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Desmagnetización

La desmagnetización , o despermeabilización , es el proceso de disminuir o eliminar un campo magnético remanente . Recibe su nombre del gauss , una unidad de magnetismo , que a ...

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La desmagnetización , o despermeabilización , es el proceso de disminuir o eliminar un campo magnético remanente . Recibe su nombre del gauss , una unidad de magnetismo , que a su vez fue nombrada en honor a Carl Friedrich Gauss . Debido a la histéresis magnética , generalmente no es posible reducir un campo magnético completamente a cero, por lo que la desmagnetización suele inducir un campo "conocido" muy pequeño, denominado polarización. La desmagnetización se aplicó originalmente para reducir las firmas magnéticas de los barcos durante la Segunda Guerra Mundial . También se utiliza para reducir los campos magnéticos en grabadoras de cinta y pantallas de tubo de rayos catódicos , y para destruir datos almacenados en memorias magnéticas .

Cascos de barcos

El USS Jimmy Carter en las instalaciones de silenciamiento magnético de la base naval de Kitsap para su primer tratamiento de despermeabilización.
El RMS Queen Mary llegando al puerto de Nueva York, el 20 de junio de 1945, con miles de soldados estadounidenses a bordo ; obsérvese la prominente bobina de desmagnetización que recorre el casco. 
Panel de control del dispositivo MES ( "Magnetischer Eigenschutz", en alemán: autoprotección magnética ) en un submarino alemán Tipo 205.
Despermeabilización completa del buque de desembarco Ivan Gren, clase Ivan Gren , 2016. Los cables se colocan flotando en su posición antes de envolver la embarcación.

El término fue utilizado por primera vez por el entonces comandante Charles F. Goodeve , de la Reserva Voluntaria de la Marina Real Canadiense , durante la Segunda Guerra Mundial, cuando intentaba contrarrestar las minas navales magnéticas alemanas que estaban causando estragos en la flota británica .

Las minas detectaban el aumento del campo magnético cuando el acero de un barco concentraba el campo magnético terrestre sobre él. Los científicos del Almirantazgo, entre ellos Goodeve, desarrollaron varios sistemas para inducir un pequeño campo con el polo norte hacia arriba en el barco y contrarrestar este efecto, de modo que el campo resultante fuera igual al campo magnético de fondo. Dado que los alemanes utilizaban el gauss como unidad de medida de la intensidad del campo magnético en los detonadores de sus minas (una medida que aún no era estándar), Goodeve se refería a los diversos procesos para contrarrestar las minas como desmagnetización . El término se popularizó.

El método original de desmagnetización consistía en instalar bobinas electromagnéticas en los barcos, un proceso conocido como bobinado . Además de permitir polarizar el barco de forma continua, el bobinado también posibilitaba invertir el campo de polarización en el hemisferio sur, donde las minas se colocaban para detectar campos con el polo norte hacia abajo. Los barcos británicos, especialmente los cruceros y los acorazados , estaban bien protegidos hacia 1943.

Sin embargo, instalar un equipo tan especial era demasiado caro y difícil de dar servicio a todos los barcos que lo necesitaran, por lo que la armada desarrolló una alternativa llamada "desmagnetización" , que Goodeve también ideó. En este procedimiento, un cable eléctrico grueso con un pulso de unos 2000 amperios se arrastraba hacia arriba por el costado del barco, comenzando en la línea de flotación. En el caso de los submarinos, la corriente provenía de las propias baterías de propulsión de los buques. Esto inducía el campo adecuado en el barco en forma de una ligera polarización. Inicialmente se pensó que el oleaje y los motores del barco aleatorizarían lentamente este campo, pero en las pruebas se comprobó que esto no era un problema real. [ 1 ] Más tarde se descubrió un problema más grave: a medida que un barco viaja a través del campo magnético terrestre, lo capta lentamente, contrarrestando los efectos de la desmagnetización. A partir de entonces, se instruyó a los capitanes para que cambiaran de dirección con la mayor frecuencia posible para evitar este problema. No obstante, la polarización acababa desapareciendo y los barcos debían desmagnetizarse periódicamente.

