MINISTERIO DE EDUCACION DIRECCION DE EDUCACION TECNICA Y PROFESIONAL ESPECIALIDAD: METALURGIA NO FERROSA PROGRAMA: HORNOS METALURGICOS

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1 MINISTERIO DE EDUCACION DIRECCION DE EDUCACION TECNICA Y PROFESIONAL ESPECIALIDAD: METALURGIA NO FERROSA PROGRAMA: HORNOS METALURGICOS NIVEL: TECNICO MEDIO INGRESOS A LOS CURSOS ESCOLARES: Y ESCOLARIDADES DE INGRESO 9º y 12º Grado Junio de 2009 AÑO DEL 50 ANIVERSARIO DEL TRIUNFO DE LA REVOLUCIÒN

2 OBJETIVOS DE LA ASIGNATURA: Proporcionar conocimientos básicos sobre los hornos metalúrgicos, sus parámetros fundamentales, el principio de funcionamiento, sus características constructivas y empleo en los procesos metalúrgicos Proporcionar conocimientos sobre los distintos tipos de combustibles, sus características, ventajas y desventajas, sobre la combustión, y los distintos tipos de quemadores e inyectores, las medidas para el ahorro de los mismos y el cuidado del medio ambiente. Proporcionar conocimientos sobre los materiales refractores, requisitos que deben cumplir, características principales y aplicación, así como sobre las distintas formas de transmisión del calor. Formar valores como la honestidad, la laboriosidad y los contemplados en el programa de formación de valores del Secretariado del Comité Central del Partido Comunista de Cuba. Desarrollar en los estudiantes la conciencia de la lucha contra el alcoholismo y el consumo de cigarro, asì como la protección contra enfermedades de transmisión sexual, particularmente la lucha contra el VIH. Aplicar las medidas de protección y salud en el trabajo, para proteger su vida y la de sus compañeros, asi como proteger el medio ambiente circundante ORIENTACIONES PARA EL DESARROLLO DE LA ASIGNATURA. La impartición de las distintas unidades, debe tener un enfoque práctico empleando los medios de enseñanza que contribuyan a lograr este objetivo, tales como esquemas, diagramas, maquetas, películas, software, diapositivas, equipos e instalaciones reales, de forma tal que se logren los objetivos de la asignatura. Planificar y organizar con suficiente antelación las actividades prácticas para obtener buenos resultados en la formación y desarrollo de habilidades. Para el desarrollo de las actividades prácticas recomendamos siguiente: lo Unidad No. 3. Apoyándose en los conocimientos teóricos realizar la determinación de la capacidad calorífica de un combustible con ayuda del calorímetro. De no contar el centro con condiciones para ello, coordinar con la planta de

3 producción particularmente con los tècnicos que atienden a los alumnos en su actividad pràctica. Unidad No. 4 Emplear distintos tipos de refractarios y hacer un estudio comparativo de las características refractarias de los mismos. Unidad No. 5 Organizar la visita a la fábrica por equipos, con una guía que recoja los aspectos fundamentales que deben ser observados, importancia higiénica y económica que tiene la limpieza de los gases. Unidad No. 6 Preparar condiciones para que los alumnos puedan apreciar las diferencias en distintas situaciones del proceso productivo. Las horas destinadas a la ejercitación de las habilidades rectoras de la asignatura se dedicarán fundamentalmente a desarrollar las mismas, sus capacidades y conocimientos para conocer las características fundamentales de los combustibles y su aplicación, así como los aspectos principales de la combustión, los factores que inciden en la misma y sus productos, así como el ahorro de los portadores energéticos. Seleccionar los materiales refractarios adecuados teniendo en cuenta el régimen de trabajo a que estarán sometidos. Aplicar los conocimientos teóricos para que el flujo de los gases que se generan en el proceso, se realice normalmente y la transmisión de calor se mantenga dentro de los límites establecidos. La evaluación sistemática y los controles parciales deben contribuir a consolidar y profundizar las habilidades rectoras de la asignatura. La prueba final debe integrar contenidos que permitan comprobar la solidez de los conocimientos relacionados con las habilidades rectoras. ACTIVIDADES PRACTICAS UNIDAD PRACTICA 1. Determinación de la capacidad calórica de un combustible Unidad No Determinación de la refractariedad de materiales refractarios, ácidos y básicos Unidad No. 4

