Preguntas Frecuentes
GENERALIDADES - CONCEPTOS BASICOS
QUE ES UN IMAN?
Un imán tiene 2 polos (N y S), donde los mismos polos se repelen y los polos opuestos se atraen.
Los fenómenos magnéticos fueron conocidos en Grecia al rededor del año 600 AC. Se dice que por primera vez se observaron en la ciudad de Magnesia del Meandro en Asia Menor, donde extraían imanes naturales y es donde proviene el término "magnetismo". Sabían que ciertas piedras atraían el hierro, y que los trozos de hierro atraídos, atraían a su vez a otros.
Hoy en día los imanes tienen multitud de aplicaciones en la vida diaria, tal como en los electrodomésticos, teléfonos celulares, automóviles entre algunos ejemplos.
¿CUAL ES LA DIFERENCIA ENTRE UN IMAN PERMANENTE Y UN ELECTROIMAN?
Un imán permanente es un material sólido que produce su propio campo magnético constante porque el material está magnetizado. A diferencia de los imanes permanentes, el campo magnético que ejerce un electroimán es producido por un flujo de corriente eléctrica. El campo magnético desaparece cuando se corta la corriente. Por lo general, un electroimán consta de un alambre de cobre embobinado que forma un solenoide. Cuando una corriente eléctrica fluye alrededor de la bobina del solenoide, se crea un campo magnético. Si se inserta un núcleo de hierro en el orificio de este solenoide, se induce magnetismo en él y se vuelve magnético, pero cuando la corriente deja de fluir, inmediatamente se vuelve no magnético. Volver arriba
¿DE QUE ESTAN HECHOS LOS IMANES PERMANENTES?
Hay cinco tipos de imanes permanentes modernos, cada uno hecho de diferentes materiales con diferentes características. Los imanes más potentes, denominados imanes de tierras raras, se conocen comúnmente como imanes de neodimio, que están hechos de una aleación de neodimio, hierro y boro (NdFeb) e imanes de samario y cobalto, que están hechos de samario, cobalto y pequeñas cantidades de hierro, cobre y otros materiales. Otros tipos de imanes permanentes incluyen imanes de ferrita, hechos de un compuesto de material cerámico y óxido de hierro (SrO.6Fe2O3) e imanes de álnico hechos de aluminio, níquel y cobalto y caucho flexible.
¿QUE SON LOS POLOS MAGNETICOS?
Los polos de un imán son las superficies desde las cuales las líneas de magnetismo salen de un imán y se reconectan al regresar al imán. El polo de un imán es el área que tiene la mayor fuerza de campo magnético en una dirección dada. Cada polo está orientado al norte o al sur.
Si se rompe un imán en dos partes, cada parte tendrá un polo norte y un polo sur. No importa cuán pequeño sea el trozo de imán, siempre tendrá un polo norte y un polo sur.
¿Qué polo de un imán debo usar?
Tanto el polo norte como el polo sur de un imán tienen el mismo poder de retención y ambos se adhieren al material magnético como el acero o el hierro. Los polos iguales de dos imanes (por ejemplo, el norte mirando al norte o el sur mirando al sur) siempre se repelerán entre sí, mientras que los polos opuestos (por ejemplo, el norte mirando al sur o el sur mirando al norte) siempre se atraerán.
¿COMO PUEDO IDENTIFICAR LOS POLOS DE UN IMAN?
Hay varias formas de identificar los polos de un imán. la más sencilla es utilizar una brújula o un identificador de polos analógico o digital. (ver Identificador polaridad)
Si usa una brújula para identificar el polo de un imán, es fundamental recordar que el polo norte de un imán apunta hacia el polo norte geográfico de la Tierra, que en realidad está cerca del polo sur magnético de la Tierra. Esta es la razón por la que cuando sostienes una brújula en un imán, la aguja apuntará a su polo sur usando la convención de que los polos iguales se repelen y los polos opuestos se atraen.
¿CUAL ES LA MEJOR MANERA DE VER UN CAMPO MAGNETICO?
El polvo de hierro y las limaduras son perfectos para espolvorear sobre una hoja de papel para mostrar las líneas de los campos magnéticos producidos por un imán. Simplemente coloque el imán debajo del papel y observe cómo se mueven las limaduras para mostrar las líneas del campo magnético de cualquier imán dado. El polvo de hierro y las limaduras son nuestra opción recomendada de accesorios magnéticos para escuelas y universidades. Vea nuestra gama de productos en nuestra sección de imanes de ciencia – educación – lúdica.
