Cómo hacer un calentador de inducción por sus propias manos a partir de un inversor de soldadura

Las calderas de calefacción por inducción – son dispositivos que se caracterizan por una eficiencia muy alta. Permiten reducir significativamente los costes de electricidad en comparación con los dispositivos tradicionales equipados con resistencias eléctricas.

Los modelos de producción industrial no son baratos. Sin embargo, cualquier aficionado al bricolaje que tenga un conjunto básico de herramientas puede fabricar un calentador por inducción casero. Para ayudarle, ofrecemos una descripción detallada del principio de funcionamiento y el montaje de un calefactor eficiente.

Principio de funcionamiento del calentador por inducción

El calentamiento por inducción es imposible sin el uso de tres elementos principales:

• el inductor;
• generador;
• el elemento calefactor.

El inductor es una bobina, generalmente hecha de alambre de cobre, con la que se genera un campo magnético. Se utiliza un generador de corriente alterna para obtener una corriente de alta frecuencia a partir de la corriente estándar de la red eléctrica doméstica de 50 Hz.

Como elemento calefactor se utiliza un objeto metálico capaz de absorber energía térmica bajo la influencia de un campo magnético. Si se conectan correctamente estos elementos, se puede obtener un dispositivo de alto rendimiento que es ideal para calentar el fluido caloportador y la calefacción del hogar.

Mediante un generador, la corriente eléctrica con las características necesarias se suministra al inductor, es decir, a la bobina de cobre. Al pasar a través de ella, el flujo de partículas cargadas forma un campo magnético.

El principio de funcionamiento de los calentadores de inducción se basa en la generación de corrientes eléctricas dentro de los conductores, que aparecen bajo la influencia de campos magnéticos.

La particularidad del campo es que tiene la capacidad de cambiar la dirección de las ondas electromagnéticas a altas frecuencias. Si se coloca algún objeto metálico en este campo, comenzará a calentarse sin contacto directo con el inductor bajo la acción de las corrientes de Foucault generadas.

La corriente eléctrica de alta frecuencia que llega desde el inversor a la bobina de inducción crea un campo magnético con un vector de ondas magnéticas que cambia constantemente. El metal colocado en este campo se calienta rápidamente.

La ausencia de contacto permite que las pérdidas de energía al pasar de un tipo a otro sean insignificantes, lo que explica la alta eficiencia de las calderas de inducción.

Para calentar el agua del circuito de calefacción, basta con asegurar su contacto con un calentador metálico. A menudo se utiliza un tubo metálico como elemento calefactor, a través del cual simplemente se hace pasar el flujo de agua. El agua enfría el calentador a su paso, lo que aumenta significativamente su vida útil.

El electroimán de un dispositivo de inducción se obtiene enrollando alambre alrededor de un núcleo de ferromagnético. La bobina de inducción resultante se calienta y transmite el calor al cuerpo que se calienta o al medio de calentamiento que fluye cerca a través de un intercambiador de calor.

Ventajas y desventajas del dispositivo

Las ventajas del calentador de inducción de corrientes de Foucault son numerosas. Es un circuito simple de fabricar por uno mismo, alta confiabilidad, alta eficiencia, costos de electricidad relativamente bajos, larga vida útil, baja probabilidad de averías, etc.

El rendimiento del dispositivo puede ser significativo; las unidades de este tipo se utilizan con éxito en la industria metalúrgica. En cuanto a la velocidad de calentamiento del medio de calentamiento, los dispositivos de este tipo compiten firmemente con las calderas eléctricas tradicionales; la temperatura del agua en el sistema alcanza rápidamente el nivel requerido.

Durante el funcionamiento de la caldera de inducción, el calentador vibra ligeramente. Esta vibración saca la cal y otras posibles impurezas de las paredes del tubo metálico, por lo que dicho aparato rara vez necesita limpieza. Por supuesto, el sistema de calefacción debe protegerse de estas impurezas mediante un filtro mecánico.

La bobina de inducción calienta el metal (tubo o trozos de alambre) colocado en su interior mediante corrientes parásitas de alta frecuencia, el contacto no es necesario.

El contacto constante con el agua minimiza también la probabilidad de que el calentador se queme, lo que es un problema bastante común en las calderas tradicionales con elementos calefactores. A pesar de la vibración, la caldera funciona de manera excepcionalmente silenciosa, no será necesario un aislamiento acústico adicional en el lugar de instalación.

