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    Leccion 10.- Hornos industriales. 10.1.- Definicin de hornos industriales. Los hornos industriales son los equipos o dispositivos utilizados en la industria, en los que se calientan los materiales y 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: - Alcanzar la temperatura necesaria para que se produzcan las reacciones qumicas necesarias para la obtencin de un determinado producto.

    - Cambios de estado (Fusin de los metales y vaporizacin). - Ablandar para una operacin de conformado posterior. - Tratar trmicamente para impartir determinadas propiedades. - Recubrir las piezas con otros elementos, operacin que se facilita frecuentemente operando a temperatura

    superior a la del ambiente (Vitrificado de los productos cermicos). En el trabajo de los metales, la temperatura desempea un papel de gran importancia. Las temperaturas elevadas vuelven ms blandos la mayora de los metales, capacitndolos para las operaciones de deformacin por flexin, forja, estampacin, extrusin o laminacin. Las temperaturas todava ms elevadas funden los metales y tambin eliminan la acritud de los mismos; el proceso de calentamiento de los metales con este fin, enfriando despus de modo que no se produzca ninguna deformacin, se conoce como recocido. La elevacin de la temperatura por encima de un cierto punto crtico, seguida de un enfriamiento brusco, vuelve el acero ms duro y resistente pero con una ductilidad menor. Un nuevo calentamiento a una temperatura inferior al punto crtico disminuye la dureza y aumenta la ductilidad. Se conoce como tratamiento trmico el proceso completo que tiene por objeto producir unas propiedades fsicas deseadas, controlando la estructura cristalina. Las operaciones industriales abarcan una amplia gama de temperaturas, las cuales dependen del material a calentar y tambin (para un material dado) del objeto del proceso de calentamiento y de las operaciones subsiguientes. La tabla 10.1.1 contiene con cierta aproximacin las temperaturas de calentamiento de algunos materiales y procesos. As, atendiendo al tipo de efecto que el horno produce en el producto, se pueden tener: - Hornos para producir efectos fsicos en el producto, que a su vez pueden dividirse en:

    - Hornos de calentamiento - Hornos de fusin

    - Hornos para producir efectos qumicos en el producto (Reduccin sin fusin, fusiones reductoras,

    sinterizacin, tostacin, calcinacin, volatilizacin reductora, volatilizacin, metalotermias, etc). Hay que sealar que la definicin anterior, aparentemente clara, no lo es tanto en la prctica, ya que es frecuente utilizar otros trminos tales como: 1.- Estufas, para hornos que operen a baja temperatura pero sin definir sta, normalmente hasta 500-600 C.

    Se utiliza la denominacin estufas Cooper para los precalentadores de aire en hornos altos que operan a altas temperaturas.

    2.- Secaderos (tambin denominados, cuando se realiza por elevacin de la temperatura, estufas de secado). La temperatura de secado puede ser elevada y adoptar una tcnica de construccin similar a la de los hornos.

    3.- Bateras de coque son las series de hornos en forma de celda utilizadas en la produccin del coque. 4.- Arcas de recocer en la industria del vidrio. 5.- Incineradores, equipos destinados a la combustin y eliminacin de residuos.

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    Tabla 10.1.1.- Temperaturas de calentamiento de algunos materiales y procesos.

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    Tabla 10.1.1.- Temperaturas de calentamiento de algunos materiales y procesos (Continuacin).

    Para evitar ambigedades se denominar hornos a todos aquellos equipos o instalaciones que operan, en todo o en parte del proceso, a temperatura superior a la ambiente. La energa calorfica requerida para el calentamiento de los hornos puede proceder de: 1.- Gases calientes (Llama) producidos en la combustin de combustibles slidos, lquidos o gaseosos que

    calientan las piezas por contacto directo entre ambos o indirectamente a travs de paredes o tubos radiantes o intercambiadores en general.

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    2.-Energa elctrica en diversas formas:

    - Arco voltaico de corriente alterna o continua. - Induccin electromagntica. - Alta frecuencia en forma de dielectricidad o microondas. - Resistencia hmica directa de las piezas. - Resistencias elctricas dispuestas en el horno que se calientan por efecto Joule y ceden calor a la carga por las diversas formas de transmisin de calor.

    La forma de calentamiento da lugar a la clasificacin de los hornos en dos grandes grupos, con diversos tipos:

