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electricidad Presentation Transcript

  • 1. Aplicación del magnetismo en la industria.
    • Integrantes del equipo:
    • Castillo Narvaez Ricardo Arturo
    • Montaño Osuna Manuel Javier
    • Castro de Lucas Edgar Daniel
    • Guerrero Gonzales Miguel Angel
    • Cerna Garcia Jose Manuel
  • 2. INTRODUCCIÓN:
    • presentaremos algunas de las aplicaciones del magnetismo y su influencia en el mundo moderno , Podemos decir que la revolución que está sufriendo el mundo en el campo tecnológico y que afectará sin duda toda la vida cultural, política y social de lo que resta del siglo y del subsiguiente, es producto en gran medida del avance de la física. Esto se ve de manera particular en el desarrollo de la microelectrónica y de otras áreas de alta tecnología que utilizan los principios del electromagnetismo en el diseño de aparatos y sistemas de información, medición, etc .
  • 3. Aplicación de ferrofluidos
    • aplicaciones de esto incluyen la separación de diamantes de la arena y la guía de taladros de perforación petrolera con un acelerador subterráneo en el cual la masa sensible es levitada en un ferrofluido. también han hallado aplicación en impresión de tinta por chorro, control de carátulas alfa-numéricas, et c.
  • 4.
    • Por supuesto que el magnetismo halló aplicación desde el siglo pasado. El teléfono y el telégrafo alrededor de 1880 eran aparatos activados por baterías y, basados en el descubrimiento de Oersted, las grandes aplicaciones a la ingeniería de la inducción electromagnética son el motor eléctrico y el dínamo. El mismo Henry, codescubridor de la inducción electromagnética, había construido un motor en 1831 y diseñado juguetes primitivos. Edison inventó un generador bipolar en 1878, un año antes de inventar el filamento de luz eléctrico. El hecho de que hubiera un generador de potencia hizo que el uso de luz eléctrica se difundiera rápidamente. Con el experimento de Hertz se sentaron las bases para la transmisión inalámbrica de ondas de radio. De la misma forma, aparatos como la radio y la televisión utilizan muchos de los conocimientos que sobre electromagnetismo se generaron en las primeras decenas del siglo XX .
  • 5. Mejoran eficiencia industrial con el uso del magnetismo
    • Un mejoramiento en su eficiencia obtiene la fábrica de tubos de polietileno de alta densidad (Ciegoplast) de Ciego de Ávila mediante el empleo del magnetismo.
    • Con la instalación de 50 magnetizadores de factura española en el proceso tecnológico, alargan así los períodos de limpieza fabril al eliminar las incrustaciones en las tuberías de enfriamiento.
  • 6. TECNOLOG Í A DE INFORMACI Ó N MAGN É TICA
    • Indudablemente ésta es la aplicación en donde el magnetismo ha permitido un desarrollo mayor y más impresionante, ya que ha generado una industria de 25 000 millones de dólares al año, la cual crece a un ritmo de 20% anual. Su potencial es tan grande que desafía la imaginación, y lo hecho hasta ahora parece ser sólo el principio. La tecnología de información magnética incluye tres campos: grabación magnética, grabación optomagnética y burbujas magnéticas.
  • 7. GRABACI Ó N MAGN É TICA
    • El almacenamiento de información vía grabación magnética se realiza en cintas magnéticas, discos flexibles (floppy disks) y discos duros. Una cabeza de grabación convencional consiste en un material magnético de alta permeabilidad alrededor del cual pasa una corriente por un alambre. El campo magnético en la brecha magnetiza el medio magnético en dirección del campo. Cambiando la dirección de la corriente se pueden magnetizar diferentes regiones del medio en direcciones opuestas y por tanto se tiene un código de información binario. Para leer esta información se mueven la cabeza y el medio en relación una al otro y al interceptar la cabeza al campo magnético del medio se generan pulsos eléctricos por la ley de Lenz.
  • 8.
    • En todos los medios de grabación los parámetros importantes son la densidad de información, la razón de transferencia de datos y, por supuesto, el costo. Entre los factores que limitan estos parámetros, especialmente el primero, está la interacción entre la cabeza y el medio. Esto se debe a que el campo magnético no puede ser enfocado y, por lo tanto, para aumentar la densidad de grabación se necesita acercar la cabeza al medio, causando problemas graves. Para subsanar estos problemas se han usado partículas alargadas de Fe 2 O 3 . Para mejorar todavía más la grabación se incluyen partículas de óxido de cromo o cobalto (Figura 34).
