Tratamientos térmicos y de superficies

El proceso de tratamientos de superficie engloba una serie de trabajos imprescindibles en la industria que trabaja con materiales como los metales, férricos o no férricos, plásticos, etc., siempre con el objetivo de dar unas características determinadas a la superficie de un producto. Ya sea para obtener superficies más resistentes al desgaste o al rayado, o un coeficiente de fricción adecuado en el contacto entre dos superficies, para disminuir la adhesión, como en contactos eléctricos en los que se pueda producir un arco eléctrico, o mejorar la retención de lubricantes de la superficie, aumentar la resistencia a la corrosión y oxidación, la resistencia mecánica, controlar las dimensiones o la rugosidad o proporcionar características decorativas, como color o brillo, los tratamientos bien pueden ser de carácter mecánico o térmico e incluso recubrimientos que aporten un valor diferencial. 

MEDICIÓN DE NIVEL POR TRIANGULACION LASER

MEDICIÓN DE NIVEL 

Introducción

Los sensores de medición de nivel son parte integral del control de proceso en muchas industrias y caen en dos tipos principales. Los sensores de medición de nivel puntuales se usan para marcar una sola altura de líquido separada: una condición de nivel preestablecida. En general, este tipo de sensor funciona con una alarma alta y señala una condición de desbordamiento, o un marcador para una condición de alarma baja. Los sensores de nivel continuos son más sofisticados y pueden proporcionar monitoreo de nivel para todo un sistema. Miden el nivel de fluido dentro de un rango, en lugar de un punto  y producen una salida analógica que se correlaciona directamente con el nivel en el recipiente. Para crear un sistema de administración de nivel, la señal de salida se vincula con un ciclo de control de proceso y un indicador visual.

Sistemas abiertos: En el caso de un crisol, horno o depósito abierto los sensores de triangulación láser son una buena solución para medir el nivel sin contacto con el elemento fundido.

Sistemas cerrados: En cámaras cerradas u hornos presurizados, los sensores inductivos pueden ofrecer lecturas o funciones continuas como la indicación de carga completa o nivel alto.

Sensores de Triangulación Láser

Los sensores de triangulación láser se basan en el principio de triangulación óptica para la medición sin contacto de la distancia, desplazamiento y posición. Este tipo de sensor detecta la posición del objeto.

El sensor emite un rayo láser en un punto sobre la superficie del objetivo. Este punto es reflejado sobre un detector lineal muy sensible. El cambio en la posición del punto láser se visualiza en el detector y es procesado por un procesador de señal.

Sistema de triangulación: El cambio en la distancia hasta el objeto afecta la posición de la luz concentrada en el elemento de detección CMOS. Esta información se utiliza para detectar la posición del objeto. El láser emite un rayo láser hacia el objeto como se muestra arriba. La luz reflejada por el objeto es concentrada por el lente del receptor, formando una imagen sobre el elemento receptor de luz. Cuando la distancia cambia, la luz concentrada se refleja en un ángulo diferente, y la posición de la imagen cambia correspondientemente.

Sistema de medición de tiempo: La distancia se mide en base al tiempo que el rayo láser emitido tarda en retornar al sensor, tras incidir en el objeto. La detección no se ve afectada por el estado de la superficie del objeto. En la figura de la derecha, el sensor detecta el tiempo (T) transcurrido hasta que se recibe el rayo láser reflejado, para calcular la distancia (Y). La fórmula de cálculo es: 2Y (distancia de ida y vuelta) = C (velocidad de la luz) × T (tiempo hasta que se recibe la luz reflejada)

HORNO CUBILOTE

HORNO CUBILOTE

Hornos de cubilote también llamados hornos de cuba, es un tipo de horno cilíndrico vertical de aproximadamente 6 metros de alto, el cual lleva los metales en el, colocados, hasta llevarlos al estado líquido y permite su colado, el mismo puede ser utilizado para la fabricación de casi todas las aleaciones de Hierro, también es usado para fundir fundición gris y con la ayuda de metales añadidos al momento del sangrado denominados inoculantes se puede obtener fundición nodular. Del material líquido vaciado en moldes apropiados se podrá fabricar directamente piezas de maquinaria y objetos de hierro fundido.

