Hornos por Induccuin. Caracteristicas Tecnicas. Profesor Maximiliano Degleue. Metalurgia.

1. Profesor Maximiliano Degleue
Hornos Metalúrgicos por Inducción
• Principio de Funcionamiento.
• Ley de Faraday.
• Caracteristicas Tecnicas.
• Diseño.

3. DE ACUERDO CON LA LEY DE FARADAY-LENZ, EN TODA SUSTANCIA
CONDUCTORA DE LA ELECTRICIDAD, QUE SE ENCUENTRA SOMETIDA A UN
CAMPO MAGNÉTICO VARIABLE, SE INDUCE UNA CORRIENTE ELÉCTRICA.
LAS CORRIENTES INDUCIDAS,
DENOMINADAS CORRIENTES PARÁSITAS O
DE FOUCAULT, DISIPAN CALOR POR
EFECTO JOULE EN LA CARGA, EFECTO
ÚTIL QUE ES PROPORCIONAL AL CUADRO
DE LA INTENSIDAD (EFECTO JOULE)
EN TODOS LOS CASOS SE DISPONE UN ARROLLAMIENTO O DEVANADO
PRIMARIO ENVOLVIENDO O EN LAS PROXIMIDADES DE LA CARGA
METÁLICA (SI LA CARGA NO ES METÁLICA, DEBE SER BUEN
CONDUCTOR DE ENERGÍA ELÉCTRICA, POR EJEMPLO, GRAFITO).
LA CORRIENTE ALTERNA QUE CIRCULA POR EL PRIMARIO CREA UN
CAMPO MAGNÉTICO ALTERNATIVO Y, POR TANTO, VARIABLE.
LA CORRIENTE INDUCIDA EN LA CARGA,
DE NATURALEZA ALTERNA, CREARÁ A
SU VEZ UN CAMPO MAGNÉTICO
ALTERNATIVO QUE SE OPONE AL
CREADO POR LA CORRIENTE EN EL
PRIMARIO.

4. HORNOS DE INDUCCION / LEY DE FARADAY-LENZ

6. EL CALENTAMIENTO POR INDUCCIÓN, EN GENERAL, PONE EN JUEGO
TRES FENÓMENOS FÍSICOS SUCESIVOS PERO PRÁCTICAMENTE
SIMULTÁNEOS:
1.- TRANSFERENCIA DE ENERGÍA DEL INDUCTOR AL CUERPO
CONDUCTOR EN SUS PROXIMIDADES POR ELECTROMAGNETISMO.
2.- TRANSFORMACIÓN EN EL CUERPO DE LA ENERGÍA ELÉCTRICA EN
CALOR POR EFECTO JOULE.
3.- TRANSMISIÓN DEL CALOR POR CONDUCCIÓN EN EL SENO DEL
CUERPO.
A DIFERENCIA DE LOS HORNOS CALENTADOS POR RESISTENCIAS
ELÉCTRICAS LA FUENTE DE ENERGÍA (INDUCTOR) ESTÁ A UNA
TEMPERATURA NETAMENTE INFERIOR A LA DE LA CARGA DURANTE LA
MAYOR PARTE DEL PROCESO.
HORNOS DE INDUCCION.

7. LAS APLICACIONES DEL CALENTAMIENTO POR INDUCCIÓN SE PUEDEN
CLASIFICAR EN CUATRO CAMPOS PRINCIPALES:
1.- FUSIÓN Y MANTENIMIENTO A TEMPERATURA DE COLADA DE METALES
(HIERRO, ALUMINIO Y COBRE, PRINCIPALMENTE, Y SUS ALEACIONES).
SUS CAPACIDADES VARÍAN DE UNOS POCOS KILOGRAMOS HASTA 1500
T. ES UN CAMPO EN CONTINUO CRECIMIENTO CON INSTALACIONES DE
POTENCIA CADA VEZ MAYOR Y GRADOS DE AUTOMATIZACIÓN
CONSIDERABLES.
2.- CALENTAMIENTO EN TODA LA MASA DE LOS MISMOS METALES Y
ALEACIONES ANTERIORES PARA PROCESOS DE FORJA, ESTAMPACIÓN,
EXTRUSIÓN Y CONFORMADO. HAN DESPLAZADO A LOS HORNOS
TRADICIONALES DE LLAMAS EN LAS INSTALACIONES DE PRODUCCIÓN
EN GRANDES SERIES.
3.- TRATAMIENTOS TÉRMICOS, SOBRE TODO TEMPLE Y REVENIDO DE
ACEROS EN LA INDUSTRIA DEL AUTOMÓVIL. PERMITE EL ENCAJE DE LOS
EQUIPOS DENTRO DE LAS LÍNEAS DE PRODUCCIÓN EN INSTALACIONES
TOTALMENTE AUTOMATIZADAS.
4.- APLICACIONES VARIAS (SOLDADURA, COCINAS ELECTRICAS)
HORNOS DE INDUCCION / CAMPOS DE APLICACION

