Velocimetría de fuerza de Lorentz

Técnica de medición de flujo electromagnético.

La velocimetría de fuerza de Lorentz ^[1] (LFV) es una técnica de medición de flujo electromagnético sin contacto. LFV es particularmente adecuado para la medición de velocidades en metales líquidos como el acero o el aluminio y actualmente está en desarrollo para aplicaciones metalúrgicas . La medición de velocidades de flujo en líquidos calientes y agresivos como el aluminio líquido y el vidrio fundido constituye uno de los grandes desafíos de la mecánica de fluidos industriales. Además de los líquidos, el LFV también se puede utilizar para medir la velocidad de materiales sólidos y para detectar microdefectos en sus estructuras.

Un sistema de velocimetría de fuerza de Lorentz se llama caudalímetro de fuerza de Lorentz (LFF). Un LFF mide la fuerza de Lorentz integrada o en masa resultante de la interacción entre un metal líquido en movimiento y un campo magnético aplicado. En este caso, la longitud característica del campo magnético es del mismo orden de magnitud que las dimensiones del canal. Debe tenerse en cuenta que en el caso de que se utilicen campos magnéticos localizados, es posible realizar mediciones de velocidad locales y, por lo tanto, se utiliza el término velocímetro de fuerza de Lorentz.

Introducción

El uso de campos magnéticos en la medición de flujo se remonta al siglo XIX, cuando en 1832 Michael Faraday intentó determinar la velocidad del río Támesis . Faraday aplicó un método en el que un flujo (el flujo del río) se expone a un campo magnético (campo magnético terrestre) y el voltaje inducido se mide usando dos electrodos a lo largo del mismo flujo. Este método es la base de una de las aplicaciones comerciales más exitosas en medición de flujo conocida como medidor de flujo inductivo. La teoría de tales dispositivos fue desarrollada y resumida exhaustivamente por el Prof. JA Shercliff ^[2] a principios de los años cincuenta. Si bien los medidores de flujo inductivos se usan ampliamente para medir el flujo en fluidos a temperatura ambiente, como bebidas, productos químicos y aguas residuales, no son adecuados para medir el flujo de medios como los calientes, agresivos o para mediciones locales donde los obstáculos circundantes limitan el acceso al canal o tubo. Dado que requieren la inserción de electrodos en el fluido, su uso se limita a aplicaciones a temperaturas muy por debajo de los puntos de fusión de metales prácticamente relevantes.

La velocimetría de fuerza de Lorentz fue inventada por A. Shercliff. Sin embargo, no encontró aplicación práctica en estos primeros años hasta los recientes avances técnicos; en la fabricación de imanes permanentes fuertes de tierras raras y no raras, técnicas precisas de medición de fuerza y ​​software de simulación de procesos multifísicos para problemas magnetohidrodinámicos (MHD), este principio podría convertirse en una técnica factible de medición del flujo de trabajo. Actualmente, LFV se está desarrollando para aplicaciones en metalurgia ^[3], así como en otras áreas. ^[4]

Basado en la teoría introducida por Shercliff, ha habido varios intentos de desarrollar métodos de medición de flujo que no requieran ningún contacto mecánico con el fluido. ^{[5] [6]} Entre ellos se encuentra el caudalímetro de corrientes parásitas que mide los cambios inducidos por el flujo en la impedancia eléctrica de las bobinas que interactúan con el flujo. Más recientemente, se propuso un método sin contacto en el que se aplica un campo magnético al flujo y la velocidad se determina a partir de mediciones de las deformaciones del campo magnético aplicado inducidas por el flujo. ^{[7] [8]}

Principio e interpretación física.

