Manta de fibra cerámica Resistencia al aplastamiento en frío

Mantas de fibra cerámica no poseen “resistencia al aplastamiento en frío” (CCS) en el sentido tradicional de la ingeniería. La CCS es una métrica reservada a materiales refractarios rígidos como ladrillos refractarios o las placas de aislamiento cerámico de AdTech. Al intentar medir el CCS de una manta flexible se produce compresión en lugar de aplastamiento. Para los ingenieros y compradores que evalúan la durabilidad de las mantas de fibra cerámica, las propiedades mecánicas correctas a priorizar son Resistencia a la tracción (resistencia al desgarro durante la instalación) y Resiliencia (recuperación de la compresión). Una manta estándar de fibra cerámica de 128 kg/m³ de densidad suele presentar una resistencia a la tracción de entre 0,08 y 0,12 MPa. Si su aplicación requiere capacidad de carga o una elevada resistencia al aplastamiento en frío, debe seleccionar un producto rígido como Placa aislante cerámica, no una manta. AdTech está especializada en la fabricación tanto de mantas de alta resistencia a la tracción para envolturas como de placas de alto CCS para aislamiento estructural en fundiciones de aluminio.

El concepto erróneo de resistencia al aplastamiento en los refractarios flexibles

En el sector de los refractarios, a menudo se produce confusión en cuanto a la terminología de la resistencia física. Los pedidos de compra o las hojas de datos técnicos (TDS) a veces solicitan incorrectamente la “resistencia al aplastamiento en frío” para las mantas de fibra. Comprender la física que hay detrás de estos materiales es vital para seleccionar el aislamiento adecuado para los equipos de filtración y desgasificación de aluminio.

La resistencia al aplastamiento en frío mide la carga por unidad de superficie que puede soportar un material refractario antes de fallar (aplastarse) a temperatura ambiente. Este ensayo sigue normas como la ASTM C133. Sin embargo, las mantas de fibra cerámica se fabrican con fibras de alúmina-silicato hiladas o sopladas entrelazadas para formar una estera flexible. Cuando se aplica una carga, la manta no se “aplasta” ni se fractura, sino que se comprime y se densifica.

Por lo tanto, cuando evalúe las mantas de fibra cerámica de AdTech para sus instalaciones, céntrese en estas tres métricas mecánicas verificadas:

1. Resistencia a la tracción: Es la tensión máxima que puede soportar el material al ser estirado o estirado antes de romperse.

2. Esfuerzo de compresión (a una deformación X%): La fuerza necesaria para comprimir el material hasta un porcentaje específico de su grosor original.

3. Contracción lineal: La estabilidad dimensional a altas temperaturas.

Propiedades mecánicas críticas: Resistencia a la tracción frente a densidad

Dado que el CCS no es aplicable, la resistencia a la tracción se convierte en el principal indicador de la integridad estructural de una manta. Esta propiedad está directamente influida por la densidad aparente del producto y el método de fabricación (fibras hiladas frente a fibras sopladas). Las fibras hiladas, que utiliza AdTech, suelen ofrecer una longitud y un entrelazado superiores, lo que se traduce en una mayor resistencia a la tracción en comparación con las fibras sopladas.

Las mantillas de mayor densidad contienen más masa de fibra por volumen, lo que crea una matriz más apretada que resiste el desgarro. Esto es especialmente importante durante la instalación de revestimientos en cucharas o lavaderos, donde a menudo se tira del material por las esquinas o se ancla con pasadores.

Tabla 1: Correlación entre la densidad y la resistencia a la tracción en las mantas de alúmina-silicato

Nota: Los datos reflejan las medias típicas del sector para las mantillas de fibra hilada. Las mantillas de AdTech están diseñadas para alcanzar o superar los límites superiores de estos rangos.

Cuando importa la resistencia al aplastamiento en frío: El papel de las placas cerámicas

Si sus requisitos de ingeniería exigen específicamente una resistencia al aplastamiento en frío, es probable que su aplicación implique un aislamiento que soporte cargas o zonas sujetas a erosión mecánica por el flujo de aluminio fundido. En este caso, una manta flexible es insuficiente.

Debe optar por Placas aislantes cerámicas. Se trata de productos moldeados al vacío que utilizan la misma química de alúmina-silicato pero con aglutinantes orgánicos e inorgánicos añadidos. Estos aglutinantes rigidizan la estructura, dándole un CCS mensurable.

Capacidades de la placa de aislamiento cerámico AdTech

Para las fundiciones de aluminio que utilizan nuestras unidades de desgasificación o cajas de filtración, recomendamos tableros rígidos para el revestimiento estructural. Un tablero cerámico de alta calidad suele presentar una resistencia al aplastamiento en frío del orden de 0,3 a 0,5 MPa (dependiendo de la formulación y la cocción).

