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COCINAS DE INDUCCION ELECTROMAGNETICA

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Pepe Huilca Cabay

on 3 April 2014

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OBJETIVOS
COCINAS DE INDUCCION ELECTROMAGNETICA
INTRODUCCIÓN
Una cocina de inducción es un tipo de cocina vitrocerámica que calienta directamente el recipiente mediante un campo electromagnético en vez de calentar mediante calor radiante por el uso de resistencias.
Estas cocinas utilizan un campo magnético alternante que magnetiza el material ferromagnético del recipiente en un sentido y en otro. Este proceso tiene menos pérdidas de energía, el material se agita magnéticamente, la energía absorbida se desprende en forma de calor, calentando el recipiente.
El coste de la producción de esta tecnología se centra en la electrónica de potencia necesaria para su funcionamiento, una de sus ventajas es su mayor eficiencia energética.

Entender el principio de funcionamiento de una cocina de inducción.
Explicar cuáles son las partes principales y la función de cada una de ellas en una cocina de inducción.
Analizar los materiales de construcción de una cocina de inducción, la importancia de un circuito electrónico y el consumo en general de la cocina.

Diseño y Construcción
El calentamiento por inducción es un proceso de calentamiento sin contacto. Se utiliza la electricidad a muy altas frecuencia con materiales ferromagnéticos. Puesto que el proceso es sin contacto, el proceso de calentamiento no contamina al material que calienta. También es muy eficiente ya que el calor que se genera esta dentro del equipo.
Una buena conductividad eléctrica y el ferromagnetismo, son fenómenos que posibilitan la transformación de la energía del campo electromagnético en calor generado internamente en el material.
Estos sistemas poseen una placa de inducción, cuya superficie es vitrocerámica, lleva instalada una bobina por la que fluye corriente y que genera un campo magnético. Si se coloca un recipiente (olla) adecuada sobre la placa, se calentará mediante una corriente de Foucault.
Dicho esto, los sistemas de cocción por inducción suelen ser un poco más complejo. Por ejemplo, se requiere una etapa de adaptación de impedancia entre la fuente de alta frecuencia y la bobina de con el fin de asegurar una buena transferencia de potencia.



Potencias
Las cocinas de inducción tienen una potencia promedio de 4 500 watts (equivalentes a 45 focos de 100 W), exigen más energía y por eso requieren de una tensión de 220 v.

El campo electromagnético necesario es creado mediante una fuente de corriente alta frecuencia constituida por componentes electrónicos y un sistema inductor.
La aparición de los modernos dispositivos electrónicos semiconductores de potencia (BJTs, MOSFETs e IGBTs) posibilitó el abaratamiento de los sistemas de calentamiento por inducción y la consiguiente introducción en el mercado de consumo. Su aplicación a cocinas de inducción tiene antecedentes en la década de los 70, con desarrollos y patentes en Estados Unidos y Japón. La introducción en Europa se produjo en la década de los 80.
A pesar del tiempo transcurrido desde la aparición de las primeras cocinas de inducción, éstas no han tenido una presencia significativa en el mercado. Entre las razones principales cabe destacar el elevado precio inicial (entre dos y tres veces el precio de una cocina convencional) y la consideración de aplicación experimental y todavía no bien asentada que tiene entre muchos usuarios potenciales.

En teoría sólo 3 cosas son esenciales para poner en práctica el calentamiento por inducción:

Una fuente de energía eléctrica de alta frecuencia,
Una bobina para generar el campo magnético alterno,
Un recipiente ferromagnético a ser calentado,


Sistemas de enfriamiento de agua también son comunes en los calentadores de inducción de alta potencia para eliminar el calor residual de la bobina de trabajo, su etapa de adaptación y de potencia.
Finalmente se emplea electrónica de control generalmente para controlar la intensidad de la acción de calentamiento, y el tiempo del ciclo de calentamiento para asegurar resultados consistentes. La electrónica de control también protege el sistema de ser dañado por un número de condiciones de funcionamiento adversas.
Los circuitos electrónicos de potencia usados en una cocina de inducción son de altas prestaciones que funcionan a frecuencias dentro del rango de 20 a 100 kHz, suministrando potencias superiores a 3 kW con alto rendimiento. El control de estas etapas de potencia y de los mandos del aparato se realiza mediante sistemas electrónicos digitales que utilizan microprocesadores y circuitos integrados de aplicación específica.
Historia
En la actualidad
o Las alemanas AEG, Bosch, Fissler, Miele y Siemens.
o Las españolas Fagor y BSH.
o La Italiana Smeg y Sueca Electrolux.


Parte de la energía gratuita es uno de los incentivos para quienes decidan cambiar sus cocinas. La propuesta es entregar sin costo 80 kilovatios por el consumo de cocinas y 20 kilovatios por el uso de duchas hasta 2018, año en el que se activará el cobro de la energía utilizada.
El costo por los 100 kilovatios sería de 4 dólares, proporcional al uso de dos cilindros de gas al mes.
Además se plantea un financiamiento a tres años de plazo para el pago de la cocina más un kit de ollas de acero, una olla arrocera especial y una sartén. Las cuotas se cobrarían en la planilla de electricidad, dependiendo del costo del aparato. Por ejemplo, la cocina de dos quemadores con las ollas costaría 234 dólares, con cuotas mensuales de 6,50 dólares. Las cocinas de cuatro quemadores saldrían en 324 dólares, incluidos los utensilios, en cuotas de 9 dólares, mientras que las cocinas que incluyan un horno eléctrico tendrán cuotas de 18 dólares al mes.