Además, las calderas de inducción son buenas porque casi nunca tienen fugas, siempre que la instalación del sistema se realice correctamente. Esta es una cualidad muy valiosa para la calefacción eléctrica, ya que elimina o reduce significativamente la probabilidad de situaciones peligrosas.

La ausencia de fugas se debe al método sin contacto de transferencia de energía térmica al calentador. El fluido caloportador se puede calentar casi hasta un estado vaporoso mediante la tecnología descrita anteriormente.

Esto proporciona una convección térmica suficiente para estimular el movimiento eficiente del fluido caloportador a través de las tuberías. En la mayoría de los casos, no será necesario equipar el sistema de calefacción con una bomba de circulación, aunque todo depende de las características y el esquema del sistema de calefacción en particular.

A veces es necesario una bomba de circulación. Instalar el dispositivo es relativamente sencillo. Aunque para ello se necesitarán algunas habilidades de montaje de aparatos eléctricos y tuberías de calefacción. Pero este dispositivo cómodo y fiable tiene una serie de desventajas que también deben tenerse en cuenta.

Por ejemplo, la caldera no solo calienta el fluido caloportador, sino también todo el espacio de trabajo que la rodea. Es necesario destinar una habitación separada para dicha unidad y retirar todos los objetos extraños. Para una persona, la permanencia prolongada en las proximidades de una caldera en funcionamiento también puede ser insegura.

Los calentadores de inducción necesitan corriente eléctrica para funcionar. Tanto los dispositivos caseros como los fabricados industrialmente se conectan a la red doméstica de corriente alterna.

El dispositivo necesita electricidad para funcionar. En lugares donde no hay libre acceso a este bien de la civilización, la caldera de inducción será inútil. E incluso donde se producen frecuentes cortes de electricidad, demostrará una baja eficiencia. Si se manipula sin cuidado, puede producirse una explosión.

Si sobrecalienta el portador de calor, éste se convertirá en vapor. En consecuencia, la presión en el sistema aumentará bruscamente, y las tuberías simplemente no lo soportarán y se romperán. Por lo tanto, para el funcionamiento normal del sistema, el aparato debe estar equipado al menos con un manómetro, y mejor aún con un dispositivo de desconexión de emergencia, termorregulador, etc.

Todo esto puede aumentar notablemente el coste de una caldera de inducción casera. Aunque se considera que el aparato es prácticamente silencioso, no siempre es así. Algunos modelos, por diversas razones, pueden emitir ciertos ruidos. Para un dispositivo hecho por uno mismo, la probabilidad de que esto ocurra aumenta.

En la construcción de calentadores de inducción, tanto industriales como caseros, prácticamente no hay componentes que se desgasten. Funcionan durante mucho tiempo y sin fallos.

Pasos para fabricar el dispositivo casero

Hacer un dispositivo así por sí mismo no es tan difícil. Para ello necesitará:

1. Fabricar el elemento calefactor.
2. Hacer la bobina del inductor con alambre de cobre.
3. Tomar un generador de corriente alterna ya preparado.
4. Conectar el calentador con la bobina al sistema de calefacción.
5. Conectar la bobina al generador.
6. Suministrar alimentación eléctrica al sistema.
7. Realizar una prueba de arranque para verificar el funcionamiento del equipo.

En los modelos industriales se utiliza un tubo metálico de paredes gruesas como calentador, pero proporcionar suficiente potencia a un dispositivo casero para calentar dicho elemento es muy difícil y no tiene mucho sentido. La bobina de inducción puede calentar cualquier metal, por lo que se puede modificar el calentador.

Los modelos industriales de calderas de inducción están equipados con un elemento calefactor hecho de un tubo metálico grueso. En condiciones domésticas, reproducir una unidad así es difícil.

Como cuerpo para el calentador de inducción a partir de un inversor de soldadura se utiliza un tramo de tubo de plástico. Debe tener un diámetro ligeramente mayor que las tuberías de calefacción. La longitud del tubo para el calentador puede ser de aproximadamente un metro, el diámetro interior se puede variar entre 50-80 mm.