¿QUE SON LOS IMANES DE TIERRAS RARAS?
Los imanes de tierras raras están hechos del grupo de elementos de tierras raras en la tabla periódica y son famosos por su fuerza. Las más comunes son las variedades de neodimio-hierro-boro (NdFeb) y samario cobalto (SmCo). A pesar del nombre, los elementos de tierras raras son relativamente abundantes en la corteza terrestre, sin embargo, normalmente se encuentran dispersos por lo que deriva el término "tierras raras".
¿A QUE SE REFIERE LA CLASIFICACION "N" DE UN IMAN DE NEODIMIO?
Hay muchos grados diferentes de neodimio disponibles comercialmente que van desde N35 a N55, junto con otras variaciones de alta temperatura. El grado 'N' se relaciona con el producto de energía máxima del imán, una medida de la fuerza del imán. Por ejemplo, un imán de neodimio N35 tendrá un producto energético máximo de 35 Mega-Gauss Oersted (MGOe) y un imán N55 tendrá un producto energético máximo de 55 Mega-Gauss Oersted. En términos generales, cuanto mayor sea el grado, más fuerte será el imán.
A veces verá variaciones de la calificación 'N' con una o dos letras después del número, que denotan grados de alta temperatura y cada uno tendrá una temperatura máxima de funcionamiento diferente.
¿PUEDO USAR ADHESIVOS PARA FIJAR IMANES Y QUE TIPO DE ADHESIVO DEBO USAR?
La mayoría de los imanes se pueden unir con adhesivos epoxicos de dos partes. (ver Pegadit)
¿PUEDO CORTAR O PERFORAR UN IMAN?
Nunca debe intentar cortar o perforar un imán, ya que la mayoría de los imanes (excepto los imanes flexibles) son muy duros y quebradizos debido al proceso de fabricación. Estos imanes no se pueden perforar con brocas HSS o incluso brocas de carburo sino que deben perforarse o cortarse con herramientas de diamante y mucho refrigerante ya que el polvo es inflamable.
PREGUNTAS TECNICAS
¿COMO SE FABRICAN LOS IMANES?
Cada tipo de imán permanente se fabrica de una manera diferente, pero cada uno incluirá un proceso de fundición, prensado y sinterizado, unión por compresión, moldeado por inyección y extrusión.
¿COMO FUNCIONA UN IMAN?
El funcionamiento de un imán permanente tiene que ver con su estructura atómica. Todos los materiales ferromagnéticos producen un campo magnético natural, aunque débil, creado por los electrones que rodean los núcleos de sus átomos.
Estos grupos de átomos pueden orientarse en la misma dirección y cada uno de estos grupos se conoce como un solo dominio magnético. Como todos los imanes permanentes, cada dominio tiene su propio polo norte y polo sur. Cuando un material ferromagnético no está magnetizado, sus dominios apuntan en direcciones aleatorias y sus campos magnéticos se anulan entre sí.
Para hacer un imán permanente, el material ferromagnético se calienta a temperaturas muy altas mientras se expone a un fuerte campo magnético externo. Esto hace que los dominios magnéticos individuales dentro del material se alineen con la dirección del campo magnético externo hasta el punto en que todos los dominios estén alineados y el material alcance su punto de saturación magnética. Luego, el material se enfría y los dominios alineados se bloquean en su posición. Después de que se elimine el campo magnético externo, los materiales magnéticos duros mantendrán la mayoría de sus dominios alineados, creando un fuerte imán permanente.
¿QUE ES GAUSS?
Gauss es una medida de inducción magnética y un valor de densidad. En pocas palabras, la medida de Gauss de un imán representa el número de líneas de campo magnético por centímetro cuadrado, emitidas por un imán. Cuanto mayor sea el valor, más líneas de magnetismo emitirá un imán; sin embargo, por sí solo, no es necesariamente una representación de la fuerza de un imán. Además del material, la geometría también tiene un efecto en el valor de Gauss de un imán, por ejemplo, si tiene dos imanes de diferentes tamaños hechos del mismo material con la misma superficie de Gauss, el imán más grande siempre será más fuerte. A veces, un imán pequeño puede tener un Gauss de superficie alto, pero podrá soportar menos peso que un imán más grande con un Gauss de superficie más bajo.
¿QUE MATERIALES PUEDO USAR PARA BLOQUEAR/PROTEGER LOS CAMPOS MAGNETICOS?
