ES2948648B2 - PORTABLE CONCRETE CURING DEVICE USING INDUCTION HEATING - Google Patents
PORTABLE CONCRETE CURING DEVICE USING INDUCTION HEATINGInfo
- Publication number
- ES2948648B2 ES2948648B2 ES202390057A ES202390057A ES2948648B2 ES 2948648 B2 ES2948648 B2 ES 2948648B2 ES 202390057 A ES202390057 A ES 202390057A ES 202390057 A ES202390057 A ES 202390057A ES 2948648 B2 ES2948648 B2 ES 2948648B2
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- formwork
- induction heating
- concrete
- inductor
- heating unit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000004567 concrete Substances 0.000 title claims description 42
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 title claims description 37
- 230000006698 induction Effects 0.000 title claims description 22
- 238000009415 formwork Methods 0.000 claims description 56
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 claims description 15
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 6
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 claims description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 4
- 239000011150 reinforced concrete Substances 0.000 claims description 4
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims description 3
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000002860 competitive effect Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 2
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- WYTGDNHDOZPMIW-RCBQFDQVSA-N alstonine Natural products C1=CC2=C3C=CC=CC3=NC2=C2N1C[C@H]1[C@H](C)OC=C(C(=O)OC)[C@H]1C2 WYTGDNHDOZPMIW-RCBQFDQVSA-N 0.000 description 1
- 238000004873 anchoring Methods 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 230000036571 hydration Effects 0.000 description 1
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E04—BUILDING
- E04G—SCAFFOLDING; FORMS; SHUTTERING; BUILDING IMPLEMENTS OR AIDS, OR THEIR USE; HANDLING BUILDING MATERIALS ON THE SITE; REPAIRING, BREAKING-UP OR OTHER WORK ON EXISTING BUILDINGS
- E04G9/00—Forming or shuttering elements for general use
- E04G9/10—Forming or shuttering elements for general use with additional peculiarities such as surface shaping, insulating or heating, permeability to water or air
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Architecture (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- General Induction Heating (AREA)
- On-Site Construction Work That Accompanies The Preparation And Application Of Concrete (AREA)
Description
DESCRIPCIÓNDESCRIPTION
DISPOSITIVO PORTÁTIL DE CURADO DE HORMIGÓN MEDIANTE CALENTAMIENTOPORTABLE CONCRETE CURING DEVICE USING HEATING
POR INDUCCIÓNINDUCTIVELY
Sector de la técnicaTechnical sector
La presente invención está relacionada con los sistemas dedicados al calentamiento del hormigón para favorecer su curado en el campo de la construcción, y más concretamente con un dispositivo para el curado de hormigón mediante calentamiento por inducción. The present invention is related to systems dedicated to heating concrete to promote its curing in the field of construction, and more specifically with a device for curing concrete by induction heating.
Estado de la técnicaState of the art
En el ámbito de la construcción de hormigón, para dar forma a los elementos estructurales se emplea el llamado encofrado. Dicho encofrado es un molde que se rellena de hormigón que además de dar forma al elemento estructural, debe ser capaz de soportar el peso del hormigón hasta que este alcance la resistencia necesaria para hacerlo por sí mismo. En edificación, los encofrados se realizan fundamentalmente en materiales metálicos o en madera. De estos dos tipos se usan más los metálicos por su mayor durabilidad y reutilización. In the field of concrete construction, so-called formwork is used to shape the structural elements. Said formwork is a mold that is filled with concrete that, in addition to giving shape to the structural element, must be able to support the weight of the concrete until it reaches the necessary strength to do it on its own. In construction, formwork is mainly made of metal materials or wood. Of these two types, metal ones are used more due to their greater durability and reuse.
En edificación, el conjunto de la obra avanza al ritmo que avanza el fraguado del hormigón que rellena los encofrados. Durante la obra, el contratista tiene alquilado equipos (grúas, tuneladoras, etc..) y contratadas personas, por ello, acortar la duración de la obra es crítico para la presentación de una oferta más competitiva en una licitación. In construction, the entire work progresses at the rate that the setting of the concrete that fills the formwork advances. During the work, the contractor has rented equipment (cranes, tunnel boring machines, etc.) and hired people, therefore, shortening the duration of the work is critical for presenting a more competitive offer in a tender.
