hornos del Inge Fausto

1. Hornos para Fundición
I Cantidad de calor
Se Necesita producir el calor suficiente para fundir y llegar
a la temperatura de colado del metal de la pieza a producir,
por lo tanto se requiere producir el calor suficiente para
llegar a la temperatura de fusión, para fundirlo y para
sobrecalentarlo a la temperatura de colado. Esta operación se
lo realiza en los HORNOS para fusión de metales. En el cuadro
se tiene los valores correspondientes al calor específico de
diferentes metales en estado sólido y liquido, así como el
calor latente.
Para el cálculo del calor necesario para llegar a la
temperatura de colado se aplica la siguiente formula:
Q = (Q1 + Q2 + Q3) Kcal.
Q = Cp. M (T2 - T1)
Q1 = Cps.M (T2 - Tamb)
Q2 = Cl.M
Q3 = Cpl.M (Tc - Tl)

2. Donde:
Q = Calor necesario para llegar a la temperatura de colado.
Q1 = Calor necesario para llegar a la temperatura de fusión.
Q2 = Calor necesario para fundir el metal.
Q3 = Calor necesario para llegar a la temperatura de colado.
Cps = Calor específico en estado sólido.
M = Masa des metal a colar.
T2 = Temperatura de fusión.
Tamb = Temperatura ambiente.
Cl = Calor latente.
Cpl = Calor específico en estado liquido.
Hay que considerar que la cantidad calculada por la formula
arriba indicada no es el total del calor necesario producir,
para calcular este valor necesitamos considerar el rendimiento
del horno, el cual en el caso de hornos de combustible es
bastante bajo, esta en el orden de 20%.
II Formas de calentamiento.
Existen dos formas fundamentales de calentamiento de hornos:
Por combustible y Por energía eléctrica.
1) Combustible.
a. Definición de combustión.- Es una combinación rápida de una
sustancia con el oxígeno con aumento de temperatura y
desarrollo de calor.
Los elementos indispensables para que se produzca una
combustión son:
- Comburente.
- Combustible.
Además de estos elementos presentes, para que se produzca la
combustión es indispensable llegar a la temperatura de
encendido de los combustibles, en la próxima tabla se presenta
algunas temperaturas de encendido.
b. Clasificación de los combustibles.- De acuerdo a su
presentación los combustibles se clasifican en:
Sólido, Líquidos y, Gaseosos.
De acuerdo a su origen en:
Naturales y Artificiales.

3. Cada combustible tiene su determinada capacidad de producir
calor, la cual esta determinada por el poder calorífico, este
concepto indica la cantidad de calor que puede producir una
determinada cantidad de masa de combustible.
2) Por energía eléctrica.
La energía eléctrica se transforma en energía térmica de
acuerdo a la ley de Joule que señala que el calor generado en
un circuito eléctrico es igual al cuadrado de la intensidad de
corriente I2, por la resistencia ohmica R, por el tiempo t en
segundos, durante los cuales fluye la corriente, por

4. 0,00024,que es la cantidad de calor en calorías desarrollada
por un amperio que pasa por un conductor de resistencia de 1
ohm durante un segundo.
Es decir:
Q = 0,00042. I2.R.t Kcal
y:
R = K.(ϕ.l/s)j
donde:
ϕ = resistividad promedio
l = longitud de la resistencia
s = sección.
K = 0,864 sí I en amp. y R en Ohmios(Ω).
III- Materiales refractarios
Los materiales refractarios se utilizan para construir las
paredes, soleras y bóvedas de los hornos, dependiendo del tipo
de horno e incluso de la zona del mismo, Igualmente
dependiendo del tipo de horno, se utiliza diferentes
materiales refractarios, los cuales tienen la cualidad de
resistir a altas temperaturas, el choque térmico y tienen un
bajo coeficiente de conductividad térmica.
Clasificación. Los refractarios se clasifican en:
a) Ácidos ( SiO2);resistentes a altas temperaturas, reacciona
con otros elementos (refractarios, cenizas, escorias,
fundentes).
b) Básicos ( CaO o MgO). Resistente a altas temperaturas,
reaccionan con elementos ácidos.
c) Neutros (alúminas; Al2O3; Al2O3.SiO2). Resistentes a altas
temperaturas y no reaccionan.
V- Clasificación de los hornos y sus usos.

