Acoplamiento magnético a temperaturas elevadas

Los acoplamientos magnéticos se utilizan en muchas aplicaciones en las industrias de bombas, química, farmacéutica, de procesos y de seguridad. Por lo general, se utilizan con el fin de reducir el desgaste, sellar líquidos del medio ambiente, necesidades de limpieza o como un factor de seguridad para frenar si el par aumenta repentinamente.

Los acoplamientos magnéticos más comunes se fabrican con un accionamiento externo e interno, ambos construidos con imanes de neodimio para obtener la mayor densidad de par posible. Al optimizar el diámetro, el entrehierro, el tamaño del imán, el número de polos y la elección del grado del imán, es posible diseñar un acoplamiento magnético que se adapte a cualquier aplicación en el rango desde unos pocos milinewton metros hasta varios cientos de newton metros.

Cuando solo optimizan para un par alto, los diseñadores a menudo tienden a olvidarse de considerar la influencia de la temperatura. Si el diseñador hace referencia al punto de Curie de los imanes individuales, afirmará que un imán de neodimio cumpliría los requisitos hasta más de 300 °C. Al mismo tiempo, es importante incluir las dependencias de la temperatura en la remanencia, que se considera una pérdida reversible, normalmente alrededor del 0,11 % por grado Celsius que aumenta la temperatura.

Además, un imán de neodimio está bajo presión durante el funcionamiento del acoplamiento magnético. Esto significa que se producirá una desmagnetización irreversible mucho antes de que se alcance el punto de Curie, lo que normalmente limita el uso del acoplamiento magnético basado en neodimio a temperaturas inferiores a 150 °C.

Si se requieren temperaturas más altas, normalmente se utilizan acoplamientos magnéticos fabricados con imanes de cobalto de samario (SmCo). SmCo no es tan fuerte como los imanes de neodimio, pero puede funcionar hasta 350°C. Además, el coeficiente de temperatura de SmCo es solo del 0,04 % por grado Celsius, lo que significa que se puede utilizar en aplicaciones en las que se necesita estabilidad de rendimiento en un intervalo de temperatura mayor.

Nueva generaciónEn colaboración con Copenhagen Atomics, Alfa Laval, Aalborg CSP y la Universidad Técnica de Dinamarca, Sintex ha desarrollado una nueva generación de acoplamientos magnéticos con el apoyo de la Danish Innovation Foundation.

El propósito del proyecto fue desarrollar un acoplamiento magnético que pudiera expandir el área de temperatura de trabajo para alcanzar temperaturas de sales fundidas alrededor de 600°C. Cambiando la unidad interna con un material magnético que contiene un punto Curie más alto y aumentando el campo magnético de la unidad externa con diseños magnéticos especiales; fue posible desarrollar un acoplamiento magnético que comenzaba con un nivel de torsión más bajo a temperatura ambiente, pero solo tenía una reducción menor en el nivel de torsión en función de la temperatura. Esto dio como resultado un rendimiento superior por encima de los 160 °C, sin importar si el punto de referencia era contra un sistema basado en neodimio o samario cobalto. Esto se puede ver en la Figura 1, donde se muestra que el nivel de par de las unidades High Hot se probó hasta 590 °C en la unidad interna y aún se realizó con una reducción casi lineal en el par.

El gráfico también muestra que el coeficiente de temperatura del acoplamiento High Hot es incluso más bajo que el del sistema SmCo, lo que abre un mercado de temperatura más baja donde la estabilidad del rendimiento es importante en un intervalo de temperatura más grande.

ConclusiónEn Sintex, el departamento de I+D todavía está desarrollando la tecnología, pero necesitan ser desafiados en el nivel de par a diferentes temperaturas, dimensiones del acoplamiento magnético o nuevas aplicaciones que antes no eran posibles con los acoplamientos magnéticos estándar, para poder cosechar todo el potencial de la tecnología High Hot.

El acoplamiento High Hot no se ve como un producto de estantería estandarizado, sino como un producto hecho a la medida que se optimiza para aplicaciones específicas. Por lo tanto, se realizará un mayor desarrollo en estrecha colaboración con nuevos socios.