Modelo computacional de sistema de aislación para calefactores de inducción magnética

Abstract

Los equipos de inducción magnética se utilizan ampliamente en la industria, principalmente para tratamientos térmicos y fundiciones, así como también a nivel hogar e médico. Por otra parte, equipos de flujo magnético axial con imanes permanentes han visto un gran desarrollo en equipos eléctricos como motores; sin embargo, poco es lo que se ha incursionado en la utilización de estos equipos como sistemas de inducción magnética, menos aún en su utilización como sistemas de calefacción a nivel hogar. Una de las falencias que presentan los equipos de AFPM es que debido a su tamaño compacto se puede llegar a un sobrecalentamiento del equipo y como consecuencia una pérdida de la vida útil de estos. Esto se debe principalmente a la desmagnetización de los imanes, lo que puede incurrir en perdidas permanentes del campo magnético de estos. Es por esto que un estudio del flujo de aire entre el rotor y el estator del equipo es necesario para reducir la temperatura alcanzada por los imanes. El objetivo principal de esta memoria es realizar un modelo computacional mediante simulación numérica del enfriamiento en los imanes de NdFeB que componen un equipo de calefacción por inducción magnética. Mientras que los objetivos específicos se centran en como afecta la temperatura en los imanes el efecto de rotación del rotor, la separación de la capa de aire y la utilización de un material aislante. Para llevar a cabo los objetivos expuesto, se realizaron una serie de modelos en el programa ANSYS Fluent que abarcaran todas las condiciones anteriormente expuestas, para luego comparar la temperatura alcanzada por el rotor en los distintos modelos, además de estudiar el comportamiento de la velocidad en el fluido a 2mm de la cara del rotor. Luego de realizar la comparación entre los modelos se llegó a la determinación que un equipo con un aislante de 5mm en el estator y funcionado a una velocidad de rotación de 2500RPM para el rotor, se logra una temperatura aceptable en los imanes para evitar la desmagnetización.