El horno de inducción

Enviado por Pablo Turmero

edu.red DE ACUERDO CON LA LEY DE FARADAY-LENZ, EN TODA SUSTANCIA CONDUCTORA DE LA ELECTRICIDAD, QUE SE ENCUENTRA SOMETIDA A UN CAMPO MAGNÉTICO VARIABLE, SE INDUCE UNA CORRIENTE ELÉCTRICA. LAS CORRIENTES INDUCIDAS, DENOMINADAS CORRIENTES PARÁSITAS O DE FOUCAULT, DISIPAN CALOR POR EFECTO JOULE EN LA CARGA, EFECTO ÚTIL QUE ES PROPORCIONAL AL CUADRO DE LA INTENSIDAD (EFECTO JOULE) EN TODOS LOS CASOS SE DISPONE UN ARROLLAMIENTO O DEVANADO PRIMARIO ENVOLVIENDO O EN LAS PROXIMIDADES DE LA CARGA METÁLICA (SI LA CARGA NO ES METÁLICA, DEBE SER BUEN CONDUCTOR DE ENERGÍA ELÉCTRICA, POR EJEMPLO, GRAFITO). LA CORRIENTE ALTERNA QUE CIRCULA POR EL PRIMARIO CREA UN CAMPO MAGNÉTICO ALTERNATIVO Y, POR TANTO, VARIABLE. LA CORRIENTE INDUCIDA EN LA CARGA, DE NATURALEZA ALTERNA, CREARÁ A SU VEZ UN CAMPO MAGNÉTICO ALTERNATIVO QUE SE OPONE AL CREADO POR LA CORRIENTE EN EL PRIMARIO.

edu.red HORNOS DE INDUCCION / LEY DE FARADAY-LENZ

edu.red LEY DE FARADAY-LENZ HORNOS DE INDUCCION.

edu.red EL CALENTAMIENTO POR INDUCCIÓN, EN GENERAL, PONE EN JUEGO TRES FENÓMENOS FÍSICOS SUCESIVOS PERO PRÁCTICAMENTE SIMULTÁNEOS: 1.- TRANSFERENCIA DE ENERGÍA DEL INDUCTOR AL CUERPO CONDUCTOR EN SUS PROXIMIDADES POR ELECTROMAGNETISMO. 2.- TRANSFORMACIÓN EN EL CUERPO DE LA ENERGÍA ELÉCTRICA EN CALOR POR EFECTO JOULE. 3.- TRANSMISIÓN DEL CALOR POR CONDUCCIÓN EN EL SENO DEL CUERPO. A DIFERENCIA DE LOS HORNOS CALENTADOS POR RESISTENCIAS ELÉCTRICAS LA FUENTE DE ENERGÍA (INDUCTOR) ESTÁ A UNA TEMPERATURA NETAMENTE INFERIOR A LA DE LA CARGA DURANTE LA MAYOR PARTE DEL PROCESO. HORNOS DE INDUCCION.

edu.red LAS APLICACIONES DEL CALENTAMIENTO POR INDUCCIÓN SE PUEDEN CLASIFICAR EN CUATRO CAMPOS PRINCIPALES: 1.- FUSIÓN Y MANTENIMIENTO A TEMPERATURA DE COLADA DE METALES (HIERRO, ALUMINIO Y COBRE, PRINCIPALMENTE, Y SUS ALEACIONES). SUS CAPACIDADES VARÍAN DE UNOS POCOS KILOGRAMOS HASTA 1500 T. ES UN CAMPO EN CONTINUO CRECIMIENTO CON INSTALACIONES DE POTENCIA CADA VEZ MAYOR Y GRADOS DE AUTOMATIZACIÓN CONSIDERABLES. 2.- CALENTAMIENTO EN TODA LA MASA DE LOS MISMOS METALES Y ALEACIONES ANTERIORES PARA PROCESOS DE FORJA, ESTAMPACIÓN, EXTRUSIÓN Y CONFORMADO. HAN DESPLAZADO A LOS HORNOS TRADICIONALES DE LLAMAS EN LAS INSTALACIONES DE PRODUCCIÓN EN GRANDES SERIES. 3.- TRATAMIENTOS TÉRMICOS, SOBRE TODO TEMPLE Y REVENIDO DE ACEROS EN LA INDUSTRIA DEL AUTOMÓVIL. PERMITE EL ENCAJE DE LOS EQUIPOS DENTRO DE LAS LÍNEAS DE PRODUCCIÓN EN INSTALACIONES TOTALMENTE AUTOMATIZADAS. 4.- APLICACIONES VARIAS (SOLDADURA, COCINAS ELECTRICAS) HORNOS DE INDUCCION / CAMPOS DE APLICACION

