Un calentador de cartucho es un elemento calefactor industrial con forma de tubo que se puede insertar en orificios perforados. Los calentadores de cartucho proporcionan un calentamiento localizado y preciso y se utilizan habitualmente en la industria de procesos de calentamiento. Normalmente, los calentadores de cartucho se utilizan para calentar un bloque de metal desde el interior y se pueden fabricar a medida con una densidad de potencia específica en función de los requisitos de la aplicación.
Los calentadores de cartucho se utilizan con mayor frecuencia para calentar piezas metálicas mediante su inserción en orificios perforados. Para facilitar su instalación, los calentadores se fabrican con un tamaño ligeramente inferior al de su diámetro nominal.
¿Cómo funciona un calentador de cartucho?
Un calentador de cartucho consiste en una bobina de resistencia enrollada alrededor de un núcleo cerámico que está rodeado por un dieléctrico y recubierto por una funda metálica. El calor transferido a través de la bobina a la funda hace que esta se caliente. Este calor se transfiere luego a la parte metálica interior que requiere calor.
Para instalar un calentador de cartucho en una aplicación de temperatura baja o media (600 °F o menos), los taladros de uso general suelen ser adecuados para perforar los orificios. Los orificios se pueden perforar entre 0,003" y 0,008" por encima del tamaño nominal del taladro, lo que da como resultado ajustes de entre 0,009" y 0,014". Aunque este ajuste es ligeramente más holgado de lo que permitiría una transferencia de calor óptima, facilita la instalación y la retirada de los calentadores de cartucho, especialmente los que tienen vainas largas. A altas densidades de vatios, es mucho más importante un ajuste perfecto. Los orificios deben taladrarse y escariarse, en lugar de taladrarse simplemente con una broca de uso general. Con un ajuste más perfecto, el calentador funcionará a menor temperatura y tendrá una vida útil más larga.
What are the operating temperatures of a Cartridge Heater?
Los calentadores de cartucho pueden funcionar a densidades de vatios bajas, medias y altas. Están diseñados para soportar una temperatura de trabajo de hasta 1400 °F. Sin embargo, la temperatura de funcionamiento óptima dependerá de la aplicación para la que se utilice el calentador de cartucho.
También es importante tener en cuenta que hay múltiples factores, como la densidad de vatios del calentador de cartucho, la estanqueidad del cartucho dentro del orificio y la Conductividad térmica del material que se calienta, que pueden afectar a la temperatura real de un calentador industrial y a la temperatura controlada de un material durante el ciclo de calentamiento. Para aplicaciones de alta temperatura, como las que superan los 1000 °F, se recomiendan las fundas de incoloy para obtener la máxima transferencia de calor y durabilidad.
También es importante tener en cuenta la terminación eléctrica de un cartucho en relación con la temperatura de funcionamiento. Cuando los calentadores de cartucho se utilizan a temperaturas relativamente altas, los terminales eléctricos deben ser diferentes de los cables conductores comunes para altas temperaturas o el cartucho debe estar diseñado de manera que la temperatura alrededor de los cables conductores se mantenga a una temperatura inferior al límite de temperatura del cable conductor.
¿Para qué se utilizan los calentadores de cartucho?
Los calentadores de cartucho se utilizan con mayor frecuencia para calentar matrices, platinas, moldes y otras piezas metálicas mediante su inserción en orificios perforados. También se pueden utilizar en aplicaciones de inmersión en líquidos. A continuación se muestran algunos ejemplos de aplicaciones específicas:
- Calentamiento de gases y líquidos
- Moldes de canal caliente
- Estampado en caliente
- Prensas laminadoras
- Equipos médicos
- Semiconductores
- Moldeo de plásticos
- Equipos científicos
Controladores de temperatura y sensores para calentadores de cartucho
El sensor para el control de temperatura también es un factor importante y debe colocarse entre la superficie de trabajo de la pieza y los calentadores. La temperatura de la pieza a aproximadamente 1/2" de distancia de los calentadores se utiliza para seleccionar la densidad de vatios máxima permitida en el gráfico. El control de la potencia es una consideración importante en aplicaciones de alta densidad de vatios. A menudo se utiliza el control de encendido y apagado, pero puede provocar grandes variaciones en la temperatura del calentador y las piezas de trabajo.
Los controles de potencia con tiristores son muy útiles para prolongar la vida útil de los calentadores de alta densidad de vatios, ya que eliminan eficazmente los ciclos de encendido y apagado. Existe una gran variedad de controladores y sensores de temperatura que se pueden utilizar en función de la aplicación. Uno de los tipos de sensores más populares para las aplicaciones de calentadores de cartucho son los sensores de temperatura de montaje en superficie. Termopares, RTD o Termistores están disponibles con un respaldo adhesivo o con la posibilidad de ser cementados a la superficie que se está calentando.
También hay disponibles sensores de temperatura atornillables y magnéticos de montaje en superficie. Los controladores de temperatura digitales vienen en muchos tamaños diferentes con muchas opciones de salida y entrada. Las entradas de termopar y RTD son las más populares con una salida de pulso de CC. Las salidas de pulso de CC permiten al usuario pasar a un relé más grande para conmutar la carga del calentador y utilizar un control proporcional en lugar de un control de encendido/apagado, lo que puede acortar la vida útil del calentador.