El principio de la velocimetría de fuerza de Lorentz se basa en mediciones de la fuerza de Lorentz que se produce debido al flujo de un fluido conductor bajo la influencia de un campo magnético variable . Según la ley de Faraday , cuando un metal o un fluido conductor se mueve a través de un campo magnético, se generan allí corrientes parásitas por fuerza electromotriz en las zonas de máximo gradiente del campo magnético (en el presente caso en las zonas de entrada y salida). Las corrientes de Foucault crean a su vez un campo magnético inducido según la ley de Ampère . La interacción entre las corrientes parásitas y el campo magnético total da lugar a la fuerza de Lorentz que interrumpe el flujo. En virtud de la tercera ley de Newton "actio=reactio", una fuerza con la misma magnitud pero en dirección opuesta actúa sobre su fuente: el imán permanente. La medición directa de la fuerza de reacción del imán permite determinar la velocidad del fluido, ya que esta fuerza es proporcional al caudal. La fuerza de Lorentz utilizada en LFV no tiene nada que ver con la atracción o repulsión magnética. Esto se debe únicamente a las corrientes parásitas cuya fuerza depende de la conductividad eléctrica, de la velocidad relativa entre el líquido y el imán permanente, así como de la magnitud del campo magnético.

Entonces, cuando un metal líquido se mueve a través de las líneas del campo magnético, la interacción del campo magnético (que es producido por una bobina portadora de corriente o por un imán permanente) con las corrientes parásitas inducidas conduce a una fuerza de Lorentz (con densidad ) que frena el flujo. La densidad de fuerza de Lorentz es aproximadamente ${\displaystyle {\vec {f}}={\vec {j}}\times {\vec {B}}}$

${\displaystyle f\sim \sigma vB^{2}}$

¿Dónde está la conductividad eléctrica del fluido, su velocidad y la magnitud del campo magnético? Este hecho es bien conocido y ha encontrado una variedad de aplicaciones. Esta fuerza es proporcional a la velocidad y conductividad del fluido, y su medición es la idea clave de LFV. Con la reciente llegada de potentes imanes permanentes de tierras raras (como NdFeB , SmCo y otros tipos de imanes) y herramientas para diseñar sistemas sofisticados mediante imanes permanentes, la realización práctica de este principio ahora se ha hecho posible. ${\displaystyle \sigma }$ ${\displaystyle v}$ ${\displaystyle B}$

El campo magnético primario puede ser producido por un imán permanente o una corriente primaria (ver Fig. 1). El movimiento del fluido bajo la acción del campo primario induce corrientes parásitas que se esquematizan en la figura 3. Se denotarán por y se denominarán corrientes secundarias. La interacción de la corriente secundaria con el campo magnético primario es responsable de la fuerza de Lorentz dentro del fluido. ${\displaystyle {\vec {B}}\left({\vec {r}}\right)}$ ${\displaystyle {\vec {J}}\left({\vec {r}}\right)}$ ${\displaystyle {\vec {j}}\left({\vec {r}}\right)}$

${\displaystyle {\vec {F}}_{f}=\int _{f}{\vec {j}}\times {\vec {B}}d^{3}{\vec {r}}}$

que rompe el flujo.

Las corrientes secundarias crean un campo magnético , el campo magnético secundario. La interacción de la corriente eléctrica primaria con el campo magnético secundario da lugar a la fuerza de Lorentz sobre el sistema magnético. ${\displaystyle {\vec {b}}\left({\vec {r}}\right)}$

${\displaystyle {\vec {F}}_{m}=\int _{m}{\vec {J}}\times {\vec {b}}d^{3}{\vec {r}}}$

El principio de reciprocidad de la velocimetría de fuerzas de Lorentz establece que las fuerzas electromagnéticas sobre el fluido y sobre el sistema magnético tienen la misma magnitud y actúan en direcciones opuestas, es decir

${\displaystyle {\vec {F}}_{m}=-{\vec {F}}_{f}}$

La ley de escala general que relaciona la fuerza medida con la velocidad desconocida se puede derivar con referencia a la situación simplificada que se muestra en la Fig. 2. Aquí, un pequeño imán permanente con momento dipolar está ubicado a una distancia sobre un fluido semiinfinito que se mueve con velocidad uniforme. velocidad paralela a su superficie libre. ${\displaystyle m}$ ${\displaystyle L}$ ${\displaystyle v}$

Fig. 2: Distribución espacial de campos magnéticos en velocimetría de fuerza de Lorentz: (a) campo magnético primario y corrientes parásitas producidas por un dipolo magnético que interactúa con un fluido conductor de electricidad que se mueve uniformemente; (b) campo magnético secundario debido a las corrientes parásitas horizontales . Adaptado de. ^[1] ${\displaystyle {\vec {B}}}$ ${\displaystyle {\vec {J}}}$ ${\displaystyle {\vec {b}}}$ ${\displaystyle {\vec {J}}}$