Característica del Horno de Cubilote

El horno de cubilote es un horno cilíndrico compuesto de una capa exterior de acero y una capa interior de ladrillos. Los mismos pueden variar en su tamaño desde sólo 1 pie (30 cm) de diámetro hasta más de 10 pies (3 metros) y son utilizados para derretir hierro crudo o bronce. El cubilote es un horno de uso generalizado en metalúrgica debido a su operación sencilla, eficiente y económica.

Construcción del Horno de Cubilote

El cubilote descansa sobre una placa circular que es soportada arriba del piso mediante cuatro columnas separadas convenientemente para que las puertas abisagradas puedan caer libremente. Estando en operación, estas puertas se giran hasta una posición horizontal y se mantienen en su lugar por medio de una estaca vertical. 

La puerta de carga está localizada más o menos a la mitad de la cubierta vertical y la parte superior del cubilote queda abierta, a excepción de una pantalla de metal o para chispas. Las aberturas para introducir el aire a la cama de coque se conocen como toberas. 

La práctica común es la de tener sólo una serie de toberas en una circunferencia de la pared, aun cuando algunos cubilotes grandes tienen dos hileras. Las toberas de forma acampanada, tienen el extremo mayor en el interior del horno para provocar que el aire se difunda uniformemente, van distribuidas a distancias muy precisas unas de otras, para obtener la distribución del aire tan uniforme como sea posible. El número de toberas varía con el diámetro del cubilote, siendo desde cuatro en los cubilotes pequeños y hasta ocho o más en los cubilotes grandes.

Alrededor del cubilote y en la zona de las toberas, se encuentra una caja, para el suministro del aire. Opuestas a cada tobera se encuentran unas pequeñas ventanas cubiertas con mica de tal forma que puedan inspeccionarse las condiciones dentro del cubilote. El aire, suministrado por un ventilador centrífugo entra por un lado de la caja.

Opuesto al vertedero de colada, se encuentra otro vertedor para la escoria, en la parte de atrás del cubilote. Esta abertura está colocada debajo de las toberas para evitar un posible enfriamiento de la escoria, provocado por la corriente de aire.

Funcionamiento del Horno de Cubilote

El horno de cubilote es un horno que funciona con combustible sólido y en el cual la carga metálica, el combustible y el carburante están en íntimo contacto entre sí. Esto permite un intercambio térmico directo y activo, y por lo tanto, un rendimiento elevado. Sin embargo, por causa de este mismo contacto entre el metal, las cenizas y el oxígeno, el hierro colado producido no puede ser rigurosamente controlado desde el punto de vista metalúrgico.

Ante de realizar una nueva colada lo primero que se debe realizar es limpiarlo de escoria y de los desechos que quedan en el refractario en torno a las toberas, de las coladas anteriores. La escoria de fundición que no es otra cosa que las cenizas de combustión, los óxidos metálicos no reducidos, las impurezas de la chatarra, el refractario consumido y cualquier otro elemento diferente al metal deseado. A continuación se repara cualquier zona dañada con arcilla fina y arena silica refractaria para recubrimiento de hornos. Después de limpiarlo y repararlo se giran las puertas del fondo a posición de cerrado y se coloca la estaca debajo de ellas. 

En el piso de la solera se coloca una capa de arena negra de moldeo, la cual se apisona y se le da una pendiente hacia el vertedero. La altura no debe ser menor a 10 cms., en el punto más bajo, se le deja un pequeño agujero para la sangría de aproximadamente 25 mm., de diámetro. El encendido del cubilote se hace de 2 a 3 horas para que alcance una temperatura entre los 1200 y 1500 grados centígrados, antes de que se deba tener el primer metal fundido, deberá utilizarse la suficiente cantidad de leña para quemar la primera cama de coque.

Cuando se inicia un tipo natural, se añade coque poco a poco hasta que la cama crece a una altura conveniente. La altura de la cama de coque es importante, ya que determina la altura de la zona de fundición y afecta tanto a la temperatura como a la oxidación del metal. Cuando la cama del coque está encendida completamente se carga arrabio y la chatarra con una proporción de una parte de coque por 10 de hierro, esta relación es en masa. Además se suministra alrededor de 34 Kg., de fundente por tonelada de hierro, por lo general es piedra caliza, cuyo objetivo es eliminar impurezas en el hierro, protegerlo de la oxidación y hacer la escoria más fluida para retirarla con mayor facilidad del cubilote.