    1.- HORNOS DE LLAMA 1.1.- HORNOS VERTICALES O DE CUBA 1.2.- HORNOS DE BALSA 1.3.- HORNOS ROTATORIOS 1.4.- HORNOS TUNEL

    2.- HORNOS ELECTRICOS 2.1.- HORNOS DE RESISTENCIAS. 2.2.- HORNOS DE ARCO 2.3.- HORNOS DE INDUCCION Son evidentes algunas de las ventajas del calentamiento elctrico que se sealan a continuacin: 1.- Ausencia de humos de combustin. 2.- Mejores condiciones de trabajo alrededor del horno y ambientales por el exterior. 3.- Mayor seguridad del personal. 4.- Posibilidad de mantener los hornos sin vigilancia fuera de las horas de trabajo por eliminacin del

    peligro de explosiones. 5.-Ms simple utilizacin de las fibras cermicas como aislamiento del horno. 6.- Gran elasticidad de funcionamiento y sencilla automatizacin de los hornos. Ha sido frecuente la instalacin de los diversos hornos de una planta industrial en un recinto propio denominado departamento de hornos o de tratamientos trmicos, con el coste que ello supone por el transporte de las piezas desde el mecanizado y hasta la lnea de montaje o proceso posterior. Los hornos elctricos permiten instalar los hornos dentro de las lneas de produccin, ya que se consiguen condiciones ambientales perfectamente aceptables. En los hornos de llama se hace referencia al tipo de recinto, el cual tambin puede darse en los hornos elctricos. As, los hornos elctricos de resistencia segn el tipo de recinto pueden ser: - Hornos de solera.

    - Hornos de balsa. - Hornos de soleras mltiples. - Hornos de solera giratoria. - Hornos de tnel. - Hornos rotativos. - Hornos de solera mvil. - Hornos de crisol. - Hornos de mufla. - Hornos de cuba.

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    10.2.- Campos de aplicacin de los hornos industriales. Los campos de aplicacin se pueden clasificar por los diferentes tipos de industrias, con una indicacin somera de los hornos utilizados o de las operaciones realizadas en ellos. 10.2.1.- Industria siderrgica. - Hornos altos de reduccin de mineral de hierro. - Mezcladores de arrabio calentados por llamas o por induccin. - Convertidores de acero. - Hornos de arco para fusin de chatarra. - Hornos de fusin por induccin de chatarra. - Hornos de recalentar para las operaciones de laminacin, forja, extrusin, de muy diferentes tipos. - Hornos de tratamientos trmicos de barras, redondos, chapas, perfiles, bobinas, etc. - Equipos auxiliares, tales como: precalentadores de cestas de carga y de cucharas de colada, hornos de laboratorio, atmsferas controladas, etc.

    - Hornos de fabricacin de ferroaleaciones (Fe-Si, Fe-Mn, Si-Mn, Fe-W, Fe-Mo, Fe-Ti, Fe-V, etc.), incluyndose en este apartado, por la gran semejanza del procedimiento, la fabricacin del silicio metal, carburo de calcio, etc.

    10.2.2.- Industria del aluminio. - Celdas de electrlisis gnea para transformar almina en aluminio fundido. - Hornos de fusin y mantenimiento, a partir de chatarra o aluminio fundido. - Hornos de recalentar placas o redondos para laminacin o extrusin. - Hornos de tratamientos trmicos, fundamentalmente recocido, pero tambin solubilizacin, maduracin o envejecimiento.

    - Equipos auxiliares, tales como: atmsferas controladas para tratamientos trmicos, precalentadores de matrices para extrusin, precalentadores de chatarra, hornos de tratamiento trmico de utillajes, etc.

    Se incluyen en este campo, no slo las aleaciones de aluminio, sino tambin el magnesio y sus aleaciones que denominamos metales ligeros en general. 10.2.3.-Industria del cobre y sus aleaciones que se denominan en general metales no frricos pesados,

    tales como bronces, latones, cupronqueles, alpacas, etc. - Hornos de reduccin de minerales. - Hornos de fusin de chatarra del tipo de reverbero o crisol. - Hornos de recalentamiento para laminacin, forja, extrusin o estampacin. - Hornos de tratamientos trmicos, fundamentalmente recocidos y del tipo adecuado al producto a tratar. - Equipos auxiliares, tales como: atmsferas controladas o vaco, equipos de barnizado o esmaltado de hilos de cobre, etc. 10.2.4.- Industria de automocin. Incluye la fabricacin de coches, camiones, tractores, motocicletas y bicicletas. Es, tal vez, el campo de aplicaciones ms variado y que exige mayor nmero de unidades y mayor sofisticacin en los hornos, aunque su importancia econmica sea inferior a la de otros campos. En este campo se tienen: - Hornos de fusin de metales frricos y no frricos. - Hornos de tratamientos trmicos, de todos los tipos posibles prcticamente, dada la gran variedad de piezas existentes.

    - Hornos de preparacin y pintado de carroceras, de gran valor econmico.

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    - Instalaciones auxiliares, tales como: generadores de atmsferas controladas, tanques de temple, cmaras de enfriamiento, desengrasadores y hornos de lavado y secado, etc.

    10.2.5.- Fundiciones, tanto de metales frricos, como de metales no frricos. - Hornos de fusin y mantenimiento. - Hornos de tratamientos trmicos, continuos o intermitentes, de los tipos adecuados a la produccin, forma de las piezas, temperatura requerida, etc.

    - Equipos auxiliares, tales como hornos de secado de moldes y machos y, en alguna proporcin, tambin atmsferas controladas.

    10.2.6.- Industrias de productos manufacturados. Se incluyen