• Author / Uploaded
• Gerson Caleb

Citation preview

UNIVERSIDAD NACIONAL TECNOLÓGICA DE LIMA SUR

(UNTELS) CARRERA PROFESIONAL: INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA CURSO:

FÍSICA III

TEMA: LOS MATERIALES MAGNÉTICOS TAMBIÉN SON COMPONENTES IMPORTANTES DE LAS CINTAS Y DISCOS PARA ALMACENAR DATOS

PROFESOR:

PABLO G. GONZALES ORMEÑO

INTEGRANTES: . CANO JAIMES GERSON CALEB .

Cinta magnética La cinta magnética es un tipo de medio o soporte de almacenamiento de datos que se graba en pistas sobre una banda plástica con un material magnetizado, generalmente óxido de hierro o algún cromato. El tipo de información que se puede almacenar en las cintas magnéticas es variado, como vídeo, audio y datos.

Hay diferentes tipos de cintas, tanto en sus medidas físicas como en su constitución química, así como diferentes formatos de grabación, especializados en el tipo de información que se quiere grabar. Los dispositivos informáticos de almacenamiento masivo de datos de cinta magnética son utilizados principalmente para respaldo de archivos, y para el proceso de información de tipo secuencial, como en la elaboración de nóminas de las grandes organizaciones

públicas y privadas. Al almacén donde se guardan estos dispositivos se lo denomina cintoteca. Su uso también se ha extendido para el almacenamiento analógico de música (como el casete de audio) y para vídeo, como las cintas de VHS (véase cinta de video). La cinta magnética de audio dependiendo del equipo que la reproduce/graba recibe distintos nombres: Se llama cinta de bobina abierta si es de magnetófono.

Uso de Pistas en Cinta Magnética Esquema de grabado análogo en cinta magnética de video con formato Betacam, se aprecia en las trazas la ubicación de pistas de audio e imágenes. A partir de 1948 Les Paul,24 un Amigo de Crosby e invitado regular en sus shows trabajaba con grabaciones sobrepuestas en disco. Adaptó la primera grabadora Ampex 200 adicionando cabezas de reproducción para cubrir la necesidad de unir las grabaciones independientes de instrumentos y solistas en una cinta magnética creando la primera Grabadora Multipista,25 Ampex, 3M, Scully Recording y otros fabricantes se ajustaron a las necesidades de los músicos e ingenieros de grabación para crear máquinas de 1 a 4 pistas (tracks) hasta llegar a la versión de 24 pistas que se lanzó al mercado a principios de los 9026 los frutos de la era de la grabación análoga a través de estas máquinas de cinta trajo éxitos para The Beatles27 con Sgt. Pepper's Lonely Hearts Club Band,28 entre otros artistas.29 El ancho de cinta utilizado por cada mezcladora dependía del fabricante y del número de pistas del equipo que abarcaba desde ¼” hasta 2”. Más adelante surgió la necesidad de modificar los efectos de sonido como reverberación, coros y ecos o agregar más pistas al momento de editar, surgió la necesidad de emplear máquinas con código de tiempo de acuerdo estándares de fabricación y producción. El uso de pistas también se aplicó en las cintas de video, con el método de grabación helical las trazas en la cinta tienen una ubicación especial para las pistas de audio. Un ejemplo del uso de las pistas de audio se aprecia claramente en el esquema de grabado del formato Betacam.

Métodos de Grabación La grabación magnética involucra registrar sobre la cinta magnética (cinta con material magnetizable) impulsos magnéticos en forma de señales análogas o digitales por codificar, la información puede ser accedida repetidamente, una característica de este medio es que la cabeza codificadora debe estar en contacto directo con la superficie magnética y provocar un movimiento constante para ser leída a través de movimiento mecánico es decir manualmente o a través de un motor. Los métodos de grabación son una forma de clasificar la tecnología y cada cambio ha reutilizado la cinta magnética para aprovechar el medio de almacenamiento: A) Grabación Lineal: Con la grabación de señales análogas y digitales que se registran en la cinta magnética como audio o datos codificados, se puede observar en las primeras cintas la traza de la señal en forma de línea horizontal, de acuerdo a las necesidades de ingenieros en audio video o datos, hubo variantes como la grabación en pistas que comprenden múltiples trazas horizontales grabadas con diferentes cabezas que podían ser reproducidas al mismo tiempo o el Lineal serpentine que al momento de llegar al final de la cinta la cabeza grabada en dirección opuesta trazando una segunda línea paralela lo que dio inicio a la necesidad a mayor capacidad de almacenamiento.

