Un calentador de cartucho es una resistencia con forma de tubo calefactor Joule industrial y robusta, utilizado en la industria del calentamiento de procesos, generalmente fabricado a medida con una densidad de potencia específica, según su aplicación prevista. Los diseños compactos pueden alcanzar una densidad de potencia de hasta 50 W/cm² mientras que algunos diseños especiales de alta temperatura pueden alcanzar los 100 W/cm². Cartridge heaters tutco.com
Aplicaciones Las resistencias calefactables son útiles para una gran variedad de aplicaciones, como:
Barras de sellado Calentadores torpedo para moldeo por inyección Colectores de moldeo por inyección Espectrometría de masas Moldeo de caucho Producción de alimentos Calefacción por inmersión Compresores de HVAC Pilas de combustible Semiconductores Dispositivos médicos Dispositivos de medición de sensores Extrusión Fundición a presión Adhesivos termofusibles Fijación térmica / perforadora de agujeros Soldadura de plástico Calentamiento de fluidos Impresoras 3D
Construcción La construcción de un calentador se puede dividir en 7 grandes partes:
Bobina calefactora Aislamiento Funda Sellado Acabado Tipo de cable conductor Densidad de vatios
Bobina calefactora La resistencia calefactable es donde se produce la carga eléctrica. La aleación metálica más común para este fin es una mezcla de níquel-cromo, comúnmente llamada nicromo. El alambre de nicromo se enrolla entonces alrededor de un núcleo de cerámica, y el número de espiras por pulgada varía según la densidad de potencia requerida. El potencial de una fuente de corriente alterna, que puede ser bifásica o trifásica, fluye a través del alambre de nicromo enrollado, calentándolo, lo que a su vez calienta la vaina del cartucho calefactor.
Aislamiento El aislamiento se utiliza para evitar que la bobina de nicromo entre en contacto con la funda, lo que provocaría una conexión a tierra de la resistencia y podría generar un cortocircuito catastrófico, resultando en el derretido de la funda y una falla importante del equipo. Los daños pueden mitigarse instalando un interruptor de circuito de falla a tierra. Para evitar que la bobina toque la funda, esta se inserta en ella y se llena inmediatamente con óxido de magnesio (MgO). Para asegurar que el MgO llene el espacio vacío entre la vaina y la bobina, el calentador de cartucho se llena mediante vibración.
Funda La funda es la parte del calentador de cartucho que entra en contacto con el material o sustancia a calentar. Se utilizan diversas aleaciones metálicas, según el tipo de aplicación, como entornos altamente ácidos o corrosivos. Los tipos más comunes de vainas son el acero inoxidable 304, el acero inoxidable 316 y el Incoloy 800. El Incoloy tiene la mayor resistencia a la temperatura y se considera una superaleación .
Sellado Una vez que el cartucho calefactor se ha llenado con MgO, se sella el extremo abierto (por donde se introdujo la bobina de nicromo). Esto impide que la bobina y el MgO se salgan, así como que entren contaminantes como residuos plásticos, aire o humedad en el calefactor.
Acabado Dado que los calentadores de cartucho se instalan en una amplia variedad de máquinas, los fabricantes deben diseñarlos para que cumplan con ciertas holguras. Los calentadores de cartucho pueden tener los cables saliendo rectos o en ángulo recto. Además, los fabricantes deben asegurarse de que los cables no se expongan a temperaturas superiores a la máxima capacidad nominal del cable. Para evitar daños en el cable por temperatura, movimiento o contaminación, este puede protegerse con un conducto metálico, una malla metálica o fundas de silicona. Options for cartridge heaters freek-heaters.com
Dependiendo del espacio libre y el diseño de la máquina donde se insertará el calentador de cartucho, el tipo de cable utilizado variará. La fibra de vidrio es la más utilizada para calentadores de cartucho y otras aplicaciones de alta temperatura, como arneses de cableado automotriz y equipos industriales. Otras variantes utilizadas son la fibra de vidrio impregnada de silicona y el caucho de silicona .
Opciones de personalización Algunas de las personalizaciones más comunes de las resistencias de cartucho incluyen: Customize your cartridge heater tutco.com
Termopares internos Bridas Casquillos roscados Sellos de epoxi Opciones de terminación del cable conductor Cables de cinta de mica Trenza o armadura de acero inoxidable Sellado de la zona de plomo Potencia distribuida Secciones sin calefacción Construcción en tres fases Doble voltaje Calentadores por zonas Calentadores de cartucho cuadrados Calentadores flexibles
Referencias