APLICACIONES DE LOS MATERIALES MAGNÉTICOS

APLICACIONES DE LOS MATERIALES MAGNÉTICOS

Resumen

Los materiales magnéticos constituyen uno de los grupos de materiales con mayor diversidad de aplicaciones en el campo de las ciencias e ingenierías; de allí que actualmente su uso sea de sumo interés. En éste informe presentamos en forma selectiva algunos de los usos del magnetismo en diversas áreas de interés tecnológico [1].

Palabra Clave: Campo Magnético.

INTRODUCCIÓN

El desarrollo de la microelectrónica y de otras áreas de alta tecnología que utilizan los principios del electromagnetismo en el diseño de aparatos y sistemas de información y medición ha permitido la puesta en marcha de una revolución mundial en el campo tecnológico que afectará sin duda toda la vida, cultural, política y socialmente, lo que resta del siglo y del subsiguiente, ello como producto en gran medida del avance de la física.

El magnetismo halló aplicación desde el siglo pasado, el teléfono y el telégrafo alrededor de 1880 eran aparatos activados por baterías basados en el descubrimiento de Oersted; las grandes aplicaciones a la ingeniería de la inducción electromagnética son el motor eléctrico y el dínamo. El mismo Joseph Henry, codescubridor de la inducción electromagnética, había construido un motor en 1831 y diseñado juguetes primitivos. Edison inventó un generador bipolar en 1878, un año antes de inventar el filamento de luz eléctrico. El hecho de que hubiera un generador de potencia hizo que el uso de luz eléctrica se difundiera rápidamente. Con el experimento de Hertz se sentaron las bases para la transmisión inalámbrica de ondas de radio. De la misma forma, aparatos como la radio y la televisión utilizan muchos de los conocimientos que sobre electromagnetismo se generaron en las primeras décadas del siglo XX [2].

MATERIALES MAGNÉTICOS

Las partículas cargadas en movimiento llevan asociadas un campo eléctrico y un campo magnético. De hecho, es el movimiento de las cargas una de las fuentes del magnetismo.

Los átomos que forman toda la materia contienen electrones en movimiento, dando lugar a corrientes microscópicas que producen sus propios campos magnéticos. El estudio de los momentos magnéticos asociados a dichas corrientes permite clasificar los materiales en tres grupos:

DIAMAGNETISMO: Es una propiedad de los materiales que consiste en ser repelidos por los imanes. En ellos sus átomos no presentan momento magnético permanente, debido a que los campos magnéticos ocasionados por esas corrientes microscópicas se compensan, de modo que el momento magnético resultante es cero. Cuando a estos materiales se les aplica un campo magnético, se generan por inducción pequeñas corrientes que se oponen al campo externo (según la ley de Lenz) y el resultado final es que son repelidas por éste.

PARAMAGNETISMO: Es una propiedad magnética presente a menor escala en los materiales. Se produce cuando estas sustancias son sometidas a la acción de un campo magnético externo, además del efecto diamagnético (que siempre está presente), ocurre la alineación de los momentos magnéticos a favor del campo externo, reforzándose. Generalmente, este efecto suele ser débil y se ve muy afectado por la agitación térmica (que tiende a destruir este orden), por lo que el paramagnetismo es muy sensible a la temperatura. Por ello, estos materiales son atraídos ligeramente por imanes, pero no se convierten en materiales permanentemente magnetizados.

FERROMAGNETISMO: Propiedad que tienen los materiales de ser magnetizados permanentemente en ausencia y en presencia de un campo magnético externo como un imán. En ellos las intensas interacciones entre los momentos magnéticos atómicos hacen que éstos se alineen paralelos entre sí en regiones llamadas dominios magnéticos. Cuando no se aplica un campo magnético externo las magnetizaciones de los dominios se orientan al azar; pero cuando se halla presente, los dominios tienden a orientarse paralelos al campo. La fuerte interacción entre los momentos dipolares atómicos vecinos los mantiene alineados incluso cuando se suprime el campo magnético externo. Por tanto, pueden ser magnetizados permanentemente por la aplicación de un campo magnético externo [3].

APLICACIONES DE LOS MATERIALES MAGNÉTICOS

REFRIGERACIÓN MAGNÉTICA: Los materiales ferromagnéticos, en especial los blandos, cuando son ubicados en un campo exterior tienden a dirigir sus espines al campo aplicado, ocasionando una disminución en su temperatura; cuando abandonan dicho campo, absorben calor de los elementos que pretenden enfriar y se van desordenando hasta que el campo se desmagnetiza.

Este proceso brinda muchas ventajas frente al modelo de enfriamiento tradicional, pues genera poco impacto ambiental.

El calentamiento y enfriamiento que ocurren en un ciclo de refrigeración magnética son proporcionales al valor del momento magnético del material y a la intensidad del campo aplicado. La estructura presentada a continuación corresponde a un dispositivo que emplea un metal de la familia de las tierras raras y se basa en el proceso de desimanación diabática (es decir, con aislamiento térmico del exterior):

El material, sometido a la acción de un campo magnético, está ordenado en (1). Cuando abandona dicho campo, absorbe calor (que toma del interior de la nevera, de los alimentos: por eso éstos se enfrían) y se va desordenando hasta llegar a

...