8. HORNOS DE INDUCCION /VENTAJAS
LAS VENTAJAS DEL CALENTAMIENTO POR INDUCCIÓN SON
CONSECUENCIA DE SUS CARACTERÍSTICAS ESENCIALES:
1.- EL CALOR SE GENERA EN EL SENO MISMO DE LA CARGA.
2.- LA INERCIA TÉRMICA DE LOS EQUIPOS ES MUY REDUCIDA.
3.- LA POTENCIA ESPECÍFICA (Kw/m2
O Kw/m3
) ES ELEVADA, LO QUE
ORIGINA UNA GRAN RAPIDEZ DE CALENTAMIENTO.
LA INDUCCIÓN SE PRESTA A PROCESOS REPETITIVOS EN GRANDES
SERIES CON VENTAJAS INDUDABLES RESPECTO AL CALENTAMIENTO
POR RESISTENCIAS ELÉCTRICAS.

9. HORNOS DE INDUCCION /LIMITACIONES
1.- EL COSTE DE LOS EQUIPOS ES, NORMALMENTE, MÁS ELEVADO QUE
EL DE HORNOS DE RESISTENCIAS O DE LLAMAS DE LA MISMA
PRODUCCIÓN O CAPACIDAD
2.- LIMITACIONES CUANDO SE TRATA DE PIEZAS EN PEQUEÑAS SERIES
O DE FORMAS IRREGULARES.
3.- PARA DETERMINADAS APLICACIONES (FUSIÓN DE FUNDICIÓN GRIS,
FUSIÓN Y MANTENIMIENTO DE ALEACIONES LIGERAS, ETC.) SU MAYOR
COSTE DE INSTALACIÓN Y ENERGÉTICO PUEDE NO ESTAR JUSTIFICADO
ANTE OTROS PROCEDIMIENTOS (CUBILOTES, HORNOS DE CRISOL DE
RESISTENCIAS, ETC.)

10. HORNOS DE INDUCCION.
CLASIFICACIÓN DE LAS INSTALACIONES DE INDUCCIÓN:
1.- CON NÚCLEO MAGNÉTICO A FRECUENCIA DE RED (50 – 60 Hz), QUE SE
APLICAN FUNDAMENTALMENTE A LA FUSIÓN Y MANTENIMIENTO DE
METALES LÍQUIDOS, POR LO QUE SE DENOMINAN NORMALMENTE
HORNOS DE CANAL.
2.- SIN NÚCLEO MAGNÉTICO A FRECUENCIA DE RED, MEDIA O ALTA
FRECUENCIA, QUE SE APLICAN FUNDAMENTALMENTE A LA FUSIÓN
(HORNOS DE CRISOL), AL CALENTAMIENTO EN TODA LA MASA PARA
DEFORMACIÓN PLÁSTICA (CALENTADORES DE INDUCCIÓN) Y AL
TRATAMIENTO TÉRMICO
EN FUNCIÓN DEL TAMAÑO DEL EQUIPO, DE LA APLICACIÓN Y DE LA
POTENCIA, PUEDEN SER DE BAJA FRECUENCIA (50-60 Hz), DE MEDIA
FRECUENCIA (150 A 10000 Hz) Y, EN CASOS MUY ESPECIALES, DE
ALTA FRECUENCIA (MÁS DE 10 KHZ).

11. HORNOS DE INDUCCION.
EQUIPOS CON NÚCLEO MAGNÉTICO.
FUNCIONAN SIEMPRE A FRECUENCIA DE RED (50-60 Hz) Y SU COMPORTAMIENTO
ES IDÉNTICO AL DE UN TRANSFORMADOR CON EL SECUNDARIO FORMADO POR
UNA ESPIRA EN CORTOCIRCUITO.
SI EL SECUNDARIO ES UNA ESPIRA EN CORTOCIRCUITO LA INTENSIDAD Is
SERÁ MUY ALTA Y, SI EL ACOPLAMIENTO ENTRE PRIMARIO Y SECUNDARIO SE
IDEALIZA COMO Ns = 1, RESULTARÁ:
Is = Ip • Np
LAS «PÉRDIDAS» POR EFECTO JOULE O I2
. RS EN EL SECUNDARIO SON
REALMENTE EL EFECTO ÚTIL QUE SE DESEA.

