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Las compañías del Grupo Inductotherm utilizan la inducción electromagnética para fundir, calentar y las aplicaciones de soldadura a través de múltiples industrias. Pero, ¿qué es exactamente la inducción? Y, ¿cómo difiere de otros métodos de calentamiento?

Observar como un pedazo de metal dentro de una bobina se torna de un color rojo intenso en cuestión de segundos, puede sorprender a quien no esta familiarizado con el calentamiento por induccción

Para el típico ingeniero, la inducción es un método fascinante de calentamiento. Observar como un pedazo de metal dentro de una bobina se torna de un color rojo intenso en cuestión de segundos, sorprende a quien que no está familiarizado con el calentamiento por inducción. El calentamiento por Inducción requiere de conocimientos de física, electromagnetismo, potencia electrónica y procesos de control, pero los conceptos detrás del calentamiento por inducción son muy sencillos de entender.

Las Bases

Descubierto por Michael Faraday, la inducción comienza con una bobina de material conductivo (por ejemplo, cobre). Como la corriente fluye a través de la bobina, se produce un campo magnético dentro y alrededor de la bobina. La capacidad del campo magnético para hacer el trabajo depende del diseño de la bobina así como de la cantidad de corriente que fluye a través de ella.

Aquí se representa el campo magnético como líneas que pasan a través de la bobina

La dirección del campo magnético depende de la dirección del flujo de la corriente, por lo que una corriente alterna a través de la bobina dará como resultado el cambio de dirección del campo magnético a la misma frecuencia de la corriente alternativa. Una corriente de 60Hz CA provocará que el campo magnético cambie de dirección 60 veces por segundo. Una corriente de 400kHz CA provocará que el campo magnético cambie de dirección 400,000 veces por segundo.

Cuando el material conductivo de una pieza es colocado en un campo magnético cambiante (por ejemplo, un campo generado por CA), un voltaje se induce en la pieza de trabajo (Ley de Faraday). El voltaje inducido dará como resultado el flujo de electrones: ¡corriente! de electrones. La corriente que fluye a través de la pieza de trabajo irá en dirección opuesta a la corriente en la bobina. Esto significa que podemos controlar la frecuencia de la corriente en la pieza de trabajo controlando la frecuencia de la corriente en la bobina.

A medida que la corriente fluya a través de un medio, habrá algo de resistencia en el movimiento de los electrones. Está resistencia que se manifiesta en forma de calor (Efecto de calentamiento de Joule). Los materiales que son más resistentes al flujo de electrones ofrecerán mayor calentamiento mientras fluyan a través de ellos, pero también es posible calentar materiales que son altamente conductores (por ejemplo, cobre) utilizando una corriente de inducción. Este fenómeno es crítico para el calentamiento por inducción.

¿Qué necesitamos para el calentamiento por Inducción?

Todo esto nos dice que necesitamos de dos cosas básicas para que pueda ocurrir el calentamiento por inducción:

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  1. Un campo magnético cambiante
  2. Un material electricamente conductivo colocado dentro del campo magnético

¿Cómo se compara el calentamiento por inducción con otros métodos?

Existen varios métodos para calendar un objeto sin usar la inducción. Algunas de las prácticas industriales más comunes incluyen hornos de gas, hornos eléctricos y baños de sal. Estos métodos están basados en la transferencia de calor hacia al producto de las fuentes de calor (quemador, elemento de calentamiento, sal líquida) a través de convección y radiación. Una vez que la superficie del producto es calentada, el calor se transfiere a todo el producto a través de la conducción térmica.

Los productos calentados por inducción no dependen de la convección ni de la radiación para el suministrar calor a la superficie del producto. En su lugar, el calor es generado en la superficie del producto a través de la corriente de flujo. Después, el calor de la superficie del producto se transfiere a través del producto con la conducción térmica. La profundidad a la cual el calor es generado directamente utilizando la corriente inducida depende de algo llamado referencia eléctrica de penetración.

La referencia eléctrica de penetraciónDisfraz Mariquita De Disfraz Roja De mwNnv80 depende en gran medida de la frecuencia del flujo de la corriente alternativa de la pieza de trabajo. Una corriente de frecuencia superior dará lugar a una referencia eléctrica profunda. Esta profundidad depende de las propiedades eléctricas y magnéticas de la pieza de trabajo.

