Al cambiar la alineación de los dominios magnéticos internos de un imán, la temperatura afecta a su fuerza. La fuerza aumenta a bajas temperaturas y disminuye a altas. El campo magnético se debilita y los dominios magnéticos se desalinean porque los átomos del imán se mueven más al calentarse.

Sin embargo, al estabilizar la alineación de estos dominios, el enfriamiento del imán puede aumentar su fuerza. La definición de la temperatura de Curie, la forma en que el calor puede cambiar la fuerza magnética y lo que ocurre a la temperatura más baja se tratarán en la sección sobre cómo afecta la temperatura a los imanes.

¿Qué es la temperatura de Curie?

La temperatura de Curie (Tc) es el punto en el que una sustancia magnética pierde todas sus propiedades magnéticas.

 La temperatura de Curie, que establece la temperatura máxima a la que puede alterarse la alineación de los momentos magnéticos, es una medida de la relación entre magnetismo y temperatura. Se atribuye al físico Pierre Curie el nombre de esta temperatura.

Por ejemplo,

• Un imán de neodimio está a unos 310 grados Celsius.
• Un imán frito está a unos 450°C.
• Imán de cobalto samario, alrededor de 750°C
• ~880°C para imanes Alnico

Un imán pierde sus propiedades cuando alcanza su punto Curie, y enfriarlo no lo hace fuerte de nuevo.

¿Cómo afecta el frío a los imanes?

En general, las temperaturas más frías aumentan la fuerza magnética porque ralentizan el movimiento atómico, lo que ayuda a restablecer la alineación. Sin embargo, los imanes pueden volverse frágiles a temperaturas extremas, normalmente cuando están hechos de materiales como el neodimio.

 Los imanes superconductores suelen mantenerse a temperaturas criogénicas en los laboratorios. De hecho, la mayoría de los imanes son ligeramente más fuertes y estables a temperaturas más frías; la fuerza magnética disminuirá gradualmente si la temperatura desciende por debajo de 125 grados Celsius.

Cuando la temperatura desciende a 196 grados centígrados, la fuerza magnética aumenta entre un 85% y un 90%.

¿Cómo afecta el calor a los imanes?

Los dominios magnéticos, que son pequeñas secciones de átomos enlazados, se desalinean cuando aumenta la temperatura debido a la energía térmica. Como consecuencia, la fuerza magnética disminuye gradualmente. Los imanes apenas pueden perder sus propiedades magnéticas si la temperatura aumenta demasiado.

El proceso es un poco como el calor derrite el hielo. Una vez alcanzado cierto punto, es difícil invertir el cambio. El calor hace que las moléculas de la cera se muevan más rápido y con más energía cinética, lo que provoca que se vuelvan más regulares.

Al aumentar la temperatura, estas moléculas empiezan a desalinearse hasta que sus extremos tienen cargas opuestas y ya no se enfrentan en una disposición enjaulada. Un imán puede reanudar su función original después de enfriarse si el calor que se le suministra se mantiene por debajo de su temperatura máxima de funcionamiento.

Los distintos materiales magnéticos reaccionan de forma diferente con la temperatura

Los distintos imanes muestran un comportamiento diferente a distintas temperaturas y presiones. La estructura cristalina interna y la composición de las sustancias determinan cómo reaccionan. Examinamos la respuesta de los materiales magnéticos más utilizados a las variaciones de temperatura.

Alnico

Gran parte de los equipos industriales y de consumo dependen de los imanes permanentes de álnico. Los imanes de álnico se utilizan en imanes para vacas, tubos de ondas viajeras, motores eléctricos, pastillas de guitarra eléctrica, micrófonos, sensores y altavoces, entre otros dispositivos.

Sin embargo, los imanes de tierras raras se utilizan actualmente en muchos objetos porque pueden producir un alto BHmax y un fuerte campo magnético (Br), lo que permite la miniaturización de los objetos.

SmCo

Una característica bien conocida de los imanes de samario-cobalto es su excepcional estabilidad térmica. Incluso a temperaturas de hasta 350 °C, no se debilitan significativamente.

NdFeB

Los imanes permanentes más potentes del mercado son los de neodimio. Aunque son los más sensibles a la temperatura. Los tipos avanzados (como N42SH o N52VH) pueden funcionar hasta 230°C, pero los grados pierden potencia por encima de 80°C.

No son adecuados para condiciones de calor extremo, ya que sufren una desmagnetización irreversible más allá de sus límites.

Ferrita

Los imanes de ferrita son baratos y de uso común. Están formados por óxido de hierro y bario o estroncio. Su magnetismo se reduce ligeramente por debajo de las temperaturas de congelación.

Aun así, funcionan bien hasta los 250°C. No obstante, como ofrecen un compromiso entre coste y fiabilidad, se prefieren para aplicaciones como altavoces e imanes de nevera.

~0,11% Pérdida por °C (reversible por debajo de la temperatura máxima de funcionamiento)

Cuando la temperatura de funcionamiento es inferior a la máxima, los imanes suelen perder alrededor de 0,11% de su fuerza por cada grado centígrado. Afortunadamente, este daño es reversible, por lo que el imán recupera su fuerza original al enfriarse.