5. Considerando la forma de calentamiento los hornos se dividen
en:
A.- De Combustible:
A1.-En contacto Llama y carga:
Reverbero
A2.-Sin contacto Llama y carga:
Crisol móvil
Basculante
B.- Hornos Eléctricos:
B1.-De Resistencia:
De Arco:
Radiante
B2.- Inducción
Sin núcleo
La fusión de los metales y aleaciones tiene lugar en hornos
específicos para cada clase de metal y aleación, al tamaño o
cantidad de piezas a moldear y también al tipo de taller de
fundición.
Estos hornos sirven para la realización correcta de la fusión
de los metales; es necesario que el fundidor que dirige la
operación un profundo conocimiento de los factores y elementos
que intervienen en la fusión, debiendo estar, además, apoyado
en lo posible por un laboratorio para ensayos rápidos que
permitan corregir la marcha de la fusión y sobre todo la
composición del material para que se ajuste a las
características deseadas.
V.- Cubilotes
1.- Estructura.
Los cubilotes son hornos cilíndricos verticales compuestos de
una envoltura de chapa de acero de 3 a 6 mm. de espesor, con
un revestimiento interior de mampostería refractaria de unos
250 mm. de espesor, y de una capa de aislante de unos 20 a 50

6. mm. El horno descansa sobre cuatro columnas metálicas
denominadas columnas de apoyo(3).
La base de los cubilotes lleva compuertas (1 y 2) que se abren
después de las coladas, para vaciar todas las escorias
acumuladas allí.
En el frente y a nivel del fondo tienen los cubilotes un
agujero denominado piquera de colada(16), para la extracción
del metal fundido. A este agujero va adosado un canal de chapa
con revestimiento refractario, que produce el metal en estado
líquido a las cucharas de colada o al antecrisol.
En la parte posterior del horno, a un plano m s alto, hay otro
agujero para la extracción de las escorias, por lo que se
denomina piquera de escoria o escorial. El volumen del metal
fundido que puede contener el cubilote es el comprendido entre
el plano horizontal que pasa por la piquera de escorias y el
fondo del cubilote, a cuyo nivel, como hemos dicho antes,

7. esta la piquera de colada. Esta parte del cubilote de
denomina crisol(Zona V) y su volumen esta calculado para que
pueda contener, como máximo, dos cargas metálicas fundidas.
A unos 200 mm. por encima del plano de la piquera de escorias
se encuentra el plano de toberas(6) de entrada de aire,
espaciadas unas de otras regularmente en la circunferencia del
cubilote y en la cantidad aproximada de una por cada 15 cm.
del di metro del horno. En general, el número de toberas
oscila entre 4 y 8. Los cubilotes modernos llevan doble hilera
de toberas con una caja especial de registro que permite
enviar el aire a una u otra hilera. Así cuando se obtura
alguna tobera, se envía el aire a las toberas de la otra
hilera. Al quedarse sin viento la tobera obstruida, se funde
la escoria que la tapa y queda desobturada automáticamente.
Inmediatamente por encima del plano de toberas está situada
una caja de viento(7) que rodea el cubilote y que recibe y
distribuye a las toberas el aire necesario para la combustión,
que es suministrado por un ventilador a una presión de 300 mm.
a 1.000 mm. de columna de agua.
Y, por fin, a unos 3,5 a 4,5 metros por encima del plano de
toberas se encuentra la plataforma y puerta de carga o
tragante(13), por la que se introducen las cargas alternadas
de metal y coke mezclado con ‚el fundente, que generalmente es
caliza.
Termina el cubilote con una cámara también cilíndrica pero de
menor diámetro denominada cámara de chispas(12), donde se
precipitan las partículas incandescentes que arrastran los
gases y que podrían producir incendios en los edificios
vecinos.
La capacidad de producción del cubilote es función de su
diámetro interno y puede calcularse aproximadamente por la
fórmula
P = 6Dý
siendo D el diámetro interior del cubilote expresado en metros
y P la capacidad de producción de toneladas-hora.
Para mejorar el rendimiento del cubilote se puede utilizar
flujo de aire precalentado, a una temperatura de 400ºC.
También, si se desea aumentar la vida útil de los refractarios
de la zona más caliente, se puede utilizar refrigeración por
medio de camisas de agua.
2.- Encendido del cubilote
El encendido es la operación más importante para obtener una
buena marcha del cubilote.
El combustible utilizado en el cubilote es siempre coke
metalúrgico obtenido de la destilación de la hulla.

