Como fazer uma caldeira de aquecimento por indução com as próprias mãos: fabricação de um gerador térmico caseiro.

As pessoas são mimadas pela civilização e não concebem a existência sem suas vantagens. Entre elas, sem dúvida, está o aquecimento dos edifícios. Os sistemas de aquecimento estão em constante aperfeiçoamento, tornando-se cada vez mais eficientes e confortáveis de usar.

Mas isso não é suficiente. Concorde, não seria nada mal que o equipamento de aquecimento fosse também econômico. E esse desejo é perfeitamente realizável – é possível fabricar uma caldeira de aquecimento por indução com as próprias mãos. Ela é capaz não apenas de fornecer o nível necessário de aquecimento do ambiente, mas também de consumir recursos energéticos de forma muito econômica.

Além disso, esse equipamento pode ser montado até mesmo por um artesão iniciante, se desejar. E como fazer isso corretamente e quais materiais serão necessários para a fabricação – essas questões serão detalhadas em nosso artigo. Primeiramente, examinaremos o dispositivo e o princípio de funcionamento do equipamento, bem como as vantagens de seu uso.

Dispositivo e princípio de funcionamento do equipamento

Antes de iniciar a montagem independente de uma caldeira de indução, é necessário entender seu dispositivo e princípio de funcionamento. E somente após compreender esses pontos, pode-se começar a fabricar o equipamento caseiro.

Como funciona uma caldeira de indução?

Para entender como funciona o equipamento de indução, é preciso conhecer o princípio de seu funcionamento. Por isso, vamos relembrar o curso de física escolar.

Quando uma corrente elétrica passa por um material condutor, ela libera calor. A quantidade de calor obtido será diretamente proporcional à tensão e à intensidade da corrente. Essa regularidade foi descoberta por Joule e Lenz, em homenagem aos quais a lei física foi nomeada.

Mas a corrente elétrica pode surgir em um condutor não apenas quando ele é conectado diretamente a uma fonte de alimentação. Existe outra forma, descoberta no século retrasado por M. Faraday. É um método sem contato, que não pressupõe a interação da fonte de alimentação com o condutor.

Sua essência é que quando os parâmetros do campo magnético que atravessa o condutor mudam, surge nele uma FEM (força eletromotriz).

Este fenômeno foi chamado de indução eletromagnética. É exatamente isso que é usado no funcionamento da caldeira de indução. Então, se há FEM, significa que haverá corrente elétrica e, consequentemente, haverá aquecimento do condutor.

Neste caso, será produzido sem contato, por meio de correntes induzidas, também chamadas de correntes de Foucault.

A indução eletromagnética pode ser obtida de duas maneiras. No primeiro caso, para obter a indução, o condutor é girado ou movido dentro de um campo magnético constante. Este método é usado em geradores elétricos.

Outra maneira de obter indução é quando o condutor permanece imóvel, enquanto os parâmetros do campo magnético no qual ele está, ou seja, a direção das linhas de força e a intensidade, mudam constantemente.

A base do funcionamento de qualquer caldeira de indução é o fenômeno da indução eletromagnética

Fazer isso seria bastante difícil se não fosse pela descoberta de Oersted. Ele descobriu que se um fio for enrolado em uma bobina, ao conectar uma fonte de alimentação, ela se torna um eletroímã. Ao mudar a direção e a intensidade da corrente, o campo magnético gerado por este dispositivo também mudará.

Se um condutor for colocado dentro do campo, surgirá nele uma corrente elétrica, acompanhada de aquecimento.

É exatamente com esse princípio que a caldeira de indução é construída. Sua construção é muito simples. Inclui um invólucro, obrigatoriamente isolado termicamente e blindado. Dentro dele é colocado um tubo. De preferência, que seja de liga metálica, mas também se pode usar aço.

No entanto, no último caso, as características operacionais do dispositivo serão um pouco prejudicadas. O tubo é instalado em uma luva de material dielétrico.

O fluido de aquecimento em caldeiras do tipo indução é aquecido pelo núcleo de aço localizado internamente, cujo aquecimento é produzido por correntes parasitas (correntes de Foucault) que surgem no campo eletromagnético.

Sobre a luva, uma barra de cobre é enrolada como uma bobina. Ela é conectada a uma fonte de alimentação. Para a conexão ao sistema de aquecimento, são usados dois tubos de conexão, por onde o fluido de aquecimento circulará.

