Máquinas Eléctricas:
Sin duda, varios de los progresos tecnológicos que se han enfocado en las máquinas eléctricas están en las cualidades y características que definen a este tipo de tecnología y dentro de éstas se encuentran principalmente alta precisión, repetibilidad, operación silenciosa, producción limpia y ahorro energético en comparación con las máquinas hidráulicas.
Las máquinas eléctricas, que hace unos años parecían ciencia ficción o inalcanzables por sus precios, actualmente están bien establecidas en varias industrias y mercados. Aplicaciones para propósitos generales o de alta exigencia, como es el caso de la industria médica, se han visto ampliamente beneficiadas con sus características, varias compañías proveedoras fabricaron máquinas optimizadas, más precisas, con nuevos rangos de fuerza de cierre y con mayor flexibilidad de operación.
Materiales utilizados en las Máquinas Eléctricas.
El hierro y el acero que se utilizan para hacer los imanes y la carcasa del motor, que tienen una fabricación especifica. El silicio, es un elemento semimetálico. El acero de silicio, que contiene de 2,5 a 4% de silicio, se usa para fabricar los núcleos de los transformadores eléctricos, pues la aleación presenta baja histéresis, El silicio es un semiconductor; su resistividad a la corriente eléctrica a temperatura ambiente varía entre la de los metales y la de los aislantes.
El Aluminio, el Imán, sustancia que, por condición natural o adquirida, tiene la propiedad de atraer al hierro y el Cobre.
Los materiales magnéticos son los más utilizados y se pueden clasificar de acuerdo con el valor de la permeabilidad relativa, los cuales son:
Materiales Diamagnéticos
Los materiales diamagnéticos presentan la particularidad de que los electrónes al realizar su movimiento orbital producen un momento magnético neto que tiene el valor cero en ausencia de campo magnético externo alguno. Un proceso de imanación inducida, que según la ley de Faraday-Lenz crea un momento magnético inducido que esta en oposición al campo que se le esta aplicando, con lo cual se reduce el valor de la inducción del campo magnético suministrado. En definitiva y desde un punto de vista macroscópico corresponde a una imanación negativa que se puede definir a través de una susceptibilidad magnética negativa χm que como se indico anteriormente tiene un valor de –10-5.
Los materiales que tienen comportamiento diamagnético son el bismuto, cobre, plomo, plata y oro.
El fenómeno del diamagnetismo se debe principalmente al movimiento orbital de los electrones alrededor del núcleo, y como es de suponer se presenta en todos los materiales, ahora bien este efecto es muy pequeño en la mayoría de los materiales y queda eclipsado por otros efectos más fuertes que se producen en los materiales, estos efectos serán los paramagnéticos y ferromagnéticos. Estos materiales con predominio del efecto diamagnético no tienen magnetismo remanente lo que nos dice que el momento magnético inducido desaparece al anular el campo magnético exterior que actúa sobre el material. El valor la susceptibilidad magnética para los materiales diamagnéticos es independiente de la temperatura.
Materiales Paramagnéticos
En estos materiales los momentos magnéticos que se producen con el movimiento de los electrones, no se anulan del todo como ocurría con los ferromagnéticos, así los átomos y moléculas tienen un movimiento neto. Si exponemos estos materiales a un campo magnético externo que actúe sobre ellos, se observará que además de darse un efecto diamagnético débil, el campo externo actuante alinea los momentos moleculares que se producen en el mismo sentido del mismo, provocando un aumento de la inducción magnética. Así pues desde el punto de vista macroscópico lo que se aprecia es un aumento de imanación positiva, o lo que es lo mismo una susceptibilidad magnética positiva. Este proceso de aumento de imanación conseguido se contrarresta con las vibraciones térmicas aleatorias que se producen en el material. La imanación que se produce es pequeña ya que hay poca interacción entre átomos con lo cual el aumento de la inducción es muy pequeño, presentando un valor del orden de 10-3. Algunos materiales paramagnéticos son el aluminio, magnesio, titanio y wolframio.
