Cómo hacer una caldera de inducción para calefacción por uno mismo: fabricación de un generador de calor casero

Las personas están mimadas por la civilización y no conciben la existencia sin sus comodidades. Entre ellas, sin duda, se incluye la calefacción de los edificios. Los sistemas de calefacción se mejoran constantemente y se vuelven cada vez más eficientes y cómodos de usar.

Pero esto no es suficiente. Esté de acuerdo, no estaría mal que el equipo de calefacción fuera también económico. Y este deseo es totalmente factible – se puede fabricar una caldera de inducción para calefacción por uno mismo. No solo es capaz de proporcionar el nivel necesario de calefacción en la habitación, sino también de consumir los recursos energéticos de manera muy económica.

Además, un principiante incluso puede montar dicho equipo si lo desea. Y cómo hacerlo correctamente y qué materiales se necesitarán para su fabricación – estas preguntas las analizaremos en detalle en nuestro artículo. Previamente, consideraremos el dispositivo y el principio de funcionamiento del equipo, así como las ventajas de su uso.

Dispositivo y principio de funcionamiento del equipo

Antes de comenzar con el montaje independiente de una caldera de inducción, es necesario comprender su dispositivo y principio de funcionamiento. Y solo después de entender estos aspectos se puede proceder a la fabricación del dispositivo casero.

¿Cómo funciona una caldera de inducción?

Para entender cómo funciona el equipo de inducción, es necesario conocer el principio de su funcionamiento. Por ello, recordemos el curso de física escolar.

Cuando una corriente eléctrica pasa a través de un material conductor, desprende calor. La cantidad de calor obtenido será directamente proporcional al voltaje y a la intensidad de la corriente. Esta regularidad fue descubierta por Joule y Lenz, en honor de quienes se nombró la ley física.

Pero la corriente eléctrica puede aparecer en un conductor no solo cuando se conecta directamente a una fuente de alimentación. Existe otro método, descubierto en el siglo antepasado por M. Faraday. Es un método sin contacto, que no implica la interacción de la fuente de alimentación con el conductor.

Su esencia radica en que cuando cambian los parámetros del campo magnético que atraviesa el conductor, aparece en él una FEM (fuerza electromotriz).

Este fenómeno se denominó inducción electromagnética. Es precisamente el que se utiliza en el funcionamiento de la caldera de inducción. Resulta que si hay FEM, entonces habrá corriente eléctrica y, en consecuencia, también habrá calentamiento del conductor.

En este caso, se producirá de forma sin contacto, mediante corrientes inducidas o, como también se les llama, corrientes de Foucault.

Se puede obtener inducción electromagnética de dos maneras. En el primer caso, para obtener inducción, se gira o se desplaza el conductor dentro de un campo magnético constante. Este método se utiliza en los generadores eléctricos.

Otro método para obtener inducción es que el conductor permanece inmóvil, mientras que los parámetros del campo magnético en el que se encuentra, es decir, la dirección de las líneas de fuerza y la intensidad, cambian constantemente.

La base del funcionamiento de cualquier caldera de inducción es el fenómeno de la inducción electromagnética

Hacer esto sería bastante difícil si no fuera por el descubrimiento de Oersted. Él descubrió que si se enrolla un cable alrededor de una bobina, al conectar una fuente de alimentación, esta se convierte en un electroimán. Al cambiar la dirección y la intensidad de la corriente, también cambiará el campo magnético que genera este dispositivo.

Si se coloca un conductor dentro del campo, surgirá una corriente eléctrica en él, lo que va acompañado de calentamiento.

Precisamente según este principio está diseñada la caldera de inducción. Su construcción es muy sencilla. Incluye un cuerpo, obligatoriamente aislado térmicamente y blindado. Dentro de él se coloca un tubo. Lo mejor es que sea de una aleación, pero también se puede usar acero.

Es cierto que en el último caso, las características operativas del dispositivo se verán ligeramente afectadas. El tubo se instala en un manguito de material dieléctrico.

El fluido caloportador en las calderas de tipo inducción se calienta desde el núcleo de acero ubicado en su interior, cuyo calentamiento se produce por corrientes parásitas que surgen en el campo electromagnético

Sobre el manguito se enrolla una barra de cobre siguiendo el principio de una bobina. Se conecta a una fuente de alimentación. Para la conexión al sistema de calefacción se utilizan dos boquillas por las que se moverá el fluido caloportador.

