Explicación científica
El volumen máximo ideal para un horno eléctrico monofásico es de 150 litros (asumiendo que deseamos trabajar en alta temperatura 1250ºC o más), pudiendo llegar hasta los 180 litros. En este caso el horno debe contar con una muy buena aislación y el ceramista con disposición a tener quemas de mayor duración. El tamaño del horno puede aumentar de tamaño si la temperatura de trabajo final comienza a disminuir.
Antes de comenzar con la información más dura te recomiendo que ignores lo aparentemente árido de todo esto, porque los ejercicios son detallados al extremo y solo debes seguir su lógica, también he puesto diferentes variables para que sea más facil entender la lógica de esto.
Para saber cuanto Kanthal (resistencia que generara el calor) debo utilizar por fase, debo definir:
1. El consumo de ampéres total del horno al que puedo o quiero acceder (en mi caso concreto poseo una instalación monofásica con capacidad de 40 amperes para toda la casa).
2. Saber cuantas fase tiene mi horno, cada fase es cada uno de las resistencias o conjuntos de resistencias (mi horno tiene 3 fases, cada una formada por dos resistencias).
3. Definir un consumo de amperios por fase. (cada una de mis fases consume 12 amperios las que en conjunto consumen 36 amperios, quedando 4 amperios para el resto de la red eléctrica de la casa).
nota: la clasificación monofásica o trifásica (generalmente industrial) dice relación con el diseño de la red de la propiedad y no con el diseño eléctrico del horno. No confundirse cuando digo que mi casa tiene una instalación monofásica y luego señalo que mi horno tiene tres fases.
nota: la clasificación monofásica o trifásica (generalmente industrial) dice relación con el diseño de la red de la propiedad y no con el diseño eléctrico del horno. No confundirse cuando digo que mi casa tiene una instalación monofásica y luego señalo que mi horno tiene tres fases.
Con estos puntos claros, despejo la siguiente ecuación:
(ahora es cuando no se tienen que desanimar)R = V / I (resistencia = voltaje / intensidad)
donde R es la resistencia en "ohmnios", V es la diferencia de potencial en "voltios" e I es la intensidad de corriente en "amperios".
Ejemplo 1
Paso 1
R = 220 / 12 = 18,33
220 es la capacidad en voltios.
12 son los amperios para cada fase y
18,33 es la cantidad de ohmnios
Paso 2
18,33 / 0.8205 = 22,34
18,33 es la cantidad de ohmnios,
0.8205 es la cantidad de ohmnios por metro lineal de kanthal con un espesor de 1,5mm (ver tabla de kanthal A1 para otros espesores, adjunta más abajo) y
22,34 son los metros lineales de kanthal requeridos para una fase.
Paso 3
22,34 / 2 = 11,17
22,34 son los metros lineales de kanthal requeridos para una fase y
11,17 es el largo que deberá tener cada una de las resistencias de esta fase. (recuerda que cada una de mis fases se compone de dos resistencias)
Entonces con 6 tiras de 11,17mt puedo hacer mis 6 resistencias que tendrán un consumo de 36 ampéres en conjunto.
nota: hasta ahora tenemos 6 tiras de alambre lineal, posteriormente enseñaré como enrollar este alambre para instalarlo en el horno.
Los alambres Kanthal con los que fabrico mis resistencias vienen en diferentes espesores, yo utilice en el ejemplo 1 un espesor de 1,5 mm. que es el destacado en la tabla que sigue. Actualmente mi horno usa kanthal de 1,7 porque la vida útil de la resistencia es mayor.
Tabla de kanthal A1 para todos los espesores
(clickea para ampliar)
Ejemplo 2
Si quiero que cada una de mis 3 fases consuma 13 amperios con Kanthal A1 de 1,5 mm de grosor.
Si quiero que cada una de mis 3 fases consuma 13 amperios con Kanthal A1 de 1,5 mm de grosor.
Paso 1
220 / 13 = 16,92
220 / 13 = 16,92
220 es la capacidad en voltios.
13 son los amperios para cada fase y
16,92 es la cantidad de ohmnios
13 son los amperios para cada fase y
16,92 es la cantidad de ohmnios
Paso 2
16,92 / 0.8205 = 20,62 mt.
16,92 / 0.8205 = 20,62 mt.
16,92 es la cantidad de ohmnios,
0.8205 es la cantidad de ohmnios por metro lineal de kanthal con un espesor de 1,5mm (ver tabla de kanthal A1 para otros espesores, adjunta más arriba) y
20,62 son los metros lineales de kanthal requeridos para una fase.
0.8205 es la cantidad de ohmnios por metro lineal de kanthal con un espesor de 1,5mm (ver tabla de kanthal A1 para otros espesores, adjunta más arriba) y
20,62 son los metros lineales de kanthal requeridos para una fase.
Paso 3
20,62 / 2 = 10,31 mt.
