Aplicaciones industriales

Cinco profesores titulares del Departamento de Electricidad y Electrónica de la Facultad de Ciencias integran el Grupo de Investigación Reconocido Materiales Magnéticos de la Universidad de Valladolid. En la parte docente enseñan electromagnetismo, es decir, el estudio de los campos eléctricos y magnéticos, un tema de gran actualidad. Y es que actualmente todo lo que nos rodea se basa en el electromagnetismo, desde las máquinas eléctricas, a los motores, ascensores, incluso hasta el tratamiento de la información. «Nosotros estudiamos varios niveles de este electromagnetismo, desde el más básico, hasta cuestiones más sutiles como la propagación de ondas electromagnéticas, radio, comunicaciones o telefonía móvil», explica uno de los integrantes del equipo, José María Muñoz. Como investigadores abordan un aspecto concreto del mismo: el magnetismo en sólidos, de modo general, y más concretamente la caracterización electromagnética de materiales, que tienen aplicación industrial, aunque el trabajo de investigación se encuadre dentro de la investigación básica. Pero el grupo también hace investigación aplicada.

Caracterización significa medir las propiedades eléctricas y magnéticas que tienen determinados materiales, medir con qué intensidad se pega un imán a cierto material, por qué unos sí y otros no, por que ciertos materiales se calientan dentro del microondas y otros no, por qué ciertas cerámicas sirven para hacer recipientes aptos para microondas y otras no.... Y su campo de aplicación es extremadamente amplio, desde cerámicas para microondas, hasta tapicerías para coches. En este último caso, por ejemplo, ya en la fabricación se emplean técnicas electromagnéticas en la soldadura por radiofrecuencia. En este campo han estudiado si determinados plásticos son o no aptos para este tipo de soldadura y en que condiciones de humedad, soporte y presión sueldan mejor.

En esta misma línea han caracterizado cementos, midiendo las propiedades que presenta con distintos recubrimientos con el objetivo de estudiar lo que puede suceder en caso de accidente. Por ejemplo, los transformadores eléctricos están enterrados en la mayoría de los casos y metidos en cajas de cemento, pero si hay un cortocircuito en los transformadores y una derivación a tierra, puede suceder que el cemento sea lo suficientemente conductor para que haya peligro si se pasa por encima. «Lo que hicimos en su momento fue medir las propiedades de este material en distintas circunstancias para asegurarnos si una estructura es segura o no».

La linea principal de investigación en la que trabajan son los materiales absorbentes para microondas. La alarma por las radiaciones electromagnéticas, provocadas por los hornos microondas y los teléfonos móviles, saltaron hace algunos años y lo importante ahora es minimizarlas. La estructura de los hornos lleva en muchos casos absorbentes en el borde de la puerta y en este caso se puede medir si un material absorbe fuertemente o no esa radiación que emite. El trabajo en este campo se centra en medir la absorción de microondas de ciertos materiales magnéticos que hoy por hoy no se emplean para dicho cometido, pero se puede pensar que tengan utilidad en el futuro para absorber de forma controlada esa radiación. Se trata de materiales compuestos en la mayoría de los casos por óxidos de hierro, de hierro y bario, granates... incluso nanohilos de plata.

Los ejemplos citados son solo algunos del gran campo de aplicación de dichos materiales, por ejemplo en automoción. Los vehículos incorporan cada vez más electrónica relacionada fundamentalmente con la seguridad, como el airbag o el ABS. Se trata de equipos electrónicos que, aunque están apantallados y en cajas, llevan filtros de entrada o materiales que absorben una posible radiación externa que puede interferir y dar problemas. De hecho, cuando se pide que no se hable dentro del coche por el móvil, no es sólo porque pueda distraer al conductor y provocar un accidente. Hay algo más. El airbag es un explosivo que se dispara con una leve resistencia eléctrica y en el momento en el que el procesador decide que hay un choque, en milésimas de segundo calienta esa resistencia, hace explotarlo y se infla el airbag . Pero si en un momento dado el procesador, que tiene esas milésimas de segundo para decidir, tiene una interferencia que afecta a parte del circuito puede dispararlo sin haber chocado. Este peligro de interferencia que supone la telefonía móvil se reproduce también en los vehículos próximos a zonas portuarias como consecuencia de la gran potencia que tienen los radares de los barcos, de ahí la necesidad de optimizar la absorción de señales electromagnéticas para apantallar este tipo de dispositivos.

El grupo, que trabaja en mejorar las composiciones de los materiales para conseguir optimizar su funcionamiento y por lo tanto que se puedan construir equipos más pequeños y más baratos, mide las propiedades eléctricas y magnéticas de materiales de interés tecnológico. Inicialmente este tipo de mediciones han sido desarrolladas para los materiales que estos investigadores fabrican: materiales magnéticos derivados inicialmente de óxidos de hierro, posteriormente (en los años 80) con la fabricación de superconductores de alta temperatura, y más recientemente cerámicas aislantes y fundamentalmente materiales magnéticos sólidos: por una parte ferritas blandas, es decir materiales que se magnetizan con mucha facilidad y cuyo uso principal son los núcleos de los transformadores, y por otra parte ferritas duras, es decir materiales que retienen la magnetización y cuyo uso principal es en la fabricación de imanes (todos los motores eléctricos compactos de nuevo diseño precisan de imanes para su funcionamiento).

En los últimos años surgió el interés por las nanopartículas magnéticas (partículas con tamaños del orden de una millonésima de milímetro) porque las propiedades de los materiales cambian mucho cuando se encuentran en forma de partículas pequeñas, algo en lo que están trabajando actualmente sobre materiales que les han suministrado otros laboratorios, dado que tienen contactos con empresas de nanotecnología.