Un Horno
de inducción es un horno eléctrico en
el que el calor es generado por calentamiento, por la inducción eléctrica de un medio conductivo (un metal)
en un crisol,
alrededor del cual se encuentran enrolladas bobinas magnéticas.
El principio de calentamiento de un metal por medio de la
inducción fue descubierto por Michael Faraday en
1831 mientras se encontraba experimentando en su laboratorio.1
Una ventaja del horno de inducción es que es limpio,
eficiente desde el punto de vista energético, y es un proceso de fundición y de
tratamiento de metales más controlable que con la mayoría de los demás modos de
calentamiento. Otra de sus ventajas es la capacidad para generar una gran
cantidad de calor de manera rápida. Los principales componentes de un sistema
de calentamiento por inducción son: el cuerpo de bobinas , conformado por las
bobinas de fuerza (donde como están dispuestas físicamente es donde hay mayor
agitación del baño líquido) y por las bobinas de refrigeración , la fuente de alimentación, la
etapa de acoplamiento de la carga, una estación de enfriamiento, el material
refractario que protege a las bobinas del baño líquido y la pieza a ser tratada.
Las fundiciones más
modernas utilizan este tipo de horno y cada vez más fundiciones están
sustituyendo los altos hornos por
los de inducción, debido a que aquellos generaban mucho polvo entre otros contaminantes. El rango de
capacidades 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. Uno de los principales inconvenientes de
estos hornos es la imposibilidad de refinamiento; la carga de materiales ha de
estar libre de productos oxidantes y ser
de una composición conocida y algunas aleaciones pueden
perderse debido a la oxidación (y deben ser re-añadidos).
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 elevada (más de 3000 Hz) es más rápido, siendo utilizados
generalmente en la fundición de aceros,
dado que la elevada frecuencia disminuye la turbulencia y evita la oxidación.
Frecuencias menores generan más turbulencias en el metal, reduciendo la
potencia que puede aplicarse al metal fundido.
En la actualidad los hornos de frecuencia de línea (50 ó
60 Hz, según país) han quedado en desuso, ya que los mismos poseían muy
poca eficiencia energética y además cargaban con un alto coste de
mantenimiento, dado que contenían una gran cantidad de elementos
electromecánicos. En las últimas décadas (aproximadamente desde finales de la
década de 1970) se han incorporado equipos de estado sólido, conformados en su
etapa de potencia con componentes tales como tiristores (diodos SCR) y transistores de potencia tipo
IGBT, con lo que el rendimiento y eficiencia de estos equipos ha aumentado
considerablemente.
Un horno para una tonelada precalentado puede fundir una
carga fría en menos de una hora. En la práctica se considera que se necesitan
600 kW para fundir una tonelada de hierro en 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 con experiencia para saber si
el horno funciona correctamente o a qué potencia lo está haciendo.
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