Quando a energia é aplicada, a corrente passa pela bobina e ativa um campo magnético alternado, que, por sua vez, induz correntes parasitas dentro do tubo. Elas aquecem as paredes da peça e, parcialmente, o fluido térmico que está dentro dela.

Existem variações da caldeira de indução com vários tubos de pequeno diâmetro instalados em paralelo. Eles são usados em vez de um único tubo grande. Isso proporciona uma vantagem na velocidade de aquecimento do dispositivo.

Nessa forma, o equipamento já pode funcionar, mas o aquecimento será fraco. Para intensificá-lo, é necessário passar pela bobina uma corrente elétrica de alta frequência. Portanto, o equipamento é obrigatoriamente complementado com um inversor e um retificador.

A corrente alternada da rede tem frequência de 50 Hz, o que é insuficiente para o funcionamento eficiente da caldeira de indução. Por isso, ela é enviada ao retificador, onde é convertida em corrente contínua.

Em seguida, é direcionada ao inversor, que consiste em um módulo eletrônico com um circuito de controle e dois transistores de potência. O dispositivo converte a corrente contínua em corrente de alta frequência.

É preciso admitir que o uso do retificador e do inversor aumenta o custo da caldeira de indução. Por isso, existem modelos que funcionam sem eles. Eles são conectados à rede elétrica comum. Mas esse equipamento tem dimensões consideráveis, o que permite aumentar sua eficiência. Os aparelhos com inversor são mais compactos.

As correntes parasitas induzidas aquecem muito rapidamente o trocador de calor e o líquido dentro dele

Elementos principais do equipamento de aquecimento

Qualquer caldeira do tipo indução é composta por vários elementos estruturais:

• Indutor. A peça principal do dispositivo. É uma espécie de transformador com duas bobinas. A primária é enrolada no núcleo. Quando a corrente passa, é aqui que surge o campo eletromagnético que gera as correntes parasitas. O corpo da caldeira atua como a bobina secundária. Ela recebe as correntes parasitas, aquece e transfere a energia térmica para o fluido térmico.
• Elemento de aquecimento. É o núcleo da bobina. Para a caldeira, ele é feito na forma de um tubo de diâmetro suficientemente grande ou de vários tubos de menor seção conectados em paralelo.
• Bocais. Destinam-se à conexão do dispositivo na rede de aquecimento. Por um, o fluido térmico entra no dispositivo, pelo segundo, o líquido sai da caldeira e é alimentado no circuito de aquecimento.
• Inversor. Este dispositivo – inversor – converte a corrente elétrica contínua em corrente de alta frequência, que depois é aplicada ao indutor.

Antes de iniciar a montagem por conta própria, é necessário planejar cuidadosamente de que e como serão fabricados os elementos principais do dispositivo. Alguns deles terão que ser feitos por você mesmo, e outros podem ser comprados.

Por exemplo, pode-se usar o inversor de uma máquina de solda. É bom que ele tenha a possibilidade de ajuste de potência.

O inversor converte corrente contínua em alta frequência. Para fabricar dispositivos caseiros, pode-se usar um inversor de soldagem padrão.

Listamos os principais elementos da caldeira de indução.

Vantagens da montagem independente do aparelho de aquecimento

Caldeiras elétricas são tradicionalmente consideradas antieconômicas. Considerando que o custo da eletricidade está em constante crescimento, elas saem caras para seus proprietários. Recomendamos ver informações detalhadas sobre aquecimento com caldeira elétrica neste artigo.

No entanto, as caldeiras de indução, embora funcionem com eletricidade, são bastante econômicas.

Mas esta ainda não é a lista completa de suas vantagens.

Ao decidir instalar tal dispositivo, você pode obter:

• Aquecimento rápido do fluido de transferência de calor. Isso leva em média 3-5 minutos.
• Eficiência próxima a 100%, pois praticamente toda a eletricidade é convertida em calor.
• Alta temperatura de aquecimento do líquido no circuito de aquecimento, no mínimo 35 °C.
• Ausência de incrustações nas superfícies internas do dispositivo, o que é explicado pelas vibrações que ocorrem durante o funcionamento. Elas evitam o aparecimento de depósitos.
• Longa vida útil, pois não há mecanismos e peças móveis ou de fricção. Consequentemente, não há desgaste do equipamento nem danos aos seus componentes.
• Ausência da necessidade de eliminar produtos de combustão e realizar manutenções frequentes.