Tanto los cubilotes de aire frío como los de aire caliente están en uso. En estos últimos, el aire de entrada se precalienta en alguna forma de recuperador, utilizando los gases calientes del cubilote. El recuperador puede ser una unidad externa o por tubos verticales construidos en el propio cubilote. El aire de entrada pasa por estos tubos, calentándose así antes de llegar a las toberas.

El cubilote aún en la actualidad sigue siendo el horno de fundición para metal ferroso de uso más extendido en el mundo teniendo solo como limitante el que no llega a fundir aceros por la ganancia de carbono que se produce dentro del cubilote aún cargando solo chatarra de acero. Se usa también como elemento primario de fusión para trabajar en forma "duplex" con hornos eléctricos de inducción o arco en donde se hace la reducción del carbono y ajuste metalúrgico.

Instrumentación industrial

Instrumentación industrial

Los procesos industriales exigen el control de la fabricación de los diversos productos obtenidos. Los procesos son muy variados y abarcan muchos tipos de productos: la fabricación de los productos derivados del petróleo, alimenticios, e industria cerámica, las centrales generadoras de energía, la siderurgia, los tratamientos térmicos, la industria papelera, la industria textil, etc.

En todos estos procesos es absolutamente necesario controlar y mantener constantes algunas magnitudes, tales como la presión, el caudal, el nivel, la temperatura, el PH, la conductividad, la velocidad, la humedad, el punto de rocío, etcétera. Los instrumentos de medición y control permiten el mantenimiento y la regulación de estas constantes en condiciones más idóneas que las que el propio operador podría realizar.

Instrumentación electrónica

Es la parte de la electrónica, principalmente analógica, que se encarga del diseño y manejo de los aparatos electrónicos y eléctricos, sobre todo para su uso en mediciones. La instrumentación electrónica se aplica al sensor y procesar la información proveniente de variables físicas y químicas, a partir de las cuales realiza el monitoreo y control de procesos, empleando dispositivos y tecnologías electrónicas.

Instrumentación industrial

Un sistema de instrumentación es una estructura compleja que agrupa un conjunto de instrumentos, un dispositivo o sistema en el que se mide, unas conexiones entre estos elementos y por último, y no menos importante, unos programas que se encargan de automatizar el proceso y de garantizar la repetibilidad de las medidas.

Es el grupo de elementos que sirven para medir, convertir, transmitir, controlar o registrar variables de un proceso con el fin de optimizar los recursos utilizados en éste. Es el conocimiento de la correcta aplicación de los equipos encaminados para apoyar al usuario en la medición, regulación, observación, transformación, ofrecer seguridad, etc., de una variable dada en un proceso productivo.

Las variables de control de procesos a medir o controlar pueden ser: Caudal, Caudal másico, Caudal volumétrico, Presión, Temperatura, Nivel, Nivel de líquidos, Nivel de sólidos, Velocidad, Peso, Humedad, Punto de rocío, Variables químicas: pH, Conductividad eléctrica.

El elemento clave

El elemento clave fundamental de un sistema de instrumentación, está en la medición, acto de percibir y asignar un valor específico a una variable física. Dicha variable física es la variable medida. Un sistema de medición es una herramienta utilizada para cuantificar la variable medida.

Como el elemento primario en la medición de la variable del proceso, tenemos el elemento sensor. La función del sensor es percibir y convertir la entrada (variable física) percibida por el sensor, en una variable de la señal de salida. El sensor es un elemento físico que emplea algún fenómeno natural por medio del cual sensar la variable a ser medida. El transductor, convierte esta información censada en una señal detectable, la cual puede ser eléctrica, mecánica, óptica, u otra. El objetivo es convertir la información censada en una forma que pueda ser fácilmente cuantificada.

La confiabilidad y precisión son, fundamentales en la instrumentación de campo. En las plantas, estos dispositivos de medición y control están conectados a un sistema de control que proporciona señales utilizadas para operar a distancia o de forma automatizada solenoides, válvulas, reguladores, disyuntores o relés. El sensor es el elemento clave en todo sistema de instrumentación; su función es percibir y convertir la variable física percibida en una variable de la señal de salida; el transductor convierte la información del sensor en una señal detectable para poder cuantificarla.

