Operaciones de transferencia de calor

Operaciones
de
Transferencia
de Calor
Describe las características de los equipos industriales de transferencia de calor que se
utilizan en la industria.
- Proceso de transferencia de calor: Hornos - Aero refrigerantes -Evaporadores -
Condensadores - Intercambiado de calor - Acumuladores de calor -Placas solares.
Investiga acerca de los equipos industriales que involucran transferencia de calor como
operaciones básicas que se utilizan en la industria
 Hornos
 Aero refrigerantes
 Evaporadores
 Condensadores
 Intercambiado de calor
 Acumuladores de calor
 Placas solares
Elabora informes técnicos acerca de los equipos industriales de transferencia de calor.

DEFINICIÓN DE HORNOS INDUSTRIALES
LOS HORNOS INDUSTRIALES SON LOS EQUIPOS O DISPOSITIVOS
UTILIZADOS EN LA INDUSTRIA, EN LOS QUE SE CALIENTAN POR ENCIMA
DE LA TEMPERATURA AMBIENTE, LOS MATERIALES Y LAS PIEZAS O
ELEMENTOS COLOCADOS EN SU INTERIOR
EL OBJETO DEL CALENTAMIENTO PUEDE SER MUY VARIADO, POR EJEMPLO:
- ALCANZAR LA TEMPERATURA NECESARIA PARA QUE SE PRODUZCAN LAS
REACCIONES NECESARIAS PARA LA OBTENCIÓN DE UN DETERMINADO PRODUCTO
- FUNDIR
- ABLANDAR PARA UNA OPERACIÓN DE CONFORMADO POSTERIOR
- TRATAR TÉRMICAMENTE PARA IMPARTIR DETERMINADAS PROPIEDADES
- RECUBRIR LAS PIEZAS CON OTROS ELEMENTOS, OPERACIÓN QUE SE FACILITA
FRECUENTEMENTE OPERANDO A TEMPERATURA SUPERIOR A LA DEL AMBIENTE

ATENDIENDO AL TIPO DE EFECTO QUE EL HORNO PRODUCE EN EL
PRODUCTO, SE PUEDEN TENER:
-HORNOS PARA PRODUCIR EFECTOS FÍSICOS EN EL PRODUCTO, QUE A
SU VEZ PUEDEN DIVIDIRSE EN:
- HORNOS DE CALENTAMIENTO
-HORNOS DE FUSIÓN
- HORNOS PARA PRODUCIR EFECTOS QUÍMICOS EN EL PRODUCTO
(REDUCCIÓN SIN FUSIÓN, FUSIONES REDUCTORAS, SINTERIZACIÓN,
CALCINACIÓN, TOSTACIÓN, VOLATILIZACIÓN REDUCTORA,
VOLATILIZACIÓN, METALOTERMIAS, ETC).
HORNOS INDUSTRIALES

LA ENERGÍA CALORÍFICA REQUERIDA PARA EL CALENTAMIENTO DE LOS
HORNOS PUEDE PROCEDER DE:
1.- GASES CALIENTES (LLAMA) PRODUCIDOS EN LA COMBUSTIÓN DE
COMBUSTIBLES SÓLIDOS, LÍQUIDOS O GASEOSOS, QUE CALIENTAN LAS
PIEZAS POR CONTACTO DIRECTO ENTRE AMBOS O INDIRECTAMENTE A
TRAVÉS DE PAREDES O TUBOS RADIANTES O INTERCAMBIADORES EN
GENERAL
2.-ENERGÍA ELÉCTRICA EN DIVERSAS FORMAS:
- ARCO VOLTAICO DE CORRIENTE ALTERNA O CONTINUA
- INDUCCIÓN ELECTROMAGNÉTICA
- ALTA FRECUENCIA EN FORMA DE DIELECTRICIDAD O MICROONDAS
- RESISTENCIA ÓHMICA DIRECTA DE LAS PIEZAS
- RESISTENCIAS ELÉCTRICAS DISPUESTAS EN EL HORNO QUE SE CALIENTAN
POR EFECTO JOULE Y CEDEN CALOR A LA CARGA POR LAS DIVERSAS
FORMAS DE TRANSMISIÓN DE CALOR
HORNOS INDUSTRIALES

LA FORMA DE CALENTAMIENTO DA LUGAR A LA CLASIFICACIÓN DE
LOS HORNOS EN DOS GRANDES GRUPOS
1.- HORNOS DE LLAMA
CLASIFICACION HORNOS INDUSTRIALES

CLASIFICACION HORNOS INDUSTRIALES
2.- HORNOS ELECTRICOS
HORNO ELECTRICO DE ARCO

VENTAJAS DEL CALENTAMIENTO ELÉCTRICO
1.- AUSENCIA DE HUMOS DE COMBUSTIÓN
2.- MEJORES CONDICIONES DE TRABAJO ALREDEDOR DEL HORNO Y
AMBIENTALES POR EL EXTERIOR
3.- MAYOR SEGURIDAD DEL PERSONAL
4.- POSIBILIDAD DE MANTENER LOS HORNOS SIN VIGILANCIA FUERA
DE LAS HORAS DE TRABAJO POR ELIMINACIÓN DEL PELIGRO DE
EXPLOSIONES
5.-MÁS SIMPLE UTILIZACIÓN DE LAS FIBRAS CERÁMICAS COMO
AISLAMIENTO DEL HORNO
6.- GRAN ELASTICIDAD DE FUNCIONAMIENTO Y SENCILLA
AUTOMATIZACIÓN DE LOS HORNOS

CON REFERENCIA AL TIPO DE RECINTO, LOS HORNOS
INDUSTRIALES PUEDEN SER:
- HORNOS DE SOLERA.
- HORNOS DE BALSA.
- HORNOS DE SOLERAS MÚLTIPLES.
- HORNOS DE SOLERA GIRATORIA.
- HORNOS DE TÚNEL.
- HORNOS ROTATIVOS.
- HORNOS DE SOLERA MÓVIL.
- HORNOS DE CRISOL.
- HORNOS DE MUFLA.
- HORNOS VERTICALES O DE CUBA.

