Desmagnetización - Degaussing

La desmagnetización es el proceso de disminuir o eliminar un campo magnético remanente . Lleva el nombre del gauss , una unidad de magnetismo , que a su vez recibió el nombre de Carl Friedrich Gauss . Debido a la histéresis magnética , generalmente no es posible reducir un campo magnético completamente a cero, por lo que la desmagnetización induce típicamente un campo "conocido" muy pequeño denominado polarización. La desmagnetización se aplicó originalmente para reducir las firmas magnéticas de los barcos durante la Segunda Guerra Mundial . La desmagnetización también se utiliza para reducir los campos magnéticos en los monitores de tubos de rayos catódicos y para destruir los datos almacenados en el almacenamiento magnético .

Cascos de barcos

RMS Queen Mary llega al puerto de Nueva York el 20 de junio de 1945 con miles de soldados estadounidenses; observe la prominente bobina de desmagnetización que rodea el casco exterior
Panel de control del dispositivo MES ( "Magnetischer Eigenschutz" en alemán: autoprotección magnética ) en un submarino alemán

El término fue utilizado por primera vez por el entonces comandante Charles F. Goodeve , Reserva Real de Voluntarios Navales Canadienses , durante la Segunda Guerra Mundial mientras intentaba contrarrestar las minas navales magnéticas alemanas que estaban causando estragos en la flota británica . Las minas detectaron el aumento del campo magnético cuando el acero de un barco concentró el campo magnético de la Tierra sobre él. Los científicos del Almirantazgo, incluido Goodeve, desarrollaron varios sistemas para inducir un pequeño campo de "polo N hacia arriba" en la nave para compensar este efecto, lo que significa que el campo neto era el mismo que el de fondo. Dado que los alemanes utilizaron el gauss como la unidad de la fuerza del campo magnético en los activadores de sus minas (aún no es una medida estándar), Goodeve se refirió a los diversos procesos para contrarrestar las minas como "desmagnetización". El término se convirtió en una palabra común.

El método original de desmagnetización era instalar bobinas electromagnéticas en los barcos, lo que se conoce como enrollamiento. Además de poder sesgar la nave continuamente, el enrollado también permitió que el campo de sesgo se invirtiera en el hemisferio sur, donde las minas estaban configuradas para detectar campos de "polo S hacia abajo". Los barcos británicos, en particular cruceros y acorazados , estaban bien protegidos alrededor de 1943.

Sin embargo, instalar ese equipo especial era demasiado costoso y difícil de mantener en todos los barcos que lo necesitarían, por lo que la armada desarrolló una alternativa llamada limpieza, que también ideó Goodeve, y que ahora también se llama deperming . Este procedimiento arrastró un gran cable eléctrico a lo largo del costado del barco con un pulso de aproximadamente 2000 amperios fluyendo a través de él. Esto indujo el campo adecuado en el barco en forma de un ligero sesgo. Originalmente se pensó que el golpeteo del mar y los motores del barco aleatorizarían lentamente este campo, pero en las pruebas, se descubrió que esto no era un problema real. Más tarde se dio cuenta de un problema más serio: a medida que una nave viaja a través del campo magnético de la Tierra, lo recogerá lentamente, contrarrestando los efectos de la desmagnetización. A partir de ese momento, se instruyó a los capitanes para que cambiaran de dirección con la mayor frecuencia posible para evitar este problema. Sin embargo, el sesgo finalmente desapareció y los barcos tuvieron que ser desmagnetizados según un cronograma. Los barcos más pequeños continuaron usando la limpieza durante la guerra.

Para ayudar a la evacuación de Dunkerque , los británicos "arrasaron" 400 barcos en cuatro días.

Durante la Segunda Guerra Mundial, la Armada de los Estados Unidos encargó una clase especializada de barcos desmagnetizadores que eran capaces de realizar esta función. Uno de ellos, USS Deperm (ADG-10) , recibió el nombre del procedimiento.

Después de la guerra, las capacidades de las espoletas magnéticas mejoraron enormemente, al detectar no el campo en sí, sino cambios en él. Esto significaba que una nave desmagnetizada con un "punto caliente" magnético todavía haría estallar la mina. Además, también se midió la orientación precisa del campo, algo que un simple campo de polarización no pudo eliminar, al menos para todos los puntos del barco. Se introdujo una serie de bobinas cada vez más complejas para compensar estos efectos, con sistemas modernos que incluyen no menos de tres conjuntos separados de bobinas para reducir el campo en todos los ejes.

