Corriente de Foucault1 Corriente de Foucault La corriente de Foucault (corriente parásita también conocidas como Corrientes de Eddy o "Corrientes torbellino" en ingles) es un fenómeno eléctrico descubierto por el físico francés Léon Foucault en 1851. Se produce cuando un conductor atraviesa un campo magnético variable, o viceversa. El movimiento relativo causa una circulación de electrones, o corriente inducida dentro del conductor. Estas corrientes circulares de Foucault crean electroimanes con campos magnéticos que se oponen al efecto del campo magnético aplicado (ver Ley de Lenz). Cuanto más fuerte sea el campo magnético aplicado, o mayor la conductividad del conductor, o mayor la velocidad relativa de movimiento, mayores serán las corrientes de Foucault y los campos opositores generados. En los núcleos de bobinas y transformadores se generan tensiones inducidas debido a las variaciones de flujo magnético a que se someten aquellos núcleos. Estas tensiones inducidas son causa de que se produzcan corrientes parásitas en el núcleo (llamadas corrientes de Foucault), que no son óptimas para la buena eficiencia eléctrica de éste. A medida que la placa metálica circular se mueve a través de una pequeña región de campo magnético constante entrante a la imagen, las corrientes de Foucault son inducidas en ésta. La dirección de esas corrientes está determinada por la Ley de Lenz Las corrientes de Foucault crean pérdidas de energía a través del efecto Joule. Más concretamente, dichas corrientes transforman formas útiles de energía, como la cinética, en calor no deseado, por lo que generalmente es un efecto inútil, cuando no perjudicial. A su vez disminuyen la eficiencia de muchos dispositivos que usan campos magnéticos variables, como los transformadores de núcleo de hierro y los motores eléctricos. Estas pérdidas son minimizadas utilizando núcleos con materiales magnéticos que tengan baja conductividad eléctrica (como por ejemplo ferrita) o utilizando delgadas hojas de acero eléctrico, apiladas pero separadas entre sí mediante un barniz aislante. Los electrones no pueden atravesar la capa aisladora entre los laminados y, por lo tanto, no pueden circular en arcos abiertos. Se acumulan cargas en los extremos del laminado, en un proceso análogo al efecto Hall, produciendo campos eléctricos que se oponen a una mayor acumulación de cargas y a su vez eliminando las corrientes de Foucault. Mientras más corta sea la distancia entre laminados adyacentes (por ejemplo, mientras mayor sea el número de laminados por unidad de área, perpendicular al campo aplicado), mayor será la eliminación de las corrientes de Foucault y, por lo tanto, menor el calentamiento del núcleo. Orígenes de las corrientes de Foucault Si hacemos oscilar un péndulo constituido por una placa de cobre, entre los polos de un electroimán se observará que se va frenando hasta pararse por completo, produciéndose este efecto más rápidamente cuanto mayor sea la intensidad del campo. Al tratarse de una placa de cobre, material no magnético, el frenado del péndulo no es debido a la atracción de los polos del imán. Lo que sucede es que en la placa, al cortar el flujo entre las piezas polares, se induce una fuerza electromotriz, según predice la ley de Lenz. Como el cobre es un buen conductor y la placa ofrece una gran sección al paso de la corriente, su resistencia óhmica es pequeña y las corrientes inducidas intensas. Estas corrientes, se oponen a la acción del origen que las produce, esto es, la propia oscilación del péndulo, por tanto, actúan de freno. La energía cinética del péndulo en movimiento, por el principio conservación, se transforma en calor por el efecto Joule. Las corrientes que se producen en el disco. Este mismo dispositivo sirve para el ajuste de fin de velocidad de los gira discos y el amortiguamiento de los instrumentos de medida. Algunos tacómetros tienen un imán que gira a la velocidad que se trate de medir frente a un disco metálico móvil. independientemente del campo externo aplicado. ya que representan una inútil disipación de energía en forma de calor. donde el disco corta líneas de fuerza. transformadores y en cualquier máquina donde exista un flujo de inducción. Los superconductores permiten una conducción perfecta. permite calibrar los contadores modificando la posición del imán. permitiendo de esta manera la levitación magnética. Las acciones electromagnéticas debidas a las corrientes de Foucault. incluso algunos camiones están equipados con frenos accionados esto. Gracias a un muelle de retorno. También pueden ser usados para inducir un campo magnético en latas de aluminio. Por medio de este frenado de corrientes de Foucault. que crean corrientes de Foucault iguales y opuestas al campo magnético externo. 