ESQUEMA
HORNO
ELECTRICO DE
ARCO

PARTES PRINCIPALES DE LOS HORNOS.
LOS HORNOS QUE SE DIVIDEN DE ACUERDO A LOS FINES CON QUE
FUERON IDEADOS Y, POR LO TANTO, TIENEN SUS ESTRUCTURAS
APROPIADAS PARA CADA CASO, TIENEN SIN EMBARGO, TODA UNA
SERIE DE ELEMENTOS CONSTRUCTIVOS COMUNES, AUNQUE CON
DISEÑOS DISTINTOS.
LA PARTE PRINCIPAL DE CADA HORNO ES LA ZONA DE TRABAJO,
DONDE SE EFECTÚA EL PROCESO TECNOLÓGICO PREFIJADO. EN LA
MAYORÍA DE LOS CASOS, DICHA ZONA SE SEPARA DEL AMBIENTE POR
LA BÓVEDA, LAS PAREDES Y LA SOLERA, CONSTRUIDAS DE
MATERIALES REFRACTARIOS Y TERMOAISLANTES. EN SU BASE TIENEN
LOS CIMIENTOS, CONSTRUIDOS DE MATERIALES COMUNES.
LOS HORNOS, DONDE LA ENERGÍA TÉRMICA ES RESULTADO DE LA
IGNICIÓN DE UN COMBUSTIBLE, TIENEN LOS HOGARES PARA LOS
SÓLIDOS O LOS MECHEROS O QUEMADORES PARA EL COMBUSTIBLE.
MUCHAS VECES LOS HOGARES SE SUPRIMEN, Y LA IGNICIÓN DE LOS
COMBUSTIBLES SE EFECTÚA DIRECTAMENTE EN LA ZONA DE TRABAJO
DEL HORNO

MUCHOS HORNOS TIENEN TAMBIÉN INSTALACIONES DE INTERCAMBIO O
APROVECHAMIENTO DEL CALOR DE LOS GASES DE ESCAPE, LLAMADAS
REGENERADORES, RECUPERADORES O INTERCAMBIADORES DE CALOR

Funcionamiento del
horno regenerador de
conductos laterales
para la fusión del
vidrio

CIMIENTOS.
LOS CIMIENTOS SON LA PARTE DEL HORNO QUE SE APOYA DIRECTAMENTE EN EL
SUELO RECONOCIDO COMO APTO PARA ÉSE FIN Y QUE SOSTIENEN TODAS LAS
DEMÁS PARTES. POR SUPUESTO, LO ÚNICO QUE SE REQUIERE DE LOS CIMIENTOS
ES SU ABSOLUTA SOLIDEZ COMO PARA AGUANTAR TODA LA CARGA ESTÁTICA DE
LAS PARTES DEL HORNO DISPUESTAS ENCIMA, ASÍ COMO EVENTUALMENTE LAS
POSIBLES CARGAS DINÁMICAS, SIN SUFRIR DETERIORO ALGUNO. LOS CIMIENTOS
DEBEN TENER DIMENSIONES SUFICIENTES, COMO PARA QUE LA PRESIÓN CONTRA
EL SUELO NO PASE LOS VALORES ADMISIBLES.
PARTES DE LOS HORNOS
PLATAFORMA.
LA PLATAFORMA ES EL PLANO INMEDIATAMENTE SUPERIOR A LOS CIMIENTOS
DEL HORNO Y EL INFERIOR DE LA MAMPOSTERÍA. PARA SU CONSTRUCCIÓN SE
EMPLEAN DISTINTOS MATERIALES: LADRILLOS REFRACTARIOS Y
TERMOAISLANTES. EL TIPO DE CONSTRUCCIÓN Y EL ESPESOR DE LA
PLATAFORMA SE DICTAN POR LA ESTRUCTURA DEL HORNO. SU FIN PRINCIPAL
ES DAR UNA SUPERFICIE SOBRE LA CUAL PUEDEN SER DISPUESTAS TODAS
LAS PARTES INFERIORES DEL HORNO.

SOLERA.
LA SOLERA ES LA PARTE DEL HORNO SOBRE LA CUAL SE DISPONE EL METAL
FUNDIDO O LOS MATERIALES A CALENTARSE. COMO SOPORTA LA CARGA DEL
MATERIAL DEBE SER SUFICIENTEMENTE SÓLIDA, IMPERMEABLE PARA EL METAL
LÍQUIDO, MATERIAL VÍTREO Y ESCORIAS, Y QUÍMICAMENTE ESTABLE RESPECTO
A ESTAS ÚLTIMAS.
PAREDES.
LAS PAREDES RODEAN LA ZONA DE TRABAJO DEL HORNO. GENERALMENTE
ELLAS MANTIENEN LA BÓVEDA. DEBEN PROTEGER LA ZONA DE LAS PÉRDIDAS
DE CALOR, NO PERMITIR EL ESCAPE DE LOS GASES DE HOGAR NI SUCCIÓN DEL
AIRE DE LA ATMÓSFERA HACIA EL INTERIOR DEL HORNO. LA CARA MÁS
IMPORTANTE DE LAS PAREDES ES LA INTERIOR. DEBE SER PAREJA, LIMPIA,
TENER JUNTAS DELGADAS. SE HACEN CON LADRILLOS ENTEROS Y SANOS
TANTO DE SUS CARAS, COMO DE ARISTAS Y ÁNGULOS.

BÓVEDA.
LA BÓVEDA ES UNA DE LAS PARTES MÁS IMPORTANTES DEL HORNO.
GENERALMENTE SOPORTA TEMPERATURAS MUY ALTAS Y SE CALIENTA
MUCHO. COMO LOS GASES CALIENTES EN LA PARTE SUPERIOR DE LA
ZONA DE TRABAJO SE ENCUENTRAN BAJO UNA PRESIÓN SUPERIOR A LA
NORMAL, LA BÓVEDA DEBE SER IMPERMEABLE PARA CON LOS MISMOS.
EXISTEN CUATRO TIPOS DE BÓVEDAS:
(1).- PLANAS, DE LADRILLOS DE GRANDES DIMENSIONES,
(2).- DE ARCO
(3).- SEMICIRCULARES,
(4).- SUSPENDIDAS.
LAS BÓVEDAS DE ARCO SON LAS MÁS FRECUENTES.

