En esta guía exploraremos todos los factores fundamentales sobre las corrientes parásitas. Si quieres saber qué son, sus efectos o su utilidad, lee esta guía para obtener información detallada.
¿Qué son las corrientes de Foucault?
Las corrientes de Foucault representan las corrientes eléctricas que se mueven a través de un objeto conductor si se somete a fluctuaciones campo magnético. Circulan en bucles cerrados en el material conductor, dentro de planos en ángulo recto con el campo electromagnético.
Se producen si hay un cambio en el campo magnético alrededor de un conductor estático o si un conductor se mueve a través del campo electromagnético. Corrientes de Foucault puede ser útil en algunas aplicaciones, pero también puede ser indeseable en otras.
Historia de las corrientes de Foucault
François Arago, físico, matemático y segundo presidente de la Segunda República Francesa, fue el primero en observar las corrientes de Foucault en 1824. En lo que se ha dado en llamar magnetismo rotatorio, distinguió que era posible magnetizar la mayoría de las sustancias conductoras. Más tarde, Michael Faraday completó y profundizó estos descubrimientos.
Emil Lenz formuló la ley de Lenz en 1834. Pero es a Léon Foucault, un científico francés, a quien se le reconoce el descubrimiento de las corrientes de Foucault. En 1855, el científico determinó que se produce un aumento de la fuerza necesaria para provocar la rotación de un disco de cobre cuando se coloca su borde entre los polos de un imán. También observó que las corrientes inducidas de Foucault calientan el disco.
Corrientes de Foucault vs. Pérdidas de Foucault
Las pérdidas por corrientes de Foucault representan la disipación de energía en forma de calor debido a la circulación de corrientes de Foucault dentro de objetos conductores. Las corrientes de Foucault experimentan resistencia cuando fluyen a través del material, lo que da lugar a la disipación de calor. Esta pérdida de energía puede tener efectos adversos en el funcionamiento y la eficiencia de los transformadores y equipos eléctricos.
En resumen, las corrientes de Foucault se refieren a las corrientes eléctricas que se generan en los materiales conductores debido a los campos electromagnéticos cambiantes. Por otro lado, las pérdidas parásitas describen las pérdidas de energía en forma de calor debidas a estas corrientes parásitas. Es importante minimizar las pérdidas parásitas para mejorar el funcionamiento y la eficacia de los aparatos electromagnéticos.
Cómo se producen las corrientes de Foucault
El fenómeno de las corrientes parásitas se debe a inducción electromagnética. Cuando se introduce o hay un cambio en un campo magnético cerca de un objeto conductor, se produce un flujo magnético que penetra en el objeto.
El flujo magnético que se desplaza a través del material cambia con las alteraciones del campo electromagnético inducido. Basándose en Ley de inducción electromagnética de Faraday, Las corrientes eléctricas son producidas por el flujo magnético cambiante.
Estas corrientes eléctricas inducidas fluyen de forma circular en el interior del material conductor, y lo que se conoce como corrientes de Foucault. La dirección del flujo de las corrientes depende de las propiedades del material conductor y de la dirección del campo magnético.
Causas de las corrientes de Foucault
Normalmente, las corrientes de Foucault se generan cuando se produce una variación en el campo magnético alrededor de un conductor estático, o si un conductor se mueve a través de un campo magnético. Por lo tanto, se forman corrientes de Foucault cuando se produce un cambio en la dirección o la intensidad del campo electromagnético dentro de un conductor.
Histéresis frente a corrientes de Foucault
Histéresis y las corrientes de Foucault son dos fenómenos distintos asociados al comportamiento de los materiales en campos magnéticos fluctuantes. Esta fluctuación de los campos magnéticos provoca histéresis en los materiales ferromagnéticos y corrientes de Foucault en los objetos conductores.
Las pérdidas magnéticas debidas a la histéresis se denominan pérdidas por histéresis, mientras que las causadas por las corrientes parásitas se describen como pérdidas por corrientes parásitas.
La siguiente tabla compara las pérdidas por histéresis con las pérdidas por corrientes de Foucault:
| Pérdida por histéresis | Pérdidas por corrientes de Foucault |
| La pérdida por histéresis se produce por la inversión del magnetismo en un material ferromagnético sometido a un campo magnético variable. | Las pérdidas por corrientes de Foucault se deben al movimiento relativo entre el campo magnético y un conductor. |
| Sólo tiene lugar dentro del núcleo de un aparato eléctrico. | Tiene lugar dentro del núcleo, el conductor y el cuerpo del dispositivo eléctrico. |
| Ocurre en materiales ferromagnéticos | Ocurre en materiales conductores. |
| La reducción de las pérdidas por histéresis implica el uso de acero de grano orientado. | La reducción de las pérdidas por corrientes de Foucault implica utilizar la laminación de metales para construir la laminación del núcleo. |
| Calculado aplicando la fórmula Pb = η * Bmaxn * f * V | Calculado aplicando la fórmula Pe = Ke * Bmax2 * f2 * t2 * V |
Fórmula y cálculos de las corrientes de Foucault
Puede emplear la fórmula siguiente para determinar las pérdidas globales como resultado de las corrientes parásitas:
Pe = Ke * Bmax2 * f2 * t2 * V
Dónde,
- Pe representa la pérdida por corrientes parásitas (W)
- Ke indica la constante de corriente parásita.
