El PorQué De Las Cosas LA COCINA DE INDUCCIÓN  2

Texto, ilustraciones y fotos: José A. García Álvarez

Los   principales   elementos   de   un a   cocina   de   inducción   son   los siguientes    (Ilustración    izquierda):    1.-     Enrollado    de    alambre    de cobre   de   forma   plana   y   concéntrica   correspondiente   al   inductor   de alta    frecuencia    de    la    cocina.    2.-     Circuito    electrónico    para    el funcionamiento   de   la   cocina,   dotado   de   filtros   para   eliminar   las interferencias   en   los   receptores   de   radio   y   televisión   que   puede producir   la   alta   frecuencia   de   la   corriente   eléctrica   que   recorre   el enrollado    del    inductor.    3.-     Dispositivo    inteligente    encargado    de controlar   la   temperatura   del   recipiente   colocado   encima   de   la   placa superior   de   vidrio   cerámico   de   la   cocina.   4.-    Ventilador   de   refresco de   la   bobina   de   inducción.   La   ilustración   de   la   derecha   muestra una   serie   de   barras   de   ferrita   colocadas   en   forma   radial   debajo   de la chapa metálica de cada hornilla  de la cocina. Interior    de    una    cocina    de    inducción    con    tres    inductores    de diferentes   tamaños.   El   enrollado   de   cada   inductor   se   protege   con chapas   metálicas   que   se   pueden   apreciar   en   la   foto   izquierda   y después   se   recubren   con   la   placa   de   vidrio   cerámico   donde   se sitúan   los   recipientes   para   cocinar.   Debajo   de   cada   placa   metálica se   encuentran   colocadas   varias   barras   de   ferrita   en   forma   radial, cuya   función   es   repeler   el   campo   magnético   que   tiende   a   bajar, para   que   toda   su   energía   se   pueda   canalizar   y   concentrar   hacia arriba, solamente en el fondo del recipiente de cocina. El   elemento   principal   de   una   cocina   de   inducción   para   generar   el calor    lo    constituye    un    inductor    compuesto    por    un    enrollado    o bobina   plana   de   alambre   de   cobre,   que   se   coloca   debajo   de   una placa   de   vidrio   cerámico   de   alta   resistencia   al   peso   y   a   los   golpes. Cuando   a   través   de   esa   bobina   inductora   circula   una   corriente eléctrica   alterna   de   alta   frecuencia   (A.F.),   de   entre   20   y   75   kHz,   se induce   otra   corriente,   igualmente   alterna   y   de   igual   frecuencia   en el   fondo   de   metal   ferromagnético   del   recipiente   de   cocina   que   se encuentre   situado   sobre   la   placa   y   encima   del   inductor.   Aunque   el fondo   de   hierro   del   recipiente   no   constituye   en   sí   un   enrollado   de alambre    de    cobre,    ni    se    puede    comparar    con    el    enrollado secundario   de   un   transformador,   el   metal   ferromagnético   del   que está    compuesto    se    comporta    de    forma    similar    a    un    enrollado secundario,   con   la   diferencia   que   la   corriente   de   Foucault   que   se genera   al   no   tener   a   donde   ir   se   convierte   en   calor.   El   voltaje inducido   en   el   fondo   del   recipiente   es   realmente   muy   bajo   (±   1   V de   tensión)   en   relación   con   la   que   recibe   el   inductor.   Con   respecto a   la   frecuencia   del   inductor,   se   mantiene   la   misma   en   el   fondo   del recipiente. El    sitio    exacto    de    la    zona    de    cocción    correspondiente    a    cada inductor   se   encuentra   señalado   en   la   parte   superior   de   la   placa   de vidrio     cerámico     por     uno     o     más     círculos     de     color     blanco, correspondientes   a   cada   uno   de   los   que   posee   la   cocina.   Cada círculo   se   corresponde   con   el   diámetro   máximo   que   puede   tener   el fondo   del   recipiente   que   se   le   coloca   encima.   El   nivel   de   energía de   la   temperatura   que   genera   cada   inductor   se   puede   controlar (elevarla   o   reducirla)   por   medio   de   un   mando   táctil   situado   en   el borde   frontal   de   la   propia   placa   de   vidrio   cerámico.   