Cómo diseñar una bobina de calentamiento por inducción
Es dentro de la bobina/inductor de calentamiento por inducción donde se desarrolla el campo magnético variable necesario para el calentamiento por inducción, mediante el flujo de corriente alterna.
El diseño de la bobina/el inductor de calentamiento por inducción es, por tanto, uno de los aspectos más importantes del conjunto de la máquina de calentamiento por inducción. Un inductor bien diseñado proporciona el patrón de calentamiento adecuado para su pieza y maximiza la eficiencia de la fuente de alimentación de calentamiento por inducción, al tiempo que permite una fácil inserción y extracción de la pieza.
No es necesario que la bobina/inductor de inducción tenga forma helicoidal. Con el diseño adecuado, es posible calentar materiales conductores de cualquier tamaño y forma, y también es posible calentar sólo la porción de material necesaria. Incluso es posible calentar distintas zonas de la pieza a la misma temperatura o a temperaturas diferentes mediante un diseño adecuado de la geometría del inductor. La uniformidad de la temperatura dentro de la pieza se consigue mediante un diseño correcto del inductor. La uniformidad más eficaz puede conseguirse en piezas redondas. Debido a la naturaleza del flujo de la trayectoria de la corriente eléctrica, las piezas con bordes afilados podrían calentarse preferentemente en esas zonas si no se utiliza el diseño adecuado del inductor.
Eficacia de acoplamiento
Existe una relación proporcional entre la cantidad de flujo de corriente y la distancia entre el inductor y la pieza. Colocar la pieza cerca del inductor aumenta el flujo de corriente y la cantidad de calor inducido en la pieza. Esta relación se denomina eficacia de acoplamiento del inductor.
Construcción básica
Las bobinas/Inductores de calentamiento por inducción suelen ser de tubo de cobre -muy buen conductor del calor y la electricidad- con un diámetro de 1/8″ a 3/16″; los conjuntos de bobinas de cobre más grandes se fabrican para aplicaciones como el calentamiento de bandas metálicas y el calentamiento de tuberías. Los inductores suelen enfriarse haciendo circular agua, y la mayoría de las veces se fabrican a medida para adaptarse a la forma y el tamaño de la pieza que se va a calentar. Así, los inductores pueden tener una o varias vueltas; tener forma helicoidal, redonda o cuadrada; o estar diseñados como internos (pieza dentro del inductor) o externos (pieza adyacente al inductor).
Hómo funcionan las bobinas de inducción
La eficiencia y eficacia con que se calienta una pieza viene determinada por la bobina de inducción. Las bobinas de inducción son conductores de cobre refrigerados por agua creados a partir de tubos de cobre que se moldean fácilmente en forma de bobina para el proceso de calentamiento por inducción. Como el agua fluye a través de ellas, las propias bobinas de calentamiento por inducción no se calientan.
Las bobinas de trabajo varían en complejidad, desde una bobina mecanizada con precisión a partir de cobre macizo y soldada, hasta una simple bobina de solenoide o helicoidal (formada por varias vueltas de tubo de cobre enrollado alrededor de un mandril).
Al producir un campo electromagnético alterno debido a la corriente alterna que circula por ellas, las bobinas transfieren energía de la fuente de alimentación a la pieza. El campo electromagnético (CEM) alterno de la bobina crea una corriente inducida (corriente de Foucault) en la pieza, lo que genera calentamientos debidos a las pérdidas I R al cuadrado (pérdidas en el núcleo).
La intensidad del CEM de la bobina se correlaciona con la corriente en la pieza. Esta transferencia de energía se conoce como efecto de corrientes parásitas o efecto transformador.