Evolución

En sus principios Las mediciones se efectuaban localmente. Los Sistemas de Instrumentación y Control eran dispositivos manuales mecánicos y no existía la transmisión. Todo se realizaba con el operador trabajando junto al proceso. No existían métodos formales ni modelos matemáticos para poder controlar las variables: predominaban los métodos heurísticos, mediante el ensayo y el error o la causa y el efecto.

A inicios del siglo 20, continuó la evolución de sistemas más confiables. Se construyeron los primeros servomecanismos, se utilizaron los primeros dispositivos neumáticos y se desarrollaron los primeros analizadores. Con respecto a los Sistemas de control, se desarrollaron los primeros controladores industriales que utilizaban aproximaciones a los algoritmos Proporcional-Integral-Derivativos (PID).

Entre los años 1940 Y 1950. Las plantas alcanzaron grandes capacidades de producción, aumentando su tamaño y complejidad. En este periodo se desarrollaron los primeros instrumentos electrónicos, basados principalmente en potenciómetros. Se construyeron los primeros transmisores y las primeras celdas de presión diferencial.

Actualidad

La innovación mecánica y la producción en masa, la instrumentación y su desarrollo fueron una tecnología exponencial clave de apoyo en Los desarrollos de instrumentos a nivel sensor han involucrado tanto al sector mecánico, como al químico, mientras que la transmisión de valores ha hecho uso de las industrias electrónicas forjando los avances a través de la tercera revolución industrial usando electrónica y computadoras para avanzar en el análisis del procesamiento de datos de señal. A medida que entramos en el período apodado la cuarta revolución industrial, Inteligencia Artificial, Grandes Datos y más.

Tratamiento térmico del acero

Tratamiento térmico del acero

El tratamiento térmico en el material es uno de los pasos fundamentales para que pueda alcanzar las propiedades mecánicas para las cuales está creado. Este tipo de procesos consisten en el calentamiento y enfriamiento de un metal en su estado sólido para cambiar sus propiedades físicas. Con el tratamiento térmico adecuado se pueden reducir los esfuerzos internos, el tamaño del grano, incrementar la tenacidad o producir una superficie dura con un interior dúctil. La clave de los tratamientos térmicos consiste en las reacciones que se producen en el material, tanto en los aceros como en las aleaciones no férreas, y ocurren durante el proceso de calentamiento y enfriamiento de las piezas, con unas pautas o tiempos establecidos.

Los tratamientos térmicos han adquirido gran importancia en la industria en general, ya que con las constantes innovaciones se van requiriendo metales con mayores resistencias tanto al desgaste como a la tensión. Los principales tratamientos térmicos son:

Temple: Su finalidad es aumentar la dureza y la resistencia del acero. Para ello, se calienta el acero a una temperatura ligeramente más elevada que la crítica superior Ac (entre 900-950 °C) y se enfría luego más o menos rápidamente (según características de la pieza) en un medio como agua, aceite, etc.

Revenido: Solo se aplica a aceros posterior de templados, para disminuir ligeramente los efectos del temple, conservando parte de la dureza y aumentar la tenacidad. El revenido consigue disminuir la dureza y resistencia de los aceros templados, se eliminan las tensiones creadas en el temple y se mejora la tenacidad, dejando al acero con la dureza o resistencia deseada. Se distingue básicamente del temple en cuanto a temperatura máxima y velocidad de enfriamiento.

Recocido: Consiste básicamente en un calentamiento hasta la temperatura de austenización (800-925 °C) seguido de un enfriamiento lento. Con este tratamiento se logra aumentar la elasticidad, mientras que disminuye la dureza. También facilita el mecanizado de las piezas al homogeneizar la estructura, afinar el grano y ablandar el material, eliminando la acritud que produce el trabajo en frío y las tensiones internas.

Normalizado: Tiene por objetivo dejar un material en estado normal, es decir, ausencia de tensiones internas y con una distribución uniforme del carbono. Se suele emplear como tratamiento previo al temple y al revenido.

Tratamiento termoquímico del acero

Los tratamientos termoquímicos son tratamientos térmicos en los que, además de los cambios en la estructura del acero, también se producen cambios en la composición química de la capa superficial, añadiendo diferentes productos químicos hasta una profundidad determinada. Estos tratamientos requieren el uso de calentamiento y enfriamiento controlados en atmósferas especiales.