El fenómeno del paramagnétismo si es dependiente de la temperatura, este efecto es mas fuerte cuando la temperatura es mas baja, o sea cuando la agitación térmica es pequeña.
Materiales Ferromagnéticos
La propiedad denominada ferromagnetismo depende de la temperatura y para cada material hay un valor denominado temperatura de Curie, por encima de la cual el material se hace paramagnético. Esto ocurre cuando el movimiento térmico es lo suficientemente grande para vencer las fuerzas de alineación. Este tipo de materiales ferromagnéticos presentan las propiedades más útiles desde el punto de vista del magnetismo. Tienen unas imanaciónes bastante elevadas aunque se le apliquen campos magnéticos muy débiles. Hay muy pocos materiales que a temperatura ambiente presenten comportamiento ferromagnético, estos materiales son hierro, cobalto y níquel, además de los elementos pertenecientes a las tierras raras. Normalmente los materiales que se utilizan en la construcción de máquinas no son puros, sino que lo que se utiliza son aleaciones de estos tres elementos o de manganeso que pertenecen al mismo grupo de la tabla periódica. Hay algunos aceros que no son ferromagnéticos. La alta capacidad ferromagnética de estos materiales se encuentra en las fuerza mecánico-cuanticas que alinean entre si a los electrones de átomos próximos entre si, aunque no exista un campo magnético externo actuante sobre ellos. Esta alineación no se produce en todo el material, solo se procede por zonas que se denominan dominios magnéticos. Si un material ferromagnético se expone a un campo magnético, los dominios magnéticos que lo forman se alinean en la dirección del campo magnético sumándose a este y resultando un campo magnético total de más intensidad. Esta propiedad anteriormente comentada se puede observar a través del denominado ciclo de histéresis que relaciona a la inducción magnética B con la intensidad del campo magnético H.
Sin duda, varios de los progresos tecnológicos que se han enfocado en las máquinas eléctricas están en las cualidades y características que definen a este tipo de tecnología y dentro de éstas se encuentran principalmente alta precisión, repetibilidad, operación silenciosa, producción limpia y ahorro energético en comparación con las máquinas hidráulicas.
Las máquinas eléctricas, que hace unos años parecían ciencia ficción o inalcanzables por sus precios, actualmente están bien establecidas en varias industrias y mercados. Aplicaciones para propósitos generales o de alta exigencia, como es el caso de la industria médica, se han visto ampliamente beneficiadas con sus características, varias compañías proveedoras fabricaron máquinas optimizadas, más precisas, con nuevos rangos de fuerza de cierre y con mayor flexibilidad de operación.
Materiales utilizados en las Máquinas Eléctricas.
El hierro y el acero que se utilizan para hacer los imanes y la carcasa del motor, que tienen una fabricación especifica. El silicio, es un elemento semimetálico. El acero de silicio, que contiene de 2,5 a 4% de silicio, se usa para fabricar los núcleos de los transformadores eléctricos, pues la aleación presenta baja histéresis, El silicio es un semiconductor; su resistividad a la corriente eléctrica a temperatura ambiente varía entre la de los metales y la de los aislantes.
El Aluminio, el Imán, sustancia que, por condición natural o adquirida, tiene la propiedad de atraer al hierro y el Cobre.
Los materiales magnéticos son los más utilizados y se pueden clasificar de acuerdo con el valor de la permeabilidad relativa, los cuales son:
Materiales Diamagnéticos
Los materiales diamagnéticos presentan la particularidad de que los electrónes al realizar su movimiento orbital producen un momento magnético neto que tiene el valor cero en ausencia de campo magnético externo alguno. Un proceso de imanación inducida, que según la ley de Faraday-Lenz crea un momento magnético inducido que esta en oposición al campo que se le esta aplicando, con lo cual se reduce el valor de la inducción del campo magnético suministrado. En definitiva y desde un punto de vista macroscópico corresponde a una imanación negativa que se puede definir a través de una susceptibilidad magnética negativa χm que como se indico anteriormente tiene un valor de –10-5.
