Magnetismo

Transductores que transformen movimientos mecánicos en señales eléctricas son fundamentales para la industria moderna.Las aplicaciones en la industria militar son obvias (detección de submarinos).
De lo anteriormente expuesto es claro que la búsqueda de materiales magnéticos con propiedades específicas para cientos de aplicaciones está en pleno auge.1 Sin lugar a dudas la computadora ayudará aldiseño y estudio de materiales sólidos con un comportamiento extremo. A continuación estudiaremos con más detalle un material líquido extremadamente interesante, tanto desde el punto de vista científico como desde el tecnológico.
FERROFLUIDOS
La idea de crear un fluido coloidal con propiedades ferromagnéticas surgió en los años sesenta. Estos fluidos consisten en partículas finamente divididasde magnetita o cobalto suspendidas en un medio aceitoso, como el kerosene (véase Figura 29). Para evitar que estas partículas se unan y el coloide se coagule, se adiciona un tensoactivo o agente dispersante como el ácido oleico. Las partículas deben ser pequeñas, del orden de 100 Ångströms. Estas partículas rodeadas de tensoactivo interactúan entre sí como si fueran esferas duras que llevaran undipolo magnético. De esta forma el coloide tiene propiedades muy interesantes cuando se le coloca en un campo magnético (por ejemplo, véase Figura 30). 

Figura 29. Partículas de cobalto para ferrofluidos.
Este coloide, además de poseer las formas de energía inherentes a todo flujo: energía de presión, energía cinética y energía gravitacional, tiene una energía ferromagnética al interactuar conun campo magnético. La suma de estas energías es constante, según lo demostró Bernoulli en 1738. El juego de todas estas energías permite una serie de útiles aplicaciones (Figura 31). Por ejemplo, la interacción entre magnetismo y presión puede ser utilizada para diseñar un tapón magnético en un tubo que une los recipientes con gas a distintas presiones. Un tapón hecho con fluido normal se moveríahasta que las presiones quedaran equilibradas. Un ferrofluido se mantiene en su posición enfocando un campo magnético, ya que si el tapón se mueve un poco hacia la región de baja energía, la fuerza magnética lo detendrá. Al ser la energía cinética y gravitacional constantes, el decremento de la energía debido a la presión debe ser compensado por un aumento de energía magnética y viceversa. Estossellos se utilizan cuando un eje rotante debe pasar por un compartimiento herméticamente cerrado. Esta fue la primera aplicación de los ferrofluidos y posteriormente ha sido aplicada a láseres de gas. También se han diseñado sellos en etapas múltiples, que pueden resistir presiones 60 veces mayores a la atmosférica. 

Figura 30. Se forman patrones muy complejos cuando a un líquido magnético(oscuro) y uno no magnético (blanco) se les aplica un campo magnético horizontal. Si no hay campo aplicado, el líquido magnético permanecerá en el fondo. Cuando se aplica un campo aparecen perturbaciones. El dibujo representa el fluido a los 90 seg. De haber conectado el campo.
Una variante del sello ferrofluídico de presión se ha empleado en el diseño de bocinas. En la mayoría de éstas, el elementomás importante es una bobina cilíndrica, ajustada en un magneto permanente con un hueco que le permite moverse. El calor producido en el alambre puede ser disipado mejor si se coloca un líquido en el hueco en lugar de aire. Un fluido ferromagnético no se caerá, pues el campo magnético lo sostendrá. 

Figura 31. Aplicaciones de ferrofluidos.
Otra de las aplicaciones importantes de los ferrofluidoses su utilización en procesos de separación de materiales que difieren en su densidad. Los métodos ordinarios de separación utilizan líquidos pesados, pero son tóxicos y no pueden flotar substancias de alta densidad.
La levitación magnética puede hacerlo y de hecho se usa para levitar partes no ferrosas de autos, en la incineración de desperdicios sólidos, etc. Si uno coloca una esfera no...