Entre los objetivos más comunes de estos tratamientos está, aumentar la dureza superficial de las piezas, dejando el núcleo más blando y tenaz; disminuir el rozamiento aumentando el poder lubrificante; aumentar la resistencia al desgaste; aumentar la resistencia a la fatiga o aumentar la resistencia a la corrosión.

Cementación (C): Aumenta la dureza superficial de una pieza de acero dulce, aumentando la concentración de carbono en la superficie. Se consigue teniendo en cuenta el medio o atmósfera que envuelve el metal durante el calentamiento y enfriamiento. El tratamiento logra aumentar el contenido de carbono de la zona periférica, obteniéndose después, por medio de temples y revenidos, una gran dureza superficial, resistencia al desgaste y buena tenacidad en el núcleo.

Nitruración (N): Al igual que la cementación, aumenta la dureza superficial, aunque lo hace en mayor medida incorporando nitrógeno en la composición de la superficie de la pieza. Se logra calentando el acero a temperaturas comprendidas entre 400 y 525 °C dentro de una corriente de gas amoníaco más nitrógeno.

Cianuración (C+N): Endurecimiento superficial de pequeñas piezas de acero. Se utilizan baños con cianuro, carbonato y cianato sódico. Se aplican temperaturas entre 760 y 950 °C.

Carbonitruración (C+N): Al igual que la cianuración, introduce carbono y nitrógeno en una capa superficial, pero con hidrocarburos como metano, etano o propano; amoníaco (NH3) y monóxido de carbono (CO). En el proceso se requieren temperaturas de 650 a 850 °C y es necesario realizar un temple y un revenido posterior.

Sulfinización (S+N+C): Aumenta la resistencia al desgaste por acción del azufre. El azufre se incorpora al metal por calentamiento a baja temperatura (565 °C) en un baño de sales.

Endurecimiento del acero

El proceso de endurecimiento del acero consiste en el calentamiento del metal de manera uniforme a la temperatura correcta y luego enfriarlo con agua, aceite, aire o en una cámara refrigerada. El endurecimiento produce una estructura granular fina que aumenta la resistencia a la tracción (tensión) y disminuye la ductilidad. El acero al carbono para herramientas se puede endurecer al calentarse hasta su temperatura crítica, la cual se adquiere aproximadamente entre los 790 y 830 °C, lo cual se identifica cuando el metal adquiere el color rojo cereza brillante. Cuando se calienta el acero, la perlita se combina con la ferrita, lo que produce una estructura de grano fino llamada austenita. Cuando se enfría la austenita de manera brusca con agua, aceite o aire, se transforma en martensita, material que es muy duro y frág

Hornos por convección

 ¿Qué es un horno de convección?

Un horno de convección,  es un horno asistido por ventiladores para hacer circular el aire caliente y calentar más rápido que un horno tradicional. En lugar de depender solo del calor irradiado por elementos calefactores. El horno de convección esparce el aire caliente y envuelva los alimentos o materiales y los caliente más uniformemente.

Funcionamiento

Los hornos de convección funcionan de manera eficiente porque están equipados con tecnología de ventilador que hace circular activamente el aire caliente en el horno alrededor de los alimentos, creando una temperatura uniforme y cocinando cada superficie con el mismo calor.

Este sistema de aire en movimiento y de igual calor también ayuda a asegurar que la parte inferior no caliente las piezas más y se queme mientras que la parte superior no calienta lo suficiente, una ocurrencia frecuente en muchos hornos regulares.

Diferencia entre hornos convencionales y convección

La fuente de calor en un horno regular es estacionaria, por lo general se irradia desde un elemento de calentamiento en la parte inferior del aparato, mientras un horno de convección un ventilador hace circular el aire caliente por todo el lugar. Los hornos de convección también se pueden utilizar como hornos convencionales con sólo desconectar el ventilador, teniendo las dos opciones disponibles.

¿Horno de convección a gas o eléctrico?

Ambos hornos convencionales y de convección pueden ser calentados con gas o electricidad, la diferencia está en la distribución de calor. Todo dependerá del rubro en el que te encuentres, un horno de conveccion a gas muchas veces será de mayor utilidad para grandes procesos industriales, en cambio un horno de conveccion eléctrico se adecua a diferentes espacios,

En un horno de convección industrial  pasan varias cosas y una de ellas es que los ventiladores cambian la dirección el aire y su velocidad. La distribución del calor, garantiza una cocción perfecta de cualquier material y en un tiempo mucho menor que en un horno convencional.

