Chavez Fragoso Artículo El Rodamiento Magnético Como Aplicación de La Levitación Magnética
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INSTITUTO POLITCNICO NACIONAL : UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE INGENIERA Y TECNOLOGAS AVANZADAS
El Rodamiento Magntico como Aplicacin de la Levitacin Magntica
Artculo de Divulgacin Cientfica
Chvez Vega Marcos Jess, Fragoso Santelis Mario Omar
9/16/2015
sandraNota adhesivaEn el artculo que anexan de Alonso Soler y justo en las partes resaltadas en amarillo se denota que la premisa de un artculo de investigacin es que reporte resultados originales, incluso de lo que el autor llama nota investigativa, trmino usado para hablar de una estructura ms sencilla de artculo cientfico. En este momento, ustedes no tienen elementos para hacer un artculo de esta clase, a menos que sean alumnos BEIFI y escriban con un investigador; en el momento en que terminen su tt podrn entregar un producto de esta clase porque esa es una investigacin original. Por eso se les pidi un artculo de divulgacin, que no necesita reportar resultados originales, simplemente explicar un tema de ciencia o tecnologa de manera sencilla y atrayente para un pblico no especializado. El tema elegido es bueno, slo hay que explicarlo de forma que lo entienda cualquier persona, para ello se usa la analoga y el ejemplo cotidiano como una herramienta de allegar un tema complejo al vulgo. Ven por qu s importa asistir a clase?
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Los rodamientos magnticos son una de
las tantas aplicaciones surgidas a partir
de la levitacin magntica, la cual a su
vez es un efecto derivado de la teora
electromagntica, producida a travs de
la repulsin de los campos magnticos
de materiales superconductores e
imanes. El principal uso de los
rodamientos magnticos radica en la
mejora de la eficiencia de cualquier
sistema rotatorio a partir de la ausencia
de contacto entre elementos mecnicos.
Palabras Clave Levitacin, Rodamientos,
Electromagnetismo, imanes,
electroimanes.
Introduccin Este documento tiene como objetivo
explicar las caractersticas inherentes a
los rodamientos magnticos que les
permite estar posicionados en la cumbre
de la eficiencia a nivel industrial ante
cualquier otro tipo de rodamiento.
Levitacin Magntica Se conoce como levitacin magntica al
fenmeno a travs del cual un material
puede levitar, esto debido a la repulsin
existente entre los polos iguales de dos
imanes (la fuerza ejercida por dicha
repulsin se define inversamente
proporcional a la distancia que separa a
estos materiales), o bien debido al
llamado Efecto Meissner1, propiedad
esencial de los superconductores[1].
La superconductividad se define como la
capacidad que poseen algunos
compuestos, una vez estando debajo de
una temperatura crtica, de no oponer
resistencia alguna al paso de una
corriente elctrica.
Desarrollo
Rodamientos Magnticos Los rodamientos magnticos son una de
las tantas aplicaciones ideadas a partir
del fenmeno conocido como levitacin
magntica, y se caracterizan por estar
conformados por una coleccin de
imanes. Los rodamientos magnticos
maximizan la eficiencia de cualquier
sistema rotatorio a partir de la ausencia
de contacto entre elementos mecnicos.
Un rodamiento magntico es un
dispositivo formado por una coleccin de
electroimanes, los cuales tienen como
objetivo reemplazar las partes
mecnicas, como rodillos o esferas
metlicas, que integran comnmente a
los rodamientos mecnicos tradicionales,
1 Capacidad inherente de los
superconductores de rechazar las lneas de cualquier campo magntico que intente penetrar en su interior
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sto mediante la aplicacin de fuerzas
electromagnticas[2].
Existen dos posibles formas de
configuracin para los rodamientos
magnticos: radial o axial.
Los rodamientos magnticos de
configuracin radial, poseen un estator
que contiene electroimanes fabricados
de una pila de laminados con bobinas de
cobre devanadas alrededor de los polos
norte y sur, mientras que la configuracin
axial vara en que tanto el estator como
el rotor se fabrican de hierro macizo.
La clasificacin principal de los
rodamientos magnticos depende de los
tipos de imanes utilizados en su
estructuracin, teniendo as:
Rodamientos Magnticos Pasivos
(RMPs).
Rodamientos Magnticos Activos
(RMAs).
RMPs
Los rodamientos magnticos de tipo
pasivo permiten prescindir del contacto
entre piezas en el proceso dinmico del
sistema.
Un diseo simple de rodamiento
magntico pasivo consiste en anillos de
imn permanente en el eje rotatorio y en
el estator, el cual estabiliza al grado de
libertad existente mediante fuerzas
repulsivas, mostrado en la fig. 1.
Fig. 1: Diseo bsico para rodamientos magnticos
pasivos
Sin embargo, es importante hacer notar
que el diseo e implementacin de este
tipo de rodamientos es complicado, ya
que depende de la carga esttica y
dinmica del sistema, de las propiedades
de los imanes utilizados, as como de su
configuracin geomtrica, y esta
complejidad llega a tal nivel que en el
mercado es prcticamente imposible
encontrarles. Adems cabe mencionar la
importancia del Teorema de Earnshaw,
el cual establece que un conjunto de
cargas puntuales no se puede mantener
en un estado de equilibrio mecnico
estacionario exclusivamente por la
interaccin electroesttica[3], es decir,
utilizando exclusivamente el
ferromagnetismo esttico, es imposible
hacer levitar un objeto establemente.
RMAs
Este tipo de rodamientos se caracterizan
por poseer una serie de electroimanes
dispuestos estratgicamente y forman
parte de una de las muchas aplicaciones
de la levitacin magntica, y durante los
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ltimos aos han cobrado gran
importancia, debido a todas las muchas
ventajas que brinda, entre las cuales
tenemos:
Prescinde de lubricantes. Esto
hace permisible su uso en
procesos donde la contaminacin
de este tipo de agentes es
perjudicial.
Reduce las prdidas por friccin,
lo que permite una mayor
durabilidad o vida til al
rodamiento.
Reduce los costos por
mantenimiento.
Aislamiento de vibracin y ruido,
a partir del espacio libre que
existe. Por otro lado, este espacio
puede ser aprovechado en otras
cosas, como la circulacin de
fluidos.
Altas velocidades de operacin,
hasta 60000 RPM. Este tipo de
rodamientos son idneos en
aplicaciones que requieran altas
velocidades, por ejemplo,
generadores, turbinas y equipos
aeroespaciales.
Los elementos que integran a un
rodamiento magntico activo son:
Electroimanes
Sensores
Procesadores digitales
Amplificadores Operacionales
Interconexiones
Conclusin Con los rodamientos magnticos y sus
capacidades inherentes, es posible
maximizar considerablemente el
rendimiento de los sistemas rotatorios, y
gracias a ellos las capacidades de todos
estos sistemas sern llevadas a un
nuevo y nivel.
Bibliografa
[
1
]
G. Perren, Estudio de las
Aplicaciones Prcticas de la Levitacin
Magntica, 2003.
[
2
]
R. V. Daz, Control Tolerante a Fallas
pasivo en un Rodamiento Magntico,
Morelos, 2012.
[
3
]
L. Florentino, Levitacin Magntica,
[En lnea]. Available:
https://www.academia.edu/6606827/Le
vitaci%C3%B3n_Magn%C3%A9tica.
[ltimo acceso: 05 Febrero 2015].
sandraNota adhesivaLas referencias estn mal acomodadas
sandraResaltado