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lunes, 18 de mayo de 2020

HORNO DE INDUCCIÓN





El calentamiento por inducción es el proceso de calentamiento de un objeto eléctricamente conductor (generalmente un metal) por inducción electromagnética, a través de calor generado en el objeto. Un calentador de inducción consta de un electroimán, y un oscilador electrónico que pasa a una alta frecuencia de corriente alterna (AC) a través del electroimán. En el interior del conductor llamado corrientes de Foucault (Se produce cuando un conductor atraviesa un campo magnético variable, o viceversa).
 Las corrientes parásitas que fluyen a través de la resistencia del material lo calientan por calentamiento Joule (si en un conductor circula corriente eléctrica, parte de la energía cinética de los electrones se transforma en calor) En ferromagnéticos y ferromagnéticas materiales,) como el hierro, el calor también puede ser generado por magnéticos de histéresis pérdidas. La frecuencia de los usados de corriente depende del tamaño del objeto, tipo de material, de acoplamiento (entre la bobina de trabajo y el objeto a ser calentado) y la profundidad de penetración.

Una característica importante del proceso de calentamiento por inducción es que el calor se genera dentro del objeto en sí mismo, en vez de por una fuente de calor externa a través de la conducción de calor. De este modo los objetos se pueden calentar muy rápidamente. También se utiliza en estufas de inducción para recipientes de calentamiento de los alimentos; esto se llama de cocción por inducción.

Un horno de inducción es un horno eléctrico en el que el calor es generado por la inducción eléctrica de un medio conductivo (un metal) en un crisol, alrededor del cual se encuentran enrolladas bobinas magnéticas.
Ventajas
1.- Una ventaja del horno de inducción es que es limpio, eficiente desde el punto de vista energético, y es un proceso de fundición y de tratamiento de metales más controlable que con la mayoría de los demás modos de calentamiento.
2.- Otra de sus ventajas es la capacidad para generar una gran cantidad de calor de manera rápida.

Componentes
Los principales componentes de un sistema de calentamiento por inducción son: el cuerpo de bobinas, conformado por las bobinas de fuerza (donde como están dispuestas físicamente es donde hay mayor agitación del baño líquido) y por las bobinas de refrigeración, la fuente de alimentación, la etapa de acoplamiento de la carga, una estación de enfriamiento, el material refractario que protege a las bobinas del baño líquido y la pieza a ser tratada.

Las fundiciones más modernas utilizan este tipo de horno y cada vez más fundiciones están sustituyendo los hornos eléctricos por los de inducción, debido a que aquellos generaban mucho polvo entre otros contaminantes. El rango de capacidades de los hornos de inducción abarca desde menos de un kilogramo hasta cien toneladas y son utilizados para fundir hierro y acero, cobre, aluminio y metales preciosos.
El rango de frecuencias de operación va desde la frecuencia de red (50 ó 60 Hz) hasta los 10 kHz, en función del metal que se quiere fundir, la capacidad del horno y la velocidad de fundición deseada.



viernes, 15 de mayo de 2020

Recuperador y Regenerador de calor (HORNOS)






Los procesos en hornos industriales un problema son las pérdidas de energía o calor. Con tecnología convencional alrededor del 70% del calor entrada se pierde aunque los gases de combustión a temperaturas de una ronda de 1300 ° C. Las medidas de ahorro de energía, por tanto, juegan un papel importante especialmente para procesos de alta temperatura (temperaturas de 400 a 1600 ° C.
Quemadores recuperadores y regeneradores se han desarrollado para la recuperación directa de calor residual a través de precalentamiento de aire de combustión de entrada al horno.

 Un recuperador de calor es un intercambiador de calor que extrae calor de los gases residuales del horno para precalentar el aire entrante de la combustión. Comparado con sistemas de combustión de aire frío, de un recuperadores pueden esperarse lograr ahorros de energía de alrededor del 30%. Sin embargo, normalmente sólo precalentar el aire hasta un máximo de 550-600 ° C.
Quemadores de recuperación pueden ser utilizados en procesos de alta temperatura (700 ° C-1100).
a través del sistema de ventilación mecánica de dicho aire, mediante un intercambiador que pone en contacto el aire interior que se extrae con el del exterior que se introduce, sin que se mezcle el aire de los dos circuitos. Disponiendo además de filtros que reducen el nivel de contaminantes y mejorando considerablemente la calidad de dicho aire.