La convección 

es una de las tres formas de transferencia de calor (conducción, convección y radiación) que transporta el calor entre zonas con diferentes temperaturas. La convección se produce únicamente por medio de materiales, la evaporación del agua o fluidos. La convección en sí es el transporte de calor por medio del movimiento del fluido. Por ejemplo, al calentar el agua en una cacerola, el agua que entra en contacto con la base de la cacerola asciende al calentarse, mientras que el agua de la superficie desciende por los lados al enfriarse, y ocupa el lugar que dejó la porción caliente.

La transferencia de calor implica el transporte de calor en un volumen y la mezcla de elementos macroscópicos de porciones calientes y frías de un gas o un líquido. Incluye también el intercambio de energía entre una superficie sólida y un fluido o por medio de una bomba, un ventilador u otro dispositivo mecánico (convección mecánica, forzada o asistida).

En la transferencia de calor libre o natural, un fluido es más caliente o más frío. El contacto con una superficie sólida, causa una circulación debido a las diferencias de densidades que resultan del gradiente de temperaturas en el fluido.

La transferencia de calor por convección se expresa con la Ley del enfriamiento de Newton:

¿Qué es un horno de convección?

Principalmente se utiliza para hornear, cocer, calentar o asar alimentos. Por el contrario, el horno de convección logra crear una temperatura uniforme para que no se distribuya la temperatura de manera aleatoria, sino que sus ventiladores consiguen que la temperatura sea la misma, en cada rincón del horno.11 ago. 2017

¿Qué es conveccion y ejemplos?

Aquí una serie de ejemplos de convección: La transferencia de calor de una estufa. Los globos aerostáticos, que se mantienen en el aire por medio del aire caliente. ... El secador de manos o de pelo, que transmiten calor por convección forzada.

Pasos para usar un horno de convección

1. La clave de los hornos de convección es que la comida se cocina gracias a como se reparte el aire. ...
2. Además debes asegurarte que las bandejas con la comida no toquen las paredes del horno para que el aire circulado

Convección

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Este artículo o sección necesita referencias que aparezcan en una publicación acreditada. Este aviso fue puesto el 22 de octubre de 2012.

Movimiento por convección

Convección aire en un hornillo

La convección es una de las tres formas de transferencia de calor (conducción, convección y radiación) que transporta el calor entre zonas con diferentes temperaturas. La convección se produce únicamente por medio de materiales, la evaporación del agua o fluidos. La convección en sí es el transporte de calor por medio del movimiento del fluido. Por ejemplo, al calentar el agua en una cacerola, el agua que entra en contacto con la base de la cacerola asciende al calentarse, mientras que el agua de la superficie desciende por los lados al enfriarse, y ocupa el lugar que dejó la porción caliente.

La transferencia de calor implica el transporte de calor en un volumen y la mezcla de elementos macroscópicos de porciones calientes y frías de un gas o un líquido. Incluye también el intercambio de energía entre una superficie sólida y un fluido o por medio de una bomba, un ventilador u otro dispositivo mecánico (convección mecánica, forzada o asistida).

En la transferencia de calor libre o natural, un fluido es más caliente o más frío. El contacto con una superficie sólida, causa una circulación debido a las diferencias de densidades que resultan del gradiente de temperaturas en el fluido.

La transferencia de calor por convección se expresa con la Ley del enfriamiento de Newton:

${\displaystyle {\frac {dQ}{dt}}=hA_{s}(T_{s}-T_{\inf })}$

siendo:

• ${\displaystyle h}$, el coeficiente de convección;
• ${\displaystyle A_{s}}$, el área del cuerpo en contacto con el fluido;
• ${\displaystyle T_{s}}$, la temperatura en la superficie del cuerpo;
• ${\displaystyle T_{\inf }}$, la temperatura del fluido lejos del cuerpo.