En este sentido es necesario reducir los tiempos de curación del hormigón. El tiempo de fraguado o curado del hormigón dependerá de la temperatura y el grado de humedad en el ambiente. Es importante que el hormigón este en un rango de temperatura especifico durante el proceso de curado que dura normalmente entre 5-7 días desde el vertido. Si la temperatura es muy alta el agua se evapora perdiendo constitución el hormigón, por el contrario, si la temperatura es fría debido por ejemplo al clima, en el proceso de curado no reaccionaría con el cemento. In this sense it is necessary to reduce concrete curing times. The setting or curing time of concrete will depend on the temperature and degree of humidity in the environment. It is important that the concrete be in a specific temperature range during the curing process, which normally lasts between 5-7 days from pouring. If the temperature is very high, the water evaporates, losing the constitution of the concrete. On the contrary, if the temperature is cold due to the weather, for example, it would not react with the cement during the curing process.
Por lo tanto, para optimizar tiempos de fraguado se debe mantener la temperatura controlada. Además, habrá que tener en cuenta que si la diferencia de temperatura entre el núcleo y la superficie es mayor de 15° puede haber roturas. Therefore, to optimize setting times, the temperature must be kept controlled. Furthermore, it must be taken into account that if the temperature difference between the core and the surface is greater than 15° there may be breakage.
Una solución conocida para este fin es el uso de mantas térmicas que llevan a cabo un calentamiento del hormigón posicionando las mismas sobre el hormigón después de ser vertido. Estas mantas disponen de un elemento de calentamiento como puede ser un material de acoplamiento electrotérmico o un elemento resistivo. Se conectan a una fuente eléctrica de corriente alterna o continua, suministradas comúnmente por un generador, y aportan calor al hormigón para su fraguado. Con esta solución se acortan los tiempos de fraguado, así como se permite el fraguado del hormigón en climas o estaciones del año frías. A known solution for this purpose is the use of thermal blankets that heat the concrete by positioning them on the concrete after being poured. These blankets have a heating element such as an electrothermal coupling material or a resistive element. They are connected to an alternating or direct current electrical source, commonly supplied by a generator, and provide heat to the concrete for its setting. With this solution, setting times are shortened, as well as allowing concrete to set in cold climates or seasons.
Sin embargo, el problema de estas mantas térmicas es la limitación de tamaños, y las limitaciones por las diferentes geometrías de los encofrados, que necesitarían de una manta con geometría específica para cada encofrado, no siendo válida para todo tipo de superficies. Además de que es un elemento delicado que para su utilización en obra donde el ritmo y condiciones de trabajo pueden dañar este tipo de mantas sin permitir que sean reutilizables o incluso no válidas durante el propio fraguado debido a su deterioro. However, the problem with these thermal blankets is the limitation of sizes, and the limitations due to the different geometries of the formwork, which would require a blanket with a specific geometry for each formwork, not being valid for all types of surfaces. In addition, it is a delicate element for use on construction sites where the pace and working conditions can damage this type of blankets, preventing them from being reusable or even invalid during the setting itself due to their deterioration.
Otra solución conocida para el curado del hormigón es la protegida en el documento de Patente RU2633607, en el que se divulga un dispositivo con una bobina de inducción plana de forma cuadrada que forma parte integrante de la estructura de los paneles de encofrado, donde unos cables de alimentación de un alternador de baja frecuencia se conectan a los terminales del panel de encofrado, y se aplica una tensión desde el transformador a la bobina para la creación de un flujo magnético. Esto provoca que las corrientes de Foucault surjan en las superficies de refuerzo del hormigón calentándose y de acuerdo con el principio de intercambio de calor por convección la mezcla se calienta y se mantiene a la temperatura requerida. Este sistema permite integrar bobinas planas en cualquier encofrado de madera, sin embargo, está limitado a un solo panel encofrado no siendo posible su reutilización hasta que dicho panel es retirado para poder situarlo en su próximo emplazamiento, esto sumado a la dificultad de fabricación, aumenta considerablemente los costes, siendo necesaria la fabricación de este tipo de encofrados para toda la obra en cuestión. Another known solution for curing concrete is the one protected in Patent document RU2633607, which discloses a device with a square-shaped flat induction coil that forms an integral part of the structure of the formwork panels, where some cables Power supplies from a low-frequency alternator are connected to the terminals of the formwork panel, and a voltage is applied from the transformer to the coil to create a magnetic flux. This causes eddy currents to arise in the heating reinforcing surfaces of the concrete and according to the principle of convective heat exchange the mixture is heated and maintained at the required temperature. This system allows flat coils to be integrated into any wooden formwork, however, it is limited to a single formwork panel and its reuse is not possible until said panel is removed to be able to place it in its next location. This, added to the difficulty of manufacturing, increases considerably the costs, being necessary to manufacture this type of formwork for the entire work in question.
