Elemento calefactor de carburo de silicio

Los elementos calefactores de carburo de silicio son elementos calefactores duraderos ideales para su uso en hornos. Capaces de soportar altas temperaturas y cargas, son la opción ideal en procesos industriales.

Los elementos calefactores de carburo de silicio vienen con características únicas diseñadas para satisfacer necesidades industriales específicas, desde proporcionar una distribución uniforme del calor en grandes hornos industriales con el tipo SC hasta un control avanzado de la temperatura en sofisticadas aplicaciones de fabricación con el tipo DM.

Tipo SC

El carburo de silicio es un compuesto cristalino excepcionalmente duro de silicio y carbono que se sintetiza sintéticamente y se utiliza en aplicaciones que van desde el papel de lija y las herramientas de corte hasta los sustratos de diodos emisores de luz. El carburo de silicio puede soportar temperaturas extremadamente altas, lo que explica su uso generalizado como elemento de hornos de tratamiento térmico con excelentes propiedades de resistencia a la corrosión y la oxidación.

Estos calentadores se presentan en diversas formas, tamaños y geometrías para adaptarse a equipos o procesos específicos. Un diseño popular es el de varilla; tanto los diseños de espiral simple como los de espiral doble ofrecen un uso muy eficiente de la energía con una relación óptima entre el extremo caliente y el frío que ahorra energía y prolonga considerablemente la vida útil del elemento.

Las variaciones de resistencia relacionadas con la temperatura y el tiempo varían con los complejos mecanismos que existen en estos elementos, incluidas muchas interconexiones entre granos más pequeños que forman vías conductoras a lo largo de sus materiales. Con el tiempo, esto provoca un aumento de la resistencia, también conocido como envejecimiento.

Seleccionar una fuente de alimentación adecuada que se adapte al tipo de equipo es clave para mantener la potencia de diseño durante toda la vida útil de un elemento calefactor, garantizando así que no supere su potencia nominal máxima. Eurotherm ofrece herramientas de software diseñadas para ayudar a los ingenieros a optimizar los sistemas de control de potencia y calcular la tensión máxima en transformadores y tiristores.

Tipo H

El carburo de silicio (SiC) es un material cerámico muy resistente que suele utilizarse en hornos eléctricos y otros dispositivos de calentamiento. Los elementos cerámicos refractarios fabricados con SiC son un componente integral de hornos eléctricos y dispositivos de calentamiento utilizados en industrias que van desde la metalurgia y la producción de vidrio hasta la producción de cerámica y el desarrollo de la electrónica; conocidos por su excepcional resistencia a altas temperaturas, así como por su excelente conductividad y resistencia térmica, los elementos de SiC son componentes perfectos en aplicaciones que requieren una regulación precisa de la temperatura.

Los elementos calefactores de carburo de silicio se presentan en diversas formas, tamaños y especificaciones que satisfacen las necesidades de la industria, como varillas, tubos, barras, mancuernas, espirales dobles y cilindros. Su resistencia a la corrosión y la oxidación contribuye a prolongar aún más su vida útil, al tiempo que satisfacen diversos requisitos industriales, como el aumento de la eficiencia energética o la mejora del rendimiento general.

Los elementos calefactores de carburo de silicio de tipo H presentan un diseño tubular hueco con extremos engrosados para soportar cambios rápidos de temperatura sin deformarse, lo que los hace adecuados para aplicaciones que requieren operaciones continuas a alta temperatura, como las que se encuentran en las industrias química y de fabricación de vidrio.

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Tipo W

El carburo de silicio es un material cerámico impregnable muy utilizado en hornos eléctricos con fines industriales. Gracias a su conductividad eléctrica y estabilidad térmica superiores, el carburo de silicio permite aplicaciones de control preciso de la temperatura, como los elementos calefactores eléctricos. Existen diversas variedades de elementos calefactores de carburo de silicio, como SC, H, W, DM, SCR y GC, optimizados para condiciones y aplicaciones específicas.

Los elementos calefactores de carburo de silicio de tipo W presentan una configuración de doble espiral para ofrecer una distribución uniforme del calor por toda su superficie y una estabilidad térmica superior. Son adecuados para diversos usos industriales, como el tratamiento de metales y la producción de cerámica en grandes hornos de caja u hornos de vagoneta, mientras que su resistencia a la oxidación y la corrosión los hace idóneos para entornos con productos químicos agresivos.

Los elementos calefactores STARBAR están fabricados con carburo de silicio verde recristalizado y diseñados para su uso en entornos de aire o gas inerte (argón o helio), funcionando a temperaturas de hasta 1600degC con una larga vida útil y una excelente durabilidad. La instalación de estas resistencias eléctricas es rápida y sencilla, e incluso pueden conectarse en serie o en paralelo.

La resistencia del carburo de silicio varía con la temperatura y el tiempo. La resistencia aumenta con las temperaturas frías antes de disminuir una vez que alcanza la temperatura de funcionamiento y luego vuelve a aumentar cuando se han alcanzado las temperaturas máximas; como tal, el uso de este elemento requiere el uso de un límite de corriente fijo.

