Fabricación artesanal de un horno eléctrico para tratamiento de metales.( II )

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Continuamos tras este largo parón.
Tras el  preámbulo hemos de comenzar a tomar decisiones. La cámara del horno tendrá 150*150*390 mm. Estas dimensiones se ajustan bien con los ladrillos con un par de cortes.

En la imagen los ladrillos superiores son los que recortaremos (sombreado en diagonal) quitándoles dos cuadrados de 40*40 mm. También se puede hacer en los laterales es cuestión de gustos o manías. Yo me he decantado por esta opción porque las acanaladuras para la resistencia van en los verticales y dejando estos ladrillos intactos la manipulación se hace menos arriesgada a la hora de hacerlas y que no se nos rompa el ladrillo (ya digo, una manía como otra cualquiera, tu decides).

Las zonas de 24*24 mm que no tienen ladrillo se emplearán para pasar unas varillas que nos sujeten todo bien ya que los ladrillos no irán pegados. Esto ya se verá en su momento.

El conjunto quedará de 278*278 mm mas o menos, después le colocaremos 50 mm de fibra cerámica y la chapa de revestimiento con lo que el horno quedará de unos 378*378 mm en lo concerniente a la sección transversal.

La puerta y la trasera del horno se harán con dos ladrillos enteros.

En sentido longitudinal vamos a necesitar 4 secciones por lo que el número total de ladrillos sera de 4*4+2+2 = 20 ladrillos. El tipo de ladrillos tiene que ser JM23 o K23 no se os ocurra emplear ladrillos de más temperatura pensando que será mejor. ERROR. Necesitaréis más energía para alcanzar la temperatura de trabajo ya que el ladrillo la irá absorbiendo para soltarla después y eso no es lo que queremos pues no vamos a cocer cerámica. (Véase el manual de PEU en el foro argentino).

El horno en sentido longitudinal tendrá 456 mm mas los 50 mm de la fibra 500 mm con una cámara de 390 mm de fondo que da para un buen cuchillo. En la imagen se puede ver en la zona derecha los dos ladrillos del cierre de la cámara por el fondo , en este caso los hemos colocados tumbado pero se pueden colocar en vertical ajustando las medidas 5mm en el sentido adecuado. Esto no debe suponer un problema.

El fondo una vez encastrado quedará enrasado pero no tocaremos los ladrillos de cierre sino que actuaremos sobre la última sección para permitir que encaje la tapa tal cual.

Si quitamos la tapa de cierre vemos el encastre de los ladrillos de la última sección.

Hemos de quitar a los laterales un prisma de 70*40 mm en toda la longitud y a los superiores los mismo, aunque ,en el otro sentido, ya le habíamos retirado una porción. Creo que el tema está claro y no se necesitan más vistas. Todo esto es mejor ir realizándolo a presentación para no meter la pata y además ir numerando los ladrillos en cada sección. Si somos cuidadosos y precisos no será importante el ir numerando.

Si nos ayudamos de una plantilla todo será más sencillo.  Un poco más adelante os mostraré como haceros una plantilla 3D para resolver el 95 % de los cortes (sólo estos últimos de la tapa de cierre no estarían incluidos).

Lo siguiente es hacer las acanaladuras para la resistencia por lo que hemos de decidir el diámetro del bobinado mm arriba o abajo. Para esto es útil el siguiente manual que puedes buscara en la red “The-Kanthal-Furnace-Mini-Handbook---Metric-version-“ en el encontrarás una gran cantidad de información referente al hilo resistivo de Kanthal.

En la página 6 vemos que para una temperatura de 1200 º C la carga en muro para el hilo bobinado (linea a) es de 25 KW/m².

Si recordamos nuestras dimensiones 0.15*0.39*2 laterales (no contamos las resistencias que pondremos en el fondo ya que hay quien no las pone) tenemos 0.12 m² que multiplicado por 25 KW/m² nos da unos bonitos 2.925 KW o lo que es lo mismo 2925 W de potencia.

Si la temperatura fuera de 1050 ºC la carga subiría hasta 32 KW/m² lo que nos daría 3744 W de límite de potencia.

Por otro lado en la página 7 del citado manual nos encontramos con la carga superficial en el hilo que se mide en W/cm² y que para 1200ºC y para un hilo bobinado es de 2.5 W/cm² y si fuéramos a 1050º C sería de 3.5 W/cm².

En esa gráfica nos recomienda que siendo:

d=diámetro del hilo (hemos hablado de 1.3 o 1.5 mm)

D=diámetro exterior del espiral bobinado (este será nuestro tamaño de acanaladura en el ladrillo)

S= separación entre las espiras (cada una de la vueltas de la espiral)

D= (5 a 8 veces)* d [1]

S= (2 a 3 veces)* d [2]

La superficie del hilo será igual a PI*d*L donde PI es el número (ya sabes 3.14159), d el diámetro del hilo (1.3 ó 1.5 ) y L la longitud total del hilo (muchos metros ya verás).

Así pues para:

* un hilo de 1.3 mm,  

* 2000 W de potencia,

* 0.39 * 8 + 0.15 * 2 = 3.42 m (de longitud máxima de la resistencia una vez bobinada estirada y metida en su acanaladura)

*  2.5 W/cm² podemos empezar a ajustar el diámetro de la espira.

Nos podemos ayudar de una hoja en EXCEL o bien recurrir al siguiente enlace:

 http://smart2000.pagesperso-orange.fr/telecharger_logiciel_resistance.htm

en el que hay una hoja para calcularla (has de saber un poquito de francés).

Vamos a bobinar sobre una barra de 8 mm lo que nos da un diámetro exterior de la bobina de 10.6 mm. Esto cumple la fórmula superior [1] un poquito por arriba 8.15 * 1.3 mm =10.6 mm pero no es excesivo.

El hilo necesario serán 21.30 m que si lo bobinamos a ese diámetro de 8 mm interior nos da 729 espiras que hemos de estirar hasta tener los 3400 mm de las acanaladuras por los la separación entre espiras será tal que 3400mm / (729*1.3mm) = 3.59 mm que está dentro de lo recomendado por la fórmula [2] donde S= 2.76 * 1.3 mm.

Este hilo nos da una tasa de 2.3 W/cm² que es inferior a 2.5 luego vamos de lujo con nuestro diseño.

Ya podemos pasar al diseño de las acanaladuras.

Hacemos las acanaladuras para que queden equiespaciados los bordes entre si y respecto del techo y el suelo del horno. En este caso todo queda mas o menos en 20-21 mm. De esta manera el reparto de calor será más uniforme (o eso pienso) y queda estéticamente correcto. La simetría es armonía.

Pues creo que llegados a este punto no necesitamos más y podemos empezar a trabajar en la plantilla para cortar los ladrillos.

Continuará.

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