B) Grabación Transversal: Para aprovechar la superficie grabable de la cinta magnética se diseñó un tambor giratorio con cuatro cabezas de grabación para almacenar video el cual requiere mayor cantidad información almacenada a lo ancho de la cinta, mientras las cinta estaba en constante movimiento cada pista está ligeramente inclinada, muy pocos equipos utilizaron este método de grabación como las grabadoras Mark I y Mark II de Ampex nombraron esta tecnología de grabación como "Quádruplex". C) Método de Grabación Helical: Cabeza lectora grabadora para video en los equipos desarrollados en Japón Alemania y Estados Unidos a partir de 1963 D) Grabación Helical: Para perfeccionar el modo de grabación transversal se redujeron de cuatro cabezas a dos que rotan en diferentes ángulos hacia la dirección en la que la cinta se transporta, para lograr una secuencia de grabación continua y

mayor superficie de cinta aprovechada, se pueden apreciar las trazas de la cinta grabadas diagonalmente a lo largo de esta. Otros usos de la cinta magnética es la derivación a banda magnética empleada para la certificación de documentos, pagos por medio de tarjetas bancarias, validación de boletos y tarjetas de identificación, emplean la ADC (analogue to digital converter). Las señales digitales representan bits de información de cero a uno, el lector transforma estas señales en datos de información. Los formatos empleados son análogos y/o simbología de código de barras para transformarlos a caracteres ASCII.34.

Tarjetas de crédito o billetes de transporte, discos duros y flexibles en ordenadores, todo tipo de transformador o motor, imanes (en todo vehículo se dispone de al menos veinte imanes distintos), sensores para la navegación de satélites artificiales de comunicación, etc. Después de una breve reflexión, a nadie se le puede escapar la importancia, las implicaciones económicas o la variedad de aspectos, tanto en la vida cotidiana como en aspectos más sofisticados, en donde se emplean materiales que presentan determinadas propiedades "magnéticas". Pero ¿qué entendemos por material magnético?, ¿en dónde se emplean?, ¿en qué propiedades magnéticas se basan sus aplicaciones?, ¿hasta qué punto son estas aplicaciones tan relevantes? A la respuesta de estas y otras cuestiones nos referiremos a continuación. La utilidad de los materiales magnéticos es ciertamente muy amplia y de particular trascendencia económica por el volumen de material utilizado y su coste de producción; también lo es desde un punto de vista social por las implicaciones en las mejoras de la calidad de vida. La aplicabilidad de los materiales se basa primordialmente en dos fenómenos: 1) La perturbación que algunos materiales magnéticos generan en su entorno (descrita a partir del campo magnético generado). 2) La respuesta ante un campo magnético exterior (que se expresa, por ejemplo, a través de su imantación, o su susceptibilidad o permeabilidad magnética). Así, cabe hablar de materiales magnéticos duros, o simplemente imanes o imanes permanentes, debido al intenso campo magnético generado por ellos, y de materiales magnéticos blandos o dulces, caracterizados por su elevada susceptibilidad magnética.

En un disco duro tradicional, la información se almacena en partículas depositadas magnéticamente sobre una superficie de metal que representan ceros y unos. Cuanto más pequeño sean esos bits de información, más capacidad de almacenamiento tiene el disco. En la actualidad la tecnología es capaz de almacenar un trillón de estas celdas de datos (128GB) en una pulgada cuadrada.