 Sin embargo, parte del daño es irreversible si la temperatura supera el rango nominal. Elegir el grado de imán adecuado para su aplicación es fundamental para evitar la desmagnetización irreversible.

Temperatura nominal por grado (por ejemplo, VH/AH hasta ~230°C)

Cada imán tiene una clasificación de temperatura específica, dependiendo de su grado y de la composición del material. Los imanes de neodimio (NdFeB), por ejemplo, se clasifican en N95, N42, N35 y similares.

Cada grado tiene un rango de temperatura máxima de funcionamiento. Generalmente oscila entre 80°C y 230°C para tipos especiales de alta temperatura como VH (Muy Alto) y AH (Adicionalmente High). Si se superan estos límites, el magnetismo puede perderse de forma irreversible.

¿Qué les ocurre a los imanes a altas temperaturas?

Cuando los imanes se exponen a altas temperaturas, se producen dos efectos posibles.

Pérdida reversible:

Cuando el calentamiento se mantiene por debajo de su temperatura máxima de funcionamiento, la magnetización se invierte. Esto demuestra que el material sigue siendo menos magnético cuando se calienta. Los dominios pierden parte de su alineación como resultado de la agitación térmica provocada por el aumento de la temperatura.

Un imán puede recuperar su fuerza tras enfriarse. Si la temperatura de la lámina se mantiene por debajo de un determinado umbral, también conocido como temperatura de Curie o punto de Curie.

El imán puede debilitarse momentáneamente cuando se expone a un calor moderado. Llamamos a este fenómeno daño reversible.

Pérdida irreversible (y pérdida permanente)

Cuando un imán se expone a temperaturas superiores a su temperatura máxima de funcionamiento e inferiores a su temperatura de Curie, se produce una pérdida irreversible de magnetismo.

Esto significa que:

● Funcionará peor cuando esté frío.

¿Cuánto calor es demasiado para los imanes de neodimio?

Los imanes permanentes más potentes del mercado son los de neodimio (NDFEB). También son sensibles a la temperatura. Las calidades estándar, como N35 o N52, suelen empezar a perder su magnetismo a los 80 °C.

Cuando la temperatura supera el límite, la eficiencia del imán se deteriora rápidamente y puede no recuperarse del todo cuando se enfría.

Un imán sufre un cambio constante cuando alcanza su temperatura de Curie. Este es el punto en el que pierde todas sus propiedades magnéticas, dependiendo de la composición del material. En el caso de los imanes de neodimio, este punto suele situarse entre 310 °C y 400 °C (590 °F y 752 °F).

La temperatura máxima de funcionamiento depende de la forma (coeficiente de permeabilidad).

La forma y el diseño de un imán influyen en la cantidad de calor que puede soportar. El término “coeficiente de permeancia” (Pc) se refiere a este componente.

Su campo magnético es más estable, de ahí que el imán tenga un coeficiente de permanencia más elevado. Por ejemplo, un cilindro más grueso puede conservar mejor su magnetismo cuando se calienta.

Por otro lado, a temperaturas más altas, los imanes más delgados o pequeños con valores de PCO más bajos tienen más probabilidades de desmagnetizarse.

Grados de alta temperatura (por ejemplo, N42SH, N35AH)

Se han desarrollado grados especiales de imanes de neodimio de alta temperatura para resolver los problemas de sensibilidad al calor.

Incluso en condiciones duras, estos grados pueden mantener sus fuertes propiedades magnéticas gracias al empleo de aleaciones y morteros modificados:

• La temperatura de funcionamiento del N42SH es de 150°C (902°F).
• Temperaturas de hasta 200°C (392°F) puede ser gestionado por el N35EH.
• 230°C puede soportar temperaturas de hasta 35AH (446°F).

Aunque estos grados de alta temperatura pueden no ser tan fuertes magnéticamente como los grados normales, son ideales para aplicaciones exigentes como motores eléctricos y sensores de automoción porque pueden conservar su magnetismo cuando se calientan.

Es posible restaurar el magnetismo a su fuerza original, pero no es económico. Una pérdida irreversible sólo se produce una vez.

Conclusión

Los imanes se ven muy afectados por la temperatura; por encima del punto de Curie, los imanes permanentes como el hierro o el neodimio pierden toda su fuerza magnética. Su intensidad de campo aumenta a menor temperatura.

Debido a su reducida potencia eléctrica, los electroimanes acaban perdiendo su fuerza al sobrecalentarse. Por ello, los electroimanes superconductores se mejoran enfriándolos a temperaturas muy altas.

campos.

La temperatura debe controlarse cuidadosamente. El magnetismo se mantiene manteniendo el imán permanente alejado del calor extremo. Los campos magnéticos fuertes se consiguen enfriando los electroimanes.

El uso del calor y los límites puede abrir nuevas aplicaciones magnéticas en ciencia, ingeniería y medicina.

Preguntas frecuentes