Una cocina de inducción transfiere energía eléctrica por inducción de una bobina de alambre a un recipiente de metal que debe ser ferromagnético. La bobina se monta debajo de la superficie de cocción y a través de ella pasa una corriente alterna de alta frecuencia (por ejemplo, 24 kHz). La corriente en la bobina crea un campo magnético dinámico. Cuando se acerca una olla conductora de electricidad a la superficie de cocción y la sartén es más gruesa que la profundidad de la piel, el campo magnético induce grandes corrientes de foucault en la olla. Las corrientes de foucault fluyen a través de la resistencia eléctrica de la olla para producir calor a través del calentamiento de Julios; la olla a su vez calienta su contenido por conducción de calor.
El recipiente de cocción normalmente debe estar hecho de acero inoxidable o hierro adecuado. El aumento de la permeabilidad magnética del material disminuye la profundidad de la piel, concentrando la corriente cerca de la superficie del metal, por lo que la resistencia eléctrica aumentará aún más. Un poco de energía se disipa pierde por la corriente que fluye a través de la resistencia de la bobina. Para reducir el efecto de la piel y la consiguiente generación de calor en la bobina, está hecha de alambre litz, que es un paquete de muchos cables aislados más pequeños en paralelo. La bobina tiene muchas vueltas, mientras que la parte inferior de la olla forma efectivamente una sola vuelta en cortocircuito. Esto forma un transformador que reduce el voltaje y aumenta la corriente. La resistencia de la olla, vista desde la bobina primaria, parece mayor. A su vez, la mayor parte de la energía se convierte en calor en el acero de alta resistencia, mientras que la bobina de accionamiento se mantiene fría.
A menudo hay un termostato presente para medir la temperatura de la sartén. Esto ayuda a evitar que la sartén se sobrecaliente gravemente si se calienta accidentalmente vacía o se hierve seca, pero también puede permitir que la cocina de inducción mantenga una temperatura objetivo.
Aplicacioneseditar
El equipo de inducción puede ser una superficie incorporada, parte de una gama o una unidad de superficie independiente. Las unidades integradas y de rango normalmente tienen varios elementos, el equivalente a quemadores separados en una autonomía alimentada con gas. Los módulos de inducción independientes suelen ser de un solo elemento, o a veces tienen elementos duales. Todos estos elementos comparten un diseño básico: un electroimán sellado debajo de una lámina de vitrocerámica resistente al calor que se limpia fácilmente. La olla se coloca sobre la superficie de vidrio cerámico y comienza a calentarse, junto con su contenido.
En Japón, algunos modelos de arroceras son alimentados por inducción. En Hong Kong, las compañías eléctricas enumeran una serie de modelos. Los fabricantes asiáticos han tomado la iniciativa en la producción de superficies de zona de inducción única de bajo costo; las unidades eficientes y de bajo desperdicio de calor son ventajosas en ciudades densamente pobladas con poco espacio habitable por familia, como lo son muchas ciudades asiáticas. Las cocinas de inducción se utilizan con menos frecuencia en otras partes del mundo.
Los rangos de inducción pueden ser aplicables en cocinas de restaurantes comerciales. La cocción eléctrica evita el costo de las tuberías de gas natural y, en algunas jurisdicciones, puede permitir la instalación de equipos de ventilación y extinción de incendios más simples. Los inconvenientes para el uso comercial incluyen posibles roturas de la encimera de vidrio, un costo inicial más alto y la necesidad de utensilios de cocina magnéticos.
Controleseditar
Las propiedades ferromagnéticas de un recipiente de acero concentran la corriente inducida en una capa delgada cerca de su superficie, lo que resulta en un fuerte efecto de calentamiento. En materiales paramagnéticos como el aluminio, el campo magnético penetra más profundamente, y la corriente inducida encuentra poca resistencia en el metal. De acuerdo con la ley de Lenz, se puede detectar la eficiencia de la inducción en el recipiente, de modo que la inducción se puede lograr en consecuencia con dispositivos electrónicos especiales. Hay disponible al menos una cocina «totalmente metálica» de alta frecuencia, que funciona con menor eficiencia en utensilios de cocina de metal no ferromagnéticos.
