Horno de Túnel – Calentamiento, Choque Térmico y Transformación de Fase: Análisis y Optimización del Proceso

I. Conceptos y Fenómenos Clave
1. Choque térmico y velocidad de calentamiento:
(1) El choque térmico es el estrés causado por calentamiento rápido y desigual, lo que provoca grietas o roturas.
(2) En la producción de ladrillos, si el horno de túnel calienta demasiado rápido, la diferencia de temperatura entre la superficie y el interior del ladrillo aumenta. Sumado a la evaporación rápida de humedad residual que causa contracción volumétrica, esto facilita la aparición de grietas o incluso la explosión del ladrillo.
2. Humedad residual y grietas por secado rápido:
Si la humedad residual en la pila de ladrillos no se elimina por completo, al entrar en la fase de calentamiento rápido, el agua se convierte rápidamente en vapor. La expansión de volumen resultante aumenta el estrés de contracción interna más allá de la resistencia del ladrillo, provocando grietas o explosiones: una manifestación típica del “choque térmico”.
3. Inversión del cuarzo y expansión:
Las materias primas para ladrillos suelen contener entre un 55–70% de sílice (cuarzo). Alrededor de 573°C, el cuarzo sufre una transformación estructural β→α, acompañada de una expansión significativa. Si el calentamiento es demasiado rápido en esta etapa, el estrés de expansión térmica puede provocar explosiones en los ladrillos. Este fenómeno es conocido desde los hornos tradicionales y confirmado por la teoría moderna.

II. Importancia de la calidad del secado: la raíz determina el éxito
El dicho “quien domina el secado, domina el mercado” refleja la importancia decisiva del secado en la calidad de la cocción:
1. La humedad residual es la raíz de grietas y explosiones: Un secado insuficiente provoca que, a alta temperatura, el vapor se expanda y genere estrés destructivo.
2. La diferencia de temperatura superficie-interior aumenta el choque térmico: El secado desigual y el apilado incorrecto generan calentamiento desigual y mayor estrés térmico.
3. El apilado multicapa aumenta el calentamiento desigual: A diferencia del horneado en capa única de hornos de rodillos, el apilado multicapa en hornos de túnel requiere calentamiento más lento para lograr uniformidad.

III. Comparación de tipos de hornos: diferencias en estrategia de calentamiento

IV. Medidas de optimización y recomendaciones de control de proceso
1. Secado por etapas:
(1) Garantizar deshidratación completa con humedad residual inferior al 6–8%.
(2) Usar “secado por capas” en lugar de “secado apilado” para reducir diferencias de contracción.
2. Control segmentado de la velocidad de calentamiento:
(1) Precalentamiento (~120°C): Mantener la velocidad bajo 30–50°C/h para evitar grietas superficiales.
(2) Cocción (media–alta temperatura): Reducir a 20–30°C/h para prevenir sobrefusión superficial.
(3) Mantenimiento (600→500°C): Evitar enfriado rápido para prevenir grietas internas invisibles.
3. Optimización del flujo térmico y ventilación:
(1) Uso de quemado lateral, paredes y protectores contra llamas para evitar impacto directo del calor.
(2) Control preciso de ventilación y temperatura para asegurar distribución uniforme.
4. Monitoreo en tiempo real y análisis térmico:
Implementar sistemas como PhoenixTM con termopares y telemetría para registro de temperatura.
5. Estrategias por tipo de producto:
Ladrillos comunes admiten cierta desviación dimensional; los de alta calidad requieren secado en capa única para precisión.

V. Recomendaciones finales
1. El secado es clave: Un secado eficiente y completo previene grietas y explosiones.
2. Control por fases: El calentamiento debe dividirse en etapas para evitar choques térmicos.
3. Optimización estructural y del camino del fuego: Garantizar uniformidad térmica mejora la calidad.
4. Monitoreo técnico: El seguimiento en tiempo real permite corregir problemas de inmediato.
5. Ajuste por tipo de producto: Cada tipo requiere controles adaptados a sus exigencias.