los tornillos de desplazamiento están realizados cortando a medida varilla roscada M5. Los tornillos que los guían están medio embutidos y pegados a la madera, tanto el horizontal como el vertical.
Las zonas de contacto de los tornillos contra las maderas que empujan disponen (por ahora solo la del tornillo vertical) de trozos de chapa de aluminio (sobrante de la construcción de la herramienta de corte de los cristales), para minimizar el rozamiento y también para evitar que a madera resulte dañada.
El muelle recuperador está enganchado a una "V" metálica atornillada en la parte inferior de la plataforma de desplazamiento y a otra "V" que inmoviliza la pieza de madera que guía en tornillo horizontal.
El precio de la varilla roscada, tuercas, arandela, abrazaderas y muelle es de 5 Euros.
Los elementos de la instalación eléctrica ya los he comprado: microinterruptor, diodo led de 4,5 Voltios, una resistencia para provocar una caída de tensión también de 4,5 Voltios para alimentar al diodo desde una pila de 9 Voltios, y el clip de conexión a la pila. El precio total de estos elementos es de 1,50 Euros
En cuanto pueda instalaré los elementos eléctricos.
Falta por comprar e instalar: mandos para los tornillos, las 4 patas roscables para nivelación y ajuste (Leroy Merlin 1,95 Euros).
La instalación del comparador decimal (precio en Ebay 15 Euros) no será realizada por ahora, esperaré hasta terminar el desbastado del cristal hasta el grano 280 por lo menos.
A pesar de no tener aún el cristal preparado, he dado comienzo a la construcción del aparato de Foucault.
Tal y como se ve en el vídeo, falta el tubo guía, los tornillos de desplazamiento horizontal y vertical, la instalación de la cuchilla, el muelle recuperador de posición, la fuente de luz y la fuente de alimentación, pero hay que aprovechar estos días en los que tengo algo más de tiempo.
El aparato de Foucault fue una brillante idea de León Foucault descritaen 1858por el físico francéspara medirlas formascónicasdeespejos ópticos, con un error en los márgenesmediblesde fracciones delongitudes de onda dela luz (oAngstroms,millonésimasde pulgada,o nanómetros).
Es el más común usadopor los fabricantes detelescopiosde aficionadospara calcularpequeños espejosastronómicos.Surelativamente simple y bajo costopueden producirlas medidas"costo-calidad" más efectivas que la mayoría de las otras técnicas.
Su genialidad reside en que hace posible observar la curvatura del espejo como si estuviese iluminada desde un lateral, logrando así la visualización perfecta de las curvas de dicho espejo mediante las sombras proyectadas al interrumpir los rayos de la imagen, creada cerca del foco, por medio de alguna superficie con un filo muy definido, por ejemplo una cuchilla de afeitar; por este motivo también se llama método del cuchillo.
Así está a día de hoy mi tester de Foucault construído con el material y las medidas indicadas en los planos de la entrada anterior
Una vez he logrado la flecha deseada, debemos obtener una buena esfericidad de la curvatura. Dejamos atrás el desbaste con carburo de 80 y pasamos a la realización de "carreras centradas" o "carreras normales".
Se prosigue el trabajo con el carborundum 120 cuyos granos dejan fracturas menos profundas debido a su menor tamaño.
Desde ahora y de manera general adoptaremos para el resto del trabajo carreras normales, sobre las cuales hay que llamar especialmente la atención: consisten en un movimiento de vaivén casi centrado cuya amplitud total es aproximadamente de 1/3 del diámetro de los discos (en consecuencia deben sobresalir 1/6 hacia cada lado, o sea 3 a 4 cm con un espejo de 20 cm) con un desplazamiento lateral constantemente variable pero limitado a cada lado a 1/8 como máximo. La forma de las carreras puede también parecerse a una V o a una W o a un rizo más complicado tal como ∞ por ejemplo. Cada 5 ó 6 carreras se gira un poco el disco superior entre las manos mientras que gira uno mismo como durante el desbastado.
Lo que es esencial en todo esto es solamente respetar más o menos por término medio la amplitud de 1/3 y variar las carreras lo más posible de modo de no trabajar siempre sistemáticamente de la misma manera; la ley de los promedios hará el resto y, si no se llega a cometer una torpeza excepcional y sistemática (presión anormal de las manos siempre en el mismo punto de la carrera), las superficies no se apartarán en promedio de la esfera sino en una magnitud muy inferior al diámetro de los granos del abrasivo interpuesto.