El análisis que conduce a la relación de escala se puede hacer cuantitativo suponiendo que el imán es un punto dipolar con momento dipolar cuyo campo magnético está dado por ${\displaystyle {\vec {m}}=m{\hat {e}}_{z}}$

${\displaystyle {\vec {B}}\left({\vec {R}}\right)={\frac {\mu _{0}}{4\pi }}\left\lbrace 3{\frac {\left({\vec {m}}\cdot {\vec {R}}\right){\vec {R}}}{R^{5}}}-{\frac {\vec {m}}{R^{3}}}\right\rbrace }$

dónde y . Suponiendo un campo de velocidad para , las corrientes parásitas se pueden calcular a partir de la ley de Ohm para un fluido eléctricamente conductor en movimiento. ${\displaystyle {\vec {R}}={\vec {r}}-L{\hat {e}}_{z}}$ ${\displaystyle R=\mid {\vec {R}}\mid }$ ${\displaystyle {\vec {v}}=v{\hat {e}}_{x}}$ ${\displaystyle z<0}$

${\displaystyle {\vec {J}}=\sigma \left(-\nabla \phi +{\vec {v}}\times {\vec {B}}\right)}$

sujeto a las condiciones de contorno en y como . Primero, el potencial eléctrico escalar se obtiene como ${\displaystyle J_{z}=0}$ ${\displaystyle z=0}$ ${\displaystyle J_{z}\to 0}$ ${\displaystyle z\to 1}$

${\displaystyle \phi \left({\vec {r}}\right)=-{\frac {\mu _{0}vm}{4\pi }}{\frac {x}{R^{3}}}}$

a partir del cual se calcula fácilmente la densidad de corriente eléctrica. De hecho, son horizontales. Una vez conocidos, se puede utilizar la ley de Biot-Savart para calcular el campo magnético secundario . Finalmente, la fuerza está dada por ${\displaystyle {\vec {b}}\left({\vec {r}}\right)}$

${\displaystyle {\vec {F}}=\left({\vec {m}}\cdot \nabla \right){\vec {b}}}$

donde el gradiente de debe evaluarse en la ubicación del dipolo. Para el problema que nos ocupa, todos estos pasos se pueden llevar a cabo analíticamente sin que ninguna aproximación conduzca al resultado. ${\displaystyle {\vec {b}}}$

${\displaystyle F={\frac {\mu _{0}^{2}\sigma vm^{2}}{128\pi L^{3}}}{\hat {e}}_{z}}$

Esto nos proporciona la estimación

${\displaystyle F\sim \mu _{0}^{2}\sigma vm^{2}L^{-3}}$

Configuraciones conceptuales

Los caudalímetros de fuerza de Lorentz generalmente se clasifican en varias configuraciones conceptuales principales. Algunos de ellos están diseñados como caudalímetros estáticos donde el sistema magnético está en reposo y se mide la fuerza que actúa sobre él. Alternativamente, pueden diseñarse como caudalímetros rotativos donde los imanes están dispuestos en una rueda giratoria y la velocidad de giro es una medida de la velocidad del flujo. Obviamente, la fuerza que actúa sobre un caudalímetro de fuerza de Lorentz depende tanto de la distribución de velocidades como de la forma del sistema magnético. Esta clasificación depende de la dirección relativa del campo magnético que se está aplicando respecto de la dirección del flujo. En la Figura 3 se pueden distinguir diagramas de los caudalímetros de fuerza de Lorentz longitudinal y transversal .

Fig. 3: Esquema del principio de la velocimetría de fuerza de Lorentz: disposición de la bobina (a) y estructura del campo magnético primario (b) para un caudalímetro de flujo longitudinal. (c, d) Lo mismo para un caudalímetro de flujo transversal. Adaptado de. ^[6]

Es importante mencionar que aunque en las figuras sólo se dibuja una bobina o un imán, el principio vale para ambos.

