Imanes en el mundo

¿Qué es un imán?

Un imán es un objeto hecho de ciertos materiales, de tal forma que crean un campo magnético. El campo magnético es responsable de atraer otros imanes así como materiales ferromagnéticos tales como el  cobalto, hierro o níquel o como coloquialmente se le conoce «Fierro».

Todo imán tiene al menos un polo negativo (norte) y un polo positivo (sur).

De manera ilustrativa decimos que las lineas del campo magnético salen del lado norte de un imán para entrar en el lado sur o positivo de otro imán. Esto quiere decir que un Norte se atrae con un Sur y viceversa, mientras que un Norte se repele con otro Norte y un Sur se repele con otro Sur. A este fenómeno se le conoce como «bi-polaridad».  Bajo el entendido de que un imán tiene dos polos, se desprende que si quebramos un imán por la mitad, el resultado es un imán que también tiene dos polos y así sucesivamente. Sin importar las dimensiones de un imán, este tendrá un polo sur y un polo norte.

Un imán cuenta con un campo magnético.  Este campo es invisible pero directamente responsable de la característica principal de un imán : su fuerza de atracción a materiales ferromagnéticos tales como el hierro así como otros imanes. Cuando hablamos de imanes comerciales tales como los imanes de neodimio, hablamos de imanes que están hechos de un material magnetizado de una manera especifica que crea un campo magnético persistente. Los imanes de neodimio mantendrán sus propiedades por mucho tiempo ya que pierden 1% cada 100 años.

El uso de los imanes hoy en día es un campo en constante crecimiento y evolución. Desde selladores magnéticos para puertas y refrigeradores hasta pequeños y potentes imanes en aparatos de reproducción musical y televisiones. Cada día surgen nuevas aplicaciones y sin duda estamos ante una fuerza de la naturaleza que el hombre a logrado usar a su favor, el cielo es el limite.

Existen muchos tipos de imanes, te invitamos a que aprendas que tipos de imanes existen y que tipos de imanes se pueden encontrar comercialmente en Mexico y el mundo. 

TIPOS DE IMANES

IMANES PERMANENTES

Estos imanes son los que conocemos y se venden para diversos propósitos en la industria así como  casa y oficinas.

El ejemplo mas representativo son los imanes de neodimio, populares en México y el mundo. Se les dice imanes permanentes porque alguna vez fueron magnetizados de tal forma van a retener algún grado de magnetización.

En el caso de los previamente mencionados imanes de neodimio, se dice que pierden el 1 % cada 100 años, asumiendo que no se pierdan sus propiedades por contacto con calor o un imán mucho mas potente.

IMANES TEMPORALES

Este tipo de imanes son aquellos que actúan como un imán permanente mientras estén generando un campo magnético, pero este ultimo desaparece y se pierde el fenómeno.

Los ejemplos más comunes son los clips, tornillería y demás objetos de hierro que pudieron haber estado en contacto con un imán.

ELECTRO IMANES

Los electro-imanes son categorizados como tales por que el campo magnético se genera sólo si un flujo de corriente eléctrica es aplicado. Si se corta o interrumpe el flujo de corriente eléctrica el campo magnético desaparece.

La fuerza y la polaridad del campo magnético pueden ser manipulados mediante variaciones en la magnitud de la electricidad que atraviesa el cable y cambiando la dirección de la corriente. 

Los electro-imanes actúan como imanes permanentes mientras se les aplique una corriente eléctrica en el cable.

CARACTERÍSTICAS DE LOS IMANES DE NEODIMIO

Este tipo de imanes consiguen la mayor fuerza magnética dentro del espectro de los imanes permanentes que se usan cotidianamente hoy en día. La fase principal de magnetización de los imanes de tierras raras es un doble componente de una aleación de fierro. La combinación incluye neodimio, hierro y boro para constituir el componente tripartito. El radio de los materiales es el siguiente :

  • Nd 12
  • Fe 14
  • B 1

El neodimio presenta una gran funcionalidad pues con el tiempo y los avances tecnológicos e ingenieriles es posible fabricar piezas con poco volumen y poco peso promoviendo una alta eficiencia.