Referencia Eléctrica de Penetración de Alta y Baja Frecuencia

Las compañías del Grupo Inductotherm toman ventaja de este fenómeno físico y eléctrico para personalizar soluciones para el calentamiento de productos y aplicaciones específicos. El control cuidadoso de la potencia, la frecuencia y la geometría de la bobina le permiten a las compañías del Grupo Inductotherm diseñar equipos de altos niveles para el control de procesos y la confiabilidad independientemente de su aplicación

Fusión por Inducción

El primer paso para muchos de los procesos de fusión es la fabricación de un producto útil; la fusión por inducción es rápida y eficiente. Como cambiar la geometría de la bobina de inducción, diseñando hornos de fusión por inducción capaces de sostener cargas tan pequeñas como el volumen de taza de café o toneladas de metal fundido. Además, mediante el ajuste de la frecuencia y la potencia, las compañías del Grupo Inductotherm pueden procesar prácticamente todos los metales y materiales tales como, hierro, acero y aleaciones de acero; cobre y aleaciones de cobre; aluminio y silicio. Los equipos de inducción son diseñados/personalizados para cada una de las aplicaciones para garantizar que sea lo más eficiente posible.

Fusión por Inducción al Vacío

Debido a que el calentamiento por inducción se logra utilizando un campo magnético, la pieza de trabajo (o de carga) puede ser aislada físicamente de la bobina de inducción por el refractario o cualquier otro medio no conductivo. El campo magnético pasará a través de este material para inducir voltaje en la pieza de carga contenida en ella. Esto significa que la carga o pieza de trabajo se puede calentar al vacío o en una atmósfera controlada cuidadosamente. Esto permite el procesamiento de metales reactivos (Ti, Al), especialmente aleaciones, silicio, grafito y otros materiales conductivos sensibles.

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A diferencia de otros métodos de combustión, el calentamiento por inducción se controla con precisión, independientemente del tamaño del lote. La variación de la corriente, el voltaje y la frecuencia a través de la bobina de inducción da como resultado una sintonía fina de ingeniería para el calentamiento, ideal para aplicaciones precisas como endurecimiento de la olla, temple y revenido, recocido y otras formas de tratamiento térmico. Para aplicaciones críticas se requiere de un alto nivel de precisión tales como las automotrices, aeronáuticas, fibras ópticas, endurecimiento de alambre, endurecimiento y revenido de alambre. El calentamiento por inducción también es adecuado para aplicaciones especializadas de metal que involucran titanio, metales preciosos y compuestos avanzados. El control preciso del calentamiento por inducción es inigualable. Además de utilizar los mismos fundamentos de calentamiento como aplicaciones para el calentamiento del refractario al vacío, el calentamiento por inducción se puede realizar en una atmósfera para aplicaciones continuas. Por ejemplo tubo de acero inoxidable recocido y brillante.

Soldadura de Inducción de Alta Frecuencia

Cuando la inducción es entregada se utiliza corriente de alta frecuencia, incluso, esto también es posible con la soldadura. En esta aplicación la referencia eléctrica profunda que puede lograrse con la corriente es muy superficial. En este caso una tira de metal se forma continuamente y luego pasa a través de un conjunto de rodillos de ingeniería precisa cuyo único propósito es unir los bordes de la tira para crear la soldadura. Justo antes de que la tira formada alcance los rodillos, pasa a través de una bobina de inducción. En este caso la corriente fluye hacia abajo a lo largo de la “VEE” geométrica formada por los lados de la tira, en lugar de dar vuelta por el exterior del canal que formado. Como la corriente fluye a lo largo de los lados de la tira, estos se calentaran a una temperatura adecuada para la soldadura (por debajo de la temperatura para la fusión de materiales). Cuando los lados sean presionados entre sí, todos los desechos, óxidos y otras impurezas dan lugar a una soldadura en estado sólido.

El Futuro

Con la llegada de la era de materiales de alta ingeniería, de energías alternativas y de la necesidad de potenciar a los países en desarrollo, las cualidades únicas de la inducción ofrecen a los ingenieros y diseñadores del futuro, un método rápido, eficiente y preciso de calentamiento.

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