  • 9. Figura 35. Un modelo de columnas para películas de Co-Cr .
  • 10.
    • Como la grabación longitudinal ordinaria produce también magnetización no uniforme con componentes perpendiculares al medio, ya sea cinta o disco, los japoneses han tratado de diseñar medios que puedan ser grabados perpendicularmente. Se han usado películas de cobalto-cromo fabricadas por chisporroteo, lo cual produce cristales hexagonales ricos en cobalto, perpendiculares a la película. No se sabe si estos materiales son dominios o partículas (Figura 35).
    Figura 36. En presencia de un campo magnético rotante, estas estructuras prefabricadas de una aleación níquel-hierro hacen que se muevan las burbujas magnéticas en películas de granate.
  • 11. GRABACI Ó N OPTOMAGN É TICA
    • En este sistema la lectura y grabación se hace con un rayo láser. El sistema es mecánicamente simple y la densidad de información está limitada por la longitud de onda del láser. Para grabar, un rayo de luz láser incide sobre una delgada película magnética. El láser calienta una región y alinea su momento magnético con un campo magnético aplicado. Para leer la información se usa luz de menor intensidad que la utilizada para escribir. Cuando la luz pasa por el material, su plano de polarización gira debido al efecto Faraday. La dirección de rotación depende de la dirección de magnetización del material y de esta forma, usando un polarizador, uno puede transformar rotaciones en direcciones distintas en diferencias de intensidad. Como materiales magnetoópticos se utilizan aleaciones amorfas de tierras raras y metales. Como ya mencionamos, estos materiales son nuevos y se requiere de mucha investigación para entenderlos.
  • 12. TECNOLOG Í A DE BURBUJAS MAGN É TICAS
    • Las memorias de burbujas magnéticas pueden representarse como pequeños dominios móviles cuya polaridad es contraria a la de sus alrededores.
    • La presencia o ausencia de una burbuja puede ser interpretada como un código binario. Estas memorias son ventajosas con respecto a otros sistemas de grabación en tiempos de acceso, costo y confiabilidad. Las memorias de burbuja son microestructuras, de cerca de una micra, de una aleación níquel-hierro producidas litográficamente en películas de granate, como se muestra en la figura 36. Un campo magnético rotante aplicado en el plano de la película induce polos magnéticos en galones asimétricos de la aleación y de esta manera el domino de la burbuja se propaga. Tal vez en el futuro la implantación de iones pueda substituir a la aleación. Hay que subrayar que esta tecnología ha sido acaparada prácticamente por los japoneses. Aparte de usar un campo magnético para propagar las burbujas, se pueden usar corrientes en planos conductores para producir el campo. El desarrollo de materiales de densidades grandísimas ha generado la investigación de las llamadas líneas de Bloch, que son recodos en las paredes de los dominios de las burbujas. Se cree que se podrían almacenar densidades de información de l0 9 bits/cm2, siendo el bit la unidad de información. Se piensa también que materiales amorfos pueden soportar burbujas de centésimas de micra y no se sabe hasta dónde se puede llegar. El tiempo de acceso se aproximará a 400 megabits/seg.
    • Este somero examen muestra el efecto brutal que las nuevas tecnologías basadas en el uso del electromagnetismo tienen y tendrán en el mundo moderno. Entre otras cosas, el control de la fusión nuclear se basa en gran medida en un conocimiento profundo del campo magnético. Sin duda presenciamos una revolución que tendrá un efecto mayor que la Revolución Industrial y cuyas consecuencias nadie puede prever. El humilde comienzo del magnetismo como ciencia ha desembocado hoy en un torrente de conocimiento que la humanidad debe saber controlar.
