6.1.- Pérdidas por Histéresis. Ciclo de Histéresis Como sabemos los materiales ferromagnéticos se utilizan para obtener campos magnéticos artificiales (electroimanes), siendo estos imprescindibles en las máquinas eléctricas (motores, generadores y transformadores). Sin embargo, la magnetización de un material ferromagnético sigue un proceso cíclico que se refleja en una gráfica llamada curva de magnetización, que podemos ver en fig. 30. Fig. 30.- Curva de magnetización (Histéresis) Supongamos un material ferromagnético “virgen”, que nunca ha sufrido una magnetización, es decir que nunca se utilizó como núcleo para una bobina. Veamos lo que pasa al introducir en la bobina que lo magnetiza una corriente alterna, que producirá una excitación magnética (H), también alterna: • • • Zona 0-1: en el punto 0 no hay ni H ni B, porque nunca se ha magnetizado. Conforme aumentamos H, B aumenta linealmente hasta llegar al punto 1. Zona 1-2.: a partir de 1, B no es lineal con H (codo de saturación), y los incrementos de H no producen el incremento equivalente de B. Al llegar al punto 2, B no aumenta más aunque lo haga H, y se dice que el material está totalmente saturado. Zona 2-3: al disminuir H los valores de B son mayores que en la zona 1-2, donde se realizó la primera magnetización. Al anular H (H=0), el campo magnético no se anula (punto 3). A este valor se le llama “magnetismo remanente (Br)”. Es decir, aunque anulemos la excitación magnética (H), el campo magnético no se anula y el núcleo de hierro queda imantado con magnetismo remanente. • Zona 3-4: invertimos la excitación (H<0), pero hasta que no se llegue al punto 4, B no se anula. A esta excitación magnética negativa se la llama excitación coercitiva (Hc). • A partir de este punto 4, ocurre lo mismo pero en sentido contrario ( puntos 2’, 3’ y 4’) • A partir de 4’, la zona 1-2 de primera magnetización, no se repite más. En las máquinas de corriente alterna, la excitación magnética H es alterna y el campo magnético también; por tanto la magnetización del material ferromagnético evoluciona según un ciclo de histéresis. Experimentalmente se descubrió que estos núcleos ferromagnéticos producen un calor que se disipa al ambiente y, que es proporcional al área de la gráfica de Histéresis. Bajo este criterio, los materiales ferromagnéticos se clasifican en blandos y duros: • Blandos (fig. 31): se calientan poco (tienen pocas pérdidas). Ideales para maquinas eléctricas y aplicaciones donde no se debe producir calor (el calor es una pérdida de energía que cuesta dinero). Fig. 31 • Duros (fig 32): se calientan mucho (tienen muchas pérdidas). Ideales para hornos de inducción, vitrocerámicas, etc. En general, aplicaciones donde el objetivo es producir calor. Fig. 32 Por tanto el flujo magnético alterno produce calentamiento del núcleo. Este calor recibe el nombre de pérdidas por Histéresis. 6.2.- Pérdidas por corrientes parásitas Cuando el flujo es variable, se inducen en el interior del núcleo ferromagnético unas pequeñas corrientes llamadas corrientes parásitas, que producen más pérdidas de calor. Para minimizarlas, los núcleos no son macizos, sino que se construyen a base de láminas ferromagnéticas con sustancias aislantes en sus caras (Fig. 33) Fig. 33 .- Núcleo ferromagnético laminado de un transformador • • Por tanto los núcleos ferromagnéticos presentan pérdidas de calor por: Histéresis Corrientes parásitas La vitrocerámica de inducción Como ya vimos, los campos magnéticos al circular por materiales ferromagnéticos producen calor por histéresis y por corrientes parásitas. Si la olla donde vamos a cocinar es un material ferromagnético, podemos aprovechar este calor (Fig. 34 ) Fig. 34 .- Vitrocerámica de inducción magnética En la Actividad 3 se preguntó qué ocurriría si la olla fuese de aluminio. El aluminio es un material diamagnético, luego la reluctancia del circuito magnético sería enorme, el campo muy pequeño y el calor insuficiente para cocinar.