Bóveda de arco
La reacción provocada por la carga del
arco en la imposta puede ser calculada
por la fórmula
8
Gl
P k
f

donde:
P= Componente horizontal de la
reacción
G = Peso del sector de la bóveda en kg,
por un metro lineal de largo.
. l = Cuerda, m.
f = flecha, m;
k = Coeficiente, que comprende la
dilatación del ladrillo por el calor y que
depende de la temperatura del
horno.Sus valores son:
Temperatura del horno °C 900 1000 1300 1500 1750
Coeficiente k 2 2.5 3 3.5 4

HAY DOS MODOS DE CONSTRUIRLA LA BOVEDA :
LA MAMPOSTERÍA CON TRABAZÓN Y LA ANULAR
LA VENTAJA DE LA MAMPOSTERÍA CON TRABAZÓN
ESTÁ EN LA MAYOR DENSIDAD DE LA OBRA.
EN CAMBIO, SE DIFICULTA LA EXPANSIÓN DE
LADRILLOS, PORQUE SE ENCUENTRAN
FIRMEMENTE LIGADOS ENTRE SÍ. POR ESO EN LA
BÓVEDA DE ESTE TIPO LAS GRIETAS Y LOS
DESPLAZAMIENTOS PUEDEN EXTENDERSE MUCHO.
EL SISTEMA ANULAR PROPORCIONA UNA BÓVEDA
DE MENOR DENSIDAD. ENTRE LOS ANILLOS SE
FORMAN GRIETAS, A TRAVÉS DE LAS CUALES LOS
GASES SE ABREN EL CAMINO CON RELATIVA
FACILIDAD.
EN CAMBIO, SE FACILITA LA REPARACIÓN, PORQUE,
GENERALMENTE, SUELEN CAER LADRILLOS
ENTEROS Y LOS HUECOS FORMADOS TIENEN LA
FORMA RECTANGULAR. LAS BÓVEDAS DE ESTE
TIPO SON MÁS FRECUENTES.
CON TRABAZON
ANULAR

BOVEDAS SUSPENDIDAS
LAS BÓVEDAS SUSPENDIDAS SE CONSTRUYEN CON LADRILLOS PERFILADOS QUE SE
FIJAN EN LAS ESTRUCTURAS METÁLICAS SUSPENDIDAS EN ESTRIBOS ESPECIALES.
EL USO DE LAS BÓVEDAS SUSPENDIDAS PERMITE DISMINUIR EL CONSUMO DE
CALOR PARA CALENTAR LA MAMPOSTERÍA, PORQUE, PRIMERO EL VOLUMEN DE LA
MISMA ES MENOR Y, SEGUNDO, ES POSIBLE EL EMPLEO DE MATERIALES
REFRACTARIOS MÁS LIVIANOS.
SUS INCONVENIENTES ESTRIBAN EN LA CONSTRUCCIÓN MÁS COMPLICADA QUE LA
DE OTRAS BÓVEDAS.

CANALES
LOS CANALES SIRVEN PARA CONDUCIR LOS GASES HASTA LA CHIMENEA Y SUELEN
SER DE SECCIÓN RECTANGULAR Y DE TECHO PLANO O ABOVEDADO.
EL ÁREA DE LA SECCIÓN SE CALCULA A PARTIR DE LA VELOCIDAD MEDIA
ADMISIBLE DEL MOVIMIENTO DE GASES QUE INGRESAN EN EL CANAL QUE SE
TOMA 1-2 m/s Y DE LA CANTIDAD DE GASES QUE ENTRAN POR SEGUNDO
JUNTAS TÉRMICAS.
LAS JUNTAS TÉRMICAS DEBEN COMPENSAR LA DILATACIÓN VOLUMÉTRICA DE LA
MAMPOSTERÍA POR EL CALOR. ASEGURANDO LA INTEGRIDAD DE LA
MAMPOSTERÍA, LAS JUNTAS A LA VEZ NO DEBEN REBAJAR LA SOLIDEZ DE LA
MISMA Y SER CAUSA DE ESCAPES DE GASES, DE METALES O ESCORIAS.
EL ANCHO Y LA DISPOSICIÓN DE LAS JUNTAS SE DETERMINAN EN CONCORDANCIA
CON EL CALENTAMIENTO DE UNA PARTE DADA DEL HORNO Y DE LOS
COEFICIENTES DE DILATACIÓN DE LOS MATERIALES POR EL CALOR.

ESQUELETO METÁLICO
SE LLAMA ESQUELETO LA ESTRUCTURA METÁLICA QUE SUJETA TODAS LAS
PARTES DEL HORNO Y ABSORBE LOS ESFUERZOS QUE SE ORIGINAN EN LA
MAMPOSTERÍA TANTO DURANTE SU EJERCICIO, COMO POSTERIORMENTE EN LOS
PROCESOS DE SU TRABAJO.
EL ESQUELETO TRANSMITE ESTOS ESFUERZOS A LOS CIMIENTOS. LAS PARTES
DEL ESQUELETO SE APROVECHAN TAMBIÉN PARA MONTAR SOBRE ELLAS LOS
ACCESORIOS DEL HORNO, COMO: MARCOS, TAPAS, PUERTAS, VENTANAS,
MECHEROS, TOBERAS, ETC.

VENTANAS DE TRABAJO.
PARA CARGAR Y DESCARGAR LOS MATERIALES Y OBJETOS, PARA VIGILAR EL
PROCESO A QUE SE SOMETEN Y PARA REGLARLO, EN LAS PAREDES DEL HORNO
SE PRACTICAN DIVERSAS ABERTURAS, LLAMADAS VENTANAS DE TRABAJO.
EN LOS HORNOS DE ALTAS TEMPERATURAS TAMBIÉN SUELEN TENER LA
REFRIGERACIÓN POR AGUA.
LAS ABERTURAS SE CIERRAN POR SUS CORRESPONDIENTES PUERTAS, A
BISAGRAS O A GUILLOTINA.
PUERTAS.

