Un horno de inducción de media frecuencia funciona según el principio de inducción electromagnética para calentar y fundir metales de forma eficaz. Convierte la corriente alterna trifásica en corriente continua y, a continuación, la vuelve a convertir en corriente alterna de frecuencia media (normalmente 200-2500 Hz) mediante un sistema inversor como un horno de inducción IGBT . Esta corriente pasa a través de una bobina de cobre refrigerada por agua, creando un campo magnético alterno que induce corrientes parásitas en la carga metálica. Estas corrientes generan calor a través del calentamiento Joule, mientras que el campo magnético también proporciona una acción de agitación para una fusión uniforme. El diseño compacto, el control preciso de la temperatura y la eficiencia energética del sistema lo hacen ideal para fundir diversos metales, desde acero hasta aleaciones no ferrosas.
Explicación de los puntos clave:
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Proceso de conversión de potencia
- La corriente alterna trifásica se rectifica primero a corriente continua.
- El circuito inversor (normalmente basado en IGBT) convierte la CC en CA de frecuencia media (200-2500 Hz).
- Esta conversión permite un control preciso de los parámetros de calentamiento
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Mecanismo de inducción electromagnética
- La CA de frecuencia media fluye a través de la bobina de inducción
- Crea un campo magnético que alterna rápidamente (invirtiéndose 200-2500 veces por segundo)
- Ley de Faraday: El campo magnético cambiante induce corrientes parásitas en los materiales conductores
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Efecto de calentamiento Joule
- Las corrientes de Foucault encuentran resistencia eléctrica en la carga metálica
- El calentamiento I²R (efecto Joule) aumenta la temperatura hasta que se produce la fusión
- El calentamiento se produce en todo el volumen de carga, no sólo en la superficie
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Agitación electromagnética
- Las fuerzas de Lorentz del campo magnético crean una circulación de metal fundido
- Garantiza la uniformidad de la temperatura y la composición de la aleación
- Reduce los gradientes de temperatura y mejora la calidad metalúrgica
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Consideraciones sobre la frecuencia
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La frecuencia media (200-2500 Hz) ofrece un equilibrio óptimo:
- Penetración más profunda que los sistemas de alta frecuencia
- Calentamiento más eficaz que los sistemas de frecuencia lineal
- Profundidad de penetración inversamente proporcional a la frecuencia (efecto piel)
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La frecuencia media (200-2500 Hz) ofrece un equilibrio óptimo:
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Componentes del sistema
- Fuente de alimentación con rectificador e inversor IGBT
- Bobina de inducción de cobre refrigerada por agua
- Crisol revestido de refractario (material seleccionado para metales específicos)
- Batería de condensadores para la corrección del factor de potencia
- Sistemas de refrigeración para la bobina y la electrónica
- Sistemas de control y supervisión del proceso
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Ventajas operativas
- Fusión rápida con control preciso de la temperatura
- Alta eficiencia energética (pérdidas de calor reducidas)
- Funcionamiento limpio (sin subproductos de combustión)
- Funcionamiento flexible en vacío o en atmósferas protectoras
- Adecuado tanto para metales férricos como no férricos
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Consideraciones sobre los materiales
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Los distintos metales requieren materiales de crisol específicos:
- Alúmina para aceros y aleaciones de níquel
- Circonio para aplicaciones de alta temperatura
- Grafito para determinados metales no ferrosos
- La selección de la frecuencia afecta a la eficiencia del calentamiento en función del tamaño de la carga
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Los distintos metales requieren materiales de crisol específicos:
El horno de inducción de media frecuencia representa un avance significativo con respecto a los métodos de fusión tradicionales, ya que combina los principios electromagnéticos con la electrónica de potencia moderna para crear una solución de fusión versátil y eficaz que permite tranquilamente la fundición moderna de metales y la producción de aleaciones en todas las industrias.
Tabla resumen:
| Aspecto clave | Descripción |
|---|---|
| Conversión de potencia | Convierte CA trifásica → CC → CA de frecuencia media (200-2500 Hz) mediante un inversor IGBT |
| Mecanismo de calentamiento | Las corrientes parásitas inducidas por el campo magnético alterno provocan el calentamiento Joule |
| Efecto de agitación | Las fuerzas de Lorentz garantizan una composición uniforme del metal fundido |
| Gama de frecuencias | 200-2500Hz optimiza la profundidad de penetración y la eficacia del calentamiento |
| Eficiencia energética | 60-75% de eficiencia con mínimas pérdidas de calor |
| Compatibilidad de materiales | Funde acero, cobre, aluminio y aleaciones especiales |
| Flexibilidad operativa | Funciona en vacío o en atmósferas protectoras |
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