- Bmax indica la densidad de flujo máxima (Wb/m2)
- f representa la frecuencia de la tensión inducida (Hz)
- t representa el espesor del material conductor (m)
- V denota el volumen de material conductor (m3)
Cómo minimizar las corrientes de Foucault
Minimizar las pérdidas por corrientes parásitas es fundamental para mejorar el rendimiento de los sistemas y dispositivos eléctricos. Estos son algunos de los métodos para reducir las pérdidas por corrientes parásitas:
Núcleo laminado
La incorporación de núcleos laminados fabricados con láminas finas de material conductor es una técnica muy utilizada para reducir las corrientes de Foucault en motores, transformadores y otros dispositivos electromagnéticos. Las láminas finas producen una mayor resistencia eléctrica en la dirección de la corriente circulante, lo que minimiza las pérdidas por corrientes de Foucault.
Materiales de alta resistividad
El empleo de materiales conductores de alta resistividad eléctrica también contribuye a minimizar las pérdidas por corrientes de Foucault. Permiten una disipación rápida y eficaz de las corrientes de Foucault, lo que reduce las pérdidas.
Diseño adecuado del núcleo
Minimice la trayectoria de las corrientes parásitas optimizando el diseño del núcleo. Por ejemplo, puede utilizar núcleos rectangulares o toroidales en lugar de núcleos redondos para reducir los recorridos de las corrientes parásitas.
Frecuencia de control
Existe una proporcionalidad directa entre la frecuencia del campo magnético fluctuante y las pérdidas por corrientes de Foucault. Aunque puede ser difícil erradicar totalmente las corrientes de Foucault, disminuir la frecuencia puede ser decisivo para minimizar las pérdidas en aplicaciones de alta frecuencia.
Materiales magnéticos blandos
Emplean materiales magnéticos blandos con baja coercitividad y alta permeabilidad. Estos materiales tienden a presentar pérdidas reducidas por corrientes parásitas si se exponen a campos electromagnéticos fluctuantes.
Blindaje magnético
A veces, pueden aplicarse técnicas de apantallamiento magnético para redirigir o contener los campos magnéticos. Esto inhibe su interacción con los conductores adyacentes, disminuyendo la inducción de corrientes parásitas.
Recubrimientos magnéticos
El revestimiento o aislamiento magnético de la superficie del conductor puede inhibir el desarrollo de corrientes parásitas. La capa minimiza la circulación de corrientes parásitas al formar un obstáculo entre el campo magnético fluctuante y el material conductor.
Amortiguación de corrientes de Foucault
Este método de minimizar las pérdidas por corrientes de Foucault funciona controlando el movimiento o las vibraciones. Puede reducir las vibraciones innecesarias mediante la introducción de corrientes de Foucault reguladas en piezas específicas.
Efectos nocivos de las corrientes de Foucault
A pesar de los muchos usos y beneficios de las corrientes de Foucault, también tienen algunos efectos peligrosos. Algunos de los efectos nocivos de las corrientes de Foucault son:
Calentamiento de componentes
Es posible que se produzca un calentamiento excesivo de los componentes como consecuencia de las corrientes parásitas. Esto es especialmente difícil cuando se utilizan materiales de alta conductividad eléctrica o en aplicaciones de alta frecuencia. El calentamiento puede provocar el deterioro de los materiales, tensiones térmicas y la reducción de la vida útil de los componentes afectados.
Pérdida de energía
Existe la posibilidad de que los materiales conductores sufran considerables pérdidas de energía debido a las corrientes parásitas. Esto puede causar ineficacia en sistemas y dispositivos eléctricos.
Las corrientes de Foucault producen resistencia cuando fluyen a través de un material conductor, transformando la energía eléctrica en energía térmica. En consecuencia, esta conversión de energía puede reducir la eficiencia de generadores, motores, transformadores y otros dispositivos eléctricos.
Ruido y vibraciones
También existe la posibilidad de que se induzcan ruidos audibles y vibraciones mecánicas por corrientes de Foucault en el interior de sustancias conductoras y estructuras vecinas. Esto significa que el fenómeno puede tener efectos adversos en usos donde el bajo nivel de ruido y la precisión son fundamentales, como en equipos de audio sensibles o instrumentos científicos.