Hornos
• Son dispositivos en los que un solido o un fluido se calientan
básicamente por la radiación mediante la combustión en un recinto
cerrado de un combustible cualquiera . Puede ser carbón , un liquido
(fuel-oíl) o un gas (gas natural).
Hornos industriales
› Los hornos industriales son los equipos o dispositivos utilizados en la
industria en los que se calientan los materiales y las piezas o
elementos colocados en su interior por encima de la temperatura
ambiente .

El objeto de este calentamiento puede ser
variado:
• Alcanzar la temperatura necesaria para que se produzcan las
reacciones químicas necesarias para la obtención de un determinado
producto.
• Cambios de estado (Fusión de los metales y Vaporización ).
• Ablandar para una operación de conformado posterior .
• Tratar térmicamente para impartir determinadas propiedades.
• Las temperaturas elevadas vuelven mas blandos la mayoría de los
metales ,capacitándolos para las operaciones de deformación por
flexión ,forja, estampación ,extrusión o laminación.

Hornos para producir
efectos fisicos en el
producto
Hornos de calentamiento
Estufas ,para hornos que
operen a baja temperatura
pero sin definir esta
Secaderos operan a baja
temperatura
Hornos de fusion Baterias de coque y los
incinadores son equipos
destinados a la combustion
y eleminacion de residuos

Energía calorífica requerida para el
calentamiento de hornos pueden ser:
Gases calientes
(Llama) producidos en la
combustion de combustibles solidos
, liquidos o gaseosos que calientan
las piezas por contacto directo entre
ambos o indirectamente a traves de
paredes o tubos radiantes o
intercambiadores en general.
Energia electrica en
diversas formas:
- Arco voltaico de corriente alterna
o continua
-Induccion electromagnetica
- Alta frecuencia en forma de
dielectricidad o microondas .
- Resistencia ohmica directa de las
piezas.

Hornos industrial
Horno alto (vertical o de cuba)
• El horno de cubilote es un horno que funciona con combustible sólido, su propósito es el aprovechamiento de
las chatarras o pedacería de hierro y acero.

PARTES
• Etalaje
• Cuba
• Crisol.
• Tragante

Hornos eléctricos de arco
Los hornos eléctricos de arco están formados por una cuba de chapa de acero revestida de
material refractario, provista de electrodos de grafito o de carbón amorfo. Los electrodos de carbón
amorfo se forman en el mismo horno, llenando las camisas que llevan los porta electrodos de una
mezcla formada por antracita, coque metalúrgico, coque de petróleo y grafito amasados con
alquitrán.

• Los hornos modernos trabajan a tensiones comprendidas entre los
125 y 500 voltios, obteniéndose dentro de cada tensión la regulación
de la intensidad y, por tanto, de la potencia del horno, por el
alejamiento o acercamiento de los electrodos al baño, lo que se
realiza automáticamente. Casi todos los hornos de este tipo son
basculantes para facilitar la colada. Los más modernos llevan un
sistema de agitación electromagnética del baño por medio de una
bobina montada bajo la solera del horno.

Horno túnel de Llama Libre
• El horno túnel de llama libre es el más clásico y simple de los hornos túnel. Está
constituido por una galería recta con una sección relativamente pequeña y una longitud
que puede alcanzar los 130 metros. La galería está provista de puertas a ambos lados.

Funcionamiento
• El producto cerámico que se va a cocer se coloca en vagonetas
que recorren lentamente la galería desde un extremo al otro.
Las vagonetas cargadas llenan casi por completo el interior del
horno y circulan sobre raíles. A intervalos regulares se introduce
una vagoneta de producto crudo y se extrae otra de producto
cocido. El movimiento de las vagonetas en el interior del horno
es continuo y uniforme.

Horno Túnel de Llama Directa
• También se lo conoce como horno de caldeo directo o indirecto.
• Los hornos de caldeo directo son los que se emplean para cocer
manufacturas bastas, normalmente sin barniz, como pueden ser
ladrillos, tejas, macetas de pasta de arcilla y chamota, y algunos
tubos. Los objetos aquí cocidos pueden someterse a la llama
directa.

Horno de rodillos
En los hornos de rodillos , estos producen un movimiento, de traslación
continuo y suave. Pueden estar preparados para cocer con placas
refractarias o sin ellas. El horno túnel de cocción sobre rodillos de piezas
cerámicas mediante placas refractarias presenta ciclos de ejecución rápidos
y consumos reducidos. Así, los ciclos de cocción son de 2 - 3 horas para
hornos sin placas y de 45 - 65 minutos con ellas. Los rodillos pueden ser de
material refractario, principalmente sillimanita, o de acero inoxidable tipo
Iconel. Los inconvenientes son, en el material refractario, la fragilidad y, en
el acero inoxidable, la curvatura de los rodillos.

Funciona
• El túnel del horno adopta sistema de conducción de rodillos. El
sistema de circulación exterior y la línea de vidrio se pueden
diseñar. Gracias al sistema de control automático constante de
temperatura PLC, se puede ajustar el proceso de trabajo, y
realizar el control a distancia del trabajo. La temperatura máxima
de servicio es de 1.300 ℃, y el ciclo de producción es de 40 días.

Especificaciones técnicas
Método de calentamiento
Gas natural, gas licuado, gas de hulla del productor
de gas
Método de conducción Engranaje helicoidal o cadena
Rodillos φ50mm-60mm rodillos de cerámica de alúmina
Temperatura máxima de servicio 1,300℃
Método de control de temperatura
Control computarizado PLC, ignición automática,
control de temperatura inteligente
Sección transversal de la boca del horno 500mm-2,000mm
Longitud del horno
40m-150m (de acuerdo a la capacidad de
producción)
Estructura del horno Estructura de acero
Misceláneos
Sistema de circulación externa , sistema de
glaseado, sistema de reciclaje del calor residual, el
sistema de enfriamiento

Horno de resistencia
• Los hornos industriales de resistencias son aquellos en que la
energía requerida para su calentamiento es de tipo eléctrico
y procede de la resistencia óhmica directa de las piezas o de
resistencias eléctricas dispuestas en el horno que se calientan
por efecto Joule y ceden calor a la carga por las diversas
formas de transmisión de calor

La clasificación más completa y amplia
posible atiende a diferentes aspectos, que
son:• - Forma de funcionamiento.
Los hornos pueden ser continuos o discontinuos (intermitentes).
• - Disposición de las resistencias.
Según dónde se ubiquen las resistencias, los hornos pueden ser de
calefacción por la parte inferior, superior, lateral o por un extremo.
• - Tipo de recinto. Adopta multitud de formas, se citan únicamente:
- Hornos de solera.
- Hornos de balsa.
- Hornos de soleras múltiples.
- Hornos de túnel.
- Hornos de crisol.
- Hornos de mufla.
- Hornos de cuba.