Los barcos más pequeños continuaron utilizando el método de limpieza durante toda la guerra. Para ayudar en la evacuación de Dunkerque , los británicos limpiaron 400 barcos en cuatro días. [ 2 ]

Durante la Segunda Guerra Mundial, la Armada de los Estados Unidos encargó una clase especializada de buques desmagnetizadores capaces de realizar esta función. Uno de ellos, el USS Deperm (ADG-10) , recibió su nombre en honor al procedimiento.

Tras la guerra, las capacidades de las espoletas magnéticas mejoraron notablemente, ya que detectaban no el campo magnético en sí, sino sus variaciones. Esto significaba que un barco desmagnetizado con un punto magnético activo seguiría activando la mina. Además, se medía la orientación precisa del campo, algo que un simple campo de polarización no podía eliminar, al menos no en todos los puntos del barco. Se introdujo una serie de bobinas cada vez más complejas para compensar estas mejoras en las espoletas; los sistemas modernos incluyen no menos de tres conjuntos de bobinas independientes para anular el campo en todos los ejes.

Rango de desmagnetización

La eficacia de la desmagnetización de los buques se supervisaba mediante estaciones de desmagnetización (o campos magnéticos ) instaladas en tierra junto a los canales de navegación fuera de los puertos. El buque sometido a prueba pasaba a velocidad constante sobre bucles en el lecho marino que se supervisaban desde edificios en la costa. La instalación se utilizaba tanto para determinar las características magnéticas del casco y así establecer el valor correcto del equipo de desmagnetización que debía instalarse, como para realizar controles aleatorios en los buques y confirmar que el equipo de desmagnetización funcionaba correctamente. Algunas estaciones contaban con bobinas activas que proporcionaban tratamiento magnético, ofreciendo a los buques no equipados cierta protección limitada contra futuros encuentros con minas magnéticas. [ 3 ]

Superconductividad de alta temperatura

En abril de 2009, la Armada de los Estados Unidos probó un prototipo de su Sistema de Bobina Desmagnetizadora Superconductora de Alta Temperatura , conocido como "Desmagnetización HTS". El sistema funciona rodeando el buque con cables cerámicos superconductores cuya función es neutralizar la firma magnética del barco, al igual que los sistemas de cobre tradicionales. La principal ventaja del sistema de bobina desmagnetizadora HTS es su considerable reducción de peso (a veces hasta en un 80%) y su mayor eficiencia. [ 4 ]

Un buque o submarino con casco de metal ferroso, por su propia naturaleza, desarrolla una firma magnética durante su desplazamiento, debido a la interacción magnetomecánica con el campo magnético terrestre. También adquiere la orientación magnética del campo magnético terrestre en la zona donde se construye. Esta firma puede ser aprovechada por minas magnéticas o facilitar la detección de un submarino por buques o aeronaves equipados con sistemas de detección de anomalías magnéticas (MAD) . Las armadas utilizan el procedimiento de desmagnetización, junto con la desmagnetización, como contramedida contra este fenómeno.

Para realizar el procedimiento se utilizan instalaciones especializadas de despermeabilización, como la Estación de Despermeabilización de Lambert's Point de la Armada de los Estados Unidos en la Estación Naval de Norfolk , o la Instalación de Silenciamiento Magnético Auto-In para Submarinos de la Flota del Pacífico (MSF) en la Base Conjunta Pearl Harbor-Hickam . Durante un tratamiento magnético de envoltura cerrada, cables de cobre de gran calibre rodean el casco y la superestructura del buque, y se pulsan altas corrientes eléctricas (hasta 4000 amperios ) a través de los cables. [ 5 ] Esto tiene el efecto de "restablecer" la firma magnética del buque al nivel ambiental después de aplicar electricidad a su casco. También es posible asignar una firma específica que se adapte mejor a la zona del mundo en la que operará el buque. En las instalaciones de silenciamiento magnético auto-in, todos los cables se cuelgan por encima, por debajo y a los lados, o se ocultan dentro de los elementos estructurales de las instalaciones. La despermeabilización es "permanente". Solo se realiza una vez, a menos que se realicen reparaciones importantes o modificaciones estructurales en el buque.

