En diferentes industrias se requiere de equipos que por acción del calor, faciliten y agilicen la realización de procesos físicos y químicos muy específicos. Tales equipos son los hornos industriales y hoy en día existen diferentes modelos que funcionan alimentados por gas o electricidad, presentan diferentes capacidades y están diseñados especialmente para darles un uso específico.
Un horno es un dispositivo que genera calor y que lo mantiene dentro de un compartimiento cerrado. Se utiliza tanto en la cocina para preparar, calentar o secar alimentos, como en la industria. La energía calorífica utilizada para alimentar un horno puede obtenerse directamente, por combustión (leña, gas u otro combustible), radiación (luz solar), o indirectamente, por medio de electricidad (horno eléctrico).
Los hornos industriales son equipos fabricados específicamente para trabajos térmicos de cocción o fundición de elementos. Existen diversos tipos de hornos industriales de acuerdo con el sector, como los hornos de laboratorio, de fábricas y gastronómicos.
El diseño de un horno, en cuanto a forma y capacidad, es una característica determinante para la elección de un modelo pero no es el único factor importante, pues tanto la fuente de energía que lo hace funcionar como el rango de temperatura que puede llegar a alcanzar intervienen en que el proceso de horneado resulte eficaz o no. Hablando específicamente de la temperatura de un horno industrial podemos notar que tiene rangos variables según el fin para el que fue fabricado y la compañía que lo manufacturó, esta temperatura se puede ajustar con un termostato dependiendo de las características del material a hornear y del tipo de reacciones químicas o efectos físicos que se desea producir con el calentamiento.
Entre los procesos que se pueden hacer con un horno industrial en
diferentes materiales se encuentran: secado de lacas, estañado, porcelanado,
laqueado, esmaltado y calorización; recocido de aluminio, latón, cobre, alpaca,
acero, chapas, alambres de níquel y vidrio; calentamiento de metales para
laminación, normalizado de acero, forja de aleaciones, cianuración, templado de
acero, cementación; fusión de acero, y vidrio,
soldadura de tubos, entre muchos otros. La temperatura de los hornos
industriales debe variar según el uso que se le vaya a dar y de acuerdo con los
efectos que producen, así como el diseño y fuente de energía que utilizan para
operar se clasifican en distintos grupos. A grandes rasgos encontramos hornos
especiales para producir efectos físicos y hornos para producir efectos
químicos
Para calentar los materiales en su interior, los hornos pueden usar gas
o energía eléctrica, ya sea por corriente alterna o continua, por inducción
electromagnética, por resistencias o por alta frecuencia de microondas. En este
punto nos encontramos con otra de las clasificaciones que se aplica a los
hornos industriales: de llama o de gas y eléctricos. Dentro de los hornos de
llama encontramos los hornos de túnel, los rotatorios, los verticales y los de
balsa, y en el grupo de hornos eléctricos se encuentran los hornos de arco, los
de inducción y los de resistencias. En próximas entradas hablaremos más sobre
algunos de estos hornos industriales profundizando en su mecanismo de
funcionamiento y aplicaciones industriales.
El truco del funcionamiento del horno reside en que el calor de las paredes es el encargado
de calentar el aire del interior del aparato que, a su vez, irá calentando la
superficie del alimento y, poco a poco, la alta temperatura irá cocinando el
interior de la pieza de forma lenta y pausada, permitiendo que el alimento
quede jugoso y conserve todos sus nutrientes y propiedades
organolépticas.
- Pre-calentamiento rápido: Todos los calentadores se activan a la vez y la temperatura de cocción deseada se alcanza en menos tiempo. Se puede reducir el tiempo de precalentamiento hasta un 50%.
- Cocción suave: Esta función ayuda a cocinar lentamente los alimentos, consiguiendo un buen resultado.
- Recetas automáticas: El horno decide la forma de cocción ideal. Tan sólo se debe elegir el tipo de alimento y su peso.
- Los cimientos: Son el apoyo directo en el suelo, que previamente se ha aprobado como adecuado para la instalación de un horno industrial y son la parte que sostiene todas las piezas que compondrán al horno.
- Las paredes: Estas tienen la capacidad de proteger el horno industrial de pérdidas de calor, impide la salida de gases y la succión del aire atmosférico al interior del horno. Las paredes del horno normalmente están construidas con elementos exteriores, como láminas metálicas de acero u aluminio, y el interior es de aislantes de fibras.
- La cámara de combustión: Es una de las partes más importantes de un horno industrial, soporta temperaturas muy elevadas, es impermeable a los gases calientes de alta presión que se encuentran en la parte superior de la zona de trabajo.
- Los quemadores: 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 seguridad: 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.
- La 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.
- Las juntas térmicas: Las juntas del horno industrial tienen que
poder compensar la dilatación del horno por el calor, de manera que se
garantice la integridad del mismo.
- El esqueleto mecánico: Sujeta todos los componentes del horno
industrial y es la estructura que absorbe los esfuerzos transmitiéndoles a los
cimientos. A esta estructura metálica se le montan los accesorios adicionales.
- Los 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.
¿Qué es un horno de cubilote?
Un cubilote es un horno vertical para refundir los lingotes de hierro que se obtienen en los altos hornos, chatarra reutilizada, alimentadores y bebederos de piezas fundidas anteriormente, principalmente se usa para fundir fundición gris y con la ayuda de metales añadidos al momento del sangrado denominados inoculantes se puede obtener fundición nodular, eventualmente se usa también para aleaciones de cobre pero el uso no es muy difundido.