Beneficios
Bajo nivel de contaminación, en ningún momento  el aire de los dos circuitos. Reduciendo el nivel de contaminantes y mejorando considerablemente la calidad de dicho aire.

Desventajas
Menor rendimiento que intercambiadores de calor regenerativos.
Altos costos de inversión.

Quemadores regenerativos operan en pares y trabajan en el principio del almacenaje del calor a corto plazo utilizando regeneradores de calor de un material refractario, un material que  conserva su resistencia y no se  funde a altas temperaturas. . Para lograr esto el aire caliente de salida del horno se pone en contacto con el medio de almacenamiento de calor, mientras en otro canal o entrada  ingresa  de aire frio entra al horno pasando a través del material refractario ya precalentado en un clico anterior que absorbe el calor.
 NOTA: Esta transferencia  o reversa del horno de ingresar aire frio por un canal y salir los gases calientes por otro canal del horno, Los dos flujos están separados y fluyen al mismo tiempo, es realizado cíclicamente o repetitiva con tiempos programados y simultáneos. La duración del ciclo dependerá del tamaño del regenerador y material a fundir
 Se recuperan entre 85 -90% del calor de los gases residuales del horno; por lo tanto, se puede precalentar el aire entrante de la combustión a muy altas temperaturas de hasta 1000°-1500 °C
 Podría  operar el horno a temperatura de funcionamiento. Una gama de temperaturas de  desde 800 a 1500 ° C. Consumo de combustible puede reducirse hasta un 60%.

Beneficios
Las ventajas de un regenerador durante un recuperador intercambiador de calor (contra-flujo) es que tiene un área de superficie mucho mayor para un volumen dado, que proporciona un volumen de intercambiador reducida para una caída de densidad de energía, la eficacia y presión dada. Esto hace que un regenerador más económico en términos de materiales y de fabricación, en comparación con un recuperador equivalente.

Desventajas
La principal desventaja de los regeneradores  es que siempre hay algo de mezcla de las corrientes de flujo de aire, y que no puede ser completamente separado. Hay un arrastre inevitable de una pequeña fracción de resido del flujo salientes en el ciclo anterior  
El calentamiento constante y enfriamiento que tiene lugar en intercambiadores de calor regenerativos pone mucha tensión en los componentes del intercambiador de calor, que puede causar el agrietamiento o avería de los materiales.


martes, 28 de abril de 2020

Que es el Aluminio?






El aluminio es un elemento químico, de símbolo Al y número atómico 13. Se trata de un metal no ferromagnético. Es el tercer elemento más común encontrado en la corteza terrestre. Los compuestos de aluminio forman el 8 % de la corteza de la tierra y se encuentran presentes en la mayoría de las rocas, de la vegetación y de los animales.2​ En estado natural se encuentra en muchos silicatos (feldespatos, plagioclasas y micas). Este metal se extrae únicamente del mineral conocido con el nombre de bauxita, por transformación primero en alúmina mediante el proceso Bayer y a continuación en aluminio metálico mediante electrólisis. Este metal posee una combinación de propiedades que lo hacen muy útil en ingeniería de materiales, tales como su baja densidad (2812,5 kg/m³) y su alta resistencia a la corrosión. Mediante aleaciones adecuadas se puede aumentar sensiblemente su resistencia mecánica (hasta los 690 MPa). Es buen conductor de la electricidad y del calor, se mecaniza con facilidad y es muy barato. Por todo ello es desde mediados del siglo XX3​ es el metal que más se utiliza después del acero. 

Características físicas
El aluminio es un elemento muy abundante en la naturaleza, solo aventajado por el oxígeno y el silicio. Se trata de un metal ligero, con una densidad de 2700 kg/m³, y con un bajo punto de fusión (660 °C). Su color es grisáceo y refleja bien la radiación electromagnética del espectro visible y el térmico. Es buen conductor eléctrico (entre 35 y 38 m/(Ω mm²)) y térmico (80 a 230 W/(m·K)).