Existen diversos atributos como la magnetización, tolerancia a temperaturas altas y recubrimientos, todas estas características diferencian el precio y disponibilidad de los imanes de neodimio en el mercado mundial.

¿COMO SE HACEN LOS IMANES?

1. Extracción de los materiales.

La mayor parte de la producción mundial de imanes se centra en China. Naturalmente los elementos para producir imanes se encuentran en el país oriental.

La «fortuna» geográfica de los asiáticos junto con el apoyo del gobierno, hacen a China el productor de 95% del imán a nivel mundial.

2. Pesaje y manejo de proporciones.

Se requiere una combinación muy especifica de los elementos boro, neodimio y hierro para fabricar imanes. Las proporciones son las siguientes :

  • 0.014 lb de boro 
  • 0.37 lb de neodimio

estos últimos datos son por cada kilo de hierro para producir la aleación : Nd2Fe14B . La aleación previamente mencionada, tiene que tener esa composición especifica para que la «receta» mantenga proporción y culmine en el producto deseado.

3. Fundición.

Los materiales requeridos para hacer el imán de determinado grado se calientan a temperaturas muy altas, superiores a los 1500 grados centigrados.

Posteriormente la mezcla se enfría para ser triturada o molida a pequeños y finos granos tipo polvo . 

4. Sinteración.

En un ambiente libre de oxigeno, el siguiente paso es el de calentar la mezcla nuevamente casi hasta el punto de derretirse para poder obtener un grado de fusion de los materiales.

Este proceso no es el último pero si uno de los más importantes. 

5. Enfriamiento.

 En este punto, se utilizan diversas técnicas, entre ellas la más popular conocida como «quenching». Este es el punto donde se le da la figura deseada al imán. 

Se requieren herramientas muy avanzadas para poder realizar los cortes para las figuras y por lo tanto estos dispositivos normalmente no se encuentran fácilmente en occidente.

6. Aplicación de recubrimiento.

El último paso en la creación del producto final es la aplicación de un recubrimiento de níquel. Aunque existen muchas aleaciones para los recubrimientos, el níquel sigue siendo la opción más popular. Este paso le da una resistencia a la corrosión así como una presentación muy agradable al imán.

HISTORIA DEL IMAN

La palabra «magneto» fue primero utilizada por los Griegos desde las fechas 600 A.C, al menos eso es el conocimiento popular. 

De acuerdo a leyendas griegas, el nombre magneto viene de un pastor llamado Magnes quien teóricamente descubrió una piedra magnética por accidente. 

Otra más creíble teoría, habla de que la palabra magneto viene de una ciudad en Asia llamada «Magnesia». Esta ciudad era conocida por tener miles de estas «piedras misteriosas». 

Esta piedra fue muy famosa en los tiempos medievales y hoy en día resurge como un material altamente efectivo y con posibilidades ilimitadas al servicio del ser humano.

¿Qué es un potenciómetro?

Un potenciómetro es una Resistencia Variable. ¡Así de sencillo!.

El problema, o la diferencia, es la técnica para que esa resistencia pueda variar y cómo lo hace.

Los potenciómetros limitan el paso de la corriente eléctrica
 (Intensidad) provocando una caída de tensión en ellos al igual que en una resistencia, pero en este caso el valor de la corriente y la tensión en el potenciómetro las podemos variar solo con cambiar el valor de su resistencia.

En una resistencia fija estos valores serían siempre los mismos.

El valor de un potenciómetro viene expresado en ohmios (símbolo Ω) como las resistencias, y el valor del potenciómetro siempre es la resistencia máxima que puede llegar a tener.

El mínimo lógicamente es cero.

Por ejemplo un potenciómetro de 10KΩ puede tener una resistencia variable con valores entre 0Ω y 10.000Ω.

El potenciómetro más sencillo es una resistencia variable mecánicamente.

Los primeros potenciómetros y más sencillos son los reóstatos.

Fíjate que la resistencia es el hilo conductor enrollado.

