Horno De Tratamiento Termicos

ÍNDICE.

Página

Carátula 1

Índice 2

Agradecimiento 6

Presentación 7

Denominación del Proyecto 8

Antecedentes 9

Objetivos 10

Capítulo I

Introducción y fundamento teórico

1.1 Tratamiento térmico 11

1.1.1 Limpieza de las piezas antes y después del tratamiento 13

1.2 Temperaturas de tratamientos térmicos 15

1.3 Tipos de hornos para tratamientos térmicos 15

1.4 Hornos de resistencia metálica 17

1.5 Hornos de combustible 18

1.6 Resistencias 19

1.7 Ventajas del horno eléctrico respecto al horno de combustible 21

Capítulo II

Parámetros de diseño

2.1 Uso del horno eléctrico 22

2.2 Dimensiones del horno 22

2.2.1 Dimensiones interiores de la cámara 22

2.3 Dimensiones máximas de la pieza de trabajo 23

2.4 Temperatura máxima de la pieza de trabajo 23

2.5 Temperatura de servicio del horno 25

2.6 Características y propiedades de los materiales 25

2.7 Características y propiedades de los materiales a utilizarse en las paredes del horno 27

2.7.1 Características y propiedades del concreto refractario concrax – 1500 28

2.7.2 Aislamiento térmico 29

2.8 Características y propiedades de los materiales a utilizar como resistencias eléctricas 31

2.9 Cubierta exterior 33

2.9.1 Fibrocemento 33

2.10 Determinación de las ecuaciones que se utilizarán en el diseño térmico 35

2.10.1 Ecuaciones para la determinación del espesor de las paredes 35

2.10.2 Ecuaciones para el cálculo del calor suministrado por el horno para un ciclo de trabajo 35

2.11 Ecuaciones para determinar la distribución de temperaturas 36

2.11.1 Balance térmico para el punto nodal 0 36

2.11.2 Balance térmico para el punto nodal 1 37

2.11.3 Balance térmico para el punto nodal 5 38

2.11.4 Balance térmico para el punto exterior de la pared 39

2.11.5 Ecuaciones para el cálculo de las pérdidas por acumulación de calor debido a la conducción de calor 41

2.11.6 Ecuaciones para determinar las pérdidas por convección 41

2.11.7 Ecuaciones para determinar las pérdidas de calor por radiación 42

2.11.8 Ecuaciones para determinar el tiempo de tratamiento de la pieza 43

2.11.9 Ecuaciones para determinar la transmisión de calor a la pieza 45

2.11.10 Ecuaciones para el rendimiento térmico de convección 45

2.11.11 Rendimiento térmico neto de operación 46

Capítulo III

Diseño térmico

3.1 Consideraciones generales 47

3.2 Transferencia de calor 47

3.3 Determinación del espesor de las paredes 48

3.3.1 Método de las diferencias finitas para determinar la distribución de temperaturas durante el calentamiento de las paredes del horno 48