A la vista de las descritas desventajas o limitaciones que presentan las soluciones existentes en la actualidad, resulta necesaria una solución que permita el calentamiento de encofrados metálicos para reducir el tiempo de fraguado del hormigón, a la vez que se proporciona un sistema portátil y versátil para cualquier tipo de geometría de encofrado. In view of the described disadvantages or limitations of currently existing solutions, a solution is necessary that allows the heating of metal formwork to reduce the setting time of concrete, while providing a portable and versatile system for any type of formwork geometry.
Objeto de la invenciónObject of the invention
Con la finalidad de cumplir este objetivo y solucionar los problemas técnicos comentados hasta el momento, además de aportar ventajas adicionales que se pueden derivar más adelante, la presente invención proporciona un dispositivo portátil de curado de hormigón mediante calentamiento de encofrado ferromagnético por inducción de alta frecuencia con un convertidor de potencia resonante, el dispositivo comprende una unidad de calentamiento por inducción disponible exteriormente sobre la superficie exterior del encofrado ferromagnético y alimentada por el convertidor de potencia resonante, siendo la unidad de calentamiento por inducción al menos un cable inductor unifilar dispuesto a modo de serpentín plano en forma de horquilla con una longitud adecuada para cubrir toda la superficie exterior del encofrado metálico. In order to meet this objective and solve the technical problems discussed so far, in addition to providing additional advantages that can be derived later, the present invention provides a portable device for curing concrete by heating ferromagnetic formwork by high frequency induction. with a resonant power converter, the device comprises an induction heating unit available externally on the outer surface of the ferromagnetic formwork and powered by the resonant power converter, the induction heating unit being at least one single-wire inductor cable arranged as flat coil in the shape of a fork with a length suitable to cover the entire exterior surface of the metal formwork.
Entendiéndose por superficie exterior del encofrado aquella que no se encuentra en contacto con el hormigón. Constituye una solución que permite su uso en diferentes encofrados ferromagnéticos de la obra, facilitando su portabilidad de modo que se puede poner y retirar cuando sea oportuno, siendo configurable en función de las necesidades de calentamiento. A diferencia de otras soluciones en las que la unidad de calentamiento por inducción queda integrada en el propio encofrado impidiendo su traslado independiente. The exterior surface of the formwork is understood to be that which is not in contact with the concrete. It constitutes a solution that allows its use in different ferromagnetic formworks on the construction site, facilitating its portability so that it can be placed and removed when appropriate, being configurable depending on the heating needs. Unlike other solutions in which the induction heating unit is integrated into the formwork itself, preventing its independent transfer.
Además, gracias a su disposición sobre el encofrado, es adaptable a diferentes geometrías de encofrados, siendo un dispositivo versátil que puede ser empleado para encofrados de muros, pilares, vigas, forjados e incluso cimentaciones o estructuras que requieran de tratamiento térmico. De esta forma repartiendo el cable inductor a lo largo del encofrado en líneas paralelas de ida y vuelta, equidistantes unas de otras, se cubre toda la superficie exterior del encofrado consiguiendo un calentamiento más homogéneo y efectivo del hormigón. Se solventa el problema de la limitación de tamaño de las mantas térmicas, que dificultan un calentamiento homogéneo del hormigón. También constituye un dispositivo más resistente que las mantas térmicas para su utilización en obra, donde el tratamiento no suele ser el más adecuado. Asimismo, se minimiza el consumo de energía evitando perdidas de calor como las que se pueden producir en las soluciones conocidas. Furthermore, thanks to its arrangement on the formwork, it is adaptable to different formwork geometries, being a versatile device that can be used for formwork for walls, pillars, beams, slabs and even foundations or structures that require heat treatment. In this way, distributing the inductor cable along the formwork in parallel round-trip lines, equidistant from each other, covers the entire exterior surface of the formwork, achieving more homogeneous and effective heating of the concrete. The problem of the size limitation of thermal blankets, which hinders homogeneous heating of the concrete, is solved. It is also a more resistant device than thermal blankets for use on construction sites, where the treatment is usually not the most appropriate. Likewise, energy consumption is minimized, avoiding heat losses such as those that can occur in known solutions.