Los campos magnéticos atravesarán el plástico, la madera, el aluminio e incluso el plomo como si no estuviera allí. No hay material que bloquee el magnetismo. Los materiales ferrosos como el hierro, el acero o el níquel pueden conducir campos magnéticos y redirigir el magnetismo. Todos los campos magnéticos buscan el camino más corto de norte a sur y una pieza de acero puede proporcionar un atajo haciendo que el viaje de norte a sur sea mucho más fácil que fluir a través del aire. Para eliminar el magnetismo de donde no desea que esté, puede usar acero para proporcionar al imán un atajo para redirigir el flujo de magnetismo a través de una ruta alternativa. El ejemplo más simple es colocar un soporte de acero a través de los polos de un imán de herradura, todo el magnetismo fluye a través del acero y no hay campo magnético externo. Cuando enviamos materiales altamente magnetizados al extranjero, las aerolíneas estipulan que no debe haber magnetismo en el exterior de la caja. Para lograr esto, colocamos los imanes en el centro de la caja y luego forramos los 6 lados del interior de la caja con láminas de acero. El magnetismo perdido que normalmente atravesaría las paredes de la caja se desvía repentinamente a medida que atraviesa el acero en su viaje de norte a sur.
¿AGRUPAR / APILAR IMANES LOS HACE MAS FUERTES?
Usar dos imanes juntos sería lo mismo que tener un imán de su tamaño combinado. Por ejemplo, si apiló dos imanes de 10 mm de diámetro x 2 mm de grosor uno encima del otro, habría creado efectivamente un imán de 10 mm de diámetro x 4 mm de grosor, duplicando esencialmente la fuerza y la atracción de los imanes.
Una vez que la longitud del imán excede el diámetro del imán, el imán está funcionando a un nivel óptimo y las adiciones a la longitud magnética proporcionarán solo pequeños aumentos en el rendimiento.
¿PUEDO AUMENTAR LA FUERZA DE UN IMAN QUE YA TENGO?
Una vez que un imán está completamente magnetizado, no se puede hacer más fuerte ya que está completamente "saturado". Es como la analogía de un balde lleno de agua, una vez que está lleno hasta el borde, no se puede llenar más. Al agregar un imán sobre el otro, p. apilamiento, los imanes apilados funcionarán como un imán más grande y ejercerán un mayor rendimiento magnético. A medida que se apilan más imanes, la fuerza aumentará hasta que la longitud de la pila sea igual al diámetro. Después de este punto, cualquier imán adicional agregado proporcionará un aumento insignificante en el rendimiento.
¿EN QUE PARTE DE UN IMAN ES MAS FUERTE LA ATRACCION MAGNETICA?
El campo magnético generado por cualquier imán siempre es más fuerte en cualquiera de los polos. La fuerza magnética es igualmente fuerte tanto en el polo norte como en el sur.
¿CUANTO DURA EL MAGNETISMO EN UN IMAN PERMANENTE?
Un imán permanente, si se mantiene y utiliza en condiciones óptimas de funcionamiento, conservará su magnetismo durante años y años. Por ejemplo, se estima que un imán de neodimio pierde aproximadamente el 5% de su magnetismo cada 100 años. Las condiciones de trabajo óptimas incluyen; no someter el imán a temperaturas superiores a su temperatura máxima de funcionamiento, protegerlo de la corrosión y no someterlo a fuertes campos desmagnetizadores.
¿SON EFECTIVOS LOS IMANES PARA ATRAER UN OBJETO A DISTANCIA?
Cuando un imán no está en contacto directo y al ras con una superficie de acero u otro imán, su capacidad de atraer/repeler disminuye significativamente. Cuánto, es aproximadamente exponencial, sin embargo, cada forma y tamaño de imán es diferente.
¿COMO SE MIDE LA FUERZA DE UN IMAN?
Hay varios términos que se usan para describir la fuerza de un imán, estos incluyen:
Adhesión: esta es la cantidad de fuerza que se necesita para despegar el imán de una superficie de acero y, por lo general, se expresa en kilogramos.
Lectura de Gauss (densidad de flujo): si se coloca un medidor de Gauss o una sonda Hall de medidor de flujo en el polo de un imán, se puede tomar una lectura que muestre el número de líneas de magnetismo en cada cm2 (1 Gauss = 1 línea de magnetismo en 1 cm2). ), también conocida como densidad de flujo. Esta lectura es un valor de 'circuito abierto' que será sustancialmente más bajo que el valor de Br y estará directamente relacionado con el material y la relación de longitud a diámetro del imán. Los imanes largos con diámetros pequeños tendrán una densidad de flujo de circuito abierto mucho mayor que los imanes cortos con diámetros relativamente grandes, incluso cuando se fabrican con el mismo grado de material magnético. Si tuviera un imán de varilla que midiera 5000 Gauss en los polos y lo cortara por la mitad, no esperaría que los dos imanes de menor longitud tuvieran la misma lectura de Gauss en circuito abierto.