3.4 Calor acumulado en las paredes del horno 52

3.5 Cálculo de las pérdidas de calor 52

3.6 Pérdidas de calor por convección 54

3.7 Pérdidas de calor por radiación 57

3.8 Determinación del tiempo de tratamiento de la pieza 57

3.9 Determinación de la cantidad de calor transferido 58

3.9.1 Transmisión de calor a la pieza 58

3.10 Calor total suministrado por el sistema 58

3.11 Rendimientos térmicos 59

3.11.1 Rendimiento térmico de convección 59

3.11.2 Rendimiento térmico neto de operación 59

3.12 Cálculo de los elementos de resistencia 60

3.12.1 Calentamiento por resistencia 60

3.12.2 La tensión de un horno 60

3.12.3 La temperatura de los elementos 60

3.12.4 Carga específica de superficie o capacidad de los elementos de resistencia 61

3.12.5 Factor de temperatura (ct) 62

3.12.6 Elementos de resistencia 62

3.12.7 Duración de los elementos de resistencia 63

3.12.8 Conexión serie 63

3.12.9 Cálculo numérico de los elementos 64

3.13 Potencia del horno 67

Capítulo IV

Proceso de construcción del horno

4.1 Introducción 68

4.2 Bobinado 68

4.3 Estirado de las espiras 69

4.4 Construcción de la cámara refractaria 70

4.4.1 Construcción de los porta resistencias y de las paredes secundarias 70

4.5 Indicaciones para la elaboración de la masa refractaria 71

4.6 Paredes aislantes 74

4.6.1 Paredes exteriores 75

4.6.2 Ensamblaje del conjunto 75

4.6.3 Puerta del horno 76

4.7 Selección de los elementos de control 76

4.8 Procedimiento de elaboración del horno 78

Capítulo IV

Equipos de protección y elementos de trabajo. 93

Costos 99

Tiempo empleado 99

Conclusiones 100

Recomendaciones 102

Bibliografía 103

Anexo 1 104

Anexo 2 105

Anexo 3 106

Anexo 4 107

AGRADECIMIENTO

Al culminar esta nueva etapa de nuestra vida queremos agradecer a Dios por habernos iluminado en todo momento; a nuestros Padres por haberme dado la vida y la oportunidad de superarme, por haber sido quienes nos aconsejaron, guiaron y no permitieron que descuidemos nuestros objetivos.

A nuestros Instructores, porque aparte de brindarnos sus conocimientos, nos brindaron su amistad haciendo que nuestro paso por SENATI sea una de las experiencias más grandes de nuestra vida, a nuestros amigos que conformamos un grupo compacto que en momentos decisivos como en la elaboración del presente proyecto, supieron alentarnos, además en las buenas y malas estuvieron con nosotros y mucho más que eso se convirtieron en mi familia durante toda mi vida senatina.

PRESENTACIÓN

El presente trabajo de Innovación tiene como objetivo desarrollar el área de tratamientos térmicos de la empresa ------------------------------, la realización de este esfuerzo tiene los objetivos principales de generar un beneficio a la empresa mediante el “DISEÑO - CONSTRUCCIÓN E IMPLEMENTACIÓN DE UN HORNO ELÉCTRICO DE RESISTENCIAS PARA TRATAMIENTOS TÉRMICOS” que permita resolver de forma óptima la problemática actual que se presenta en los diferentes procesos de tratamientos térmicos que se realizan en la empresa, y el de permitir a este su servidor, el prestar un adecuado servicio mediante el desarrollo de las destrezas adquiridas, tanto por conocimiento académico aprendido en los talleres del SENATI; así como por el trabajo práctico realizado en el taller de la Empresa ___________________.

Los tratamientos térmicos son cambios estructurales obtenidos sobre todo en las aleaciones Hierro – Carbono (Fe – C), por medio del calentamiento y enfriamiento, con el fin de conferir determinadas características mecánicas a una pieza. Las propiedades mecánicas de las aleaciones (Fe – C) varían en función de los siguientes parámetros:

 Del porcentaje de carbono que contienen.

 De la temperatura a la que se realiza el tratamiento térmico

 De las condiciones de enfriamiento

Existen diferentes tipos de hornos para los procesos de tratamiento térmico. La elección del horno debe tomarse teniendo en cuenta el tamaño y forma de la pieza, el número de piezas y las temperaturas de tratamiento térmico del material.

Uno de los factores más importantes de la elaboración de este proyecto, es el que los trabajadores de la empresa pueda realizar mejor su servicio y mejorar la calidad de acabado de piezas mecanizadas, por tal razón presentamos este trabajo.

LOS AUTORES

“DISEÑO - CONSTRUCCIÓN E IMPLEMENTACIÓN DE UN HORNO ELÉCTRICO DE RESISTENCIAS PARA TRATAMIENTOS TÉRMICOS”

CFP/U.O. : SENATI – JULIACA

OCUPACIÓN : MECÁNICA DE PRODUCCIÓN

EMPRESA :

SECCIÓN : TRATAMIENTOS TERMICOS

LUGAR : SENATI - JULIACA

DIRECCIÓN :

FECHA : JUNIO DEL 2011

ANTECEDENTES

La empresa ____________ no tiene un registro de las piezas que se han tratado térmicamente, tampoco se han hecho estudios o trabajos sobre piezas defectuosas, por lo que tampoco hay resultados registrados sobre las mismas. A nivel teórico, tienen mucha información de tratamientos térmicos, esta información la tienen en varios manuales los cuales son “Machinery´s Handbook”, “manual universal de tecnología mecánica” (el cual parece ser una traducción al español del primero), “el manual del ingeniero mecánico” y otros.

Como no se tiene registro escrito se solicitó información verbal a las personas que tienen más contacto con el área de tratamientos térmicos, para registrar por escrito los detalles de los problemas que se presentan cuando se realizan

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