Funcionamiento del sistema de calentamiento dieléctrico y sus aplicaciones

Funcionamiento del sistema de calentamiento dieléctrico y sus aplicaciones

La invención de formas de cocinar los alimentos y utilizar el fuego ha jugado un papel importante en la evolución de los seres humanos. Hemos aprendido a usar el fuego para cocinar, para derretir rieles , para procesos de producción en industrias, etc. Pero el mayor avance se produjo cuando inventamos formas de hacer las mismas cosas sin usar fuego. Con el paso del tiempo y desarrollo de tecnologías , hemos desarrollado muchas alternativas para usar en lugar del fuego para los procesos de calentamiento. Uno de estos inventos notables es el principio de 'calentamiento dieléctrico'. Veamos cómo funciona este principio y cómo se está aplicando.

¿Qué es el calentamiento dieléctrico?

La definición de calentamiento dieléctrico se puede establecer como: 'el proceso de calentamiento del material provocando un movimiento dieléctrico en sus moléculas utilizando campos eléctricos alternos “. Todos los materiales están formados por moléculas compuestas por átomos. los Diagrama del circuito de calefacción dieléctrica se muestra a continuación.


Las moléculas polares contienen momentos dipolares eléctricos. Cuando tales moléculas se exponen al campo eléctrico, intentan alinearse en la dirección del campo. Cuando el campo aplicado oscila, estas moléculas del material experimentan rotaciones para mantenerse alineadas con el campo. Cuando el campo cambia de dirección, estas moléculas también invierten su dirección. Este proceso se llama 'Rotación dieléctrica'.



Calentamiento dieléctrico

Calentamiento dieléctrico

La temperatura de las moléculas está relacionada con la energía cinética de las moléculas. En la rotación dieléctrica de las moléculas, a medida que aumenta la energía cinética de las moléculas, aumenta la temperatura de las moléculas. Cuando las moléculas chocan o entran en contacto con otras moléculas, esta energía se transfiere a todas las partes del material, calentando así el material.

Por lo tanto, la rotación dieléctrica en el material a menudo se denomina calentamiento dieléctrico del material. Este calentamiento se realiza utilizando campos eléctricos de frecuencias de RF o campos electromagnéticos. El campo aplicado debe oscilar para que tenga lugar la rotación dieléctrica. La frecuencia y longitud de onda del campo aplicado también afectan el funcionamiento del sistema.

Trabajo de calentamiento dieléctrico

Como se describe a continuación, el diagrama del circuito del sistema de calentamiento dieléctrico consta de dos placas de metal a las que se aplica el campo eléctrico. El material a calentar se coloca entre estos dos metales. Hay dos tipos de formas en las que el material se calienta mediante el proceso de calentamiento.


Calentamiento mediante ondas de baja frecuencia, como efecto de campo cercano y calentamiento con ondas de alta frecuencia mediante ondas electromagnéticas. El tipo de materiales calentados con estos diferentes tipos de ondas también es diferente.

Las ondas de baja frecuencia tienen longitudes de onda más altas. Por tanto, pueden penetrar a través de materiales no conductores más profundamente que las ondas electromagnéticas. Los sistemas que utilizan campos de baja frecuencia deben tener una distancia entre el radiador y el absorbedor menor que 1 / 2π de la longitud de onda. Entonces, el proceso de calentamiento utilizando un campo eléctrico de baja frecuencia es un proceso de contacto cercano.

Los sistemas de frecuencias más altas tienen longitudes de onda más bajas. Ondas electromagnéticas y microondas se utilizan para estos sistemas. En estos sistemas, la distancia entre las placas de metal es mayor que la longitud de onda del campo aplicado. En estos sistemas, se forman ondas electromagnéticas de campo lejano convencionales entre las placas de metal.

Aplicaciones del calentamiento dieléctrico

El principio de calentamiento dieléctrico que utiliza campos eléctricos de alta frecuencia se propuso en la década de 1930 en Bell Telephone Laboratories. Al variar la frecuencia de los campos eléctricos, los sistemas dieléctricos están diseñados para muchos tipos de aplicaciones.

Cuando se utilizan microondas

En este calentamiento dieléctrico, los 2,45 GHz del microondas de frecuencia se utiliza. Los hornos microondas utilizados en el hogar son un ejemplo de este tipo de aplicaciones. Estos sistemas proporcionan un sistema de calefacción menos penetrante y altamente eficiente. El calentamiento volumétrico por microondas proporciona una mayor profundidad de penetración. Por tanto, este calentamiento se utiliza para calentar líquidos, suspensiones y sólidos a escala industrial.

Horno microondas

Horno microondas

El calentamiento volumétrico por microondas se aplica para pasteurización, pasteurización flash, química de microondas, esterilización, conservación de alimentos, producción de biocombustible, etc.

Cuando se utilizan frecuencias de radio

  • El dieléctrico de RF a menudo encuentra aplicaciones en el área de producción de cultivos.
  • Este tipo de calentamiento se utiliza para matar algunas plagas en los alimentos después de la cosecha del cultivo.
  • Este tipo de calentamiento puede calentar materiales de manera uniforme.
  • Este tipo de calentamiento puede procesar los alimentos rápidamente.
  • La diatermia, el proceso de calentamiento de los músculos por radiofrecuencia para la terapia muscular, utiliza este tipo de calentamiento.
  • El proceso llamado terapia de hipertermia, en el que se utilizan temperaturas más altas para
  • matar el cáncer y los tejidos tumorales, se aplica calentamiento con frecuencias de RF
Diatermia de onda corta

Diatermia de onda corta

Procesamiento de alimentos

En el post-horneado de galletas en la línea de producción, el calentamiento dieléctrico de RF reducirá el tiempo de horneado. Se pueden producir galletas del tamaño, la forma y el color correctos con el horno, pero el calentamiento por RF puede eliminar la humedad restante de las partes ya secas de las galletas.

  • El calentamiento por RF puede aumentar la capacidad del horno, utilizado en las fábricas de producción de alimentos, hasta en un 50%.
  • Los productos para bebés a base de cereales y los cereales para el desayuno utilizan el post-horneado mediante calentamiento dieléctrico de RF.
  • En el secado de alimentos, la cocción dieléctrica se utiliza junto con la cocción convencional.
  • Cuando se utiliza un dieléctrico electromagnético para hornear, se logra una mejor calidad de los alimentos.
  • Las propiedades nutricionales y sensoriales de los alimentos se pueden conservar durante el procesamiento de alimentos cuando se utiliza calentamiento dieléctrico electromagnético, ya que se pueden lograr temperaturas de procesamiento más altas en un período de tiempo más corto.

Desde el período de su invención, el calentamiento dieléctrico se utiliza de diversas formas. De una comida increíble procesador Para un método preciso de electrocirugía, el dieléctrico había encontrado su aplicación en casi todos los campos de la ciencia.

La configuración del mecanismo de calentamiento dieléctrico se puede ver como similar a la estructura de el condensador . En el condensador, el dieléctrico se coloca entre dos placas conductoras y la electricidad se produce en un dieléctrico. Mientras que en un sistema de calentamiento dieléctrico, el material a calentar se coloca entre dos placas conductoras, a las que se aplica un campo eléctrico y se genera calor dentro del material.

Hoy en día calentamiento dieléctrico ha encontrado muchas aplicaciones en la industria agrícola, para la implementación de muchos métodos de control de plagas. El campo eléctrico aplicado para un horno de microondas es un campo de frecuencia más baja o más alta?