En el vasto mundo de la física, existen fenómenos aparentemente misteriosos que juegan un papel crucial en nuestra sociedad. Unos de los más destacados son las corrientes de Foucault. En esta entrada analizamos qué son, en qué consisten sus singulares efectos y cuáles son sus diversas aplicaciones.
Este tema forma parte del temario de nuestro curso de Electricidad General.
Historia y descubrimiento
En primer lugar, hablamos de un suceso electromagnético fascinante. Su descubrimiento, por parte de Jean Bernard Léon Foucault, revolucionó la comprensión de la interacción entre campos magnéticos y conductividad eléctrica.
En 1851, este físico francés realizó un experimento con un disco de cobre que giraba a alta velocidad. Observó, en un acto que parecía magia en aquel momento, cómo una aguja magnética comenzó a moverse sola respondiendo al movimiento. Un auténtico hito científico, ya que reveló la existencia de corrientes eléctricas inducidas por rotación.
¿Qué son las corrientes eléctricas parásitas?
A menudo, las corrientes de Foucault también se describen como corrientes eléctricas parásitas. Esto se debe a que, en muchas ocasiones, no son deseadas y pueden considerarse un efecto secundario no intencional. Incluso pueden generar pérdidas de energía, en forma de calor, en conductores eléctricos y componentes metálicos. Eso sí, especialmente en aquellos que están expuestos a campos magnéticos variables.
Por tanto, en estas situaciones, has de tomar medidas para mitigar su impacto o minimizarlas. Es importante destacar que no se trata de una corriente eléctrica convencional, que fluye de manera continua en un circuito, sino inducida. Supone un modelo circulante en bucles cerrados dentro del material conductor que produce efectos magnéticos contrarios.
Esto se conoce como la Ley de Lenz, que establece que, en el efecto Foucault, las corrientes se oponen a cualquier cambio en el campo que las crea. Se trata de un principio esencial para reducir o controlar los efectos electromagnéticos parasitarios no deseados.
¿Cómo se explica este fenómeno físico?
El suceso se puede entender mejor considerando un modelo práctico. Imagina que tienes un disco metálico que gira en un campo magnético constante. Dado que no hay cambios, no se generarán flujos. Sin embargo, si el área varía, como cuando el metal gira, aparecen corrientes eléctricas.
Son cargas que se desplazan formando circuitos cerrados y generando campos magnéticos opuestos a los cambios del original. Esto da como resultado la resistencia del disco a girar más rápido, lo que se considera como una fuerza de frenado.
El efecto de las cargas eléctricas en movimiento también se aprecia en objetos conductores que caen a través de un campo magnético. En la práctica, por ejemplo, en un imán que se deja caer a través de un tubo de cobre. A medida que desciende, se genera electrocirculación en el tubo, creando un efecto de desaceleración que ralentiza la caída del imán. En consecuencia, una acción especialmente relevante para minimizar las pérdidas energéticas debidas a la inducción de corrientes no esperadas.
Aplicaciones de las corrientes de Foucault
Al ser una reacción derivada de la inducción electromagnética en conductores, su aplicación resulta crucial en multitud de procesos industriales. Y lo que es mejor aún, todavía queda mucho por descubrir. Ten en cuenta que, a medida que avanza la tecnología y se desarrollan nuevos materiales, surgen cada vez más innovadoras funciones. Sobre todo, eléctricas, electrónicas y electromagnéticas.
En todo caso, vamos a enumerar algunas de las aplicaciones actuales. Además, con referentes concretos que ilustran su utilidad en cada caso.
Calentamiento por inducción
Una técnica ampliamente utilizada para calentar materiales conductores de manera precisa y eficiente. En esta aplicación, las corrientes se generan cuando el material se somete a un campo magnético variable de alta frecuencia.
¿Qué ocurre al hacerlo? Que se provoca un aumento controlado de la temperatura en el conductor. De hecho, en el sector metalúrgico, se utiliza para calentar piezas antes de la forja. Esto permite ablandar el acero y facilita una fuerte soldadura, sea cual sea el conformado final.
Frenado magnético
Otra aplicación realmente interesante del efecto Foucault. Se emplea para ralentizar o detener objetos en movimiento. Cuando un conductor se mueve a través de un campo magnético variable, las corrientes generadas crean una fuerza que se opone al movimiento.
¿Un ejemplo? Los frenos de ferrocarril (en particular, los trenes de alta velocidad). Un sistema de detención que proporciona comodidad, seguridad y rentabilidad, gracias a la singularidad de los ajustes. Ten en cuenta que no hay contacto ni fricción mecánica. Igual sucede con los frenos de disco en automóviles. Cuando se pisa el freno, las pastillas presionan un disco de metal, generando cargas eléctricas que detienen el coche.
En resumen, las corrientes de Foucault son una muestra perfecta de simbiosis entre física e ingeniería. Una unión que proporciona soluciones a distintos desafíos técnicos y cuyos estudio y comprensión continúan evolucionando. Nadie sabe lo que depara el futuro, pero este fenómeno sigue siendo un emocionante tema de investigación y desarrollo tecnológico. Lo es, especialmente, en el sector eléctrico.
