Fallas en hornos para curado (II) Viernes 15 de Febrero de 2008 06:30

Identifique las fallas y causas más frecuentes en hornos infrarrojos, eléctricos,  de gas y convencionales.

por Ing.  Gregorio Garza* Hornos de Gas

{mosimage}Utilizan el mismo principio de la convección para el curado de pintura, es decir, calientan aire y por medio de éste elevan la temperatura de la pieza para efectuar así el proceso de curado.    Como puede ver, el principio es el mismo que el de un horno eléctrico, sólo que aquí se genera calor por medio de la combustión de gas en lugar de usar una resistencia eléctrica.  Otras de las diferencias es que el horno de gas tiene más sitemas de seguridad ya que el gas es muy flamable. Algunos sistemas de seguridad son:

a).  Sistema de Barrido  Son temporizadores que efectúan un barrido con aire puro antes de inyectar gas y de generar la chispa de ignición para así evitar una explosión.   

b).  Solenoide de baja y alta presión  Estos detectan que la presión de gas sea la adecuada.

c).  Detector de flama    Detecta que efectivamente el gas esté en combustión.    

Fallas de Proceso

Consumo excesivo de gas
Generalmente, se debe a una mala carburación del quemador (relación de aire y combustible errónea)  para dicha temperatura de proceso.

Paredes de horno caliente
Esto se debe a aislamientos de mala calidad o a un mal diseño del horno, independientemente de a qué temperatura se trabaje el horno, la temperatura exterior de éste debe ser tal que se soporte al tacto, no más de 40°C.

    3.  Explosión o conato de incendio por generación interna de VOC
    En algunos casos existen recubrimientos que al curar emiten un alto volumen de VOC y sustancias flamables, definitivamente, un horno de gas no se puede utilizar en este tipo de procesos.

Fallas Mecánicas o de Control

a)El quemador no enciende

Se puede deber a:

a)Falta de gas (verificar suministro).
    b)  Relación de aire-combustible errónea (carburar correctamente).
    c)  Electrodo de ignición en mal estado o fuera de lugar  (ajustar o reemplazar electrodo).
    d)  Aire en las líneas de gas (purgar línea de gas).
    e)  Presión fuera de rango (revisar suministro).
    f)  Detector de flama dañado (reemplazar).

    2.  Cámara de combustión humeando o a muy alta temperatura
    Esta falla generalmente se debe a un flujo de aire pobre dentro de la cámara de combustión, por lo que todo el calor generado por la combustión del gas se queda ahí, causando una sobre temperatura, también se puede deber a un quemador mal ajustado.

Descontrol de temperatura
Es muy difícil controlar la temperatura, ésta sube muy por encima del punto de ajuste y vuelve a bajar y así se mantiene la variación, esto puede deberse a que se usan termopares muy sensibles que inmediatamente ven el cambio en sólo una porción del aire que se está recirculando y no del total del sistema. Esto se corrige cambiando el tipo de termopar o utilizando un termo pozo.

Hornos de Infrarrojos

Los hornos de infrarrojos funcionan bajo un principio diferente a los convencionales, éstos utilizan la radiación que se refiere a la transmisión de energía por medio de ondas o luz como los rayos infrarrojos.  Los hornos de infrarrojos trabajan por medio de calentar un elemento a temperaturas muy elevadas, por lo que éste empieza a emitir rayos infrarrojos liberando así energía, la cual es luego absorbida por las partes pintadas. 

Existen dos tipos de hornos de infrarrojos:  los de onda corta  (lámparas de halógeno y quartzo)  y los de onda larga  (elemento resistivo).  Los dos trabajan bajo el mismo principio, sólo que los hornos de onda corta son más eficientes ya que no requieren de precalentamiento y pueden curar las partes tan pronto entren en el horno.

Fallas de Proceso

    1.  Las piezas no curan correctamente o no alcanzan la temperatura deseada

    Esta es una falla muy característica de los hornos de infrarrojos y la mayoría de la gente piensa que hay un problema en el horno, porque al desconocer la tecnología, lo ajustan incorrectamente.  