Características mecánicas
Es un material blando (escala de Mohs: 2-3-4) y maleable. En estado puro tiene un límite de resistencia en tracción de 160-200 N/mm² (160-200 MPa). Todo ello le hace adecuado para la fabricación de cables eléctricos y láminas delgadas, pero no como elemento estructural. Para mejorar estas propiedades se alea con otros metales, lo que permite realizar sobre las operaciones de fundición y forja, así como la extrusión del material. También de esta forma se utiliza como soldadura. 
Características químicas
La capa de valencia del aluminio está poblada por tres electrones, por lo que su estado normal de oxidación es III. Esto hace que reaccione con el oxígeno de la atmósfera formando con rapidez una fina capa gris mate de alúmina Al2O3, que recubre el material, aislándolo de posteriores corrosiones. Esta capa puede disolverse con ácido cítrico. A pesar de ello es tan estable que se usa con frecuencia para extraer otros metales de sus óxidos. Por lo demás, el aluminio se disuelve en ácidos y bases. Reaccionan con facilidad con el ácido clorhídrico y el hidróxido sódico.

Aplicaciones y usos
La utilización industrial del aluminio ha hecho de este metal uno de los más importantes, tanto en cantidad como en variedad de usos, siendo hoy un material polivalente que se aplica en ámbitos económicos muy diversos y que resulta estratégico en situaciones de conflicto. Hoy en día, tan solo superado por el hierro/acero. El aluminio se usa en forma pura, aleado con otros metales o en compuestos no metálicos. En estado puro se aprovechan sus propiedades ópticas para fabricar espejos domésticos e industriales, como pueden ser los de los telescopios reflectores. Su uso más popular, sin embargo, es como papel aluminio, que consiste en láminas de material con un espesor tan pequeño que resulta fácilmente maleable y apto por tanto para embalaje alimentario. También se usa en la fabricación de latas y tetrabriks.

Por sus propiedades eléctricas es un buen conductor, capaz de competir en coste y prestaciones con el cobre tradicional. Dado que, a igual longitud y masa, el conductor de aluminio tiene poco menos conductividad, resulta un componente útil para utilidades donde el exceso de peso es importante. Es el caso de la aeronáutica y de los tendidos eléctricos donde el menor peso implica en un caso menos gasto de combustible y mayor autonomía, y en el otro la posibilidad de separar las torres de alta tensión.

Además de eso, aleado con otros metales, se utiliza para la creación de estructuras portantes en la arquitectura y para fabricar piezas industriales de todo tipo de vehículos y calderería. También está presente en enseres domésticos tales como utensilios de cocina y herramientas. Se utiliza asimismo en la soldadura aluminotérmica y como combustible químico y explosivo por su alta reactividad. Como presenta un buen comportamiento a bajas temperaturas, se utiliza para fabricar contenedores criogénicos. Cuanto más puro, será más liviano y en algunas piezas de aviación, tendrá una alta resistencia gracias al oxígeno que lo compone. Es conocido como "Aluminio oxigenado o Aero Aluminio".

El uso del aluminio también se realiza a través de compuestos que forma. La misma alúmina, el óxido de aluminio que se obtiene de la bauxita, se usa tanto en forma cristalina como amorfa. En el primer caso forma el corindón, una gema utilizada en joyería que puede adquirir coloración roja o azul, llamándose entonces rubí o zafiro, respectivamente. Ambas formas se pueden fabricar artificialmente.​ y se utilizan como el medio activo para producir la inversión de población en los láser. Asimismo, la dureza del corindón permite su uso como abrasivo para pulir metales. Los medios arcillosos con los cuales se fabrican las cerámicas son ricos en aluminosilicatos. También los vidrios participan de estos compuestos. Su alta reactividad hace que los haluros, sulfatos, hidruros de aluminio y la forma hidróxida se utilicen en diversos procesos industriales tales como mordientes, catálisis, depuración de aguas, producción de papel o curtido de cueros. Otros compuestos del aluminio se utilizan en la fabricación de explosivos.