Mediante el convertidor de potencia resonante además se controla la temperatura monitorizando el aumento y disminución de la temperatura de una forma más precisa para evitar que los límites de temperatura sean sobrepasados. Using the resonant power converter, the temperature is also controlled by monitoring the increase and decrease in temperature in a more precise way to prevent the temperature limits from being exceeded.
Se obtiene por tanto un dispositivo para la aceleración del fraguado del hormigón, que le permite al contratista reducir sensiblemente los tiempos de curado del hormigón y acortar así la duración de la obra, con las ventajas que ello reporta. Además, con un sistema de calentamiento de encofrados se puede presentar una oferta más competitiva en precio y contar con un sistema de calentamiento propio que les hace independientes del proveedor de sistemas de encofrado. Therefore, a device is obtained to accelerate the setting of concrete, which allows the contractor to significantly reduce the curing times of the concrete and thus shorten the duration of the work, with the advantages that this brings. Furthermore, with a formwork heating system you can present a more competitive offer in price and have your own heating system that makes you independent of the formwork system supplier.
El cable inductor se dispone sobre la superficie del encofrado ferromagnético sin uniones atornilladas ni ninguna afección al encofrado. Esto permite su fácil instalación y retirada, y su adaptación a encofrados de cualquier geometría sin necesidad de practicar ninguna modificación al encofrado a calentar. The inductor cable is arranged on the surface of the ferromagnetic formwork without screwed joints or any effect on the formwork. This allows its easy installation and removal, and its adaptation to formwork of any geometry without the need to make any modification to the formwork to be heated.
Según una característica de la invención, el cable inductor se dispone paralelo a los refuerzos del hormigón en el caso de que este sea hormigón armado. De este modo, el cable se dispone paralelo a las varillas preferentemente horizontales de la malla de refuerzo, de manera que el dispositivo además de calentar el encofrado por inducción también consigue inducir una corriente en los refuerzos que provocan su calentamiento. Gracias a esta configuración, se consigue un calentamiento adicional del hormigón desde su núcleo reduciendo los tiempos de curado. According to a characteristic of the invention, the inductor cable is arranged parallel to the concrete reinforcements in the event that this is reinforced concrete. In this way, the cable is arranged parallel to the preferably horizontal rods of the reinforcing mesh, so that the device, in addition to heating the formwork by induction, also manages to induce a current in the reinforcements that cause them to heat up. Thanks to this configuration, additional heating of the concrete from its core is achieved, reducing curing times.
De acuerdo con una realización preferente de la invención, la unidad de calentamiento por inducción comprende una pluralidad de cables inductores dispuestos eléctricamente en paralelo. According to a preferred embodiment of the invention, the induction heating unit comprises a plurality of inductor cables electrically arranged in parallel.
Gracias a esta configuración, para una misma superficie de encofrado respecto a la disposición mediante un solo cable inductor, se reduce la sección del cable y por lo tanto un mejor comportamiento de la curvatura de los cables al tener menor sección. Además, con el empleo de un sistema de varios cables conectados eléctricamente en paralelo se puede abarcar una gran superficie a calefactar sin necesidad de manejar longitudes muy grandes de cable, permitiendo una mejor portabilidad y sencillez de colocación. Thanks to this configuration, for the same formwork surface compared to the arrangement using a single inductor cable, the cable section is reduced and therefore a better behavior of the curvature of the cables due to having a smaller section. Furthermore, with the use of a system of several cables electrically connected in parallel, a large surface area to be heated can be covered without the need to handle very long cable lengths, allowing better portability and ease of placement.
Preferentemente, el cable inductor metálico es de material de aluminio. De forma que es más fácilmente manejable y resulta en un dispositivo más económico. Preferably, the metallic inductor cable is made of aluminum material. So it is more easily manageable and results in a more economical device.