  • 13. Sensores de Magnetismo - Introducción
    • En robótica, algunas situaciones de medición del entorno pueden requerir del uso de elementos de detección sensibles a los campos magnéticos. En principio, si nuestro robot debe moverse en ambientes externos a un laboratorio, una aplicación importante es una brújula que forme parte de un sistema de orientación para nuestro robot. Otra aplicación es la medición directa de campos magnéticos presentes en las inmediaciones, que podrían volverse peligrosos para el "cerebro" de nuestro robot si su intensidad es importante. Una tercera aplicación es la medición de sobrecorrientes en la parte motriz (detectando la intensidad del campo magnético que genera un conductor en la fuente de alimentación). También se podrán encontrar sensores magnéticos en la medición de movimientos, como el uso de detectores de "cero movimiento" y tacómetros basados en sensores por efecto Hall o pickups magnéticos.
  • 14. Pickups magnéticos (sensores inductivos)
    • Entre los sensores de proximidad industriales de uso frecuente se encuentran los sensores basados en un cambio de inductancia debido a la cercanía de un objeto metálico.
    • La figura muestra el esquema de un sensor inductivo o "pickup magnético", que consiste en una bobina devanada sobre un imán permanente, ambos insertos en un receptáculo o cápsula de soporte.
    • Si se coloca el núcleo del sensor en proximidad de un material ferromagnético, se produce un cambio en la posición de las líneas de flujo del imán permanente. En condiciones estáticas, no hay movimiento en las líneas de flujo y, por consiguiente, no se induce corriente en la bobina. Sin embargo, cuando un objeto ferromagnético ingresa en el campo del imán y/o lo abandona, el cambio que resulta en las líneas de flujo induce un impulso de corriente, cuya amplitud y forma son proporcionales a la velocidad de cambio del flujo.
    • La tensión que se mide sobre la bobina varía como función de la velocidad a la que se introduce el material ferromagnético en el campo del imán. La polaridad de la tensión depende de que el objeto esté ingresando en el campo o abandonándolo.
    • También existe una relación entre la amplitud de la tensión y la distancia sensor-objeto. La sensibilidad cae rápidamente al aumentar la distancia. El sensor es eficaz a un milímetro o menos.
  • 15. Sensores por "Efecto Hall
    • En el mercado existe gran cantidad de sensores industriales para diversos usos, basados en el efecto que descubrió el científico Edwin Herbert Hall. El nombre de Hall, físico norteamericano, ha pasado a la posteridad debido a una singularidad electromagnética que descubrió por causalidad en el curso de un montaje eléctrico: el "Efecto Hall".
    • Cuando por una placa metálica circula una corriente eléctrica y ésta se halla situada en un campo magnético perpendicular a la dirección de la corriente, se desarrolla en la placa un campo eléctrico transversal, es decir, perpendicular al sentido de la corriente. Este campo, denominado Campo de Hall, es la resultante de fuerzas ejercidas por el campo magnético sobre las partículas de la corriente eléctrica, sean positivas o negativas.
  • 16.
    • Este fenómeno tiene dos consecuencias principales. La primera es que la acumulación de cargas en un lado de la placa, en el campo así creado, implica que el otro lado tiene una carga opuesta, creándose entonces una diferencia de potencial; la segunda es que la carga positiva posee un potencial superior al de la carga negativa. La medida del potencial permite, por tanto, determinar si se trata de un campo positivo o negativo.
    • En la mayor parte de los metales, la carga es negativa, pero en algunos metales como el hierro, el zinc, el berilio y el cadmio es positiva, y en los semiconductores es positiva y negativa al mismo tiempo. Hay una desigualdad entre los intercambios negativos y los positivos; también en este caso, la medida del potencial permite saber cuál domina, el positivo o el negativo.
    • Los sensores basados en efecto Hall suelen constar de un elemento conductor o semiconductor y un imán. Cuando un objeto ferromagnético se aproxima al sensor, el campo que provoca el imán en el elemento se debilita. Así se puede determinar la proximidad de un objeto, siempre que sea ferromagnético
  • 17. Aplicaciones de sensores por efecto Hall
    • Una de las aplicaciones de los sensores por efecto Hall que más se ha instalado en la industria, en especial en la automotriz, es como reemplazo del sensor inductivo o pickup magnético que describimos más arriba (basado en un imán permanente y una bobina). Dado que en este caso el sensor, por estar implementado por un semiconductor, tiene la capacidad de poseer electrónica integrada, la señal que sale de los sensores por efecto Hall para uso como detectores de proximidad por lo general ya está amplificada y condicionada, de modo que su utilización es mucho más directa, fácil y económica.
