As empresas do Grupo Inductotherm utilizam a indução eletromagnética em aplicações de fusão, aquecimento e soldadura em diversos setores. Mas o que é, exatamente, a indução? E em que difere de outros métodos de aquecimento?
Para o engenheiro comum, a indução é um método fascinante de aquecimento. Ver um pedaço de metal dentro de uma bobina ficar vermelho-vivo em questão de segundos pode ser surpreendente para quem não está familiarizado com o aquecimento por indução. O equipamento de aquecimento por indução requer conhecimentos de física, eletromagnetismo, eletrónica de potência e controlo de processos, mas os conceitos básicos subjacentes ao aquecimento por indução são fáceis de compreender.
O essencial
Descoberta por Michael Faraday, a indução começa com uma bobina de material condutor (por exemplo, cobre). À medida que a corrente flui através da bobina, é produzido um campo magnético no interior e à volta da bobina. A capacidade do campo magnético para realizar trabalho depende do desenho da bobina, bem como da intensidade da corrente que flui através dela.
A direção do campo magnético depende da direção da corrente
fluxo; assim, uma corrente alternada que atravessa a bobina dará origem a um campo magnético cuja direção varia à mesma velocidade que a frequência da corrente alternada. Uma corrente alternada de 60 Hz fará com que o campo magnético mude de direção 60 vezes por segundo. Uma corrente alternada de 400 kHz fará com que o campo magnético mude de direção 400 000 vezes por segundo.
Quando um material condutor, uma peça de trabalho, é colocado num campo magnéticovariável(por exemplo, um campo gerado por corrente alternada), é induzida uma tensão na peça de trabalho (Lei de Faraday). A tensão induzida dará origem ao fluxo de eletrões: corrente! A corrente que circula pela peça de trabalho seguirá na direção oposta à da corrente na bobina. Isto significa que podemos controlar a frequência da corrente na peça de trabalho controlando a frequência da corrente na bobina.
À medida que a corrente passa por um meio, surge alguma resistência ao movimento dos eletrões. Esta resistência manifesta-se sob a forma de calor (o efeito de aquecimento de Joule). Os materiais mais resistentes ao fluxo de eletrões irão libertar mais calor à medida que a corrente os atravessa, mas é certamente possível aquecer materiais altamente condutores (por exemplo, o cobre) utilizando uma corrente induzida. Este fenómeno é fundamental para o aquecimento indutivo.
O que é necessário para o aquecimento por indução?
Tudo isto indica-nos que são necessárias duas condições básicas para que ocorra o aquecimento por indução: um campo magnético variável eum material eletricamente condutor colocado nesse campo magnético.
Como é que o aquecimento por indução se compara a outros métodos de aquecimento?
Existem vários métodos para aquecer um objeto sem indução. Algumas das práticas industriais mais comuns incluem fornos a gás, fornos elétricos e banhos de sal. Todos estes métodos assentam na transferência de calor da fonte de calor (queimador, elemento de aquecimento, sal líquido) para o produto, através da convecção e da radiação. Assim que a superfície do produto é aquecida, o calor transfere-se através do produto por condução térmica.
Os produtos aquecidos por indução não dependem da convecção nem da radiação para a transmissão de calor à superfície do produto. Em vez disso, o calor é gerado na superfície do produto pelo fluxo de corrente. O calor da superfície do produto é então transferido através do produto por condução térmica. A profundidade até à qual o calor é gerado diretamente através da corrente induzida depende do que se designa por«profundidade de referência elétrica».
O profundidade de referência elétrica depende em grande medida da frequência de
a corrente alternada que circula pela peça de trabalho. Uma corrente de frequência mais elevada resultará numa profundidade menor profundidade de referência elétrica e uma corrente de frequência mais baixa resultará num profundidade de referência elétrica. Esta profundidade depende também das propriedades elétricas e magnéticas da peça a trabalhar. Ver imagem: Profundidade de referência elétrica de alta frequência (à esquerda) e baixa frequência (à direita)
As empresas do Grupo Inductotherm tiram partido destes fenómenos físicos e elétricos para personalizar soluções de aquecimento para produtos e aplicações específicas. O controlo rigoroso da potência, da frequência e da geometria das bobinas permite às empresas do Grupo Inductotherm conceber equipamentos com elevados níveis de controlo do processo e de fiabilidade, independentemente da aplicação.