Los hornos infrarrojos normalmente pueden ser controlados de dos formas:  una por porcentaje y otra por medio de controlar la temperatura del elemento resistivo. Aquí es donde la mayor parte de la gente se confunde y creen que esta temperatura es la que va a alcanzar la pieza que van a curar y no es así, por ejemplo:  “Si yo necesito curar una pieza a 150° F, sería un error ajustar mi horno a 150° F, ya que ésta es sólo una temperatura de referencia que controla la temperatura del elemento resistivo y por lo tanto, la cantidad de rayos infrarrojos que éste libera.  Lo correcto es hacer una tabla de correlación en donde por medio de pruebas se determine la temperatura a la que se debe ajustar el horno para que la pieza llegue a 150° F”.

    La temperatura de ajuste va a depender de muchos factores, tales como tipo de termopar, posición de éste con respecto al elemento resistivo, color de la pieza, etc.  Puede ser que el horno o elemento se tenga que ajustar a 450° F para que la pieza llegue a una temperatura de 150° F y esto de ninguna forma significa que el horno esté fallando.

    2.  Partes quemadas o deformadas por calor
    Esta es otra falla muy común en hornos de IR y normalmente está ligada a dos cosas:

    a)  Tiempo de residencia. Debido a que aquí el calentamiento no se efectúa por convección, la parte puede estar ganando temperatura  sin importar la temperatura ambiente y a que sigue expuesta a los rayos IR por lo que si se deja la pieza dentro del horno más tiempo ésta puede correr el riesgo de quemarse o deteriorarse.

    b)  Posición de termopares:  Si por algún motivo, una pieza golpea un termo y cambia su posición con respecto al emisor o elemento resistivo, éste se puede desbocar emitiendo su máxima potencia en generación de IR, por lo que la pieza está ahora expuesta a una mayor cantidad de energía y su temperatura subirá sin control.

    3.   Termografías incorrectas: la mayor parte de los hornos están zonificados, esto es con el fin de hacer que las piezas ganen mayor calor al principio para que se eleve su temperatura rápidamente y luego sólo se le da energía para mantener cierta temperatura.  La mayoría de la gente ajusta todas las zonas a la misma temperatura y esto es un error muy común, lo correcto es ajustar las primeras zonas a mayor temperatura que las últimas.

Fallas Mecánicas o de Control

1.Explosión de contactores

Esta es una falla muy común en aquellos hornos que utilizan contactores de mercurio, éste es un metal líquido que se utiliza en dichos contactores como interruptor, al excitarlo con voltaje, éste se expande y cierra el circuito, actuando como conductor. El problema es que si dicho contactor presenta una fuga interna, el mercurio de una fase, hace contacto con el de otra fase, provocando así, un corto circuito que resulta en una explosión dentro del tablero de control que no es de proporciones alarmantes, pero definitivamente, puede causar un conato de incendio.

    2.  Cortos circuitos dentro del horno
    Esto regularmente ocurre en hornos de onda corta en donde se utilizan bulbos de cuartzo, en algunas ocasiones las piezas golpean los tubos de cuartzo, quebrándolos y dejando el filamento de tungsteno expuesto como si fuera una línea de voltaje y cuando esto toca tierra, causa un corto circuito.  Es por esto que se recomienda que las piezas estén bien sujetas al entrar al horno.

    3.  Valores de temperaturas demasiado elevadas
    Este es otro problema común en los hornos de onda larga y normalmente se debe a que el termopar está haciendo contacto con el elemento resistivo.  En este caso se requiere evaluar si el relleno de óxido cerámico está en buen estado y de ser así, sólo se recomienda el termopar, de lo contrario hay que cambiar el panel.

    Estas son algunas de las fallas más comunes que en mis doce años de experiencia en fabricación de hornos he identificado. Les recuerdo que un horno en mal estado puede hacer un conato de incendio o algo peor, como una explosión, por lo que es recomendable no operar un horno en mal estado sólo por no detener la producción: recuerde que las consecuencias pueden ser fatales.

*Thierica. ggarza@thierica.com

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