Esto quiere decir que necesito 86 cm. menos de Kanthal por resistencia ó 5,16 mts. menos en total, al aumentar el amperaje de 12 a 13 manteniendo el grosor del alambre. Esto es bueno y malo ya que ahorramos dinero al comprar menos Kanthal pero le acortamos la vida útil y debemos aumentar la frecuencia de recambio.
Ejemplo 3
Para igual consumo (13 amperios) pero con un alambre de 1,7mm de grosor
220 / 13 = 16,92
16,92 / 0,638 = 26,52
El dato 0,638 cambia, ya que la cantidad de ohmnios por metro varía al variar el espesor del kanthal (ver tabla de Kanthal A1 para otros espesores)
26,52 / 2 = 13,26
Se necesitan 13,26 metros lineales de alambre por resistencia.
Importante
El consumo ideal no debe superar los 2,5w / cm2, de no ser así el alambre trabajará al tope de su capacidad por ende la vida útil del material se acortará, cristalizándose antes de tiempo. Para saber a cuanto está trabajando nuestra resistencia debemos ocupar la siguiente fórmula:
PR = V x I (resistencia = voltaje / intensidad)
Ejemplo 4
Con este ejemplo buscaremos calcular la carga de trabajo de las fases proyectadas en el ejemplo 2, donde subimos los amperios casi al máximo.
Paso 1
110 x 12 = 1320
Donde 110 es la cantidad de volt por resistencia (2 por fase) ya que cada fase consume 220 volt (al menos en Chile) y
donde P es la R es la resistencia en "ohmnios", V es la diferencia de potencial en "voltios" e I es la intensidad de corriente en "amperios".
Con este ejemplo buscaremos calcular la carga de trabajo de las fases proyectadas en el ejemplo 2, donde subimos los amperios casi al máximo.
Paso 1
110 x 12 = 1320
Donde 110 es la cantidad de volt por resistencia (2 por fase) ya que cada fase consume 220 volt (al menos en Chile) y
12 son los amperios para dicha resistencia.
1320 es la cantidad de watts
Paso 2
1320 es la cantidad de watts
Paso 2
1320 / 485 = 2,72
Donde 1320 es la cantidad de watts y
Donde 485 es el resultado sin decimales de 47,12 x 10,31
47,12 cm2/m (ver tabla de kanthal, para el espesor 1,5mm) por largo de una resistencia, que en este caso puntual es de 10,31 mt
47,12 x 10,31 = 485
Entonces:
1320 / 485 = 2,72
Esto significa que con esta configuración estamos trabajando sobre en el máximo permitido de 2,5 watts / cm2 lo que se traduce en una vida útil para la resistencia extremadamente corta. La solución la conseguimos reduciendo la cantidad de amperios o aumentando el grosor de la resistencia.
Construcción de una resistencia
Donde 1320 es la cantidad de watts y
Donde 485 es el resultado sin decimales de 47,12 x 10,31
47,12 cm2/m (ver tabla de kanthal, para el espesor 1,5mm) por largo de una resistencia, que en este caso puntual es de 10,31 mt
47,12 x 10,31 = 485
Entonces:
1320 / 485 = 2,72
Esto significa que con esta configuración estamos trabajando sobre en el máximo permitido de 2,5 watts / cm2 lo que se traduce en una vida útil para la resistencia extremadamente corta. La solución la conseguimos reduciendo la cantidad de amperios o aumentando el grosor de la resistencia.
Construcción de una resistencia
Ahora veremos como materializamos toda esta información al construir una resistencia de horno. Para eso necesitaremos los siguientes materiales:
1. tira de fierro masiso sin estrías (entre 5 y 7 mm diámetro)
2. tubo de acero (interior de 13 mm diámetro)
3. alicate
4. tornillo de mesón
5. huincha de medir
6. martillo
Paso 1
Con ayuda del tornillo de mesón y el martillo doblamos un extremo de la tira de hierro para convertirla en una suerte de manibela.
Paso 2Montamos en el tornillo el trozo de tubo y dentro colocamos el fierro para que gire.
Paso 3Aseguramos en lo que sería el mango de nuestra manivela el trozo de kanthal ya dimensionado según los cálculos anteriores y procedemos a enrollar todo el alambre dejando solo un trozo recto al final para pasarlo por las paredes del horno.
Paso 4desenrollamos los extremos (ayudate con el alicate) para poder desmontar todo el alambre del fierro "manibela".
Paso 5Ya con el kanthal desmontado, fijamos uno de sus extremos al tornillo y lo estiramos hasta el largo equivalente (ayudate con el alicate y la huincha de medir) que deba recorren dentro del horno. Con este último paso tenemos nuestra resistencia en condiciones de ser puesta en el horno.
Espero que esta información sea de ayuda para todos quienes tengan hornos eléctricos y deseen resolver sus dudas.Este material se compra en FABRESTEL, Carmen 545, Santiago Centro, teléfonos 222 4144, 222 8473, 222 6927, fax 222 2755, www.fabrestel.cl