2 Aplicaciones Eléctricas Las corrientes de Foucault son usadas para aumentar el efecto en convertidores de movimiento a electricidad como en los generadores eléctricos y los micrófonos dinámicos.Corriente de Foucault Otros ejemplos claros donde aparecen este tipo de corrientes inductoras lo podemos observar en la mayoría de maquinaria eléctrica. motores de corriente continua. se consigue inmovilizar el disco en una posición de equilibrio. los campos magnéticos dentro de un medio superconductor serán exactamente cero. sin pérdidas. dinamos. lo que permiten que éstas sean fácilmente separables de otros elementos reciclables. lo accionan en sentido de rotación del imán. Las corrientes de Foucault se emplean aún en ensayos no destructivos para detectar discontinuidades superficiales y medir conductividad electrica en metales no magneticos. Por la misma razón. En general. alternadores. que es función de la velocidad del imán. al girar. las corrientes de Foucault son indeseadas. generan una fuerza Contador por corriente de Foucault opuesta a la que acciona. . accionado por el campo de un imán. es la utilizada en los medidores de consumo eléctrico. Una de las aplicaciones prácticas de las corrientes de Foucault. ya que los circuitos abrazan la mayor parte del flujo. y disipan energía en forma de calor. Dicho calor producido en la masa metálica sólo se utiliza en los hornos eléctricos de alta frecuencia. las llantas de metal en las ruedas están expuestas al campo magnético de un electroimán. que disipa la energía cinética del carro. como autocares y camiones. pesadas placas de cobre extendiéndose desde el carro son movidas entre pares de imanes permanentes muy potentes. tienen por efecto transformar parte de la energía en calor. a veces tiene algunas aplicaciones prácticas. Efectos colaterales Las corrientes de Foucault son la causa principal del efecto pelicular en conductores que transportan corriente alterna. produce un par de frenado proporcional a la velocidad del disco. como por ejemplo. más fuerte será el efecto. también lo hará la fuerza de frenado. y se aplica en numerosos aparatos de medida. como ya se ha comentado. Las corrientes de Foucault encuentran resistencia mientras circulan a través del metal. es decir. Para el estudio de estas pérdidas. En esta circunstancia el flujo a través de la superficie de dicha espira es: Donde S es la superficie que atraviesa el flujo. que genera corrientes de Foucault en los núcleos y llantas de las ruedas. consiguiéndose un frenado suave proporcional a la velocidad de las ruedas. Este efecto de frenado es también debido a las corrientes de Foucault. Mientras más rápido giren las ruedas. experimentando el máximo efecto de las variaciones cuando está de forma perpendicular. cuyo valor es . por lo que. Este mecanismo no tiene ningún desgaste mecánico y produce una precisa fuerza de frenado. Durante el frenado. supone una pérdida de energía. consideraremos a una chapa de longitud b. frente a un imán. sometida un campo variable de valor: donde ω es la pulsación y Bm la inducción máxima. Efecto de frenado Aunque la pérdida de energía útil resulta casi siempre indeseable. resultando que a medida que el tren disminuye su velocidad. Una de ellas es en algunos trenes y vehículos pesados. Pérdidas de energía Las corrientes de Foucault. en los vatihorímetros o contadores de energía eléctrica. Hay que puntualizar que esta acción de frenado sólo se manifiesta en planos perpendiculares a las líneas de inducción. cuyos frenos se actúan a base de inducir corrientes de Foucault (eddy current brake). Típicamente. anchura x y grosor a. haciendo que las ruedas disminuyan su velocidad. Freno de corrientes de Foucault Si colocamos un disco de aluminio que gira de forma libre. el campo magnético producido por el imán reduce sensiblemente la velocidad de rotación del disco.Corriente de Foucault 3 Mecánicas Las corrientes de Foucault son usadas para frenar al final de algunas montañas rusas. en general. La resistencia eléctrica entre las placas genera un efecto de arrastre análogo a la fricción. b) Los remaches y tornillos que unen las chapas no deben cerrar circuitos conductores que abracen flujo variable. escribiremos: La potencia en la espira será. sabemos que la fem inducida en la espira es: Derivando se tiene: Si tomamos en la chapa una espira diferencial. De todo lo expuesto se deduce que las pérdidas en vatios por m³ debidas a las corrientes de Foucault serán: Dado el carácter perjudicial de las corrientes de Foucault. por los motivos ya