    • Otra aplicación es la medición de la corriente que circula por un conductor, con lo que se pueden implementar medidores de seguridad sin necesidad de insertarlos en el circuito eléctrico de un sistema donde se maneja potencia. Los sensores pueden estar construidos en una cápsula de tipo circuito integrado o una de transistor
  • 18.
    • Transistor : Dispositivo electrónico de material semiconductor (germanio, silicio) capaz de controlar una corriente eléctrica, amplificándola y/o conmutándola. Posee tres conexiones: Colector, Emisor y Base. , o también pueden tener una carcaza con un orificio por el que pasará el cable cuya corriente se va a medir.
    •  
    • Se utilizan también chips por efecto Hall como interruptores accionados por el campo magnético de un imán. Un caso concreto es en los sensores de los sistemas de alarma (aquellos que se colocan en puertas y ventanas, para detectar su apertura). Estos interruptores tienen la ventaja de no sufrir fricción al ser accionados, ya que el único elemento que toma contacto es el campo magnético. Son utilizados en teclados de alta eficiencia, y estos mismos interruptores se pueden usar como sensores de choque (contacto físico), posición de un mecanismo, cuentavueltas, límite de carrera y otras detecciones mecánicas dentro y en el exterior de un robot.
  • 19. UGN3503 - Sensor de Efecto Hall lineal, Radiométrico
    • El UGN3503 , disponible en varias cápsulas de tipo transistor
    • Transistor : Dispositivo electrónico de material semiconductor (germanio, silicio) capaz de controlar una corriente eléctrica, amplificándola y/o conmutándola. Posee tres conexiones: Colector, Emisor y Base. , puede detectar con precisión pequeños cambios en la densidad de un flujo magnético, incluso aquellos demasiado débiles como para actuar sobre interruptores de efecto Hall. Tiene sólo tres conexiones, que son la alimentación (4,5 a 6 V), el común o tierra, y la salida . Si no hay campo magnético aplicado, la tensión en la salida es de la mitad del voltaje de alimentación. Si se acerca al sensor el polo sur de un elemento magnetizado, la tensión de salida sube. Si se acerca el polo norte, en cambio, el voltaje de salida de disminuye. En Buenos Aires, Argentina, está disponible en Electrocomponentes a un precio de us$ 1,40.
  • 20. UGN3113 - UGN3119 Interruptores de Efecto Hall
    • En GM Electrónica (Buenos Aires, Argentina) se obtiene el UGN3113 , un interruptor con salida de colector abierto, que posee un regulador de voltaje incorporado, de modo que el componente se puede alimentar con tensiones entre 4,5 a 24 volts. La salida es compatible con lógica TTL y CMOS. Este interruptor magnético está disponible en cápsulas SOT89 (de montaje superficial) y en cápsulas de tres patas, tipo transistor
    • Transistor : Dispositivo electrónico de material semiconductor (germanio, silicio) capaz de controlar una corriente eléctrica, amplificándola y/o conmutándola. Posee tres conexiones: Colector, Emisor y Base. . Tiene una sensibilidad de 50 a 450 G. El UGN3119 tiene las mismas características excepto que su sensibilidad es de 125 a 500 G.
  • 21. Módulo CMPS03 de brújula
    • Para agregar orientación geográfica a nuestro robot, podemos utilizar el módulo CMPS03 de Devantech, que determina un ángulo respecto al campo magnético de la Tierra. Este módulo es una plaqueta de 26 x 28 mm que utiliza dos sensores de campo magnético KMZ51 de Philips, suficientemente sensibles como para detectar el campo magnético terrestre. Tiene una resolución de 0,1 grados y una precisión de 3 a 4 grados. Se puede conectar con facilidad a un microcontrolador, utilizando una interfaz I2C . También tiene una salida en la que indica el ángulo con un pulso de ancho modulado.
