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Este documento nos brinda una descripcion de lo que son los hornos de induccion, y como es su funcionamiento y su principio de funcionamiento
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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.
HORNOS DE INDUCCION / LEY DE FARADAY-LENZ
LEY DE FARADAY-LENZ
HORNOS DE INDUCCION.
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.
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
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.
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.)
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).
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.
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.
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.
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.
0
x pi i e
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.
HORNOS DE INDUCCION / HORNOS DE CRISOL.
HORNOS DE INDUCCION / HORNOS DE CRISOL.
HORNOS DE INDUCCION / HORNOS DE CRISOL.
HORNOS DE INDUCCION / HORNOS DE CRISOL.
HORNOS DE INDUCCION / HORNOS DE CRISOL.
HORNOS DE INDUCCION / HORNOS DE CRISOL.
HORNOS DE INDUCCION / HORNOS DE CRISOL.
HORNOS DE INDUCCION / HORNOS DE CRISOL.
HORNOS DE INDUCCION / HORNOS DE CRISOL.
HORNOS DE INDUCCION / HORNOS DE CRISOL.
HORNOS DE INDUCCION / HORNOS DE CRISOL.
HORNOS DE INDUCCION.
HORNOS DE INDUCCION.
HORNOS DE INDUCCION.
HORNOS DE INDUCCION.
HORNOS DE INDUCCION.
HORNOS DE INDUCCION.
HORNOS DE INDUCCION.
HORNOS DE INDUCCION.
HORNOS DE INDUCCION.
HORNOS DE INDUCCION.
HORNOS DE INDUCCION.
HORNOS DE INDUCCION.
HORNOS DE INDUCCION.
HORNOS DE INDUCCION.
HORNOS DE INDUCCION.
HORNOS DE INDUCCION.
HORNOS DE INDUCCION.
HORNOS DE INDUCCION.
HORNOS DE INDUCCION.
