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Componentes de un horno industrial

Anteriormente en este blog hemos hablado a grandes rasgos de los diferentes tipos de hornos industriales que existen y de las aplicaciones que se le dan en distintos sectores industriales. Como prometimos en ese entonces, en esta y en futuras entradas explicaremos el mecanismo de funcionamiento de un horno industrial, las partes que lo componen y los distintos diseños y funciones especiales que incorporan según el tipo de uso para el que fueron diseñados.

Para comenzar recordemos que los hornos se clasifican según los fines con los que fueron creados, el tipo de energía que emplean para su funcionamiento y su diseño. Pero ya sean eléctricos o de gas, de inducción electromagnética, de resistencias, de alta frecuencia de microondas, rotatorios, verticales, de túnel, de balsa o de arco, entre muchos otros, su diseño y estructura está planeada para alcanzar una temperatura determinada y permitir a los usuarios realizar procesos industriales específicos. Sin embargo, aunque cada horno industrial cuente con particularidades, todos presentan una serie de elementos constructivos en común.

El elemento principal de cada horno es la zona de trabajo, es decir, el lugar donde se realiza el proceso de curado. Esta zona se separa del ambiente por una cámara aislada, todos ellos fabricados en materiales refractarios y termoaislantes, y con exterior en metálico. Los hornos de combustión cuentan además con cámaras de combustión donde los quemadores generan el calor, aunque en algunos casos se suprime este elemento y la quema de combustibles se hace directamente en la zona de trabajo del horno.

Todos los hornos cuentan con válvulas, difusores y otro tipo de cierres que permiten regular las corrientes de los gases en el horno y sus conductos y algunos están equipados con instalaciones que permiten aprovechar el calor de los gases de escape, conocidos como regeneradores y recuperadores. A continuación describiremos a mayor detalle cada uno de los elementos que acabamos de mencionar:

  • Cimientos. Se apoyan directamente en el suelo que previamente se ha aprobado como adecuado para la instalación de un horno de tipo industrial y son la parte que sostiene todas las piezas que compondrán al horno. Los cimientos deben presentar solidez absoluta para soportar las cargas dinámicas derivadas del trabajo con el horno sin que sufran ningún tipo de deterioro, además deben ser de las dimensiones adecuadas para que la presión que ejerce el horno contra el suelo no rebase los valores admisibles según lo establecido en las normas de seguridad.
  • Paredes. Rodean la zona de trabajo del horno y mantienen la cámara. Las paredes deben tener la capacidad de proteger el horno de pérdidas de calor, impedir la salida de gases del hogar y la succión del aire atmosférico al interior del horno. Las paredes del horno normalmente están construidas como un sándwich, donde los elementos exteriores son láminas metálicas de acero u aluminio, y el interior es de colchas aislantes de fibras cerámicas.   Los paneles de los hornos deben de estar reforzados en su estructura ya que estarán sometidos constantemente a al calor en una cara y el frío en la cara contraria.
  • Cámara de combustión. Es una de las partes más importantes de un horno industrial y tiene que soportar temperaturas muy elevadas además de ser impermeable a los gases calientes de alta presión que se encuentran en la parte superior de la zona de trabajo.  Por ello, los materiales empleados para la fabricación de una cámara de combustión deben resistir los ataques de humo de óxido ferroso, la radiación térmica y el choque térmico. Existen de diferentes tipos: planas, de arco, semicirculares y suspendidas. La cámara de combustión se fabrica con aceros de altos calibres y están aisladas con materiales cerámicos.

Quemador: Es el elemento que genera el calor.  El quemador está compuesto por una etapa de inyección de aire y una etapa de combustión.  La etapa de inyección generalmente tiene un ventilador proporcionará aire fresco rico en oxígeno para lograr una buena combustión.  La etapa de combustión está formada por la boquilla de gas, las bujías de ignición y los detectores de flama.  Ahí se genera la combustión del gas (o algún otro combustible). El quemador deberá tener elementos de seguridad que permitan detectar la presencia de flama y apagar cerrar las válvulas en caso de detección de falta de flama.

La etapa de seguridad también incluye un proceso de barrido, el cual consiste en inyectar aire fresco por un periodo de tiempo para barrer la presencia de gases y evitar una explosión al generarse la chispa de ignición por la bujía.   Los quemadores más comunes utilizan gas natural o gas propano (LP), aunque también podemos encontrar en el mercado quemadores de diésel, combustóleo y/o gasolina; y muchos de ellos vienen homologados para cumplir con normas de seguridad EU, NFPA y FM.

  • Chimenea. Tiene la función de sacar los gases de combustión de la cámara, para permitir la renovación del aire y poder obtener una buena combustión.
  • Juntas térmicas. Las juntas de los hornos industriales tienen que poder compensar la dilatación del horno por el calor, de manera que se garantice la integridad del mismo. Su disposición y ancho dependen del nivel de calentamiento que se presenta en cada parte del horno y de los coeficientes de dilatación de la mampostería por el calor.
  • Esqueleto metálico. Sujeta todos los componentes del horno y es la estructura que absorbe los esfuerzos transmitiéndolos a los cimientos. A esta estructura metálica se le montan los accesorios adicionales con que se decida equipar al horno, como puertas, tapas, ventanas, marcos, quemadores y toberas.
  • Difusores.  Después de la cámara de combustión los difusores son tal vez el elemento más importante de un horno.  Están formados por ventiladores que hacen circular el aire caliente a través de conductos. Los ventiladores que alimentan a los difusores son de tipo reforzado, especialmente calculados para soportar aire caliente a altas temperaturas. Los ductos tendrán salidas ajustables a lo largo de horno lo que nos permite regular el aire que se inyecta en cada uno de los diferentes puntos del horno industrial.  Sin los difusores las temperaturas en diferentes secciones del horno sería muy dispares, generando así una mala calidad de curado en los productos.

En próximas entradas continuaremos hablando de las partes que componen un horno y de sus diferentes mecanismos de funcionamiento. Recuerda que en POWDERTRONIC nos especializamos en la fabricación de hornos industriales de la más alta calidad, diseñados especialmente para satisfacer las necesidades de diferentes entornos industriales. Para conocer a detalle el tipo de hornos que ponemos a tu alcance navega por nuestro catálogo en línea o contáctanos, con gusto resolveremos todas tus dudas y te brindaremos asesoría en la elección del horno ideal para ti.