Fusão por indução
Em muitos processos, a fusão é o primeiro passo na produção de um produto útil; a fusão por indução é rápida e eficiente. Ao alterar a geometria da bobina de indução, os fornos de fusão por indução podem receber cargas cujo tamanho varia desde o volume de uma caneca de café até centenas de toneladas de metal fundido. Além disso, ao ajustar a frequência e a potência, as empresas do Grupo Inductotherm podem processar praticamente todos os metais e materiais, incluindo, entre outros: ferro, aço e 
ligas de aço inoxidável, cobre e ligas à base de cobre, alumínio e silício. O equipamento de indução é concebido à medida para cada aplicação, de modo a garantir a máxima eficiência possível.
Uma grande vantagem inerente à fusão por indução é a agitação indutiva. Num forno de indução, a carga de metal é fundida ou aquecida pela corrente gerada por um campo eletromagnético. Quando o metal fica fundido, esse campo também provoca o movimento do banho. A isto chama-se agitação indutiva. Este movimento constante mistura naturalmente o banho, produzindo uma mistura mais homogénea e facilitando a ligação. A intensidade da agitação é determinada pelo tamanho do forno, pela potência aplicada ao metal, pela frequência do campo eletromagnético e pelo tipo e quantidade de metal presente no forno. A intensidade da agitação indutiva em qualquer forno pode ser ajustada para aplicações especiais, se necessário.
Fusão por indução a vácuo
Uma vez que o aquecimento por indução é realizado através de um campo magnético, a peça de trabalho (ou carga) pode ser fisicamente isolada da bobina de indução por meio de um material refratário ou de outro meio não condutor. O campo magnético atravessará este material para induzir uma tensão na carga contida no seu interior. Isto significa que a carga ou peça a tratar pode ser aquecida sob vácuo ou numa atmosfera cuidadosamente controlada. Isto permite o processamento de metais reativos (Ti, Al), ligas especiais, silício, grafite e outros materiais condutores sensíveis.
Aquecimento por indução
Ao contrário de alguns métodos de combustão, o aquecimento por indução é controlável com precisão, independentemente do tamanho do lote. A variação da corrente, da tensão e da frequência através de uma bobina de indução resulta num aquecimento cuidadosamente ajustado, perfeito para aplicações de precisão como cementação, endurecimento e revenimento, recozimento e outras formas de tratamento térmico. Um elevado nível de precisão é essencial para aplicações críticas como as dos setores automóvel, aeroespacial, de fibra ótica, endurecimento de fios e revenimento de fios para molas. O aquecimento por indução é particularmente adequado para aplicações em metais especiais, envolvendo titânio, metais preciosos e compósitos avançados. O controlo preciso do aquecimento disponível com a indução é inigualável. Além disso, utilizando os mesmos princípios básicos de aquecimento que as aplicações de aquecimento em cadinho a vácuo, o aquecimento por indução pode ser realizado em atmosfera normal para aplicações contínuas. Por exemplo, o recozimento brilhante de tubos e condutas de aço inoxidável.
Soldadura por indução de alta frequência
Quando a indução é aplicada através de corrente de alta frequência (HF), é possível realizar uma soldadura uniforme. Nesta aplicação, a profundidade muito reduzida profundidades de referência elétricas que pode ser obtido com corrente de alta frequência. Neste caso, forma-se continuamente uma tira de metal, que depois passa por um conjunto 
de rolos concebidos com precisão, cujo único objetivo é pressionar as bordas da tira moldada uma contra a outra e criar a soldadura. Imediatamente antes de a tira moldada atingir o conjunto de rolos, passa por uma bobina de indução. Neste caso, a corrente flui ao longo do «V» geométrico criado pelas bordas da tira, em vez de apenas à volta da parte exterior do canal moldado. À medida que a corrente flui ao longo das bordas da tira, estas aquecem até atingirem uma temperatura de soldadura adequada (inferior à temperatura de fusão do material). Quando as bordas são pressionadas uma contra a outra, todos os resíduos, óxidos e outras impurezas são expelidos, resultando numa soldadura por forja em estado sólido.
O Futuro
Com a chegada da era dos materiais de alta engenharia, das energias alternativas e da necessidade de capacitar os países em desenvolvimento, as capacidades únicas da indução oferecem aos engenheiros e designers do futuro um método de aquecimento rápido, eficiente e preciso.