El LFF giratorio consta de un imán permanente que gira libremente ^[9] (o una serie de imanes montados en un volante como se muestra en la figura 4), que está magnetizado perpendicularmente al eje en el que está montado. Cuando un sistema de este tipo se coloca cerca de un conducto que transporta un flujo de fluido eléctricamente conductor, gira de modo que el par motor debido a las corrientes parásitas inducidas por el flujo se equilibra con el par de frenado inducido por la propia rotación. La velocidad de rotación de equilibrio varía directamente con la velocidad del flujo e inversamente con la distancia entre el imán y el conducto. En este caso es posible medir el par sobre el sistema magnético o la velocidad angular a la que gira la rueda.

Fig. 4: Un boceto simplificado del LFV giratorio. Adaptado de. ^[1]

Aplicaciones prácticas

Se busca extender la LFV a todos los materiales fluidos o sólidos, siempre que sean conductores eléctricos. Como se mostró antes, la fuerza de Lorentz generada por el flujo depende linealmente de la conductividad del fluido. Normalmente, la conductividad eléctrica de los metales fundidos es del orden de, por lo que la fuerza de Lorentz está en el rango de algunos mN . Sin embargo, líquidos igualmente importantes como el vidrio fundido y las soluciones electrolíticas tienen una conductividad que da lugar a una fuerza de Lorentz del orden de micronewtons o incluso menor. ${\displaystyle 10^{6}~S/m}$ ${\displaystyle \sim ~1~S/m}$

Medios de alta conductividad: metales líquidos o sólidos.

Entre las diferentes posibilidades para medir el efecto sobre el sistema magnético, se han aplicado con éxito aquellas basadas en la medición de la deflexión de un resorte paralelo bajo una fuerza aplicada. ^[10] Primero se utiliza una galga extensométrica y luego se registra la deflexión de un resorte de cuarzo con un interferómetro, en cuyo caso la deformación se detecta con un margen de error de 0,1 nm.

Medios de baja conducción: solución electrolítica o vidrio fundido.

Los avances recientes en LFV hicieron posible medir la velocidad del flujo de medios que tienen una electroconductividad muy baja, particularmente mediante la variación de parámetros, así como el uso de algunos dispositivos de medición de fuerza de última generación que permiten medir la velocidad del flujo de soluciones de electrolitos con una conductividad de 10 ^6. veces menor que el de los metales líquidos. Existe una variedad de aplicaciones industriales y científicas en las que es deseable la medición de flujo sin contacto a través de paredes opacas o en líquidos opacos. Estas aplicaciones incluyen la medición del flujo de productos químicos, alimentos, bebidas, sangre, soluciones acuosas en la industria farmacéutica, sales fundidas en centrales solares térmicas ^[11] y reactores de alta temperatura ^[12], así como vidrio fundido para ópticas de alta precisión. ^[13]

Un caudalímetro sin contacto es un dispositivo que no está en contacto mecánico con el líquido ni con la pared de la tubería por la que fluye el líquido. Los caudalímetros sin contacto son igualmente útiles cuando las paredes están contaminadas como en el procesamiento de materiales radiactivos, cuando las tuberías vibran fuertemente o en los casos en los que se deben desarrollar caudalímetros portátiles. Si el líquido y la pared de la tubería son transparentes y el líquido contiene partículas trazadoras, las técnicas de medición óptica ^{[14] [15]} son ​​una herramienta suficientemente eficaz para realizar mediciones sin contacto. Sin embargo, si la pared o el líquido son opacos, como suele ser el caso en la producción de alimentos, la ingeniería química, la fabricación de vidrio y la metalurgia, existen muy pocas posibilidades para la medición del flujo sin contacto.