¿QUE FACTORES PUEDEN REDUCIR EL RENDIMIENTO DE UN IMAN?
Todos los imanes tienen una clasificación de 'Atracción' medida en kilogramos y esto se relaciona con la cantidad de fuerza perpendicular que se requie para despegar el imán de una placa de acero o de igual espesor cuando está en contacto directo.
La calificación de 'atracción' se obtiene bajo las siguientes condiciones ideales:
- La placa de acero del banco de pruebas es lo suficientemente gruesa para absorber todo el magnetismo (típicamente 10 mm de espesor);
- La superficie está limpia y perfectamente plana;
- La fuerza de tracción es aumentada lenta y constantemente y es absolutamente perpendicular a la cara del imán.
En aplicaciones reales, dichas condiciones perfectas son poco probables y los siguientes factores reducirán la atracción:
Espesor de acero
Si un imán necesita que el acero de contacto tenga un grosor de 10 mm para absorber todo el magnetismo y generar la máxima fuerza de atracción, la fijación del imán a una superficie de chapa de acero de 1 mm de grosor dará como resultado que se desperdicie el 90 % del magnetismo y que la fuerza de atracción real genere solo el 10 %. de su capacidad. Para probar si el acero de contacto es lo suficientemente grueso para absorber todo el magnetismo de un imán dado, simplemente fije el imán en su lugar y luego coloque una pequeña placa de acero detrás del acero de contacto, directamente detrás del imán y si se pega, entonces está siendo mantenido en su lugar por el magnetismo perdido que se desprende del acero insuficientemente grueso. Si se cae, entonces el acero de contacto está absorbiendo y conduciendo todo el magnetismo y aumentar el grosor del acero no aumentará la 'tracción' del imán.
Espacios "vacios"
Si el acero de contacto está oxidado, pintado o irregular, el espacio resultante entre el imán y el acero de contacto reducirá la "atracción" del imán. A medida que aumenta esta brecha, la atracción disminuye utilizando una relación de la ley del cuadrado inverso.
Material
Todas las pruebas de atracción utilizan acero dulce como acero de contacto. Los aceros aleados y los hierros fundidos tienen una capacidad reducida para conducir el magnetismo y la atracción de un imán será menor. En el caso del hierro fundido, la tracción se reducirá hasta en un 40 % porque el hierro fundido es mucho menos permeable que el acero dulce.
Temperatura
Someter un imán a temperaturas por encima de su temperatura máxima de funcionamiento hará que pierda rendimiento que no se recuperará al enfriarse. El calentamiento repetido más allá de la temperatura máxima de funcionamiento dará como resultado una disminución significativa en el rendimiento.
Fuerza bruta
Es cinco veces más fácil deslizar un imán que tirar de él verticalmente para alejarlo de la superficie que atrae. Esto se debe completamente al coeficiente de fricción, que normalmente es de 0,2 para el acero en las caras de acero. Los imanes con una fuerza nominal de 10 kg solo soportarán 2 kg si se utilizan en una pared de acero vertical y la carga hace que los imanes se deslicen por la pared.
¿CUANTO DURA LA VIDA UTIL DE UN IMAN DE NEODIMIO?
Los imanes de neodimio son imanes permanentes y pierden una fracción de su rendimiento cada 100 años si se mantienen en sus condiciones óptimas de funcionamiento.
Hay dos factores que pueden acortar la vida útil de un imán.
Calor
Si la temperatura de un imán supera la temperatura máxima de funcionamiento (p. ej., 80 °C para imanes de neodimio de grado N42), el imán perderá magnetismo que no se recuperará al enfriarse. Los imanes de cobalto de samario no son tan fuertes como los imanes de neodimio, pero tienen una temperatura de funcionamiento mucho más alta, de hasta 350 grados centígrados.
Corrosión
Si el revestimiento de un imán está dañado y puede entrar agua, el imán se oxidará y nuevamente esto resultará en un deterioro del rendimiento magnético. Los imanes de cobalto de samario y los imanes de ferrita son resistentes a la corrosión pero no son tan fuertes como los imanes de neodimio.