Diferencia entre fuerza de sujeción y fuerza desplazamiento

O: ¿por qué un imán adherido a la pared no soporta la carga máxima?

La fuerza máxima con la que se puede adherir un imán a una superficie de adherencia determinada varía considerablemente dependiendo del sentido de la aplicación de la fuerza.

La fuerza de sujeción máxima que indicamos es válida para una fuerza de carga aplicada en vertical con respecto a la superficie de contacto.

No obstante, si la fuerza de carga se aplica en paralelo a la superficie de contacto (sentido de corte), el valor máximo resulta bastante menor (aprox. entre un 15 y un 25 % de la fuerza de sujeción indicada).

Estos valores se pueden mejorar usando productos especiales de nuestra tienda y experimentando con diferentes superficies.

Índice

Quizás ya se ha dado cuenta de que, si se intenta retirar un imán en vertical con respecto a la superficie de contacto, necesita mucha más fuerza que para desplazar el imán lateralmente. Una analogía: también resulta mucho más difícil levantar una caja pesada del suelo que empujarla por el suelo.

Esta fuerza lateral se llama fuerza de cizallamiento o de desplazamiento.

Fuerza de carga en vertical a la superficie de contacto

La fuerza de sujeción máxima teórica indicada para cara imán es válida si, entre otros, la fuerza de carga se aplica en vertical a la superficie de contacto (para otras influencias consulte la FAQ ¿Con qué fuerza se adhiere este imán?").

Ilustración: fuerza de carga perpendicular a la superficie de contacto

a = Fuerza de sujeción del imán
b = Fuerza de carga

Fuerza de carga en diagonal a la superficie de contacto

Ilustración: fuerza de carga oblicua a la superficie de contacto

a = Fuerza de sujeción del imán
b = Fuerza de carga
c = Fuerza de fricción

Si la fuerza de carga no se aplica en perpendicular a la superficie de contacto, su valor máximo depende también de la fuerza de fricción entre el objeto de adherencia y el imán. Si se supera el valor máximo, el imán empieza a deslizarse. La fuerza de fricción máxima depende, a su vez, de los siguientes factores:

De la rugosidad de las dos superficies de contacto: a mayor rugosidad en ambas superficies, mayor es la fuerza de fricción máxima. La superficies de contacto desiguales se engranan entre sí (véase imagen abajo).
De la fuerza de presión: conforme aumenta la fuerza con la que se aprietan ambas superficies de contacto, aumenta también la fuerza de fricción máxima.

Ilustración: rugosidad del imán y de la superficie de contacto

Fuerza de carga paralela a la superficie de contacto: fuerza de cizallamiento / de desplazamiento

Ilustración: fuerza de cizallamiento / fuerza de desplazamiento

a = Fuerza de sujeción del imán
b = Fuerza de carga máxima

En muchas aplicaciones magnéticas la fuerza de carga actúa en paralelo a la superficie de contacto, p. ej., al colocar un cuchillo en un portacuchillos magnético. En estos casos, la fuerza que se le puede aplicar al imán es mucho menor que la fuerza de sujeción máxima indicada.

Dado que la naturaleza de la superficie del objeto de adherencia varía y la desconocemos, solo podemos indicar reglas generales sobre la fuerza de carga máxima en paralelo a la superficie de contacto.

Reglas generales para fuerza de cizallamiento / fuerza de desplazamiento

Material	Combinación	Fza. de sujeción (a)	Fza. de carga (b)
Imanes de neodimio	hierro - hierro	100 %	aprox. 15 %
Imanes de ferrita	hierro - hierro	100 %	aprox. 15 %
Cintas y láminas magnéticas	plástico - hierro	100 %	aprox. 25 %

Ejemplo: en un gancho magnético BD-FTN-40 (material: neodimio) adherido a una pared con una fuerza de sujeción máxima de 50 kg se pueden colgar pesos de aprox. 7,5 kg antes de que el imán comience a resbalarse hacia abajo.

Posibilidad de optimización

Los valores indicados anteriormente proceden de una medición realizada sobre una placa de hierro gruesa y pulida. Mediante una cuidadosa selección de los materiales y de la fricción resultante, este valor se puede aumentar hasta a un 50 % de la fuerza de sujeción del imán. Nuestras recomendaciones:

Pegue nuestra cinta de caucho en el dorso de los imanes.
Emplee imanes con revestimiento de goma o discos de silicona en la parte inferior del imán.
Emplee tapas de goma adecuadas o disco metálicos con borde en la parte inferior del imán en recipiente.
Experimente usted también con superficies metálicas más rugosas y lisas hasta encontrar el punto óptimo.

Todas estas medidas pueden hacer aumentar considerablemente la fuerza de sujeción máxima en sentido de corte.