La perspectiva del desarrollo en aplicaciones refractarias no conformados

El término refractario se refiere a la propiedad de ciertos materiales de resistir altas temperaturas sin descomponerse, esto es, sin perder sus propiedades físicas y químicas, y se utilizan en diversas industrias.

Los materiales refractarios conformados, son materiales de geometría precisa como ladrillos y piezas prefabricadas, empleados en el revestimiento de vasijas y hornos industriales sometidos a muy alta temperatura (>1000ºC). Mientras que los Refractarios No Conformados son masas refractarias que aún no han adquirido la geometría final para su aplicación como hormigones, masas, masillas, morteros, pinturas y materiales varios como, por ejemplo, fibras cerámicas aislantes. Los refractarios no conformados representan una alternativa y un complemento a los materiales refractarios conformados en la realización de los revestimientos.

 

Entre las propiedades de los refractarios no conformados destacan su densidad, resistencia a temperaturas extremas, estabilidad química y resistencia mecánica. El material refractario conocido por excelencia es la cerámica. Por su facilidad de aplicación los refractarios no conformados adquieren cada día mayor importancia industrial y su consumo ya supera al de los refractarios conformados.

Los materiales refractarios se utilizan en diversas industrias para la elaboración de materias primas,  y productos finales:

 

  • Industria siderúrgica integral: hornos altos, estufas, baterías de horno de cok, mezcladores de arrabio, cucharas, vagones torpedo, hornos eléctricos.
  • Industria del acero: hornos eléctricos, convertidores, cucharas, artesas, hornos de desgasificados, hornos de tratamiento térmico y de afino, hornos de laminación de empuje y de vigas galopantes.
  • Industria del vidrio: hornos de fusión de vidrio hueco y plano, baños de estaño, hornos de temple.
  • Industria metalúrgica: hornos de fusión de cobre, hornos de aluminio, hornos de cocción de ánodos, hornos de pisos y de tostación de piritas, hornos de plomo, torres fusoras.
  • Industria del cemento: hornos rotativos, intercambiadores de calor, cabezales de horno, enfriadores de parrilla y de satélites.
  • Tratamiento de residuos: hornos de incineración de parrillas, rodillos y lecho fluidificado para residuos sólidos urbanos e industriales y cámaras de combustión.
  • Industria cerámica: hornos túnel, de cámara, vagonetas, hornos de bizcochado.
  • Industria petroquímica: hornos de nafta, de etano e instalaciones de proceso, calderas, hornos de cracking.
  • Chimeneas, en diversas industrias.
  • Industrias varias: hornos verticales y secaderos de pulpa para azucareras, hogares de combustión para centrales eléctricas, cubilotes y hornos de arco para fundiciones, etc., hornos verticales de cal y rotativos para papeleras, hornos de sinterización.

 

Sin el uso de materiales refractarios sería imposible fabricar acero, cemento, vidrio, cerámica, gasolina, metales no férricos, cal o productos tan cotidianos como el azúcar que consumimos, entre muchos otros. Por lo anterior, se trata de un sector industrial estratégico, ya que es imprescindible para el funcionamiento de otros sectores industriales.

 

En términos de volumen, su aplicación puede variar desde unos cientos de kilogramos requeridos en pequeños hornos hasta miles de toneladas instaladas en grandes unidades. Su instalación requiere de especialistas técnicos altamente calificados y con experiencia. La construcción de revestimientos refractarios para procesos que trabajan a temperaturas continuas por encima de 1000C, sometidos a elevada demanda mecánica, térmica y química requiere preparación metódica y excelencia en la ejecución.

 

Por su carácter químico, los materiales refractarios se dividen en ácidos, neutros o básicos, lo que determina su comportamiento a altas temperaturas y con qué escorias y baños presentarán reacciones químicas. Dependiendo de los porcentajes de constituyentes y aditivos que conforman los materiales refractarios se establecen grupos y subgrupos: sistemas de sílice, sílice-alúmina, materiales aluminosos, en base magnesia, etc., con adiciones de carbón, circonia, carburo de silicio, etc., así como combinaciones de ellos y formulaciones especiales.  La gran mayoría de materiales refractarios están compuestos por óxidos.

 

Por su finalidad, los materiales refractarios se dividen en: densos, expuestos al proceso industrial, y aislantes, cuya misión consiste en mantener el calor dentro de la unidad para reducir el consumo térmico de combustibles y proteger la carcasa metálica de las altas temperaturas.

 

Sistemas de instalación de materiales refractarios no conformados

 

Por su versatilidad, en la actualidad está totalmente adoptado el uso de soluciones soluciones monolíticas basadas en la aplicación de hormigones refractarios no conformados como sustitución de ladrillos o piezas conformadas en la mayoría de las instalaciones y hornos de proceso de industrias tales como cemento, siderurgia, fundición, incineración, fritas y esmaltes cerámicos, áridos, etc.

 

Para su aplicación es importante la selección de la calidad del hormigón refractario, que dependerá de las condiciones de trabajo (temperatura, solicitaciones mecánicas y abrasión, ataque químico, estrés térmico, contacto con materiales fundidos, etc.) así como el sistema de instalación, el cual dependerá, además de estos factores de otros, como los plazos de obra.

