El papel del aislamiento de óxido de magnesio en el rendimiento del calentador de cartucho
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Hay un polvo blanco dentro de cada calentador de cartucho, oculto dentro de la funda metálica. Este polvo es lo que hace que todo funcione. Ese polvo es óxido de magnesio, también conocido como MgO. Hace dos cosas muy importantes al mismo tiempo: evita que el cable de resistencia toque la funda y transporta calor del cable a la funda. Un calentador de cartucho sufriría un cortocircuito de inmediato o no transmitiría bien el calor sin MgO. Saber cómo funciona este material ayuda a explicar muchas de las discrepancias en el rendimiento entre calentadores baratos y caros.
Este trabajo se realiza con óxido de magnesio ya que tiene un conjunto único de cualidades. Tiene una alta rigidez dieléctrica, lo que significa que puede manejar mucha electricidad sin descomponerse. También tiene una conductividad térmica razonablemente alta para un material cerámico, lo que significa que el calor puede pasar fácilmente desde el cable interno a la funda. El MgO también se mantiene estable a temperaturas muy altas, mucho más altas de las que pueden soportar la mayoría de los calentadores industriales. Estas características son las que lo convierten en el punto de referencia para el aislamiento de calentadores de cartucho en el sector.
Pero el MgO no es un material perfecto y la forma en que se fabrica tiene un gran efecto en su funcionamiento. Bajo mucha presión, el polvo de MgO bruto se empaqueta firmemente alrededor del cable de resistencia. Hay dos razones para esta compactación. Elimina las bolsas de aire, que funcionarían como aislantes térmicos y crearían lugares calientes. También alinea los cristales de MgO de una manera que los hace mejores para conducir el calor. Si un calentador no está lo suficientemente apretado, habrá espacios vacíos o áreas de baja-densidad donde el calor no se mueve tan bien. Esos lugares se convierten en puntos calientes, y los puntos calientes hacen que todo se desmorone demasiado pronto.
En calentadores de cartucho de larga duración, el proceso de compactación es muy importante. Un calentador de 1200 mm necesita que el MgO esté empaquetado de manera muy uniforme de un extremo al otro. Cualquier cambio en la densidad hace que el cable de resistencia no pueda eliminar el calor adecuadamente. Ese punto estará más caliente que el resto del cable, lo que acelerará el proceso de oxidación y finalmente provocará que el cable se rompa. Para conseguir una densidad uniforme en toda su longitud, los fabricantes de alta-calidad utilizan empaquetaduras vibratorias o prensas hidráulicas de alta-presión. Los calentadores menos costosos pueden emplear formas más simples que provocan cambios en la densidad.
El MgO también es débil porque le gusta absorber la humedad. El polvo es higroscópico, lo que significa que absorbe fácilmente agua del aire. Si mantiene un calentador en un lugar húmedo, el MgO podría absorber agua. La rigidez dieléctrica del aislamiento cae mucho cuando entra agua. Un calentador que podría soportar 1000 voltios cuando está seco no podría funcionar en absoluto cuando esté mojado. Es por eso que debe mantener los calentadores nuevos en un lugar seco y acondicionar los calentadores que han estado en un estante durante mucho tiempo antes de usarlos.
El acondicionamiento, que a menudo se denomina "horneado", consiste en reducir el voltaje del calentador durante un tiempo. El calor suave elimina la humedad del MgO sin encender el calentador a plena capacidad. Una forma común de acondicionar es utilizar del 20 % al 30 % del voltaje nominal durante 30 a 60 minutos. La resistencia aislante vuelve a su nivel alto habitual a medida que el agua se evapora. No realizar este paso es un motivo común de falla temprana, especialmente en calentadores que han estado almacenados durante meses o en lugares con mucha humedad.
El grado del propio MgO también podría cambiar. El MgO de alto-grado se fabrica con adiciones particulares que facilitan su flujo cuando se compacta y hacen que sea menos probable que absorba la humedad. Los grados deteriorados pueden comprender partículas de diferentes tamaños o contaminantes, lo que puede hacer que el empaque sea desigual y afectar el rendimiento térmico. Los buenos productores te dirán qué grado de MgO utilizan y te darán información sobre sus cualidades. En este caso, la diferencia de precio de los calentadores está directamente relacionada con su confiabilidad y duración.
Algunos calentadores de cartucho utilizan compuestos de MgO modificados con mejor conductividad térmica o resistencia mecánica para aplicaciones que necesitan temperaturas muy altas o ciclos térmicos rápidos. Estos materiales especiales cuestan más, pero pueden hacer que los calentadores duren mucho más en situaciones difíciles. Por otro lado, el MgO ordinario funciona bien para aplicaciones con bajas temperaturas y bajas densidades de vatios.
Cuando un calentador de cartucho se rompe y el modo de falla es un cortocircuito a tierra, el MgO suele ser el culpable. La absorción de humedad, la contaminación del proceso de fabricación o la fractura por tensión mecánica pueden formar un canal conductor desde el cable de resistencia hasta la funda. La forma tradicional de comprobar este problema es mediante una prueba Megger, que mide la resistencia aislante. Es posible que puedas reparar un calentador que tenga una baja resistencia de aislamiento acondicionándolo, pero normalmente no podrás reparar uno que haya sido dañado por sobrecalentamiento o choque mecánico.
Saber qué hace el MgO ayuda a explicar por qué ciertos calentadores duran años mientras que otros que parecen iguales se estropean en meses. El polvo que contiene es tan importante como la funda y el cable. El calentador puede hacer su trabajo día tras día gracias a la compactación, el control de la humedad y la calidad del material adecuados. Al elegir un calentador de cartucho para un trabajo importante, es una buena idea preguntar sobre las condiciones de procesamiento y almacenamiento del MgO. Este pequeño esfuerzo puede ahorrarle muchos problemas más adelante. Incluso la mejor funda y el mejor cable de resistencia no pueden compensar el aislamiento que se dañó antes de que el calentador tuviera energía.