Al suministrar energía, la corriente pasa a través de la bobina y activa un campo magnético alterno que, a su vez, induce corrientes de Foucault dentro del tubo. Estas calientan las paredes de la pieza y, parcialmente, también el refrigerante que se encuentra en su interior.

Existen variaciones de la caldera de inducción con varios tubos de pequeño diámetro instalados en paralelo. Se utilizan en lugar de un tubo grande. Esto proporciona una ventaja en la velocidad de calentamiento del dispositivo.

En esta forma, el equipo ya puede funcionar, pero el calentamiento será débil. Para reforzarlo, es necesario hacer pasar a través de la bobina una corriente eléctrica de alta frecuencia. Por lo tanto, el equipo se complementa necesariamente con un inversor y un rectificador.

La corriente alterna de la red tiene una frecuencia de 50 Hz, lo cual no es suficiente para un funcionamiento eficiente de la caldera de inducción. Por ello, se envía al rectificador, donde se transforma en corriente continua.

Después se dirige al inversor, que consiste en un módulo electrónico con un circuito de control y dos transistores clave. El dispositivo convierte la corriente continua en corriente de alta frecuencia.

Hay que admitir que el uso del rectificador y del inversor aumenta el costo de la caldera de inducción. Por eso existen modelos que funcionan sin ellos. Se conectan a la red eléctrica común. Pero dicho equipo tiene unas dimensiones considerables, lo que permite aumentar su eficacia. Los aparatos con inversor son más compactos.

Las corrientes de Foucault inducidas calientan muy rápidamente el intercambiador de calor y el líquido que se encuentra en su interior.

Elementos principales del equipo de calefacción

Cualquier caldera de tipo inducción consta de varios elementos constructivos:

• Inductor. La pieza principal del dispositivo. Es una especie de transformador con dos devanados. El primario se enrolla sobre el núcleo. Al pasar la corriente, aquí es donde surge el campo electromagnético que genera las corrientes de Foucault. El cuerpo de la caldera actúa como devanado secundario. Este recibe las corrientes de Foucault, se calienta y transmite la energía térmica al refrigerante.
• Elemento calefactor. Es el núcleo de la bobina. Para la caldera, se fabrica en forma de un tubo de diámetro suficientemente grande o de varios tubos conectados en paralelo de menor sección.
• Bocas de conexión. Están destinadas a la inserción del dispositivo en la red de calefacción. Por una, el refrigerante ingresa al dispositivo; por la segunda, el líquido sale de la caldera y se suministra al circuito de calefacción.
• Inversor. Este dispositivo – inversor – convierte la corriente eléctrica continua en corriente de alta frecuencia, que luego se aplica al inductor.

Antes de comenzar con el montaje propio, se debe considerar cuidadosamente de qué y cómo se fabricarán los elementos principales del dispositivo. Algunos de ellos habrá que fabricarlos uno mismo, y otros se pueden comprar.

Por ejemplo, se puede utilizar un inversor de un equipo de soldadura. Es bueno si tiene posibilidad de ajuste de potencia.

El inversor convierte la corriente continua en alta frecuencia. Para fabricar dispositivos caseros se puede utilizar un inversor estándar para soldadura.

Hemos enumerado los elementos principales de la caldera de inducción.

Ventajas del montaje independiente del aparato de calefacción

Las calderas que funcionan con electricidad tradicionalmente se consideran antieconómicas. Dado que el costo de la electricidad aumenta constantemente, resultan «muy costosas» para sus propietarios. Recomendamos ver información detallada sobre la calefacción con caldera eléctrica en este artículo.

Sin embargo, las calderas de inducción, aunque funcionan con electricidad, son bastante económicas.

Pero esta no es toda la lista de sus ventajas.

Decidiéndose a instalar dicho aparato, se puede obtener:

• Calentamiento rápido del fluido caloportador. Tarda en promedio 3-5 minutos.
• Rendimiento cercano al 100%, ya que prácticamente toda la electricidad se convierte en energía térmica.
• Alta temperatura de calentamiento del líquido en el circuito de calefacción, mínimo 35 °C.
• Ausencia de sarro en las superficies internas del dispositivo, lo que se explica por las vibraciones que aparecen durante su funcionamiento. Estas evitan la formación de depósitos.
• Larga vida útil, ya que no hay mecanismos ni piezas móviles y en fricción. En consecuencia, no hay desgaste del equipo ni daños en sus componentes.
• No es necesario evacuar productos de combustión ni realizar tareas de mantenimiento con frecuencia.