8. El tamaño del coke para encendido debe ser 1/7 a 1/8 del
diámetro interior del cubilote. La cantidad de coke necesaria
para el primer encendido debe ser suficiente para llenar el
crisol y formar el lecho de fusión, cuya altura a partir del
eje de toberas viene dada por
El encendido se realiza de la siguiente manera: se cierran las
compuertas de limpieza del fondo del cubilote y se dejan
abiertas piquera, escorial y toberas. Se coloca leña en el
fondo del cubilote y se prende. Cuando se ha formado un buen
fuego se echa un tercio del coke preparado para el encendido
(crisol m s altura del lecho) y se espera hasta que el coke
esté uniformemente encendido al rojo cereza. En este momento
se echa otro tercio de coke y cuando está también encendido
se completa la carga con el último tercio de coke.
Mientras tanto se habrá estado calentando el canal de la
piquera con buen fuego de mechero y también las cucharas de
colada, que deben estar por lo menos de 800ºC a 1.000ºC.
Una vez encendido todo el coke, se tapa el escorial y la
piquera con arena de moldeo corriente y una mezcla de arcilla
y pizarra.
Al cabo de dos o tres horas estar todo el coke al rojo
cereza. Se comprueba la altura que ha quedado por medio de una
barra con escuadra que se introduce por la parte superior del
cubilote y entonces se añade el coke que falte para que la
altura del lecho sobre el plano de toberas, sea la del cuadro.
A continuación se empieza a cargar el horno rápidamente.
Cuadro
3.-Cargas del cubilote.
La carga del cubilote se realiza cargando alternativamente
capas de unos 40 a 50 cm. de espesor o altura de cargas
metálicas y cargas del mismo espesor de coke junto con caliza.
Las cargas metálicas del cubilote para la producción de
fundición de hierro se componen de arrabio, chatarra de
fundición de hierro y chatarra de acero. El tamaño de los
trozos de chatarra o lingotes ser inferior a un tercio del
di metro del cubilote.
Las cargas de coke dependen de la composición de la carga
metálica, pues si esta contiene mucha chatarra de acero se
consumirá más coke para recarburarla. Si suponemos que la
composición de chatarra de acero es de un 50%, se cargará
aproximadamente un 13% de coke. Su tamaño debe ser de 1/10 a
1/12 del diámetro interno del cubilote.
El peso de la caliza que se añade junto con la carga de coke
varía de 3 a 5% de la carga metálica.

10. Por ejemplo, para la fundición de maquinaria corriente, una
carga tipo está compuesta por:
Arrabio......................60%
Chatarra de fundición gris...40%
Coke.........................13% de la carga metálica.
Caliza........................4% de la carga metálica.
Aproximadamente cabe en el cubilote de cinco a ocho cargas,
recordándose que la última carga sea siempre metálica pues si
es de coke se irá mucho calor por la chimenea.
En cuanto se ha terminado la carga, se pone en marcha el
ventilador y se cierran las mirillas que llevan los cubilotes
al nivel del plano de toberas.
4.- Marcha de la fusión en el cubilote.
La frecuencia de las sangrías del cubilote dependerán del
tamaño de las piezas a fundir, pues si son grandes, las
sangrías serán más espaciadas, hasta esperar que se llene de
metal fundido todo el crisol.
La escoria se sangra cada 45 a 60 minutos.
A medida que baja la carga y hay espacio disponible, se sigue
añadiendo capas de metal y capas de coke con caliza para
reemplazar al metal fundido y al coke quemado y así se debe
continuar hasta el final de la colada.
En cuanto se ha obtenido todo el metal necesario, se deja de
cargar el cubilote y se mantiene el soplado hasta que todo el
metal cargado se haya fundido, en cuyo momento se para el
ventilador. A continuación se abre la base para descargar
todos los residuos, enfriándolos con riego de agua. El coke no
quemado, que se puede aprovechar, ser aproximadamente la
mitad del necesario para el encendido del horno en la colada
siguiente.
Una vez frío el horno, se repara cuidadosamente el
revestimiento refractario.
Las mermas del metal cargado por pérdidas mecánicas entre las
escorias y oxidación del hierro, silicio y manganeso, superan
el 3%. Pero para calcular el peso del metal necesario para la
obtención de un peso determinado de piezas se ha de contar con
las que salen defectuosas, el metal perdido en bebederos, etc.
Teniendo en cuenta todo esto se acostumbra a cargar 150 kg. de
materiales metálicos por cada 100 kg. de fundición que se
desea obtener.