Elija el calentador adecuado
Calentadores de cartucho de 1/4" de diámetro
Los calentadores de cartucho de alta densidad de potencia de la serie OMEGALUX™ CIR se fabrican siguiendo los más altos estándares de la industria y utilizando únicamente materiales de primera calidad. Han sido diseñados para durar más tiempo y superar a cualquier otra marca de calentadores de cartucho, tanto en aplicaciones de laboratorio como industriales. Su construcción resistente proporciona una alta resistencia dieléctrica, así como resistencia a los golpes y las vibraciones.
Calentadores de cartucho de 1/2" de diámetro
Los calentadores de cartucho de alta densidad de vatios de la serie OMEGALUX™ CIR son especialmente adecuados para su uso en aplicaciones que implican moldes, matrices, platinas, placas calefactoras y operaciones de sellado.
Calentadores de cartucho de 3/8" de diámetro
Los calentadores de cartucho de alta densidad de vatios de la serie OMEGALUX™ CIR son especialmente adecuados para su uso en aplicaciones que implican moldes, matrices, platinas, placas calefactoras y operaciones de sellado.
Calentadores de cartucho de 3/4" de diámetro
Los calentadores de cartucho de alta densidad de vatios de la serie OMEGALUX™ CIR son especialmente adecuados para su uso en aplicaciones que implican moldes, matrices, platinas, placas calefactoras y operaciones de sellado. Están disponibles en longitudes de 2 1/4" a 48".
Calentadores de cartucho de alta resistencia
Los calentadores de cartucho de alta resistencia de la serie C de OMEGALUX™ son especialmente adecuados para su uso en aplicaciones que implican placas calefactoras, moldes, matrices, platinas y calentamiento de contenedores.
Calentadores eléctricos de pernos
Los calentadores de la serie CBH están fabricados con elementos tubulares recubiertos de metal resistente combinados de forma homogénea con un manguito metálico que ha sido dimensionado con precisión para proporcionar un espacio libre adecuado y facilitar su inserción en orificios de taladro de tamaño estándar, de modo que los pernos o espárragos grandes puedan expandirse y apretarse rápidamente con una llave, proporcionando un «ajuste por contracción» cuando se enfrían. Son útiles en el montaje de compresores grandes, prensas, turbinas, bloques de matrices, cilindros, culatas de motores, recipientes a presión, etc. El calentamiento rápido es importante para evitar la pérdida de calor del metal circundante. Los calentadores CBH se utilizan generalmente en conjuntos para permitir el apriete uniforme de las piezas de acoplamiento.
Preguntas frecuentes
Determinación de la densidad de vatios
El término «densidad de vatios» se refiere al caudal de calor o a la carga superficial. Es el número de vatios por pulgada cuadrada de superficie calentada. A efectos de cálculo, los calentadores de cartucho estándar tienen una longitud no calentada de 1/4" en cada extremo. Por lo tanto, para un calentador de 1/2" x 12" con una potencia nominal de 1000 vatios, el cálculo de la densidad de vatios sería el siguiente:
Densidad de vatios = W / (Π x D x HL)
donde:
W= potencia = 1000 W
Π = pi (3,14)
D= diámetro = 0,5 pulgadas
HL = longitud calentada = 11,5 pulgadas
Densidad de vatios = 1000/(3,14 x 0,5 x 11,5) = 55 W/pulg
La mayoría de las aplicaciones no requieren el máximo de vatios/pulg. Utilice una densidad de vatios tan alta como sea necesario. Aproveche el margen de seguridad que proporciona el uso de potencias inferiores a la máxima permitida. Seleccione calentadores de espacio que proporcionen un patrón de calor más uniforme en lugar de la mayor potencia posible por calentador.
A densidades de vatios medias, los taladros de uso general suelen ser adecuados para taladrar agujeros. Normalmente, estos producen agujeros de 0,003" a 0,008" por encima del tamaño nominal del taladro, lo que da como resultado ajustes de 0,010" a 0,015". Por supuesto, desde el punto de vista de la transferencia de calor, es deseable el ajuste más apretado, pero los ajustes algo más holgados facilitan la instalación y la extracción de los calentadores de cartucho, especialmente los largos. Se recomienda perforar agujeros que atraviesen completamente la pieza para facilitar la extracción del calentador. Después de perforar, limpie o desengrase la pieza para eliminar los lubricantes de corte.
A densidades de vatios elevadas, los agujeros deben perforarse y escariarse, en lugar de simplemente perforarse hasta el diámetro final con un taladro de uso general. A altas densidades de vatios, es importante un ajuste perfecto. El ajuste es la diferencia entre el diámetro mínimo del calentador y el diámetro máximo del orificio. Por ejemplo, con un diámetro de 1/2", un calentador de cartucho OMEGALUX mide en realidad 0,498" más 000" menos 0,005". Si este calentador se coloca en un orificio que se ha taladrado y escariado a un diámetro de 0,503" - 0,493" = 0,010").
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