En el extranjero
Las cocinas a inducción que se utilizan desde hace mucho tiempo ya en los países desarrollados varían su precio según su marca, tipo y accesorios implementados en cada una de las mismas.
Los precios van desde los 1000 euros hasta los 2500 euros un valor comercial muy accesible en esos países.
Ejemplo de cocina de SIMENS en el mercado europeo:

COSTOS
A principios de los años setenta se realizaron nuevos estudios en los Estados Unidos en conjunción con el Centro de Investigación y desarrollo de Westinghouse Electric Corporation en Churchill Borough, cerca de Pittsburgh.
Ese desarrollo se hizo público en 1971 durante la exposición llevada a cabo por la National Association of Home Builders convention in Houston, en Texas, como parte de la muestra de Productos para el consumidor de la Westinghouse.
Se produjeron cientos de unidades para impulsar la entrada del producto en el mercado a las que se denominaron "Cool Top 2" de inducción. El desarrollo se llevó a cabo en el laboratorio de investigación dirigido por Bill Moreland y Terry Malarkey.
El precio de cada unidad era de unos 1500 US$.
La producción se realizó entre 1973 y 1975 acabando con la venta de la División de Productos de Consumo de Westinghouse a la White Consolidated Industries Inc.. El modelo CT2 contaba con cuatro hornillos de 1600 vatios cada uno.

Los precios en el ecuador van desde los USD 800 pero varía su precio según el modelo y la cantidad de quemadores q se solicite.
Locales más especializados como Kywi tienen en exhibición solo cocinas eléctricas de vitrocerámica.
Estas son cocinas de una tecnología anterior y consumen el triple de las cocinas de inducción. En Kywi las cocinas eléctricas de vitrocerámica se ofertan desde USD 50 con un quemador hasta USD 400 con cuatro quemadores.
En locales como Home Vega u Hogar 2000 se exhiben las cocinas de inducción pero sus precios van de USD 800 (cuatro quemadores) a USD 1 500 (cinco quemadores). Sin embargo, el experto en energías renovables Gabriel Salazar destaca que en el mercado internacional se pueden encontrar cocinas de inducción desde USD 30, con el subsidio dado por el Gobierno de Ecuatoriano.
Estas cocinas a inducción, que funcionan con conexiones a 220 voltios, pueden llegar a consumir hasta $ 5 al mes, cocinando cinco horas diarias. Las de vitrocerámica, unos $ 9.

Plan del Gobierno Ecuatoriano
Principio de funcionamiento
Las cocinas de inducción detectan gracias a un sistema de sensores si hay o no recipiente sobre su superficie. En caso de no haberlos, no funciona. Son capaces de detectar la forma y tamaño del recipiente y se puede elegir la temperatura exacta de cocción (termostato). Además, el tiempo de cocción es muy reducido tardando muy poco en conseguir la temperatura deseada.

Incorporan las más modernas técnicas de procesado de señal para lograr un control eficiente de la potencia. Las cocinas de inducción se basan en usar campos magnéticos que son generados por una bobina eléctrica y sus efectos se pueden observar sobre los metales sensibles a ellos.

Un objeto metálico gracias a su buena conductividad eléctrica, inmerso en un potente campo electromagnético posibilita la circulación interna de un tipo de corriente eléctrica, llamada de Foucault. Ésta produce una disipación de la energía y un calentamiento de los objetos metálicos por los que circula.

Corriente eléctrica de Foucault

Corriente parásita también conocida como "corrientes torbellino"
Se produce cuando un conductor atraviesa un campo magnético variable, o viceversa. El movimiento relativo causa una circulación de electrones, o corriente inducida dentro del conductor.
Las corrientes de Foucault crean pérdidas de energía a través del efecto Joule, dichas corrientes transforman formas útiles de energía, como la cinética, en calor no deseado.

Un recipiente es calentado por inducción mediante la generación de un campo electromagnético por un inductor plano en espiral separado del recipiente por un vidrio cerámico. La alimentación del inductor se realiza mediante un sistema electrónico de potencia controlado por el usuario a través de mandos específicos.

Existen diferentes tipos de mandos, desde los tradicionales rotatorios hasta los más recientes digitales tipo “touch control”.

Mediante un generador se crea al transformar corriente eléctrica de 50 Hz en alta frecuencia 20/60.000 Hz.

Ventajas
Las cocinas de inducción no sólo permiten regular muy bien calor y evitan quemaduras, sino que también ahorran energía.
No es necesario el precalentamiento de la placa, como en las cocinas eléctricas convencionales, sino que el calor se genera directamente en la base del recipiente.
Apenas se desperdicia energía, por ejemplo, al colocar recipientes pequeños sobre una placa grande. La tecnología de inducción nunca calienta más que la base del recipiente, y no la placa misma.

Desventajas

Las cocinas de inducción funcionan solamente con un menaje de cocina especial, a menudo caro. También pueden servir las ollas de acero esmaltadas y sartenes de hierro.
Las cocinas de inducción suelen tener un mayor consumo eléctrico en el modo de espera que las convencionales, porque se controlan casi exclusivamente mediante mandos táctiles. Es decir, es como si la cocina de inducción estuviera esperando el contacto con la olla para activarse
Las personas con marcapasos cardíaco deben informarse por si el campo magnético de la placa de inducción pudiera afectar al marcapasos.

CONCLUSIONES

La introducción de cocinas de inducción en los hogares, incrementara a nivel nacional la demanda de energía, lo que aumentará también el pago del consumo eléctrico.
Estas cocinas representan un avance en la tecnología, por lo que están orientadas a la mejora de la calidad de vida del hombre.
El moderno sistema de las cocinas a inducción ofrecen seguridad en lo referente a quemaduras y diversos accidentes que suelen ocurrir, además también ofrecen comodidad a las amas de casa en cuanto a limpieza se refiere.
Debido a su complejo sistema de funcionamiento, estas cocinas usan circuitos electrónicos de alta potencia para producir la cocción de los alimentos.
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