Brazo Hidráulico

PLANTEAMIENTO DEL PROYECTO:

¿Cómo está conformado?

¿Qué es el ferrofluido magnético?

¿De qué está compuesto?

¿Dónde se puede utilizar en la Ingeniería Ambiental?

OBJETIVO

Comprender los campos magnéticos y eléctricos así como su efecto en los ferrofluidos.

Dar a conocer las aplicaciones que puede tener el magnetismo de un ferrofluido en aguas, ríos, lagos.

FUNDAMENTO

El ferromagnetismo es una propiedad del hierro, níquel, cobalto y algunos compuestos y aleaciones de estos materiales. Imaginemos un líquido con las propiedades magnéticas de estos materiales y al mismo tiempo tenga el comportamiento de los fluidos.

Podríamos pensar que la forma de crear un ferrofluido es calentar un metal hasta fundirlo. Sin embargo el comportamiento ferromagnético de estos metales desaparece a una temperatura muy por debajo del punto de fusión, por lo que la manera de crear un fluido magnético es formando un coloide donde diminutas partículas ferromagnéticas estén en suspensión en un líquido llamado portador.

Propiedades:

Cuando se aplica un campo magnético a un ferrofluido, se desarrollan fuerzas internas en el líquido ya que el campo generado por el imán actúa sobre todas las partículas en el fluido.

Por lo que al aplicar un campo magnético se formaran picos en la superficie del fluido, en esta imagen podemos ver que los picos están en su máxima altura y si el campo magnético se incrementa más, el líquido comenzará a fluir hacia arriba.

En hidrodinámica, la única fuerza que actúa desde el exterior, sobre el volumen total del fluido es la gravedad y en el caso de un ferrofluido las fuerzas internas nacen de la interacción de un campo magnético con el momento dipolar y su magnitud esta determinada por la intensidad de magnetización y su dirección está determinada por la orientación de una línea imaginaria que va del polo sur al polo norte, a través de cualquier pequeña porción de ferrofluido.

Una de las relaciones más útiles en mecánica de fluidos es la ecuación de Bernoulli que relaciona la presión, velocidad y la elevación de un fluido en un campo gravitatorio. Por ejemplo, las interacciones entre energía cinética y gravedad especifican la altura alcanzada por un chorro de agua que sale en una fuente.

En un ferrofluido las interacciones magnéticas también contribuyen, por lo que posteriormente fue agregado a la ecuación la influencia de la magnetización sumado a los otros tres términos anteriores presión, gravedad y velocidad, con lo que es posible predecir los efectos ferrohidrodinámicos.

Una de las utilidades de los ferrofluidos es en la interacción entre magnetismo y presión, que da lugar que se formen coágulos de ferrofluido para taponar totalmente un tubo que comunique dos vasijas que contengan gases a distintas presiones. En un fluido normal, el coágulo se desplazaría hasta que se igualaran ambas presiones; pero en un ferrofluido el coágulo puede mantenerse en una posición establecida por medio de un campo magnético externo.

Otra de las propiedades de los ferrofluidos es cierta clase de levitación.

Otra de las características estudiadas es la inestabilidad. El flujo de un fluido ordinario se torna inestable de varias maneras, a baja velocidad un líquido fluye suavemente por un tubo; pero a una velocidad crítica, el flujo se hace turbulento. Sin embargo en los líquidos magnéticos se presentan nuevas inestabilidades que no se han observado en ningún otro líquido.

La inestabilidad más característica de un ferrofluido aparece incluso cuando éste no está en movimiento. Si se aplica un campo magnético perpendicularmente a la superficie de un ferrofluido, a medida que se aumenta la intensidad del campo la superficie plana se deshace

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