Los imanes son dispositivos que siempre han causado sorpresa y curiosidad por la forma en la que atraen metales y otros imanes. Aquí te explicaremos todo lo que debes saber sobre estos interesantes elementos.
¿Qué es un imán?
Es un cuerpo, de cualquier material, capaz de producir un campo magnético y atraer hacia sí mismo o ser atraído por otro imán o hacia cualquier otro cuerpo de metal ferromagnético (hierro, cobalto, níquel o aleaciones de estos). Los imanes pueden ser naturales o artificiales.
Se dice que los fenómenos magnéticos fueron presenciados por primera vez en la ciudad de Magnesia de Meandro en Asia Menor. Por esto, se denomina magnetismo. Se hablaba de imanes naturales. Asimismo, en China la primera referencia al fenómeno se encuentra en un manuscrito del siglo IV a.C. titulado Libro del amo del valle del diablo y dice “La magnetita atrae hierro hacia sí o es atraída por este”.
¿Cuáles son las características de los imanes?
Como se dijo anteriormente, los imanes son cuerpos que generan un campo magnético a su alrededor. La capacidad de atracción electromagnética es mayor en sus polos, que son los extremos. Los polos se denominan norte y sur porque están orientados según los polos geográficos de la Tierra, que es un imán natural. En la parte media, que es la zona negra, la fuerza magnética es prácticamente nula y se llama eje magnético. Los polos iguales se repelen, mientras que los distintos se atraen. Además, no existen los polos aislados así que si un imán se rompe en dos partes, se forman dos nuevos imanes cada uno con su polo sur y norte, aunque la fuerza de atracción disminuye.
Las propiedades magnéticas de los imanes siempre se mantienen a menos que se apliquen fuerzas magnéticas opuestas, se les aumente la temperatura, se golpean fuerte o se someten a mucha altura. Estas propiedades también pueden transferirse temporalmente a un material sensible mediante contacto (magnetización).
¿Cómo funcionan los imanes?
Los imanes crean a su alrededor un campo magnético que atrae metales sin necesidad de tocarlos e incluso cuando existen obstáculos de por medio. Este magnetismo se da debido a una disposición en los electrones (partículas del átomo con carga negativa) que componen la materia. Los electrones funcionan como pequeños imanes, ya que tienen una dirección en la que giran, que determina su polo sur y norte, creando así un diminuto campo electromagnético. Al alinearse, se crea un campo magnético mayor, pero la mayoría de elementos químicos no se encuentran alineados y por esto, no todos pueden ser magnéticos. Los únicos materiales que son imanes permanentes son el gadolinio, cobalto, níquel y hierro.
Te dejamos un divertido video de Magnet World en el que crean una mansión para hámster solo usando imanes:
Tipos de imanes
Podemos encontrar varios tipos de imanes en la naturaleza o creados por el humano, te dejamos la clasificación de imanes en función al funcionamiento del magnetismo:
- Imanes naturales: están compuestos por mezclas de magnetita y otros minerales terrestres que poseen propiedades magnéticas. Existen yacimientos de magnetita en Suecia, Noruega, Francia y Portugal.
- Imanes artificiales permanentes: materiales que al ser frotados con magnetita replican sus propiedades ferromagnéticas por un periodo largo de tiempo aún con altas temperaturas y con presencia de campos magnéticos externos. En esta clasificación se encuentran diferentes tipos de imanes:
- Imanes cerámicos: su apariencia lisa y gris oscura hace que se asemeje a la porcelana. Pueden tomar cualquier forma, por eso son de los imanes más usados. Son frágiles y pueden romperse si se caen o están cerca a otro imán sin el debido cuidado. Son imanes resistentes a muchas sustancias químicas como disolventes y ácidos, pueden utilizarse a temperaturas comprendidas entre 40°C y 260 °C.
- Imanes de alnico: el nombre alnico se debe a que su composición lleva elementos como aluminio, níquel y cobalto. Se fabrican por fusión de un 8% aluminio, 14% níquel, 24% cobalto, 51% hierro y 3% cobre. Entre los imanes, es el mejor que se comporta a temperaturas elevadas y se pueden encontrar a un buen precio, aunque no tienen mucha fuerza.
- Imanes de tierras raras: imanes pequeños y de apariencia metálica, con una fuerza superior a materiales magnéticos tradicionales. Se oxidan fácilmente y por esto, están cubiertos con un baño de cinc, níquel o un barniz epoxídico y son frágiles. Son bastante fuertes para magnetizar y desmagnetizar imanes de alnico y flexibles. Los imanes de boro/neodimio y de samario/cobalto son ejemplos de este tipo.
- Imanes flexibles: fabricados por aglomeración de partículas magnéticas (hierro y estroncio) en un elastómero (caucho, PVC, etc.). La flexibilidad es una de sus características más representativas. Presentan forma de rollos o planchas con posibilidad de una cara adhesiva. Son utilizados en publicidad, cierres para nevera y llaves codificadas.