Vídeo que muestra la realización de las carreras centradas
Por el momento ya he terminado con las "carreras desplazadas" alcanzando un valor de flecha que creo que me será suficiente, tal y como he comentado en la anterior entrada.
Quizás esta tarde comience a utilizar el carburo de 180 y posteriormente el de 280 con "carreras centradas" para conseguir la forma esférica del espejo.
Además en cuanto la superficie del espejo esté un poco más lisa podré realizar las primeras pruebas ópticas para comprobar la distancia focal (método de la linterna).
Cuando el cristal esté mucho más liso podré realizar el test óptico de Foucault, pero para ello me hace falta construir uno de estos aparatos. He visto varios modelos por internet y ya me he decidido a construir uno.
Seguramente a lo largo de la construcción improvisaré cambios estéticos y funcionales pero se construirá fundamentalmente con materiales lo más baratos posibles para no alejarnos del objetivo final de que el telescopio sea muy muy barato.
Materiales:
Tablero de madera (para el cuerpo del aparato)
Tornillos (para armar las distintas partes)
Abrazaderas de tubo de cobre de fontanería (para soportar el tubo de desplazamiento horizontal)
Tubo de cobre de 12 mm (para el desplazamiento horizontal)
Dos tornillos de desplazamiento (uno para el desplazamiento horizontal y el otro para el lateral)
Una pequeña bombilla (estrella artificial)
Pila (fuente de energía para la bombilla)
Cables de conexión
Microinterruptor (encendido de la fuente de luz)
Una hoja de afeitar (que será la cuchilla de Foucault)
El diseño es muy simple y barato, aquí dejo mis planos y a pesar de que de diseño con 3D Studio no tengo ni idea, he visto varios manuales en youtube que me han permitido modelar el aparato antes de construirlo, aunque de una forma muy primitiva (sin los elementos que no sé dibujar en 3D Studio: luz, sin tornillos, etc..)
Los planos está realizados de forma que todo el conjunto se pueda cortar de un cuarto de tablero DM de 10 mm, que es el tamaño mínimo que venden en el Bricoking. Hay dos bases de 25 x 30 mm para juntarlas y crear una base principal de 20 mm de espesor, pues de otra forma haría falta comprar otro cuarto de tablero de 20 mm sólo para la base. El precio del tablero es de 5.89 Euros.
Lo primero indicar que no voy a respetar lo comentado en la anterior entrada, puesto que mi primera intención era obtener un espejo para un telescopio con relación focal f/D 6, y ello implica una flecha de 2 mm, más o menos, puesto que he leído un comentario que aconsejaba una relación focal de más o menos 7.7 para un diámetro de 200 mm ya que las posibilidades de éxito con la calidad del telescopio son mayores.
Aunque me he quedado sin carburo de 80 y no llega hasta el 10 de abril, (según me han dicho en la tienda) no estaba dispuesto a estar con los brazos cruzados todos estos días de vacaciones, así que me he puesto a trabajar con el carburo de 120.
Puesto que la granulometría es mucho más fina, a igual tiempos de trabajo el desbaste es menor, pero vale la pena seguir con este proyecto.
Así que me he puesto a desbastar y he llegado a una flecha de 1.70 mm, según las medidas realizadas.
Con esta flecha las características del telescopio son:
Diámetro del espejo "D": 200 mm
Radio del espejo "r": 100 mm
Flecha: 1.70 mm
Focal "f": 1471 mm
Radio curvatura "R": 2942 mm
Relación focal "f/D": 7.35
Creo que las características son aceptables y las intentaré mantener durante la fase de desbaste fino y pulido.
Dejo una foto y un vídeo
Fotografía de la flecha y una moneda de 1 céntimo de Euro
Vídeo de la moneda de 1.67 mm pasando por debajo de una regla
Ayer mientras comía he estado repasando los cálculos de la flecha y.....ESTÁN MAL !!!!!
Seguramente las prisas y la falta de experiencia han sido los motivos. Tengo que reconocer que mis amigos Arturo y Alberto, gerentes de Integral Ingeniería (una buena oficina técnica de ingeniería industrial ubicada en Vilagarcía de Arousa), hace ya algún tiempo me comentaron que creían que este cálculo tenía errores.
