Horno De Tipo Mufla 624d5t

HORNO DE TIPO MUFL A . DEL GRUPO: 1MM31

INTRIGANTES: GONZALEZ LEÓN ÁNGEL RENE GONZÁLEZ LÓPEZ DIEGO L Ó P E Z Z A V A L E TA E R I C K R U B É N

MUFLAS. • Estos equipos funcionan mediante la aplicación de energía térmica, la cual es suministrada mediante resistencias eléctricas, las mismas que están colocadas en los laterales y parte posterior del horno, son de hilo resistor de aleación Cr-Al-Fe y lista para trabajar por mucho tiempo. Las resistencias transmiten con gran eficiencia el calor a los cuerpos siempre pasando del cuerpo de mayor temperatura hacia el cuerpo de menor temperatura.

TIPOS DE MUFLAS. • Las muflas han sido diseñadas para una gran variedad de aplicaciones dentro de un laboratorio y pueden realizar trabajos como: procesos de control, tratamientos térmicos y secado de precipitados.

• Las muflas cuentan con dos principales tipos, las cuales cubren perfectamente la necesidad que se requiera:

MUFLAS DE COMBUSTIBLE. • Una mufla de combustible alcanza temperaturas muy elevadas, pues su fuente de calor está separada totalmente de la cámara de cocción, de tal manera que una muestra no puede ser contaminada con gases de combustión.

MUFLAS ELÉCTRICAS. • Las muflas eléctricas son aquellas que cuentan con hornos generalmente pequeños con resistencias calefactoras ocultas. Estas son ampliamente utilizadas en laboratorios, talleres pequeños o consultorios dentales.

PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO • Estos equipos funcionan mediante la aplicación de energía térmica, la cual es suministrada mediante resistencias eléctricas, las mismas que están colocadas en los laterales y parte posterior del horno, son de hilo resistor de aleación Cr-Al-Fe y lista para trabajar por mucho tiempo. Las resistencias transmiten con gran eficiencia el calor a los cuerpos siempre pasando del cuerpo de mayor temperatura hacia el cuerpo de menor temperatura.

PARTES DE UNA MUFLA. . • Gabinete interno.

• Contrapuerta. • Gabinete externo. • Controladores de temperatura.

• de control.

• El gabinete interno se encuentra aislado de ladrillos refractarios de alta alúmina seguido de lana de vidrio, estos dos componentes son los indicados para aislar con gran eficiencia la alta temperatura que se alcanza es los hornos mufla, también su baja densidad permite el rápido enfriamiento del mismo y además se disfruta de un ambiente fresco de trabajo. • En la parte exterior del horno la temperatura es mínima, es decir, no se tendría quemaduras de ningún tipo en caso de o con el personal que este alrededor de la máquina; la puerta del horno está construida de acero inoxidable, generando un sellado que evita fugas al momento de realizar algún tipo de tratamiento térmico.

USOS Y APLICACIONES DE LAS MUFLAS. Las muflas están diseñadas para cumplir una gran variedad de aplicaciones en distintas áreas como: • Muflas para trabajos de laboratorio. • Muflas para procesos de control. • Muflas para tratamientos térmicos. • Muflas para secado de precipitado. • Muflas para calcinación de precipitado. • Muflas para ensayos de fundición.

BALANCE TERMICO DE UN HORNO MUFLA A partir del siguiente esquema, representado en la figura , se puede apreciar que a la entrada del horno se introducen pepitas de níquel y cobalto a una temperatura de 25 ◦C, sale a 1600 ◦C. El equipo mostrado funciona mediante una energía eléctrica suministrada. Mediante el esquema también se calculan las pérdidas a la entrada y la salida del horno, realizándose el balance térmico.

CONFIGURACIÓN DE LAS PAREDES DEL HORNO. En el dimensionamiento del horno mufla se considera que las paredes utilizaran el ladrillo refractario y lana de vidrio adecuada, es así que la pared no necesita ser demasiada ancha para que guarde el calor dentro del mismo.

Distribución de ladrillos refractarios en el interior del horno mufla. En el interior de la cámara de calentamiento encontramos ladrillo refractario adherido con mortero refractario y en unos canalillos se ubicaran las resistencias eléctricas, las mismas que servirán para calentar dicha cámara.

DISTRIBUCIÓN DE LADRILLOS REFRACTARIOS Y LANA DE VIDRIO EN LAS PAREDES Las paredes se conforman de una capa de ladrillo refractario, seguido de una capa de lana de vidrio, evitando así la fuga de calor hacia el exterior.

DISTRIBUCIÓN DE LA CAPA FINAL DEL HORNO MUFLA

En el horno mufla luego de haberse conformado las paredes, se procede a instalar la chapa metálica que cubrirá totalmente a todos los materiales antes mencionados

RESISTENCIAS ELECTRICAS En la industria es más frecuente el calentamiento indirecto por resistencias eléctricas. Las resistencias eléctricas se hacen de aleaciones de composición muy variadas, estas aleaciones son: carbono, cobre, hierro, manganeso, níquel, silicio, zinc y aluminio. Las aleaciones de níquel-cromo son utilizadas para alcanzar temperaturas de 1100°C, las de carburo de silicio trabajan hasta temperaturas de 1500°C, aleación de molibdeno soportan temperaturas de 1650°C, la aleación de tungsteno ya son utilizadas para mayores temperaturas que sobrepasan de los 2000°C, las de grafito se utilizan en temperaturas bajas como es los 600°C y las resistencias hechas del hilo Kanthal trabajan temperaturas de los 1200°C cuyas aleaciones son aluminio, cromo, hierro.