El sistema de medición de fuerza es una parte importante de la velocimetría de fuerza de Lorentz. Con un sistema de medición de fuerza de alta resolución, es posible medir una conductividad aún más baja. Actualmente el sistema de medición de fuerza se desarrolla continuamente. Al principio se utilizaron configuraciones tipo péndulo (Figura 5). Una de las instalaciones experimentales consta de dos imanes de alta potencia (410 mT) hechos de NdFeB suspendidos por alambres delgados a ambos lados del canal, creando así un campo magnético perpendicular al flujo de fluido; aquí la deflexión se mide mediante un sistema de interferómetro. ^{[16] [17]} La ​​segunda configuración consiste en un sistema de equilibrio de pesas de última generación (Figura 6) del cual se cuelgan imanes optimizados en la base del sistema de matriz Halbach. Si bien la masa total de ambos sistemas magnéticos es igual (1 kg), este sistema induce una respuesta del sistema 3 veces mayor debido a la disposición de los elementos individuales en la matriz y su interacción con el perfil de fluido predefinido. Aquí es deseable el uso de dispositivos de medición de fuerza muy sensibles, ya que la velocidad del flujo se convierte a partir de la diminuta fuerza de Lorentz detectada. Esta fuerza, en combinación con el inevitable peso propio del imán ( ), es aproximadamente . Después de eso, se desarrolló el método de medición de fuerza diferencial. Con este método se utilizaron dos balanzas, una con imán y la otra con maniquí del mismo peso. De esta manera se reduciría la influencia del medio ambiente. Recientemente, se ha informado que las mediciones de flujo mediante este método son posibles para flujos de agua salada cuya conductividad eléctrica es tan pequeña como 0,06 S/m (rango de conductividad eléctrica del agua normal del grifo). ^[18] ${\displaystyle F_{G}}$ ${\displaystyle F_{G}=m\cdot g}$ ${\displaystyle F/F_{G}=10^{-7}}$

Fig. 6: Principio de medición, sistema de balanza de pesas de última generación: -fuerza de medición, -gravedad, -fuerza debida a la constante del resorte, -constante del resorte, -longitud de las vigas, a -flexión del portaplatos, -flexión de la palanca , -ángulo de deflexión, -carga muerta, -aceleración gravitacional. Adaptado de ^[17] ${\displaystyle F_{M}}$ ${\displaystyle F_{G}}$ ${\displaystyle F_{C}}$ ${\displaystyle c_{s}}$ ${\displaystyle l_{p}}$ ${\displaystyle a_{ab}}$ ${\displaystyle \alpha }$ ${\displaystyle m_{0}}$ ${\displaystyle g}$

Sigmometría de fuerza de Lorentz

Fig. 8: Principio de funcionamiento de LOFOS.

La sigmometría de fuerza de Lorentz (LOFOS) ^[19] es un método sin contacto para medir las propiedades termofísicas de materiales, sin importar si se trata de un cuerpo fluido o sólido. Las mediciones precisas del valor eléctrico, densidad, viscosidad, conductividad térmica y tensión superficial de metales fundidos son de gran importancia en las aplicaciones industriales. Uno de los principales problemas en las mediciones experimentales de las propiedades termofísicas a alta temperatura (>1000 K) en estado líquido es el problema de la reacción química entre el fluido caliente y las sondas eléctricas. La ecuación básica para calcular la conductividad eléctrica se deriva de la ecuación que vincula el caudal másico y la fuerza de Lorentz generada por el campo magnético en el flujo: ${\displaystyle {\dot {m}}}$ ${\displaystyle F}$

${\displaystyle {\dot {m}}\left(t\right)={\frac {K}{\Sigma }}F\left(t\right)\quad }$

donde la conductividad eléctrica específica es igual a la relación entre la conductividad eléctrica y la densidad de masa del fluido . es un factor de calibración que depende de la geometría del sistema LOFOS. ${\displaystyle \Sigma ={\frac {\sigma }{\rho }}}$ ${\displaystyle \sigma }$ ${\displaystyle \rho }$ ${\displaystyle K}$

A partir de la ecuación anterior, la masa acumulada durante el tiempo de funcionamiento se determina como

${\displaystyle M=\int _{t1}^{t2}{\dot {m}}\left(t\right)dt={\frac {K}{\Sigma }}\int _{t1}^{t2}F\left(t\right)dt={\frac {K}{\Sigma }}{\tilde {F}}\quad ,}$

donde es la integral de la fuerza de Lorentz dentro del proceso del tiempo. A partir de esta ecuación y considerando la fórmula de conductividad eléctrica específica, se puede derivar la ecuación final para calcular la conductividad eléctrica del fluido, en la forma ${\displaystyle {\tilde {F}}}$

${\displaystyle \sigma =\rho K{\frac {\tilde {F}}{M}}\quad .}$

Velocimetría de fuerza de Lorentz de tiempo de vuelo

Fig. 9: Principio de funcionamiento del tiempo de vuelo. Tomado de ^[20]