La superficie de cocción está hecha de un material vitrocerámico que es un conductor de calor deficiente, por lo que solo se pierde un poco de calor a través del fondo de la olla. En funcionamiento normal, la superficie de cocción se mantiene significativamente más fría que con otros métodos de cocción en estufa, pero aún necesita enfriarse antes de que pueda tocarse de forma segura.
Las unidades pueden tener una, dos, tres, cuatro o cinco zonas de inducción, pero cuatro (normalmente en una unidad de 30 pulgadas de ancho) son las más comunes en los Estados Unidos y Europa. Dos bobinas son más comunes en Hong Kong y tres son más comunes en Japón. Algunos tienen controles sensibles al tacto. Algunas estufas de inducción tienen un ajuste de memoria, uno por elemento, para controlar el tiempo que se aplica el calor. Al menos un fabricante fabrica una superficie de cocción por inducción «sin zonas» con múltiples bobinas de inducción. Esto permite utilizar hasta cinco utensilios a la vez en cualquier lugar de la superficie de cocción, no solo en zonas predefinidas.
Las pequeñas cocinas de inducción portátiles independientes son relativamente baratas, con un precio de alrededor de 20 dólares en algunos mercados.
Cocinareditar
Los utensilios de cocina deben ser compatibles con el calentamiento por inducción; en la mayoría de los modelos, solo se puede calentar metal ferroso. Los utensilios de cocina deben tener un fondo plano, ya que el campo magnético disminuye rápidamente con la distancia a la superficie. (Las tapas especiales y costosas en forma de wok están disponibles para usar con woks de fondo redondo. Los discos de inducción son placas de metal que se calientan por inducción y calientan ollas no ferrosas por contacto térmico, pero son mucho menos eficientes que los recipientes de cocción ferrosos.
Los utensilios de cocina compatibles con inducción para una superficie de cocción por inducción casi siempre se pueden usar en otras estufas. Algunos utensilios de cocina o envases están marcados con símbolos para indicar la compatibilidad con la inducción, el gas o el calor eléctrico. Las superficies de cocción por inducción funcionan bien con cualquier sartén con un alto contenido de metales ferrosos en la base. Las sartenes de hierro fundido y las sartenes de metal negro o hierro funcionarán en una superficie de cocción por inducción. Las cacerolas de acero inoxidable funcionarán en una superficie de cocción por inducción si la base de la cacerola es de acero inoxidable de grado magnético. Si un imán se pega bien a la suela de la sartén, funcionará en una superficie de cocción por inducción. Una cocina «totalmente metálica» funcionará con utensilios de cocina no ferrosos, pero los modelos disponibles son limitados.
El aluminio o el cobre por sí solos no funcionan en otras placas de inducción debido a las propiedades magnéticas y eléctricas de los materiales. Los utensilios de cocina de aluminio y cobre son más conductores que el acero, pero la profundidad de la piel en estos materiales es mayor ya que no son magnéticos. La corriente fluye en una capa más gruesa en el metal, encuentra menos resistencia y, por lo tanto, produce menos calor. Las cocinas de inducción ordinarias no funcionarán de manera eficiente con tales ollas. Sin embargo, el aluminio y el cobre son deseables en los utensilios de cocina, ya que conducen mejor el calor. Debido a esto, las sartenes de tres capas a menudo tienen una piel de acero inoxidable compatible con la inducción que contiene una capa de aluminio termoconductor.