Primeros experimentos

Con la introducción de los barcos de hierro , se observó el efecto adverso del casco metálico sobre las brújulas de dirección . También se constató que los rayos tenían un efecto significativo en la desviación de la brújula, identificándose en algunos casos extremos como causados ​​por la inversión de la firma magnética del barco. En 1866, Evan Hopkins, de Londres, registró una patente para un proceso «para despolarizar los buques de hierro y dejarlos, a partir de entonces, libres de cualquier influencia que perturbe la brújula». La técnica se describía de la siguiente manera: «Para este propósito, empleó varias baterías Grove y electroimanes. Estos últimos debían pasarse a lo largo de las placas hasta obtener el resultado deseado... el proceso no debía exagerarse por temor a una repolarización en la dirección opuesta». Sin embargo, se informó que la invención «no pudo llevarse a buen término» y «murió rápidamente de muerte natural». [ 6 ]

Tubos de rayos catódicos de color

Las pantallas CRT a color , la tecnología subyacente de muchos televisores y monitores de computadora antes de principios de la década de 2010, requieren desmagnetización. Muchas pantallas CRT utilizan una máscara de sombra (una pantalla metálica perforada) cerca de la parte frontal del tubo para asegurar que cada haz de electrones incida sobre los fósforos correspondientes del color correcto. Si esta placa se magnetiza (por ejemplo, si alguien pasa un imán sobre la pantalla o coloca altavoces cerca), produce una desviación indeseada en los haces de electrones y la imagen mostrada se distorsiona y pierde color.

Para minimizar este efecto, los tubos de rayos catódicos (CRT) incorporan una bobina de cobre o aluminio enrollada alrededor de la parte frontal de la pantalla, conocida como bobina desmagnetizadora. Los monitores sin bobina interna pueden desmagnetizarse mediante un desmagnetizador externo portátil. Las bobinas desmagnetizadoras internas de los CRT suelen ser mucho menos potentes que las externas, ya que una bobina desmagnetizadora de mayor calidad ocupa más espacio. Un circuito desmagnetizadora induce un campo magnético oscilante de amplitud decreciente , lo que reduce la magnetización residual en la máscara de sombra.

Desmagnetización en curso

Muchos televisores y monitores desmagnetizan automáticamente su tubo de imagen al encenderse, antes de mostrar la imagen. El pico de corriente que se produce durante esta desmagnetización automática provoca un chasquido audible, un zumbido fuerte o unos clics que se pueden oír (y sentir) al encender los televisores y monitores de ordenador CRT, debido a la descarga de los condensadores y la inyección de corriente en la bobina. Visualmente, esto provoca que la imagen vibre notablemente durante un breve periodo de tiempo. Normalmente, estos aparatos también incluyen una opción de desmagnetización manual en el menú de funcionamiento.

En la mayoría de los equipos comerciales, la sobretensión de corriente alterna en la bobina de desmagnetización se regula mediante un termistor de coeficiente de temperatura positivo (PTC) simple. Este termistor presenta inicialmente una baja resistencia, lo que permite una corriente elevada, pero rápidamente cambia a una alta resistencia, permitiendo una corriente mínima debido a su auto calentamiento. Estos dispositivos están diseñados para una transición única de frío a caliente al encenderse; experimentar con el efecto de desmagnetización encendiendo y apagando repetidamente el dispositivo puede provocar una falla temporal del componente . Además, el efecto será menor, ya que el PTC no habrá tenido tiempo de enfriarse.