Los materiales que tienen comportamiento diamagnético son el bismuto, cobre, plomo, plata y oro.
El fenómeno del diamagnetismo se debe principalmente al movimiento orbital de los electrones alrededor del núcleo, y como es de suponer se presenta en todos los materiales, ahora bien este efecto es muy pequeño en la mayoría de los materiales y queda eclipsado por otros efectos más fuertes que se producen en los materiales, estos efectos serán los paramagnéticos y ferromagnéticos. Estos materiales con predominio del efecto diamagnético no tienen magnetismo remanente lo que nos dice que el momento magnético inducido desaparece al anular el campo magnético exterior que actúa sobre el material. El valor la susceptibilidad magnética para los materiales diamagnéticos es independiente de la temperatura.
Materiales Paramagnéticos
En estos materiales los momentos magnéticos que se producen con el movimiento de los electrones, no se anulan del todo como ocurría con los ferromagnéticos, así los átomos y moléculas tienen un movimiento neto. Si exponemos estos materiales a un campo magnético externo que actúe sobre ellos, se observará que además de darse un efecto diamagnético débil, el campo externo actuante alinea los momentos moleculares que se producen en el mismo sentido del mismo, provocando un aumento de la inducción magnética. Así pues desde el punto de vista macroscópico lo que se aprecia es un aumento de imanación positiva, o lo que es lo mismo una susceptibilidad magnética positiva. Este proceso de aumento de imanación conseguido se contrarresta con las vibraciones térmicas aleatorias que se producen en el material. La imanación que se produce es pequeña ya que hay poca interacción entre átomos con lo cual el aumento de la inducción es muy pequeño, presentando un valor del orden de 10-3. Algunos materiales paramagnéticos son el aluminio, magnesio, titanio y wolframio.
El fenómeno del paramagnétismo si es dependiente de la temperatura, este efecto es mas fuerte cuando la temperatura es mas baja, o sea cuando la agitación térmica es pequeña.
Materiales Ferromagnéticos
La propiedad denominada ferromagnetismo depende de la temperatura y para cada material hay un valor denominado temperatura de Curie, por encima de la cual el material se hace paramagnético. Esto ocurre cuando el movimiento térmico es lo suficientemente grande para vencer las fuerzas de alineación. Este tipo de materiales ferromagnéticos presentan las propiedades más útiles desde el punto de vista del magnetismo. Tienen unas imanaciónes bastante elevadas aunque se le apliquen campos magnéticos muy débiles. Hay muy pocos materiales que a temperatura ambiente presenten comportamiento ferromagnético, estos materiales son hierro, cobalto y níquel, además de los elementos pertenecientes a las tierras raras. Normalmente los materiales que se utilizan en la construcción de máquinas no son puros, sino que lo que se utiliza son aleaciones de estos tres elementos o de manganeso que pertenecen al mismo grupo de la tabla periódica. Hay algunos aceros que no son ferromagnéticos. La alta capacidad ferromagnética de estos materiales se encuentra en las fuerza mecánico-cuanticas que alinean entre si a los electrones de átomos próximos entre si, aunque no exista un campo magnético externo actuante sobre ellos. Esta alineación no se produce en todo el material, solo se procede por zonas que se denominan dominios magnéticos. Si un material ferromagnético se expone a un campo magnético, los dominios magnéticos que lo forman se alinean en la dirección del campo magnético sumándose a este y resultando un campo magnético total de más intensidad. Esta propiedad anteriormente comentada se puede observar a través del denominado ciclo de histéresis que relaciona a la inducción magnética B con la intensidad del campo magnético H.
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