De acuerdo con otro aspecto de la invención, la unidad de calentamiento por inducción es fijable al encofrado ferromagnético mediante medios de unión removibles como adhesivos o imanes. No es necesario soportar fuerzas magnéticas, únicamente es necesario que el sistema de anclaje soporte el peso propio del cable inductor, facilitando con ello el montaje. According to another aspect of the invention, the induction heating unit is fixable to the ferromagnetic formwork by means of removable attachment means such as adhesives or magnets. It is not necessary to support magnetic forces, it is only necessary for the anchoring system to support the own weight of the inductor cable, thereby facilitating assembly.
También es objeto de la invención un procedimiento de curado de hormigón mediante el dispositivo reivindicado, y comprendiendo la etapa de disponer el cable o cables inductores enrollado, en bobina y colocarlo a modo de serpentín cubriendo por completo la superficie exterior del encofrado ferromagnético. Also the object of the invention is a concrete curing procedure using the claimed device, and comprising the step of arranging the coiled inductor cable or cables in a coil and placing it as a serpentine, completely covering the outer surface of the ferromagnetic formwork.
Descripción de las figurasDescription of the figures
La figura 1 muestra una vista esquemática en perspectiva de una realización preferente de la invención con un solo cable inductor fijado en el encofrado ferromagnético. Figure 1 shows a schematic perspective view of a preferred embodiment of the invention with a single inductor cable fixed in the ferromagnetic formwork.
La figura 2 muestra una vista esquemática en perspectiva de una realización alternativa de la invención con una pluralidad de cables inductores fijados eléctricamente paralelos en el encofrado ferromagnético. Figure 2 shows a schematic perspective view of an alternative embodiment of the invention with a plurality of inductor cables electrically fixed parallel in the ferromagnetic formwork.
Descripción detallada de la invenciónDetailed description of the invention
Las figuras corresponden a ejemplos no limitativos de realización práctica, pudiendo darse variantes en la conformación siempre que no se altere la esencia de la invención que se refiere a un dispositivo portátil de curado de hormigón mediante calentamiento de encofrado ferromagnético (1) por inducción de alta frecuencia con un convertidor de potencia resonante (2), que comprende una unidad de calentamiento por inducción (3) disponible exteriormente sobre la superficie exterior del encofrado ferromagnético (1) y alimentada por el convertidor de potencia resonante (2), siendo la unidad de calentamiento por inducción (3) al menos un cable inductor (4) unifilar dispuesto a modo de serpentín plano en forma de horquilla con una longitud adecuada para cubrir toda la superficie exterior del encofrado metálico. The figures correspond to non-limiting examples of practical implementation, and variations in the conformation may occur as long as the essence of the invention is not altered, which refers to a portable device for curing concrete by heating ferromagnetic formwork (1) by high-pressure induction. frequency with a resonant power converter (2), which comprises an induction heating unit (3) available externally on the outer surface of the ferromagnetic formwork (1) and powered by the resonant power converter (2), the unit being induction heating (3) at least one single-wire inductor cable (4) arranged as a flat fork-shaped coil with a length suitable to cover the entire exterior surface of the metal formwork.
En la figura 1 se muestra una realización preferente de la invención. Como se puede ver el dispositivo de curado de hormigón objeto de la invención comprende un convertidor de potencia resonante (2) para la alimentación de la unidad de calentamiento por inducción (3). Dicho convertidor de potencia resonante (2), consta de un convertidor DC-AC compuesto preferentemente por un puente en H de semiconductores IGBTs; un tanque resonante que comprende una inductancia y un banco de condensadores; una carga que preferentemente es un cable con su parte inductiva y resistiva; y un control ZVS (de las siglas en inglés zero voltaje switching). A preferred embodiment of the invention is shown in Figure 1. As can be seen, the concrete curing device object of the invention comprises a resonant power converter (2) to power the induction heating unit (3). Said resonant power converter (2) consists of a DC-AC converter preferably composed of an H-bridge of IGBTs semiconductors; a resonant tank comprising an inductance and a bank of capacitors; a load that preferably is a cable with its inductive and resistive part; and a ZVS (zero voltage switching) control.
El convertidor resonante (2) elimina la parte resistiva de la carga gracias a la implementación del tanque resonante, de manera que se elimina la parte resistiva del cable disponiendo únicamente de la inductiva. The resonant converter (2) eliminates the resistive part of the load thanks to the implementation of the resonant tank, so that the resistive part of the cable is eliminated, only having the inductive part.
