Elementos que componen un sistema típico 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.

Materiales magnéticos frente a materiales no magnéticos

Los materiales magnéticos son más fáciles de calentar que los no magnéticos, debido a los efectos del calentamiento por histéresis. Los materiales magnéticos resisten naturalmente los campos magnéticos que cambian rápidamente dentro de la bobina inductora. La fricción resultante produce su propio calor adicional —calentamiento por histéresis—, además del calentamiento por la corriente de Foucault. Se dice de los metales que ofrecen una gran resistencia que tienen gran “permeabilidad” magnética. La permeabilidad puede variar en una escala del 100 al 500 para los materiales magnéticos; los no magnéticos tienen una permeabilidad de 1. El calentamiento por histéresis se da a temperaturas por debajo del punto de Curie: la temperatura a la que un material magnético pierde sus propiedades magnéticas.

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”.

El generador de RF

El generador de RF produce un campo magnético alrededor de la pieza de trabajo enviando una corriente alterna a través de la bobina inductora. La potencia de salida determina la velocidad relativa a la que puede calentarse la pieza de trabajo. Por ejemplo, un proceso típico de soldadura fuerte realizado con una potencia eléctrica de 3 kW podría llevarse a cabo más rápidamente con una potencia eléctrica de 5 kW. Sin embargo, una mayor potencia podría aumentar el suministro eléctrico necesario, los requisitos de tamaño, peso y los requisitos de la instalación; habitualmente una mayor potencia requiere conexiones eléctricas trifásicas e instalaciones para la refrigeración por agua. Para más información sobre la energía de RF, consulte nuestro Catálogo de Productos.

Factores clave que hay que tener en cuenta en el calentamiento por inducción

Determinación de sus requisitos energéticos

Deben tenerse en cuenta diversas variables para determinar la cantidad de energía térmica necesaria en una aplicación particular: el grado de cambio de temperatura necesario; la masa, el calor específico y las propiedades eléctricas de la pieza de trabajo; y la eficiencia de acoplamiento del diseño de bobina. Además, también han de tenerse en cuenta las pérdidas térmicas debidas a la conducción del calor en el disositivo de sujeción de la pieza de trabajo, la convección y la radiación. NOTA: los ingenieros de nuestro Laboratorio de Aplicaciones tienen una amplia experiencia en encontrar el equilibrio entre estas variables y están listos para ayudarle: ¡siga leyendo!

¿Funcionará la inducción en su aplicación?

En nuestro Laboratorio de Aplicaciones del calentamiento por Inducción, en Scottsville, NY, estamos constantemente evaluando y desarrollando nuevos usos del calentamiento por inducción de precisión con nuestra avanzada tecnología de estado sólido. Le invitamos a ponerse en contacto con nosotros y enviar muestras de sus piezas a nuestro laboratorio para evaluarlas y hacer una recomendación de sistema SIN COSTE ALGUNO. ¡Es posible que ya tengamos la solución que necesita! Mándenos sus piezas, describa su proceso, díganos que es lo que más le importa y le daremos un asesoramiento de calidad. Para más información, visite nuestra página del Laboratorio de Aplicaciones o envíenos un correo electrónico con sus preguntas. ¡Esperamos trabajar con usted en una solución de calentamiento de precisión!

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