¿Qué es un Horno Eléctrico?
Los hornos eléctricos son dispositivos utilizados para calentar, fundir o quemar probetas mediante el uso de energía eléctrica.
Estos hornos están equipados con un calentador incorporado, también conocido como elemento calefactor, que permite alcanzar altas temperaturas para calentar materiales como metales, vidrio, cerámica y componentes semiconductores. Su aplicación abarca diversos campos, como el desarrollo de nuevos materiales, el análisis químico, los ensayos de combustión y los ensayos de resistencia al calor.
Los hornos eléctricos desempeñan un papel crucial en diferentes sectores industriales, ya que permiten investigar y analizar en detalle las propiedades y el rendimiento de los materiales. La temperatura máxima de la cámara puede variar según el tipo de producto, pero generalmente se encuentran modelos con ajustes que van desde aproximadamente 1.000 °C hasta 3.000 °C.
Gracias a esta versatilidad, los investigadores y técnicos pueden llevar a cabo pruebas y experimentos a la temperatura óptima requerida para sus respectivas investigaciones y aplicaciones.
Usos de los Hornos Eléctricos
Los hornos eléctricos desempeñan un papel fundamental en la industria, permitiendo alcanzar altas temperaturas para calentar diversos materiales como metales, vidrio, cerámica y componentes semiconductores. Existen diferentes tipos de hornos eléctricos, algunos de los cuales pueden ajustarse a altas temperaturas, mientras que otros, conocidos como hornos de vacío, crean un entorno casi vacío dentro de la cámara. Los hornos de vacío son especialmente útiles para procesar materiales de alta pureza y producir películas delgadas.
Además, hay hornos eléctricos rotatorios que garantizan una distribución uniforme del calor al girar automáticamente las muestras colocadas en la cámara. Estos hornos también cuentan con un sistema automatizado para la carga y descarga de las muestras, lo que permite un trabajo eficiente y conveniente. Asimismo, existen diversos tipos de elementos calefactores utilizados en los hornos eléctricos.
Por ejemplo, el alambre de hierro-níquel y el alambre de kanthal se utilizan como elementos calefactores hasta temperaturas de aproximadamente 1.300 °C, los elementos de carburo de silicio pueden alcanzar los 1.500 °C, y los elementos de disiliciuro de molibdeno se emplean hasta los 1.800 °C. Además, para alcanzar temperaturas extremadamente altas, como los 3.000 °C, se utiliza el carbono en forma de grafito como elemento calefactor.
Estas opciones de elementos calefactores permiten adaptar los hornos eléctricos a diferentes aplicaciones y requerimientos de temperatura en la industria.
Principio de los Hornos Eléctricos
Los hornos eléctricos constan de un elemento calefactor, un aislamiento y un sistema de control. Después de fijar la temperatura que se va a probar mediante el panel de control, el microordenador de control del hornos eléctricos controla la temperatura hasta alcanzar la temperatura objetivo y la mantiene una vez alcanzada la temperatura fijada.
Para los tipos de hornos eléctricos programables, se pueden realizar varios ajustes de temperatura, por ejemplo, la temperatura A se mantiene durante t1 horas, luego se ajusta a B y se mantiene durante t2 horas. Para controlar la temperatura de la cámara, el microordenador de control obtiene periódicamente información sobre la temperatura de un sensor de temperatura instalado en la cámara.
Si la temperatura actual es inferior a la temperatura establecida, el calentador sigue calentando; por el contrario, si la temperatura actual en la cámara es superior a la temperatura establecida, el calentador deja de calentar. Generalmente, se utiliza el método de control PID para controlar la temperatura en la cámara, lo que permite fijar y mantener la temperatura con un alto grado de precisión, mejorando así la fiabilidad de la prueba. Esta tecnología de control de la temperatura, basada en el principio de los hornos eléctricos, desempeña un papel importante en los ensayos y la investigación.
Tipos de Hornos Eléctricos
Existen cinco tipos principales de hornos eléctricos:
1. Hornos Eléctricos de Resistencia
Los hornos eléctricos de resistencia están diseñados para calentar muestras haciendo pasar una corriente eléctrica a través de un elemento calefactor, como un alambre de hierro, nicromo o kanthal, y utilizando el calor generado por la resistencia del elemento calefactor. Por lo general, pueden alcanzar temperaturas de hasta unos 1.000 °C y son adecuados para calentar y fundir metales y vidrio.
2 Hornos de vacío
Los hornos eléctricos de vacío son hornos que pueden crear un casi-vacío dentro de la cámara. Son adecuados cuando deben evitarse las reacciones con el oxígeno o la humedad, por ejemplo, en el procesamiento de materiales de gran pureza o en la producción de películas finas.
3 Hornos Eléctricos de Inducción
Los hornos eléctricos de calentamiento por inducción funcionan según el principio de que se genera un campo magnético alrededor de la muestra mediante una bobina que transporta una corriente de alta frecuencia, la cual genera calor cuando fluye una corriente a través de la propia muestra. Son adecuados para calentar metales y cerámicas conductoras y son capaces de alcanzar temperaturas elevadas y tiempos de calentamiento cortos.
4. Horno Rotatorio
Los hornos rotativos son hornos eléctricos que proporcionan calor uniforme mediante la rotación automática de las probetas colocadas en la cámara. La carga y descarga de las probetas también está automatizada, lo que permite trabajar con eficacia. Son adecuados para la fabricación de cemento y productos cerámicos.
5. Hornos Eléctricos de Microondas
Los hornos eléctricos calentados por microondas utilizan microondas para calentar las muestras. Las microondas pueden penetrar en la muestra y generar calor de forma eficaz a nivel molecular. Como resultado, no hay necesidad de conducción de calor desde el exterior hacia el interior y el calentamiento es más eficiente y rápido que con los métodos de calentamiento convencionales.