FRENOS Y EMBRAGUES VI. 3.- Imán permanente

Estos componentes mecánicos transmiten un par a través de campos magnéticos provenientes de imanes permanentes y no requieren de suministro externo de energía. Podemos dividir estos embragues en dos tipos: síncronos, que sólo transiten un par cuando el elemento motriz y el conducido giran a la misma velocidad; y deslizantes, que pueden transmitir un par aún cuando hay diferencia entre la velocidad de entrada y la de salida. En ambos casos la construcción puede ser tipo disco o tipo tambor.

SÍNCRONOS.

También conocidos como 'acoplamientos magnéticos', tienen imanes permanentes tanto en el elemento motriz como en el conducido y la transmisión se da en base a la atracción de los campos magnéticos opuestos que se alinean automáticamente en ambos elemento. El par máximo que pueden transmitir está dado en función a la intensidad de los campos magnéticos. Una vez que se rebasa este par máximo, se produce un desacoplamiento prácticamente total, característica que los hace particularmente efectivos como limitadores de par, ampliamente usados en dispositivos de roscado de tapones.

También ofrecen la ventaja de que transmiten movimiento a través de materiales no magnéticos sin que haya contacto directo entre el elemento motriz y el conducido. Esto significa que se puede transmitir movimiento sin que un eje tenga que atravesar las paredes de recipientes o contenedores, eliminando posibles fugas a través de los sellos.

En la construcción tipo disco, el par máximo se controla en base a la separación entre el elemento motriz y el conducido.

En la construcción tipo tambor el par se controla en base al traslape entre los imanes, entre mayor sea el traslape, habrá mayor atracción entre los imanes, permitiendo la transmisión de un par más elevado.

En esta representación esquemática, la parte color negro representa una serie de imanes permanentes. Para un embragué sincrono, la parte color azul también sería una serie de imanes permanentes, mientras que para un embrague deslizante representaría una banda de material susceptible a la histéresis magnética.

DESLIZANTES - HISTÉRESIS MAGNÉTICA

Estos embragues tienen imanes permanentes en uno de los elementos y material susceptible a la histéresis magnética en el otro elemento. Cuando se rebasa el par máximo, la histéresis magnética mantiene el par a nivel fijo durante el deslizamiento relativo entre el elemento motriz y el conducido. Son una buena opción para aplicaciones sencillas de control de tensión que requieran par constante de deslizamiento, como en carretes de hilo o alambre.

El par de deslizamiento se controla mediante la alineación entre los polos de los imanes. El par máximo se da cuando polos iguales se alinean frete a frente, como muestra la imagen, y va disminuyendo a medida que los imanes se salen de fase, llegando al mínimo cuando los polos opuestos quedan alineados frente a frente.

En esta representación esquemática, el disco central es de material susceptible a la histéresis magnética y gira con el eje en forma independiente a los discos magnéticos que van fijos al elemento externo de transmisión.

Como se ha visto en otros tipos de frenos y embragues, cuando se transmite un par con deslizamiento, se genera calor que tiene que ser disipado, Esta gráfica representa una curva típica par-velocidad para un embrague de histéresis magnética. La parte pintada en color azul corresponde a la zona segura de operación, que está limitada por el par máximo, A, la velocidad máxima, B, y la capacidad para disipar calor, C.


Si se sustituyen los imanes permanentes por un electroimán, el campo magnético se puede controlar mediante la corriente que se suministra a la bobina, permitiendo su uso en aplicaciones que requieren variación sobre la marcha en el par de transmisión.

RESUMEN:
En esta serie de artículos hemos visto frenos embragues que emplean la fuerza eléctrica o magnética para frenar o transmitir movimiento. En todos ellos, la transmisión se da sin que haya contacto directo entre el elemento motriz y el conducido, dando como resultado una larga vida útil con un mínimo de mantenimiento. Cada uno de ellos ofrece ventajas para ciertas aplicaciones:



Corrientes parásitas (primer artículo de la serie): el par depende de la intensidad de la corriente en el electroimán y de la diferencia de velocidades entre el elemento motriz y el conducido.

Son buena opción como frenos de movimiento lineal y como sustitutos de variadores de frecuencia

Partículas magnéticas (segundo artículo de esta serie): transmiten movimiento sin deslizamiento hasta alcanzar el par máximo al que permiten deslizamiento a un par constante, independiente a las velocidades de giro y de deslizamiento.

Buena opción como limitadores de par y para control de tensión a par constante




Imán permanente: el par máximo de transmisión se puede controlar mediante la distancia de separación o el traslape entre los imanes, y el movimiento se puede transmitir a través de paredes de material no magnético. Son buena opción limitadores de par.

Histéresis magnética: El par máximo depende de la intensidad del campo magnético que puede controlarse mediante la alineación de los polos de imanes permanentes, el traslape entre el material susceptible a la histéresis magnética y los imanes o la corriente que se suministra a un electroimán. Pueden transmitir movimiento sin deslizamiento hasta que se alcanza el par máximo al que permiten deslizamiento a par constante, independiente a la velocidad.

Son una buena opción para aplicaciones de par controlado como control de tensión a par constante y aplicaciones en que no se permite contaminación.

Con este artículo concluimos la la serie dedicada a frenos y embragues. La próxima serie tratará sobre reductores de velocidad.