Índice

• 1La convección en la atmósfera
• 2Comportamiento de un fluido cualquiera en la transferencia de calor
• 3Intercambiadores de calor
• 4Véase también

La convección en la atmósfera[editar]

La convección en la atmósfera terrestre involucra la transferencia de enormes cantidades del calor absorbido por el agua. Forma nubes de gran desarrollo vertical (por ejemplo, cumulus congestus y, sobre todo, cumulonimbos, que son los tipos de nubes que alcanzan mayor desarrollo vertical). Estas nubes son las típicas portadoras de tormentas eléctricas y de grandes precipitaciones. Al alcanzar una altura muy grande (por ejemplo, unos 12 o 14 km) y enfriarse bruscamente por la baja temperatura atmosférica a dicha altura, pueden producir tormentas eléctricas, granizadas e intensas lluvias, ya que las gotas de lluvia van aumentando de tamaño al ascender violentamente y luego se precipitan hacia el suelo bien sea en estado líquido o en estado sólido. Pueden tener forma de un hongo asimétrico de gran tamaño; y a veces se forma en este tipo de nubes una estela que semeja una especie de yunque (anvil's head, como se conoce en inglés).

El proceso que origina la convección en el seno de la atmósfera terrestre es sumamente importante y genera una serie de fenómenos fundamentales en la explicación de los vientos y en la formación de nubes, vaguadas, ciclones, anticiclones, precipitaciones, etc. Todos los procesos y mecanismos de convección del calor atmosférico obedecen a las leyes físicas de la termodinámica. De estos procesos es fundamental el que explica el ciclo del agua en la naturaleza o ciclo hidrológico. Casi todos los fenómenos antes nombrados tienen que ver con este último mecanismo. La subsidencia es el fenómeno inverso a la convección, por el cual, el aire a gran altura se enfría considerablemente y forma una zona anticiclónica que desciende por su mayor densidad trayendo hacia la superficie terrestre aire frío y seco, que puede dar origen a remolinos de polvo y hasta tornados cuando se ponen en contacto con una zona de convección.

También se denomina ciclo hidrológico (o ciclo del agua) al recorrido del agua en la atmósfera por la capacidad que tiene el agua de absorber calor y cederlo gracias a la capacidad que tiene de transformarse de un estado físico a otro. A grandes rasgos, el ciclo hidrológico funciona de la siguiente manera: los rayos solares calientan las superficies de las aguas marinas y terrestres las cuales, al absorber ese calor, pasan del estado líquido al gaseoso en forma de vapor de agua. El vapor asciende hasta cierta altura y al hacerlo, pierde calor, se condensa y forma las nubes, que están constituidas por gotas de agua muy pequeñas que se mantienen en suspensión a determinada altura. Cuando esta condensación se acelera, por el propio ascenso de la masa de nubes (convección), se forman nubes de mayor desarrollo vertical, con lo que las gotas aumentan de tamaño y forman las precipitaciones, que pueden ser tanto sólidas (nieve, granizo) como acuosas (lluvia), dependiendo de la temperatura. Estas precipitaciones pueden caer tanto en el mar como en las tierras emergidas. Por último, parte del agua que se precipita en los continentes e islas pasa de nuevo a la atmósfera por evaporación o produce corrientes fluviales que llevan de nuevo gran parte de las aguas terrestres a los mares y océanos, con lo que se cierra el ciclo, el cual vuelve a repetirse.

Comportamiento de un fluido cualquiera en la transferencia de calor[editar]

Cuando un fluido cede calor sus moléculas se desaceleran por lo cual su temperatura disminuye y su densidad aumenta siendo atraídas sus moléculas por la gravedad de la tierra.

Cuando el fluido absorbe calor sus moléculas se aceleran por lo cual su temperatura aumenta y su densidad disminuye, lo que lo hace más liviano.

El fluido más frío tiende a bajar y ocupa el nivel más bajo de la vertical y los fluidos más calientes son desplazados al nivel más alto, creándose así los vientos de la tierra.

La transferencia térmica convectiva consiste en el contacto del fluido con una temperatura inicial con otro elemento o material con una temperatura diferente En función de la variación de las temperaturas, variarán las cargas energéticas moleculares del fluido, y los elementos interactuantes del sistema realizarán un trabajo, donde el que tiene mayor energía o temperatura se la cederá al que tiene menos temperatura. Esta transferencia térmica se realizará hasta que los dos tengan igual temperatura; mientras se realiza el proceso las moléculas con menor densidad tenderán a subir y las de mayor densidad bajarán de nivel. Las moléculas que se encuentran en las capas inferiores aumentan su temperatura.

