Para controlar eficazmente la temperatura en el interior de un horno de resistencia, es esencial comprender los principios de regulación de la temperatura y los distintos métodos disponibles.
El objetivo principal es mantener una temperatura constante dentro del horno para cumplir los requisitos específicos del proceso de tratamiento térmico.
Para ello es necesario utilizar sistemas avanzados de control de la temperatura y conocer los distintos tipos de hornos de resistencia y sus elementos calefactores.
5 Métodos clave para controlar la temperatura dentro de un horno de resistencia
1. Principio del control automático en hornos de mufla
- Proceso de ajuste por realimentación: El control de la temperatura en un horno de resistencia funciona mediante un proceso de ajuste por realimentación.
- Se trata de comparar la temperatura real del horno con la temperatura deseada para obtener una desviación.
- La señal de control se genera entonces en base a esta desviación para ajustar la potencia térmica del horno de resistencia.
- Leyes de ajuste comunes: El control automático de la temperatura utiliza comúnmente leyes como la de dos posiciones, tres posiciones, proporcional, proporcional integral (PI) y proporcional integral derivativa (PID).
- El control PID es la forma más utilizada en el control de procesos, generando funciones de control basadas en la proporción, integral y derivada de la desviación.
2. Tipos de hornos de resistencia
- Hornos de resistencia por radiación y convección: Los hornos de resistencia pueden clasificarse en función de sus métodos de transferencia de calor.
- Los hornos de resistencia radiante utilizan principalmente la transferencia de calor radiante.
- Los hornos de resistencia por convección, también conocidos como hornos de resistencia por circulación de aire, utilizan la transferencia de calor por convección.
- Estos últimos suelen funcionar a temperaturas inferiores a 650°C.
- Calentamiento directo e indirecto: Según el método de generación de calor eléctrico, los hornos de resistencia pueden clasificarse en calentamiento directo (donde los elementos calefactores están en contacto directo con la carga) y calentamiento indirecto (donde los elementos calefactores están separados de la carga).
3. Elementos calefactores y sistemas de control de la temperatura
- Elementos calefactores: Son componentes cruciales que generan calor dentro del horno.
- Garantizan un calentamiento preciso y uniforme en toda la cámara, manteniendo la temperatura constante necesaria para el proceso de tratamiento térmico.
- Sistema de control de temperatura: Se incorpora un sofisticado sistema de control de la temperatura para supervisar y regular el calor dentro de la cámara.
- Este sistema garantiza que se alcance el perfil de temperatura deseado y se mantenga con precisión durante todo el proceso.
4. Métodos para controlar la temperatura
- Sistemas de control de temperatura de hornos industriales: Estos sistemas pueden controlar el flujo de combustible, los sistemas proporcionales controlan tanto el suministro de combustible como el de aire, y los sistemas de control de impulsos proporcionan una relación fija de combustible y aire manteniendo una alta velocidad de llama.
- Regulación de potencia SCR: El sistema controla la temperatura del horno de resistencia mediante el método de regulación de potencia SCR (Silicon Controlled Rectifier).
- Esto implica cambiar el número de ondas sinusoidales de tensión de calentamiento para lograr el ajuste de la temperatura mediante el control del estado de encendido y apagado del SCR en un período determinado.
5. Consideraciones sobre el diseño de los hornos
- Distribución uniforme de la temperatura: El diseño del horno debe garantizar que el calor se suministra de manera uniforme para evitar el subcalentamiento o sobrecalentamiento de las piezas.
- Esto se consigue minimizando las pérdidas de calor a través de puertas o aberturas de pequeño tamaño y, en algunos casos, proporcionando circulación forzada de aire o atmósfera.
- Enfriamiento dentro del horno: Para procesos como la cementación, puede ser necesario prever el enfriamiento de las piezas dentro del propio horno.
Comprendiendo estos puntos clave, se puede controlar eficazmente la temperatura en el interior de un horno de resistencia, garantizando un rendimiento óptimo y satisfaciendo las necesidades específicas de diversos procesos de tratamiento térmico.
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