PRODUCCIÓN
El aluminio es uno de los elementos más abundantes de la corteza terrestre (8 %) y uno de los metales más caros en obtener. La producción anual se cifra en unos 33,1 millones de toneladas, siendo China y Rusia los productores más destacados, con 8,7 y 3,7 millones respectivamente. Una parte muy importante de la producción mundial es producto del reciclaje. En 2005 suponía aproximadamente un 20 % de la producción total.
La materia prima a partir de la cual se extrae el aluminio es la bauxita, que recibe su nombre de la localidad francesa de Les Baux, donde fue extraída por primera vez. Actualmente los principales yacimientos se encuentran en el Caribe, Australia, Brasil y África porque la bauxita extraída allí se disgrega con más facilidad. Es un mineral rico en aluminio, entre un 20 % y un 30 % en masa, frente al 10 % o 20 % de los silicatos alumínicos existentes en arcillas y carbones. Es un aglomerado de diversos compuestos que contiene caolinita, cuarzo óxidos de hierro y titania, y donde el aluminio se presenta en varias formas hidróxidas como la gibbsita Al (OH)3, la boehmita AlOOH y la diásporo AlOOH.

La obtención del aluminio se realiza en dos fases: la extracción de la alúmina a partir de la bauxita (proceso Bayer) y la extracción del aluminio a partir de esta última mediante electrolisis. Cuatro toneladas de bauxita producen dos toneladas de alúmina y, finalmente, una de aluminio. El proceso Bayer comienza con el triturado de la bauxita y su lavado con una solución caliente de hidróxido de sodio a alta presión y temperatura. La sosa disuelve los compuestos del aluminio, que al encontrarse en un medio fuertemente básico, se hidratan

El óxido de aluminio así obtenido tiene un punto de fusión muy alto (2000 °C) que hace imposible someterlo a un proceso de electrolisis. Para salvar este escollo se disuelve en un baño de criolita, obteniendo una mezcla eutéctica con un punto de fusión de 900 °C. A continuación se procede a la electrólisis, que se realiza sumergiendo en la cuba unos electrodos de carbono (tanto el ánodo como el cátodo), dispuestos en horizontal. Cada tonelada de aluminio requiere entre 17 y 20 MWh de energía para su obtención, y consume en el proceso 460 kg de carbono, lo que supone entre un 25 % y un 30 % del precio final del producto, convirtiendo al aluminio en uno de los metales más caros de obtener. De hecho, se están buscando procesos alternativos menos costosos que el proceso electrolítico. El aluminio obtenido tiene un pureza del 99,5 % al 99,9 %, siendo las impurezas de hierro y silicio principalmente. De las cubas pasa al horno donde es purificado mediante la adición de un fundente o se alea con otros metales con objeto de obtener materiales con propiedades específicas. Después se vierte en moldes o se hacen lingotes o chapas.

miércoles, 22 de abril de 2020

Vidrio Flotado




El vidrio flotado consiste en una plancha de vidrio fabricada haciendo flotar el vidrio fundido sobre una capa de estaño fundido. Este método proporciona al vidrio un grosor uniforme y una superficie muy plana, por lo que es el vidrio más utilizado en la construcción. Se le denomina también vidrio plano, sin embargo no todos los vidrios planos son vidrios fabricados mediante el sistema de flotación.

FABRICACION 
Alimentador de un horno de vidrio flotado
El vidrio se fabrica a partir de una mezcla compleja de compuestos vitrificantes, como el sílice, fundentes, como los álcalis, y estabilizantes, como la cal. Estas materias primas se cargan en el horno (de producción continua) por medio de una tolva. El horno se calienta con quemadores de gas o petróleo. La llama debe alcanzar una temperatura suficiente, y para ello el aire de combustión se calienta en unos recuperadores construidos con ladrillos refractarios antes de que llegue a los quemadores.

El horno tiene dos recuperadores cuyas funciones cambian cada veinte minutos: el primero se calienta por contacto con los gases ardientes mientras el segundo proporciona el calor acumulado al aire de combustión. La mezcla se funde (zona de fusión) a unos 1.500 °C y avanza hacia la zona de enfriamiento, donde tiene lugar el recocido. En el otro extremo del horno se alcanza una temperatura de 1.200 a 1.800 °C.

El vidrio fundido cae por un canal en una piscina que contiene estaño fundido, controlando la cantidad por medio de una compuerta de material refractario. Para evitar la oxidación del estaño, la cámara contiene una atmósfera protectora compuesta de hidrógeno y nitrógeno.

Mientras el vidrio fluye por la piscina de estaño, la temperatura se reduce de manera que la plancha vaya enfriándose y endureciéndose.