¿Qué es un Horno Tubular?
Los hornos tubulares son una clase de hornos que se caracterizan por tener una estructura larga y tubular, similar a un cilindro.
Estos hornos generalmente son eléctricos y cuentan con elementos calefactores y materiales resistentes al calor dispuestos alrededor del tubo interior del horno. La configuración tubular permite lograr un calentamiento uniforme, un control preciso de la temperatura y una distribución variable de la misma.
Una de las ventajas de los hornos tubulares es que permiten un calentamiento y procesamiento eficiente, ya que la fuente de calor y el combustible se suministran directamente al tubo interior. Además, la forma del tubo facilita el control del flujo de material y las reacciones químicas que ocurren en el interior del horno.
Es importante destacar que el diseño y la construcción de los hornos tubulares pueden variar dependiendo del uso previsto y otros factores específicos. Por lo tanto, la estructura y el funcionamiento de estos hornos pueden diferir en función de las condiciones y requisitos de diseño particulares.
Usos de los Hornos Tubulares
Los hornos tubulares se utilizan en una gran variedad de aplicaciones. Las aplicaciones específicas incluyen procesos de tratamiento térmico, pruebas piloto en líneas de producción e investigación y desarrollo.
1. Procesos de Tratamiento Térmico
Los hornos tubulares se utilizan en procesos de tratamiento térmico de materiales metálicos y cerámicos. Se utilizan en procesos de tratamiento térmico como el temple y revenido de materiales de acero. Se puede controlar el entorno de alta temperatura y alterar la microestructura y las propiedades físicas de los materiales.
2. Investigación y Desarrollo
En investigación y desarrollo, se utiliza en la investigación del tratamiento térmico de semiconductores y en el desarrollo de materiales para pilas de combustible. También se utilizan en el desarrollo de catalizadores para su uso en los sectores de refino de petróleo y petroquímico. Como los hornos tubulares pueden ser de tipo distribución, también pueden utilizarse en el desarrollo de procesos químicos para imitar las condiciones reales de la línea de producción y comprobar su rendimiento.
3. Producción de Vidrio y Semiconductores
También pueden utilizarse en la producción de vidrio y en la fabricación de semiconductores. En la producción de vidrio, las materias primas se funden a altas temperaturas y se moldean para fabricar productos de vidrio. En la fabricación de semiconductores, se utilizan para la formación y el recocido de películas de óxido.
Principio de los Hornos Tubulares
Los hornos tubulares constan de un elemento calefactor, un tubo central y materiales resistentes al calor.
1. Elemento Calefactor
El elemento calefactor es la pieza que suministra calor en los hornos tubulares. Normalmente, se utilizan calentadores de resistencia eléctrica. La elección depende de la aplicación, en particular de alambre de nicromo, alambre de kanthal (aleación de hierro, cromo y aluminio) o carburo de silicio.
Básicamente, un hilo metálico como el de cobre puede utilizarse como calentador simplemente haciendo pasar electricidad a través de él. En cambio, si se utiliza en un horno, debe tener unas características de durabilidad y temperatura adecuadas.
Las temperaturas máximas de funcionamiento de los hilos de nicromo y kanthal son de 1.200 °C y 1.350 °C, respectivamente. Para hacer frente a las altas temperaturas, los hornos se alimentan principalmente con fuentes de alimentación de 100 V CA~200 V. Para equipos más grandes, también se utilizan fuentes de alimentación de 300 V o más.
2. Tubo de Núcleo
El tubo de núcleo es una estructura tubular colocada alrededor del elemento calefactor. Protege el elemento calefactor de los entornos de alta temperatura y de las reacciones químicas, y sirve para garantizar una radiación uniforme del calor y una transferencia eficaz del calor al objeto.
Los tubos del horno se fabrican con cuarzo o cerámica, que pueden soportar altas temperaturas. Si la temperatura de funcionamiento es baja, por ejemplo 500 °C, también pueden utilizarse tubos metálicos como el acero inoxidable.
3. Materiales Resistentes al Calor
En los hornos tubulares se utilizan materiales resistentes al calor porque funcionan en entornos de altas temperaturas. Los materiales resistentes al calor se colocan en el exterior del tubo del horno y sirven para aislar y retener el calor. Los materiales resistentes al calor incluyen fibras cerámicas, ladrillos resistentes al calor y revestimientos resistentes al calor.
Tipos de Hornos Tubulares
Existen dos tipos de hornos tubulares: abiertos y cerrados. Cada uno es adecuado para diferentes aplicaciones en función de sus características específicas. En función del proceso de producción específico y de los requisitos del material, es importante seleccionar el tipo de hornos tubulares adecuado.
1. Tipo Abierto-Cerrado
Los hornos tubulares abiertos y cerrados están abiertos por uno o ambos extremos, lo que permite un fácil acceso a los materiales y gases. También se caracterizan por la facilidad de manejo, mantenimiento y revisión del horno. Pueden instalarse en posición vertical u horizontal.
También son adecuados para experimentos a pequeña escala y fines de investigación, más que para procesos continuos. Introduciendo un dispositivo de medición de la temperatura, como un termopar, desde el exterior del horno, puede medirse la distribución de la temperatura en el tubo y la muestra en cada dirección axial.
2. Hornos Tubulares Estancos
Los hornos tubulares estancos están sellados por ambos extremos. Se controla el contacto con la atmósfera exterior y se pueden mantener el gas y la temperatura en el interior del horno. Se caracterizan por una fuga de calor mínima y un entorno uniforme.
Se utiliza cuando se requieren reacciones redox o tratamientos térmicos a alta temperatura. Adecuado para aplicaciones como la fabricación de semiconductores y el crecimiento de cristales de alta calidad, que requieren un tratamiento térmico de alta precisión y un control de las reacciones.