Como se ha mencionado anteriormente las escobillas de carbón son bloques rectangulares  que se fabrican con un carbón especialmente preparado conteniendo mayoritariamente grafito. Tiene como función conducir entre las piezas fijas y rotatorias del motor mediante el contacto continuo como de la mano de la fricción controlada que proporciona el grafito logra conducir con eficacia la electricidad. La primera patente para utilizar al carbón como un contacto eléctrico deslizante fue otorgada al profesor escosés George Forbes en 1885.  Los primeros motores y generadores eléctricos del siglo XIX no utilizaban carbón. Se empleaban mediante tiras de alambre de cobre trenzado o gasa de latón que se asemejaban y actuaban como pequeñas escobas o cepillos. Sin embargo estas escobillas generaban demasiada fricción como chisporroteos dando lugar a cortocircuitos en las delgas del colector, desgastando rápidamente a las escobillas siendo su uso poco eficiente. Luego de la primera patente otorgada a Forbes otros innovadores como Charles Van Depoele comenzaron a experimentar con bloques sólidos de carbón en los motores de los tranvías eléctricos buscando detener los chispazos.  Para finales del mencionado siglo se tenía conocimiento que los bloques sólidos de carbón y grafito ofrecían la resistencia eléctrica oportuna para conmutar la corriente levemente desgastandose sin dañar el motor.

 

Hoy hablaremos de 4 lugares diferentes que necesitan de las escobillas de carbón para su correcto funcionamiento. Unos más sorprendentes que otros pero todos comparten la necesidad de las escobillas para lograr un funcionamiento oportuno.

 

  1. Escáneres de Tomografía Computarizada (TAC): Uno de los métodos de diagnóstico por imagen más utilizados en el mundo, mediante rayos x crea imágenes transversales del cuerpo. Algunos exámenes incluyen tomografía computarizada del abdomen y la pelvis, del cráneo, del tórax, entre otras. Un trabajo independiente tanto del físico y cristalógrafo sudafricano nacionalizado estadounidense Allan McLeod Cormack y el ingeniero electrónico inglés Sir Godfrey Newbold Hounsfield, los primeros cinco aparatos se instalaron tanto en Reino Unido como Los Estados Unido, siendo la primera tomografía consagrada en 1974. Al utilizar un anillo colector (dispositivo electromecánico que permite transmitir energía, datos y señales eléctricas desde una estructura fija hacia una parte que está en rotación continua o intermitente de 360° ) El anillo gira con la máquina mientras que los bloques de escobillas de carbón permanecen fijos ejerciendo presión al anillo. Esto transmite tanto energía como datos en tiempo real (las imágenes transversales) de la parte móvil a la computadora estática. En este tipo de dispositivos se necesita de materiales de “bajo ruido eléctrico” en otras palabras, aquellos que eviten señales electromagnéticas no deseadas que pueden interferir con el flujo normal de electricidad como de transmisión de datos. Si la escobilla genera chispas o micro interrupciones por el desgaste, la imagen médica saldría con distorsiones. Resulta necesario realizar el cambio de escobillas adecuado en el momento dado para evitar un mal funcionamiento. 

  2. Trenes de alta velocidad: Aquellos trenes que alcanzan velocidades iguales o superiores a 200 km/h. La primera línea dedicada exclusivamente a la alta velocidad fue inaugurada en 1964 en Japón para los Juegos Olímpicos de Tokio. Están conectados a cables de alta tensión (catenarias) si el contacto fuera metal con otro metal, el roce destruiría los cables de cobre en poco tiempo. El brazo superior del tren (el Pantógrafo) presiona una tira de contacto de carbón puro o carbón impregnado de cobre contra el cable del tendido eléctrico. El carbón actúa como lubricante sólido natural. Mediante el desgaste el carbón permite proteger el cable de la catenaria, que resulta más caro reemplazar. Los cables eléctricos no se instalan de forma recta sino haciendo un ligero zigzag. Al avanzar el tren, el cable barre la escobilla de lado a lado logrando que el desgaste sea uniforme y evitando que el carbón se parta a la mitad.  

  3. Aerogeneradores: Como se mencionó en la entrada anterior sobre carbones industriales, los molinos eléctricos no son fijos, sus enormes aspas deben girar sobre su propio eje (Pitch control) para cambiar el ángulo según la fuerza del viento y no romperse. Para enviar no solo señales sino también electricidad a los motores que orientan esas aspas en constante movimiento, son utilizados  sistemas de transferencia con escobillas de carbón. Además, ante  la fricción del viento, las aspas acumulan electricidad estática masiva y están expuestas a rayos; se usan escobillas de puesta a tierra (grounding brushes) en el eje principal para desviar dicha corriente mortal directamente a la tierra, evitando que destruya los rodamientos mecánicos. 

  4. Montañas Rusas y Atracciones de Parques Temáticos: Desde su invención en la Rusia del siglo XVII como grandes toboganes de madera recubiertos de hielo para deslizarse en trineos durante el invierno, en la actualidad tanto las montañas rusas como diversas atracciones de parques temáticos hacen uso en sus vagones de luces LED, música y pantallas ¿Como lo hacen sin baterias ni cables que se arrastren? Las vías cuentan con barras conductoras de electricidad ocultas. Los vagones resultan equipados con ensambles con escobillas de carbón y grafito de alta resistencia en su parte inferior. Al deslizarse el tren, estas escobillas van raspando ligeramente los rieles electrificados logrando capturar energía constante a altas velocidades para alimentar los sistemas de audio a bordo y los frenos magnéticos de seguridad.

 

Estos ejemplos algunos menos técnicos que otros resaltan la importancia de las escobillas de carbón para el uso diario. Una invención de finales de siglo XIX que fue perfeccionándose hasta alcanzar una instancia donde la mayoría de los medios que empleamos para garantizar el funcionamiento correcto de las distintas actividades que realizan nuestras  sociedades, dependen directa o indirectamente de una escobilla de carbón, sin importar el medio, la industria o la función. En Sintercarbo® puede encontrar las escobillas de carbón para garantizar el funcionamiento que usted necesite.