As desvantagens das caldeiras de indução não são tantas. Primeiramente, o custo bastante elevado do equipamento. Além disso, durante o funcionamento, os aparelhos emitem um leve ruído vibratório.

Outra desvantagem – a massa bastante grande, que deve ser levada em consideração ao montar o dispositivo na parede.

Para obter o máximo efeito do uso de uma caldeira de indução, seja caseira ou comercial, é necessário conectá-las em grupo e usá-las alternadamente ou todas de uma vez.

Instruções para montagem da caldeira de indução

Os aquecedores de indução podem ser adquiridos em lojas, mas seu custo é bastante elevado. Portanto, muitos artesãos domésticos tentam fazer o seu próprio. Para fabricar uma caldeira de indução caseira, é necessário preparar materiais e ferramentas.

Para começar, é necessário adquirir um inversor de soldagem. Ele pode ser barato, mas é desejável que o dispositivo seja equipado com um regulador de corrente.

Além disso, é preciso prestar atenção à corrente com a qual o dispositivo opera. O valor padrão para inversores de soldagem é 15A. Isso não será suficiente. É necessário procurar um aparelho mais potente.

Além disso, é necessário preparar fio-máquina ou arame de aço inoxidável com diâmetro de 7 mm ou próximo disso. Deve-se cortá-lo em fragmentos de 40 a 50 mm de comprimento. Eles serão colocados em um campo eletromagnético, onde aquecerão.

O elemento de aquecimento de um dispositivo de indução caseiro é feito de fio de cobre, para cujo enrolamento pode ser usado qualquer objeto cilíndrico de diâmetro adequado.

Para fabricar o corpo da caldeira, utiliza-se um tubo de plástico de parede grossa. O diâmetro da peça pode variar, mas, como mostra a prática, a opção ideal é 50 mm de diâmetro interno.

Para conectar o equipamento ao sistema de aquecimento, são usados adaptadores. Através de um deles, o fluido térmico frio entrará na caldeira, e através do outro, o líquido quente será fornecido ao sistema.

Os fragmentos de arame devem ser colocados dentro do corpo. Para que não caiam, o fundo da peça é coberto com uma tela de malha fina de metal ou náilon, que é firmemente fixada ao corpo. Depois disso, pode-se colocar o arame dentro do corpo.

Agora, a parte superior da peça é coberta com a mesma tela do fundo e fixada às paredes da peça. Nas duas extremidades são colocados adaptadores. O resultado é uma peça bruta, a partir da qual será feita a bobina de indução.

Para isso, é necessário enrolar fio de cobre esmaltado na peça. Em média, são necessárias 90 voltas. Elas devem estar localizadas mais perto do centro da peça. Devem ser feitas com muito cuidado e uniformidade, de modo a obter uma bobina de indução de qualidade.

O dispositivo resultante pode ser instalado no sistema de aquecimento. Isso é feito da seguinte maneira. Primeiro, o fluido térmico é drenado do sistema.

Depois disso, escolhe-se o local onde a caldeira será instalada. O tubo nessa seção é marcado e, em seguida, um fragmento é cortado, com comprimento igual ao do aparelho de aquecimento.

Em seguida, a caldeira de indução caseira é instalada no local preparado. A bobina é conectada ao inversor, e a montagem pode ser considerada concluída. Depois disso, o sistema é novamente preenchido com fluido térmico.

Em um tubo de plástico com pedaços de fio metálico dentro, enrola-se cuidadosamente um fio de cobre

Somente depois disso é possível testar o novo dispositivo. Ele deve obrigatoriamente conter líquido.

Se a caldeira de indução for ligada 'a seco', o invólucro de plástico derreterá devido à alta temperatura. Isso causará danos parciais ao sistema de aquecimento, o que é inaceitável.

Outro ponto importante é a instalação adequada do aterramento do aparelho de aquecimento, sem a qual sua operação segura é impossível.

Características da caldeira de indução vortex

Já conhecemos o princípio de funcionamento do aparelho de aquecimento por indução. Existe uma variação: a caldeira de indução por vortex ou VIN, que opera de maneira um pouco diferente.

Características distintas do VIN

Assim como o análogo de indução, ele funciona com tensão de alta frequência, portanto é obrigatoriamente equipado com um inversor. A peculiaridade do dispositivo VIN é que ele não possui enrolamento secundário.

