¿Qué es una Bobinas de Calentamiento?
Las bobinas de calentamiento son bobinas que se utilizan en el calentamiento por inducción.
Cuando el objeto a calentar se coloca dentro de la bobina, puede calentarse. La forma, el número de devanados y el diámetro de la bobina dependen de los requisitos de calentamiento, como las características y la forma del objeto que hay que calentar y la superficie que hay que calentar. Es importante diseñar la bobina para que se adapte a los requisitos y optimice la distribución del calor.
También es necesario un diseño de la bobina que cumpla los requisitos para maximizar la eficacia del trabajo, facilitando la introducción y extracción del objeto en la bobina. Además, durante el calentamiento, la propia bobina también se calienta indirectamente por el calor emitido por el objeto. Por ello, es habitual disponer de una estructura que pueda enfriarse constantemente.
Usos de las Bobinas de Calentamiento
Las bobinas de calentamiento se utilizan en el calentamiento por inducción, donde se requiere un tratamiento térmico preciso y controlable sin contacto directo con el objeto. Algunos ejemplos de aplicaciones industriales específicas son:
- Precalentamiento de soldaduras
- Endurecimiento
- Templado
- Recocido
- Soldadura fuerte
- Temple
- Soldadura
- Fundición y forja de metales
- Calentamiento por inducción
- Fundición flotante
- Ensayo de materiales
- Sellado de tapas
- Endurecimiento de materiales
- Unión metal-vidrio
- Prensado
- Calentamiento de susceptores
Las bobinas de calentamiento no tienen llama, lo que no sólo reduce el dióxido de carbono y el impacto medioambiental, sino que también garantiza un tratamiento térmico limpio y sin residuos. La conocida placa de inducción es un aparato de cocina que aplica estas características al hogar medio.
Principio de las Bobinas de Calentamiento
El principio de la bobina de calentamiento es que la bobina está conectada a una fuente de alimentación de CA, que genera líneas de campo magnético alrededor de la bobina para calentar el objeto. Este método de calentamiento por inducción electromagnética se conoce como calentamiento por inducción. Existen dos tipos de métodos de calentamiento por inducción
1. Método de Calentamiento Directo
En el calentamiento por inducción, cuando se coloca un objeto conductor en una bobina y se hace pasar una corriente eléctrica a través de él, el propio objeto genera calor. Este es el “método de calentamiento directo”.
Este método de calentamiento utiliza un mecanismo en el que las corrientes parásitas fluyen en el objeto en una dirección que impide que cambie el flujo magnético y se genera calor Joule debido a la resistencia eléctrica. Las corrientes parásitas son mayores cerca de la superficie y menores hacia el interior. Esto se denomina “efecto de proximidad” y los métodos de calentamiento directo son adecuados para el calentamiento de superficies.
2. Método de Calentamiento Indirecto
Cuando se calientan aislantes como la cerámica con bobinas de calentamiento, el objeto se coloca en un recipiente conductor y el recipiente se calienta directamente, lo que provoca la transferencia de calor y el calentamiento del objeto. Este es el “método de calentamiento indirecto”.
En este método de calentamiento, el elemento calefactor y el objeto se ponen en contacto, o bien el elemento calefactor y el objeto se separan. Este último método se denomina calentamiento por infrarrojos lejanos porque la radiación infrarroja calienta el objeto.
Estructura de las Bobinas de Calentamiento
La forma de la bobina de calentamiento no es sencilla, ya que la óptima se selecciona en función de las dimensiones y la forma del objeto. Existe una gran variedad, como las bobinas externas, en las que el producto se introduce en la bobina cuando se calienta la superficie exterior de un eje, o las bobinas internas, en las que la bobina se introduce cuando se calienta el interior de un tubo de acero o similar.
Por ejemplo, los métodos de endurecimiento de alta frecuencia que utilizan el calentamiento por inducción incluyen el método de endurecimiento estacionario de un solo disparo, en el que el objeto se calienta sin moverse, y el método de endurecimiento en movimiento, en el que el objeto se endurece secuencialmente a medida que se mueve. Las bobinas de calentamiento utilizadas son diferentes en cada caso.
1. Estructura de las Bobinas de Calentamiento
En el “método de temple in situ de un solo disparo”, las bobinas de calentamiento se fabrican para adaptarse a la forma del objeto, y deben prepararse en función del tipo de producto. La forma del serpentín calefactor es importante y requiere experiencia y conocimientos técnicos en el diseño y la producción.
Sin embargo, las ventajas son que incluso las formas complejas pueden calentarse uniformemente y que el tiempo necesario para el calentamiento puede reducirse en comparación con el método de enfriamiento rápido móvil. El “método de enfriamiento móvil”, por su parte, utiliza bobinas individuales o múltiples. La forma es más sencilla que la del método de temple estacionario de un solo disparo y se selecciona teniendo en cuenta el diámetro del eje y la longitud del objeto.
2. Construcción de Serpentín de Calentamiento con Inyección de Agua de Refrigeración
Cuando se utiliza para el temple, la estructura está provista de un chorro de agua de temple. Esto se debe a que el objeto calentado debe enfriarse rápidamente.
Existen dos tipos de chorros:
- Tipo en el que el agua de temple se inyecta desde el interior del serpentín de calentamiento hacia el objeto.
- Tipo en el que se instala una camisa de refrigeración independiente cerca de la bobina de calentamiento.
El tipo en el que el agua de enfriamiento se inyecta desde el interior de la bobina de calentamiento tiene una estructura que permite enfriar tanto la bobina de calentamiento como el objeto con agua de enfriamiento. El objeto puede enfriarse eficazmente, ya que puede enfriarse directamente desde el punto de calentamiento, pero en muchos casos la forma es compleja.