Interferencias electromagnéticas (IEM)
La creación de campos electromagnéticos debido a las corrientes de Foucault puede interferir con los aparatos y circuitos electrónicos adyacentes. La EMI puede provocar interrupciones, averías y distorsión de la señal en dispositivos electrónicos delicados. Esto puede causar corrupción de datos, errores de comunicación y problemas adicionales de funcionamiento.
Arrastre magnético
Los objetos conductores móviles pueden experimentar un arrastre magnético causado por las corrientes de Foucault, que contrarresta el movimiento del conductor. Esto puede ser indeseable si se pretende lograr un control o posicionamiento preciso o en algunos equipos mecánicos.
Aplicaciones de las corrientes de Foucault
Entre los usos más esenciales y frecuentes de las corrientes inducidas se encuentran:
Levitación magnética
La levitación magnética es una forma de levitación repulsiva que se aplica en trenes de cercanías maglev avanzados de alta velocidad para facilitar el transporte sin fricción. Un imán superconductor montado en el tren genera un flujo magnético fluctuante.
Esto genera a su vez corrientes de Foucault sobre la lámina conductora estática sobre la que levita el tren. La interacción del campo magnético y las corrientes de Foucault produce las fuerzas de levitación.
Horno de inducción
El horno de inducción es habitual en el sector de la fundición, donde se coloca el metal que se desea fundir dentro de una corriente inducida de alta intensidad que varía rápidamente. Esta corriente genera una mayor cantidad de calor que funde el metal. Por lo tanto, el horno de inducción ayuda a extraer el metal del mineral.
Motor de inducción
Las corrientes de Foucault son decisivas para la rotación del motor de inducción. Esto ocurre cuando el sistema expone las corrientes inducidas al rotor metálico que gira dentro del campo electromagnético. En consecuencia, se produce una disminución de la velocidad relativa entre el campo y el rotor, haciendo que la inducción gire en la dirección del campo magnético.
Velocímetro
El velocímetro del vehículo cuenta con un imán, atado con hilos de pelo, se fija en el eje primario del vehículo de motor. Con cada movimiento del vehículo, el imán se desplaza y muestra la velocidad del coche a través de los hilos de pelo.
Frenos eléctricos
Las corrientes de Foucault desempeñan un papel importante en el frenado de trenes, posavasos y taladros o sierras eléctricas por su corte de emergencia. Los frenos someten las ruedas metálicas a un campo electromagnético que genera una corriente de Foucault. Como resultado, el intercambio entre las corrientes parásitas generadas y el campo aplicado desacelera las ruedas.
Un giro más rápido de las ruedas provocará un efecto más notable. Esto implica que las corrientes de Foucault permiten desacelerar una máquina que se mueve rápidamente sin crear molestias.
Galvanómetro
Otra aplicación de las corrientes inducidas es en los galvanómetros. Aquí, las corrientes de Foucault se aplican para contrarrestar la desviación del galvanómetro y garantizar que la bobina utilizada en el interior del dispositivo alcance el equilibrio.
Facilita el establecimiento de la precisión del galvanómetro. Esto se debe a que normalmente no se puede leer la deflexión hasta que la operación de prueba y la bobina utilizada se asientan.
Contador de energía
La bobina de inducido dentro de un contador de energía presenta un disco de aluminio que gira en círculos en los polos emparejados del imán permanente de herradura. Las corrientes parásitas inducidas producen un efecto de frenado, y la potencia utilizada está directamente correlacionada con la divergencia.
Detector de metales
Con ayuda de la inducción de corrientes de Foucault, los detectores de metales ayudan a detectar la presencia de metales en suelos, rocas, etc. También los emplean las fuerzas de seguridad para detectar minas terrestres, explosivos y armas.
Separación de metales
Las corrientes de Foucault y la amortiguación magnética también pueden aplicarse en los centros de reciclaje para separar los metales de los no metales. Esto se aplica a todos los tipos de metal, no sólo a los ferromagnéticos como el acero y el hierro.
Inspección de superficies
Muchas técnicas para detectar discontinuidades o irregularidades en la superficie de los materiales utilizan el fenómeno de las corrientes de Foucault. Los ensayos con corrientes de Foucault forman parte de los métodos de ensayo no destructivos, en los que no se interfiere en el metal sometido a ensayo.
Cualquier defecto en el metal, como una fisura cercana a la superficie, corta la corriente de Foucault y, en consecuencia, disminuye el campo electromagnético. Es fácil percibir esta variación del campo magnético.
Conclusión
Como puede ver, las corrientes de Foucault tienen ventajas y limitaciones según el ámbito de aplicación. Si tiene alguna duda o consulta sobre este interesante fenómeno, estamos aquí para ayudar.
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