El calentamiento por inducción permite el calentamiento dirigido de un elemento aplicable para aplicaciones que incluyen el endurecimiento de la superficie, la fusión, la soldadura fuerte y el calentamiento para el ajuste. El hierro y sus aleaciones responden mejor al calentamiento por inducción, debido a su naturaleza ferromagnética. Sin embargo, las corrientes de Foucault pueden generarse en cualquier conductor, y la histéresis magnética puede producirse en cualquier material magnético. El calentamiento por inducción se ha utilizado para calentar conductores líquidos (como los metales fundidos) y también conductores gaseosos (como un plasma de gas – véase Tecnología de plasma por inducción). El calentamiento por inducción se utiliza a menudo para calentar crisoles de grafito (que contienen otros materiales) y se utiliza ampliamente en la industria de los semiconductores para el calentamiento del silicio y otros semiconductores. El calentamiento por inducción a frecuencia de red (50/60 Hz) se utiliza para muchas aplicaciones industriales de bajo coste, ya que no se necesitan inversores.
HornoEditar
Un horno de inducción utiliza la inducción para calentar el metal hasta su punto de fusión. Una vez fundido, el campo magnético de alta frecuencia también puede utilizarse para agitar el metal caliente, lo que resulta útil para garantizar que las adiciones de aleación se mezclen completamente en la masa fundida. La mayoría de los hornos de inducción consisten en un tubo de anillos de cobre refrigerados por agua que rodean un recipiente de material refractario. Los hornos de inducción se utilizan en la mayoría de las fundiciones modernas como método más limpio para fundir metales que un horno de reverbero o un cubilote. Los tamaños van desde un kilo de capacidad hasta cien toneladas. Los hornos de inducción suelen emitir un silbido agudo o un zumbido cuando están en marcha, dependiendo de su frecuencia de funcionamiento. Los metales que se funden son el hierro y el acero, el cobre, el aluminio y los metales preciosos. Al ser un proceso limpio y sin contacto, puede utilizarse en vacío o en atmósfera inerte. Los hornos de vacío utilizan el calentamiento por inducción para la producción de aceros especiales y otras aleaciones que se oxidarían si se calentaran en presencia de aire.
SoldaduraEditar
Un proceso similar, a menor escala, se utiliza para la soldadura por inducción. Los plásticos también pueden soldarse por inducción, si están dopados con cerámicas ferromagnéticas (donde la histéresis magnética de las partículas proporciona el calor necesario) o por partículas metálicas.
Los cordones de los tubos pueden soldarse de esta manera. Las corrientes inducidas en un tubo corren a lo largo de la costura abierta y calientan los bordes dando lugar a una temperatura lo suficientemente alta para la soldadura. En este punto, los bordes de la costura son forzados a juntarse y la costura se suelda. La corriente de radiofrecuencia también puede transportarse al tubo mediante cepillos, pero el resultado sigue siendo el mismo: la corriente fluye a lo largo de la costura abierta, calentándola.
FabricaciónEditar
En el proceso de impresión aditiva de metales por inducción rápida, una materia prima de alambre conductor y un gas de protección se introducen a través de una boquilla en espiral, sometiendo la materia prima al calentamiento por inducción y a la expulsión de la boquilla como líquido, con el fin de rechazar bajo protección para formar estructuras metálicas tridimensionales. El beneficio principal del uso del calentamiento por inducción en este proceso es una eficiencia energética y material significativamente mayor, así como un mayor grado de seguridad en comparación con otros métodos de fabricación aditiva, como el sinterizado selectivo por láser, que suministran calor al material utilizando un potente láser o un haz de electrones.
CocciónEditar
En la cocina de inducción, una bobina de inducción dentro de la placa de cocción calienta la base de hierro de los utensilios de cocina por inducción magnética. El uso de cocinas de inducción aporta seguridad, eficiencia (la placa de inducción no se calienta por sí misma) y rapidez. Las sartenes no ferrosas, como las de fondo de cobre y las de aluminio, no suelen ser adecuadas. Por inducción, el calor inducido en la base se transfiere a los alimentos del interior por conducción.
Soldadura fuerteEditar
La soldadura por inducción se utiliza a menudo en series de mayor producción. Produce resultados uniformes y es muy repetible. Hay muchos tipos de equipos industriales en los que se utiliza la soldadura por inducción. Por ejemplo, la inducción se utiliza para soldar carburo al eje.
SelladoEditar
El calentamiento por inducción se utiliza en el sellado de tapas de envases en las industrias alimentaria y farmacéutica. Se coloca una capa de papel de aluminio sobre la abertura de la botella o el tarro y se calienta por inducción para fusionarla con el envase. Esto proporciona un cierre a prueba de manipulaciones, ya que para alterar el contenido es necesario romper la lámina.
Calentamiento para encajarEditar
El calentamiento por inducción se utiliza a menudo para calentar un artículo haciendo que se expanda antes de su ajuste o montaje. Los rodamientos se calientan habitualmente de este modo utilizando la frecuencia de la red (50/60 Hz) y un núcleo de acero laminado tipo transformador que pasa por el centro del rodamiento.
Tratamiento térmicoEditar
El calentamiento por inducción se utiliza a menudo en el tratamiento térmico de artículos metálicos. Las aplicaciones más comunes son el endurecimiento por inducción de piezas de acero, la soldadura por inducción como medio para unir componentes metálicos y el recocido por inducción para ablandar selectivamente una zona de una pieza de acero.
El calentamiento por inducción puede producir densidades de alta potencia que permiten tiempos de interacción cortos para alcanzar la temperatura requerida. Esto proporciona un control estricto del patrón de calentamiento con el patrón que sigue el campo magnético aplicado muy de cerca y permite reducir la distorsión térmica y los daños.
Esta capacidad puede utilizarse en el endurecimiento para producir piezas con diferentes propiedades. El proceso de endurecimiento más común es el de producir un endurecimiento superficial localizado de un área que necesita resistencia al desgaste, conservando la tenacidad de la estructura original que se necesita en otras partes. La profundidad de los patrones endurecidos por inducción puede controlarse mediante la elección de la frecuencia de inducción, la densidad de potencia y el tiempo de interacción.
Los límites de la flexibilidad del proceso surgen de la necesidad de producir inductores específicos para muchas aplicaciones. Esto es bastante costoso y requiere la reunión de altas densidades de corriente en pequeños inductores de cobre, lo que puede requerir ingeniería especializada y «ajuste de cobre».
Procesamiento de plásticosEditar
El calentamiento por inducción se utiliza en las máquinas de moldeo por inyección de plástico. El calentamiento por inducción mejora la eficiencia energética de los procesos de inyección y extrusión. El calor se genera directamente en el barril de la máquina, reduciendo el tiempo de calentamiento y el consumo de energía. La bobina de inducción puede colocarse fuera del aislamiento térmico, por lo que funciona a baja temperatura y tiene una larga vida útil. La frecuencia utilizada oscila entre 30 kHz y 5 kHz, disminuyendo para los barriles más gruesos. La reducción del coste de los equipos invertidos ha hecho que el calentamiento por inducción sea cada vez más popular. El calentamiento por inducción también puede aplicarse a los moldes, ofreciendo una temperatura de molde más uniforme y una mejor calidad del producto.
PirólisisEditar
El calentamiento por inducción se utiliza para obtener biocarbón en la pirólisis de biomasa. El calor se genera directamente en las paredes de un reactor de agitación que permite la pirólisis de la biomasa con una buena mezcla y control de la temperatura.