Superconductividad de alta temperatura

La Marina de los Estados Unidos probó, en abril de 2009, un prototipo de su sistema de bobina de desmagnetización superconductora de alta temperatura , denominado "Desmagnetización HTS". El sistema funciona rodeando la embarcación con cables cerámicos superconductores cuyo propósito es neutralizar la firma magnética de la nave, como en los sistemas de cobre heredados. La principal ventaja del sistema de bobina de desmagnetización HTS es un peso muy reducido (a veces hasta en un 80%) y una mayor eficiencia.

Un barco o submarino con casco metálico que navega por el mar, por su propia naturaleza, desarrolla una firma magnética a medida que viaja, debido a una interacción magneto-mecánica con el campo magnético de la Tierra. También capta la orientación magnética del campo magnético de la Tierra donde está construido. Esta firma puede ser explotada por minas magnéticas o facilitar la detección de un submarino por barcos o aviones con equipo de detección de anomalías magnéticas (MAD) . Las armadas utilizan el procedimiento de desmagnetización, junto con la desmagnetización, como contramedida contra esto.

Instalaciones deperming especializados, tales como la Marina de los Estados Unidos 's estación de Lambert Punto Deperming en la Estación Naval de Norfolk , o la Flota del Pacífico Submarino Drive-In Fondo silenciamiento magnética (MSF) en la Base Conjunta Pearl Harbor-Hickam , se utilizan para realizar el procedimiento. Durante un tratamiento magnético de envoltura cerrada, cables de cobre de gran calibre rodean el casco y la superestructura de la embarcación, y se pulsan altas corrientes eléctricas (hasta 4000 amperios ) a través de los cables. Esto tiene el efecto de "restablecer" la firma magnética del barco al nivel ambiental después de que su casco se ilumine con electricidad. También es posible asignar una firma específica que se adapte mejor a la zona particular del mundo en la que operará el barco. En las instalaciones de silenciamiento magnético drive-in, todos los cables se cuelgan arriba, abajo y a los lados, o se ocultan dentro de los elementos estructurales de las instalaciones. Deperming es "permanente". Solo se realiza una vez, a menos que se realicen reparaciones importantes o modificaciones estructurales en el barco.

Experimentos tempranos

Con la introducción de los barcos de hierro , se notó el efecto negativo del casco de metal en las brújulas de dirección . También se observó que los rayos tuvieron un efecto significativo en la desviación de la brújula, identificada en algunos casos extremos como causada por la inversión de la firma magnética de la nave. En 1866, Evan Hopkins de Londres registró una patente para un proceso "para despolarizar recipientes de hierro y dejarlos libres de cualquier influencia perturbadora de la brújula". La técnica se describió de la siguiente manera: "Para este propósito, empleó varias baterías y electroimanes de Grove . Estos últimos debían pasar a lo largo de las placas hasta que se hubiera obtenido el fin deseado ... el proceso no debe exagerarse por temor a volver -polarizando en la dirección opuesta ". Sin embargo, se informó que la invención era "incapaz de llevarse a cabo con éxito" y "murió rápidamente de muerte natural".

Tubos de rayos catódicos de color

Las pantallas CRT en color , la tecnología subyacente a los monitores de televisión y computadora hasta hace poco, utilizan la desmagnetización. Muchas pantallas CRT utilizan una placa de metal cerca de la parte frontal del tubo para garantizar que cada haz de electrones golpee los fósforos correspondientes del color correcto. Si esta placa se magnetiza (por ejemplo, si alguien barre un imán en la pantalla o coloca altavoces cerca), imparte una desviación no deseada a los haces de electrones y la imagen mostrada se distorsiona y decolora.

Para minimizar esto, los CRT tienen una bobina de cobre o, a menudo, en el caso de los electrodomésticos más baratos, de aluminio, envuelta alrededor de la parte frontal de la pantalla, conocida como bobina de desmagnetización. Los monitores sin bobina interna se pueden desmagnetizar utilizando una versión portátil externa. Las bobinas de desmagnetización internas en los CRT son generalmente mucho más débiles que las bobinas de desmagnetización externas, ya que una mejor bobina de desmagnetización ocupa más espacio. Un desmagnetizador hace que un campo magnético dentro del tubo oscile rápidamente, con una amplitud decreciente . Esto deja la máscara de sombra con un campo pequeño y algo aleatorio, eliminando la decoloración.