12. HORNOS DE INDUCCION / HORNO DE CANAL. .
LA BOBINA O INDUCTOR ES UN ARROLLAMIENTO DE COBRE, DISPUESTO
SOBRE UN NÚCLEO DE CHAPA MAGNÉTICA, QUE HACE DE PRIMARIO DE UN
TRANSFORMADOR CUYO SECUNDARIO ES EL CANAL DE METAL FUNDIDO
QUE ACTÚA COMO UNA ESPIRA EN CORTOCIRCUITO.
ENCIMA O A UN LADO DEL CANAL SE DISPONE EL BAÑO DE METAL
CUYAPRESIÓN METALOSTÁTICA IMPIDE EL CORTE DEL CANAL POR
EFECTO ELECTROMAGNÉTICO.

13. HORNOS DE INDUCCION / HORNOS DE CANAL .
Esquema de principio del inductor.
ESTÁN CONSTITUIDOS BÁSICAMENTE POR:
UN INDUCTOR COMPUESTO POR UN NÚCLEO MAGNÉTICO CERRADO, UNA BOBINA
PRIMARIA Y UN ANILLO SECUNDARIO DE METAL FUNDIDO QUE LLENA UN CANAL DE
MATERIAL REFRACTARIO, FORMANDO UNA ESPIRA EN CORTOCIRCUITO. UN CUERPO
DE HORNO SITUADO ENCIMA O A UN LADO DEL INDUCTOR CUYA CAPACIDAD DE
METAL ES NETAMENTE SUPERIOR A LA DEL CANAL.
EL PRINCIPIO DE SU FUNCIONAMIENTO
ES EL MISMO DE LOS
TRANSFORMADORES ELÉCTRICOS:
EL PASO POR EL PRIMARIO DE UNA
CORRIENTE ALTERNA DE
FRECUENCIANORMAL PRODUCE UN
CAMPO MAGNÉTICO, TAMBIÉN
ALTERNATIVO, QUE SE CANALIZA POR
EL NÚCLEO DE CHAPA MAGNÉTICA Y DA
LUGAR A UNA CORRIENTE INDUCIDA EN
LA ESPIRA ÚNICA DE METAL FUNDIDO.
DICHA CORRIENTE ELÉCTRICA INDUCIDA
SE TRANSFORMA EN CALOR POR
EFECTO JOULE, ELEVANDO
CONSIGUIENTEMENTE SU
TEMPERATURA.

14. HORNOS DE INDUCCION / HORNOS DE CRISOL.
ENTRE LA BOBINA PRIMARIA O INDUCTOR Y LA CARGA NO SE DISPONE
UNNÚCLEO MAGNÉTICO SINO, SOLAMENTE, EL REVESTIMIENTO REFRACTARIO.
EL FACTOR DE POTENCIA ES MUY BAJO (0,10 A 0,30) LO QUE EXIGE UNA BATERÍA
DE CONDENSADORES IMPORTANTE. EN LOS HORNOS DE CANAL, POR EL
CONTRARIO, EL ACOPLAMIENTO MAGNÉTICO ENTRE BOBINA Y CARGA ES
MUCHO MEJOR, DANDO LUGAR A UN FACTOR DE POTENCIA MAYOR (0,40 A 0,70).
COMO ADEMÁS, LOS HORNOS DE CANAL SON DE MENOR POTENCIA ESPECÍFICA
(Kwh/t) QUE LOS DE CRISOL, POR DEDICARSE PRINCIPALMENTE A
MANTENIMIENTO A TEMPERATURA, LA BATERÍA DE CONDENSADORES ES POCO
IMPORTANTE EN RELACIÓN AL CONJUNTO DE LA INSTALACIÓN.
Esquema de principio. Profundidad de penetración.
0
x
p
i i e
−
=
Se considera que,
cuando el radio es
de 5p, el error
cometido al
considerar constante
io es el espesor p, en
el cálculo de la
potencia transmitida
a la carga, es inferior
al 10 por 100.

15. HORNOS DE INDUCCION / HORNOS DE CRISOL.

16. HORNOS DE INDUCCION / HORNOS DE CRISOL.

17. HORNOS DE INDUCCION / HORNOS DE CRISOL.

18. HORNOS DE INDUCCION / HORNOS DE CRISOL.

19. HORNOS DE INDUCCION / HORNOS DE CRISOL.

20. HORNOS DE INDUCCION / HORNOS DE CRISOL.

21. HORNOS DE INDUCCION / HORNOS DE CRISOL.