Teoría y Aplicaciones de las Corrientes de Foucault
Qué son las Corrientes de Foucault
Según la ley de Lenz, un bucle conductor sometido a un campo magnético variable induce una f.e.m. en él, causando un flujo de corriente en una dirección que opone el cambio que lo causa. El caso es similar cuando, en lugar de un bucle conductor cerrado, el cambio en el campo magnético a través de un cuerpo conductor, como un filamento o una lámina de material magnético o no magnético, provoca corrientes que fluyen en sus secciones transversales en trayectorias cerradas apropiadas.
Estas corrientes reciben el nombre de corrientes de Foucault en referencia a los remolinos de agua, pequeños remolinos observados en lagos y océanos. Estos bucles de corrientes de Foucault pueden ser tanto beneficiosos como indeseables.
Mientras que causan pérdidas de calor indeseables en materiales como el núcleo del transformador, las corrientes de Foucault tienen aplicaciones en diversos procesos industriales como el calentamiento por inducción, metalurgia, soldadura, frenado, etc. Este artículo trata sobre la teoría y aplicaciones del fenómeno de las corrientes de Foucault.
Pérdida de Corrientes de Foucault en el Transformador
El flujo del campo magnético dentro del núcleo del transformador induce una f.e.m. en el núcleo según la ley de Faraday y la ley de Lenz, causando que fluyan corrientes de Foucault en el núcleo, como se muestra en la figura siguiente. Considere una sección del núcleo del transformador como se muestra. El campo magnético B(t) producido debido a la corriente i(t) en el bobinado, causa que fluya una corriente de Foucault ieddy dentro del núcleo.
Las pérdidas debido a las corrientes de Foucault se pueden escribir de la siguiente manera :
Dónde, ke = constante dependiente del tamaño e inversamente proporcional a la resistividad del material,
f = frecuencia de la fuente de excitación,
Bm = valor pico del campo magnético y
τ = espesor del material.
La ecuación anterior muestra que la pérdida de corrientes de Foucault depende de la densidad de flujo, la frecuencia y el espesor del material e inversamente proporcional a la resistividad del material.
Para reducir las pérdidas de corrientes de Foucault en el transformador el núcleo se forma apilando placas finas llamadas laminaciones juntas y cada placa está aislada o barnizada para que el flujo de corrientes de Foucault se confine a un área de sección transversal muy pequeña de cada placa y aislada de las demás placas. Por lo tanto, la ruta de flujo de la corriente disminuye al mínimo. Esto se representa en la figura siguiente :
Para aumentar la resistividad del material, se utiliza acero de grano orientado laminado en frío, CRGO, como núcleo del transformador.
Propiedades de las Corrientes de Foucault
Estas solo se inducen dentro de los materiales conductores.
Estas se distorsionan por defectos como grietas, corrosión, bordes, etc.
Las corrientes de Foucault atenúan con la profundidad, con la mayor intensidad presente en la superficie.
Aplicación de las Corrientes de Foucault
Levitación Magnética: Es un tipo repulsivo de levitación que se aplica en los modernos trenes Maglev de alta velocidad para proporcionar transporte sin fricción. El flujo magnético cambiante producido por un imán superconductor colocado en el tren en movimiento produce corrientes de Foucault en la hoja conductora estacionaria sobre la cual el tren se levita. Las corrientes de Foucault interactúan con el campo magnético para producir fuerzas de levitación.
Tratamiento de Cáncer por Hipertermia: Calentamiento de tejidos mediante corrientes de Foucault. Corrientes de Foucault inducidas en tubos conductores por bobinados proximales conectados a un condensador para formar un circuito resonante, que está conectado a una fuente de radiofrecuencia.
Frenado por Corrientes de Foucault: La energía cinética convertida en calor debido a las pérdidas de corrientes de Foucault tiene numerosas aplicaciones en la industria :
Frenado de trenes.
Frenado de montañas rusas.
Sierra eléctrica o taladro para su cierre de emergencia.
Calentamiento por Inducción: Es el proceso de calentar un cuerpo conductor induciendo corrientes de Foucault en él usando un electromagneto de alta frecuencia. Sus principales aplicaciones son la cocción por inducción, el horno de inducción utilizado para calentar metales hasta su punto de fusión, soldadura, bronceado, etc.
Unidades de Velocidad Ajustable por Corrientes de Foucault: Con la ayuda de un controlador de retroalimentación, se puede lograr una unidad de velocidad acoplada por corrientes de Foucault. Se aplica en conformado de metales, transportadores, procesamiento de plásticos, etc.
Detectores de Metales: Detecta la presencia de metales dentro de rocas, suelos, etc., con la ayuda de la inducción de corrientes de Foucault en el metal si está presente.
Aplicaciones de Procesamiento de Datos: Pruebas no destructivas por corrientes de Foucault utilizadas para investigar la composición y dureza de estructuras metálicas.
Aplicaciones de Velocímetro y Detección de Proximidad
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