Impacto medio ambiental. Este horno no presenta riesgos de contaminación para el medio ambiente, debido a que su fuente energética es la electricidad, es un horno relativamente pequeño, utilizado mayormente en laboratorios. Medios de protección. Aunque este horno no se de grandes dimensiones, como algunos hornos industriales, requiere también de medidas de seguridad y medios de protección para su explotación. A continuación, se muestran algunos medios de protección: Limitador de temperatura. Guantes T Máx. 650 ºC. Guantes Tmáx900 ºC. Tenazas 300 mm. Tenazas 500 mm. Medidas de protección. El material que se debe ingresar al horno deben ser crisoles de porcelana, el tiempo a exposición depende del trabajo a realizar. Al momento de manipular la puerta del horno para retirar la muestra el operario debe estar ubicado en la parte izquierda del equipo. Luego de terminado el trabajo apague el equipo y desconecte de la fuente de electricidad.

TRATAMIENTOS TÉRMICOS DEL ACERO • Los hornos mufla sirven para realizar tratamientos térmicos en los aceros y son utilizados para mejorar sus propiedades de dureza, maquinabilidad, estampación, embutición, resistencia a la tracción, al choque, al degaste, etc.

METODOLOGÍA DE DISEÑO • Los hornos muflas han sido diseñado de acuerdo a las exigencias que debe tener el mismo, como es el flujo de calor permitido, la ubicación de resistencias eléctricas en la cámara de calentamiento, los materiales aislante que son utilizados en la construcción del horno y el sistema de control adecuado para que alcance la temperatura necesaria para la realización de tratamientos térmicos, evitando de esta manera que exista pérdidas de calor. Algo muy necesario son las recomendaciones profesionales para el uso del horno mufla.

EJEMPLO • Horno mufla industrial pequeño thermolyne, tipo f1300, f1400 y f1500: • Tamaño más pequeño. Dos capacidades 1.3 L, 2.1 L y 2.2 L. • Cámara en fibra de cerámica. Resistencias en el techo y laterales para optimizar la • temperatura. • Puerta de apertura horizontal para facilitar el cargue y descargue de muestras. • Un interruptor de seguridad instalado en la puerta suspende la energía a los elementos calentadores cuando la puerta está abierta. • Con control de temperatura manual, • Lectura en pantalla digital de lectura actual y prefijada. • Rango de Temperatura: 100-1100°C. Para 120 Voltios - 50/60 Hz. 1050 Vatios.

POTENCIA REQUERIDA POR LAS RESISTENCIAS ELÉCTRICAS • El horno mufla cuenta con resistencias cuya temperatura máxima de alcance aproximadamente es de 1100 ºC. La temperatura proyectada es suficiente para efectuar tratamientos térmicos de aceros. La potencia requerida por las resistencias es igual al que absorbe la probeta a tratar como las paredes del horno más la que se pierde por conducción, radiación y convección.

• Dónde:

• 𝑇𝐶 = 𝑡𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑐á𝑚𝑎𝑟𝑎 = 1000°𝐶 • 𝑇𝑄 = 𝑡𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑎𝑚𝑏𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 = 23°𝐶 • 𝑅𝑇 = 𝑟𝑒𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑡é𝑟𝑚𝑖𝑐𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎�

Dónde: 𝑒𝐿𝐴𝐷𝑅𝐼𝐿𝐿𝑂 = 𝑒𝑠𝑝𝑒𝑠𝑜𝑟 (𝑚) = 0,05 𝜆𝐿𝐴𝐷𝑅𝐼𝐿𝐿𝑂 = 𝑐𝑜𝑛𝑑𝑢𝑐𝑡𝑖𝑣𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑡é𝑟𝑚𝑖𝑐𝑎 (𝑊/𝑚𝐾) = 0,19 𝑒𝐿𝐴𝑁𝐴 = 𝑒𝑠𝑝𝑒𝑠𝑜𝑟 (𝑚) = 0,015 𝜆𝐿𝐴𝑁𝐴 = 𝑐𝑜𝑛𝑑𝑢𝑐𝑡𝑖𝑣𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑡é𝑟𝑚𝑖𝑐𝑎 (𝑊/𝑚𝐾) = 0,06

LA RESISTENCIA QUE LOGRARÁ DISIPAR LA POTENCIA REQUERIDA ES: 𝑃 =𝑉∗𝐼 𝐼 =𝑃∗𝑉 𝑅 =𝑉∗𝐼

Reemplazando la ecuación obtenemos:

𝑉 𝑉2 𝑅= = 𝑃 𝑃 𝑉

Dónde: 𝑃=𝑝𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑟𝑒𝑞𝑢𝑒𝑟𝑖𝑑𝑎=3300𝑊 𝑉=𝑣𝑜𝑙𝑡𝑎𝑗𝑒=220𝑉

• Sustituyendo valores tenemos el valor de la resistencia que logrará disipar la potencia requerida.

220𝑉 2 𝑅= = 14,66Ω 3300𝑊

BIBLIOGRAFÍA • Díaz Hernández Y. , “Diseño de un horno de mufla”(en línea) , La Habana. Universidad Tecnológica de la Habana. • Monteros A. , “Diseño y construcción de un horno mufla para la realización de tratamientos térmicos en aceros” (en línea), Ibarra, Ecuador. Universidad Técnica del Norte.