11. 5.- Zonas del cubilote
Una vez en marcha normal el cubilote puede dividirse su altura
de arriba a abajo en las siguientes zonas:
I). Zona de precalentamiento.- Comprende esta zona toda la
altura del cubilote desde el tragante hasta la zona siguiente,
en que empieza la fusión. En esta zona las temperaturas son
relativamente bajas, inferiores a los 500ºC y en ella la carga
se deseca y eleva su temperatura, pero sin que ocurra ninguna
transformación.
II). Zona de fusión (1.200ºC a 1.250ºC).- En esta zona y con
el coke incandescente, el metal empieza a fundir y cae gota a
gota a la zona siguiente, que es de temperatura m s elevada.
III y IV). Zona de combustión (1.500ºC a 1.600ºC).- Esta zona
está situada de 50 a 100 cm. por encima del plano de toberas
y es donde se quema el coke y en la que se alcanzan las
temperaturas m s elevadas.
V). Zona de crisol (1.350ºC a 1.500ºC).- Es la zona
comprendida entre el plano de toberas y el fondo del cubilote
o sea, la zona de crisol. En esta zona es donde se acumula el
metal fundido.
6.- Funcionamiento del cubilote
El cubilote es, sobre todo, un horno de fusión en el que
únicamente se trata de fundir, fundición de hierro por medio
del calor producido por la combustión, a ser posible completa,
del coke por medio del oxígeno del aire inyectado por las
toberas según la reacción:
C + O2 = CO2
El anhídrido carbónico formado (CO2) a nivel de las toberas al
ascender por la zona de combustión hacia la chimenea y
encontrarse con el coke al rojo cereza en la zona de fusión,
se reduce según la reacción:
CO2 + C = 2CO
Este óxido de carbono (CO) se quema en los cubilotes modernos
provistos de doble hilera de toberas por medio del oxígeno del
aire inyectado en exceso por la hilera de toberas superior
según la reacción:
CO + ½(O2) = CO2

12. En la marcha ideal del cubilote el contenido de óxido de
carbono (CO) de los gases de la chimenea debería ser por tanto
nulo, pero en la práctica esto nunca se consigue.
Además de las reacciones anteriores tienen lugar las
siguientes transformaciones:
El hierro, al caer fundido a través de las masas de coke
incandescente, se carbura aproximadamente hasta un 3,5% , que
es el porcentaje medio de carbono que tiene la fundición gris
de hierro.
Además, se oxida el silicio, el manganeso y en parte el
hierro.
Si + O2 = SiO2
2Mn + 3/2(O2) = Mn2O3
Fe + ½(O2) = FeO
Pero los óxidos de hierro y de manganeso reaccionan con la
sílice (SiO2) dando silicatos:
FeO + SiO2 = SiO3Fe
MnO + SiO2 = SiO3Mn
Estos silicatos reaccionan con la cal (CaO) que se habrá
formado al descomponerse la caliza por el calor (CO 3 + Ca = CaO
+ CO2), según las reacciones:
SiO3Fe + CaO = SiO3Ca + FeO
SiO3 + CaO = SiO3Ca + MnO
Los silicatos de cal quedan en la escoria, pero los óxidos
metálicos reaccionan nuevamente con la sílice (SiO2)
También tiene lugar la desulfuración del metal del azufre
aportado por el coke por medio de la cal:
SFe + CaO = SCa + FeO
El sulfuro de cal como es insoluble en la fundición, queda en
la escoria.
Las escorias formadas representan de un 5% a un 6% de la carga
y están compuestas por una mezcla de sulfuros y silicatos
cálcicos.
VI.- Hornos de reverbero