La velocimetría de fuerza de Lorentz de tiempo de vuelo, ^{[20] [21]} está destinada a la determinación sin contacto del caudal en fluidos conductores. Se puede utilizar con éxito incluso cuando propiedades del material como la conductividad eléctrica o la densidad no se conocen con precisión en determinadas condiciones exteriores. La última razón hace que el LFV de tiempo de vuelo sea especialmente importante para aplicaciones industriales. Según el LFV de tiempo de vuelo (Fig. 9), se montan dos sistemas de medición coherentes uno por uno en un canal. La medición se basa en la obtención de la función de correlación cruzada de las señales, que son registradas por dos sistemas de medición magnéticos. Cada sistema consta de un imán permanente y un sensor de fuerza, por lo que la inducción de la fuerza de Lorentz y la medición de la fuerza de reacción se realizan simultáneamente. Cualquier función de correlación cruzada es útil sólo en caso de diferencia cualitativa entre señales y para crear la diferencia en este caso se utilizan fluctuaciones turbulentas. Antes de llegar a la zona de medición del canal, el líquido pasa por un generador de vórtice artificial que induce en él fuertes perturbaciones. Y cuando dicho vórtice de fluctuación alcanza el campo magnético del sistema de medición, podemos observar un pico en su característica fuerza-tiempo mientras el segundo sistema todavía mide el flujo estable. Luego, de acuerdo con el tiempo entre los picos y la distancia entre los sistemas de medición, el observador puede estimar la velocidad media y, por tanto, el caudal del líquido mediante la ecuación:

${\displaystyle Q_{flow}=k{\frac {D}{\tau }}}$

donde es la distancia entre los sistemas magnéticos, el retardo de tiempo entre los picos registrados, y se obtiene experimentalmente para cada líquido específico, como se muestra en la figura 9. ${\displaystyle D}$ ${\displaystyle \tau }$ ${\displaystyle k}$

Prueba de corrientes parásitas de fuerza de Lorentz

Fig. 10: Principio de funcionamiento LET. Adaptado de ^[22]

Un desafío diferente, aunque físicamente estrechamente relacionado, es la detección de defectos profundos y faltas de homogeneidad en materiales sólidos conductores de electricidad.

En la versión tradicional de la prueba de corrientes parásitas, se utiliza un campo magnético alterno (CA) para inducir corrientes parásitas dentro del material que se va a investigar. Si el material contiene una grieta o un defecto que hace que la distribución espacial de la conductividad eléctrica no sea uniforme, se perturba el camino de las corrientes parásitas y se modifica la impedancia de la bobina que genera el campo magnético de CA. Midiendo la impedancia de esta bobina se puede detectar una grieta. Dado que las corrientes parásitas son generadas por un campo magnético de CA, su penetración en la región subterránea del material está limitada por el efecto superficial . Por lo tanto, la aplicabilidad de la versión tradicional de la prueba de corrientes parásitas se limita al análisis de la vecindad inmediata de la superficie de un material, generalmente del orden de un milímetro. Los intentos de superar esta limitación fundamental utilizando bobinas de baja frecuencia y sensores de campo magnético superconductores no han dado lugar a aplicaciones generalizadas.

Una técnica reciente, denominada prueba de corrientes parásitas de fuerza de Lorentz (LET), ^{[22] [23]} explota las ventajas de aplicar campos magnéticos de CC y movimiento relativo proporcionando pruebas profundas y relativamente rápidas de materiales conductores de electricidad. En principio, LET representa una modificación de la prueba tradicional de corrientes parásitas de la que difiere en dos aspectos, a saber (i) cómo se inducen las corrientes parásitas y (ii) cómo se detecta su perturbación. En LET, las corrientes parásitas se generan proporcionando el movimiento relativo entre el conductor bajo prueba y un imán permanente (ver figura 10). Si el imán pasa por un defecto, la fuerza de Lorentz que actúa sobre él muestra una distorsión cuya detección es la clave para el principio de funcionamiento LET. Si el objeto no tiene defectos, la fuerza de Lorentz resultante permanece constante.

Ventajas y limitaciones

Las ventajas de LFV son

• LFV es una técnica sin contacto de medición del caudal.
• LFV se puede aplicar con éxito a fluidos agresivos y de alta temperatura, como metales líquidos.
• El caudal medio o la velocidad media del fluido se pueden obtener sin depender de las faltas de homogeneidad del flujo y las zonas de turbulencia.