Las calderas de inducción no tienen tantas desventajas. En primer lugar, el costo del equipo es bastante alto. Además, durante el funcionamiento, los aparatos emiten un ligero ruido vibratorio.

Otra desventaja es el peso bastante grande, que debe tener en cuenta al instalar el dispositivo en la pared.

Para obtener el máximo efecto del uso de una caldera de inducción, tanto casera como de serie, es necesario conectarlas en grupo y utilizarlas alternativamente o todas a la vez.

Instrucciones para el montaje de una caldera de inducción

Los calentadores por inducción se pueden comprar en una tienda, pero su costo es bastante alto. Por eso, muchos aficionados al bricolaje intentan hacerlo por sí mismos. Para fabricar una caldera de inducción casera, es necesario preparar materiales y herramientas.

Para empezar, debe adquirir un inversor de soldadura. Puede ser económico, pero es recomendable que el dispositivo esté equipado con un regulador de intensidad de corriente.

Además, debe prestar atención a la intensidad de corriente con la que funciona el aparato. El valor estándar para los inversores de soldadura es de 15 A. Esto no será suficiente. Es necesario buscar un equipo más potente.

Además, debe preparar alambre o cable de acero inoxidable de unos 7 mm de diámetro. Debe cortarlo en fragmentos de 40-50 mm de largo. Se colocarán en un campo electromagnético, donde se calentarán.

El elemento calefactor de un dispositivo de inducción casero se fabrica con alambre de cobre, para cuyo bobinado se puede utilizar cualquier objeto cilíndrico de diámetro adecuado.

Para fabricar el cuerpo de la caldera se utiliza un tubo de plástico de pared gruesa. El diámetro de la pieza puede variar, pero, como muestra la práctica, la opción óptima es de 50 mm de diámetro interno.

Para conectar el equipo al sistema de calefacción se utilizan adaptadores. A través de uno de ellos entrará refrigerante frío a la caldera, y a través del otro se suministrará líquido caliente al sistema.

Los fragmentos de alambre deben colocarse en el cuerpo. Para que no se caigan, el fondo de la pieza se cubre con una malla metálica o de nailon de malla fina, que se fija firmemente al cuerpo. Después de esto, se puede colocar el alambre dentro del cuerpo.

Ahora se cubre la parte superior de la pieza con la misma malla que el fondo, y se fija a las paredes de la pieza. Se colocan adaptadores en ambos extremos. Se obtiene una pieza en bruto a partir de la cual se fabricará la bobina de inducción.

Para ello, debe enrollar un cable de cobre esmaltado alrededor de ella. En promedio, debe dar 90 vueltas. Deben colocarse cerca del centro de la pieza. Debe hacerlo con mucho cuidado y de manera uniforme, para obtener una bobina de inducción de calidad.

El dispositivo resultante se puede instalar en el sistema de calefacción. Esto se hace de la siguiente manera. Primero, se drena el refrigerante del sistema.

Después de esto, se selecciona el lugar donde se instalará la caldera. La tubería en esta sección se marca, y luego se corta un fragmento de ella, cuya longitud es igual al dispositivo de calefacción.

Luego, en el lugar preparado se instala una caldera de inducción casera. La bobina se conecta al inversor, con lo cual se puede considerar terminada la instalación. Después de eso, el sistema se vuelve a llenar con el fluido térmico.

Sobre un tubo de plástico con trozos de alambre metálico en su interior, se enrolla cuidadosamente un cable de cobre.

Solo después de esto se puede probar el nuevo dispositivo. Debe contener líquido obligatoriamente.

Si se enciende la caldera de inducción «en seco», la carcasa de plástico se derretirá por la alta temperatura. Esto provocará una destrucción parcial del sistema de calefacción, lo cual es inadmisible.

Otro punto importante es una correcta instalación de la conexión a tierra del dispositivo de calefacción, sin la cual no es posible su funcionamiento seguro.

Características de la caldera de inducción de vórtice

Ya conocemos el principio de funcionamiento del dispositivo de calefacción por inducción. Existe una variante: la caldera de inducción de vórtice o VIN, que funciona de manera algo diferente.

