El calentamiento por inducción destaca por su rapidez, eficiencia y bajo costo, además, por calentar una gran variedad de materiales y zonas específicas, lo que optimiza el control de trabajo, aunque también puede calentar áreas de mayor tamaño. Esto es posible gracias al manejo de temperaturas altas y precisas, sin poner en riesgo la seguridad de los operadores. Si bien es usado con amplitud, hay algunas dudas sobre este método.
¿En qué consiste?
Se trata de un método efectivo para ablandar o endurecer metales y otros materiales conductores, aunque también es usado para aplicaciones de soldadura. Actualmente es considerado una de las opciones más convenientes para procesos de fabricación modernos, ya que combina óptimo control, consistencia, alta velocidad y eficiencia energética. La aplicación de sus principios básicos de calentamiento puede encontrarse desde la década de 1920. En la Segunda Guerra Mundial se perfeccionó para optimizar requisitos bélicos, como endurecer rápidamente y de forma fiable las piezas metálicas de motores.
Horno calentador de inducción
Actualmente, la tecnología de inducción ha sido redescubierta debido a las mejoras en el control de calidad y el foco de las técnicas de eficiencia productiva. Dicho redescubrimiento se ha dado de forma paralela al desarrollo de sistemas de potencia para inducción de estado sólido con una mayor precisión.
¿Qué tipos existen?
Existen hoy en día dos métodos de calentamiento por inducción:
Calentamiento por corriente inducida
Esto es debido a las pérdidas de I2R correspondientes a la resistividad de las piezas trabajadas.
Calentamiento histerético
En este se produce energía dentro de la pieza debido al campo magnético alterno, que es producido al modificar la polaridad magnética de la pieza trabajada. Se presenta en los materiales solamente hasta alcanzar la temperatura de Curie. En ella se reduce la permeabilidad magnética de la pieza hasta uno y se reduce el calentamiento histerético. El efecto sobrante del calentamiento inductivo es generado por el calentamiento por corriente inducida.
¿Cómo opera?
Al aplicar una corriente alterna al primario de un transformador, se produce un campo electromagnético. En el secundario del transformador es inducida una corriente eléctrica conforme a la Ley de Faraday. Una configuración básica de calentamiento inductivo presenta las siguientes características:
- Una fuente de alimentación produce una corriente alterna que pasa por un inductor.
- El material por calentar se coloca en el interior del inductor, que usualmente es una bobina de cobre.
- El inductor funge como primario del material a calentar de circuito secundario.
- Las corrientes de Foucault son inducidas en la pieza al atravesar por el campo magnético.
Es importante mencionar que las corrientes de Foucault fluyen en contra de la resistividad eléctrica del metal, lo que produce un calor preciso y localizado sin necesidad de contacto directo entre el material y el inductor. El calentamiento se presenta con objetos magnéticos y no magnéticos y es conocido como «Efecto Joule», que se refiere a la primera ley de Joule, que expresa la relación entre la corriente eléctrica a través de un conductor y el calor generado.
Calentamiento en un área especifica
¿Por qué optar por el calentamiento inductivo en vez de otros métodos?
Hay diversas razones, sin embargo, las más notables son las siguientes:
Eficiencia energética y sostenibilidad
Desde un enfoque energético, el calentamiento por inducción es el método más eficiente, ya que puede transformar el suministro eléctrico en calor hasta un 90%, en comparación con otros métodos, como los hornos por lotes, que comúnmente lo convierten hasta un 45%. No requiere enfriamiento ni precalentamiento durante los ciclos operativos y se disminuyen considerablemente las pérdidas de calor en fases de espera.
La tecnología inductiva tampoco se quema, lo que es conveniente en comparación con los combustibles fósiles convencionales. El calentamiento inductivo no genera contaminantes, lo que lo vuelve amigable con el medio ambiente. Es útil para optimizar las condiciones laborales de los trabajadores, debido a que no implica calor excesivo, humo emisiones tóxicas ni contaminación acústica.
El calentamiento no pone en riesgo a los operadores y no emplea llamas abiertas ni oscurece el proceso. Cabe agregar que las piezas no conductivas no resultan afectadas, por tal motivo pueden colocarse cerca del sitio donde se realizan los calentamientos sin presentar daños. Se trata de la opción más ecológica, lo que es una buena razón para optar por él.
Alta productividad
Es un método muy rápido, por lo que puede incrementar los índices de productividad. El calor es producido de forma instantánea y directa en los materiales, por ejemplo, puede ser de más de 1,000 °C/s en algunos casos. El arranque para calentar es casi instantáneo, además, no se requiere precalentamiento ni enfriamiento. El proceso es completado en la planta de fabricación, cerca de los equipos de deformación caliente o fría, en vez de trasladar lotes de materiales a un horno lejano o recurrir a la subcontratación.
Trabajos de calidad
La inducción permite que las piezas manejadas no tengan contacto directo con llamas o elementos calentados. En su lugar, el calor es inducido en los objetos de forma directa y a través de una corriente alterna. Esto produce disminuciones considerables en la distorsión, índices de alabeo del producto y rechazos.
Para incrementar la calidad de las piezas, estas pueden aislarse en una cámara hermética con atmósfera reducida, inerte o controlada con vacío para mantener a raya los efectos de la corrosión. Es importante adquirir equipos de calidad con empresas reconocidas como TSolda, que es un referente en la venta de sistemas de inducción y soldadora de arco.
Control y automatización del calentamiento
El proceso permite eliminar problemas de calidad e inconsistencias derivadas de llamas, sopletes u otras técnicas. Si se calibra y es puesto en marcha, evita la aparición de desviaciones y asegura patrones de calentamiento consistentes y repetibles. Las fuentes de alimentación de GH permiten alcanzar temperaturas de alta precisión, que brindan uniformidad en los resultados.
Panel de control de calentador de inducción
La fuente puede arrancar y desactivarse de forma instantánea. También tienen la capacidad de medir la temperatura de las piezas si se integra un lazo cerrado de control de temperatura.
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