Seu papel é desempenhado por todas as peças metálicas do aparelho. Elas são obrigatoriamente fabricadas com materiais que exibem propriedades ferromagnéticas. Assim, quando a corrente chega ao enrolamento primário do dispositivo, a intensidade do campo eletromagnético aumenta drasticamente.

Este, por sua vez, gera uma corrente cuja intensidade aumenta rapidamente. As correntes parasitas provocam a reversão da magnetização, resultando no aquecimento muito rápido, quase instantâneo, de todas as superfícies ferromagnéticas.

Os dispositivos de vortex são bastante compactos, mas devido ao uso de metal, seu peso é grande. Isso oferece uma vantagem adicional, pois todos os elementos maciços do invólucro participam da troca de calor. Assim, a eficiência do agregado se aproxima de 100%.

Essa característica do dispositivo deve ser levada em conta se for decidido fabricar uma caldeira VIN por conta própria. Ela deve ser feita apenas de metal, o plástico não deve ser usado.

A principal diferença da caldeira de indução por vortex é que seu invólucro atua como enrolamento secundário. Por isso, ela é sempre fabricada em metal

Como montar um dispositivo de indução vortex?

Como já sabemos, esta caldeira difere de sua equivalente por indução, no entanto, fabricá-la você mesmo também não é difícil. É verdade que agora serão necessárias habilidades de soldagem, pois o dispositivo deve ser montado apenas com peças metálicas.

Para o trabalho, você precisará de:

• Dois segmentos de tubo metálico de parede espessa com o mesmo comprimento. Seus diâmetros devem ser diferentes, de modo que uma peça possa ser colocada dentro da outra.
• Fio de cobre esmaltado (para enrolamento).
• Inversor trifásico, pode ser de um aparelho de soldagem, mas o mais potente possível.
• Carcaça para isolamento térmico da caldeira.

Agora podemos começar o trabalho. Começamos com a fabricação do corpo da futura caldeira. Pegamos o tubo de maior diâmetro e inserimos a segunda peça dentro. Elas devem ser soldadas uma dentro da outra de modo que reste alguma distância entre as paredes dos elementos.

A peça resultante em corte transversal se assemelhará a um donut. Como base e tampa do corpo, utiliza-se chapa de aço com espessura de pelo menos 5 mm.

Como resultado, obtemos um tanque oco de forma cilíndrica. Agora é necessário inserir nas suas paredes os bicos para os tubos de alimentação de líquido frio e de saída de líquido quente. A configuração do bico e seu diâmetro dependem dos tubos do sistema de aquecimento; possivelmente, serão necessários adaptadores adicionais.

Depois disso, pode-se começar a enrolar o fio. Ele é enrolado cuidadosamente, com tensão suficiente, no corpo da caldeira.

Diagrama esquemático de caldeira de indução caseira do tipo vórtice

Na verdade, o elemento de aquecimento será o fio enrolado, por isso é desejável fechar o corpo do aparelho com uma carcaça de isolamento térmico. Assim, será possível preservar o máximo de calor e, consequentemente, aumentar a eficiência do dispositivo e torná-lo seguro.

Agora é necessário inserir a caldeira no sistema de aquecimento. Para isso, o líquido de arrefecimento é drenado, um segmento do tubo do comprimento necessário é cortado e o aparelho é soldado em seu lugar.

Resta apenas alimentar o dispositivo de aquecimento e não esquecer de conectar o inversor a ele. O dispositivo está pronto para uso. Mas antes de realizar os testes, é necessário preencher a linha com o líquido de arrefecimento.

Você não sabe qual líquido de arrefecimento escolher para preencher o circuito? Recomendamos que você se familiarize com as características de vários líquidos de arrefecimento e as recomendações para escolher o tipo ideal de fluido para o circuito de aquecimento.

Somente após o enchimento do sistema com líquido de arrefecimento, realize o teste de partida.

Primeiro, é necessário ligar o aparelho na potência mínima e monitorar cuidadosamente a qualidade das soldas. Se tudo estiver bem, aumentamos a potência ao máximo.

Em nosso site, há outra instrução para fabricação de um aparelho de indução que pode ser usado para aquecer o líquido de arrefecimento no sistema de aquecimento. Para conhecer o processo de montagem do aquecedor de indução, acesse este link.