Rasgos distintivos del VIN

Al igual que su análogo de inducción, funciona con tensión de alta frecuencia, por lo que debe estar equipado con un inversor. La particularidad del dispositivo VIN es que carece de devanado secundario.

Su función la desempeñan todas las piezas metálicas del dispositivo. Estas se fabrican necesariamente con materiales que presentan propiedades ferromagnéticas. Así, cuando la corriente llega al devanado primario del dispositivo, la intensidad del campo electromagnético aumenta drásticamente.

Este, a su vez, genera una corriente cuya intensidad aumenta rápidamente. Las corrientes de Foucault provocan una remagnetización, como resultado de la cual todas las superficies ferromagnéticas se calientan muy rápidamente, casi instantáneamente.

Los dispositivos de vórtice son bastante compactos, pero debido al uso de metal, su peso es elevado. Esto proporciona una ventaja adicional, ya que todos los elementos masivos de la carcasa participan en el intercambio de calor. Así, el rendimiento del equipo se aproxima al 100%.

Esta característica del dispositivo debe tenerse en cuenta si se decide fabricar usted mismo una caldera VIN. Debe estar hecha solo de metal; no se debe utilizar plástico.

La principal diferencia de la caldera de inducción de vórtice es que su carcasa actúa como devanado secundario. Por eso siempre se fabrica de metal.

¿Cómo ensamblar un dispositivo de inducción de vórtice?

Como ya sabemos, esta caldera se diferencia de su análoga de inducción, sin embargo, fabricarla por cuenta propia también es sencillo. Eso sí, ahora se necesitarán habilidades de soldadura, ya que el dispositivo debe ensamblarse únicamente con piezas metálicas.

Para el trabajo se necesitará:

• Dos segmentos de tubería metálica de pared gruesa de la misma longitud. Sus diámetros deben ser diferentes, de modo que una pieza pueda colocarse dentro de la otra.
• Alambre de cobre esmaltado para bobinado.
• Un inversor trifásico, puede ser de un equipo de soldadura, pero lo más potente posible.
• Cubierta para el aislamiento térmico de la caldera.

Ahora se puede comenzar a trabajar. Empezamos con la fabricación del cuerpo de la futura caldera. Tomamos el tubo de mayor diámetro e insertamos la segunda pieza en su interior. Es necesario soldarlas una dentro de la otra de modo que quede cierta distancia entre las paredes de los elementos.

La pieza resultante en sección se asemejará a una rosquilla. Como base y tapa del cuerpo se utiliza una chapa de acero de al menos 5 mm de espesor.

Como resultado, obtenemos un tanque hueco de forma cilíndrica. Ahora es necesario insertar en sus paredes los tubos de conexión para las tuberías de suministro de líquido frío y retorno de líquido caliente. La configuración de la conexión y su diámetro dependen de las tuberías del sistema de calefacción; posiblemente se necesiten adaptadores adicionales.

Después de esto, se puede proceder al bobinado del alambre. Se enrolla con cuidado, con la tensión adecuada, alrededor del cuerpo de la caldera.

Diagrama esquemático de una caldera de inducción casera de tipo vortex

En sí, el elemento calefactor será el alambre enrollado, por lo que es recomendable cubrir el cuerpo del aparato con una cubierta termoaislante. Así se logrará conservar el máximo calor y, en consecuencia, aumentar la eficiencia del dispositivo y hacerlo seguro.

Ahora es necesario integrar la caldera en el sistema de calefacción. Para ello, se drena el refrigerante, se corta el tramo de tubería de la longitud necesaria y se suelda el aparato en su lugar.

Solo resta conectar el aparato de calefacción y no olvidar conectarle el inversor. El dispositivo está listo para funcionar. Pero antes de realizar las pruebas, es necesario llenar el circuito con refrigerante.

¿No sabe qué fluido térmico elegir para llenar el circuito? Le recomendamos consultar las características de los diferentes fluidos térmicos y las recomendaciones para seleccionar el tipo de líquido óptimo para el circuito de calefacción.

Solo después de haber cargado el refrigerante en el sistema, realice la prueba de arranque.

Primero, hay que poner en marcha el aparato a la potencia mínima y controlar cuidadosamente la calidad de las soldaduras. Si todo está bien, se aumenta la potencia al máximo.

En nuestro sitio web hay otra instrucción para fabricar un dispositivo de inducción que se puede utilizar para calentar el fluido térmico en el sistema de calefacción. Para conocer el proceso de montaje del calentador de inducción, siga este enlace.