Tabla 2: Comparación de propiedades mecánicas - Manta vs. Tabla

Factores que influyen en la durabilidad y el rendimiento de las fibras

Ya se trate de la capacidad de tracción de una manta o de la resistencia al aplastamiento de un tablero, la calidad microscópica de la fibra dicta el rendimiento. En AdTech, controlamos estrictamente tres parámetros durante la fabricación de nuestros consumibles, incluidas las cuerdas y mantas de fibra cerámica.

1. Contenido del disparo

“Por ”granalla" se entienden las partículas cerámicas no fibrosas (gotas no fibrosadas) que se crean durante la producción. Un alto contenido de granalla es perjudicial. Añade peso sin añadir resistencia y actúa como punto de concentración de tensiones.

• Bajo contenido de disparos: Aumenta la resistencia a la tracción y la eficiencia térmica.

• Estándar AdTech: Utilizamos tecnología avanzada de doble aguja y separación por aire para minimizar el contenido de granalla, garantizando que la matriz de fibra sea consistente y resistente.

2. Diámetro y longitud de la fibra

Las fibras más gruesas y largas proporcionan un mejor enclavamiento.

• Fibras hiladas: Suelen ser más largas (hasta 100 mm o más) y ofrecen una gran integridad a la tracción.

• Fibras sopladas: Más cortas, lo que suele dar lugar a mantas que se rasgan con más facilidad.

3. Historia térmica

La exposición a temperaturas superiores a las de clasificación provoca la cristalización (desvitrificación). Esto transforma la fibra amorfa en mullita cristalina o cristobalita.

• Efecto: El material pierde resistencia y se vuelve quebradizo. Una manta que antes era flexible se desmorona (pierde resistencia a la tracción) y un tablero pierde CCS.

• Solución: Seleccione siempre una calidad (estándar, alta pureza, óxido de circonio) con una temperatura nominal de al menos 150 °C superior a la temperatura de funcionamiento.

Normas de ensayo para materiales de fibra refractaria

Para garantizar el cumplimiento de los requisitos globales de ingeniería, es esencial hacer referencia a los protocolos de ensayo correctos. La confusión suele surgir al aplicar normas de ladrillo a productos de fibra.

• ASTM C892: Standard Specification for High-Temperature Fiber Blanket Thermal Insulation. Esta norma define los requisitos de resistencia a la tracción, no de CCS.

• ASTM C165: Método de ensayo estándar para medir las propiedades de compresión de los aislamientos térmicos. Se utiliza para medir cuánto se comprime una manta bajo carga, que es la aproximación más cercana al CCS para materiales flexibles.

• ASTM C133: Standard Test Methods for Cold Crushing Strength and Modulus of Rupture of Refractories. Esto se aplica a las placas de aislamiento cerámico AdTech, no a las mantas.

Los ingenieros que elaboran las especificaciones técnicas para las mejoras de las plantas de aluminio deben citar la norma ASTM C892 para las mantas a fin de evitar confusiones entre los proveedores.

Aplicaciones en fundición de aluminio: Cuando la resistencia es importante

AdTech presta servicio a la industria de fundición de aluminio, proporcionando soluciones para desgasificación y filtración. La resistencia mecánica de los productos de fibra desempeña un papel distinto en áreas específicas de la fundición.

1. Revestimientos para lavanderías y tundish

En este caso, el aislamiento se intercala entre el revestimiento de acero y el molde refractario.

• Requisito: La manta debe tener Resiliencia. Tiene que empujar hacia atrás contra el refractario en expansión para evitar huecos por donde podría penetrar el aluminio fundido.

• Producto: Manta de fibra cerámica AdTech (128 kg/m³).

2. Aislamiento de la caja de filtración

Alrededor del Filtro de espuma cerámica (CFF) se requiere un aislamiento rígido para mantener la placa del filtro en su lugar.

• Requisito: Alta Resistencia al aplastamiento en frío para soportar el peso del filtro y la presión del metal fundido.

• Producto: Placa de aislamiento cerámico AdTech o formas conformadas al vacío.

3. Juntas y sellado

Sellado de las tapas de las unidades de desgasificación o de las puertas de los hornos.

• Requisito: Alta Resistencia a la tracción y resistencia a la abrasión para soportar aperturas y cierres repetidos.

• Producto: Cuerda AdTech de fibra cerámica (reforzada con alambre de acero o fibra de vidrio).

Aumentar la vida útil de los refractarios con una correcta selección de materiales

Seleccionar un material basándose en una métrica de resistencia errónea conduce a un fallo prematuro. Si un ingeniero especifica una manta con la esperanza de que tenga capacidad de carga (CCS), el aislamiento se comprimirá con el tiempo, lo que provocará fugas de calor y la deformación del armazón de acero. Por el contrario, utilizar una placa rígida donde se necesita flexibilidad provoca grietas debido al desajuste de la expansión térmica.