apuntados. la ecuación anterior podemos escribirla en la forma: 4 Por otra parte. De esta forma se evita el recorrido de las corrientes de Foucault engendradas en planos perpendiculares a los flujos. es necesario tomar las siguientes precauciones: a) Todas las masas metálicas sometidas a variaciones de inducción deben ser laminadas y colocadas en paquetes paralelos. cuyo valor en función del máximo.Corriente de Foucault Por lo tanto. siendo Eef la tensión eficaz. lo que es lo mismo en donde b a e. es Por lo tanto la potencia perdida será: Y la potencia total perdida a consecuencia de las corrientes de Foucault: Si reemplazamos ahora ω por 2Π f. su resistencia será y despreciando 2x frente a 2b. se obtiene o. . Em. es el volumen de la carga. 5 0.5 0.35 0. la disposición clásica en láminas que hemos visto antes. modificando la estructura de las placas de cobre.9 0.35 En los núcleos de hierro utilizados en las bobinas de alta frecuencia. Para disminuir el desarrollo de las corrientes de Foucault se emplea el sistema de construir los núcleos de hierro en lugar de macizos.máquinas utilizadas en el sector de reciclado.35 0. Las chapas se hacen con un acero al silicio de alta resistividad.3 2. ya no es suficiente. disipada por kilo de plancha sometido a una inducción alternativa de una tesla. es decir.0 1. 5 Reducción de las corrientes Si el ejemplo del péndulo lo repetimos. La calidad de estas láminas en cuanto a las pérdidas por histéresis y corrientes de Foucault se caracteriza por la potencia en vatios(W). hasta conseguir un valor aceptable.6 mm. siendo ésta la única forma de reducir las pérdidas en el hierro. Pérdida específica (W/kg) Espesor (mm) Pérdida específica (W/kg) Espesor (mm) 3.Corriente de Foucault c) Los soportes metálicos de las bobinas han de ser cortados por medio de una incisión paralela a las lineas de inducción.6 2.7 1. sino que debido a la limitación de la banda donde actúa. Esto no quiere decir que las corrientes hayan desaparecido.2 a 0. hendimos la pieza de forma vertical con numerosos cortes.35 0.0 0. pues se dispone siempre según el plano que recorren las líneas de fuerza. Enlaces externos • Una demostración en video de corrientes de Foucault [1] • Separadores por corriente de Foucault para materiales no magnéticos . a razón de 50 ciclos de imantación por segundo.0 2. mediante chapas o láminas superpuestas con un espesor de 0. o bien utilizar sustancias no conductoras. para diversas calidades de planchas magnéticas que existen en el mercado.1 1. aisladas unas de las otras con barniz o papel.5 1.5 0. de tal manera que cada grano de hierro se encuentra aislado de sus más próximos. por lo que. de polvo comprimido y aglomerado con barniz aislante. de modo que la intensidad de la corriente inducida disminuye y las pérdidas alcanzan así un valor admisible. limitado por los cortes realizados.5 0.5 0.35 0. estos núcleos están construidos con hierro especial. La siguiente tabla da los valores de las pérdidas especificas en W/kg.3 1. Esta construcción no produce la disminución del flujo magnético.5 0. éstas se ven muy mermadas. podremos comprobar que el frenado del péndulo ha disminuido significativamente.5 0. [2] • Videos de los separadores por corrientes de Foucault [3] • Un medidor de conductividad por el metodo de las corrientes de Foucault [4] . google. com. com/ videoplay?docid=1660843971041561797& q=neodymium& hl=en http:/ / www. htm http:/ / zappitec.Corriente de Foucault 6 Referencias [1] [2] [3] [4] http:/ / video. com/ eng/ e-eddy-current-metal-separator. com/ eng/ e-videos. cogelme. htm http:/ / www. br/ ?p=p& l=s . cogelme. php?title=Archivo:Drehstromzaehler_offen.php?title=Archivo:Freno_de_foucault.jpg Licencia: Creative Commons Zero Contribuyentes: Danao Licencia Creative Commons Attribution-Share Alike 3. Stunteltje. WikipediaMaster Archivo:Freno de foucault.wikipedia.org/w/index. Felipe Canales. PACO. 33 ediciones anónimas Fuentes de imagen. Koke0 0.jpg Fuente: http://es. Kved. Matdrodes. Yix. Main1105. Phirosiberia.php?title=Archivo:Wikipedia_Eddy_Currents_es.Fuentes y contribuyentes del artículo 7 Fuentes y contribuyentes del artículo Corriente de Foucault Fuente: http://es.jpg Fuente: http://es.org/w/index.wikipedia Archivo:Drehstromzaehler offen.org/licenses/by-sa/3.png Licencia: Public Domain Contribuyentes: Original uploader was Razzor7 at en. Licencias y contribuyentes Archivo:Wikipedia Eddy Currents es.wikipedia.0/ .png Fuente: http://es.0 Unported //creativecommons.org/w/index. FAR.wikipedia. MdE.jpg Licencia: desconocido Contribuyentes: Jmabel. ECAM. Guille. Digigalos.wikipedia.php?oldid=51250705 Contribuyentes: Airunp.org/w/index. Antur.