Efectivamente!!. La flecha está mal calculada. Así que, como es de sabios, reconozco mi error y le pido disculpas.
El error que cometí fue fundamental. El foco del espejo "f" no está ubicado sobre el radio de curvatura "R" sino que el foco "f" está a la mitad de distancia del radio de curvatura "R".
Yo dibujé el foco f sobre el radio de curvatura R y el resultado fue una flecha de 4.16 mm.
La gran suerte ha sido quedarme sin carburo de 80, pues me obligó a parar el desbaste provisionalmente (el carburo me llega de nuevo el 10 de abril, más o menos) y esto propició que retomase de nuevo la lectura del libro de Teixereau dándome así cuenta del error.
Así pues recalculemos:
"D" diámetro del espejo principal: 200 mm, por lo tanto...
"r" radio del espejo principal: 100 mm
f/D, relación focal que quiero para el telescopio: 6
esto implica que la distancia focal "f" será de 1200 mm Y POR LO TANTO el radio de curvatura "D" será de 2400 mm, puesto que dicho radio es siempre el doble de la distancia focal. ESTE HA SIDO EL ERROR!!!.
Por lo tanto aplicando de nuevo la fórmula ya conocida
φ = r2 / 2R
Donde:
φ, es la flecha que debemos conseguir desbastando y puliendo el espejo
Ya he terminado de cortar los dos cristales por lo que ya dispongo de la HERRAMIENTA, que será el cristal que ubicaremos en la posición inferior del banco de trabajo, y el ESPEJO, que es el cristal que posicionaremos encima de la HERRAMIENTA.
La HERRAMIENTA la pondremos en el banco de trabajo fijada por tres trocitos de madera de forma que nos permita rotarla cuando lo necesitemos.
Ya podemos empezar el desbastado del espejo principal, con carburo de silicio de granulometría 80 comenzaremos el proceso, frotando el espejo sobre la herramienta con CARRERAS DESPLAZADAS; estas son movimientos de vaivén con el carburo por medio y agua para provocar el desgaste de ambos vidrios.
La HERRAMIENTA adoptará una forma CONVEXA y el ESPEJO principal una forma CONCAVA, que será la superficie que formará el verdadero espejo una vez esté plateada o metalizada.
Foto del cristal cortado
Foto de la HERRAMIENTA inmovilizada
Vídeo de las carreras con desplazamiento
Las carreras con desplazamiento las ejecutamos en grupos de 10, después de cada uno de los cuales giramos un cuarto de vuelta el cristal de espejo. Después de 4 grupos de 10 carreras, giramos un cuarto de vuelta la herramienta, tal y como recomiendan en las webs de construcción de telescopios consultadas.
Después de aproximadamente una hora de trabajo ya podemos
apreciar la flecha que se va formando en el cristal (espejo primario)
Después de unos días sin actividad por motivos personales, este sábado me he puesto a cortar el segundo cristal, el que hará de espejo principal.
El primer paso, que no he explicado en las otras entradas, es conseguir la inmovilización de la herramienta de corte para que al rotarla, pase siempre por el mismo sitio, consiguiendo así hacer una "huella primaria" sobre el cristal.
Cuando esta huella sea lo suficientemente profunda, uno o dos milímetros, podremos retirar los elementos de inmovilización de la herramienta (son unos tacos y listones de madera que se ven en el vídeo) pudiendo así cortar mucho más rápido y mejor.
Vídeo en el que podemos ver la herramienta inmovilizada.
Una vez que tenemos la herramienta inmovilizada podemos empezar el proceso de corte, para ello esparciremos un poco de carburo de silicio de 80 más o menos por la zona por la que pasará la herramienta de corte cuando la giremos y humedeceremos un poco esos granos de carburo con agua.
Cuando la herramienta haya realizado una huella de más o menos uno o dos milímetros, como hemos comentado anteriormente, podremos quitar las piezas de madera que la inmovilizan.
Vídeo en el que mostramos el inicio del proceso de corte.
Después de 2 horas y 45 minutos el resultado es éste:
Después de probar varias alternativas mi herramienta de corte de vidrio BARATA, ya es todo un éxito. Como comento siempre el objetivo es la construcción del telescopio con medios accesibles a todo el mundo y baratos.
