¿Qué es el Calentamiento por Inducción?
Fundamentos de Este Proceso Único
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Acerca de Inducción Calentamiento
El calentamiento por inducción es un método rápido, eficiente, preciso, repetible y sin contacto para el calentamiento de metales u otros materiales conductores de la electricidad. Los sistemas de calentamiento por inducción constan de una fuente de alimentación de inducción que convierte la potencia de la red eléctrica en una corriente alterna y la suministra a un cabezal de trabajo, y una bobina de trabajo que crea un campo electromagnético dentro de la bobina.
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Elementos Que Componen un Sistema de Calentamiento por Inducción
Los elementos básicos de un sistema de calentamiento por inducción son un generador de corriente alterna, un a bobina inductora, y la pieza de trabajo (material que se va a calentar o tratar). El generador envía corriente alterna a través de la bobina, generando un campo magnético. Cuando se coloca la pieza de trabajo en la bobina, el campo magnético induce corrientes de Foucault en la pieza, generando cantidades precisas de calor limpio, localizado, sin que exista contacto físico entre la bobina y la pieza de trabajo.
Frecuencia de Funcionamiento
Existe una relación entre la frecuencia de la corriente alterna y la profundidad con la que penetra en la pieza de trabajo; frecuencias bajas de 5 a 30 kHz son efectivas para materiales más gruesos que requieran una penetración profunda del calor, mientras que las frecuencias más altas de 100 a 400 kHz son más efectivas en partes pequeñas o con poca profundidad de penetración. Cuanto mayor es la frecuencia, mayor es el flujo de calor; una buena analogía podría ser el acto de frotarse las manos para calentarse. Cuanto más rápido se frote uno las manos, más calor produce.
Profundidad de Penetración
El flujo de corriente inducida en la pieza es más intenso en la superficie, y decrece rápidamente por debajo de esta. Así, la zona exterior se calentará más rápidamente que la interior; el 80% del calor producido en la pieza se genera en la “piel” externa. A esto se le denomina “profundidad de penetración” de la pieza. La profundidad de penetración decrece cuando decrece la resistividad, aumenta la permeabilidad o aumenta la frecuencia.
Eficiencia de Acoplamiento
El acoplamiento hace referencia a la relación proporcional entre lacantidad de corriente que hay en la pieza de trabajo y la distancia entre la pieza de trabajo y la bobina. Un acoplamiento cerrado generalmente aumenta la intensidad de corriente, y, por tanto, aumenta la cantidad de calor producido en la pieza de trabajo.
Importancia del Diseño de la Bobina
La bobina inductora, que normalmente está hecha de un tubo de cobre con un diámetro de 3 a 5 mm, se refrigera normalmente con agua. La forma y el tamaño de la bobina —monovuelta o de varias vueltas; helicoidal, redonda o cuadrada; interna o externa— debe reflejar la forma de su pieza de trabajo y las variables de su proceso.
Con un buen diseño de bobina, se logra un patrón adecuado de calor y se maximiza la eficiencia del suministro eléctrico de calentamiento por inducción sin dificultar la introducción o retirada de la pieza. Puede leer más sobre este importante aspecto del calentamiento por inducción en nuestra nota tecnológica gratuita, “Diseño y fabricación de bobinas”.
Determinación de Potencia
Deben tenerse en cuenta diversas variables para determinar la cantidad de energía térmica necesaria en una aplicación particular:
- l grado de cambio de temperatura necesario
- la masa
- el calor específico y las propiedades eléctricas de la pieza de trabajo
- a eficiencia de acoplamiento del diseño de bobina
