Inversor resonante L-LC para calentamiento de tubos por inducción.

Abstract

En los últimos años, el calentamiento por inducción ha experimentado un fuerte crecimiento tanto en la industria, como en el ámbito doméstico. Con el desarrollo de los semiconductores y la utilización de métodos numéricos, el calentamiento por inducción se ha extendido por numerosos campos, especialmente, en el campo de los tratamientos térmicos de metales. Actualmente, se pueden encontrar equipos de calentamiento en diferentes aplicaciones como por ejemplo en cocinas domésticas, hornos de fundición, envasado de yogures o en procesos de soldadura, fundición o forja. El calentamiento por inducción es un método de calentamiento de piezas eléctricamente conductoras, basado en la generación de campos magnéticos variables que generan corrientes de Foucault en la pieza, que a su vez, la calientan por efecto Joule. Este tipo de calentamiento genera calor sin haber contacto directo con la pieza. Además, el calor se genera de forma rápida, al no necesitar transmitir el calor a la pieza por conducción térmica, como es el caso de los hornos tradicionales. El presente proyecto, estudia el calentamiento de tubos por inducción mediante un convertidor con carga resonante L-LC. Se elige esta estructura con tanque resonante L-LC porque presenta ventajas frente a los convertidores con carga serie o con carga paralelo, muy utilizados en la industria. Durante este proyecto, se estudia el ámbito de aplicación de la estructura L-LC y se elabora una metodología de diseño para este tipo de tanque en el caso de tubos. Además, se particulariza el estudio para el caso del calentamiento de tubos para aplicaciones donde circulen fluidos, como por ejemplo en aplicaciones de calefacción. En el presente proyecto, en primer lugar, se presentan los fundamentos electromagnéticos necesarios para entender el funcionamiento del sistema y se caracteriza el sistema inductorpieza. A continuación, se presenta y analiza el modelo teórico del tanque resonante L-LC para utilizarlo como referencia a la hora de diseñar el equipo. Se define el concepto de tanque resonante y se elabora una metodología de diseño de dicho tanque. Para finalizar, se exponen los resultados experimentales obtenidos del prototipo diseñado e implementado y se deducen las conclusiones, además de presentar un presupuesto y realizar un estudio medioambiental.