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HORNOS INDUSTRIALES
Entendemos
por hornos industriales los equipos o dispositivos utilizados en la industria,
en los que se calientan las piezas o elementos colocados en su interior por encima
de la temperatura ambiente. El objeto de este calentamiento puede ser muy
variado, por ejemplo:
·
Fundir.
·
Ablandar para una operación de
conformación posterior.
·
Tratar térmicamente para
impartir determinadas propiedades
·
Recubrir las piezas con otros elementos,
operación que se facilita frecuentemente operando a temperatura superior
a la del ambiente.
·
Arcas de recocer en la industria del
vidrio.
·
Incineradores, equipos destinados a
la combustión y/o eliminación de residuos.
Reservamos
el término “Estufas”, para hornos que operen a baja
temperatura, normalmente hasta 500 -
Secaderos o
estufas de secado. La temperatura de secado puede ser elevada y adoptar una
técnica de construcción similar a la de los hornos.
Únicamente
consideramos los hornos industriales, es decir, los utilizados en industrias de
todo tipo, como hornos y sistemas para cerámica, metal, dental,
laboratorio, tratamiento térmico, plásticos, hornos de
laboratorio, hornos de fusión, hornos de templado, hornos de
cámara, baño para enfriamiento, hornos de revenido, hornos
continuos, hornos de esmaltado, hornos de desaglomerado,
hornos de fusing, hornos a gas, hornos de
recocido, hornos de gradiente, hornos de temple, hornos de campana, hornos de
solera calentada, hornos de vagoneta, hornos de alta temperatura, hornos crisol
basculante, horno mufla, horno raku, horno retorta,
horno tubular, horno de baño salino, hornos de envejecimiento, hornos de
cocción rápida, hornos gas protector, hornos de
sinterización, hornos especiales, hornos de crisol, estufas, secaderos,
hornos de aire circulante, hornos de vacío, hornos de
incineración, hornos de precalentamiento, hornos de fusión a la
cera perdida, hornos para tratamientos térmicos, etc.
La
energía calorífica requerida para el calentamiento de los hornos
puede proceder de:
·
Gases calientes producidos en la
combustión de combustibles sólidos, líquidos o gaseosos
que calientan las piezas por contacto directo entre ambos o indirectamente a
través de tubos radiantes o intercambiadores en general.
·
Energía eléctrica en
diversas formas:
TIPOS DE HORNOS
HORNOS DE REVERBERO
Los hornos
de reverbero se utilizan para la fundición de piezas de grandes
dimensiones, tanto de metales férreos como de metales no férreos,
como cobre latón, bronce y aluminio.
Los hornos
de reverbero son de poca altura y gran longitud. En uno de los extremos se
encuentra el hogar donde se quema el combustible, y en el extremo opuesto la
chimenea. Las llamas y productos de la combustión atraviesan el horno y
son dirigidos, por la bóveda de forma adecuada hacia la solera del
horno, donde está situada la carga del metal que se desea fundir. Esta
carga se calienta, no solo por su contacto con las llamas y gases calientes
sino también por el calor de radiación de la bóveda del
horno de reverbero.
Aproximadamente,
la superficie de la solera es unas tres veces mayor que la de la parrilla y sus
dimensiones oscilan entre un ancho de
HORNOS ROTATIVOS
Los hornos
rotativos están formados por una envoltura cilíndrica de acero,
de eje sensiblemente horizontal, que termina con dos estructuras, una en cada
extremo. En uno de los extremos está situado el quemador y en el otro la
salida de los gases quemados, que generalmente pasan por un sistema de
recuperación de calor para precalentar el aire de soplado antes de ser
evacuados por la chimenea. Todo el interior del horno está revestido con
un material refractario. El combustible puede ser gas, gasoil o carbón
pulverizado.
Los hornos rotativos
se han considerado como hornos de reverbero perfeccionados, ya que
además de calentarse la carga por el contacto de las llamas y gases y
por la radiación de a bóveda caliente, se calienta también
por el contacto directo con la parte superior del horno, que al girar queda
bajo la carga. Con esto se consigue un notable acortamiento del tiempo de
fusión, pues se logra evitar el efecto aislante de la capa de escorias,
que flota sobre el baño, que en los hornos de reverbero ordinarios dificulta
el calentamiento de la masa del metal.
La capacidad
de los hornos rotativos para la fusión de los metales varía
ordinariamente entre los 50 Kg y las 5 Tm aunque se
han llegado a construir hornos para la fabricación del acero de hasta
100 Tm. También se construyen hornos oscilantes que no llegan a girar,
sino solamente oscilar de un lado a otro.