Tipo DM

El elemento calefactor de carburo de silicio tipo DM se utiliza habitualmente en procesos químicos y del vidrio que requieren una regulación precisa de la temperatura, donde la gestión constante de la temperatura es fundamental para fabricar productos de calidad. Además, su diseño facilita el uso de fuentes de alimentación trifásicas y aumenta la eficiencia operativa de las plantas industriales.

Para controlar la temperatura de un elemento se suelen emplear límites de corriente fijos. Aunque este método es eficaz cuando se utiliza en elementos nuevos, su resistencia aumenta con el tiempo. Desafortunadamente, los límites de corriente fijos tienden a sobrepasarse, lo que significa que cuando se alcanza el punto de consigna pueden dejar de señalar eficazmente.

Los sistemas tradicionales de control de potencia emplean transformadores de varias tomas para regular la corriente, lo que requiere un esfuerzo y una vigilancia considerables para controlar tanto la corriente como la tensión de cada calentador. Por desgracia, este método no tiene en cuenta los cambios de resistencia a medida que envejecen los elementos, ni ofrece una solución eficaz para aplicaciones de alta temperatura. Por lo tanto, es crucial reconocer sus limitaciones y utilizar herramientas de software para optimizar este método, incluido el cálculo de la tensión máxima en los transformadores y los cálculos de los valores nominales de corriente de los tiristores; además, el método de ensayo y error puede ayudar a determinar la configuración más adecuada de este sistema de control de potencia en función de las especificidades de la aplicación.

Tipo SCR

Los elementos calefactores de carburo de silicio se utilizan ampliamente en hornos eléctricos y calefactores industriales para producir energía térmica a alta temperatura, ofreciendo una excelente eficacia térmica con rápidos cambios de temperatura. Su diseño también los hace adecuados para aplicaciones en las que el espacio y la distribución del calor son consideraciones clave; existen diferentes estilos y configuraciones para satisfacer requisitos específicos, como el tipo SC, con su configuración de espiral única adecuada para el calentamiento uniforme en grandes superficies.

Un SCR es un dispositivo de cuatro capas y tres terminales formado por capas de tipo P y tipo N que encierran tres uniones J1, J2 y J3. Los terminales de ánodo y cátodo se conectan directamente a estas uniones mientras que su puerta permanece abierta. Cuando la tensión aplicada supera la VBO en uno o ambos ánodos o cátodos, estas uniones se vuelven conductoras y, por lo tanto, el SCR entra en modo de bloqueo hacia delante, conocido por sus siglas en inglés: FOB.

Cuando se vuelve a conectar la tensión para apagar un SCR, sus uniones se polarizan hacia delante en modo de conducción inversa, lo que requiere un consumo de corriente mínimo y es más eficiente energéticamente que el modo de bloqueo hacia delante. Para aplicaciones de baja potencia o para aplicaciones de larga duración que impliquen fines de conservación de energía, el modo de bloqueo inverso puede ser preferible, ya que su resistencia disminuye con la edad y debe permanecer por debajo de su curva de potencia. Sin embargo, debe evitarse el bloqueo inverso de larga duración, ya que este modo puede dañar su elemento con el tiempo y, por lo tanto, debe vigilarse estrechamente para preservar la funcionalidad del SCR.

Tipo GC

El carburo de silicio (SiC) es un material cerámico extremadamente duradero y químicamente estable adecuado para aplicaciones de hornos industriales, con una dureza Mohs de 9 que rivaliza con la del diamante, y posee una excelente conductividad térmica, resistencia a altas temperaturas y baja expansión térmica, cualidades todas ellas deseables a la hora de elegir elementos calefactores para hornos industriales.

American Elements ofrece elementos calefactores de carburo de silicio en diversas formas y tamaños estándar, así como diseños personalizados adaptados a procesos o necesidades de equipos específicos. Estos elementos calefactores consisten en tubos cilíndricos o barras formadas por la fusión de granos de SiC a temperaturas superiores a 2150oC mediante recristalización, creando granos finos que actúan como puntos de conexión entre los más grandes para formar vías conductoras para reducir la resistencia en la resistencia general del material.

Los elementos calefactores de carburo de silicio de tipo GC están fabricados con SiC recristalizado denso que se ha optimizado especialmente para resistir la oxidación de gases de proceso como el argón o el helio, proporcionando la máxima resistencia contra la oxidación a temperaturas de hasta 1550oC; además, pueden funcionar eficazmente en atmósferas reductoras a temperaturas más bajas.

Por lo general, un elemento calefactor de tipo GC debe instalarse horizontalmente; sin embargo, el montaje vertical también puede ser adecuado si existe suficiente espacio libre entre su centro y el revestimiento refractario (de al menos 1 diámetro de espesor) para un rendimiento óptimo.