- Otros imanes: existen imanes de platino/cobalto que se utilizan en relojería, dispositivos aeroespaciales y en odontología. Son imanes muy caros y se utilizan aleaciones de cobre/níquel/cobalto y hierro/cobalto/vanadio.
- Imanes artificiales temporales: materiales que al ser frotados con magnetita replican sus propiedades ferromagnéticas, pero solo por un corto periodo de tiempo.
- Electroimanes: bobinas de alambre que se enrollan en un núcleo magnético hecho de un material como hierro u otro electromagnético. A través de estas bobinas circula electricidad, generando un campo eléctrico y magnético a su alrededor. El núcleo concentra el flujo magnético y el imán es más potente.
Aplicación de los imanes
Desde que fueron descubiertos, los imanes han sido utilizados por la humanidad debido a sus propiedades electromagnéticas y siguen teniendo protagonismo actualmente. En el pasado se usaban los imanes naturales de magnetita y en la actualidad, se utilizan los imanes hechos de una aleación de materiales electromagnéticos. Pueden ser encontrados en las siguientes formas:
- Medicina y equipos científicos. Se utilizan electroimanes en la industria de la medicina porque generan campos magnéticos poderosos, baja resistencia y alta eficiencia, teniendo protagonismo en tratamientos de cáncer, implantes e imágenes de resonancia magnética. Estos imanes se utilizan en máquinas de resonancia magnética e instrumentos científicos como los espectrómetros de resonancia magnética nuclear, de masas, aceleradores de partículas, escáneres, equipos de rayos X, máquinas de diálisis, dispensadores de desinfectantes, terapia electromagnética, que se utiliza para trastornos nerviosos, diabetes, lesiones de la médula espinal, úlceras, asma, etc.
- Sector alimenticio. En las cadenas de producción de productos alimenticios se pueden encontrar imanes en muchas de las máquinas que se utilizan durante el procesamiento y tratamiento de alimentos. Se encuentran imanes en las parrillas eléctricas (depuran partículas que pueda haber en alimentos de naturaleza granulada o polvorienta), filtros magnéticos (filtrar impurezas magnéticas que pudiese haber en la salida de conductos), tambores magnéticos (protegen diferentes máquinas que intervienen en el procesamiento de alimentos, empaquetado o tratamiento), placa especial P.E.F. (protección de molinos, hileras y de cualquier tipo de maquinaria), rodillos magnéticos (extraer partículas de hierro).
- Sector automovilístico. En muchas piezas para automóviles podemos encontrar imanes como materiales principales. Estas piezas son: sistemas de control ABS, cajas de cambio automático, elevalunas eléctrico, motores para limpiaparabrisas, control de posición de luz, motores de movimientos de asiento, captadores de posición, sujeción de techos interiores, sujeción de partes traseras, detección de cinturones de seguridad puestos, cierre de habitáculos, alternadores.
- Sector energético y eólico. Para mejorar la capacidad de producción energética, se usan imanes permanentes por sus propiedades. Los imanes permiten accionar los motores directamente utilizando menos componentes. Se pueden encontrar imanes y electroimanes en elevadores industriales, ascensores, montacargas y elevadores adaptados a personas con movilidad reducida.
- Sector de construcción. En este sector se utilizan imanes de sujeción para mantener formas concretas en su lugar mientras se vierte el hormigón. El uso de imanes ha reemplazado la soldadura ofreciendo una solución más efectiva y económica. Las funciones de estos imanes en el sector de la construcción son de fijación magnética, encofrados y anclaje.
- Sector de reciclaje y minería. El mineral que se obtiene en la minería se encuentra mezclado con otros productos metálicos. Debido a esto, las maquinarias pueden sufrir daños y se añaden imanes en puntos específicos de estas para evitar daños en el momento de transportar sustancias y garantizar una correcta extracción de material. Asimismo, en etapas de fresado del material, se protegen los equipos con imanes para reducir riesgos en el proceso. El polvo mineral que se obtiene en la extracción debe ser procesado para separar las partículas metálicas, tener un correcto mantenimiento de equipos y un alto nivel de pureza. Los tambores, filtros o separadores son los que se encargan de esta labor y cuentan con sistemas magnéticos.
En cuanto al sector del reciclaje también se necesita separar materia para aprovechar los elementos metálicos. Cuanto más carbono tengan estos productos, más propiedades magnéticas tendrán y será más fácil de separar. Los imanes más utilizados son los electroimanes que tienen las ventajas de activar y desactivar su campo magnético. En cadenas de reciclaje, se pueden encontrar imanes de neodimio por su gran fuerza ya que se necesita una alta potencia magnética.
- Usos artesanales. En las ocasiones que más podemos apreciar y encontrar imanes a simple vista, es en los suvenires turísticos que se colocan en el refrigerador, así como imantados de negocios para tener su información a la mano.