Modelo incomum de aparelho de indução

Esta modificação de uma caldeira de indução pode parecer muito incomum, no entanto, ela tem todo o direito de existir.

Além disso, a prática mostra que tal dispositivo é muito mais econômico do que uma caldeira de resistência padrão. Para aquecer um apartamento padrão de três quartos, serão consumidos cerca de 1,8-2,5 kWh por hora, enquanto uma caldeira elétrica consumirá pelo menos 6 kWh.

Na fabricação de caldeiras de indução caseiras, para enrolar no núcleo, utiliza-se apenas fio de cobre especial para enrolamento.

Na verdade, a caldeira consiste em um trocador de calor inserido no sistema de aquecimento, que é aquecido por uma placa de indução elétrica.

Um elemento importante da construção é o trocador de calor; ele deve ser compacto, confiável e, se possível, barato. Os cálculos mostram que, para aquecer um apartamento de cerca de 50 m², um dispositivo operando com 40 litros de fluido térmico será suficiente.

Ou seja, será necessário um tanque metálico plano, com dimensões variando entre 50x600x500 mm. Esse recipiente pode ser facilmente fabricado por conta própria, soldando tubos perfilados de 50x50.

Os trabalhos são executados na seguinte sequência:

• O tubo 50x50 é cortado em segmentos de 600 mm de comprimento. No total, devem ser obtidas 9 a 10 peças.
• Os segmentos obtidos são soldados um ao outro pelo princípio 'parede a parede', de modo a formar uma fileira contínua de tubos.
• Do tubo, cortam-se mais dois segmentos, de modo que seu comprimento seja igual à largura da peça resultante.
• De ambos os fragmentos de tubo obtidos, corta-se uma parede.
• A peça é colocada com a parte cortada sobre os tubos soldados, de modo a formar uma peça que lembra um coletor. O fragmento é soldado ao trocador de calor.
• Analogamente, o segundo segmento de tubo é instalado no lado oposto.
• Nos cantos diagonalmente opostos do trocador de calor, são soldados tubos de conexão para ligação ao sistema de aquecimento.
• A estrutura é cuidadosamente soldada, pois deve ser completamente vedada.

O trocador de calor está pronto; pode-se instalá-lo no local e colocar a fonte de calor sob ele. A prática mostra que é melhor instalar esse sistema no banheiro, com montagem vertical.

Uma placa de indução comum pode se tornar uma fonte de calor para aquecer um apartamento

O trocador de calor é soldado ao sistema de aquecimento, e a placa é colocada entre ele e a parede.

Os artesãos caseiros afirmam que, se um inversor for conectado a esse dispositivo, seu consumo de energia diminuirá significativamente.

Depois de ler as instruções, a fabricação de caldeiras caseiras parece uma tarefa complicada e perigosa? Você duvida que um modelo caseiro será mais econômico no consumo de energia para aquecer o fluido térmico no sistema de aquecimento? Nesse caso, a compra de um aquecedor pronto será a melhor solução.

Em nosso site, há materiais úteis sobre a escolha da melhor caldeira elétrica e uma classificação dos modelos mais populares entre os compradores. Recomendamos também que você conheça as particularidades dos cálculos de consumo de energia da caldeira e outras opções de aquecimento elétrico residencial:

• Caldeira elétrica para aquecimento de casa particular: visão geral das dez melhores modelos de caldeiras elétricas
• Quanto consome de eletricidade uma caldeira elétrica: regras de cálculo
• Aquecimento elétrico em casa particular: visão geral dos tipos de sistemas para casa de campo

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

Como montar você mesmo uma caldeira de indução:

Como funciona um aquecedor de indução caseiro:

O que é aquecimento por indução:

A caldeira de indução é a mais econômica e eficiente entre todos os dispositivos de aquecimento que funcionam com eletricidade. Existem muitas modificações de dispositivos de indução caseiros; você pode escolher qualquer um que seja mais adequado às condições de uso.

Para comprar esse dispositivo em uma loja, você terá que gastar uma quantia significativa, então artesãos domésticos aprenderam a fabricá-los por conta própria.

Você usa uma caldeira de indução caseira como dispositivo de aquecimento? Compartilhe uma foto do seu projeto caseiro e recomendações de montagem na seção de comentários.

Ou talvez você esteja apenas planejando fabricar uma caldeira e ainda tenha dúvidas após ler nosso artigo? Não hesite em perguntar – tentaremos ajudá-lo.