Para freír, se necesita una sartén con una base que sea un buen conductor de calor para distribuir el calor de manera rápida y uniforme. La suela de la sartén será una placa de acero prensada en el aluminio o una capa de acero inoxidable sobre el aluminio. La alta conductividad térmica de las bandejas de aluminio hace que la temperatura sea más uniforme en toda la bandeja. Las sartenes de acero inoxidable con una base de aluminio no tendrán la misma temperatura a los lados que una sartén con lados de aluminio. Las sartenes de hierro fundido funcionan bien con superficies de cocción por inducción, pero el material no es un conductor térmico tan bueno como el aluminio.
Al hervir el agua, el agua circulante propaga el calor y evita los puntos calientes. Para productos como salsas, es importante que al menos la base de la sartén incorpore un buen material conductor del calor para distribuir el calor de manera uniforme. Para productos delicados como salsas gruesas, una sartén con aluminio es mejor, ya que el calor fluye por los lados a través del aluminio, lo que permite que el cocinero caliente la salsa de manera rápida pero uniforme.
El calor que se puede producir en una olla es una función de la resistencia de la superficie. Una mayor resistencia superficial produce más calor para corrientes similares. Esta es una «figura de mérito» que se puede usar para clasificar la idoneidad de un material para el calentamiento por inducción. La resistencia de la superficie en un conductor de metal grueso es proporcional a la resistividad dividida por la profundidad de la piel. Cuando el grosor es menor que la profundidad de la piel, el grosor real se puede usar para calcular la resistencia de la superficie. Algunos materiales comunes se enumeran en esta tabla.
| Material | Resistividad (10-6 ohmios pulgadas) |
Permeabilidad relativa | Profundidad de la piel, pulgadas (mm) |
Resistencia superficial, 10-3 ohmios/cuadrado (material grueso) |
Resistencia superficial, en relación con el cobre |
|---|---|---|---|---|---|
| Acero al carbono 1010 | 9 | 200 | 0.004 (0.10) | 2.25 | 56.25 |
| de acero Inoxidable 432 | 24.5 | 200 | 0.007 (0.18) | 3.5 | 87.5 |
| de acero Inoxidable 304 | 29 | 1 | 0.112 (2.8) | 0.26 | 6.5 |
| De Aluminio | 1.12 | 1 | 0.022 (0.56) | 0.051 | 1.28 |
| Cobre | 0.68 | 1 | 0.017 (0.43) | 0.04 | 1 |
Para obtener la misma resistencia superficial que con el acero al carbono, se requeriría que el metal fuera más delgado de lo que es práctico para un recipiente de cocción; a 24 kHz, el fondo de un recipiente de cobre tendría que ser 1/56 de la profundidad de la piel del acero al carbono. Dado que la profundidad de la piel es inversamente proporcional a la raíz cuadrada de la frecuencia, esto sugiere que se requerirían frecuencias mucho más altas para obtener un calentamiento equivalente en una olla de cobre como en una olla de hierro a 24 kHz. Tales frecuencias altas no son factibles con semiconductores de potencia de bajo costo; en 1973, los rectificadores controlados por silicio utilizados se limitaron a no más de 40 kHz. Incluso una fina capa de cobre en la parte inferior de un recipiente de cocción de acero protegerá el acero del campo magnético y lo hará inutilizable para una tapa de inducción. Un poco de calor adicional se crea por pérdidas de histéresis en la olla debido a su naturaleza ferromagnética, pero esto crea menos del diez por ciento del calor total generado.
Modelos» totalmente metálicos «editar
Nuevos tipos de semiconductores de potencia y diseños de bobinas de baja pérdida han hecho posible una cocina totalmente metálica.
Panasonic Corporation desarrolló en 2009 una cocina de inducción de consumo que utiliza un campo magnético de mayor frecuencia y un diseño de circuito oscilador diferente, para permitir el uso con metales no ferrosos. En 2017, Panasonic lanzó una unidad de encimera de un solo quemador «all metal», utilizando su nombre comercial» Met-All», dirigida a cocinas comerciales.