La   cantidad   de inductores   de   una   cocina   de   este   tipo   depende   de   su   precio,   pues generalmente pueden tener uno, d os o tres inductores. Izquierda.-    Placa   de   vidrio   cerámico   de   una   cocina   de   inducción de   tres   inductores,   con   los   correspondientes   círculos   dibujados   en color   blanco   para   identificar   el   diámetro   del   área   de   cocción   de cada   uno.   Derecha.-    Mando   electrónico   táctil   de   la   cocina   con   una escala   numerada   para   controlar diferentes   potencias   pulsando   los signos “+” o “ – ”  en la placa. Cocinas    de    inducción    para    colocar    sobre    una    meseta.    A    la izquierda con un solo inductor y a la derecha con dos inductores. Al    contrario    de    las    cocinas    de    vitrocerámica,    no    todos    los recipientes   o   utensilios   metálicos   se   pueden   utilizar   en   una   de inducción.   El   fondo   de   los   recipientes   apropiados   para   uso   en estas   cocinas   tiene   que   estar   fabricados   con   metal   ferromagnético, como     de     hierro,     por     ejemplo,     que     posee     una     aceptable co nductividad eléctrica y una excelente permeabilidad magnética. CONDUCTIVIDAD ELÉCTRICA Medida    o    capacidad    de    un    material    cualquiera    para permitir    que    a    través    del    mismo    circule    la    corriente eléctrica    ofreciendo    la    menor    resistencia    posible    a    su paso.     Los     metales     son     los     materiales     que     mejor conductividad   eléctrica   poseen,   sobre   todo   el   oro,   el   cobre y    el    aluminio.    Estos    dos    últimos,    por    ser    mucho    más barato   que   el   oro,   son   los   que   más   se   emplean   para   uso en   electricidad.   La   mayoría   de   los   conductores   o   cables eléctricos    se    fabrican    con    alambre    de    cobre.    Otros metales    como    el    hierro    presentan    baja    conductividad eléctrica,   pues   ofrecen   mayor   resistencia   al   paso   de   la corriente eléctrica. PERMEABILIDAD MAGNÉTICA Relación    existente    entre    la    inducción    magnética    y    la intensidad    del    campo    magnético    que    la    produce.    La permeabilidad    magnética    es    al    magnetismo    lo    que    la conductividad a la electricidad. En     líneas     generales,     el     flujo     de     un     campo     magnético     o electromagnético   cualquiera,   ya   sea   el   de   la   propia   Tierra,   el   de   un imán   o   el   de   un   electroimán,   tienen   la   propiedad   de   atravesarlo todo,   excepto   cuando   se   emplea   a   propósito   algún   elemento   que lo   rechace   como,   por   ejemplo,   la   caja   de   acero   de   los   relojes   con el    fin    que    el    magnetismo    terrestre    no    interfiera    en    el    preciso funcionamiento    de    la    maquinaria.    Por    tanto,    la    placa    de    vidrio cerámico   que   separa   el   inductor   del   recipiente   en   una   cocina   de inducción,   no   será   impedimento   para   que   el   campo   magnético   la atraviese y se induzca en el fondo del recipiente. Cuando    accionamos    el    interruptor    que    energiza    la    cocina    de inducción   para   encenderla,   así   como   durante   todo   el   tiempo   que se   mantenga   funcionando,   el   campo   magnético   que   produce   la bobina    de    inducción    o    inductor    atraviesa    la    placa    de    vidrio cerámico    generando    en    el    fondo    de    metal    ferromagnético    del recipiente   una   corriente   circular   de   Foucault.   De   acuerdo   con   la frecuencia   que   posea   esa   corriente,   generalmente   entre   20   y   75   o más   kilohertz   (kHz),   provocará   que   en   el   metal   ferromagnético   de ese   fondo   se   disipe,   de   forma   muy   rápida,   una   elevada   cantidad de energía en forma de calor por efecto Joule. CORRIENTES DE FOULCAULT Corrientes    parásitas    que    aparecen    en    los    metales sometidos   al   campo   magnético   de   una   corriente   alterna. Debido   a   las   corrientes   de   Foucault   se   experimenta   una pérdida de energía que se convierte en calor. EFECTO JOULE Fenómeno   físico   por   el   cual   una   parte   de   la   energía cinética   de   los   electrones   presentes   en   una   corriente eléctrica   circulando   a   través   de   un   metal,   se   transforma en   calor   debido   a   los   choques   que   en   esas   condiciones se    producen    entre    esos    electrones    y    los    átomos    del metal.    