Para conectar el calentador al sistema, se deben instalar adaptadores en la parte inferior y superior del cuerpo. La parte inferior del tubo debe cerrarse con una rejilla, luego se coloca dentro del cuerpo un relleno compuesto por pequeñas partículas de metal. El relleno se puede obtener, por ejemplo, de alambre, varilla, tubo metálico estrecho, etc.

La longitud de los segmentos se puede variar arbitrariamente. La mayoría de las veces se utiliza alambre de acero de 6-8 mm de diámetro, que simplemente se corta en trozos pequeños. Algunos artesanos recomiendan cortarlo en varillas largas, de aproximadamente 90 cm, es decir, casi la longitud del calentador.

Para el cuerpo del elemento calefactor de una caldera de inducción hecha en casa, se necesitará un tubo de plástico ancho, de unos 50 mm de diámetro.

Cuanto mayor sea la resistencia magnética del acero del que está hecha el alambre, mejor se calentará. Dependiendo del tamaño de estas piezas, se selecciona también una malla protectora que se instala en la parte inferior del cuerpo. El relleno se vierte o se coloca en el tubo hasta la parte superior. Luego, la parte superior también se cubre con la malla.

El esquema permite hacerse una idea de cómo conectar la espiral de inducción al calentador de la caldera y al equipo de soldadura.

Por lo tanto, un calentador casero para una caldera de inducción se ve como un tubo de plástico grueso, lleno de piezas de metal y cerrado con malla en ambos extremos. En la parte superior e inferior, el calentador tiene adaptadores para conectarse al circuito de calefacción. El tubo de polímero para el calentador debe tener paredes suficientemente gruesas.

Además, no cualquier plástico sirve para estos fines; el material debe soportar la exposición a un calor bastante intenso y no liberar sustancias peligrosas al aire o al fluido caloportador. Ahora hay que fabricar la rejilla de inducción. Para ello, se toma un alambre de cobre y se enrolla directamente sobre el cuerpo del calentador.

En algunos modelos de calentadores de inducción caseros, se utiliza un tubo de cobre estrecho en lugar del tubo de plástico. No es la mejor opción, ya que enrollar correctamente dicho elemento en espiral no será fácil.

Cuantas más vueltas de alambre, mejor. Se considera que la bobina de inducción debe tener al menos 90 vueltas. El inductor se enrolla muy apretado alrededor del tubo, sin dejar ningún espacio entre las vueltas.

Para el bobinado servirá un cable de cobre aislado de 1 a 1,5 mm. No se necesita un cable más grueso, ya que dificultará el trabajo de bobinado y será más difícil colocar las vueltas muy juntas.

Este esquema ayudará a conectar correctamente la bobina del inductor al equipo de soldadura inverter; si se hace incorrectamente, la bobina se convertirá en un electroimán (+).

La presencia de espacios puede provocar ruido debido a la vibración que acompaña el funcionamiento de dicho equipo. Con el tiempo, esta situación puede provocar la destrucción del aislamiento, lo que causará un cortocircuito entre espiras.

En la parte superior e inferior, además de los adaptadores, se deben instalar válvulas de cierre. Son necesarias para poder cortar el agua en el circuito de calefacción si es necesario.

Al instalar el calentador, hay que recordar que su extremo inferior debe estar dirigido hacia el retorno, el tubo destinado a recoger el fluido caloportador enfriado en un sistema de calefacción de dos tubos. La forma más sencilla de obtener un generador de campo alterno – es tomar un inversor de una máquina de soldar.

Los contactos de la bobina de inducción se conectan a los polos del inversor. Tan pronto como se suministre energía eléctrica a la unidad y se conecte a la red, la caldera de inducción casera comenzará a funcionar.

Para fabricar dicho dispositivo, incluso una máquina de soldar económica es adecuada, por ejemplo, un modelo de fabricación china que permite ajustar la intensidad de la corriente desde un nivel de 10 A. Cerca del adaptador en la tubería de suministro se debe instalar un sensor del termostato. La conexión del inversor de soldadura se realiza a través de este termostato.

En las salidas es necesario colocar diodos rectificadores. Para ello, será necesario abrir la carcasa de la máquina de soldar y soldar conductores a la salida, luego conectarlos a los diodos. Si se realiza la conexión sin diodos, directamente, entonces el devanado recibirá corriente con tensión rectificada, y la bobina funcionará como un electroimán, no como un inductor.