Las limitaciones de la LFV son

• Necesidad de control de temperatura del sistema de medición debido a la fuerte dependencia del campo magnético del imán de la temperatura. Las altas temperaturas podrían provocar una pérdida irreparable de las propiedades magnéticas del imán permanente (temperatura de Curie).
• Restricción de la zona de medición por las dimensiones del imán permanente.
• Necesidad de control del nivel de líquido en caso de trabajo con canal abierto.
• La rápida decadencia de los campos magnéticos da lugar a pequeñas fuerzas sobre el sistema magnético.

Ver también

• Magnetohidrodinámica
• fuerza de lorentz

enlaces externos

• Página web oficial de Lorentz Force Velocimetry y Lorentz Force Eddy Current Testing Group

Referencias

1. Thess, A.; Votiakov, EV; Kolesnikov, Y. (25 de abril de 2006). "Velocimetría de fuerza de Lorentz". Cartas de revisión física . 96 (16). Sociedad Estadounidense de Física (APS): 164601. doi : 10.1103/physrevlett.96.164501 . ISSN  0031-9007. PMID  16712237.
2. Arthur J. Shercliff: Teoría de la medición del flujo electromagnético . Prensa de la Universidad de Cambridge, ISBN 978-0-521-33554-6 . 
3. Kolesnikov, Yurii; Karcher, cristiano; Thess, André (24 de febrero de 2011). "Caudalímetro de fuerza de Lorentz para aluminio líquido: experimentos de laboratorio y pruebas en planta". Transacciones Metalúrgicas y de Materiales B . 42 (3). Springer Science y Business Media LLC: 441–450. doi : 10.1007/s11663-011-9477-6 . ISSN  1073-5615.
4. "Grupo de Formación en Investigación LORENTZ FORCE". Archivado desde el original el 17 de noviembre de 2013 . Consultado el 9 de abril de 2012 .
5. Orgullo, Jānis; Buchenau, Dominique; Gerbeth, Gunter (8 de abril de 2011). "Caudalímetro de cambio de fase electromagnético sin contacto para metales líquidos". Ciencia y tecnología de la medición . 22 (5): 055402. arXiv : 1010.0404 . doi :10.1088/0957-0233/22/5/055402. ISSN  0957-0233. S2CID  118416619.
6. Tess, André; Votiakov, Evgeny; Knaepen, Bernard; Zikánov, Oleg (31 de agosto de 2007). "Teoría del caudalímetro de fuerza de Lorentz". Nueva Revista de Física . 9 (8). Publicación IOP: 299. doi : 10.1088/1367-2630/9/8/299 . hdl : 2027.42/58171 . ISSN  1367-2630.
7. Baumgartl, J.; Hubert, A.; Müller, G. (1993). "El uso de efectos magnetohidrodinámicos para investigar el flujo de fluidos en masas fundidas eléctricamente conductoras". Física de Fluidos A: Dinámica de Fluidos . 5 (12). Publicación AIP: 3280–3289. doi : 10.1063/1.858685. ISSN  0899-8213.
8. Stefani, Frank; Gundrum, Thomas; Gerbeth, Gunter (16 de noviembre de 2004). "Tomografía de flujo inductiva sin contacto". Revisión física E. 70 (5): 056306. arXiv : física/0409036 . doi :10.1103/physreve.70.056306. ISSN  1539-3755. PMID  15600752. S2CID  16047774.
9. Orgullo, Jānis; Buchenau, Dominique; Gerbeth, Günter (2011). "Caudalímetro rotativo monoimán para metales líquidos". Revista de Física Aplicada . 110 (3): 034512. arXiv : 1012.3965 . doi : 10.1063/1.3610440. ISSN  0021-8979. S2CID  119270549.
10. Heinicke, Christiane; Tympel, Saskia; Pulugundla, Gautam; Rahneberg, Ilko; Boeck, Thomas; Tess, André (15 de diciembre de 2012). "Interacción de un pequeño imán permanente con un flujo de conducto de metal líquido". Revista de Física Aplicada . 112 (12). Publicación AIP: 124914. doi : 10.1063/1.4770155 . ISSN  0021-8979.