Los    malos    conductores    de    la    electricidad    se calientan   mucho   más   que   los   buenos   conductores.   Este fenómeno   se   conoce   como   “efecto   Joule”   en   honor   de su   descubridor,   el   físico   británico   James   Prescott   Joule (1818-1889. Dada     la     mala     conductividad     eléctrica     que     posee     el     metal ferromagnético   que   se   emplea   en   el   fondo   de   los   recipientes   para uso   en   inducción,   el   propio   campo   magnético   que   genera   la   bobina inductora    induce,    a    su    vez,    otro    campo    magnético    en    la    capa externa   de   su   fondo,   lo   que   incrementa   más   la   resistencia   al   paso de la corriente y provoca que se genere más calor. Al   ser   un   campo   magnético   alterno   el   que   se   induce   en   el   fondo del      recipiente,      el      metal      se      magnetiza      y      desmagnetiza reiteradamente.   Como   consecuencia   sus   moléculas   comienzan   a vibrar   tantas   veces   por   segundo   como   ciclos   de   alta   frecuencia posea   la   corriente   aplicada   a   la   bobina   inductora.   Por   tanto,   la fricción   que   se   produce   entre   esas   moléculas   al   chocar,   también generan     calor,     fenómeno     que     se     conoce     como     “histéresis magnética”. HISTÉRESIS MAGNÉTICA Propiedad    física    que    poseen    los    cuerpos    metálicos ferromagnéticos   de   ofrecer   mayor   o   menor   resistencia   al cambio    del    flujo    magnético    que    produce    una    corriente eléctrica    inducida    de    componente    alterna    al    recorrerlo. Esa    corriente    inducida    tiene    la    propiedad        de    generar calor   en   el   metal. A   mayor   resistencia   de   la   masa   metálica al   cambio   del   flujo   electromagnético,   mayor   será   también el calor que se genere en el metal. Por    otra    parte    la    intensidad    del    campo    magnético    de    alta frecuencia   que   genera   el   inductor   de   una   cocina   de   inducción   en   el fondo    del    recipiente    produce    también    un    efecto    denominado “pelicular”.    En    un    conductor    o    cable    por    donde    circula    una corriente   alterna   de   baja   frecuencia   (de   50   ó   60   ciclos   o   hertz   por segundo),   el   campo   magnético   se   crea   tanto   en   el   interior   del conductor   como   en   su   superficie.   En   el   caso   de   un   cable   de   poco diámetro   y   buen   conductor   de   la   electricidad,   como   es   el   caso   del cobre,   el   efecto   pelicular   se   manifiesta   débilmente.   Sin   embargo cuando   la   frecuencia   de   la   corriente   se   incrementa   (por   ejemplo   a 75   mil   ciclos   por   segundo   o   kHz)   y   la   sección   del   metal   por   donde circula   es   grande   (como   el   fondo   de   un   recipiente)   y   si   además agregamos   que   el   metal   es   mal   conductor   de   la   electricidad,   como es   el   hierro,   el   efecto   pelicular   que   se   produce   es   mayor,   por   lo que también se generará calor. EFECTO PELICULAR Denominado   también   “efecto   Kelvin”   o   también   “efecto piel”,    surge    debido    a    la    irregular    distribución    de    las corrientes   de   alta   frecuencia   (A.F.)   en   un   metal   donde las     variaciones     del     flujo     magnético     en     su     interior provocan    que    tiendan    a    circular    por    su    superficie    en lugar de por su interior. En   resumen,   la   suma   de   calor   que   se   produce   por   efecto   Joule,   el que   se   genera   por   pérdidas   por   histéresis   y   el   que   se   libera   por efecto     pelicular     en     un     recipiente     con     fondo     ferromagnético sometido   al   efecto   de   inducción,   producen   el   calor   necesario   para que los alimentos en su interior se puedan cocinar. Una   cocina   de   inducción   sólo   consume   energía   eléctrica   durante   el tiempo    que    emplea    en    cocinar    los    alimentos.    