Un modelo inusual de aparato de inducción

Esta modificación de la caldera de inducción puede parecer muy inusual, sin embargo, tiene pleno derecho a existir.

Además, la práctica demuestra que este dispositivo es mucho más económico que una caldera eléctrica estándar. Para calentar un apartamento estándar de tres habitaciones, consumirá alrededor de 1,8-2,5 kW por hora, mientras que una caldera eléctrica gastará al menos 6 kW.

En la fabricación de calderas de inducción caseras, para el bobinado en el núcleo se utiliza únicamente un cable de cobre especial para bobinados.

En sí, la caldera consiste en un intercambiador de calor insertado en el sistema de calefacción, que se calienta mediante una placa de inducción eléctrica.

Un elemento importante de la estructura es el intercambiador de calor; debe ser compacto, fiable y, en lo posible, económico. Los cálculos muestran que para calentar un apartamento de aproximadamente 50 m², será suficiente un dispositivo que funcione con 40 litros de fluido caloportador.

Es decir, se necesitará un tanque metálico plano, cuyas dimensiones varían entre 50x600x500 mm. Este depósito se puede fabricar fácilmente por uno mismo, soldando tubos perfilados de 50x50.

Los trabajos se realizan en la siguiente secuencia:

• El tubo de 50x50 se corta en segmentos de 600 mm de largo. En total deben obtenerse de 9 a 10 piezas.
• Los segmentos obtenidos se sueldan entre sí según el principio de 'pared con pared', de modo que se forme una fila continua de tubos.
• Se cortan otros dos segmentos del tubo de modo que su longitud sea igual al ancho de la pieza obtenida.
• De ambos fragmentos de tubo obtenidos se corta una pared.
• La pieza se coloca con la parte cortada sobre los tubos soldados, de modo que se obtenga una pieza similar a un colector. El fragmento se suelda al intercambiador de calor.
• De manera similar, se instala el segundo segmento de tubo en el lado opuesto.
• En las secciones diagonalmente opuestas del intercambiador de calor se sueldan boquillas para la conexión al sistema de calefacción.
• La estructura se suelda minuciosamente, ya que debe ser completamente hermética.

El intercambiador de calor está listo; se puede instalar en su lugar y colocar debajo la fuente de calor. La práctica muestra que lo mejor es instalar este sistema en el baño, realizando un montaje vertical.

Una placa de inducción común puede convertirse en una fuente de calor para calentar un apartamento

El intercambiador de calor se suelda al sistema de calefacción, y la placa se coloca entre este y la pared.

Los aficionados al bricolaje afirman que si se conecta un inversor a este dispositivo, su consumo de energía se reducirá significativamente.

Después de leer las instrucciones, ¿le parece que fabricar calderas caseras es una tarea complicada y peligrosa? ¿Duda de que un dispositivo casero consuma menos electricidad para calentar el fluido caloportador en el sistema de calefacción? En ese caso, la compra de un equipo de calefacción prefabricado será la mejor solución.

En nuestro sitio web encontrará materiales útiles sobre cómo elegir la mejor caldera eléctrica y la clasificación de los modelos más populares entre los compradores. También le recomendamos familiarizarse con las características de los cálculos de consumo de energía de la caldera y otras opciones de calefacción eléctrica para el hogar:

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• ¿Cuánta electricidad consume una caldera eléctrica?: reglas de cálculo
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Conclusiones y video útil sobre el tema

Cómo montar usted mismo una caldera de tipo inductivo:

Cómo funciona un calentador de inducción casero:

¿Qué es el calentamiento por inducción?:

La caldera de inducción es el aparato de calefacción más económico y eficiente de todos los que funcionan con electricidad. Existen muchas modificaciones de dispositivos de inducción caseros, se puede elegir cualquiera, el que mejor se adapte a las condiciones de funcionamiento.

Para comprar un dispositivo de este tipo en una tienda, tendrá que gastar una cantidad considerable, por lo que los artesanos del hogar han aprendido a fabricarlos por sí mismos.

¿Utiliza una caldera de inducción casera como aparato de calefacción? Comparta una foto de su creación casera y recomendaciones para su montaje en la sección de comentarios.

¿O quizás solo está pensando en fabricar una caldera y aún tiene preguntas sin resolver después de leer nuestro artículo? No dude en plantearlas – intentaremos ayudarle.