11. Herrmann, Ulf; Kelly, Bruce; Precio, Henry (2004). "Almacenamiento de sales fundidas de dos tanques para plantas de energía solar cilindroparabólicas". Energía . 29 (5–6). Elsevier BV: 883–893. doi :10.1016/s0360-5442(03)00193-2. ISSN  0360-5442.
12. Forsberg, Charles W.; Peterson, por F.; Pickard, Paul S. (2003). "Reactor avanzado de alta temperatura refrigerado por sales fundidas para la producción de hidrógeno y electricidad". Tecnología Nuclear . 144 (3). Informa Reino Unido limitado: 289–302. doi : 10.13182/nt03-1 . ISSN  0029-5450.
13. U. Lange y H. Loch, "Inestabilidades y estabilización del flujo de tuberías de vidrio" en Simulación matemática en tecnología del vidrio , Serie Schott sobre vidrio y vitrocerámica, editado por D. Krause y H. Loch (Springer Verlag, 2002)
14. C. Tropea, AL Yarin y JF Foss, Manual de mecánica de fluidos experimental, Springer-Verlag, GmbH, 2007
15. F. Durst, A. Melling y JH Whitelaw, Principios y práctica de la anemometría láser-Doppler , 2ª ed. Académico, Londres, 1981
16. Wegfrass, André; Diethold, cristiano; Werner, Michael; Resagk, cristiano; Fröhlich, Thomas; Halbedel, Bernd; Tess, André (24 de agosto de 2012). "Medición del caudal de fluidos débilmente conductores mediante velocimetría de fuerza de Lorentz". Ciencia y tecnología de la medición . 23 (10). Publicación IOP: 105307. doi :10.1088/0957-0233/23/10/105307. ISSN  0957-0233. S2CID  62792251.
17. Diethold, cristiano; Hilbrunner, Falko (11 de junio de 2012). "Medición de fuerza de fuerzas bajas en combinación con cargas muertas elevadas mediante el uso de compensación de fuerza electromagnética". Ciencia y tecnología de la medición . 23 (7). Publicación IOP: 074017. doi :10.1088/0957-0233/23/7/074017. ISSN  0957-0233. S2CID  120932577.
18. Vasilyan, Suren (2015). "Hacia la medición del agua del grifo mediante velocimetría de fuerza de Lorentz". Ciencia y tecnología de la medición . 26 (11): 115302. Código bibliográfico : 2015MeScT..26k5302V. doi :10.1088/0957-0233/26/11/115302. S2CID  124006180.
19. Uhlig, Robert P.; Zec, Mladen; Ziolkowski, Marek; Brauer, Hartmut; Tess, André (2012). "Sigmometría de fuerza de Lorentz: un método sin contacto para mediciones de conductividad eléctrica". Revista de Física Aplicada . 111 (9). Publicación AIP: 094914. doi : 10.1063/1.4716005 . ISSN  0021-8979.
20. Jian, Dandan; Karcher, cristiano (11 de junio de 2012). "Medidas de flujo electromagnético en metales líquidos mediante velocimetría de fuerza de Lorentz de tiempo de vuelo". Ciencia y tecnología de la medición . 23 (7). Publicación IOP: 074021. doi :10.1088/0957-0233/23/7/074021. ISSN  0957-0233. S2CID  59032287.
21. Viré, Axelle; Knaepen, Bernard; Tess, André (2010). "Velocimetría de fuerza de Lorentz basada en mediciones de tiempo de vuelo". Física de Fluidos . 22 (12). Publicación AIP: 125101. doi : 10.1063/1.3517294. ISSN  1070-6631.
22. M. Zec et al., Técnica rápida para cálculos de fuerza de Lorentz en aplicaciones de pruebas no destructivas, COMPUMAG 2013, Budapest, Hungría
23. Uhlig, Robert P.; Zec, Mladen; Brauer, Hartmut; Tess, André (24 de julio de 2012). "Prueba de corrientes de Foucault de Lorentz Force: un modelo prototipo". Revista de evaluación no destructiva . 31 (4). Springer Science y Business Media LLC: 357–372. doi :10.1007/s10921-012-0147-7. ISSN  0195-9298. S2CID  73628551.