edu.red HORNOS DE INDUCCION /VENTAJAS LAS VENTAJAS DEL CALENTAMIENTO POR INDUCCIÓN SON CONSECUENCIA DE SUS CARACTERÍSTICAS ESENCIALES: 1.- EL CALOR SE GENERA EN EL SENO MISMO DE LA CARGA. 2.- LA INERCIA TÉRMICA DE LOS EQUIPOS ES MUY REDUCIDA. 3.- LA POTENCIA ESPECÍFICA (Kw/m2 O Kw/m3) ES ELEVADA, LO QUE ORIGINA UNA GRAN RAPIDEZ DE CALENTAMIENTO. LA INDUCCIÓN SE PRESTA A PROCESOS REPETITIVOS EN GRANDES SERIES CON VENTAJAS INDUDABLES RESPECTO AL CALENTAMIENTO POR RESISTENCIAS ELÉCTRICAS.

edu.red HORNOS DE INDUCCION /LIMITACIONES 1.- EL COSTE DE LOS EQUIPOS ES, NORMALMENTE, MÁS ELEVADO QUE EL DE HORNOS DE RESISTENCIAS O DE LLAMAS DE LA MISMA PRODUCCIÓN O CAPACIDAD 2.- LIMITACIONES CUANDO SE TRATA DE PIEZAS EN PEQUEÑAS SERIES O DE FORMAS IRREGULARES. 3.- PARA DETERMINADAS APLICACIONES (FUSIÓN DE FUNDICIÓN GRIS, FUSIÓN Y MANTENIMIENTO DE ALEACIONES LIGERAS, ETC.) SU MAYOR COSTE DE INSTALACIÓN Y ENERGÉTICO PUEDE NO ESTAR JUSTIFICADO ANTE OTROS PROCEDIMIENTOS (CUBILOTES, HORNOS DE CRISOL DE RESISTENCIAS, ETC.)

edu.red HORNOS DE INDUCCION. CLASIFICACIÓN DE LAS INSTALACIONES DE INDUCCIÓN: 1.- CON NÚCLEO MAGNÉTICO A FRECUENCIA DE RED (50 – 60 Hz), QUE SE APLICAN FUNDAMENTALMENTE A LA FUSIÓN Y MANTENIMIENTO DE METALES LÍQUIDOS, POR LO QUE SE DENOMINAN NORMALMENTE HORNOS DE CANAL. 2.- SIN NÚCLEO MAGNÉTICO A FRECUENCIA DE RED, MEDIA O ALTA FRECUENCIA, QUE SE APLICAN FUNDAMENTALMENTE A LA FUSIÓN (HORNOS DE CRISOL), AL CALENTAMIENTO EN TODA LA MASA PARA DEFORMACIÓN PLÁSTICA (CALENTADORES DE INDUCCIÓN) Y AL TRATAMIENTO TÉRMICO EN FUNCIÓN DEL TAMAÑO DEL EQUIPO, DE LA APLICACIÓN Y DE LA POTENCIA, PUEDEN SER DE BAJA FRECUENCIA (50-60 Hz), DE MEDIA FRECUENCIA (150 A 10000 Hz) Y, EN CASOS MUY ESPECIALES, DE ALTA FRECUENCIA (MÁS DE 10 KHZ).

edu.red HORNOS DE INDUCCION. EQUIPOS CON NÚCLEO MAGNÉTICO. FUNCIONAN SIEMPRE A FRECUENCIA DE RED (50-60 Hz) Y SU COMPORTAMIENTO ES IDÉNTICO AL DE UN TRANSFORMADOR CON EL SECUNDARIO FORMADO POR UNA ESPIRA EN CORTOCIRCUITO. SI EL SECUNDARIO ES UNA ESPIRA EN CORTOCIRCUITO LA INTENSIDAD Is SERÁ MUY ALTA Y, SI EL ACOPLAMIENTO ENTRE PRIMARIO Y SECUNDARIO SE IDEALIZA COMO Ns = 1, RESULTARÁ: Is = Ip • Np LAS «PÉRDIDAS» POR EFECTO JOULE O I2 . RS EN EL SECUNDARIO SON REALMENTE EL EFECTO ÚTIL QUE SE DESEA.