Resistencias de calentamiento.
• El calentamiento de piezas por resistencias eléctricas puede ser directo, cuando la corriente eléctrica pasa por las piezas, o indirecto,
cuando las piezas se calientan por radiación, convección o una combinación de ambas, procedente de las resistencias propiamente dichas
dispuestas en las proximidades de las piezas.
El de la izquierda es de
funcionamiento
intermitente,
aplicándose sobre las
piezas unas mordazas
de contacto para paso
de la corriente eléctrica
a la pieza
El de la derecha es de
funcionamiento continuo para
calentamiento de varillas,
alambres, etc., aplicándose
sobre la pieza unas roldanas
de cobre, normalmente
refrigeradas por agua, que
conducen la corriente eléctrica
a la pieza e, incluso, pueden
servir de elemento de arrastre
continuo del material.

Horno de mufla
• Una mufla es un horno destinado normalmente para la cocción
de materiales cerámicos y para la fundición de metales a través
de la energía térmica. Dentro del laboratorio un horno mufla se
utiliza para calcinación de sustancias, secado de sustancias,
fundición y procesos de control.

Consiste
• Una mufla es una cámara cerrada construida con materiales refractarios.
Se compone de una puerta por la que se accede al interior de la cámara
de cocción, en la que existe un pequeño orificio de observación. En el
techo del horno se ubica un agujero por donde salen los gases de la
cámara. Las paredes del horno mufla están hechas de placas de materiales
térmicos y aislantes.
• Este horno es utilizado cuando se requiere alcanzar temperaturas mayores
a 200 °C. Es necesario mencionar que dentro del horno de mufla
solamente puede utilizarse materiales de laboratorio refractarios (Por
ejemplo : Un crisol de porcelana) , debido a las altas temperaturas que el
horno puede alcanzar (1200 °C).

Partes
Puerta de ventilación
Calefaccion
Consola de
comunicaciones
Tempertura para
pogramar

Horno Hoffmann.
• El horno Hoffmann constituyó un progreso considerable en la cocción
de tejas y ladrillos. En un principio fue un horno circular, aunque por
diversas razones se abandonó esta forma, adoptando hoy en día la
forma ovalada. Dicho horno, que todavía se utiliza, presenta dos
galerías paralelas unidas en sus extremos por cámaras de paso
redondas o rectangulares.
• Los gases que expulsa este tipo de horno tienen una temperatura por
debajo de 130º, mientras que los más antiguos tenían una temperatura
de 800º de forma que se perdía mucho más calor.

Funcionamiento
• Las cámaras 9, 10 y 11 contienen ladrillos frescos todavía, los cuales han de ser separados del resto del
horno. Su temperatura se debe elevar hasta 20 grados mediante fuentes de calor separadas; para calentarlas
mediante gases de deshecho, provocaría que se cubrieran de escorias, aunque para algunos propósitos no
importaría y sí que se utilizarían como tal y se introducirán en el denominado “círculo del horno” sin ningún
calentamiento preliminar. Ordinariamente, sin embargo, los ladrillos se han de calentar con el aire lo más puro
posible, hasta que su temperatura es tal que no se puedan producir condensaciones cargadas de productos
nocivos sobre ellos. El aire caliente más puro posible que se puede conseguir es el que se introduce en las
cámaras 14, 15 y 16, para enfriar los ladrillos, y muchos hornos tienen chimeneas adicionales para introducir
aire caliente para este propósito.”

.
Tan pronto como los ladrillos han llegado a una temperatura de 120º la partición entre la cámara 8 y la 9 se elimina. El respiradero de la cámara 8 se
cierra y el suplemento de calor hacia la cámara 9 se corta. Los gases calientes del combustible entonces pasan a la cámara 9 y esta última se “lleva
alrededor del horno”. Mientras, la cámara 12 se rellena y la cámara 13 se vacía.
Las cámaras 14, 15 y 16 contienen ladrillos que están enfriándose, esto se consigue de forma automática mediante la ventilación forzada del horno
que introduce aire frío a través de la puerta abierta de la cámara 13. El aire que ha entrado primero, toma contacto con los ladrillos fríos, y se calienta
gradualmente tomando el calor de los ladrillos que se están enfriando a lo largo de su trayecto hasta que, cuando llega a las cámaras en las que se
está quemando combustible (cámaras 1, 2 y 3), ésta se encuentra a la misma temperatura que los ladrillos más calientes del horno y asegura, con un
manejo cuidadosos, una combustión muy completa del combustible sin apenas desperdicio de calor.

Ventajas de calentamiento eléctrico
• Ausencia de humos de combustión
• Mejores condiciones de trabajo alrededor del horno y ambientales por el
exterior.
• Mayor seguridad del personal.
• Posibilidad de mantener los hornos sin vigilancia fuera de las horas de
trabajo por eliminación del peligro de explosiones.
• Más simple utilización de las fibras cerámicas como aislamiento del horno.
• Gran elasticidad de funcionamiento y sencilla automatización de los hornos.

Los campos de aplicación
se pueden clasificar por
los diferentes tipos de
industrias, con una
indicación
somera de los hornos
utilizados o de las
operaciones realizadas
en ellos.
Industria
siderúrgia.
Industria
auxiliar.
Industria del
aluminio.
Industria química,
en la que
incluimos la
petroquímica y la
farmacéutica.
Industrias de
productos
manufacturados.
Industria de
automoción.
Industria del cobre y sus
aleaciones que se
denominan en general
metales no férricos
pesado tales como
bronces, latones,
cuproníqueles, alpacas,
etc.