 

Los sistemas de instalación de hormigones refractarios se pueden dividir en dos grandes grupos: vertido y proyectado. Dentro de estos 2 grupos existen diferentes sistemas de instalación de hormigones refractarios:

 

  1. APLICACIÓN MEDIANTE VIBROCOLADO: El hormigón es mezclado con agua o ligante en una amasadora u hormigonera, preferiblemente de tipo planetaria o eje vertical. Posteriormente es vertido en moldes o encofrados y ayudado a compactar mediante vibradores internos o externos, y se desmoldará una vez fraguado o endurecido. Es el sistema de instalación que mayores rendimientos de durabilidad dan a los hormigones aplicados.

 

  1. APLICACIÓN MEDIANTE BOMBEO: Variante del anterior en el que el hormigón es amasado e impulsado por una máquina bomba a través de una manguera, e igualmente se compacta mediante vibración. Este sistema es usado cuando la zona de aplicación se encuentra a gran altura o es complicado su acceso.

 

  1. APLICACIÓN MEDIANTE AUTOCOLADO: Sistema usado cuando la geometría o los espesores de refractario de la instalación no permite el uso de vibradores. En este caso se usan hormigones de tipo autocolable o autonivelante, que fluyen sin necesidad de vibración.

 

  1. APLICACIÓN MEDIANTE PROYECTADO POR VÍA SECA O GUNITADO: Sistema de proyección en el cual el hormigón es introducido en una máquina denominada gunitadora, y bombeado en seco a través de una maguera, realizándose la mezcla con agua en la boquilla o pistola. Este método es utilizado para minimizar tiempos de obra, ya que no son necesarios encofrados frontales, y en zonas en las que no se requieran grandes prestaciones mecánicas, además de economizar frente a las aplicaciones anteriores por vertido.

 

  1. APLICACIÓN MEDIANTE GUNITADO A ALTA PRESIÓN: Variante de mejora de “Aplicación mediante proyectado por vía seca o gunitado”. En esta variante se introduce el uso de una bomba de alta presión para el aporte del agua o ligante, siendo la mezcla con el hormigón aproximadamente 1 metro antes de la boca, con lo que se consiguen mayores rendimientos y menores rechazos o rebote del material.

 

  1. APLICACIÓN MEDIANTE PROYECTADO POR VÍA HÚMEDA O “SHOTCRETING”: En este sistema el hormigón, de carácter autocolable, es amasado previamente con el agua o el ligante, y bombeado en húmedo por una máquina bomba de doble pistón hacia la boquilla, donde se introduce el aire a presión y un aditivo floculante con el fin de conseguir la suficiente consistencia para que quede adherido a la superficie a revestir. Es usado principalmente en obras de gran envergadura, donde hay gran cantidad de material a aplicar y tiempos reducidos.

 

  1. APLICACIÓN MEDIANTE PARCHEO MANUAL: Sistema tradicional de aplicación de hormigón para reparaciones menores o de pequeño alcance, mediante llana o paleta, similar al enfoscado.

 

  1. APLICACIÓN MEDIANTE APISONADO: No requiere de amasado del material, ya que éste viene preparado al uso, bien en seco o humedecido (pisés o masas plásticas). El material se compacta mediante pinchos o martillos neumáticos.

 

Es importante considerar que la elección de un sistema de instalación de hormigón refractario condiciona principalmente la planificación de la obra, sus costos y plazos de ejecución, así como el costo y rendimiento de los materiales.

 

Entre los principales productos refractarios no conformados se encuentran: Moldeables Refractarios, Ramming Refractarios, Refractarios de parches, Refractarios de revestimiento, Refractarios Morteros, Aislante Castables. Las principales industrias que utilizan refractarios no conformados son: Industria metalúrgica, Industria del Vidrio, Industria del cemento.

 

Las principales empresas en el mercado mundial de los refractarios no conformados son:  Beijing Lier High-temperature Materials, Imerys, Ruitai Materials, Puyang Refractories, Yingkou Qinghua, Saint-Gobain, Harbison Walker International, RHI, Luyang Energy-saving Materials, Minteq, Refratechnik, Zhejiang Zili, Shinagawa Refractories, Krosaki Harima, Magnesita Refratários, Vesuvius, Henan Rongjin High Temperature Materials, Chosun Refractories, Morgan Advanced Materials y Magnezit.

 

Se prevé que el mercado mundial de Refractarios no conformados aumente a un ritmo considerable durante el período de pronóstico 2021-2026. En 2021, el mercado está creciendo a un ritmo constante y con la creciente adopción de estrategias por parte de los actores clave, se espera que el mercado aumente en el horizonte proyectado.

 

Productos refractarios que ofrece Possehl a las industrias mexicanas:

 

En Possehl, contamos con una amplia gama de productos básicos y aluminosos que, por sus propiedades excepcionales como refractarios, se utilizan en la fabricación de materiales resistentes a alta temperatura, abrasión y ataque químico, agrupados en las siguientes familias: Alúmina calcinada, alúmina electrofundida, alúmina tabular, bauxita, carburo de silicio, cementos aluminosos, grafito y sílica fume.

 

Además de ofrecer a las industrias mexicanas insumos de la más alta calidad, en Possehl nos enorgullecemos de contar con personal altamente capacitado para brindar a nuestros clientes soluciones logísticas integrales, asistencia técnica, servicio postventa y alternativas de financiamiento adecuadas a sus necesidades.