  • 22. Separadores magnéticos Felemamg para el reciclaje de residuos de
    • Los residuos de derribo y demolición son uno de los grandes problemas de nuestra sociedad
    • El material férrico y no férrico que llega diariamente a las plantas de Tratamiento RCD, representa una cantidad importante del total de residuos. Este porcentaje de férricos y no férricos hay que separarlo y recuperarlo antes de pasar a la siguiente fase de tratamiento. Felemamg , empresa especialista en magnetismo industrial y con más de 35 años de experiencia, fabrica los separadores electromagnéticos y de imán permanente (Overband), así como los separadores de inducción para los metales no férricos. Los separadores magnéticos Felemamg , tipo Overband, están destinados a la separación de los materiales magnéticos de los no magnéticos. Colocados suspendidos encima de la cinta transportadora, atraen a los materiales férricos, eliminándolos del material transportado, y tratan con eficacia materiales transportados en capas de grandes espesores o elevadas velocidades. La mejor posición del separador es inclinado sobre el punto de descarga del transportador o del tambor de cabeza de cinta; en este lugar, las capas transportadas se disgregan soltando los materiales magnéticos hacia el separador, pudiendo ser limpiadas capas profundas transportadas a elevadas velocidades. Esta instalación es la que da mayor rendimiento. La otra posibilidad de montaje, es situarlo encima transversalmente al transportador o cinta.
    obras
  • 23. Industria petrolera
    • Los problemas de la industria petrolera se caracterizaron desde el comienzo por, la extracción del crudo, el transporte, almacenamiento, procesamiento y refinación, dentro de todas las etapas, existen las incrustaciones minerales, parafína y corrosión.
    •  
    • Agravándose los mismos por la acumulación de depósitos de parafina en el tubing, sarta de bombeo y baterías de tanques. Si bien la solución fue poner más dinero "dentro del pozo" a través de productos químicos, raspado mecánico o métodos varios de calentamiento, en inútiles intentos de paliar el problema , se sabe que estos métodos son paliativos con soluciones a corto plazo, ocasionando daños estratégicos y prematuros desgastes de equipos.
    •  
    • En la vida útil de un pozo estas técnicas son onerosas y no logran por si mismas resultados definitivos.
    • En estos casos es aconsejable la utilización de técnicas definitivas, ecológicas, sin costos adicionales por consumos de energía y reutilizables.
    •  
    • De esta forma los equipos que utilizan técnicas de MPD que son similares y responden a todas las leyes físico químicas de las MHD.
  • 24.
    • La acumulación de parafina, corrosión y cavitación, además de las inscrustaciones minerales ocasionan graves inconvenientes .
    •  
    • Estamos en condiciones de ofrecer para este tipo de industria en particular el desarrollo especifico de estos productos dirigidos a atacar el problema puntual que nos soliciten.
    •  
    • No solamente podemos evitar las deposiciones de parafina o incrustaciones, sino que por medio de esta tecnología específica ya existiendo los problemas, serán efectivamente eliminados.
    • Sin productos químicos, totalmente ecológicos, seguros, sin consumo de energía eléctrica, y de poca inversión en comparación con los resultados obtenidos.
    • Otros resultados directos, incluyen la reducción de la tensión superficial, fricción viscosidad, presión en bombas y cañerías, dando por resultado un incremento en la fluidez con el consiguiente ahorro de energía y costos de operación ..
  • 25. Magnetismo en electricidad
    • El flujo de campo magnético es establecido por los imanes permanentes; esto a su vez generará el voltaje inducido de acuerdo con la Ley de Faraday. La optimización del flujo de campo magnético dependerá del circuito magnético, es decir, los materiales y la geometría involucrada determinarán un mayor o menor aprovechamiento del campo magnético del imán permanente.
    • La principal conclusión que se obtiene para este prototipo es que existe dispersión del flujo magnético debido a la presencia de espacios "de aire" entre bobinas y entre imanes. Adicionalmente, las tolerancias de fabricación poseen una gran importancia debido a que el logro de tolerancias exigentes en las superficies de apoyo determinarán la reluctancia del circuito magnético, que opondrá resistencia al flujo del campo magnético.
  • 26. Industria militar
    • Las aplicaciones del magnetismo en la industria militar son obvias, por que el magnetismo es empleado para la detección de submarinos.
  • 27. Referencias bibliograficas
    • http://robots-argentina.com.ar/Sensores_magnetismo.htm
    • http://www.hidrocal.com.ar/areas1p.htm
    •  
    • http://www.construnario.com/notiweb/titulares_resultado.asp?regi=14081
    •