ESCUELA POLITECNICA NACIONAL

MATERIA:

ELECTROTECNIA

TEMA:

HORNO DE INDUCCION

FECHA DE ENTREGA:

Hasta el dia 15/06/2011

INSTRUCTOR:

ING.- JOSE TOLEDO

ALUMNO:

ALEXANDER PINCHAO

PERIODO:

2011-2

TEMA: HORNO DE INDUCCIÓN

OBJETIVOS.-

Conocer mejor el funcionamiento de un horno de inducción. Entender mejor los principios físicos que rigen el funcionamiento del mismo. Observar de primera mano el proceso de fundición con un horno de inducción.

INTRODUCCIÓN.-

Se trata de un sistema electromagnético, la bobinas de inducción, que pueden utilizar corrientes con frecuencias muy variadas, inducen el movimiento de los electrones de los átomos metálicos y éste movimiento genera calor, por ello las piezas se calientan, pero también se magnetizan, en algunos casos, por ello es necesario desmagnetizarlas con otras bobinas que generan otra inducción desmagnetizante, situadas a la salida de la unidad. Este procedimiento se utiliza tanto para el calentamiento de metales en procesos de forja como para el endurecimiento superficial de piezas de acero, el efecto que produce la inducción depende del rango de la frecuencia utilizada.

MARCO TEÓRICO.-

¿Qué es el horno de inducción electrónico?

Un horno de inducción es un horno eléctrico en el que el calor es generado por calentamiento por inducción de un medio conductivo (normalmente un metal) en un crisol alrededor del cual se encuentran enrolladas bobinas magnéticas. La ventaja del horno de inducción es que es limpio, eficiente desde el punto de vista energético y es un proceso de fundición de metales más controlable que la mayoría de modos de fundición de metales.

Las fundiciones más modernas utilizan este tipo de horno y cada vez más fundiciones están sustituyendo los altos hornos por hornos de inducción, debido a que generaban mucho polvo y otros contaminantes. El rango de capacidad de los hornos de inducción abarca desde menos de un kilogramo hasta cien toneladas y son utilizados para fundir hierro y acero, cobre, aluminio y metales preciosos.

El rango de frecuencias de operación va desde la frecuencia de red (50 ó 60 Hz) hasta los 10 KHz, en función del metal que se quiere fundir, la capacidad del horno y la velocidad de fundición deseada - normalmente un horno de frecuencia superior es más rápido.

Frecuencias menores generan más turbulencias en el metal, reduciendo la potencia que puede aplicarse al metal fundido. Un horno para una tonelada precalentado puede fundir una carga fría en menos de una hora. Un horno de inducción en funcionamiento normalmente emite un zumbido, silbido o chirrido (debido a la magnetostricción), cuya frecuencia puede ser utilizada por los operarios para saber si el horno funciona correctamente o a qué potencia.

Uno de los principales inconvenientes de estos hornos es la imposibilidad de refinamiento; la carga de materiales de estar libre de productos oxidantes y de una composición conocida y algunas aleaciones pueden perderse debido a la oxidación (y deben ser re-añadidos)

¿Cómo funciona un horno de inducción?

El funcionamiento del Horno de inducción es el siguiente:

1. Por medio del control de velocidad se hace funcionar el motor para proporcionarle energía mecánica al alternador de alta frecuencia.

2. El alternador de alta frecuencia proporciona la energía alterna utilizada por el horno de inducción, esta energía pasa a través de un banco de capacitores automáticos para poder regular el factor de potencia.

3. Un sensor de temperatura censa la temperatura del horno, la señal es transmitida a un indicador de temperatura y a su vez a un controlador o variador de velocidad.

4. El variador de velocidad regula las revoluciones por minuto, al hacer esto esta variando la frecuencia del alternador.

Como se puede observar, el funcionamiento del horno de inducción es muy sencillo en comparación al horno de gas.

También se puede observar que se utilizan instrumentos para censar la frecuencia y las revoluciones por minuto.

ESQUEMA DE FUNCIONAMIENTO

INSTRUMENTACIÓN.-

Detector Radiomatico de Temperatura

Este dispositivo va conectado al controlador. Detecta la temperatura en el horno por medio de la radiación emitida por el metal.

Encoder

Este dispositivo es usado para establecer las revoluciones por minuto del motor

Variadores de Velocidad

Es el encargado de regular la velocidad para poder obtener la frecuencia necesaria para el horno de inducción

Wáttimetro

Nos sirve para establecer que cantidad de energía esta consumiendo el horno y a su vez determinar el factor de potencia

Frecuencímetro

Con este establecemos la frecuencia que estamos obteniendo del alternador de alta frecuencia

MAPA CONCEPTUAL DE FUNCIONAMIENTO DE UN HORNO DE INDUCCIÓN

PROCESO DE PREPARACIÓN DE UN HORNO DE INDUCCIÓN

Vista frontal del tablero de control.

Vista interior del tablero de control electrónico y fuerza. En la mitad izquierda se ubica el convertidor AC/DC conformado por un puente controlado por tiristores SCRs. En la mitad derecha se tiene el convertidor DC/AC (Inversor), equipado con SCRs y conforman el generador de Media Frecuencia (MF). En la parte inferior se ubica el reactor del sistema de corriente continua. En la parte superior al centro se ubica el rack de cuatro tarjetas de control electrónico.