Asimismo, mediante el control ZVS se consigue una eficacia muy alta en el convertidor (2) debido a que el control siempre va a funcionar a la frecuencia de resonancia. Lo que implica que no existirán perdidas por conmutación, ya que la tensión de conmutación cambiará en el paso de corriente 0. De modo que todo el consumo de energía será útil, sin perdidas como las que pueden existir en sistemas calefactados por resistencias u otro tipo de materiales. Likewise, through the ZVS control, a very high efficiency is achieved in the converter (2) because the control will always operate at the resonance frequency. Which implies that there will be no switching losses, since the switching voltage will change in current step 0. So that all the energy consumption will be useful, without losses such as those that may exist in systems heated by resistors or other types. of materials.
Midiendo la potencia en la carga, se compara con la de entrada y modificando la frecuencia de conmutación de los IGBTs automáticamente se consigue la potencia máxima en cada momento. By measuring the power in the load, it is compared with the input power and by modifying the switching frequency of the IGBTs, the maximum power is automatically achieved at all times.
El convertidor resonante (2) comprende cuatro etapas, rectificador de entrada, etapa de conversión DC-AC, tanque resonante y sistema de control. The resonant converter (2) comprises four stages, input rectifier, DC-AC conversion stage, resonant tank and control system.
El rectificador de entrada preferentemente será monofásico para potencias inferiores a los 15kW y trifásico para potencias superiores a los 15kW. The input rectifier will preferably be single-phase for powers less than 15kW and three-phase for powers greater than 15kW.
La etapa de conversión DC-AC está formada por cuatro semiconductores IGBT en configuración puente completo, siendo el objetivo de esta etapa la generación de una señal cuadrada con periodo de conmutación 0,5 y una frecuencia ajustable en torno a la frecuencia de resonancia del sistema. The DC-AC conversion stage is made up of four IGBT semiconductors in a full bridge configuration, the objective of this stage being the generation of a square signal with a switching period of 0.5 and an adjustable frequency around the system's resonance frequency. .
El tanque resonante comprende una inductancia en serie con el convertidor DC-AC de alta frecuencia y una capacidad en paralelo con el convertidor DC-AC. De forma que se consigue que el conjunto tanque resonante más cable inductor (4) muestre un comportamiento resistivo cuando es alimentado con la tensión cuadrada generada por el convertidor DC-AC a la frecuencia de resonancia. The resonant tank comprises an inductance in series with the high frequency DC-AC converter and a capacitance in parallel with the DC-AC converter. So that the resonant tank plus inductor cable assembly (4) shows a resistive behavior when it is supplied with the square voltage generated by the DC-AC converter at the resonant frequency.
Por último, el sistema de control agrupa por un lado los circuitos de sensorización necesarios para garantizar un correcto funcionamiento del dispositivo (máxima transferencia de potencia al cable inductor (4), garantizar que todos los valores de tensión, corriente y temperatura están dentro de los márgenes de funcionamiento nominales); y por otro lado, se encarga de modificar la frecuencia de trabajo del convertidor DC-AC con el fin de controlar el nivel de potencia transferido desde la red eléctrica hacia la carga, y además garantiza en todo momento un funcionamiento ZVS de forma que al conmutar siempre los semiconductores cuando la tensión a la que están sometidos es cero, las pérdidas del sistema se reducen y por lo tanto la eficiencia aumenta. Finally, the control system groups on the one hand the sensor circuits necessary to guarantee correct operation of the device (maximum power transfer to the inductor cable (4), guarantee that all voltage, current and temperature values are within the nominal operating margins); and on the other hand, it is responsible for modifying the working frequency of the DC-AC converter in order to control the level of power transferred from the electrical network to the load, and also guarantees ZVS operation at all times so that when switching always the semiconductors when the voltage to which they are subjected is zero, the system losses are reduced and therefore the efficiency increases.
De este modo se garantiza el mantenimiento de los parámetros para un curado correcto del hormigón, que preferentemente se mantendrán a temperaturas comprendidas entre los 15°C y 20°C siendo este intervalo en el cual se dan las hidrataciones más idóneas para el fraguado. In this way, the maintenance of the parameters for correct curing of the concrete is guaranteed, which will preferably be maintained at temperatures between 15°C and 20°C, this interval being the one in which the most suitable hydrations for setting occur.