Factores para una elección correcta.
•Resolver un problema concreto de fabricación dentro de un contexto industrial concreto
•1.- Carga a tratar:
•- Naturaleza y forma de la carga o piezas
• Tratamiento:
•- Ciclo temperatura-tiempo
•- Temperatura normal de utilización del horno, máxima y mínima
•.- Producción.
•- Producción horaria o por ciclo/carga
•- Posibilidad de dividir la producción en varios hornos
REQUERIMIENTOS Y
DATOS DEL USUARIO
• Comprobar que el ciclo de temperatura requerido es realizable en condiciones industriales razonables.
•La capacidad del horno u hornos se determina multiplicando la producción (kg/h) por la duración
•del ciclo (horas).
•- Frecuentemente son las condiciones de enfriamiento las que limitan la carga. Si la carga que se
•enfría es notablemente inferior a la capacidad de enfriamiento del horno, debe adoptarse un horno
•continuo o semicontinuo
•- Determinar el horno alrededor de:
•- La carga cuando se trata de cargas unitarias grandes, por ejemplo, el recocido de eliminación de
•tensiones de soldadura de una pieza de calderería gruesa.
POSIBILIDADES
TECNOLOGICAS DEL
CONSTRUCTOR
•El coste total de explotación de un horno, referido a la unidad producida, es la suma de los siguientes
•factores principales:
•- Coste de la energía.
•- Coste de la mano de obra directa.
•- Coste de la mano de obra de control y supervisión.
•- Coste de las materias consumibles y fluidos diversos (aparte de la energía).
•- Amortización de la instalación.
•- Coste del mantenimiento.
•Para efectuar la elección correcta de un horno es preciso establecer su coste previsto de explotación. Es más
•que un balance energético.
EXIGENCIAS Y
POSIBILIDADES
ECONOMICAS

Descripción:
• Se entiende por aero-refrigerante todo equipo que se destina a
enfriar o condensar cualquier fluido que circula por el interior
de tubos sobre los cuales incide el aire impulsado o aspirado
por ventiladores
• Esta compuesto por haces tubulares colocados sobre (o bajo) las
camaras de aire, en las cuales estan dispuestos los ventiladores;
estos ventiladores estaran accionados por un motor adecuado
(electrico, turbina etc)

Estan Compuestos por ...
Un haz tubular que conforma la parte
estática y por los ventiladores que son la
parte dinámica. El aire que impulsan los
ventiladores, pasa a través del haz tubular,
consiguiéndose el intercambio de calor
entre el aire y el producto interior de los
tubos
Sus Partes son:
• Haz Tubular
• Cámaras de aire
• Grupo ventilador-motor

U
s
o
s
• Se utilizan para realizar la Transferencia Térmica
entre líquido/gas(aire)
• Transferencia Térmica superior

Sistemas de Aero-Refrigeración
•Aero-refrigerantes para hidrocarburos líquidos y gaseosos, vapor de agua y otros
productos en la industria de procesos (refinerias, petroquímica,
química, etc.).
•Aero-refrigerantes para agua y aceite en circuito cerrado para acerias,
plantas metalúrgicas y centrales térmicas.
•Aero-refrigerantes de alta presión.
•Aero-refrigerantes especiales.
•Aero-refrigerantes para ácido sulfúrico con y sin protección anódica.
•Aero-refrigerantes de agua para refrigeracion en motores Diesel
estacionarios.
•Aero-refrigerantes de aire y gases a presión para compresores.

Aplicacion
• Pueden aplicarse en una
amplia gama de
actividades industriales,
incluyendo las plantas
papeleras, la industria del
acero, empresas de
fertilizantes, compañías
químicas y del sector
energético, así como de
medio ambiente y recursos
naturales.
Inserhere

Eleccion del Tipo de Equipo
• Coste de energía eléctrica
• Coste de Mantenimiento
• Tratamiento del Agua

CONDENSADORES
Profesor Ing. Quim. Eduardo Ferreira
Colegio Nacional ``E.M.D´´ Asuncion Escalada
Bachillerato Técnico en Química Industrial

Es el cambio de estado
de la materia que se
encuentra en forma
gaseosa a forma líquida.
Es el proceso inverso a
la vaporización

Como funciona un condensador
Consiste en que el fluido que
lo recorre cambie a fase liquida
desde su fase gaseosa
mediante el intercambio de
calor con otro medio.

Se puede producir utilizando:
• Ventiladores
• Agua

El calor latente se retira absorbiéndolo por un
liquido mas frio denominado refrigerante.
Puesto que evidentemente la temperatura del
refrigerante aumenta en un condensador, la
unidad también actúa como un calentador,
pero funcionalmente es la acción mas
importante de condensación, y el nombre
refleja este hecho.

Los condensadores se dividen en
dos clases:

Condensadores de carcasa y
tubos:
Es una unidad de un solo paso,
puesto que toda la corriente de
fluido frio que entra, circula en
paralelo a través de todos los tubos.
El vapor condensante y el
refrigerante están separados por
una superficie tubular de
transmisión de calor

Condensadores de
contactoLas corrientes de vapor y de
refrigerante, que ambas son
generalmente agua, se
mezclan físicamente y
abandonan el condensador
formando una sola corriente.
Una parte del agua de
refinación se pulveriza en la
corriente de vapor cerca de la
entrada de este y el resto se
dirige hacia la boquilla de
descarga con el fin de
completar la condensación.

un condensador se compone
de : • Cuello,
• carcasa o cuerpo,
• cajas de agua,
• tubos, placas de tubos,
• placas de soporte,
• pozo caliente,
• zona de enfriamiento
del aire y
• sistema de extracción
del aire

Las partes mas significativas de un condensador
son:
 Cuello: es el elemento de unión con el escape de la
turbina de vapor. Tiene una parte mas estrecha que se
une al escape de la turbina de vapor bien directamente
mediante soldadura o bien a través de una junta de
expansión metálica o de goma. La parte mas ancha va
soldada a la carcasa del condensador.
 Carcasa o cuerpo: es la parte mas voluminosa que
constituye el cuerpo propiamente dicho del condensador
y que alberga los paquetes de tubos y las placas. Suele ser
de acero al carbono.

