Horno De Induccion

HORNO DE INDUCCIÓN
INTRODUCCIÓN:
Un horno de inducción consta de una bobina inductora de forma cilíndrica de superficie circular, que se reviste interiormente de concreto refractario dejando un espacio o crisol donde se funde la carga (aluminio). El conjunto de la carga, el revestimiento, bobina va dentro de una estructura metálica (acero)
Esquema del horno

Crisol grafito carbono
Crisolgrafito carbono
Cemento refractario
Cemento refractario
Bobina de inducción
Bobina de inducción

Aluminio fundido
Aluminio fundido
Ladrillo refractario
Ladrillo refractario
Eje
Eje
Cemento refractario
Cemento refractario
Soporte
Soporte
Volante
Volante

El principio de operación del calentamiento por inducción consiste en hacer circular una intensidad de corriente por la bobinade cobre (inductor), la cual genera un campo magnético que a su vez genera una corriente inducida en la carga.
Esta corriente inducida por acción de la resistencia eléctrica del material a fundir (aluminio) ocasiona que la energía eléctrica se transforme en energía calorífica, la cual eleva la temperatura.

CÁLCULOS
Definiciones previas
Material a fundir (carga): Perfiles, barra, chatarra,virutas y otros materiales de Aluminio longitud máxima de 400mm.

Definición del crisol: AGF60 (Material: grafito-carbono)

Cantidad a fundir: 27 Kg
Volumen: 10 litros
Calculo de la temperatura de colado
Se tiene la siguiente expresión: El aluminio pasa de estado solido a liquido a temperatura de 660ºC, se requiere aumentar 100ºC para evitar que se empiece la cristalización del primergrano o enfriamiento del aluminio y 100ºC mas por seguridad.
Tcolada= Tfusion Al+Tvaciado+Tseguridad
Donde:
Tfusion Al= 660ºC
Tvaciado =100ºC
Tseguridad=100ºC
Reemplazando se obtiene:
Tcol= 860ºC
Esquema-resumen cálculos horno de inducción

Calor total = Calor necesario para fundir y llegar a la temperatura de colado del aluminio + Perdidas de calor
Calor total = Calor necesario parafundir y llegar a la temperatura de colado del aluminio + Perdidas de calor

Profundidad de penetración
Profundidad de penetración

Potencia requerida
Potencia requerida
Numero de espiras de la bobina
Numero de espiras de la bobina

Calculo calor total del horno
Se aplica corriente alterna a un conductor (bobina de cobre)que genera campo magnético alterno dentro y fuera de la misma.Introduciendo perfiles de aluminio en el interior del campo magnético, se genera una fuerza electromotriz en el interior del metal que origina una corriente eléctrica inducida.
Como los metales tienen resistencia eléctrica, se genera calor debido a la circulación de dicha corriente eléctrica.
Se tiene la siguiente expresión para hallar el calor total producido por el horno y la necesaria parafundir el aluminio:

Qtotal=Qrequerido+Qperdidas al exterior

1.- Calor necesario para fundir 27 Kg de aluminio y llegar a la temperatura de colado para ello se requiere de:

* Calor necesario para llegar a la temperatura de fusión (Q1)
* Calor necesario para fundir el metal (Q2)
* Calor necesario para llegar a la temperatura de colado (Q3)

QRequerido=Q1+Q2+Q3 (Kcal)
Calculo:* Calor necesario para llegar a la temperatura de fusión (Q1)

Q1= Cps * M (T2- Tamb)
Dónde:
Tamb = Temperatura ambiente= 25 ºC
T2 = Temperatura de fusión=660 ºC
M = Masa del metal a colar (Kg)=27 Kg
Cps = Calor específico en estado sólido=0,23 Kcal/kg°C
Q1=Cps* M (T2- Tamb) = 0,23 Kcal/kg°C *27Kg*(660-25)ºC=3943,35 Kcal
* Calor necesario para fundir el metal (Q2)

Q2= Cpl *M
Dónde:
M = Masa del metal a colar (Kg)=27 Kg
Cpl = Calor latente=85 Kcal/kg
Q2= 85Kcal/kg*27Kg=2302.29 Kcal
* Calor necesario para llegar a la temperatura de colado (Q3)

Q3= Cpl * M (Tc- Tamb)
Donde:
M = Masa del metal a colar = 27Kg
Tc = Temperatura de colado = 860ºC
Tamb = Temperatura ambiente = 25ºC
Cpl = Calor específico en estado líquido=0,39 Kcal/kg°C
Q3=...