Tenemos 3 terminales A, B y C. Si conectáramos los terminales A y B al circuito sería una resistencia fija del valor igual al máximo de la resistencia que podría tener el reóstato.

Ahora bien si conectamos los terminales A y C el valor de la resistencia dependería de la posición donde estuviera el terminal C, que se puede mover hacia un lado o el otro.

Hemos conseguido un potenciómetro, ya que es una resistencia variable.

Este potenciómetro es variable mecánicamente, ya que para que varía la resistencia lo hacemos manualmente, moviendo el terminal C.

Este tipo de potenciómetros se llaman reóstatos, suelen tener resistencia grandes y se suelen utilizar en circuitos eléctricos por los que circula mucha intensidad.

Se suelen llamar potenciómetros lineales o deslizantes por que cambian su valor deslizando por una línea la patilla C.

Veamos como son en realidad.

El mismo mecanismo, pero mas pequeño, tendrían los potenciómetros rotatorios para electrónica.

Se usan en circuitos de pequeñas corrientes. Veamos como son.

Si nos fijamos tienen 3 patillas como el anterior.

Para conectarlo debemos conectar al circuito las patillas A y B o la C y B, es decir la del medio siempre con una de los extremos y así conseguiremos que sea variable.

Tienen una rosca que puede variarse con un destornillador, como es el caso del de color negro, o puede tener un saliente que gira con la mano para variar la resistencia del potenciómetro al valor que queramos.

Estos potenciometros también se llaman rotatorios.

El símbolo de un potenciómetro mecánico en un circuito eléctrico es el siguiente:

Vemos que es como el de una resistencia pero con una flecha que lo atraviesa y que significa variabilidad (que varia).

Podemos usar cualquiera de los dos.

Ya tenemos claro lo que es un potenciometro, ahora veamos los tipos que hay.

Tipos de Potenciómetros

Los primeros y más usados son los ya estudiados llamados mecánicos.

Los hay rotatorioslineales, logarítmicos y senoidales.

Los dos primeros ya los hemos visto, veamos los otros.

Logarítmicos: Estos son empleados normalmente para audio por su manera asimétrica de comportarse ante la variación de su eje, al principio sufriremos un incremento de la resistencia muy leve, hasta llegar a un punto en que el incremento será mucho mayor.

En los anteriores la resistencia varía de forma lineal, sin embargo en estos la variación de la resistencia tendría una curva logarítmica.

Cuanto más giramos la rueda mayor es el aumento de la resistencia.

Al principio varía muy poco la resistencia. Se suelen usar por ejemplo para el volúmen de una radio.

Senoidales. La resistencia es proporcional al seno del ángulo de giro.

Dos potenciómetros senoidales solidarios y girados 90° proporcionan el seno y el coseno del ángulo de giro.

Pueden tener topes de fin de carrera o no.

Ahora hay los llamados Potenciómetros Digitales.

Se usan para sustituir a los mecánicos simulando su funcionamiento y evitando los problemas mecánicos de estos últimos.

Está formado por un circuito integrado que simula el comportamiento de su equivalente analógico.

Tienen un divisor resistivo (divisor de tensión) con n+1 resistencias.

Por último vamos hablar de unos componentes que no se consideran potenciómetros propiamente, pero si que son resistencias variables.

– LDR son resistencias que varían con la luz que incide sobre ella. Es una resistencia variable con la luz.

– NTC y PTC son resistencias variable con la temperatura. La NTC aumenta al disminuir la temperatura y la PTC aumenta al aumentar la temperatura.

Circuitos con Potenciómetro

Veamos el circuito más clásico.

Tenemos un circuito para que se encienda un led con una pila a 9V.

El Led trabajo a una tensión de 2V, por lo que pondremos una resistencia fija (para que la resistencia total del circuito nunca sea 0, en caso de poner a 0 el potenciómetro) y un potenciómetro para provocar una caída de tensión de 7V entre la Rfija y el Potenciómetro, de tal forma que el Led solo tenga los 2V necesario como máximo.

circuito potenciometro

Si el potenciómetro lo ponemos a 0 de resistencia la tensión del Led será la máxima que pueda tener (2V).