Cajas de agua: colector a la entrada y a la salida del
agua de refrigeración (agua de circulación) con el
objeto de que esta se reparta de forma uniforme
por toda los tubos de intercambio. Suele ser de
acero al carbono con recubrimiento de protección
contra la corrosión. Suele ir atornillados al cuerpo
del condensador.
Tubos: son los elementos de intercambio térmico
entre el agua y el vapor. Su disposición es
perpendicular al eje de la turbina. Suelen ser de
acero inoxidable (agua de rio) y titanio(agua de
mar)

 Placas de tubos: son dos placas perforadas que soportan los
dos extremos de los tubos. Constituyen la pared de
separación física entre la zona del agua de las cajas de agua y
la zona de vapor del interior de la carcasa. Suelen ser de
acero al carbono con un recubrimiento de titanio en la cara
exterior cuando el fluido de refrigeración es agua de mar.
 Placas de soporte: son placas perforadas situadas en el
interior de la carcasa atravesadas perpendicularmente por
los tubos. Su misión es alinear y soportar los tubos, así
como impedir que estos vibren debido a su gran longitud.
Su numero depende de la longitud de los tubos. Suelen ser
de acero al carbono.

 Pozo caliente: Deposito situado en la parte
inferior del cuerpo que recoge y acumula el
agua que resulta de la condensación del vapor.
Tiene una cierta capacidad de reserva y
contribuye al control de niveles del ciclo. De
este deposito aspiran las bombas de
extracción de condensado.
 Zona de enfriamiento de aire: Zona situada en
el interior de los paquetes de tubos, protegida
de la circulación de vapor mediante unas
chapas para conseguir condiciones de
subenfriamento . De esta manera, el aire
disuelto en el vapor se separa del mismo y
mediante un sistema de extracción de aire
puede ser sacado al exterior

Las principales ventajas sobre otros tipos de
capacitores y sobre todo los electrolíticos son las
siguientes:
 Resistencia a las variaciones de energía
 Mucho más durables
 Resistencia a las Altas temperaturas
 Debido a su composición orgánica son más amigables para el medio ambiente
 Son más seguros

Los intercambiadores de calor representan una parte esencial en los
sistemas de refrigeración y aire acondicionado.

Operaciones unitarias
Intercambiadores de Calor
Profesor: I.Q. Eduardo Caballero Ferreira
Bachillerato Técnico en Química Industrial
Asunción – Paraguay
2019

Operaciones unitarias regidas
por
transferencia de calor
Las operaciones unitarias físicas regidas por
transferencia de calor son solo una parte de
aquellas que están regidas por un intercambio
de energía
Los mecanismos de transferencia de calor
siempre se realiza cuando existe una diferencia
de temperatura y el mecanismo de esta
transferencia de calor se divide en; conducción,
convección y radiación

Conducción: Se requiere un medio natural que no este
vacio. Si existe un gradiente de temperatura, el calor
fluye en un sentido decreciente de mayor a menor
temperatura
Convección: es el transporte de energía por medio de
un medio, convección se emplea con el fin de incluir la
transferencia de calo de una superficie a un fluido que
se encuentra en movimiento

Radiación: Se realiza por ondas electromagnéticas. Si
la radiación se realiza en el vacio, no se transformara
en calor ni en ninguna otra forma de energía. Pero si la
radiación incide sobre un medio material, y es
absorbida por el, la radiación se transforma en calor y
estará suministrando energía al medio material
pudiendo producir reacciones fotoquímicas o cualquier
otro fenómeno

Transferencia
De
Calor
Intercam
bio
De calor
Hornos
Aerorefri
gerantes
Evapora
dores
Condensa
dores
Acumula
dores de
Calor
Placas
Solares

Intercambiadores de Calor
Es el intercambio entre fluidos, un intercambiador de
calor es un dispositivo diseñado para transferir calor
de un fluido a otro, sea que estos estén separados por
una barrera o que se encuentren en contacto

Tienen mayor aplicación, son aparatos cuyos objetivo es
crear una corriente de fluidos a una determinada
temperatura. Para lograr esto se calienta o refrigera
dicha corriente.
Los fluidos circulan a través de una superficie en la cual
intercambian el calor. Dentro de una instalación, en los
intercambiadores de calor se dan varios procesos a la
vez como consecuencia de que se emplea la
refrigeración de unos para el calentamiento de otros
(se minimiza el gasto de energía)

Función
La función de los intercambiadores de calor es la
transferencia de calor, donde los fluidos involucrados
deben estar a temperaturas diferentes. El calor solo se
transfiere en una sola dirección, del fluido con mayor
temperatura hacia el fluido de menor temperatura

Característica General
En los intercambiadores de calor los fluidos utilizados no
están en contacto entre ellos, el calor es transferido
del fluido con mayor temperatura hacia el de menor
temperatura al encontrarse ambos fluidos en contacto
térmico con las paredes metálicas que lo separan

Tipos de intercambiadores de calor según su
función
Los intercambiadores de calor se presentan en muchas
formas, tamaños, materiales de manufactura y
modelos, estos son categorizados de acuerdo con
características comunes. Una de las características
comunes que se puede emplear es la dirección relativa
que existe entre los dos flujos del fluido. Las tres
categorías son: flujo paralelo, contraflujo y flujo
cruzado

Flujo paralelo
Existe un flujo paralelo cuando el flujo interno o de los
tubos y el flujo externo o de la carcasa ambos fluyen
en la misma dirección.

Contraflujo
Se presenta un contraflujo cuando los dos fluidos fluyen
en la misma dirección pero en sentido opuesto

Flujo cruzado
Uno de los fluidos fluye de manera perpendicular al otro
fluido, es decir uno de los fluidos pasa a través de
tubos mientras que el otro pasa alrededor de dicho
tubo formando un ángulo de 90 grados

Otros tipos de intercambiadores
La clasificación más común de los
intercambiadores es atendiendo al grado de
contacto entre los fluidos. Así, se distinguen
los siguientes tipos:
Intercambiadores de contacto directo. Son
aquellos en los que el intercambio de calor se
hace por mezcla física de los fluidos. No son
muy frecuentes dada la contaminación que
supone para uno o para ambos fluidos. Sin
embargo, hay veces que esto no importa,
como en el caso de la torre de refrigeración ,
en las que el agua es enfriada por el aire
atmosférico en un proceso combinado de
transferencia de masa y de calor.