Medios de almacenamiento de datos magnéticos

Los datos se almacenan en medios magnéticos , como discos duros , disquetes y cintas magnéticas , mediante la modificación de la alineación magnética de áreas muy pequeñas llamadas dominios magnéticos , alineándolas con la dirección de un campo magnético aplicado. Este fenómeno se produce de forma similar a como la aguja de una brújula apunta en la dirección del campo magnético terrestre. La desmagnetización, comúnmente denominada borrado, deja los dominios con patrones aleatorios, sin ninguna orientación específica, lo que hace que los datos anteriores sean irrecuperables. Existen algunos dominios cuya alineación magnética no se aleatoriza tras la desmagnetización. La información que representan estos dominios se denomina comúnmente remanencia magnética o magnetización remanente . Una desmagnetización adecuada garantiza que la remanencia magnética sea insuficiente para reconstruir los datos. [ 7 ]

El borrado mediante desmagnetización puede realizarse de dos maneras: en el borrado con corriente alterna (CA) , el medio se desmagnetiza aplicando un campo alterno cuya amplitud se reduce con el tiempo a partir de un valor inicial alto (es decir, con alimentación de CA); en el borrado con corriente continua (CC) , el medio se satura aplicando un campo unidireccional (es decir, con alimentación de CC o empleando un imán permanente ). Un desmagnetizador es un dispositivo que puede generar un campo magnético para desmagnetizar medios de almacenamiento magnético. [ 8 ] El campo magnético necesario para desmagnetizar medios de almacenamiento de datos magnéticos es tan potente que los imanes normales no pueden alcanzarlo ni mantenerlo fácilmente. [ 9 ] [ 10 ]

Daños irreversibles a algunos tipos de medios

Tras la desmagnetización, se pueden reutilizar muchos tipos de soportes magnéticos genéricos, como las cintas de audio de bobina abierta , los videocasetes VHS y los disquetes . Estos soportes antiguos son simplemente soportes en bruto que se sobrescriben con nuevos patrones creados por cabezales de lectura/escritura de alineación fija.

Sin embargo, para ciertos tipos de almacenamiento de datos informáticos, como los discos duros modernos y algunas unidades de cinta , la desmagnetización inutiliza por completo el soporte magnético y daña el sistema de almacenamiento. Esto se debe a que los dispositivos cuentan con un mecanismo de posicionamiento del cabezal de lectura/escritura de variación continua que depende de datos de control servo especiales (por ejemplo, código Gray [ 11 ] ) que deben grabarse permanentemente en el soporte magnético. Estos datos servo se escriben en el soporte una sola vez en la fábrica mediante hardware de escritura servo específico.

Los patrones de servocontrol normalmente nunca se sobrescriben por el dispositivo bajo ninguna circunstancia y se utilizan para posicionar con precisión los cabezales de lectura/escritura sobre las pistas de datos en el medio, compensando así movimientos bruscos del dispositivo, la expansión térmica o los cambios de orientación. La desmagnetización elimina indiscriminadamente no solo los datos almacenados, sino también los datos de control del servocontrol, y sin estos últimos, el dispositivo ya no puede determinar dónde se deben leer o escribir los datos en el medio magnético. Los datos del servocontrol deben reescribirse para que vuelvan a ser utilizables; en los discos duros modernos, esto generalmente no es posible sin equipos de servicio específicos del fabricante y, a menudo, del modelo.