Así, una vez que el hormigón es vertido en el encofrado ferromagnético (1), el dispositivo se transporta hacia dicho emplazamiento donde se sitúa el encofrado (1), y se dispone la unidad de calentamiento (3) sobre el encofrado (1) cubriendo toda su superficie exterior. Thus, once the concrete is poured into the ferromagnetic formwork (1), the device is transported to said location where the formwork (1) is located, and the heating unit (3) is arranged on the formwork (1) covering its entire outer surface.
Para la realización preferente de la figura 1, dicha unidad de calentamiento (3) es un cable inductor (4) unifilar, que inicialmente se encuentra preferentemente enrollado y se dispone a modo de serpentín plano en forma de horquilla siguiendo la geometría del encofrado preferentemente en líneas paralelas de ida y vuelta, equidistantes unas de otras. For the preferred embodiment of Figure 1, said heating unit (3) is a unifilar inductor cable (4), which is initially preferably coiled and is arranged as a flat coil in the shape of a fork following the geometry of the formwork, preferably in Parallel round-trip lines, equidistant from each other.
Como se puede ver en la figura 1, cuando el hormigón a calefactar es hormigón armado, preferentemente se dispone el cable inductor (4) de forma paralela a los refuerzos (5), es decir, paralelamente a las varillas metálicas de dicho refuerzo (5) del hormigón. Esta colocación del cable inductor (4) se realiza sin empleo de tornillos o elementos que puedan dañar la integridad del encofrado (1). Preferentemente, se fijará el cable inductor (4) al encofrado (1) mediante medios de unión removibles como adhesivos o imanes. Las zonas que no están adheridas al encofrado (1) como pueden ser curvas o nervios, no afectan al funcionamiento ya que no aportan potencia y no producen pérdidas y por lo tanto no reducen el rendimiento. As can be seen in Figure 1, when the concrete to be heated is reinforced concrete, the inductor cable (4) is preferably arranged parallel to the reinforcements (5), that is, parallel to the metal rods of said reinforcement (5). ) of concrete. This placement of the inductor cable (4) is carried out without the use of screws or elements that could damage the integrity of the formwork (1). Preferably, the inductor cable (4) will be fixed to the formwork (1) using removable attachment means such as adhesives or magnets. The areas that are not attached to the formwork (1), such as curves or ribs, do not affect operation since they do not provide power and do not produce losses and therefore do not reduce performance.
Dicho cable inductor (4) es preferentemente de aluminio de forma que permite una mejor colocación y transporte, además de ser un material más económico. Said inductor cable (4) is preferably made of aluminum so that it allows better placement and transportation, in addition to being a more economical material.
Una vez instalada la unidad de calentamiento (3), se le suministra la alimentación a alta corriente y frecuencia mediante el convertidor de potencia resonante (2), de forma que una corriente alterna atraviesa el cable inductor (4) generando un campo electromagnético uniforme que induce una corriente eléctrica en el encofrado (1) generando calor por efecto Joule, provocando el calentamiento del encofrado y promoviendo así el curado del hormigón según los parámetros deseados en función del tipo de constituyentes del mismo y de la climatología del lugar. Once the heating unit (3) is installed, power is supplied at high current and frequency through the resonant power converter (2), so that an alternating current passes through the inductor cable (4) generating a uniform electromagnetic field that It induces an electric current in the formwork (1), generating heat due to the Joule effect, causing the formwork to heat up and thus promoting the curing of the concrete according to the desired parameters depending on the type of its constituents and the climate of the location.
Igualmente, cuando se trate de hormigón armado, además del calentamiento del encofrado (1), se genera también calor por inducción en los refuerzos (5) del hormigón, contribuyendo a un calentamiento desde el núcleo del hormigón y, por lo tanto, mejorando el fraguado. Likewise, when it comes to reinforced concrete, in addition to the heating of the formwork (1), heat is also generated by induction in the reinforcements (5) of the concrete, contributing to heating from the core of the concrete and, therefore, improving the setting.
Según una realización alternativa de la invención, como se puede ver en la figura 2, está previsto que la unidad de calentamiento por inducción (3) comprenda una pluralidad de cables inductores (4). En este caso, se dispone de varios cables inductores (4) que son colocados en la superficie exterior del encofrado (1) dispuestos eléctricamente en paralelo, lo que concede la ventaja de tener que manipular longitudes de cable inductor (4) menores y adaptarse así mejor a la geometría del encofrado (1). According to an alternative embodiment of the invention, as can be seen in Figure 2, it is provided that the induction heating unit (3) comprises a plurality of inductor cables (4). In this case, there are several inductor cables (4) that are placed on the outer surface of the formwork (1) electrically arranged in parallel, which gives the advantage of having to manipulate shorter inductor cable lengths (4) and thus adapt better to the geometry of the formwork (1).
