Para mantenerse en movimiento, los objetos producen energía cinética. Para detenerlos, es necesario cesar con esa energía. Por ejemplo, puede hacerse de manera manual creando fricción, que convierte la energía cinética en energía térmica. En los vehículos, los frenos tradicionales funcionan de la misma manera: apretando las pastillas de goma contra los discos de las ruedas, haciendo que se detengan.
Sin embargo, esta no es la única manera de conseguir este resultado. Los frenos magnéticos o de corrientes parásitas cumplen la misma función pero con otra energía.
¿Qué son los Frenos Magnéticos?
Son frenos en los que, en lugar de usar la fricción o el rozamiento para detener el rodar, se utilizan corrientes parásitas creadas por campos magnéticos.
Los campos magnéticos son producidos por imanes que atraen o repelen metales en ciertos espacios. Para crear electricidad con esta energía, es necesario mover un conductor eléctrico a través de un campo magnético o bien mover un campo magnético alrededor de un conductor estático.
¿Cómo funcionan los Frenos Magnéticos?
Si en lugar de un cable conductor utilizamos un disco o placa conductora sin circuito cerrado, la corriente que se indujo en la placa no puede moverse pero, en su interior, seguirán circulando corrientes eléctricas llamadas “parásitas” o “de Foucault”.
Estas corrientes no son aleatorias, sino que sus movimientos tratan de detener su causa, es decir, intentan detenerse a ellas mismas. Esto se conoce como Ley de Lenz, que dice que el cambio de flujo magnético a través de un conductor siempre establecerá una corriente por el conductor que contrarreste el cambio de flujo.
Dicho de otro modo, las corrientes parásitas del interior de la placa se oponen al movimiento de la placa dentro del campo magnético (que es lo que produce las corrientes). Para esto, las corrientes de Foucault crean un nuevo campo magnético opuesto al primero y esto anulará el movimiento de la placa.
Un freno magnético es un imán permanente que induce corrientes en un disco giratorio, generalmente de cobre. Esto genera corrientes parásitas que crean fuerzas contrarias y de frenado sin contacto entre las piezas, por lo cual ese freno no se desgasta.
¿De qué depende la fuerza de frenado?
La fuerza de frenado depende de:
- La conductividad del metal de la placa: son directamente proporcionales a la conductividad eléctrica de dicho material. Por ejemplo, una placa de cobre frenará más que una de aluminio.
- El espesor de la placa: siguiendo el mismo principio de proporcionalidad.
- La superficie de la placa: cuanto más ancha sea la placa, mejor fluirán las corrientes inducidas. También es deseable que sobrepase el campo magnético.
- La forma de la placa: los agujeros o hendiduras inhiben o anulan el efecto de frenado.
- La intensidad del campo magnético: cuanto más grande sea éste, mejor.
- La dirección del campo magnético: cuando el movimiento se produce perpendicular a las líneas de fuerza del campo magnético y de forma uniforme, la acción de frenado es superior.
- La velocidad: la velocidad relativa entre el campo magnético y la placa conductora condicionan el efecto de frenado.
Tipos de Frenos Magnéticos
Los frenos magnéticos pueden ser electromagnéticos o de imanes permanentes.
- Electromagnéticos: se controlan mejor los frenos debido a que el campo magnético se crea mediante un imán envuelto con un conductor o bobina a través del cual se pasa la corriente para agrandar el campo creado por el imán. Para frenar el movimiento, basta con activar un interruptor que hace pasar corriente por la bobina.
- De imanes permanentes: en estos casos no hace falta una fuente de energía para el frenado, sino interrumpir el campo magnético del imán permanente para evitar un frenado constante.
También existen frenos lineales y circulares, dependiendo de la forma de la placa: ya sea una lámina o una placa circular. Y, como dijimos más arriba, los hay donde la placa es fija y el campo magnético se mueve o viceversa.
¿Dónde se usan los Frenos Magnéticos?
Estos frenos tienen gran variedad de usos. Por ejemplo, en trenes de alta velocidad y montañas rusas; para complementar los frenos de fricción en semirremolques y aliviar el desgaste; en algunas herramientas eléctricas como las sierras, para que se detengan inmediatamente cuando se corta la energía.
Los medidores de luz eléctrica son quizás el gran ejemplo de corrientes parásitas en acción, ya que cada vez que usamos energía, los medidores ponen a funcionar una serie de imanes que hacen girar el disco donde se registran los números que luego podemos leer.