Para crear la espiral de inducción se recomienda utilizar alambre de cobre de sección 1,5 mm en una cubierta aislante confiable, es necesario hacer alrededor de 90 vueltas

En algunas máquinas de soldar modernas hay un sensor de contacto que activa el funcionamiento en el momento en que el electrodo toca la superficie de trabajo. Este momento se debe tener en cuenta para que el sensor se active en el momento adecuado o no afecte el funcionamiento de la caldera casera.

Si un artesano sin experiencia tiene problemas con la modificación de la máquina de soldar, es mejor que busque asesoramiento profesional.

Para fabricar una caldera de inducción casera se puede tomar cualquier máquina de soldar con las características adecuadas. Si es necesario, el aparato se podrá volver a utilizar para trabajos de soldadura.

Si todo se hace correctamente, la máquina de soldar se podrá utilizar en el futuro para su propósito original. Será necesario desoldar los conductores con los diodos y realizar el montaje inverso. Bajo la acción de la corriente alterna de alta frecuencia, la bobina de inducción creará un campo magnético.

El metal que se encuentra dentro de la carcasa de polímero comenzará a calentarse y transferir calor al agua que circula por el circuito de calefacción. Para calentar el refrigerante, el dispositivo solo necesitará unos minutos.

El lugar para el calentador de inducción se debe elegir correctamente. La unidad debe ubicarse a 800 mm por debajo del nivel del techo, y debe estar separada de las paredes y muebles por al menos 300 mm.

Algunas palabras sobre seguridad

Las calderas de inducción caseras generalmente no están equipadas con sistemas de control y protección, lo que las hace inseguras. Por lo tanto, antes de encender el aparato, es necesario asegurarse de que la cavidad del cuerpo esté llena de líquido refrigerante.

Si el cuerpo polimérico del calentador se somete a un calentamiento constante sin ser bañado por el refrigerante, simplemente se derretirá; a veces esto provoca no solo la deformación del calentador, sino también su daño completo.

Los aparatos de este tipo se utilizan a menudo para calentar y fundir metales. Las altas temperaturas obtenidas del calentador de inducción requieren una atención cuidadosa a los problemas de seguridad.

También puede ser peligrosa la caída del relleno metálico incandescente desde el cuerpo fundido. En ese caso, será necesario desmontar casi por completo el dispositivo y fabricar un nuevo elemento calefactor para él.

La conexión a la alimentación eléctrica debe realizarse mediante un cable separado que vaya desde el cuadro. Por supuesto, es necesario aislar cuidadosamente todos los contactos. El inversor del equipo de soldadura también debe conectarse a tierra; esto es un punto importante para garantizar la seguridad.

Para ello se necesitará un cable con una sección transversal de al menos cuatro milímetros. Algunos especialistas recomiendan optar por un cable de seis milímetros. Para evitar el sobrecalentamiento del calentador de inducción casero debido a la falta de agua en el sistema, se recomienda instalar una válvula de exceso de presión en la entrada del calentador.

El aparato calefactor de inducción ocupa relativamente poco espacio, pero debe colocarse a cierta distancia del techo, las paredes, los muebles, etc.

Un dispositivo casero de este tipo, sin equipar con medios de protección especiales, es un objeto potencialmente peligroso que requiere supervisión constante. Por lo tanto, vale la pena gastar un poco más de dinero, pero adquirir los dispositivos necesarios.

Además, no está de más evaluar los costos; quizás la compra de una caldera de inducción prefabricada no resulte mucho más cara. Los dispositivos industriales generalmente están equipados con toda la protección necesaria.

Las características y la tecnología paso a paso para fabricar otra variante de caldera de inducción casera para el sistema de calefacción se presentan aquí.

Conclusiones y video útil sobre el tema

Video #1. Resumen de los principios del calentamiento por inducción:

Video #2. Interesante variante de fabricación de un calentador de inducción:

Para instalar un calentador de inducción no es necesario obtener permiso de los organismos reguladores; los modelos industriales de estos dispositivos son completamente seguros, son adecuados tanto para una casa particular como para un apartamento común. Pero los propietarios de unidades caseras no deben olvidar las normas de seguridad.

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