Aplicaciones de los imanes. Almacenamiento de información. Los materiales magnéticos blandos más comunes son las aleaciones de hierro con 3-4 % de Si .Se utilizan en los núcleos de los transformadores, motores, generadores, conmutadores magnéticos y sensores magnéticos. Son materiales magnéticos blandos y tienen comparativamente altas resistividades. La ρ del Fe aumenta de 1x10-7 Ωm hasta 9x10-7 Ωm para Fe-6%Si. También son utilizadas las aleaciones Fe-Ni, con nombres comerciales Permalloy y Supermalloy. Se utilizan cada vez más los metales amorfos “vidrios metálicos” que son muy fácilmente magnetizados y presentan muy pocas pérdidas, aunque son más caros, se necesitan velocidades de enfriamiento del orden de 106 K/s. El Metglas reduce las pérdidas cuatro órdenes de magnitud respecto a las aleaciones comunes Fe-Si. Otro vidrio metálico relacionado que se usa en el núcleo de los transformadores es 𝐹𝑒81 𝐵13.5 𝑆𝑖3.5 𝐶2 debido a que es ferromagnético, presenta bajas pérdidas y se puede procesar en hilos. Hay muchos tipos de materiales magnéticos duros que se usan como imanes permanentes. Por ejemplo para separar ganga no magnética de mena ferromagnética o algunos interruptores eléctricos que se deben al movimiento de un imán. El gran área encerrada en el ciclo de histéresis indica grandes pérdidas en corriente alterna por lo que no se utilizan en esos casos. 1) Los más comunes son las aleaciones alnico (Fe, Al, Ni, Co) que son los más importantes en la actualidad y a las que se les pueden añadir otros elementos para mejorar sus propiedades. El 35 % del mercado de materiales magnéticos en EEUU son aleaciones alnico. Hay diferentes composiciones según las propiedades que se desean y los polvos de alnico se utilizan para producir grandes cantidades de pequeños imanes con formas complejas. 2) Aleaciones de tierras raras (Sm𝐶𝑜5 ) que se utilizan en dispositivos médicos (bombas implantables y válvulas) y también en motores de paso (por ejemplo en relojes electrónicos de pulso). (BH)max = 0.16 MJ/m3 . 3) Aleaciones neodimio-hierro-boro (𝑁𝑑2 𝐹𝑒14 𝐵) producen campos magnéticos muy altos y fueron descubiertos en 1984. Se utilizan en motores eléctricos y especialmente los de arranque de automoción. (BH)max = 0.5 MJ/m3 .

Todo motor se basa en la idea de que el magnetismo produce una fuerza física que mueve los objetos. En dependencia de cómo uno alinee los polos de un imán, así podrá atraer o rechazar otro imán.En los motores se utiliza la electricidad para crear campos magnéticos que se opongan entre sí, de tal modo que hagan moverse su parte giratoria, llamado rotor. El campo magnético de esta parte lo generan imanes permanentes, precisamente la acción repelente a dichos polos opuestos es la que hace que el rotor comience a girar dentro del estator.

4) Aleaciones hierro-cromo-cobalto una composición típica es 61 % de Fe, 28 % de Cr y 11 % de Co. Son análogas a los alnicos pero no son conformables en frío. Por ejemplo son los imanes permanentes de los auriculares de teléfonos. 5) Ferritas duras (o ferritas de bario) son materiales cerámicos usados como imanes permanentes. Son derivados del óxido de hierro, 𝐹𝑒2 𝑂3 , y la fórmula general es MO. 6𝐹𝑒2 𝑂3 con estructura hexagonal (M=Pb, Ba y recientemente se fabrican con Sr que da mejores prestaciones). Un ejemplo comercial BaO. 6Fe2O3 ≡ BaFe12O19. Son baratas y de baja densidad pero con alto campo coercitivo. Se utilizan en generadores y motores así como en imanes de auriculares y timbres de teléfono, y cerraduras magnéticas (p. ej. en puertas de frigoríficos...).

En otros componentes, un altavoz contiene un imán y una bobina móvil montada sobre uno de sus polos. Cuando circula una corriente por la bobina, se crea en esta un campo magnético que interactúa con el campo magnético propio del imán. Se crea una fuerza magnética resultante que hace que la bobina se mueva en la dirección de su eje OO’.

6) Ferritas blandas. La fórmula química es MO. 𝐹𝑒2 𝑂3 , M𝐹𝑒2 𝑂4 , siendo M un catión divalente (M = Fe, Mg, Ni, Mn, Zn) e incluso 𝐿𝑖0.5 𝐹𝑒2.5 𝑂4. La estructura es muy similar a la del mineral espinela MgO. 𝐴𝑙2 𝑂3 ≡Mg𝐴𝑙2 𝑂4 . Las ferritas son muy útiles porque además de ser ferrimagnéticos, son aislantes y tienen grandes resistividades eléctricas. (Los imanes metálicos son conductores). Son más útiles para aplicaciones que requieren altas frecuencias ya que minimiza las pérdidas por corrientes parásitas, como núcleos de transformadores en la industria de comunicaciones. También se utilizan en núcleos de memoria, aparatos audiovisuales y cabezas de grabación.