Grabadoras de cinta

En las grabadoras de cinta, como las de bobina abierta y las de casete compacto , con el tiempo se acumulan campos magnéticos residuales en las partes metálicas, como los postes guía de los cabezales de la cinta. Estos son los puntos que entran en contacto con la cinta magnética. Los campos residuales pueden provocar un aumento del ruido de fondo audible durante la reproducción. Los desmagnetizadores portátiles económicos para el consumidor pueden reducir significativamente este efecto. [ 12 ]

Tipos de desmagnetizadores

Los desmagnetizadores varían en tamaño, desde pequeños, utilizados en oficinas para borrar dispositivos de almacenamiento de datos magnéticos, hasta desmagnetizadores industriales para tuberías, barcos, submarinos y otros equipos y vehículos de gran tamaño. La clasificación y categorización de los desmagnetizadores depende de la intensidad del campo magnético que generan, el método de generación del campo magnético, el tipo de operaciones para las que son adecuados, su velocidad de trabajo (ya sea de alto o bajo volumen) y su movilidad, entre otros factores. [ 13 ] A partir de estos criterios de clasificación y categorización, los principales tipos de desmagnetizadores son los electromagnéticos y los de imanes permanentes. [ 14 ]

desmagnetizadores electromagnéticos

Un desmagnetizador electromagnético hace pasar una carga eléctrica a través de una bobina desmagnetizadora para generar un campo magnético. [ 13 ] Existen varios subtipos de desmagnetizadores electromagnéticos, como los desmagnetizadores de bobina giratoria y los desmagnetizadores de tecnología de desmagnetización por pulsos, ya que las tecnologías utilizadas en los desmagnetizadores suelen ser desarrolladas y patentadas por las respectivas empresas fabricantes, como Verity Systems y Maurer Magnetic, entre otras, de modo que el desmagnetizador sea adecuado para su uso previsto. [ 15 ] [ 16 ] Los desmagnetizadores electromagnéticos generan campos magnéticos fuertes y tienen una alta tasa de trabajo.

Desmagnetizador de bobina giratoria

El rendimiento de una máquina desmagnetizadora es el principal determinante de la eficacia de la desmagnetización de medios de almacenamiento de datos magnéticos. La eficacia no mejora cuando el medio pasa por el mismo campo magnético de desmagnetización más de una vez. Girar el medio 90 grados mejora la eficacia de la desmagnetización. [ 10 ] Un fabricante de desmagnetizadores de medios magnéticos, Verity Systems, ha utilizado este principio en una técnica de bobina giratoria que desarrollaron. Su desmagnetizador de bobina giratoria hace pasar el medio de almacenamiento de datos magnéticos que se está borrando a través de un campo magnético generado mediante dos bobinas en la máquina desmagnetizadora, con el medio sobre una cinta transportadora de velocidad variable. Las dos bobinas que generan el campo magnético giran; una bobina está situada encima del medio y la otra debajo. [ 10 ]

Desmagnetización por pulsos

La tecnología de desmagnetización por pulsos implica la aplicación cíclica de corriente eléctrica durante una fracción de segundo a la bobina utilizada para generar un campo magnético en el desmagnetizador. [ 17 ] El proceso comienza con la aplicación del voltaje máximo, que se mantiene solo durante una fracción de segundo para evitar el sobrecalentamiento de la bobina. Posteriormente, los voltajes aplicados en los segundos subsiguientes se reducen secuencialmente con diferencias variables hasta que no se aplica corriente a la bobina. La desmagnetización por pulsos ahorra energía, produce un campo magnético de alta intensidad, es adecuada para desmagnetizar grandes conjuntos y es fiable gracias a que logra una desmagnetización sin errores. [ 17 ]

Desmagnetizador de imán permanente

Los desmagnetizadores de imanes permanentes utilizan imanes de tierras raras y no requieren electricidad. Estos dispositivos necesitan un blindaje adecuado de sus campos magnéticos para evitar la desmagnetización no deseada; este blindaje suele hacer que sean voluminosos. Cuando son pequeños, son adecuados para uso portátil. [ 13 ]