He probado varias alternativas pero la mejor ha sido ésta: un trozo de chapa de aluminio atornillada a un trozo de tubo de PVC del diámetro que deseamos cortar.
El tubo de PVC es el soporte que garantiza la redondez de la chapa. Al atornillar la chapa (en este caso de aluminio pero sirviría cualquier otro material) al tubo de PVC garantizamos una redondez perfecta.
El trozo de tubo de PVC de unos 12 cm de largo es de los restos de una obra.
La chapa de aluminio es de los restos de una carpintería metálica de mi amiga Clara. No obstante se podría utilizar chapa de acero galvanizado de cualquier portalón, contenedor, lata o cualquier otro artilugio desguazado. Mi primera intención fue conseguir un trozo de chapa de la que se conforman los conductos de ventilación de los garajes. Es muy fácil de conseguir, tan sólo hay que visitar a cualquier instalador de climatización y/o ventilaciones. O si en vuestro entorno están terminando la construcción de algún edificio, existe la posibilidad de que disponga de ventilación forzada, así que sólo hay que preguntar por el instalador y sin duda, os facilitará un trozo de la chapa sobrante.
El único requisito de la chapa es que tenga algo más de 1 mm de grosor para que su borde cortante no se deforme al realizar sobre el el esfuerzo y los movimientos de corte necesarios.
Puesto que el perímetro de un círculo de 20 cm de diámetro (8") es aproximadamente unos 63 cm, mi trozo de chapa tiene 63 cm de largo y unos 10 cm de alto, esto es una miseria de chapa, así que nadie pondrá inconveniente en darla totalmente gratis.
El trozo de tubo de PVC igual, es un resto de obra de unos 15 cm de alto.
Tanto el largo del trozo de tubo como el alto de la chapa pueden ser medidas mucho más pequeñas puesto que la altura de corte del cristal es de 1.5 cm (en mi caso).
Para ahorrar esfuerzos, como se ve en el vídeo, utilizo un trozo de barra de acero que encajada en el tubo de PVC me permite aumentar el radio de giro del movimiento. Así que si nos acordamos de la física elemental, en un par de fuerzas, al aumentar el radio disminuye la fuerza que hay que ejercer para el mismo momento final. Resumiendo: hago menos fuerza.
Con el fuerza vertical de corte lo mismo: para no tener que hacerla yo, se la encargado al mismísimo Sir Isaac Newton, esto es, que me ayude la fuerza de la gravedad. Así que he utilizado una piedra que tengo en el salón de adorno para que se encargue de este esfuerzo (iba a decir trabajo, pero como no hay desplazamiento, no hay trabajo).
Muy importante: en el borde de corte de la chapa metálica, con una hoja de corte de acero, se han practicado varios "dientes de corte" que combinados con la acción de carburo de silicio de 80, realizan el corte muy bien.
Prestaciones: he conseguido cortar unos espectaculares 9 mm en una hora!!! esto es más de 2 mm cada cuarto de hora!!!. Una vez visto otros vídeos de internet y leído el proceso de corte en otras webs, la velocidad de corte de mi herramienta MANUAL iguala e incluso supera a las de otras personas
Precio de la herramienta de corte: 0.60 Euros
Trozo de tubo de PVC: 0 Euros (es un resto de obra)
Trozo de chapa metálica: 0 Euros (es un resto de taller)
Trozo de barra de acero: 0 Euros (es un resto de obra)
Comentar que este blog no está parado, simplemente desde hace unos días, desde la última entrada, estoy en "stand-by".
Ya que el reto principal no es tener un telescopio, sino que es la construcción de mi telescopio sin utilizar, en la medida de lo posible, herramientas que no estén al alcance de todo el mundo y además, cuando me sea posible, realizar yo mismo todas las piezas y operaciones, he decidido no comprar los cristales cortados.
Por lo tanto estoy desarrollando mi herramienta y la técnica de corte más adecuada, ya he avanzado un poco, pero no está optimizada.
Hay videos en youtube pero no están bien explicados ni detallados como a mi me gustaría.
En cuanto termine compartiré mi experiencia con el corte de los vidrios, la construcción de la herramienta (a partir de desechos de obra) y la técnica; mediante texto y vídeos explicativos.
Mientras tanto os dejo un fenomenal enlace a unas cuantas docenas de libros de construcción de telescopios en varios idiomas.