7) LOS DISCOS DUROS

8) Es el que más se utiliza en la actualidad, almacenan desde 80 MB y con el avance hay discos duros de hasta 4 TB que se están comercializando hasta el dia de hoy. 9) Está compuesto por una unidad de 2.5 o 3.5 pulgadas, giran a velocidades de entre 3600 rpm y 7200 rpm, en la cual se guardan los datos y una salida (generalmente USB) que vaya a conectar el disco con un ordenador, televisor, etc. En ocasiones también requiere de un cable de alimentación. 10) En la funcionabilidad la unidad tiene un motor que hace girar el disco en un eje. 11) 12) 13) 14) 15) 16) 17) 18) 19) Las cabezas de lectura y/o escritura pueden moverse 20) a cualquier punto del disco siendo un acceso 21) aleatorio 22) 23) 24) El soporte magnético es una forma de almacenar información de forma permanente En las que se emplean propiedades magnéticas de los materiales que “guardan” dicha información. 25) Tanto los discos duros, disquetes y cintas magnéticas utilizan técnicas parecidas para leer y escribir información, ya que todas estas empiezan el mismo medio (material). 26) Las superficies de los disquetes, discos duros y cintas magnéticas están recubiertas con partículas de un materi al magnético sensible (por lo general óxido de hierro) que reacciona a un campo magnético. Cada partícula actúa como un imán, creando un campo magnético cuando se somete a un electroimán. Las cabezas de lectura y/o escritura de la unidad contienen electroimanes y graban cadenas de 1 y 0, alternando la dirección de la corriente en esos electroimanes.

(13)

LA UNIDAD BÁSICA EN INFORMÁTICA… Es el Bit, o Binary Digit, es un digito en sistema binario (0 o 1) con el que se forma toda la información. Es evidente que esta unidad es demasiado pequeña para poder contener una información diferente a una dualidad (abierto/cerrado, Si/No), por lo que se emplea un conjunto de bits (en español el plural de bit es bits y no bites).

14

DISCO FLEXIBLE: (360kbytes2.88Mbytes) DISCO DURO: (1994- 171MB- Actualidad no se define) DISCO COMPACTO CD: (hasta 912mb en modo datos) DVD: (4,7GB- 19GB) BLUE RAY: (25GB- 50 GB) MEMORIA FLASH: (1GB- 1TB) MEMORIA STICK: (1GB- 1TB)

Fig. memoria USB de 1TB

17

a) LA INTENSIDAD DEL CAMPO APLICADO: En general, los seres vivos se ven afectados por el campo magnético terrestre, que oscila entre 0,4 y 0,6 gauss (la unidad de medida de campo magnético), según la latitud y otros factores geológicos. El campo magnético terrestre provoca la orientación de las agujas de los compases en dirección Norte-Sur y los pájaros y los peces lo utilizan para orientarse. El grupo de investigación, conocido como ''Bioelectromagnetismo aplicado a la ingeniería agroforestal'', ha estudiado la germinación de semillas de tomate y las primeras etapas de crecimiento de plantas. Para ello, han modificado de forma artificial el campo magnético con la introducción de campos magnéticos estacionarios, muy superiores al geomagnético, concretamente entre 1.250 gauss y 2.500 gauss, y generados mediante imanes o por corriente eléctrica continua.

b) EL TIEMPO QUE SE APLICA ESE CAMPO MAGNETICO: El tiempo es variable puede ir desde 24 horas hasta los 15 días (se ha detectado casos donde se le aplica hasta 4 meses) dependiendo del vegetal tratado, por ejemplo, para el caso de los tomates se pudo apreciar una mejora del 120% a 130% en el tamaño, de su tallo, densidad de pigmentos y rapidez en su desarrollo.

Fig. Desarrollo de una planta de tomate aplicando magnetismo