Si    no    existe recipiente    alguno    colocado    sobre    la    placa    y,    por    consiguiente, encima   de   la   bobina   inductora,   su   sistema   electrónico   no   se   activa. Igualmente,   en   el   mismo   momento   que   se   retira   el   recipiente   que se   encuentra   encima   del   inductor,   el   sistema   electrónico   de   la cocina   lo   detecta   y   el   inductor   se   desactiva   de   inmediato   de   forma automática. Al   final   esta   tecnología   conlleva   a   una   mayor   eficiencia en   el   funcionamiento   de   estas   cocinas   y   en   un   ahorro   por   menor consumo   de   energía   eléctrica.   No   obstante,   algunos   modelos   de estas    cocinas    presentan    un    “consumo    fantasma”    de    energía eléctrica,    que    puede    llegar    a    los    100    watts    por    hora,    incluso aunque   no   se   esté   utilizando,   lo   que   incrementa   la   factura   mensual del   consumo   eléctrico   si   no   se   toman   las   medidas   adecuadas.   Lo más   aconsejable   es   utilizar   un   interruptor   independiente   del   propio que    tiene    la    cocina    y    activarlo    solamente    cuando    se    vaya    a cocinar. Es   necesario   aclarar   que   no   todos los     recipientes     o     utensilios     se pueden   utilizar   en   las   cocinas   de inducción,    porque    como    ya    se explicó    anteriormente,    su    fondo tiene   que   estar   hecho   de   un   metal ferromagnético     como     el     hierro. Por     tanto,     si     se     coloca     un recipiente    de    aluminio    o    cobre (metales       no       ferromagnéticos) directamente   encima   del   inductor, no     se     generará     calor     en     su interior.   No   obstante,   se   pueden adquirir    difusores    de    calor    que tienen   forma   plana   y   redonda,   que se       venden       con       diferentes diámetros   y   poco   grosor,   para   uso en   cocinas   de   este   tipo.   Estos   difusores   colocados   encima   del inductor    permiten    utilizar    cualquier    tipo    de    recipiente    metálico aunque   el   fondo   no   sea   ferromagnético.   En   la   foto   de   la   izquierda se   muestra   un   difusor   plano   para   todo   tipo   de   recipiente,   también con    fondo    plano    metálico,    que    no    sea    apto    para    cocinas    de inducción. Además,   el   fondo   de   cualquier   recipiente   que   se   utilice   en   las cocinas   de   inducción,   al   igual   que   en   las   cocinas   de   vitrocerámica, tiene     que     ser     completamente     plano     para     que     se     ajusten perfectamente   al   área   que   vayan   a   ocupar   encima   de   la   placa   de vidrio cerámico correspondiente al área de cocción. Para   su   mejor   identificación   a   la   hora   de   comprar   utensilios   de   uso específico   en   cocinas   de   inducción,   los   fabricantes   señalan   en   la parte   externa   de   su   fondo   un   texto   que   lo   aclara,   o   un   símbolo   que representa   una   bobina   indicando   que   son   aptos   para   uso   en   este tipo   de   cocinas.   Una   forma   práctica   también   de   identificar   si   un recipiente   cualquiera   se   puede   utilizar   en   las   cocinas   de   inducción es   utilizando   un   imán.   Si   éste   se   adhiere    al   fondo   del   recipiente metálico significa que es apto. Fondo    de    dos    recipientes    apropiados    para    uso    en    cocinas    de inducción.   En   la   foto   de   la   izquierda   la   flecha   señala   el   símbolo que    lo    identifica    y    que    aparece    ampliado    en    el    centro    de    la composición   fotográfica.   En   el   fondo   del   recipiente   de   la   derecha en lugar del símbolo aparece la palabra “inducción”.