Claims (5)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/ES2020/070786 WO2022129649A1 (en) | 2020-12-14 | 2020-12-14 | Portable device for curing concrete by induction heating |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2948648A1 ES2948648A1 (en) | 2023-09-15 |
| ES2948648B2 true ES2948648B2 (en) | 2024-03-11 |
Family
ID=82058982
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES202390057A Active ES2948648B2 (en) | 2020-12-14 | 2020-12-14 | PORTABLE CONCRETE CURING DEVICE USING INDUCTION HEATING |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| ES (1) | ES2948648B2 (en) |
| WO (1) | WO2022129649A1 (en) |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101486414B1 (en) * | 2012-07-25 | 2015-01-27 | 한국철도기술연구원 | Apparatus and method for curing concrete using induction heating |
| RU2633607C1 (en) * | 2016-04-14 | 2017-10-13 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Новосибирский государственный архитектурно-строительный университет (Сибстрин) | Device for induction heating of monolithic reinforced concrete structures to be concreted |
| KR102086891B1 (en) * | 2017-11-13 | 2020-03-09 | 오상진 | Structure curing apparatus and structure curing method |
-
2020
- 2020-12-14 ES ES202390057A patent/ES2948648B2/en active Active
- 2020-12-14 WO PCT/ES2020/070786 patent/WO2022129649A1/en active Application Filing
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2022129649A1 (en) | 2022-06-23 |
| ES2948648A1 (en) | 2023-09-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3649725A (en) | Methods for accelerating the curing of concrete | |
| US9169643B2 (en) | Concrete slab forming apparatus | |
| ES2300080T3 (en) | PROCEDURE AND FEEDING DEVICE FOR AN INDUCTION HEATING DEVICE. | |
| CN103643626B (en) | A kind of control method of superrelation on curve type bridge pier pier shaft thermal stress cracks | |
| KR101486414B1 (en) | Apparatus and method for curing concrete using induction heating | |
| ES2329125T3 (en) | CONSTRUCTION STRUCTURE FOR PROTECTED BUILDINGS AGAINST RADIATION. | |
| ES2948648B2 (en) | PORTABLE CONCRETE CURING DEVICE USING INDUCTION HEATING | |
| KR20140039698A (en) | Concrete curing sheet for preventing plastic shrinkage crack, and curing method using the same | |
| RU2633607C1 (en) | Device for induction heating of monolithic reinforced concrete structures to be concreted | |
| WO2013085116A1 (en) | Heating form heated by microwaves and construction method of concrete structure | |
| CN113265946A (en) | Self-heating template capable of being rapidly installed at wet joint of bridge | |
| CN107905100B (en) | A kind of electric heating ice-melt snow bridge deck structure and its construction method | |
| CA1150722A (en) | Sandheat module | |
| ES2936722T3 (en) | Precast building element and method for manufacturing said precast building element | |
| KR101500806B1 (en) | The intelligent steel contrete structure | |
| KR100827683B1 (en) | Cooling and heating apparatus using heat pipe | |
| CN216664979U (en) | Basement post-cast strip protective structure | |
| CN220226223U (en) | Constructional column fixing template | |
| JPS6243086Y2 (en) | ||
| KR101274658B1 (en) | Method of preparing precast concrete using heating device heated by microwave | |
| SU1025835A1 (en) | Thermoactive form board | |
| KR20230105085A (en) | Slab structure having a heat-generating hollow reinforcing bar | |
| RU2182865C2 (en) | Molding base for manufacture of reinforced-concrete products on long beds | |
| BR102021020657A2 (en) | MODULES FOR STRUCTURING REINFORCEMENT IN SLAB CONSTRUCTION | |
| JP3561122B2 (en) | Thermal storage floor heating unit |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| BA2A | Patent application published |
Ref document number: 2948648 Country of ref document: ES Kind code of ref document: A1 Effective date: 20230915 |
|
| FG2A | Definitive protection |
Ref document number: 2948648 Country of ref document: ES Kind code of ref document: B2 Effective date: 20240311 |