Aspectos do aquecimento por indução

Aspectos do aquecimento por indução

O aquecimento de metais por indução foi, na verdade ,descoberto por volta de 1831, após a pesquisa e evidenciação de fenômenos elétricos criados e gerados por um campo magnético, inicialmente pelo cientista Michael Faraday e depois por Heinrich Lenz. Contudo, seu uso prático somente se iniciou em 1900, quando Northrup criou um equipamento de aquecimento indutivo utilizando um gerador tipo “Spark Gap”.

Somente a partir dos anos 50 se tornou mais intensamente utilizado com a criação dos Motogeradores e Conversores de Frequência a Válvula Termo Iônica.

A partir dos anos 60, com a criação dos semicondutores, é que se iniciou a substituição dos meios anteriores pelos chamados Geradores Estáticos a Estado Sólido (Solid State Power Supply). Estes conversores de energia tornaram possível o controle preciso da potência utilizada e da variação de frequência da corrente elétrica, melhorando o processo de aquecimento com mais eficiência energética e possibilitando o uso desse processo em linhas automatizadas de produção.

Hoje, o aquecimento indutivo é utilizado em processos de fusão, forjamento, têmpera, revenimento, alívio de tensões, dilatação para montagem por interferência, solda de tubos, inserção de elementos metálicos em peças plásticas injetadas, recobrimento de tubos, chapas e arames com polímeros, esterilização de instrumentos cirúrgicos, selagem de frascos plásticos, dobra e conformação a quente, brasagem e recentemente na pesquisa de cura de doenças por meio de nanopartículas.

Nesta coluna vamos nos ater mais aos processos de tratamento térmico por indução, seus efeitos, vantagens, desvantagens, as novas tecnologias utilizadas, os processos, os controles e aspectos de manutenção e cuidados de operação e segurança.

Apesar do processo de aquecimento por indução ter mais de 100 anos, ainda é tratado com muito cuidado e, muitas vezes, evitado pela sua complexidade. Isso se dá ao fato de que o calor gerado nesse processo não é visível e não é gerado externamente à peça a ser aquecida, ao contrário, é gerado na peça, com uma eficiência alta comparado a outros métodos de aquecimento, tais como chama, resistência elétrica, dentre outros.

Logicamente, o aquecimento por indução não pode ser aplicado a qualquer processo e nem substituir totalmente os outros meios de aquecimento. Mas nos casos onde se faz necessário temperar superficialmente em áreas restritas sem afetar as áreas adjacentes somente o aquecimento indutivo pode ser aplicado.

Uma das aplicações mais utilizadas e mais próprias é a têmpera localizada de peças usinadas e acabadas. Sua utilização na indústria de peças para automóveis, caminhões, tratores, implementos agrícolas e motocicletas, tem sido intensificada, pois permite que se aumente a resistência das peças , utilizando-se materiais inferiores com ganho de custos e produtividade.

A maior dificuldade que enfrentamos é na especificação do equipamento correto para cada aplicação. Sendo assim, temos sempre que determinar os parâmetros do processo tais como:

– Tipo da peça a ser tratada;

– Material utilizado;

– Características do tratamento térmico;

– Ciclo de produção.

Uma vez de posse desses dados, partimos para o cálculo efetivo da potência necessária para aquecer a peça, a frequência correta para a aplicação e o tipo de automação para que a peça seja submetida ao aquecimento no tempo determinado.

Tendo selecionado o tipo de máquina e o gerador necessário para a aplicação, passamos a especificar os equipamentos periféricos, tais como sistema de resfriamento do gerador estático, sistema de resfriamento da água de ducha, sistema de bombeamento, transformadores para adaptação da energia elétrica da fábrica e toda a interligação elétrica e hidráulica, entre os componentes.

Nos processos mais sofisticados tornam-se ainda necessários equipamentos acessórios para controle e monitoramento com possibilidade de rastreamento peça a peça.

Estaremos tratando de casos específicos nas próximas edições.Vamos abordar aspectos do correto dimensionamento de um equipamento, aspectos de operação e cuidados de manutenção preventiva. Discutiremos também os problemas mais comuns no processo de aquecimento por indução, assim como a solução para esses problemas, enfim, tentaremos desmistificar essa que tem sido a mais importante tecnologia para o tratamento térmico superficial em geral.

 

Edison da Cunha Almeida
Edison da Cunha Almeida
Engenheiro Eletrônico e possui especialização em Eletrônica de Potência Aplicada a Conversores Estáticos. Com mais de 38 anos de experiência em equipamentos e processos de aquecimentos por indução, foi executivo em multinacionais do ramo. É Sócio Diretor da Unica Consulting Representações Ltda

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