Véase también

Referencias

  1. ↑ Rowland, Burford; Boyd, William B. (1953). Oficina de Artillería de la Armada de los EE. UU. en la Segunda Guerra Mundial . Washington, DC: Oficina de Artillería, Departamento de la Armada. pág.  84. OCLC 7833847 . 
  2. ↑ PBS Nova "La gran fuga de Dunkerque" https://www.pbs.org/video/great-escape-at-dunkirk-qb5qcr/
  3. ↑ Sistemas eléctricos a bordo de buques ( ed. 1966). Washington DC: Oficina de Personal Naval . 1962. pág. 240. OCLC 2164435 .   
  4. ↑ Stimak, George. "Bobina desmagnetizante, abril de 2009" . Archivado del original el 18 de enero de 2021. Consultado el 9 de enero de 2017 .
  5. ↑ Holmes, John J. (2008). Reducción de las firmas del campo magnético de un barco . Conferencias de síntesis sobre electromagnetismo computacional. Vol. 23. Morgan & Claypool. pág. 19. ISBN   978-1-59829-248-0.
  6. ↑ Lecky, Comandante STS (1917) [1881]. Arrugas en la navegación práctica (19.ª ed.). Londres: George Philip & Son. pág. 36.  
  7. ↑ "Guía para comprender la persistencia de datos en sistemas de información automatizados" . www.cerberussystems.com . Archivado del original el 4 de marzo de 2016.
  8. ↑ Centro Nacional de Seguridad Informática (1995) [septiembre de 1991]. "3. Desmagnetizadores" . Guía para comprender la remanencia de datos en sistemas de información automatizados . DIANE. págs. 11–. ISBN  9780788122279. Biblioteca NCSC-TG-025 No. S-236,082 Versión-2.
  9. ↑ "LOS 5 MEJORES MÉTODOS PARA DESTRUIR DISCOS DUROS QUE FUNCIONAN" . Destrucción de datos . 15 de marzo de 2020. Consultado el 3 de octubre de 2021 .
  10. 1 2 3 Sistemas Verity
  11. ↑ "Patente estadounidense 6,201,652 B1". Gaceta Oficial de la Oficina de Patentes y Marcas de los Estados Unidos: Patentes . Departamento de Comercio de los Estados Unidos, Oficina de Patentes y Marcas. 2001. pág. 1977. 
  12. ↑ Instrucciones de funcionamiento – 10XD Stereo , Oslo, Noruega: Tandbergs Radiofabrikk A/S, noviembre de 1975, pág. 26 
  13. 1 2 3 "Por qué usar un desmagnetizador y preguntas frecuentes sobre desmagnetizadores" . Data Security Inc. Recuperado el 3 de octubre de 2021 .
  14. ↑ "Eliminación segura de datos: comparación de tipos de desmagnetizadores" . Ontrack . Consultado el 3 de octubre de 2021 .
  15. ↑ "Método de desmagnetización de Maurer — Maurer Magnetic" . Maurer Magnetic . Consultado el 3 de octubre de 2021 .
  16. ↑ "¿Qué es un desmagnetizador y cómo funciona para la eliminación de datos?" . Securis . 15 de noviembre de 2016. Consultado el 3 de octubre de 2021 .
  17. 1 2 "Desmagnetización: fundamentos y conocimientos prácticos" . Maurer Magnetic . Consultado el 3 de octubre de 2021 .
  • Guía para desmagnetizar televisores. Archivado el 29/07/2020 en Wayback Machine.
  • "Desmagnetización: Una introducción" . Verity Systems. ¿Qué es un desmagnetizador? Es una máquina que se utiliza para eliminar datos almacenados en discos duros de ordenadores y portátiles, disquetes y cintas magnéticas, modificando aleatoriamente la alineación de los dominios magnéticos en el soporte.
  • "Guía para comprender la persistencia de datos en sistemas de información automatizados" . www.cerberussystems.com . Archivado del original el 4 de marzo de 2016.
  • https://degaussing-101.com/what-is-degaussing/ Archivado el 30 de enero de 2022 en Wayback Machine