Como funciona o Fogão ou Panela de Indução (ART035)

Um produto bastante comum no oriente e que já aparece com certa frequência nas nossas lojas é a panela ou fogão de indução. Neles, a corrente que aquece a panela circula diretamente por seu metal, produzindo um aquecimento uniforme que, segundo os orientais, é inigualável para produzir o tradicional arroz que eles consomem. Veja neste artigo como funciona este eletro-eletrônico da linha branca.
Existem diversas tecnologias modernas para o cozimento de alimentos, como as que fazem uso de microondas, que encontramos nos fornos que se popularizaram em nossos lares. No entanto, uma tecnologia bastante popular no oriente e que só agora começa a aparecerem alguns lares é a que faz uso do aquecimento indutivo, encontrada nos fogões ou panelas de indução. Neste artigo vamos tratar desta tecnologia mostrando como funcionam estes fogareiros ou panelas dando idéias que podem resultar num interessante produto para ser colocado no mercado.

Como Funciona
Quando um campo magnético produzido por uma corrente alternada atua sobre um material ferroso, conforme mostra a figura 1, são induzidas correntes em domínios fechados cuja intensidade depende da intensidade do campo.

 


Figura 1 - Correntes de turbilhão num material ferroso.

Estas correntes de turbilhão (Eddy) encontrando a resistência do material em que circulam produzem calor. Nos transformadores, estas correntes causariam perdas e aquecimento, devendo ser reduzidas, daí o uso de chapas laminadas ou ainda de materiais em pó, (ferrites) para que os domínios das correntes sejam reduzidos e assim o efeito não tenha intensidade capaz de afetar o desempenho do dispositivo.  No entanto, estas correntes podem ser utilizadas na prática para aquecer um material ferroso, por exemplo, uma panela de ferro. Veja que panelas de outros materiais como o cobre ou o alumínio não funcionam neste caso. Assim, basta colocar esta panela sobre bobinas que gerem um campo alternado intenso para que as correntes induzidas aqueçam diretamente seu material, cozinhando o alimento no seu interior, conforme mostra a figura 2.

 


Figura 2 - O princípio de funcionamento da panela ou fogão de indução.

Na verdade, o conceito de forno, fogão ou panela de indução é bastante antigo, tendo sido proposto em 1900. Mas foi somente em 1970 que sua primeira utilização prática na cozinha começou a partir da Westinghouse. O primeiro produto doméstico operava em 25 kHz e utiliza transistores de potência, do tipo encontrado em sistemas de ignição de automóveis.  A partir de então foram lançados diversos produtos e ele se popularizou principalmente pelo consumo no Japão, Tailândia e outros países em que o consumo do arroz como alimento é elevado.
As grandes vantagens deste tipo de fogão ou panela está no uso limpo da energia, já que não são lançados poluentes na atmosfera como ocorre no caso do gás. A eficiência na transferência de energia para a panela na forma de campo magnético que se converte em calor chega aos 90% enquanto que em outros tipos de tecnologias o máximo que se consegue pouco passa dos 70%, com apenas 27% no caso do gás de cozinha. Temos ainda o fator segurança, bem maior do que no caso do gás, já que o circuito tem recursos para desligar sozinho e não existe o perigo de vazamentos.  Na figura 3 uma panela de indução comercial.




Figura 3 -  Panela de indução comercial.

A Eletrônica
Basicamente o circuito de um fogão ou panela de indução consiste num inversor de frequência em que a carga é um transformador onde o primário está no próprio circuito e o secundário é a panela. Este secundário nada mais é do que uma espira em curto (a própria panela) que converte a corrente induzida em calor. Este circuito converte a energia da rede (110/220/240 V x 60 Hz) em uma tensão da ordem de 200 V com frequência de 27 kHz para alimentar a bobina que forma o primário do transformador.  Recursos modernos para controlar a temperatura através de microcontroladores torna o dispositivo seguro e fácil de usar com programações diversas como tempo de cozimento, temperatura, horário em que isso deve ocorrer e quem sabe brevemente até acesso à internet para que possamos controlá-lo à distância.

 


Circuitos Práticos
Diversos fabricantes de microcontroladores e outros dispositivos disponibilizam projetos prontos de panelas de indução. O primeiro que focalizamos é a Holtek que fornece um diagrama completo, pode ser encontrado no link http://www.holtek.com.tw/english/tech/appnote/uc/pdf/ha0101e.pdf.

A STMicroelectronics também oferece uma solução com base em microcontrolador, cujo circuito no setor deste componente, pode ser obtido em http://www.st.com/stonline/books/pdf/docs/12443.pdf


Opinião

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Nosso grande destaque deste mês é o nossa Jornada do Desenvolvimento, que ocorrerá em três etapas sendo a primeira a que foi realizada entre 9 e 13 de agosto. Ela foi uma preparação para as demais que devem ocorrer em setembro e outubro, com oficinas de desenvolvimento com o Edukit SigFox e a Franzininho, numa jornada com os próprios criadores.

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