Movimiento de un ferrofluido en un toroide de sección transversal cuadrada bajo la influencia de campos magnéticos rotatorios

• Ludwing Gómez ; Hermann Vargas ; Rodrigo Correa ^[1]
  1. [1] Universidad Industrial de Santander

     Universidad Industrial de Santander

     Colombia

     
• Localización: Prospectiva, ISSN-e 2216-1368, ISSN 1692-8261, Vol. 18, Nº. 2, 2020
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Movement of a ferrofluid in a square cross-section toroid under the influence of rotating magnetic fields
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• Resumen
  • español

    Este artículo incluye los principales resultados experimentales relacionados con el flujo axial de un ferro fluido debido a campos magnéticos rotatorios y confinado en un circuito toroidal de sección transversal cuadrada. El prototipo incluye cuatro pares de bobinas ortogonalesque rodean sendas porciones del circuito toroidal equiespaciadas. Los campos magnéticos inducidos establecen una onda de campo espacial giratoria en el volumen configurado por cada par de bobinas ortogonales, alimentadas con corrientes desfasadas 90° eléctricos. Esta onda a su vez, desarrolla un par magnético sobre las nanopartículas de magnetita, y que se cree, es el responsable del movimiento axial-circular del nanofluido a lo largo del recipiente toroidal. Se realizaron experimentos con ferrofluidos a tres concentraciones de magnetita. Para cada caso se aplicaron diferentes densidades de campo magnético, pudiéndose conocer los valores de tensión y corriente para los cuales se presenta mayor movimiento longitudinal. También, se simuló este sistema utilizando software comercial para estimar las densidades de campo magnético, que fueron luego contrastadas frente a mediciones consonda. Se observó que este movimiento se puede describir utilizando su analogía con un motor eléctrico de inducción monofásico. La diferencia básica con su análogo eléctrico radica en que el rotor en este caso, es un fluido con propiedades magnéticas y no un sólido compacto

  • English

    This article includes the main experimental results related to the axial flow of a ferrofluid due to rotating magnetic fields and confined in a square cross-sectional toroidal circuit. The prototype includes four pairs of orthogonal coils that surround portions of the equispaced toroidal circuit. Induced magnetic fields establish a rotating spatial field wave at the volume configured by each pair of orthogonal coils, powered by offset currents 90° electric. This wave, in turn, develops a magnetic torque over the magnetite nanoparticles, and is believed to be responsible for the axial-circular movement of the nanofluid along the toroidal vessel. Ferrofluid experiments were conducted at three concentrations of magnetite. For each case, different magnetic field densities were applied. It was possible to know the voltage and current values for which there is a greater longitudinal movement. Inaddition, this system was simulated using commercial software to estimate the magnetic field densities, which were then tested against the measurements of a probe. It was observed that this movement can be described using its analogy with a single-phase induction electric motor. The basic difference with its electrical analogue is that the rotor in this case, is a fluid with magnetic properties and not a compact solid.