Resistencias cartucho, alta y baja concentración

La resistencia cartucho es un elemento calefactor utilizado en la industria para generar energía en forma de calor para procesos industriales variados. Las resentencias cartucho son alimentadas principalemtne con voltaje de corriente alterna aunque algunas resistencias utilizan también corriente directa en distintas capacidades según las dimensiones disponibles para el calentamiento. Estas resistencias son principalmente utilizadas en moldes ajustadas dentro de cavidades calentando el sólido y alcanzando altas temperaturas. La versatilidad de las resistencias cartucho estriba en la posibilidad de que pueden incluir un termopar detntro del cuerpo de la resistrenica ayudando a tener un control de la temperatura aún más preciso.
Contamos con varios diámetros estándar que permiten el ajuste en casi la mayoría de las cavidades sin emargo, diseños pueden ser personalizados para secciones especiales. Podremos identificar una resistencia cartucho en las siguientes aplicaciones:

Sellado de bolsas
Hidráulica en combustibles
Cajas de engranes
Laboratorios
Equipo de alimntación
Imprentas
Textiles

Las vainas de las resistencias alcanzan altas temperaturas debido a que las resistencias cartucho son diseñadas con altas densidades de potencia.

Construcción interna de resistencia cartucho

1. Cable de extensión para alta tempertura. Los cables extienden la resistencia y están fabricados con ailsante que garantiza su funcionamiento aún en altas temperaturas y alcanza la resistencia hasta la etapa de potencia. La capacidad eléctrica de la resistencia tipo cartucho determina el tipo de cable para alta temperatura utilizado. Si además de temperatura el cable se encontrará en un constante estrés mecánico el cable puede er recubierto con un blindaje de acero inoxidable.

2. Sello cerámico de alto impacto. Retarda el proceso de contaminación de la resistencia y es apropiada para aplicaciones con altos niveles de vibración mecánica.

3. Bobina de Niquel Cromo. Alambre continuo en forma de espirales que suministran la energía calorífica al pasar por ellas una corriente eléctrica.

4. Compactado de Oxido de Magnesio. Maximiza el aislamiento y la conductiviidad térmica. Cuando el aislamiento es altamente compactado se maximiza la trnasferencia de energía.

5. Vaina. representa el cuerpo exgterior de la resistencia, es decir, el elemento que estara en contacto directo con el proceos para la transferencia de energía. Dependiento de la aplicaión el material en el que se fabrican es Acero Inoxidable o Incoloy.

6. Soldadura. Sella la resistencia y evita la contaminacióny la absorcion de la humedad.

Características y beneficios sus elementos

Las resistencias cartuchos revolucionaron la industria en elementos de calefacción en los años 50 cuando el proceso de compactado fue patentado. El proceso mecánico de compactación reduce el diámetro de la resistencia, este proceso también es llamado suaje que mejora la transferencia de energía y la eficiencia de la resistencia. Nuestros diseños son construidos utilizando finos materiales y sofisticados métodos de construcción complementados con rigurosos controles de calidad que garantizan una superfior transferencia de energía. temperatura uniforme, resistencia a la oxidación, corrosión y prolongada vida útil aun en altas temperaturas.

Características	Beneficios
Alambre de niquel - crom	Asegura eficiencia en la distribución de calor en la vaina.
Aislamiento de Oxido de magnesio	Alta fuerza dieléctrica y contribuye en agilizar la transferencia de calor.
Vaina de Acero Inoxidable	Material estándar para aplicaciones de hasta 760ºC incluso en ambientes corrosivos.
Vaina de Incoloy	Para uso en aplicaciones de hasta 870ºC y resistente a la corroción y oxidación de muchos químicos.

Resistencia cartucho de alta y baja concentración

En las resistencias tipo cartucho el alambre nicromo utilizado para la fabricación de de la bobina está inserto en orificios de tubos cerámicos. La resistencia es llenada en los intersticios con oxido de magnesio puro para permitir una máxima transferencia de calor hacia la vaina de acero inoxidable. Finalmente es soldada a los cables de extensión y colocado el sello cerámico. Las resistencias así fabricadas son denominadas resistencias cartucho de baja concentración y en general tienen un desempeño aceptable para la mayoría de aplicaciones industriales.
Por su parte la en la fabricación de las resistencias cartucho de alta concentración (también llamadas resistencias de alta densidad) el alambre nicromo es enrollado alrededor de un núcleo cerámico el cual lo cooloca muy proximo a la vaina de la resistencia, los intersticios vaciós de la resistencia son llenados con Oxido de magnesio puro (MgO) y la resistencia completa es compactada mediante el proceso mecánico de suaje a un diámetro específico. La compresión de la resistencia cartucho convierte al MgO en un excelente conductor de calor desde el alambre hasta la vaina al mismo tiempo que mantiene un perfecto aislamiento. Este proceso mejora la rapidez en transferencia de calor y permite obtener una mayor densidad de potencia en las resistencias tipo cartucho. Las resistencias de alta concentración como son llamadas pueden operar a mas altas temperatura y en aplicacione con altas vibraciones mecánicas con servicio de mantenimiento casi nulo.