Si ahora aumentamos la resistencia del potenciometro el Led estará a menos tensión y lucirá menos.

A más resistencia del potenciómetro menos tensión en el Led y lucirá menos.

Podemos usar un potenciómetro para controlar el nivel de luz, pero también para controlar el volumen en audífonos, radios y amplificadores, el nivel de calor en un radiador, nivel de iluminación de un televisor, indicar el nivel de gasolina en un coche, etc.

Si cambiamos el Led por un altavoz controlaremos el nivel del altavoz.

Otro de los usos de los potenciómetros es la de reguladores de velocidad en motores.

Si ponemos en serie un potenciometro con un motor al aumentar la resistencia del potenciómetro disminuirá la velocidad del motor d.c.

Esto es mejor hacerlo con un transistor.

El potenciómetro controla la intensidad que envía el transistor al motor.

El potenciómetro controla la intensidad de base.

Veamos el esquema.

Esperamos te haya servido esta información.

Componentes electrónicos: Pasivos y Activos

Los componentes electrónicos se dividen en dos grandes tipologías que son los activos o pasivos.

Los elementos activos son aquellos que pueden controlar el flujo de electricidad. La mayoría de las placas de circuito impreso tienen al menos un componente activo. Algunos ejemplos de componentes electrónicos activos son transistores, tubos de vacío, rectificadores controlados de silicio.

Dentro de los componentes activos se enmarcan los generadores eléctricos y ciertos semiconductores.

Como ya hemos expuesto muchos de los llamados elementos activos son denominados semiconductores, ya que su funcionamiento se activa al “captar” una cantidad de energía limitada de un circuito. ¿Para que utilizan los semiconductores esa fuente energética? En este tipo de componentes una barrera permite separar aquellas partículas cargadas en positivo de aquellas que se encuentran cargadas en negativo, por lo que al establecer un voltaje iniciamos la ruptura de la barrera y el encendido de ese semiconductor. Otro punto a tener en cuenta de este tipo de componentes activos, es su falta de linealidad entre la tensión aplicada y la corriente que se demanda.

Estos elementos tienen su origen inicial en el diodo de Fleming y el triodo de Lee de Forest; y sus antecesores fueron las válvulas, que permitieron hitos tecnológicos como la radio o el televisor. Han sufrido desde entonces una clara evolución, desde los transistores y los diodos que pueden considerarse más básicos, hasta los microprocesadores actuales que pueden controlar desde una cámara hasta una nave espacial.

Los elementos pasivos son aquellos que no tienen la capacidad de controlar la corriente por medio de otra señal eléctrica. Ejemplos de componentes electrónicos pasivos son condensadores, resistencias, inductores, transformadores y diodos.

Componentes electrónicos, tanto activos como pasivos, son línea de vida de cualquier conjunto de circuito impreso. Ambos juegan un papel vital en el funcionamiento de cualquier dispositivo electrónico. Los componentes electrónicos están destinados a ser conectados juntos, por lo general por soldadura a una placa de circuito impreso (PCB), para crear un circuito electrónico con una función particular.

Dentro de los componentes activos podemos encontrar los condensadores, las bobinas o las resistencias que no amplifican ni modifican en absoluto la señal que los recorre. La misión final de estos elementos dependerá en mucho del tipo de circuito en el que se encuentren, ya que habrá diferencia cuando la corriente sea alterna a cuando la corriente sea continua.

Resistencias: El cometido principal de las resistencias es hacer lo que coloquialmente definiríamos como un reparto de la tensión y corriente que requieren el resto de componentes para llevar a cabo su función. Si observamos un circuito electrónico, estos son los elementos con más presencia en los mismos.

Condensadores: Tienen una gran capacidad de almacenamiento de energía que más tarde puede destinarse para establecer una corriente, en el tiempo que dure la descarga de los mismos.

Bobinas o inductores: Una bobina crea a su alrededor un campo magnético capaz de evitar que al ser atravesada por una corriente eléctrica la intensidad de la misma cambie de forma repentina.

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