Muchos equipos o aparatos de calefacción como el horno eléctrico, el horno eléctrico, los calentadores eléctricos, etc. utilizan la energía eléctrica para producir el calor. En estos equipos o aparatos, el elemento calefactor se utiliza para convertir la energía eléctrica en forma de calor. El funcionamiento de los elementos calefactores se basa en el efecto de calentamiento de La corriente eléctrica. Cuando una corriente pasa a través de un resistenciaproduce el calor.
Para producir el calor, la energía eléctrica consumida por la resistencia es dada por,
Dónde,
Yo soy el actual a través de la resistencia (en A)
R es la resistencia del elemento (en )
t es el tiempo (en segundos)
El rendimiento y la vida útil del elemento calefactor dependen de las propiedades del material utilizado para el elemento calefactor. Las propiedades requeridas en el material utilizado para los elementos calefactores-
- Alto punto de fusión.
- Libre de oxidación en la atmósfera abierta.
- Alta resistencia a la tracción.
- Suficiente ductilidad para dibujar el metal o la aleación en forma de alambre.
- Alta resistividad.
- El bajo coeficiente de temperatura de resistencia.
El siguiente material se utiliza para la fabricación de elementos de calefacción…
- Nichrome
- Kanthal
- Cupronickel
- Platino
Nichrome
Composición de Nichrome
Propiedades de Nichrome
- Resistividad: 40 -cm
- Coeficiente de resistencia de la temperatura: 0.0004 /oC
- Punto de fusión: 1400oC
- Gravedad específica: 8.4gm /cm3
- Alta resistencia a la oxidación
El uso de Nichrome
Se utiliza en la fabricación de elementos de calefacción para calentadores eléctricos y hornos.
Nota
El cromo es el material más adecuado e ideal para hacer un elemento calefactor. Tiene una resistencia comparativamente alta. Cuando el elemento calefactor se calienta por primera vez, el cromo de la aleación reacciona con el oxígeno de la atmósfera y forma una capa de óxido de cromo en la superficie exterior del elemento calefactor. Esta capa de óxido de cromo funciona como una capa protectora del elemento y protege el material que se encuentra debajo de estas capas contra la oxidación, evitando que el alambre del elemento se rompa y se queme. Los elementos calefactores hechos de Nichrome pueden ser usados para un funcionamiento continuo a una temperatura de hasta 1200oC.
Kanthal
Kantahl es el nombre de marca de las aleaciones hechas con la composición Hierro-Cromo-Aluminio (Fe-Cr-Al). Estas aleaciones se utilizan en aplicaciones de resistencia y calentamiento de amplio rango.
Composición de Kanthal
Propiedades de Kanthal
- Resistividad a los 20 añosoC: 145 -cm
- Coeficiente de resistencia de temperatura a 20oC: 0.000001/oC
- Punto de fusión: 1500oC
- Gravedad específica: 7.10 gm /cm3
- Alta resistencia a la oxidación
Uso de Kanthal
Se utiliza en la fabricación de elementos de calefacción para calentadores eléctricos y hornos.
Nota
Cuando el elemento hecho de Kanthal se calienta por primera vez, el aluminio de la aleación reacciona con el oxígeno de la atmósfera y forma una capa de óxidos de aluminio sobre el elemento calefactor. Esta capa de óxidos de aluminio, es una aislante eléctrico pero tienen una buena conductividad térmica. Esta capa aislante de aluminio hace que el elemento calefactor sea a prueba de choques. Los elementos calefactores hechos de Kanthal pueden ser usados para una operación continua a una temperatura de hasta 1400oC. Por lo tanto, es muy adecuado para fabricar elementos de calentamiento para hornos eléctricos utilizados para el tratamiento térmico en las industrias de la cerámica, el acero, el vidrio y la electrónica.
Cupronickel
El cuproníquel también se llama cobre-níquel. Es una aleación hecha por la composición de cobre, níquel y elementos de refuerzo como el hierro y el manganeso.
Composición de Cuproníquel
Propiedades del Cuproníquel
- Resistividad a 20oC: 50 -cm
- Coeficiente de temperatura de resistencia a 20-500oC : 0.00006 /oC
- Punto de fusión: 1280oC
- Gravedad específica: 8.86gm /cm3
- Alta resistencia a la oxidación
Uso de Cuproníquel
Se utiliza en la fabricación de elementos de calefacción para calentadores eléctricos y hornos, para hacer monedas.
Nota
Cupronickel está teniendo un alto resistencia eléctrica…alta ductilidad y buena resistencia a la corrosión. Los elementos calefactores hechos de Cuproníquel pueden ser usados para un funcionamiento continuo a una temperatura de hasta 600oC.
Platino
El platino es un elemento químico. Tiene el símbolo químico Pt y el no atómico. 78. El platino es el metal menos reactivo. Tiene una notable resistencia a la corrosión, incluso a altas temperaturas. Por lo tanto, se considera un metal noble.
Propiedades del platino
- Resistividad a 20oC: 10.50 -cm
- Coeficiente de resistencia de temperatura a 20oC: 0.00393 /oC
- Punto de fusión: 1768.30oC
- Gravedad específica: 21.45gm/cm3
- Alta resistencia a la oxidación
- Alta ductilidad
- Altamente maleable
- Buena resistencia mecánica
- Buena estabilidad con la temperatura y el estrés mecánico
El uso del platino
- El platino es un material increíble con alta resistividad y punto de fusión. Es muy adecuado para elementos de calentamiento eléctrico, reóstatos. Pero debido a su alto costo, su uso en la ingeniería eléctrica se limita a los hornos de laboratorio con una temperatura de trabajo de 1300oC, reóstatos y termómetros de resistencia.
- El platino es un metal precioso, es muy popular para hacer joyas.
- En medicina, el platino se utiliza en la quimioterapia para el tratamiento de ciertos tipos de cánceres.