Recomendación de ingeniería de AdTech:

1. Defina la tensión mecánica: ¿Es tensión (tracción) o compresión (aplastamiento)?

2. Para tensión/envoltura: Utilice la manta de fibra cerámica AdTech.

3. Para compresión/estructura: Utilice la placa de aislamiento cerámico AdTech.

4. Para sellado/abrasión: Utilice cuerda de fibra cerámica AdTech.

Nuestro proceso de fabricación garantiza que la química del silicato de alúmina esté optimizada para las exigencias mecánicas específicas de cada factor de forma, asegurando la longevidad en entornos de procesamiento de aluminio difíciles.

Preguntas más frecuentes (FAQ)

1. La manta de fibra cerámica, ¿tiene un valor de resistencia al aplastamiento en frío (CCS)?

No. Las mantas de fibra cerámica son materiales flexibles. No se aplastan, se comprimen. CCS es una métrica utilizada para refractarios rígidos como ladrillos o placas cerámicas. La métrica de resistencia relevante para las mantas es la resistencia a la tracción.

2. ¿Cuál es la resistencia típica a la tracción de una manta estándar de fibra cerámica?

Una manta estándar de 128 kg/m³ de densidad suele tener una resistencia a la tracción de entre 0,08 y 0,12 MPa. Esto varía en función del método de fabricación (hilado frente a soplado) y de la calidad del entrelazado de las fibras.

3. ¿Cómo afecta la densidad a la resistencia de la manta?

Existe una correlación positiva directa. Las mantas de mayor densidad (por ejemplo, 160 kg/m³) contienen más fibras por unidad de volumen, lo que crea una matriz más apretada que ofrece una mayor resistencia a la tracción y una mejor resistencia a la compresión en comparación con las opciones de menor densidad (por ejemplo, 64 kg/m³).

4. ¿Puedo utilizar una manta de fibra cerámica para soportar cargas pesadas?

En general, no. Las mantas están diseñadas para el aislamiento, no para el soporte estructural. Si se coloca bajo una carga pesada, la manta se comprimirá significativamente, reduciendo su espesor de aislamiento y su eficacia térmica. Para aplicaciones de soporte de carga, utilice las planchas de aislamiento cerámico AdTech.

5. ¿Cuál es la diferencia entre la resistencia de la fibra hilada y la de la fibra soplada?

Las fibras hiladas se producen dejando caer corriente fundida sobre ruedas de hilar, lo que crea fibras más largas. Las fibras sopladas utilizan chorros de aire. Las fibras hiladas suelen ser más largas y resistentes, por lo que las mantas tienen mayor resistencia a la tracción que las de fibras sopladas.

6. ¿Por qué el “contenido de tiro” es importante para la resistencia?

La granalla se refiere a las perlas cerámicas no fibrosas. Un alto contenido de granalla altera la matriz de fibras, lo que debilita la mantilla y la hace más propensa al desgarro. AdTech minimiza el contenido de granalla para garantizar la máxima integridad a la tracción.

7. ¿Qué ocurre con la resistencia de la manta después de calentarla?

Tras la primera cocción, los aglutinantes orgánicos (si los hay) se queman, lo que puede reducir ligeramente la resistencia. Sin embargo, si la temperatura supera la nominal del material, se produce la cristalización, lo que reduce drásticamente la resistencia y hace que el material se vuelva quebradizo y se desmorone.

8. ¿Qué producto AdTech debo utilizar si necesito una alta resistencia al aplastamiento en frío?

Debe seleccionar la placa de aislamiento cerámico AdTech. Estas placas formadas al vacío son rígidas y están diseñadas específicamente para poseer un alto CCS, lo que las hace adecuadas para revestimientos de respaldo y áreas que requieren rigidez estructural.

9. ¿Existe una prueba estándar para medir la resistencia de las mantas de fibra?

Sí, ASTM C892 es la especificación estándar para las mantas de fibra, que incluye protocolos para probar la resistencia a la tracción. La norma ASTM C165 se utiliza para medir la resistencia a la compresión (resiliencia), no la resistencia al aplastamiento.

10. ¿Puede utilizarse una cuerda de fibra cerámica cuando se necesita una gran resistencia a la tracción?

Sí. Las cuerdas de fibra cerámica AdTech suelen estar reforzadas con fibra de vidrio o alambre de acero inoxidable. Este refuerzo les confiere una resistencia a la tracción significativamente superior a la de las mantas, lo que las hace ideales para aplicaciones de juntas y empaquetaduras en las que el material está sometido a tensión.

Referencia del producto:
AdTech es un fabricante dedicado a la industria de la fundición de aluminio. Nuestra cartera incluye:

• Manta de fibra cerámica: Alta resistencia a la tracción para un aislamiento eficaz.

• Placa aislante cerámica: Alta resistencia al aplastamiento en frío para aplicaciones estructurales.

• Cuerda de fibra cerámica: Reforzado para un sellado y una durabilidad superiores.

• Filtros de espuma cerámica: Filtración de precisión para aluminio fundido.

Para obtener especificaciones técnicas detalladas o solicitar un presupuesto, póngase en contacto con el equipo de ingenieros de AdTech.