¿Deberíamos sentirnos atraídos por los imanes?

Los imanes pueden resultar sorprendentes cuando se utilizan correctamente en un producto; sin embargo, las cosas no son tan simples como parecen. Veamos tres aplicaciones para usar imanes en un producto y los detalles clave que hacen que funcionen bien. A menudo, hay detalles sutiles que pueden marcar la diferencia entre funcionar bien y desmoronarse.

Enclavamiento:

Los imanes pueden funcionar muy bien como pestillos, un ejemplo común serían los pestillos de los gabinetes, son baratos y efectivos, sin embargo, la clave de su simple éxito es el hecho de que las puertas en las que se utilizan siempre llegan a la posición completamente cerrada. La razón por la que esto es importante es que la fuerza magnética disminuye a medida que aumenta la distancia; duplicar la distancia de separación reduce la fuerza de tracción en un 75%. Esto significa que los imanes no funcionan bien para cerrar puertas, por ejemplo, no serían efectivos para tirar de una junta para sellar. Para aplicaciones como esa, se debe usar un pestillo mecánico.

De manera similar, los imanes no funcionan bien para pellizcar material, las personas a menudo quieren usar imanes como un clip para asegurar un dispositivo portátil a la ropa, pero eso significa que el material de la ropa más grueso aumentará la distancia de separación y significa menos fuerza de sujeción. Una mejor solución es usar un resorte, ya que la fuerza en realidad aumenta con la distancia, por lo que su dispositivo no se caerá si alguien usa un suéter grueso.

Otra cosa a tener en cuenta al usar imanes como pestillo es que la gran fuerza que los imanes pueden aplicar para mantener la puerta cerrada se aplica igualmente al mecanismo utilizado para sujetar el imán a la puerta. No puede esperar que unas pocas gotas de pegamento sujeten un imán con 15 libras de fuerza de tracción hacia una puerta, así que asegúrese de hacer que su accesorio sea mucho más fuerte que las fuerzas magnéticas involucradas. Esta falla se vio en los primeros Tesla Model S, donde el adhesivo utilizado para sujetar el imán del pestillo de la puerta de carga falló, lo que llevó a varios Tesla a conducir con la puerta abierta. Particularmente cuando hay una gran fluctuación de temperatura, es una buena idea proporcionar una sujeción mecánica además de un adhesivo para evitar problemas como este. Las empresas de ingeniería como nosotros tenemos que lidiar con este tipo de problemas todos los días.

Interbloqueo:

Un enclavamiento es un dispositivo de seguridad que, al enviar una señal de interrupción, detiene el funcionamiento de un equipo cuando un usuario accede a parte del dispositivo (por ejemplo, cómo se apaga el microondas cuando abre la puerta). Por lo general, esto se hace con un microinterruptor que se acciona mecánicamente, sin embargo, en algunos casos, particularmente en entornos extremos o aplicaciones sanitarias, estos interruptores necesitan aberturas que pueden adherirse, lo cual no es aceptable. Aquí es donde los imanes pueden resultar útiles. Al usar un sensor activado magnéticamente (efecto hall, interruptor de lengüeta, etc.), puede mantener el interruptor dentro de los límites sellados de la unidad, con solo un imán simple que no se verá comprometido ni capturará los desechos en el "lado sucio". Un gran ejemplo de esto se ve en la impresora 3D Form 2; Los láseres se utilizan para curar una resina, por lo que Formlabs utiliza un dispositivo de enclavamiento para garantizar que la cubierta de protección UV esté en su lugar para que los usuarios no estén expuestos al láser durante el uso. Debido a que la resina tiene la posibilidad de derramarse, un microinterruptor tradicional no sería una gran opción, ya que la resina podría dañar el mecanismo, por lo que al usar un imán y un sensor pueden mantener el dispositivo fácil de limpiar. Sin embargo, debe tenerse en cuenta que algunas aplicaciones médicas e industriales no permiten enclavamientos completamente mediante imanes, lo que requiere una función mecánica secundaria, por lo que, dependiendo de su industria, no asuma de inmediato que los imanes son la respuesta de enclavamiento correcta.

Archivo adjunto:

Después de unos minutos de jugar con imanes de neodimio de alta resistencia, es muy comprensible que la gente se dé cuenta de su potencial para unir componentes modulares. Y puede funcionar muy bien, solo mire elementos como cables de carga magnéticos o cubiertas de tabletas, sin embargo, como la mayoría de los productos magnéticos, las cosas no son tan simples como parecen. El imán para cargar los cables no proporciona alineación, solo proporciona la fuerza de sujeción, la alineación que permite que las clavijas conduzcan en realidad es proporcionada por la forma del cuerpo del conector; un labio alrededor del borde hace que las dos piezas se alineen. Es importante recordar esto al diseñar porque la naturaleza de los imanes significa que no se obtiene una gran alineación axial, por lo que no se puede confiar únicamente en ellos si la alineación es fundamental para el funcionamiento.

Como ocurre con la mayoría de las sugerencias de diseño, siempre hay excepciones; un ejemplo evidente es la cubierta magnética que se usa en los iPads; no tienen funciones mecánicas de codificación, pero proporcionan conexión y alineación, ¿cómo se hace? La respuesta es usar una serie de imanes en lugar de un solo imán, como se muestra en un desmontaje de ifixit.com, la cubierta se fija mediante una serie de imanes de polos alternos de diferentes tamaños. El patrón alterno de tamaño variable (conocido como secuencia de barker) esencialmente brinda una alineación mucho más ajustada ya que cualquier desalineación, se corrige automáticamente debido a la polaridad de los imanes, mientras que los diferentes tamaños significan que no se puede compensar el ancho de un imán. Entonces, ¿por qué no se puede usar en cualquier momento que desee lograr la alineación con imanes? La respuesta simple es costo, más imanes significa mayor costo; tanto en términos de los propios imanes como de la mano de obra necesaria para asegurar una correcta alineación. Una posible alternativa serían los "polimagnetos" de Correlated Magnetics, que son esencialmente conjuntos de imanes dentro de un solo sustrato, pero el costo sigue siendo mucho más alto que los imanes simples.

Así que la próxima vez que estés en una revisión de diseño y alguien te proponga imanes como la solución mágica a todos tus problemas, asegúrate de que no estén tratando de convertir los imanes de calzador en un papel para el que no son adecuados. Siempre es una buena idea trabajar con equipos que tienen experiencia con imanes y crear prototipos temprano y con frecuencia, ya que hay mucho que ver con la experiencia del usuario de los imanes. Comuníquese con una empresa de ingeniería cercana para obtener más información o contáctenos.