La medición y el control de la temperatura en el entorno extremo de los hornos de vacío plantean retos muy específicos a los fabricantes de termopares. Aquí le ofrecemos una breve introducción a los hornos de vacío y le explicamos cuáles de nuestros termopares exóticos son los más adecuados para esta exigente aplicación industrial.
Un horno de vacío es un tipo especial de horno capaz de calentar materiales, especialmente metales, a temperaturas extremadamente altas. Lo que lo hace único es que funciona al vacío, lo que significa que no hay aire ni otros gases presentes en el interior del horno durante el proceso de calentamiento, lo que sirve a varios propósitos importantes.
- En primer lugar, impide que los materiales reaccionen con el oxígeno del aire, que puede ser perjudicial para determinadas sustancias.
- En segundo lugar, el entorno de vacío ayuda a reducir la pérdida de calor de los materiales debido a la convección, por la que el calor se transfiere por el movimiento del aire o el gas.
- Por último, garantiza que no haya fuentes potenciales de contaminación en el interior del horno.
Gracias a estas propiedades, un horno de vacío puede alcanzar temperaturas excepcionalmente altas, llegando hasta los 3000 °C (5432 °F). Esto lo hace adecuado para diversas aplicaciones que requieren exponer los materiales a temperaturas extremas con alta consistencia y baja contaminación, como la sinterización y el tratamiento térmico. Además, el horno de vacío puede utilizarse para la soldadura fuerte al vacío. La soldadura fuerte es un método utilizado para unir piezas metálicas. En este proceso, un metal especial, conocido como metal de aportación, se calienta hasta que se vuelve líquido. A continuación, este metal de aportación líquido se introduce en los pequeños huecos existentes entre las dos o más piezas metálicas que se están uniendo, gracias a la acción capilar.
Para proteger el metal de aportación y garantizar el éxito del proceso de soldadura fuerte, se calienta ligeramente por encima de su temperatura de fusión (conocida como temperatura de liquidus), mientras se expone a una atmósfera controlada con una presión inferior a la presión atmosférica estándar. Esta atmósfera controlada suele ser el vacío.
Una vez que el metal de aportación líquido ha fluido sobre la superficie de las piezas metálicas que se van a unir (un proceso conocido como humectación), se enfría todo el conjunto. Como resultado, el metal de aportación se solidifica, uniendo firmemente las piezas metálicas. Esta técnica de soldadura al vacío se utiliza para crear uniones fuertes y precisas entre diversos componentes metálicos en diferentes industrias. Un ejemplo son nuestros elementos calefactores con aislamiento mineral La uniformidad de la temperatura puede conseguirse soldando al vacío estos elementos calefactores con aislamiento mineral en ranuras de placas de acero inoxidable.
Sensores de temperatura para hornos de vacío
Debido al amplio rango de temperaturas de los hornos de vacío, se suelen utilizar varios tipos diferentes de termopares para esta aplicación. Los tipos de termopares incluyen:
- Los termopares de tipo K (-200 °C a 1250 °C) son uno de los sensores de temperatura más utilizados por su amplio rango de temperatura y su buena precisión. Son adecuados para muchas aplicaciones de alta temperatura, incluidos los hornos de vacío. Generalmente, estos termopares se utilizan en forma de cable MI para temperaturas de hasta 1150 °C. Por encima de estas temperaturas, se utilizan tubos no metálicos, como los tubos C610, para su protección.
- Los termopares de tipo N tienen un rango de temperatura similar a los de tipo K (-200 °C a 1300 °C) pero ofrecen una mayor precisión y estabilidad a altas temperaturas. Al igual que los termopares de tipo K, los de tipo N se utilizan en forma de cable MI para temperaturas de hasta 1150 °C. Por encima de estas temperaturas, se utilizan tubos no metálicos, como los tubos C610, para su protección.
- Termopares de tipo S, R y B: Se trata de termopares de metales nobles con gran precisión y estabilidad a temperaturas muy elevadas. Los termopares de tipo S cubren una gama de temperaturas de 0 °C a 1600 °C, los de tipo R, de 0 °C a 1600 °C, y los de tipo B, de 600 °C a 1800 °C. Generalmente estos termopares sólo se utilizan en vacío durante períodos cortos o en combinación con una funda protectora.
- Termopares de tipo C y D: Los termopares Tipo C (también conocidos como Tipo W) y Tipo D son adecuados para aplicaciones de temperatura ultra alta. El Tipo C cubre un rango de 0 °C a 2300 °C, mientras que el Tipo D cubre también un rango de 0 °C a 2300 °C pero está diseñado para su uso en vacío o en atmósferas inertes. Generalmente, estos termopares se utilizan en combinación con tubos de protección de molibdeno, así como con tubos de protección de tántalo.
C799, Tubos de protección de molibdeno o tántalo para hornos de vacío
El molibdeno tiene un punto de fusión significativamente más alto (2610°C) en comparación con la temperatura máxima de funcionamiento del C799 (1800°C). El molibdeno tiene una excelente resistencia a las altas temperaturas y a los ambientes térmicos extremos. Permanece estable y no reacciona fácilmente con otros materiales a las temperaturas habituales de los hornos de vacío. Además, el molibdeno tiene una mayor resistencia mecánica y tenacidad en comparación con los tubos de protección C799, lo que lo hace más duradero y resistente a posibles tensiones mecánicas o daños en el entorno de los hornos de vacío.
Termopares de alta temperatura de Kamet para aplicaciones en hornos de vacío
Los termopares utilizados en entornos de alta temperatura son esenciales en industrias donde existen condiciones exigentes, como en hornos de vacío especiales. Mientras que los termopares normales (tipo K o N) o los fabricados con platino tienen algunas limitaciones, los de tipo C y D están especialmente diseñados para funcionar mejor a temperaturas muy altas y en situaciones difíciles que los termopares de platino no pueden soportar. Estos termopares ultraelevados proporcionan una mayor precisión y fiabilidad en condiciones extremas.
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