edu.red HORNOS DE INDUCCION / HORNO DE CANAL. . LA BOBINA O INDUCTOR ES UN ARROLLAMIENTO DE COBRE, DISPUESTO SOBRE UN NÚCLEO DE CHAPA MAGNÉTICA, QUE HACE DE PRIMARIO DE UN TRANSFORMADOR CUYO SECUNDARIO ES EL CANAL DE METAL FUNDIDO QUE ACTÚA COMO UNA ESPIRA EN CORTOCIRCUITO. ENCIMA O A UN LADO DEL CANAL SE DISPONE EL BAÑO DE METAL CUYAPRESIÓN METALOSTÁTICA IMPIDE EL CORTE DEL CANAL POR EFECTO ELECTROMAGNÉTICO.

edu.red HORNOS DE INDUCCION / HORNOS DE CANAL . Esquema de principio del inductor. ESTÁN CONSTITUIDOS BÁSICAMENTE POR: UN INDUCTOR COMPUESTO POR UN NÚCLEO MAGNÉTICO CERRADO, UNA BOBINA PRIMARIA Y UN ANILLO SECUNDARIO DE METAL FUNDIDO QUE LLENA UN CANAL DE MATERIAL REFRACTARIO, FORMANDO UNA ESPIRA EN CORTOCIRCUITO. UN CUERPO DE HORNO SITUADO ENCIMA O A UN LADO DEL INDUCTOR CUYA CAPACIDAD DE METAL ES NETAMENTE SUPERIOR A LA DEL CANAL. EL PRINCIPIO DE SU FUNCIONAMIENTO ES EL MISMO DE LOS TRANSFORMADORES ELÉCTRICOS: EL PASO POR EL PRIMARIO DE UNA CORRIENTE ALTERNA DE FRECUENCIANORMAL PRODUCE UN CAMPO MAGNÉTICO, TAMBIÉN ALTERNATIVO, QUE SE CANALIZA POR EL NÚCLEO DE CHAPA MAGNÉTICA Y DA LUGAR A UNA CORRIENTE INDUCIDA EN LA ESPIRA ÚNICA DE METAL FUNDIDO. DICHA CORRIENTE ELÉCTRICA INDUCIDA SE TRANSFORMA EN CALOR POR EFECTO JOULE, ELEVANDO CONSIGUIENTEMENTE SU TEMPERATURA.

edu.red HORNOS DE INDUCCION / HORNOS DE CRISOL. ENTRE LA BOBINA PRIMARIA O INDUCTOR Y LA CARGA NO SE DISPONE UNNÚCLEO MAGNÉTICO SINO, SOLAMENTE, EL REVESTIMIENTO REFRACTARIO. EL FACTOR DE POTENCIA ES MUY BAJO (0,10 A 0,30) LO QUE EXIGE UNA BATERÍA DE CONDENSADORES IMPORTANTE. EN LOS HORNOS DE CANAL, POR EL CONTRARIO, EL ACOPLAMIENTO MAGNÉTICO ENTRE BOBINA Y CARGA ES MUCHO MEJOR, DANDO LUGAR A UN FACTOR DE POTENCIA MAYOR (0,40 A 0,70). COMO ADEMÁS, LOS HORNOS DE CANAL SON DE MENOR POTENCIA ESPECÍFICA (Kwh/t) QUE LOS DE CRISOL, POR DEDICARSE PRINCIPALMENTE A MANTENIMIENTO A TEMPERATURA, LA BATERÍA DE CONDENSADORES ES POCO IMPORTANTE EN RELACIÓN AL CONJUNTO DE LA INSTALACIÓN. Esquema de principio. Profundidad de penetración. Se considera que, cuando el radio es de 5p, el error cometido al considerar constante io es el espesor p, en el cálculo de la potencia transmitida a la carga, es inferior al 10 por 100.

edu.red HORNOS DE INDUCCION / HORNOS DE CRISOL.