Un tubo radiante es un tubo cerrado por un extremo en cuyo interior va el elemento calefactor, sostenido por piezas cerámicas y aislado respecto a la pared. El elemento no ve la atmósfera del horno: ve el espacio cerrado del tubo, y su calor llega a la carga por la pared. Esa disposición mejora la protección frente a atmósferas agresivas y al mismo tiempo introduce un salto térmico que no existe en un elemento expuesto.
La consecuencia es que la temperatura del horno ya no sirve como referencia directa. El elemento hay que dimensionarlo por su propia temperatura, que es siempre la más alta de la cadena.
El primer salto es conocido y se puede acotar: la pared del tubo trabaja del orden de 50–150 °C por encima de la temperatura del horno, porque tiene que entregar por radiación todo lo que recibe. El segundo salto, de la pared al elemento, depende de la carga superficial, del medio que llena el tubo y de cómo esté sostenido el hilo; su valor debe confirmarse según las condiciones concretas de cada horno, y por eso no se publica una cifra única.
La cuenta práctica es sumar los dos saltos a la temperatura del horno, comparar el resultado con el límite de la aleación y dejar margen. Quien compara solo con el horno se queda sin margen justo en la parte de la cadena que no controla.
Dentro del tubo el espacio es limitado, y el elemento suele ser de hilo fino porque hace falta resistencia para la tensión disponible. La resistencia por metro crece con el cuadrado del diámetro en el denominador: reducir el diámetro a la mitad multiplica por cuatro la resistencia por metro.
| Hilo de Cr20Ni80 | Sección, mm² | R/L, Ω/m |
|---|---|---|
| φ0,3 mm | 0,0707 | 15,4 |
| φ0,5 mm | 0,196 | 5,56 |
| φ1,0 mm | 0,785 | 1,39 |
| φ1,5 mm | 1,767 | 0,617 |
La contrapartida está en la superficie: con φ0,3 mm la superficie por metro es pequeña y la carga superficial alta, de modo que el hilo trabaja más caliente. En un tubo radiante eso importa doble, porque el calor tiene que atravesar el espacio interior y la pared antes de salir.
El tubo protege de la atmósfera, pero no es hermético para todo. En hornos con azufre, la especie agresiva acaba llegando al interior por juntas y por el extremo abierto, y entonces la regla general se aplica igual: la película de cromo se degrada y el níquel de la base reacciona formando compuestos de bajo punto de fusión, así que ni el nicromo ni los nicromo-hierro son aceptables. La solución es un elemento de FeCrAl, 0Cr25Al5 (1,40 μΩ·m, 1300 °C) o 0Cr21Al6Nb (1,42–1,45 μΩ·m, 1350 °C), con la geometría recalculada.
En atmósferas de cementación o nitruración el razonamiento es parecido, aunque el mecanismo sea otro: lo que se degrada es la capacidad del elemento para regenerar su óxido protector, y la aleación con más aluminio tolera mejor esa situación.
| Grado | ρ20 (μΩ·m) | Servicio, °C | Papel en el tubo radiante |
|---|---|---|---|
| Cr20Ni35 | 1,04 | 1050 | Tubos de baja temperatura, hilo fácil de conformar |
| Cr20Ni80 | 1,09 | 1200 | Opción habitual por encima de 1000 °C |
| 0Cr25Al5 | 1,40 | 1300 | Tubo caliente o con azufre en el horno |
| 0Cr21Al6Nb | 1,42–1,45 | 1350 | El escalón siguiente cuando el tubo va al límite |
La elección se cierra con la temperatura del elemento, no con la del horno, y se revisa cuando cambia el espesor del tubo o el material del que está hecho.
La oferta se prepara con cuatro datos: aleación, medida, cantidad y lugar de entrega. Respondemos con precio y plazo en un día laborable; cada lote se acompaña del informe de composición química y de control dimensional con el número de colada.
No directamente. La pared del tubo va 50–150 °C por encima del horno y el elemento por encima de la pared; la suma es la que se compara con el límite.
Porque el espacio es reducido y hace falta resistencia. Con Cr20Ni80, φ0,5 mm da 5,56 Ω/m y φ1,0 mm 1,39 Ω/m; el hilo fino concentra más carga superficial.
Quedan excluidos Ni-Cr y NiCrFe: con azufre el óxido de cromo no se regenera y el hilo se pierde en pocas campañas. Se pasa a 0Cr25Al5 (1,40 μΩ·m, 1300 °C).
Depende del espacio y del apoyo. La cinta reparte mejor la carga superficial, pero el hilo se conforma en espiral con menos utillaje; en ambos casos hay que recalcular R/L.
Fuentes: GB/T 1234 (aleaciones de calefacción de alta resistividad); ASTM B344; DIN 17470 / 17471; fichas publicadas de fabricante. Las equivalencias de designación son comerciales y no constituyen garantía de intercambiabilidad: la aceptación final se hace contra la composición y la medida acordadas en el pedido.