Intercambiadores de calor[editar]

Artículo principal: Intercambiador de calor

Un intercambiador de calor es un dispositivo construido para intercambiar eficientemente el calor de un fluido a otro, tanto si los fluidos están separados por una pared sólida para prevenir su mezcla, como si están en contacto directo. Los cambiadores de calor son muy usados en refrigeración, acondicionamiento de aire, calefacción, producción de energía, y procesamiento químico. Un ejemplo básico de un cambiador de calor es el radiador de un coche, en el que el líquido de radiador caliente es enfriado por el flujo de aire sobre la superficie del radiador.

Las disposiciones más comunes de cambiadores de calor son, flujo paralelo, contracorriente y flujo cruzado. En el flujo paralelo, ambos fluidos se mueven en la misma dirección durante la transmisión de calor; en contracorriente, los fluidos se mueven en sentido contrario y en flujo cruzado los fluidos se mueven formando un ángulo recto entre ellos. Los tipos más comunes de cambiadores de calor son, de carcasa y tubos, de doble tubo, tubo extruido con aletas, tubo de aleta espiral, tubo en U, y de placas. Puede obtenerse más información sobre los flujos y configuraciones de los cambiadores de calor en el artículo intercambiador de calor.

Cuando los ingenieros calculan la transferencia teórica de calor en un intercambiador, deben lidiar con el hecho de que el gradiente de temperaturas entre ambos fluidos varía con la posición. Para solucionar el problema en sistemas simples, suele usarse la diferencia de temperaturas media logarítmica (DTML) para determinar estadísticamente un valor medio de la temperatura. En sistemas más complejos, el conocimiento directo de la DTML no es posible y en su lugar puede usarse el método de número de unidades de transferencia (NUT).

METALURGIA

Metalurgia

La metalurgia es la técnica de la extracción y tratamiento de los metales a partir de minerales metálicos y transformarlos.​ También Conjunto de instalaciones y empresas que se dedican a la extracción y transformación de los metales. La metalurgia estudia y controla de calidad de los procesos de producción de aleaciones. La metalurgia es la rama que aprovecha la ciencia, la tecnología, el arte y habilidad de obtener metales y minerales industriales, partiendo de sus minas y sus menas, de una manera eficiente, económica y con resguardo del ambiente, a fin de adaptar dichos recursos en beneficio del desarrollo y bienestar de la humanidad.

Ingeniera en metalurgia

La ingeniería metalúrgica es la rama de la ingeniería que se encarga de tratar los elementos metálicos y no metálicos contenidos en los minerales mediante procesos físicos y químicos, para destinarlos finalmente a la producción de aleaciones utilizando estos elementos.

Metalurgia extractiva

La metalurgia extractiva es el área de la metalurgia en donde se estudian y aplican operaciones y procesos para el tratamiento de minerales o materiales que contengan una especie útil (oro, plata, cobre, etc.), dependiendo el producto que se quiera obtener, se realizarán distintos métodos de tratamiento.

Etapas de la metalurgia extractiva

Transporte y almacenamiento.

Conminación.

Clasificación.

Separación del metal de la ganga

Purificación y refinación.

¿Qué es una mena en metalurgia?

Es un mineral del que se puede extraer un elemento, un metal generalmente, por contenerlo en cantidad suficiente para ser aprovechado. Así, se dice que un mineral es mena de un metal cuando mediante minería es posible extraer ese mineral de un yacimiento y luego mediante metalurgia obtener el metal de ese mineral. 

Metalurgia de polvos: Se define como la técnica de producción de polvos de un metal para poder emplearlos en la elaboración de objetos útiles.

Procesos de Metalurgia de polvos

Como principales procesos se tienen el compactado y sinterizado. El compactado consiste en preparar adecuadamente mezclas de polvos, a temperatura ambiente o a temperatura elevada y a una presión considerablemente alta. Se obtiene un comprimido manipulable, pero relativamente frágil, al que se le llamara aglomerado verde.  El sinterizado es la operación donde el aglomerado verde es expuesto a una fuente de calor inferior al punto de fusión del metal en atmósferas inertes. Este proceso le otorga las resistencias mecánicas que se requieren.

Aplicaciones de la Metalurgia de polvos

Se pueden aplicar en la elaboración de metales compuestos, combinaciones de metales-no metales, metales refractarios. Por ejemplo: magnetos, filtros de metal, escobillas para motor.

HORNO DE INDUCCIÓN

Calentamiento por 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.

Horno de 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.