Una desmagnetización en curso

Muchos televisores y monitores desmagnetizan automáticamente su tubo de imagen cuando se encienden, antes de que se muestre una imagen. La alta sobretensión de corriente que tiene lugar durante esta desmagnetización automática es la causa de un "golpe" audible, un zumbido fuerte o algunos ruidos de clic, que se pueden escuchar (y sentir) cuando se encienden los televisores y los monitores de computadora CRT, debido a la condensadores que descargan e inyectan corriente en la bobina. Visualmente, esto hace que la imagen se mueva dramáticamente durante un corto período de tiempo. También suele estar disponible una opción de desmagnetización para la selección manual en el menú de operaciones de dichos aparatos.

En la mayoría de los equipos comerciales, el aumento de corriente a la bobina de desmagnetización se regula mediante un dispositivo termistor de coeficiente de temperatura positivo (PTC) simple , que inicialmente tiene una resistencia baja pero cambia rápidamente a una resistencia alta debido al efecto de calentamiento del flujo de corriente. Dichos dispositivos están diseñados para una transición única de frío a caliente en el momento del encendido; "experimentar" con el efecto de desmagnetización encendiendo y apagando repetidamente el dispositivo puede hacer que este componente falle. El efecto también será más débil, ya que el PTC no habrá tenido tiempo de enfriarse.

Medios de almacenamiento de datos magnéticos

Los datos se almacenan en medios magnéticos , como discos duros , disquetes y cinta magnética , al hacer que áreas muy pequeñas llamadas dominios magnéticos cambien su alineación magnética para estar en la dirección de un campo magnético aplicado. Este fenómeno ocurre de la misma manera que la aguja de una brújula apunta en la dirección del campo magnético de la Tierra. La desmagnetización, comúnmente llamada borrado, deja los dominios en patrones aleatorios sin preferencia a la orientación, lo que hace que los datos anteriores sean irrecuperables. Hay algunos dominios cuya alineación magnética no se aleatoriza después de la desmagnetización. La información que representan estos dominios se denomina comúnmente remanencia magnética o magnetización remanente . Una desmagnetización adecuada garantizará que no haya suficiente remanencia magnética para reconstruir los datos.

El borrado mediante desmagnetización se puede lograr de dos formas: en el borrado de CA , el medio se desmagnetiza aplicando un campo alterno que se reduce en amplitud a lo largo del tiempo desde un valor alto inicial (es decir, alimentado por CA); en el borrado de CC , el medio se satura aplicando un campo unidireccional (es decir, alimentado por CC o empleando un imán permanente ). Un desmagnetizador es un dispositivo que puede generar un campo magnético para desmagnetizar medios de almacenamiento magnéticos. El campo magnético necesario para desmagnetizar los medios de almacenamiento de datos magnéticos es poderoso y los imanes normales no pueden lograr ni mantener fácilmente.

Daño irreversible a algunos tipos de medios

Se pueden reutilizar muchas formas de medios de almacenamiento magnéticos genéricos después de la desmagnetización, incluidas cintas de audio de carrete a carrete , cintas de vídeo VHS y disquetes . Estos tipos de medios más antiguos son simplemente un medio sin procesar que se sobrescribe con nuevos patrones frescos, creados por cabezales de lectura / escritura de alineación fija.

Sin embargo, para ciertas formas de almacenamiento de datos informáticos, como las modernas unidades de disco duro y algunas unidades de cinta , la desmagnetización inutiliza completamente los medios magnéticos y daña el sistema de almacenamiento. Esto se debe a que los dispositivos tienen un mecanismo de posicionamiento del cabezal de lectura / escritura infinitamente variable que se basa en datos de servocontrol especiales (por ejemplo, código Gray ) que deben registrarse permanentemente en los medios magnéticos. Estos datos de servo se escriben en el medio una sola vez en la fábrica utilizando hardware de escritura de servo de propósito especial.