Modelos de resistencias

Al igual que los sensores de temperatura las resistencias cartucho son diseñadas y fabricadas basadas en las características físicas, eléctricas y térmicas del proceso calentar. Las dimensiones físicas como diámetro, longitud y forma son las características más perceptibles sin embargo, las características eléctricas como voltaje y porencia son también personalizables según los requerimientos del sistema.
Algunos modelos típicos de las resistencias cartucho las podemos observar en la siguiente imagen.

¿Cómo funciona una resistencia cartucho?

Las resistenicas cartucho así como todas las resistencias eléctricas industriales destinadas para calentar proceso hacen uso del efecto eléctrico-térmico conocido como efecto Joule. El efecto Joule establece que la temperatura de un conductor se incrementará cuando una corriente eléctrica circula por él en forma contínua.
Con lo anterior se sabe que cualquier resistencia eléctrica basa su funcionamiento en este efecto físico - térmico, aumento de temperatura como consecuencia de una corriente eléctrica.

¿Por qué fallan las resistencias cartucho?

1. Ajuste inapropiado. La cuasa mas comuún de falla en una resistencia cartucho es el ajuste inapropiado en la cavidad en la que será insertada. Si una resistencia no disipa la energía generada mediante el contacto directo de la vaina de la crtucho con el proceso la temperatura interna de la resistencia se incrementará desproporcionalmente hasta que la resistencia se queme por sí misma. Es por ello que es muy importante ajustar apropiadamente la resistencia para permitir la correcta transferencia de calor.

2. Humedad e impurezas. El oxido de magnesio utilizado en la fabricación de las resistencias cartucho es hidroscópico por lo que cada vez que la energía electrica es cortada a la resistencia ocurre un vacío interno lo que permite que particulas externas de los alrededores como humedad e impuresas sean absorbidas al interior de la resistencia y sean causantes de corto circuito lo que resulta en falla de la resistencia.

3. Densidad de potencia alta. Si la potencia por unidad de superficie en la resistencia es excesiva ésta no tendrá forma de disiparla apropiadamente lo que resultará en quemadura de la resistencia.

4. Voltaje de alimentación incorrecto. La potencias de cuaquier resistecia electrica varia como el cuadrado de su voltaje. Si una resistencia diseñada para trabajar a 120 V es puesta en operación a 240 V la potencia generada será 4 veces mayor que la máxima reomendada bajo condiciones de alimentación normal lo que producirá falla en la resistencia.

Obteniendo máxima eficiencia

Ajuste. Las resistencias cartucho, en especial las de alta desnsidad (alta concentración), requieren un cuidadoso ajuste para asegurar el desempeño óptimo y prolongar su vida útil. Ampliamente recomendamos que las perforaciones de los barrenos en la instalacion no sea mayor a 0.002 del diámetro nominal requerido. Las ressitencias están diseñadas a diámetros e inmersiones especíificas, éstas no deben exceder 0.005 menos que el diámetro nominal y siempre al menos 0.001 bajo el diámetro nominal para un ajuste dislizante. Los ajustes apropiados aseguan una rápida transferencia de calor desde la resistencia y ayudan a mantener las unidades tan frias como sea posible, lo que contribuye a prolongar la vida útil de la resistencia.

Ciclos de calentamiento y enfriamiento

Los ciclos rápidos de calentamiento - enfriamiento acortan considerablemente la vida útil de una resistencia tipo cartucho. Es por ello que siempre es recomendado que se tomen las precauciones en seleccionar la potencia correcta en cualquier aplicación.

Pasta de ajuste

La pasta de ajuste está disponible para resistencia cartucho de baja y alta concentración. Con la aplicación de la pasta de recubrimiento la resistencia tendrá una extracción del calor más eficiente mientras está en operación y prolonga la vida útil de la resistencia.

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