6.2.1.Conductividad térmica (WLF)

La determinación de la conductividad térmica de los materiales refractarios de construcción que se indica en unidades técnicas (W/K • m), se puede obtenerse por los métodos de placas bola, cilindro hueco o alambre caliente. El método de alambre caliente (DIN 51046, tomo 1) es apropiado en particular para y < 2. El método modificado (DIN 51046, tomo 2 [provisional en desarrollo]) permite efectuar también mediciones de valores y-superiores hasta 25 W/K • m.

Un método comparativo que suministra valores Xmuy correctos en el sector que va de 0,1 a 100 aproximadamente, fue desarrollado en el Instituto de Investigación de ¡as factorías de Didier. En la figura 48 se puede ver la conductividad térmica de distintos ladrillos refractarios obtenida mediante este método.

200 400600B0010001200‘C 200 60 1000°C

Figura 46: Conductividad térmica de ladrillos refractarios cocidos

1. Ladrillos ligeros (R 1.2)2. Oxido de circonio3.Chamota Dura 4.Fondal5.Forsterita6. Cromita7.Corindon 908. Magnesia - Cromo9. Silicato de Circonio10.Corindon 9911. Carbono12. Carburo de Silicio 4013. Magnesia14. Carburo de Silicio 6015.Carburo de Silicio 9016. GrafitoPara comparación 17. Hierro (99.9)

Conductividad térmicai w/Km

Además de la temperatura, los coeficientes de conductividad térmica dependen a*, la composición química de las materias primas, estructura mineralógica de las masas para fabricación de ladrillos, porosidad total y el tamaño de los poros, temperatura de cocción y granulometría. Las distintas clases de materiales, refractarios tienen por lo tanto valores absolutos muy diferentes para Ja conductividad térmica. Es de notar el gradiente de temperatura negativo de la conductividad térmica en ladrillos de composición casi exclusivamente cristalina, o sea ladrillos de magnesia, cromo-magnesia, corindón y de circonio. Los ladrillos con gran fase de vidrio tienen un gradiente positivo y pequeño. A temperatura, ascendente los estados de oscilación de las materias cristalinas, no metálicas, se igualan a los de las materias amorfas lo que conduce a valores convergentes para la WLF.

6.2.2. Calor específico (c)

El calor específico es una magnitud energética dependiente de la temperatura y de la materia, que se determina con distintos tipos de calorímetros. Determina la cantidad de energía (Joule = [julios (vatio-segundos]) que se necesitan para elevar un gramo de una materia en una temperatura de un Kelvin (K).

Comparado con el agua (c = 4,19) el calor específico de los materiales refractarios se sitúa muy bajo (aproximadamente en un cuarto):

Calor específico medio en kJ/kg • K

 20 a 200°C 400 °C 600 °C 800 °C 1000 °C

Ladrillos de silice 0.85 0.91 0.94 0.96 0.97Ladrillos de chamota 0.90 0.96 1.00 1.03 1.04

Ladrillo de corindón 0.93 1.01 1.07 1.10 1.13(99% Ladrillo de Oxido de circonio 0.56 0.61 0.65 0.68 0.70Ladrillo de carburo de silicio 0.95 0.98 1.03 1.07 1.12Ladrillo de magnesia 1.01 1.05 1.09 1.12 1.16Ladrillo de cromita 0.79 0.83 0.86 0.88 0.89Ladrillo de forsferita 0.93 0.97 1.01 1.05 1.08

Al2 O3)

6.2.3. Densidad aparente (QR) (antigua denominación peso volumétrico)

Para el cálculo del calor de acumulativo es preciso conocer la densidad aparente QRdel material refractario. Siendo una de las medidas másimportantes, que

juntamente con la densidad se utiliza para hallar la porosidad total, y juntamente con la absorción de agua para calcular la porosidad aparente (ver página 104).

Se denomina por densidad aparente al cociente de masa y volumen incluyendo el volumen de poros. La densidad aparente de la pieza conformada o en trozos de ladrillos se calcula según DIN 51 065 hoja 1 con la balanza hidrostática por el procedimiento de expulsión de mercurio o por medición. La determinación de la densidad aparente en material granulado se efectúa en vacío con mercurio según DIN 51 065 tomo 2.

Los ladrillos refractarios tienen densidades aparentes muy diferentes. Se citan como ejemplo los siguientes:

g/cm3g/cm3

Ladrillos de silicato de circonio 3.5-3.7 Ladrillos de silimanita2.6-2.7Ladrillos de cromo magnesia 3.0-3.2 Ladrillos de chamota dura 2.02.3Ladrillos de corindón 3.0-3.2 Ladrillos de material de cuarzo 2.0(90% Al2O3)Ladrillos de magnesia 2.9-3.1 Ladrillos de chamota 1.9-2.0 fabricados plásticamenteLadrillos de cristobalita 2.6-2.8 Ladrillos de sílice 1.8-1.9de circonio Ladrillos de forsterita 2.7-2.8 Ladrillos aislantes ¿1.5

6.2.4. Capacidad calorífica y conductividad térmica

La capacidad calorífica (QR .C) se calcula con el calor especifico (c) y la densidad aparente (QR¿.

El calor acumulado (W) por un metro cuadrado del espesor s de una pared refractaria del horno se calcula:

W=QR .C .S (θi+θa2

−σa)

En esta fórmula significan:

W = Calor de acumulación en KJ/m2

QR=Densidad aparente de los ladrillos en kg/m3

C=Calor especifico medio del ladrillo refractario entre las temperaturas θi , θa y σa en KJ/kg .K

S=Espesor de pared en m

θi=¿ Temperatura interior de la pared del horno en °C.

θa = Temperatura de la superficie exterior de la pared del horno en °C.

σ a= Temperatura del aire en °C.

Para la fluencia periódica de calor, como ocurre por ejemplo en las rejillas, además de la conductividad térmica del material interesa también la relación entre conductividad térmica y capacidad calorífica que es decisiva para el desarrollo de modificación de temperatura y se denomina como:

Conductividad de temperatura a = λ .103

QR .C[ m

2

seg]

6.3. Esfuerzos mecánicos

6.3.1. Resistencia a la presión

La resistencia a la presión en frio (KDF) de un ladrillo refractario se determina a temperatura ambiente según DIN 51 067, y es un exponente para su resistencia mecánica (figura 49). La KDF tiene gran importancia para hogares, en donde un ladrillo con elevada resistencia a la presión es por ejemplo más resistente a los golpes de barra o limpieza de escorias que un ladrillo de poca resistencia a la presión.

En los ladrillos de chamota dura, debido a su alto contenido en chamota y escasa porosidad, la resistencia a la presión en frio es en general superior a los ladrillos conformados plásticamente.

La elevada temperatura de cocción asciende también considerablemente a la resistencia en los ladrillos comercializados de chamota. Se produce entonces sin embargo con frecuencia una cristalización análogamente a lo que ocurre en los ladrillos antiácidos.

Figura 49: Equipo de control para determinar la resistencia a la presión en trio

Esta cristalización es desfavorable, ya que influye generalmente en forma negativa sobre la resistencia a