Normalmente, el dispositivo nunca sobrescribe los patrones de servo por ningún motivo y se utilizan para colocar con precisión los cabezales de lectura / escritura sobre pistas de datos en el medio, para compensar los movimientos bruscos del dispositivo, la expansión térmica o los cambios de orientación. La desmagnetización elimina indiscriminadamente no solo los datos almacenados, sino también los datos de control del servo, y sin los datos del servo, el dispositivo ya no puede determinar dónde se leerán o escribirán los datos en el medio magnético. Los datos del servo deben reescribirse para que puedan volver a utilizarse; con los discos duros modernos, esto generalmente no es posible sin equipos de servicio específicos del fabricante y, a menudo, específicos del modelo.

Tipos de desmagnetizadores

Los desmagnetizadores varían en tamaño, desde los pequeños utilizados en oficinas para borrar dispositivos de almacenamiento de datos magnéticos hasta desmagnetizadores de tamaño industrial para su uso en tuberías, barcos, submarinos y otros artículos de gran tamaño, desde equipos hasta vehículos. La clasificación y categorización de los desmagnetizadores depende de la fuerza del campo magnético que genera el desmagnetizador, el método de generación de un campo magnético en el desmagnetizador, el tipo de operaciones para las que es adecuado el desmagnetizador, la velocidad de trabajo del desmagnetizador en función de si es un alto desmagnetizador de volumen o desmagnetizador de bajo volumen, y movilidad del desmagnetizador entre otros. A partir de estos criterios de clasificación y categorización, hay desmagnetizadores electromagnéticos, desmagnetizadores de imanes permanentes como los principales tipos de desmagnetizadores.

Desmagnetizadores electromagnéticos

Un desmagnetizador electromagnético pasa una carga eléctrica a través de una bobina de desmagnetización para generar un campo magnético. Los subtipos de desmagnetizadores electromagnéticos son varios, como los desmagnetizadores de bobina giratoria y los desmagnetizadores de tecnología de desmagnetización de pulsos, ya que las tecnologías utilizadas en los desmagnetizadores a menudo son desarrolladas y patentadas por las respectivas empresas de fabricación como Verity Systems y Maurer Magnetic, entre otras, para que el desmagnetizador sea adecuado. para su uso previsto. Los desmagnetizadores electromagnéticos generan fuertes campos magnéticos y tienen una alta tasa de trabajo.

Desmagnetizador de bobina giratoria

El rendimiento de una máquina de desmagnetización es el principal determinante de la eficacia de la desmagnetización de los medios de almacenamiento de datos magnéticos. La eficacia no mejora cuando el medio pasa por el mismo campo magnético de desmagnetización más de una vez. La rotación de los medios en 90 grados mejora la eficacia de desmagnetización de los medios. Un fabricante de desmagnetizadores de medios magnéticos, Verity Systems, ha utilizado este principio en una técnica de bobina giratoria que desarrollaron. Su desmagnetizador de bobina giratoria pasa el medio de almacenamiento de datos magnético que se borra a través de un campo magnético generado usando dos bobinas en la máquina de desmagnetización con el medio en una cinta transportadora de velocidad variable. Las dos bobinas que generan un campo magnético están girando; con una bobina colocada sobre el medio y la otra bobina colocada debajo del medio.

Desmagnetización de pulso

La tecnología de desmagnetización por pulsos implica la aplicación cíclica de corriente eléctrica durante una fracción de segundo a la bobina que se utiliza para generar un campo magnético en el desmagnetizador. El proceso comienza con el voltaje máximo aplicado y mantenido durante solo una fracción de segundo para evitar el sobrecalentamiento de la bobina, y luego los voltajes aplicados en los segundos siguientes se reducen en secuencia con diferencias variables hasta que no se aplica corriente a la bobina. La desmagnetización por pulsos ahorra costos de energía, produce una alta intensidad de campo magnético, es adecuada para desmagnetizar conjuntos grandes y es confiable debido al logro de desmagnetización sin errores.

Desmagnetizador de imán permanente

Los desmagnetizadores de imanes permanentes utilizan imanes fabricados con materiales de tierras raras. No requieren electricidad para su funcionamiento. Los desmagnetizadores de imán permanente requieren un blindaje adecuado del campo magnético que tienen constantemente para evitar un desmagnetización no intencionado. La necesidad de blindaje generalmente hace que los desmagnetizadores de imanes permanentes sean voluminosos. Cuando los desmagnetizadores de imán permanente de tamaño pequeño son adecuados para su uso como desmagnetizadores móviles.

Ver también

Referencias

enlaces externos