Simulación electromagnética de una placa de inducción en software “Ansys”

Abstract

RESUMEN: Las cocinas de inducción funcionan a partir de una bobina enrollada por la que al pasar corriente por esta crea un campo magnético que al entrar en contacto con un recipiente ferromagnético produce energía calorífica y lo calienta. Estas cocinas han irrumpido fuertemente en el mercado europeo en el siglo XXI. Su seguridad y eficiencia energética han hecho que se abran un hueco en el sector de la cocina doméstica y se impongan a las vitrocerámicas o cocinas de gas convencionales. Las principales ventajas que presenta es que son más seguras que las cocinas de gas debido a que no hay riesgo de combustión; y frente a las vitrocerámicas, pese a necesitar una mayor inversión inicial, su eficiencia energética permite obtener un gran ahorro en la electricidad. Sin embargo, una desventaja que presenta es que los recipientes deben poseer una base ferromagnética para que funcionen, no serán válidos para estas cocinas los recipientes de aluminio, vidrio, cerámica o cobre. En este proyecto se procederá a realizar una simulación electromagnética de una placa de inducción (cuyos datos reales han sido facilitados por la empresa Teka), mediante el software “Ansys”, con el objetivo de estudiar su eficiencia energética. Para un mejor estudio del sistema, se llevará a cabo una simulación térmica transitoria de éste, tomando como partida la simulación anterior. En este proyecto se comenzará realizando una introducción del progreso evolutivo que han sufrido las cocinas domésticas a lo largo de la historia, desde el descubrimiento del fuego, hito histórico que permitió al ser humano comenzar a cocinar, hasta las cocinas de inducción. Se describirá el dispositivo a estudio explicando su funcionamiento y los diferentes componentes por los que está formado. Previamente a la simulación, se mostrarán los datos y características de la placa real, y se desarrollarán los fundamentos teóricos y formulación necesaria para este estudio. Se realizarán las simulaciones anteriormente citadas, y se explicarán los pasos dados con las imágenes y gráficos pertinentes para su completo entendimiento. Por último, se comentarán los resultados obtenidos, así como las ideas que se obtengan de las modificaciones que se le realicen al diseño.

ABSTRACT: Induction hobs operate from a coil that when current pass through it creates a magnetic field, when the electrical circuit is closed for a ferromagnetic vessel produces and heats heat energy. These hobs have become very popular into the European market in the 21st century. Their safety and energy efficiency have opened a gap in the domestic kitchen sector and imposed on conventional ceramic or gas hobs. The main advantages it presents is that they are safer than gas hobs because these are not a risk of combustion; and compared to vitroceramic hobs, despite needing greater initial investment, its energy efficiency allows for greats savings in electricity. However, the main disadvantage is that the vessels must have a ferromagnetic base them to work, aluminium, glass, ceramic, or copper Will not be valid for these hobs. This project will develop an electromagnetic simulation of an induction hob (whose data have been provided by the company TEKA), using the software “Ansys”, with the aim of studying its energy efficiency. For a better study of the system, a transient thermal simulation of the system will be carried out, taking advantage of the previous simulation. This project will begin by introducing the evolutionary progress that domestic hobs have suffered over the years, from the discovery of fire, a historical milestone that allowed humans to being cooking, to induction hobs. The device to be studied will be described explaining its operation and the different components by which it is formed. Before the simulation, the data and characteristics of the hob will be displayed, and the theoretical fundamentals and formulation necessary for this study will be developed. The simulations will be performed, and the steps taken with the relevant images and graphics will be explained for its complete understanding. Finally, the results obtained as well as the ideas obtained from the modifications made to the design will be discussed.