13. Los hornos de reverbero se utilizan para la fundición de
piezas de grandes dimensiones, tanto de metales férreos como
de metales no férreos como cobre, latón, bronce y aluminio.
Los hornos de reverbero son de poca altura y gran longitud. En
uno de los extremos se encuentra el hogar donde se quema el
combustible y en el extremo opuesto la chimenea. Las llamas y
productos de la combustión atraviesan el horno y son dirigidos
por la bóveda de forma adecuada hacia la solera del horno,
donde esta situada la carga del metal que se trata de fundir.
Esta carga se calienta no solo por su contacto con las llamas
y gases calientes, sino también por el calor de radiación de
la bóveda del horno.
Aproximadamente la superficie de la solera es una tres veces
mayor que la de la parrilla y sus dimensiones oscilan entre un
ancho de 150 a 300 cm. y una longitud de 450 a 1.500 cm. La
capacidad de los hornos de reverbero es muy variable y oscila
entre los 45 kg. a los 1.000 kg. que tienen los empleados para
la fusión de metales no férreos, hasta las 80 Tm. que tienen
los mayores, empleados para la fusión de la fundición de
hierro.
Hornos de reverbero rotativos
Los hornos rotativos están formados por una envoltura
cilíndrica de acero, de eje sensiblemente horizontal, que
termina con dos troncos de soporte, uno en cada extremo . En
uno de los extremos está situado un quemador y en otro la
salida de los gases quemados que, generalmente, pasan por un
sistema de recuperación de calor para precalentar el aire
soplado antes de ser evacuados por la chimenea. Todo el

14. interior del horno está revestido con un material refractario.
El combustible puede ser de gasoil o carbón pulverizado.
Los hornos rotativos se han considerado como hornos de
reverbero perfeccionados, ya que además de calentarse la carga
por el contacto de las llamas y gases y por la radiación de la
bóveda caliente, se calienta también por el contacto directo
con la parte superior del horno, que al girar queda bajo la
carga. Con esto se consigue un notable acortamiento del tiempo
de fusión, pues se logra evitar el efecto aislante de la capa
de escorias, que flota sobre el baño, que en los hornos de
reverbero ordinarios dificulta el calentamiento de la masa del
metal.
La capacidad de los hornos rotativos para la fusión de los
metales varia ordinariamente entre los 50 kg. y las 5 Tm. ,
aunque se han llegado a construir hornos para la fabricación
del acero hasta de 100 Tm. Los hornos pequeños se hacen girar
a mano y los hornos grandes mecánicamente.
También se construyen hornos oscilantes, que no llegan a girar
sino solamente oscilar a un lado y a otro.
Los hornos rotativos se emplean para fundir toda clase de
metales y aleaciones como cobre, bronce, latón, aluminio,
fundiciones grises, maleables, aceros, etc.
VII.- Hornos de crisoles
Los crisoles son recipientes de arcilla mezclada con grafito y
otras substancias provistos de tapa para cierre hermético, que
una vez cargados y cerrados se caldean en los denominados

15. hornos de crisoles, utilizando como combustible carbón o, m s
modernamente, gasoil.
La fusión en crisoles es uno de los procedimientos más
antiguos y sencillos para elaborar metales, y todavía se
emplea, y probablemente se emplear siempre por la economía de
su instalación, sobre todo para fundir pequeñas cantidades.
Los hornos de crisoles clásicos eran del tipo de foso y se
colocaban en ellos los crisoles rodeados de carbón, a una
distancia mínima de 10 centímetros de las paredes del horno.
Pero los hornos de crisoles más modernos se construyen para el
caldeo de un solo crisol, cuya parte superior sobresale del
horno. Si los hornos son fijos se extrae el caldo con cuchara,
pero también se construyen hornos de crisol basculantes, en
los que la colada resulta más cómoda. En estos tipos de hornos
se calienta primero el crisol vació, hasta que llega al rojo
cereza y después se carga.
La ventaja de los hornos de crisoles modernos, tanto fijos
como basculantes, es que la carga queda completamente aislada
y, por tanto, no se altera su composición por efecto de los
gases producidos en la combustión.
La capacidad de los crisoles se suele valorar en kilos de
bronce, dando a cada kilo el valor de un punto. Por ejemplo,
con un crisol de 50 puntos se pueden fundir 50 kg. de bronce.
La capacidad en otro metal cualquiera se valora por la
fórmula:

16. p = 83/N.d.
Siendo N el número de puntos del crisol y d la densidad del
metal.
La duración de los crisoles no llega, en general a las
veinticinco fusiones.
VIII.- Hornos eléctricos
Los hornos eléctricos tienen grandes ventajas para la fusión
de los metales, siendo las más destacadas las siguientes:
1. Pueden obtenerse temperaturas muy elevadas hasta de 3.500oC
en algunos tipos de hornos eléctricos.
2. Puede controlarse la velocidad de elevación de temperatura,
y mantener esta entre límites muy precisos, con
regulaciones completamente automáticas.
3. La carga queda por completo libre de contaminación del gas
combustible.
4. Puede controlarse perfectamente la atmósfera en contacto
con la masa fundida, haciéndola oxidante o reductora a
voluntad, e incluso en algún tipo de horno puede operarse
en vació.
5. Tienen mayor duración los revestimientos que en los demás
tipos de hornos.
6. Se instalan en espacio reducido.
7. Su operación se realiza con mayor higiene que la de los
hornos de otros tipos.
Para la fusión de los metales se emplean tres tipos de hornos
eléctricos:
Hornos de arco.
Hornos de inducción y;
Hornos de resistencia.
A.- Hornos eléctricos de arco
Los hornos eléctricos de arco están formados por una cuba de
chapa de acero revestida de material refractario, provista de
electrodos de grafito o de carbón amorfo sistema Soderberg.
Los electrodos Soderberg se forman en el mismo horno, llenando
las camisas que llevan los portaelectrodos de una mezcla
formada por antracita, coke metalúrgico, coke de petróleo y
grafito amasados con alquitrán.

17. Se emplean tres sistemas para producir el arco:
a) El arco no pasa por el baño, sino que salta entre los
electrodos (Horno Stassano).- Este es el tipo más antiguo y
apenas se emplea. El único horno de este tipo que todavía esta
en uso es el basculante, cuyo balanceo reparte perfectamente
el calor acumulado por el refractario, ya que toda la
superficie de este es bañada por el caldo al oscilar el horno,
cuyo movimiento, además, asegura una buena mezcla de la carga.
Estos hornos son monofásicos. Su capacidad oscila entre 25 y
250kg., y se emplean para fundir hierro y metales no férreos,
como cobre, latones bronce e incluso níquel. El tiempo de la
operación dura 30 a 60 minutos. En los hornos m s modernos el
balanceo es producido automáticamente por un motor al que
conmutadores de fin de carrera invierten en sentido de su
marcha y producen el balanceo característico.
b) El arco se cierra entre los electrodos y el baño, a través
del cual pasa corriente (Horno Girod).- Estos hornos tienen el
inconveniente de que la solera debe ser conductora,
generalmente construida con ladrillo de magnesita y resulta
frágil, por lo que han caído en desuso.
c) El arco salta entre los electrodos por intermedio del baño
(Horno Heroult).- Son los hornos más empleados y aunque se
construyen monofásicos, generalmente son trifásicos con los
tres electrodos verticales dispuestos en los vértices de un
triangulo equilátero. La cuba es cilíndrica, revestida con un
material ácido o básico, que reposa sobre ladrillos
sílico_aluminosos ordinarios. La bóveda esta revestida de
ladrillos de sílice, que resisten temperaturas hasta de
1.600øC y es desplazable para facilitar la carga.
El cierre de estos hornos es hermético, logrando la
estanqueidad de los orificios de paso, por medio de cilindros
refrigerados por camisas de agua, que prolongan además la vida
de los electrodos.
Los hornos modernos trabajan a tensiones comprendidas entre
los 125 y 500 voltios, obteniéndose dentro de cada tensión la
regulación de la intensidad y, por tanto, de la potencia del
horno, por el alejamiento o acercamiento de los electrodos al
baño, lo que se realiza automáticamente.
Casi todos los hornos de este tipo son basculantes para
facilitar la colada. Los más modernos llevan un sistema de
agitación electromagnética del baño por medio de una bobina
montada bajo la solera del horno.
Los hornos eléctricos de arco se emplean para la fusión de
acero, fundición de hierro, latones, bronces, aleaciones de
níquel, etc.

18. B.- Hornos eléctricos de inducción
En los hornos eléctricos de inducción, el calor se genera por
corrientes inducidas por una corriente alterna.

19. Cualidades de los hornos eléctricos de inducción.- Los hornos
eléctricos de inducción se emplean cada día más para la fusión
de metales, pues tienen las siguientes cualidades:
1. Su rendimiento es muy elevado por generarse calor
únicamente en la masa metálica a fundir.
2. Las corrientes electromagnéticas que circulan por el metal
producen movimientos en la masa fundida, que uniformizan su
composición.
3. La temperatura puede regularse con gran precisión.
4. Con estos hornos es posible fundir en vacío.
5. Las pérdidas por volatilización y oxidación son muy
reducidas.
a.- Hornos de inducción de baja frecuencia o industriales.
Los primeros modelos de estos hornos estaban formados por un
crisol en forma de anillo que constituía la espira del
secundario de un transformador, cuyo primario estaba conectado
a la red Pero en la actualidad los hornos de esta clase esta n
formados por un crisol cuyo fondo esta en comunicación con un
conducto circular, que forma la espira secundaria del
transformador de inducción. El metal contenido en el conducto
es el que se funde, desplazándose su masa y comunicando el
calor al resto del material.
El calor producido por la corriente que circula por la espira
que forma el metal viene dado por la expresión:
Q = 0,00024 I.R.t kcal.
Siendo R la resistencia del circuito, es decir de la espira
que, en general, es muy pequeña; I la intensidad de la