Intercambiadores de contacto indirecto. Son aquellos
en los que los fluidos no entran en contacto directo, no
se mezclan, sino que están separados por un tabique
sólido, un espacio o incluso un tiempo. El calor se
transmite por convección y conducción a través de la
pared separadora.

Equipos
Intercambiadores de calor de carcasa y tubo
Consiste en una serie de tubos lineales colocados
dentro de un tubo muy grande llamado carcasa o
casco

Intercambiadores de placas en espiral
Se hace con un par de placas laminadas formando dos
canales espirales concéntricos, para proporcionar dos
pasos rectangulares relativamente largos para los
fluidos con flujo en contracorriente sus características
mas salientes son; alto rendimiento térmico, son
compacto, seguridad, livianos ensuciamiento mínimo,
expansibilidad y durabilidad

Intercambiador de calor compactos
Diseñados para lograr un área superficial y su volumen
es la densidad del área

Ventajas
-Diseño: Es muy fácil realizar sus partes estándar para
un posterior montaje
-Montaje: Se puede ensamblar en cualquier taller de
plomería
-Costos: Proporciona superficies de transferencia de
calor a bajo costo

Desventajas
- Transferencia: la principal desventaja es la
pequeña superficie de transferencia de calor
contenida en una horquilla simple
- Fugas: Cuando se usa un equipo de destilación
se requiere gran numero de horquillas y en cada
horquilla existe la posibilidad de fugas debido a
las conexiones
- Espacio: Para los procesos industriales que
requieren grandes superficies de transferencia
de calor, se necesita gran números de equipos
- Mantenimiento: El tiempo y gastos requeridos
para desmontarlos y realizar limpiezas son
prohibitivos, comparados con otros equipos

Aplicaciones
-Torres de enfriamiento secas
-Enfriadores de aceite
-Recuperadores de calor
-Para uso industrial desde farmacéuticos
-manejo de sustancias corrosivas

• Los paneles solares o también llamados placas
solares tienen la función de convertir la
energía que nos proporciona el Sol en
electricidad.

Una celda solar o célula solar es una pequeña
placa que suele estar hecha de silicio
cristalino que por su composición convierte la
luz del Sol en electricidad, al igual que por
ejemplo las plantas convierten la luz del Sol en
su alimento.

PANELES SOLARES FUNCIONAMIENTO

Como hemos dicho antes un panel solar está formado por
numerosas celdas solares. Una parte de la celda será un
semiconductor P (huecos = positivo) y otra parte un
semiconductor del tipo N (electrones = negativo), luego lo
veremos con más detalle. De esta forma aprovechamos
para producir energía eléctrica el llamado "Efecto
Fotovoltaico".

Efecto Fotovoltaico: efecto mediante el cual la energía
luminosa produce cargas positivas y negativas en dos
semiconductos próximos de distinto tipo.
Solamente si estas celdas tienen carga positiva (P) y
negativa (N) pueden generar electricidad, de lo
contrario no generarían electricidad

¿QUÉ TIPOS DE PANELES SOLARES
HAY?

• Paneles Solares Fotovoltaicos: pueden generar
suficiente energía para abastecer las
necesidades de nuestros hogares. Estos paneles
necesitan además del panel, inversores
cargadores fotovoltaicos que se utilizan para
pasar la corriente continua de 12V 24V o 48V
que generan los paneles a una corriente alterna
de 220V que es la que se usa para las viviendas.

• Paneles Solares Térmicos:
Actúan de la misma forma que los
fotovoltaicos pero aparte contienen un
liquido que absorbe el calor. Estos paneles
convierten la energía del Sol en energía
térmica en el líquido y transportan esta
energía térmica hacia nuestros hogares.

Paneles Solares Termodinámicos:
Están fabricados de aluminio y
contienen unos canales por donde
circula un liquido refrigerante, es
decir, un liquido de bajo punto de
ebullición que es capaz de absorber
grandes cantidades de calor al
producirse en él un cambio de estado
(gas, líquido o sólido).

¿PARA QUÉ SE UTILIZAN LOS
PANELES SOLARES?

• Los paneles solares también se utilizan para nuestros
satélites. Esto es lo que conocemos como Energía
solar Espacial. Los satélites llevan a bordo paneles
solares que absorben la luz del Sol y generan
electricidad que puede ser utilizada para el
funcionamiento del propio satélite o también para
transmitir esa energía a la Tierra. Por ejemplo, una
estación satelital de energía solar puede enviar la
energía recolectada del Sol a la Tierra en forma de
microondas o láseres para zonas por ejemplo donde
escasee la energía en la Tierra.

¿QUÉ VENTAJAS POSEEN LOS
PANELES SOLARES?

• La principal ventaja de utilizar paneles solares es
que producen energía limpia y renovable, sin tener
que recurrir a los recursos fósiles y energía
nuclear. Los paneles solares también ayudan a
ahorrar energía e instalar un sistema renovable en
casa es bastante rápido, aparte que el
mantenimiento de estos paneles solares es mínimo
y su vida es bastante larga.

¿QUE DESVENTAJAS POSEEN LOS
PANELES SOLARES?

Al principio son caros aunque luego se recupere el
dinero a lo largo de su utilización. El precio de una
instalación de paneles solares en una vivienda
puede variar desde 13.000 euros a 30.000
euros dependiendo de las necesidades de cada
casa.
Otra desventaja de los paneles solares, sobre todo
los Fotovoltaicos es que dependen del clima. El
espacio es otra de las desventajas, ya que para que
los paneles solares funcionen con eficiencia
necesitan cubrir bastante espacio.

Operaciones de transferencia de calor

Recomendados

Recomendados

Más contenido relacionado

La actualidad más candente

La actualidad más candente (20)

Similar a Operaciones de transferencia de calor

Similar a Operaciones de transferencia de calor (20)

Más de Eduardo Ferreira

Más de Eduardo Ferreira (8)

Último

Último (20)

Operaciones de transferencia de calor