FORNO DE INDUÇÃO

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO MARANHÃO – UFMA
CENTRO DE CIÊNCIAS SOCIAIS, SAÚDE E TECNOLOGIA – CCSST
ENGENHARIA DE ALIMENTOS
FORNO DE INDUÇÃO
SABRINA CYNTHIA DE ARAÚJO RAMALHO
Imperatriz – MA
2017
INTRODUÇÃO
Sempre que um campo magnético que atravessa uma espira varia, aparece nesse circuito uma corrente elétrica (i). Esse fenômeno é chamado de indução eletromagnética.
Descoberto por Michael Faraday, a indução começa com uma bobina de material condutor (por exemplo, cobre). Assim que a corrente flui através da bobina, é produzido um campo magnético em torno desta. A capacidade do campo magnético funcionar depende do desenho da bobina, bem como a quantidade de corrente que flui através da bobina.
FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
A direção do campo magnético depende da direção do fluxo da corrente, então uma corrente alternada através da bobina resultará em um campo magnético variável em direção à mesma taxa de frequência da corrente alternada. A corrente alternada de 60Hz fará com que o campo magnético mude de direção 60 vezes por segundo. Uma corrente alternada de 400Hz irá fazer com que o campo magnético mude de direção 400 vezes por segundo.
O campo magnético aqui é representado com linhas passando através e em torno da bobina.
Quando um material condutivo, uma peça obra, é colocada no campo magnético (por exemplo, um campo gerado com AC), a tensão será induzida na peça obra (Lei de Faraday). A tensão induzida resultará em um fluxo de elétrons: corrente! A corrente fluindo através da peça irá na direção oposta à corrente da bobina. Isto significa que podemos controlar a frequência da corrente na peça obra controlando a frequência da corrente da bobina.
Assim que a corrente flui através de um meio, haverá uma resistência ao movimento dos elétrons. Esta resistência aparece na forma de calor (efeito de aquecimento Joule). Os materiais que são mais resistentes ao fluxo de elétrons irão liberar mais calor do que a corrente flui através deles, mas, certamente é possível aquecer os materiais altamente condutores (por exemplo, cobre), utilizando uma corrente induzida. Este fenômeno é crítico para o aquecimento indutivo.
O Forno de Indução é um transformador com 250 espiras na bobina primária e apenas uma espira na bobina secundária. Esta espira na bobina secundária é na verdade um anel metálico de alumínio com espaço onde é possível armazenar água. A redução de 1/250 na tensão de entrada, de 220 volts para pouco mais de 0,8 volts faz com que, em compensação, a corrente no anel seja muito alta, permitindo que uma grande potência elétrica seja dissipada no anel. Essa potência é dissipada em forma de calor (efeito Joule), esquentando o anel.
O Forno de Indução pode ser utilizado em indústrias metalúrgicas, possibilitando a fusão de metais, produção de ligas metálicas, etc.
O que é necessário para o aquecimento por indução?
Tudo isso diz que precisam-se de duas coisas básicas para que ocorra o aquecimento por indução:
A mudança no campo magnético
Um material eletricamente condutível colocado num campo magnético
Como o aquecimento por indução é comparado a outros métodos de aquecimento?
Há muitos métodos para aquecer um objeto sem a indução. Algumas das práticas mais comuns da indústria incluem fornos a gás, fornos elétricos e banho de sal. Todos esses métodos dependem da transferência de calor para o produto (queimador, elemento de aquecimento, sal líquido) por convenção e radiação. Uma vez que a superfície de um produto é aquecida, o calor é transferido para o núcleo através da condução térmica.
 
A profundidade de aquecimento depende muito da frequência da corrente alternada que flui através da peça obra. Uma maior frequência da corrente resultará em menor profundidade de aquecimento e a menor frequência irá resultar em uma maior profundidade de aquecimento. Essa profundidade também dependerá das propriedades elétricas e magnéticas da peça obra.
Referência elétrica de profundidade da alta e baixa frequência
Aquecimento por Indução
Ao contrário de alguns métodos de combustão, o aquecimento por indução é precisamente controlável independentemente do tamanho do lote. A variação da corrente, tensão e frequência através de uma bobina de indução resultam em aquecimento projetado para um ajuste fino, perfeito para aplicações precisas como o caso de têmpera, recozimento e outras formas de tratamento térmico. Um alto nível de precisão é essencial para aplicações críticas, como automotivo, aeroespacial, fibra-óptica, munição, têmpera de fio-mola. O aquecimento por indução é adequado para aplicações especiais em metal envolvendo titânio, metais preciosos e composições avançadas. O controle preciso do aquecimento disponível com indução é incomparável.
Além disso, usando os mesmos fundamentos de aquecimento num cadinho à vácuo para aplicações de aquecimento, o aquecimento por indução pode ser realizado sob atmosfera para aplicações contínuas. Por exemplo, recozimento brilhante de tubos de aço inox.
CONSIDERAÇÕES FINAIS
Sistemas de aquecimento por indução não queimam combustíveis fósseis tradicionais. A indução é um ambiente limpo com processo não poluente que irá ajudar a proteger o meio ambiente. Um sistema de indução melhora as condições de trabalho para os funcionários, eliminando fumaça, calor, as emissões nocivas e barulho. O aquecimento é seguro e eficiente, sem chamas e sem expor o operador ao perigo. Materiais não condutores não são afetados e podem ser localizados em estreita proximidade com a zona de aquecimento, sem danos.
Com a chegada dos materiais altamente projetados, energias alternativas e a necessidade de potencializar o desenvolvimento dos países, a capacidade única da indução oferece aos engenheiros e projetistas do futuro um método rápido, eficiente e preciso de aquecimento.
REFERÊNCIAS
INSTITUTO DE FÍSICA. Forno de Indução. Universidade de Brasília [on line]. Disponível em: http://www.fis.unb.br/gefis/index.php?option=com_content&view=article&id=207&Itemid=326. Acesso em: 05 jul. 2017.
INDUCTOTHERM GROUP BRASIL. O que é indução [on line]. Disponível em: http://inductothermgroup.com.br/what-is-induction/. Acesso em: 05 de jul. 2017.
GH GROUP. Sobre aquecimento por indução [on line]. Disponível em: http://www.ghinduction.com/sobre-aquecimento-por-inducao/?lang=pt-br. Acesso em: 05 de jul. 2017.