20. corriente inducida, que es muy grande y t el tiempo que dura
la operación.
Se construyen hornos de baja frecuencia en potencias
comprendidas entre 10 y 500 Kw. para fusión de toda clase de
metales y aleaciones, en instalaciones para fundición, en
arena en coquilla y a presión, además de otros usos
especiales, como formación de aleaciones, calentamiento para
forja, etc.
b.- Hornos de inducción de alta frecuencia
Estos hornos están formados por un crisol refractario que
contiene el metal, rodeado de una espiral de tubo de cobre por
el que circula una corriente de alta frecuencia, que crea un
campo magnético variable, calentándose la masa del metal
contenida en el crisol por las corrientes de Foucault
inducidas por el campo magnético. El tubo de cobre de la
espiral que rodea el crisol esta refrigerado por agua que
circula por su interior.
El calor producido viene dado por la fórmula:
Q = O,24 K.F.v.e.B.t
En la que K es un coeficiente que depende de la naturaleza del
metal. F la frecuencia en ciclos por segundo, v el volumen
total del núcleo, es decir del metal, e el espesor del núcleo,
o sea el diámetro interior del crisol B el valor de la
inducción y t el tiempo que dura la operación.
Como puede verse, el calor producido en estos hornos es
proporcional al cuadrado de la frecuencia, por esto se
utilizan corrientes de frecuencia elevada superiores siempre a
los 50 ciclos por segundo que tiene normalmente la corriente
eléctrica en red. En general las frecuencias de las corrientes
eléctricas para la alimentación de hornos industriales para
fusión de metales varían de 300 a 30.000 ciclos por segundo,
producidas por osciladores de tubos catódicos. La potencia del
horno y, por tanto, la temperatura se regula variando la
frecuencia.
Se construyen hornos de alta frecuencia con capacidades de
pocos gramos para fundir metales preciosos, hasta de varias
Tm. y 2.000 Kw de potencia. Los hornos pequeños tienen su
armazón formado por un material no magnético para evitar su
calentamiento por inducción. Los hornos grandes, que
forzosamente han de tener un armazón de acero, llevan entre
este y la bobina de tubo de cobre una pantalla magnética de
chapa de acero al silicio que también forma parte de la

21. estructura del horno. El revestimiento refractario puede ser
ácido o básico.
Los hornos eléctricos de alta frecuencia tienen la ventaja de
que en ellos puede fundirse cualquier metal o aleación en las
condiciones m s rigurosas, en atmósferas especiales o al
vacío, ya que los hornos pueden trabajar herméticamente
cerrados.
Pero en cambio tienen el inconveniente de su elevado coste de
instalación, que todavía encarece más la necesidad de montar
condensadores para mejorar el factor de potencia que es muy
bajo.
Por todo esto no se emplean, generalmente, más que para fundir
metales preciosos, níquel y aleaciones de níquel, aceros
inoxidables y en experiencias de laboratorio.
C3.- Hornos eléctricos de resistencia
En los hornos eléctricos de resistencia, el calor está
producido por el efecto Joule al circular una corriente
eléctrica por una resistencia. Se fabrican dos clases de
hornos de este tipo para fusión de metales: los de crisol y
los de reverbero.
Hornos eléctricos de crisol.- Estos hornos están formados por
un crisol rodeado por cintas o varillas de aleaciones de
níquel-cromo de alta resistividad que se calienta fuertemente
al circular por ellas la corriente eléctrica.
Estos hornos sólo se emplean para fundir aleaciones de bajo
punto de fusión, como las de soldadura, tipos de imprenta,
aleaciones antifricción para cojinetes y aleaciones de
aluminio.
Fausto Oviedo F.
ESCUELA POLITECNICA NACIONAL
Julio del 2006