¿De qué está conformado?
Se han dado casos de cubilotes
hechos hasta de cilindros vacíos de aceite apilados uno encima del otro y
recubiertos de arcilla que sea refractaria, lógicamente los lotes de producción
serán para uso eventual o en zonas aisladas.
Al cubilote lo rodea un anillo
cerrado de mayor diámetro denominado caja de viento donde se sopla aire externo
con una cierta presión que estará en función del diámetro y altura del cubilote
llegando desde los 400 mm de columna de agua de presión estática hasta más de
1200 mm de la misma.
El cubilote está forrado
interiormente de ladrillos refractarios y tiene dos aberturas opuestas en la
parte baja a las cuales se les da el nombre de boca de sangría y de escoriado:
por ellas sale el metal líquido fundido y por la otra la escoria de fundición
que no es otra cosa que las cenizas de combustión, los óxidos metálicos no
reducidos, las impurezas de la chatarra, y cualquier
otro elemento diferente al metal deseado.
En la parte alta tiene otra
abertura llamada boca de carga por la cual se echa el metal que debe fundirse
con el carbón que se cargaran junto con el fundente en cargas alternadas sobre
una cama de carbón incandescente que se carga inicialmente al prender el
cubilote sin ningún metal, una vez esta carga denominada cama se encuentra
totalmente encendida se inician las cargas alternadas de metal y carbón.
Además de las aberturas
indicadas, hay otros agujeros circulares o rectangulares para que a través de
ellos entre el aire de soplado, en la actualidad el número de toberas será
dependiente del diámetro del cubilote y su área es usualmente proporcional al
área interna del mismo. Hay numerosas disposiciones de las mismas en una o dos
capas, con funcionamiento alternante para prevenir la obturación de las mismas
y aún las hay fabricadas de bronce con refrigeración interna para producir un
soplado que penetre más al centro del cubilote a fin de que arda el combustible
más eficientemente.
· Horno de leña o horno de barro: Funciona a partir de materiales forestales. Desde el punto de vista del consumo energético, es el menos eficiente y el que más emisiones de dióxido de carbono tiene, pero desde el punto de vista gastronómico, en ciertos casos da un sabor especial a ciertos platos.
· Horno de gas: Los avances en la utilización del gas natural como combustible han permitido conceder a los hornos de gas una opción viable en las alternativas que brinda su uso, y se muestran muy eficaces tanto por la reducción de los tiempos de cocción de las materias primas como la reducción de las emisiones al ambiente.
· Horno eléctrico: Son hornos alimentados con
energía eléctrica de un uso muy extendido, por su comodidad y fácil manejo. Con
los sistemas de programación que se incorporan, son muy útiles y fiables. En
las cámaras de estos hornos se alojan, en unas zanjas o vías de las paredes,
unas espirales de hilo conductor de energía eléctrica, que actúan como resistencia formadas
por aleaciones de cromo- níquel y otros metales
cuya característica es la buena conductividad,
según las temperaturas que se desee alcanzar.
· Cocina solar: Su principal ventaja radica en
el óptimo aprovechamiento del recurso solar para obtener energía calorífica.
· Horno de crisol: Es un depósito en forma de tronco cónica en el cual el metal está completamente aislado del combustible, y es su principal característica la de que presenta un envase con la parte superior descubierta, lo cual permite la eliminación de los gases y la obtención del metal liquido. Una de las ventajas de fundir metales no ferrosos con crisol es que se tiene una aleación más limpia, los tiempos de mantenimiento son más rápidos y el control de energía es más preciso.
·
Horno de microondas: Funciona mediante la
generación de ondas electromagnéticas que interaccionan con las moléculas de
agua contenidas en los alimentos. La interacción consiste en aprovechar las
propiedades resonantes de las moléculas de agua que absorben la energía de las
ondas electromagnéticas, con lo que se eleva su temperatura.
· Horno de cubilote: Este es un tipo de horno
cilíndrico vertical de aproximadamente 6 metros de alto que lleva los metales
en él colocados hasta el estado líquido, y permite su colado. Puede utilizarse
para la fabricación de casi todas las aleaciones de hierro, y tiene ventilación
forzada por toberas, ubicadas en la parte
inferior.
· Horno de inducción: No es posible clasificar de manera rígida, por la frecuencia de la corriente usada, las muchas variantes existentes de hornos de inducción. Los hornos que trabajan con frecuencias superiores a los 500 ciclos por segundo tienen un baño en forma de crisol cilíndrico y no llevan un núcleo de hierro. Habitualmente, estos hornos se llaman hornos de inducción sin núcleo.
· Horno de resistencia: Hay 2 clases fundamentales de hornos de resistencia. Los de la primera se calientan mediante resistencias de aleaciones tales como la S níquel-cromo 80/20, en forma de cintas o varillas; generalmente un crisol o recipiente para el metal líquido y sirven para aleaciones de bajo punto de fusión, como las de soldadura, las de tipos de imprenta, los metales anti fricción para cojinetes y algunas veces las de aluminio. Los elementos de caldeo se disponen alrededor del exterior del crisol y todo el horno queda dentro de una carcasa rellena con un material refractario y aislante térmico.
cicsa. (2017). Obtenido de
http://cicsa-maxon.com.mx/hornos-industriales/
fibraclim. (2016). Obtenido de
https://fibraclim.com/blog/tipos-de-hornos-industriales/
marketing, e. d. (11 de
Noviembre de 2015). Obtenido de
https://powdertronic.com/horno-industrial-tipos-y-usos-02/
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