Calentamiento por induccion
Páginas: 15 (3610 palabras)
Publicado: 31 de octubre de 2011
EL PROYECTO A SIDO REALIZADO POR LA ESCUELA
DE INGENIERIA TÉCNICA DE TERRASA
A CARGO DE : DAVID RODRIGUEZ
DAVID RIBAS
ANDRÉS LARA
CON EL APOYO Y APORTACIÓN DE BIBLIOGRAFIA TÉCNICA Y
PRACTICA DE INDUSTRIAL GILBA S.L.
1.1 Principio físico del calentamiento por inducción
El calentamiento por inducción es una aplicaciónmuy directa de la conjunción de las leyes de la inducción (ley de Faraday y Ampere) y del efecto joule. Sí en un dispositivo apropiado llamado inductor, que normalmente es el arrollamiento bobinado de un conductor, se hace pasar una determinada corriente eléctrica, se genera un campo magnético cuya amplitud y distribución viene dada por la ley de Ampere.
[pic]
Donde N es el número deespiras del inductor, i la corriente que lo atraviesa, H el campo magnético y l la longitud del circuito.
Si la corriente inducida en el inductor es alterna se conseguirá crear un campo magnético variable en el tiempo que en la sección especificada generará un flujo magnético también alterno. Según la ley de Faraday en toda sustancia conductora que se encuentra en el interior de un campo magnéticovariable se genera una fuerza electromotriz cuyo valor es:
[pic][pic]
Donde ε la fem inducida, N el número de espiras del inductor y Ø el flujo del campo magnético.
A las corrientes provocadas por esta fem en el interior de la sustancia conductora les llamaremos corrientes inducidas o corrientes de Foucault iF y son las responsables últimas del calentamiento por efecto Joule cuya ley es:[pic]
Donde P es la potencia disipada en la resistencia equivalente de la pieza a calentar Req por la que circula la corriente inducida iF.
La figura 1.1 muestra una imagen gráfica del fenómeno.
[pic]
Figura 1.1. Principio del calentamiento por inducción.
El proceso de transferencia de energía entre el inductor y el material a calentar es similar por su principio al de untransformador en el que el primario está constituido por el arrollamiento del inductor y la superficie de la pieza representa un secundario de una sola espira.
La resistencia equivalente de la pieza es de valor muy pequeño por lo que para generar pérdidas apreciables por efecto Joule (i2R) son necesarias grandes corrientes inducidas.
La disipación de calor por efecto Joule se realiza en el interiormismo de la sustancia donde han sido creadas las corrientes inducidas con lo que el calentamiento por inducción se convierte en un método de calentamiento de materiales conductores en el que no hay transferencia de calor desde una fuente externa de modo que no hay pérdidas de energía “electromagnética” que se convierte en energía “calorífica” directamente al material a calentar.
[pic]
Figura1.2 Circuito equivalente del inductor-carga.
Por lo tanto, en el calentamiento del material no hay piezas de la fuente de energía en contacto con la pieza a tratar térmicamente, ni gases de combustión, ni cualquier otro elemento que limite la posición o forma del material a calentar que puede estar en un entorno aislado de la fuente, sumergido en un liquido, cubierto por sustancias aislantes,en atmósferas gaseosas o incluso en el vacío.
1.2Propiedades del calentamiento por inducción
El calentamiento es controlado pues, por un “generador electrónico” de corrientes alternas con lo que es fácil conseguir un óptimo control de la cantidad de calor que se entrega a la pieza y por lo tanto se puede fijar con precisión la temperatura final o incluso la curva de evolución de latemperatura del material a calentar en función del tiempo.
En el caso del calentamiento por inducción el cuerpo a calentar se puede llevar a una temperatura mucho más elevada que el de la “fuente” cosa que no se puede conseguir por métodos de calentamiento clásicos. De este modo se puede conseguir, prácticamente sin limitaciones, grandes densidades de potencia en el material a calentar.
La bobina...
DE INGENIERIA TÉCNICA DE TERRASA
A CARGO DE : DAVID RODRIGUEZ
DAVID RIBAS
ANDRÉS LARA
CON EL APOYO Y APORTACIÓN DE BIBLIOGRAFIA TÉCNICA Y
PRACTICA DE INDUSTRIAL GILBA S.L.
1.1 Principio físico del calentamiento por inducción
El calentamiento por inducción es una aplicaciónmuy directa de la conjunción de las leyes de la inducción (ley de Faraday y Ampere) y del efecto joule. Sí en un dispositivo apropiado llamado inductor, que normalmente es el arrollamiento bobinado de un conductor, se hace pasar una determinada corriente eléctrica, se genera un campo magnético cuya amplitud y distribución viene dada por la ley de Ampere.
[pic]
Donde N es el número deespiras del inductor, i la corriente que lo atraviesa, H el campo magnético y l la longitud del circuito.
Si la corriente inducida en el inductor es alterna se conseguirá crear un campo magnético variable en el tiempo que en la sección especificada generará un flujo magnético también alterno. Según la ley de Faraday en toda sustancia conductora que se encuentra en el interior de un campo magnéticovariable se genera una fuerza electromotriz cuyo valor es:
[pic][pic]
Donde ε la fem inducida, N el número de espiras del inductor y Ø el flujo del campo magnético.
A las corrientes provocadas por esta fem en el interior de la sustancia conductora les llamaremos corrientes inducidas o corrientes de Foucault iF y son las responsables últimas del calentamiento por efecto Joule cuya ley es:[pic]
Donde P es la potencia disipada en la resistencia equivalente de la pieza a calentar Req por la que circula la corriente inducida iF.
La figura 1.1 muestra una imagen gráfica del fenómeno.
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Figura 1.1. Principio del calentamiento por inducción.
El proceso de transferencia de energía entre el inductor y el material a calentar es similar por su principio al de untransformador en el que el primario está constituido por el arrollamiento del inductor y la superficie de la pieza representa un secundario de una sola espira.
La resistencia equivalente de la pieza es de valor muy pequeño por lo que para generar pérdidas apreciables por efecto Joule (i2R) son necesarias grandes corrientes inducidas.
La disipación de calor por efecto Joule se realiza en el interiormismo de la sustancia donde han sido creadas las corrientes inducidas con lo que el calentamiento por inducción se convierte en un método de calentamiento de materiales conductores en el que no hay transferencia de calor desde una fuente externa de modo que no hay pérdidas de energía “electromagnética” que se convierte en energía “calorífica” directamente al material a calentar.
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Figura1.2 Circuito equivalente del inductor-carga.
Por lo tanto, en el calentamiento del material no hay piezas de la fuente de energía en contacto con la pieza a tratar térmicamente, ni gases de combustión, ni cualquier otro elemento que limite la posición o forma del material a calentar que puede estar en un entorno aislado de la fuente, sumergido en un liquido, cubierto por sustancias aislantes,en atmósferas gaseosas o incluso en el vacío.
1.2Propiedades del calentamiento por inducción
El calentamiento es controlado pues, por un “generador electrónico” de corrientes alternas con lo que es fácil conseguir un óptimo control de la cantidad de calor que se entrega a la pieza y por lo tanto se puede fijar con precisión la temperatura final o incluso la curva de evolución de latemperatura del material a calentar en función del tiempo.
En el caso del calentamiento por inducción el cuerpo a calentar se puede llevar a una temperatura mucho más elevada que el de la “fuente” cosa que no se puede conseguir por métodos de calentamiento clásicos. De este modo se puede conseguir, prácticamente sin limitaciones, grandes densidades de potencia en el material a calentar.
La bobina...
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