Factores básicos para el diseño de cadenas



Son tres los factores básicos para el diseño de una cadena.

1. Área superficial vs. Peso: Idealmente se busca conseguir la mayor área superficial para una mayor transferencia de calor, con mínimo peso posible. Al evaluar, se debe calcular la relación área superficialmente y determinar así las diferentes geometrías de la cadena seleccionada.

2. Resistencia: Las cadenas de los hornos son sometidas a exigentes condiciones de trabajo constantemente para que la masa formada en el horno pueda pasar a través de ellas. Si un horno gira a 60 RPH,en un año la cadena estará sometida más de medio millón de veces a esta carga. La resistencia de las cadenas depende directamente del diámetro de material y la geometría de la cadena.

3. Adherencia del material: La función primaria de las cadenas es transferir el calor recolectado del quemador a la masa de cemento que pasa por el horno. Al presentar adherencia permanente de este material en la superficie de la cadena, se reduce la capacidad de transferencia de calor. Adicionalmente, si se presenta esta adherencia también se restringirá el flujo de calor del sistema de cadenas. Las secciones que poseen superficies cóncavas, semiplanas y planas tienden a presentar este problema. Las cadenas de sección redonda presentan una autolimpieza más efectiva.

Selección del material

La selección del material para un área determinada de un horno debe ser:

· Lo suficientemente resistente para no deformarse a la temperatura del horno.

· Lo suficientemente dúctil para no romperse ni quebrarse en un manejo a baja temperatura.

· Resistente a la pérdida de metal debido a oxidación, corrosión y abrasión en la superficie.

Los elementos de aleación de los aceros proveen ciertas cualidades a las cadenas:

· CARBÓN: Mientras mayor sea el porcentaje, el acero tendrá mayor resistencia y mayor desplazamiento molecular.

· CROMO: Aumenta la resistencia a la oxidación. Combinado con el carbón mejora la resistencia mecánica a altas temperaturas, y con el níquel forma una estructura dura (austenítica).Provee la formación de óxido de cromo en la superficie, aumentando a la oxidación y abrasión.

· NÍQUEL: Promueve la formación de una microestructura austenítica muy dura, e incrementa la resistencia mecánica a altas temperaturas. También disminuye el desplazamiento molecular.

Combinados los elementos anteriores y algunos otros más, se obtienen diferentes propiedades y carasterísticas en los aceros inoxidables resistentes al calor, es decir, si la estructura de éste es ferrítica o austenítica. La diferencia esencial entre ellas es el arreglo de los átomos. Algunas otras diferencias son:

· Austenítica: No magnética; tiende a ser fuerte; Excelente resistencia en caliente.

· Ferrítica: Magnética: tiende a ser frágil; Pobre resistencia en caliente.

  Fase Sigma

Al elevar la temperatura de un acero inoxidable con un alto contenido de cromo, se presenta un compuesto intermetálico del hierro y cromo, el cual es muy duro y frágil a temperatura ambiente. La formación de éste compuesto depende de:

· Tiempo y temperatura.

· Balance químico de la aleación.

La fase sigma tiende a crearse entre los 600º C y 900º C, formándose más rápido cerca de los 900ºC.Se localiza en las fronteras del grano, básicamente destruyendo la "pega" que mantiene la estructura compacta. Cada vez que se presenta incremento de fase sigma, el metal se vuelve menos dúctil, reduciendo la resistencia al impacto a baja temperatura. Existen dos métodos para disminuir la fase sigma:

· Balancear químicamente la aleación, de manera que se desfavorezca la formación de fase sigma.

· Seleccionar aleaciones que no presenten fase sigma en el rango de temperatura a trabajar 

Oxidación Por Sulfidación

El ataque por sulfidación deteriora los límites del grano debido a la combinación de sulfuros con níquel, en aleaciones de alto níquel. Este tipo de ataque puede ser encontrado en los sistemas de combustión de aceites combustibles o carbón con alto contenido de azufre.

Se debe tener cuidado al diferenciar la oxidación por sulfidación, puesto que algunas veces aleaciones con alto contenido de carbono, sometidas a altas temperaturas, pueden presentar disolución de este, formando carburos eutécticos en los límites de grano donde se forma también la oxidación, aún en ausencia de sulfuros. En la mayoría de los casos la resistencia a la sulfidación es mejorada incrementando el contenido de cromo, aluminio y silicio, o disminuyendo el níquel.


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