Corrientes de Foucault: descripción detallada, 5 aplicaciones importantes

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Aquí estudiaremos acerca de las corrientes parásitas y qué se entiende por amortiguación electromagnética. Pero el cambio de flujo magnético también induce corrientes en grandes piezas de conductores, y su patrón de flujo se asemeja al de los remolinos en el agua.

François Arago, un matemático e incluso el vigésimo quinto primer ministro de Francia, observó por primera vez las corrientes de Foucault en 25. Más tarde, un físico llamado Foucault descubrió estas corrientes, que se denominan explícitamente corrientes de Foucault.

Una simple demostración de las corrientes de Foucault

La causa y el efecto de las corrientes parásitas pueden entenderse mediante un simple experimento, como se mencionó. La placa de un cobre se balancea como péndulos.

Corriente de Foucault
Corrientes de Foucault, Imagen de - Chetvorno, Corrientes de Foucault debidas al imán, CC0 1.0

Estos producen obstáculos en el movimiento de balanceo de la placa y, por lo tanto, se amortigua el movimiento de balanceo. En algún momento, la placa se detiene en el campo magnético. 

Este efecto de amortiguación electromagnética se puede reducir reduciendo el área disponible para el flujo de corrientes parásitas. Por tanto, si podemos introducir ranuras y orificios rectangulares en la placa, y debido a que los momentos magnéticos de las corrientes inducidas dependen del área encerrada por ella, podemos reducir el amortiguamiento electromagnético y la placa oscila más libremente.

El poder de las corrientes de Foucault

El poder de disipación de las corrientes parásitas se puede expresar como:

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Dónde,

P se refiere a la potencia perdida por unidad de masa.

Bp se refiere a los campos magnéticos máximos.

d se refiere al espesor.

f se refiere a la frecuencia.

k se refiere a una constante.

ρ se refiere a la resistividad.

D se refiere a la densidad.

La corriente de Foucault se reduce mediante el uso de laminaciones en el núcleo de metal. Debido a esto, la magnitud se reduce sustancialmente.

Como la disipación de energía en forma de calor depende de los cuadrados de la magnitud de las corrientes parásitas, se reduce la pérdida de calor y, posteriormente, la pérdida de energía. Las pérdidas de energía se pueden reducir aún más utilizando una laminación más delgada con hierro con muy bajo contenido de carbono o hierro dulce y alambres con secciones transversales más grandes.

corrientes de Foucault en una losa con y sin laminaciones
corrientes de Foucault en una losa con y sin laminación, Crédito de la imagen - Chetvorno, Corrientes de Foucault de núcleo laminado 2, CC0 1.0

Aquí hay un experimento sencillo en el que podemos notar amortiguación electromagnética.

Dos tubos cilíndricos delgados y huecos de las mismas orientaciones geométricas pero uno de aluminio y el otro de PVC se sujeta verticalmente. Un imán cilíndrico que tiene un diámetro un poco menor que el de los diámetros del cilindro se deja caer a través de ambos tubos de tal manera que no lleguen a tocar las paredes internas de los tubos cilíndricos. El imán que se deja caer a través de la tubería de PVC tarda el mismo tiempo en salir de la tubería que si se dejara caer desde la misma altura sin ninguna tubería. El imán en el tubo de aluminio toma relativamente más tiempo para salir del tubo.

Esto se debe a las corrientes parásitas que se producen en la tubería de aluminio que se opone al flujo magnético cambiante cuando el imán se mueve a través de la tubería de aluminio. Como el PVC es un aislante, no se forman corrientes parásitas en él. Este fenómeno en el que una fuerza retardadora debida a las corrientes parásitas restringe el movimiento de un objeto se conoce como amortiguación electromagnética.

APLICACIONES DE LAS CORRIENTES DE EDDY

Aunque las corrientes parásitas son indeseables en algunas aplicaciones, hay muchas aplicaciones en las que las corrientes parásitas son una necesidad para su funcionamiento. Algunos de ellos son frenado magnético en trenes, amortiguación electromagnética, horno de inducción, medidores de energía eléctrica, levitación, identificación de metales, detección de vibraciones y posición, ensayos estructurales, etc. Algunos de ellos se han explicado en detalle a continuación:

  • Frenado magnético en trenes: Como sabemos que los trenes son bastante pesados ​​y pueden moverse a grandes velocidades, por lo tanto, el sistema de frenado de los trenes debe ser muy potente y suave. Las corrientes de Foucault hacen esto posible. Fuerte electroimanes puede inducir corrientes de Foucault en los rieles. Como no hay fricción involucrada ya que no hay enlaces mecánicos; por lo tanto, el sistema de frenado se vuelve muy suave. Pero esta aplicación se usa solo en algunos trenes eléctricos.
  • Horno de inducción: se utilizan para fundir hierro, acero, cobre, aluminio y otros metales preciosos con fines de soldadura, remodelación o aleaciones. En un horno de inducción, la corriente parásita produce temperaturas muy altas adecuadas para fundir los metales.
  • Amortiguación electromagnética: Pocos instrumentos de medición como los galvanómetros hacen uso del efecto de las corrientes parásitas para oponerse al movimiento. Poseen un núcleo fijo compuesto por un material no magnético pero metálico en el que se generan las corrientes parásitas cuando la bobina oscila, lo que a su vez se opone al movimiento de la bobina y la lleva a la posición de reposo rápidamente.
  • Efectos repulsivos y levitación: cuando se aplica un campo magnético cambiante, induce corrientes parásitas que exhiben el comportamiento de repulsión de tipo diamagnético por lo que un metal o cualquier material conductor experimentará una fuerza de repulsión.

Para obtener más información sobre la aplicación de corrientes de Foucault, puede leer el artículo sobre prueba de corrientes de Foucault, sensor de corrientes parásitas y freno de corrientes parásitas.

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