User-centric advanced domestic induction heating systems
Esta tesis tiene como objetivo principal la mejora de la experiencia de usuario de los electrodomésticos de calentamiento por inducción proponiendo soluciones avanzadas que mejoren el rendimiento y la facilidad de uso de la tecnología actual. Dentro de este marco, se ha investigado el uso de materia...
| Autores: | , |
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| Tipo de recurso: | tesis de maestría |
| Estado: | Versión publicada |
| Fecha de publicación: | 2024 |
| País: | España |
| Institución: | Universidad de Zaragoza |
| Repositorio: | Zaguán. Repositorio Digital de la Universidad de Zaragoza |
| OAI Identifier: | oai:zaguan.unizar.es:136127 |
| Acceso en línea: | http://zaguan.unizar.es/record/136127 |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palabra clave: | campos electromagnéticos inducción electromagnetismo electrónica |
| Sumario: | Esta tesis tiene como objetivo principal la mejora de la experiencia de usuario de los electrodomésticos de calentamiento por inducción proponiendo soluciones avanzadas que mejoren el rendimiento y la facilidad de uso de la tecnología actual. Dentro de este marco, se ha investigado el uso de materiales con propiedades electromagnéticas controladas dependientes de la temperatura y se han propuesto diseños de recipientes con autoprotección frente a altas temperaturas basadas en estos materiales. De igual manera, se han implementado mejoras en el modelado electrotérmico del sistema inductor-carga, enfocándose en la incorporación de las no linealidades magnéticas de los materiales y en la simplificación de los modelos para abordar diseños complejos de utensilios de cocina y recipientes multimaterial.<br />Finalmente, se han desarrollado nuevos utensilios de cocina, para ser usados por las cocinas de inducción, adaptados a procesos culinarios específicos. En concreto, las contribuciones originales de esta tesis doctoral son:<br />• Recipientes con autorregulación de la sobretemperatura: Se ha estudiado el uso en recipientes para inducción de materiales con propiedades electromagnéticas controladas, en particular, aleaciones con baja temperatura de Curie. Se ha propuesto un método para la caracterización magnética de estos materiales en función de los parámetros de interés (temperatura, intensidad de campo magnético y frecuencia). Además, se ha diseñado recipientes basados en estos materiales que, en combinación con aluminio en disposiciones multicapa, permiten la autorregulación de la temperatura del recipiente sin interferir en el funcionamiento normal de la aplicación.<br />• Modelado electrotérmico: El análisis y desarrollo de nuevas aplicaciones para inducción domestica requieren conocer el rendimiento electrotérmico del sistema y sus parámetros de funcionamiento, lo cual se suele obtener mediante el modelado del sistema inductor-carga. En esta tesis se han presentado las siguientes propuestas para mejorar las simulaciones de sistemas domésticos de calentamiento por inducción: la simplificación en el modelado de baterías de cocina con insertos (recipientes multimaterial), el acoplamiento entre los modelos electromagnético y térmico, y la inclusión de no linealidades magnéticas.<br />Por un lado, se ha desarrollado un modelo electromagnético equivalente para recipientes con varios materiales. Este enfoque propone representar estos recipientes como un único material con propiedades electromagnéticas equivalentes, lo cual facilita la caracterización de los recipientes con insertos de aluminio y reduce la complejidad y coste computacional de las simulaciones.<br />Por otro lado, se ha desarrollado un modelo electrotérmico integrando las partes eléctrica y térmica. Este modelo se ha adaptado para abordar los retos específicos relacionados con el calentamiento doméstico por inducción, incluido el cálculo de los coeficientes de pérdidas térmicas. Asimismo, se ha introducido un método que tiene en cuenta las variaciones de las propiedades magnéticas en relación con la temperatura y la intensidad del campo magnético.<br />• Diseño de nuevos utensilios de cocina para inducción adaptados a procesos culinarios específicos: En concreto se ha diseñado una carga sumergible para calentamiento por inducción doméstico que permite la preparación de infusiones en la propia taza cerámica donde se consume habitualmente. La carga propuesta tiene la forma de un pequeño disco con paredes laterales en el borde, lo que facilita su inserción o incrustación en recipientes pequeños, como tazas. Esta forma de carga genera un camino de baja reluctancia para el campo magnético y facilita la concentración del mismo en la carga, permitiendo la recepción eficiente de la energía de las placas de inducción comerciales. Comparado con soluciones convencionales para preparación de infusiones como los microondas, este calentador destaca por ser más eficiente y rápido, asegurando una distribución homogénea del calor. En comparación con las teteras, requiere menos tiempo de preparación, y su diseño evita el<br />desperdicio de líquido y energía debido al llenado excesivo del mismo, lo que lo convierte en una opción más cómoda para el uso diario.<br /> |
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