Preparación del crisol: primero se procede a barnizar y encintar las espiras de los extremos de la bobina inductora.

En esta toma se observa el bobinado inductor recubierto con material especial.

A continuación se ha forrado el interior del bobinado, previamente preparado, con tela de vidrio, el cual servirá de base para proceder a colocar el material refractario y a la vez el molde metálico interior (formaleta) que sirve para dar la forma interior del crisol..

Simultáneamente, se prepara los instrumentos para las pruebas y ajustes a realizar en el tablero de control electrónico.

Se observa las formas de onda en los diferentes puntos del circuito electrónico para proceder al respectivo ajuste y/o corrección. Se verifica formas y medidas

Ahora ya está concluido el trabajo de colocar el material refractario en el interior del crisol. La formaleta ya está completamente fijada y todo está listo para proceder a la primera fusión de sinterizado del refractario, el cual es un proceso que está regido por una curva de calentamiento de aproximadamente de 12 horas.

Se procede a arrancar el Horno luego de vencer algunas dificultades iniciales para la puesta en marcha del sistema de fuerza y conmutación de los tiristores SCRs. Se empieza desde el mínimo para el proceso de sinterizado y a partir de los 60kw ya tenemos el fondo del crisol al rojo vivo

Luego de ir ajustando los controles electrónicos para incrementar paulatinamente la potencia, y al tener el metal fundido en el fondo, se procede al llenado progresivo con metal. Se puede apreciar las altas temperaturas producidas en el crisol.

Aquí se aprecia las chispas producidas durante el ingreso de material frio al crisol. Se continua gradualmente con el cargado de material completo para continuar con el proceso de sinterizado.

Finalmente tenemos lleno el crisol con material, el cual está en estado completamente liquido tal como se puede apreciar en esta vista, y se espera que transcurra el tiempo necesario para completar el sinterizado, luego del cual se procederá a vaciar en los moldes y depósitos de reserva habiendo culminado de esta forma el proceso de sinterizado siguiendo la curva de temperatura correspondiente

Luego del tiempo de espera necesario, se procede al vaciado en el depósito de transporte hacia los moldes o recipientes de descarga

Ventajas y Desventajas del horno de Inducción

Los hornos son siempre rebatibles mecánica o hidráulicamente, y llevan el perno de rotación bajo la piquera de colada.

Los hornos emplean corriente monofásica si son de poca cabida, y corriente trifásica, con más canales, si son grandes.

El factor de potencia es, aproximadamente, 0,70, lo que obliga, en la mayoría de los casos, a acoplar uno o más condensadores para aumentarlo a 0,80.

Las pérdidas de material por oxidación son mínimas y el funcionamiento resulta económico.

Su producción es de gran calidad, con oxidaciones muy reducidas y análisis constantes.

Se obtiene también la supresión de los electrodos, una economía en los gastos de funcionamiento y un menor consumo de corriente eléctrica.

Los gastos de instalación son muy elevados. Se emplean particularmente en las fundiciones de aceros aleados especiales o de aleaciones de hierro colado y en menor escala en las fundiciones de hierro colado gris.

Son menos riesgosos para la planta.

No hacen ruido.

No son construidos en el país

CONCLUSIONES.-

Es necesario rodear las espiras del horno de inducción con tela de vidrio y materiales refractarios para así protegerlas y lograr una vida útil más larga.

Siempre se debe someter al material refractario a un proceso de sintetizado del refractario para evitar las fisuras en el mismo

Es necesario reponer los materiales aleantes que se oxiden con facilidad Es necesario tener aislados correctamente todos los elementos electrónicos para así

evitar que existan interferencias dentro del circuito La mayoría de estos hornos son de crisol extraíble

RECOMENDACIONES.-

Evitar las turbulencias en el metal colado para aumentar la eficiencia del horno Este tipo de hornos son recomendados para procesos de fundición a gran escala ya

que, su precio es elevado al igual que sus gastos de mantenimiento. El banco de capacitores debe de estar bien calibrado para evitar las pérdidas de

potencia La calibración de estos hornos solo debe ser realizada por personal calificado Se deben refrigerar las espiras para alargar su vida útil

BIBLIOGRAFÍA.-

http://www.todoexpertos.com/categorias/ciencias-e-ingenieria/respuestas/406584/ruido-por-induccion

http://www.plazatecnologica.com/reportes/tableros/hinduccion/ http://www.ameritherm.com/aboutinduction.php http://www.dansworkshop.com/electricity-and-electronics/induction-heating.htm http://www.inductoheat.com/ http://hackedgadgets.com/2007/06/22/induction-heating-demonstration/ http://www.energia.inf.cu/iee-mep/SyT/CDG/Taller2BAE/hornosind.PDF http://ingeborda.com.ar/biblioteca/Biblioteca%20Internet/Articulos%20Tecnicos

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http://www.p2pays.org/ref/20/19303.pdf http://www.grafitosbarco.com/fotos/AR.pdf http://www.metalurgiausach.cl/TECNICAS%20EXPERIMENTALES/UNID8.pdf