Los hornos
rotativos se emplean para fundir toda clase de metales y aleaciones, como
cobre, bronce, latón, aluminio, fundiciones, maleables, aceros, etc., y
para la incineración o calcinación.
HORNOS DE CRISOL
Los crisoles
son recipientes de arcilla mezclada con grafito y otras substancias, provistos
de tapa para cierre hermético, que una vez cargados y cerrados se
caldean en los denominados hornos de crisoles, utilizando como elemento
calefactor gas, gasoil o electricidad.
La
fusión en crisoles es uno de los procedimientos más antiguos y
sencillos para elaborar metales, y todavía se emplea, y probablemente se
empleará siempre por la economía de su instalación sobre
todo para fundir pequeñas cantidades.
Los hornos
de crisoles se construyen para el caldeo de un solo crisol, cuya parte superior
sobresale del horno. Si los hornos son fijos se extrae el caldo con cuchara,
pero también se construyen hornos de crisol basculantes. En los que la
colada resulta más cómoda.
La ventaja
de los hornos de crisol, tanto fijos como basculantes, es que la carga queda
totalmente aislada, y por tanto, no se altera su
composición por efecto de los gases producidos en la combustión.
HORNOS ELÉCTRICOS
Los hornos
eléctricos tienen grandes ventajas para la fusión de los metales,
siendo las más destacadas las siguientes:
§
Pueden obtenerse temperaturas muy
elevadas hasta 3.500ºC en algunos tipos de hornos eléctricos.
§
Puede controlarse la velocidad de
elevación de temperatura, y mantener esta entre límites muy
precisos, con regulaciones completamente automáticas.
§
La carga queda por completo libre de
contaminación del gas combustible.
§
Puede controlarse perfectamente la
atmósfera en contacto con la masa fundida, haciéndola oxidante o
reductora a voluntad, e incluso en algún tipo de horno puede operarse en
vacío.
§
Tienen mayor duración los
revestimientos que en los demás tipos de hornos.
§
Se instalan en espacio reducido.
§
Su operación se realiza con
mayor higiene que la de los hornos otros tipos.
Los tipos
fundamentales de hornos eléctricos son los que a continuación se
indican.
HORNOS ELÉCTRICOS DE ARCO
Los hornos
eléctricos de arco están formados por una cuba de chapa de acero
revestida de material refractario, provista de electrodos de grafito o de
carbón amorfo. Los electrodos de carbón amorfo se forman en el
mismo horno, llenando las camisas que llevan los porta-electrodos de una mezcla
formada por antracita, cok metalúrgico, cok de petróleo y grafito
amasados con alquitrán.
El arco
salta entre los electrodos por intermedio del baño, y aunque se
construyen monofásicos, generalmente son trifásicos. Con los tres
electrodos verticales dispuestos en los vértices de un triángulo
equilátero. La cuba es cilíndrica, revestida con un material
ácido o básico, que reposa sobre ladrillos refractarios. La
bóveda esta revestida de ladrillos de sílice, que resisten
temperaturas de hasta 1.600ºC, y es desplazable para facilitar la carga.
El cierre de
estos hornos es hermético, logrando la estanqueidad de los orificios de
paso, por medio de cilindros refrigerados por camisas de agua, que prolongan
además la vida de los electrodos.
Los hornos
trabajan a tensiones comprendidas entre los 125 y 500 voltios,
obteniéndose dentro de cada tensión la regulación de la
intensidad y, por tanto, de la potencia del horno, por el alejamiento o
acercamiento de los electrodos al baño, lo que se realiza
automáticamente.
Casi todos
los hornos de este tipo son basculantes para facilitar la colada. Algunos
llevan un sistema de agitación electromagnética del baño
por medio de una bobina montada bajo la solera del horno.
Los hornos
eléctricos de arco se emplean en baños de sales y para la
fusión de acero, fundición de hierro, latones, bronces,
aleaciones de níquel, etc.
HORNOS ELÉCTRICOS DE INDUCCIÓN
En los
hornos eléctricos de inducción, el calor se genera por corrientes
inducidas por una corriente alterna.
HORNOS ELECTRÓNICOS.
En los hornos electrónicos el calor
se produce por la vibración molecular del cuerpo que se trata de
calentar cuando es sometido a un fuerte campo de radiaciones
electromagnéticas de muy alta frecuencia (frecuencias de radio).
HORNOS ELÉCTRICOS DE RESISTENCIA.
En los
hornos eléctricos de resistencia, el calor está producido por el
efecto Joule al circular una corriente eléctrica por una resistencia. Se
pueden fabricar para ser usados a temperaturas superiores a los 1.800ºC.
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