4 3 Visita a una fábrica para conservar el tratamiento de los gases Unidad No Determinación de las pérdidas de calor, en paredes con aislamiento y sin él Unidad No. 6 PROGRAMA TEMATICO No.1 PARA APLICAR A ALUMNOS CON NIVEL DE INGRESO 9º grado Año: Tercero FRECUENCIA SEMANAL: 3 HORAS SEMANAS LECTIVAS: 30 TOTAL DE HORAS: 90 HORAS UNIDAD TEMATICA TOTAL- No Temática HORAS TOTAL TEORÌA PRÀCTICA 1 Introducción Combustibles. Su papel en la metalurgia Combustión. Conceptos generales Materiales refractarios Mecánica de los gases Transmisión de calor Recuperación de calor Quemadores e inyectores Los hornos. Su clasificación Controles parciales y análisis de los 6 6 resultados Ejercitación de las habilidades rectoras 2 2 de la asignatura Total de horas de la Asignatura PROGRAMA TEMATICO No. 2 PARA APLICAR A ALUMNOS CON NIVEL DE INGRESO 12º grado Año: Segundo FRECUENCIA SEMANAL: 5 HORAS SEMANAS LECTIVAS: 20 TOTAL DE HORAS: 100 HORAS UNIDAD TEMATICA TOTAL- No Temática HORAS TOTAL TEORÌA PRÀCTICA 1 Introducción Combustibles. Su papel en la metalurgia Combustión. Conceptos generales Materiales refractarios Mecánica de los gases Transmisión de calor Recuperación de calor Quemadores e inyectores Los hornos. Su clasificación 14 14

5 Controles parciales y análisis de los resultados 6 6 Ejercitación de las habilidades rectoras de la asignatura Total de horas de la Asignatura PROGRAMA ANALITICO UNIDAD No. 1. INTRODUCCIÓN Los hornos y su importancia en la industria metalúrgica y mecánica. Explicación del contenido de la asignatura. Vinculación con las demás asignaturas. Frecuencia semanal. Sistema de evaluación. Importancia del ahorro de portadores energéticos como una vía de sustentación y de ahorro de recursos que se agotan y no son renovables. Importancia de la industria de los minerales no ferrosos para el país. Importancia de la producción de níquel. UNIDAD No. 2 COMBUSTIBLES. SU PAPEL EN LA METALURGIA. Clasificación y composición química de los combustibles. Combustibles sólidos. Contenido químico. Combustibles gaseosos. Contenido químico. Combustibles naturales y manufacturados. Elementos combustibles propiamente. Elementos no combustibles. Elementos perjudiciales desde el punto de vista metalúrgico. Límites del contenido de elementos perjudiciales en el combustible. La humedad y la ceniza en el combustible. Sus consecuencias. Límites de contenido. UNIDAD No. 3 COMBUSTION. CONCEPTOS GENERALES Capacidad calorífica de los combustibles. Definición. Importancia de su conocimiento. Efecto calorífico de la combustión de los componentes de los combustibles. Capacidad calorífica alta. Capacidad calorífica baja. Cálculo de la capacidad calorífica para combustibles: sólidos, líquidos y gaseosos. Temperatura de los productos de la combustión. Denominación. Temperatura de combustión calorimétrica. Teórica y real. Cálculo de la combustión de los combustibles. Determinación de la cantidad de aire. Combustión con defecto y con exceso de aire. Combustión con defecto y con exceso de aire. Coeficiente de exceso de aire. Forma de aumentar la temperatura y la combustión. Determinación de la composición y la cantidad de los productos de la combustión. UNIDAD No. 4 MATERIALES REFRACTARIOS Refractariedad. Concepto. Determinación. Resistencia mecánica. Influencia de la temperatura en la variación de la resistencia mecánica. Estabilidad térmica. Factores que influyen en la variación de esta propiedad. Volumen constante. Su importancia. Estabilidad química. Factores que influyen en esta propiedad. Conductividad térmica de los refractarios. Clasificación de los materiales refractarios. Características de los refractarios DINAS.

6 Propiedades. Uso en la metalurgia. Refractarios de chamota. Propiedades. Su uso en la metalurgia. Refractarios magnesiticos, cromíticos y cromomagnéticos. Sus propiedades, uso en la metalurgia. Refractarios de circonio. Propiedades. Uso en la metalurgia. Materiales aislantes. Propiedades. Su uso en la metalurgia. Clasificación de los refractarios según su forma geométrica y su función en el revestimiento del horno. Refractarios en forma de polvo o granulados. Su uso en los hornos metalúrgicos. Formas constructivas de las paredes, bóvedas y soleras de los hornos. UNUIDAD No.5 MECANICA DE LOS GASES Importancia del estudio. Conocimiento y aplicación de sus leyes. Peso específico, volumen, presión y velocidad del movimiento de los gases. Definición y determinación. Viscosidad de los gases. Definición y determinación. Estática de los gases. Elementos que la definen. Dinámica de los gases. Condiciones para el movimiento de los gases, su dirección y velocidad. Presión estática, presión dinámica, carga potencial. Relación entre estas magnitudes. Ecuación de Bernoulli para los gases ideales y reales. Significación práctica. El movimiento de los gases, su carácter. Características de la resistencia al movimiento de los gases, Fricción; lugares de resistencia y sus componentes. Movimiento laminar turbulento. Número de Reynolds. Movimiento normal y forzado de los gases. Determinación de un flujo, la chimenea y su significación. Ejemplo de la determinación de sus parámetros. Equipos de limpieza de los gases. El ciclón. Principio de funcionamiento. El filtro electrostático. Principios de su funcionamiento. UNIDAD No. 6 TRANSMISION DE CALOR Concepto de transmisión de calor. Formas de transmisión. Conducción. Convección. Radiación. Calor por termo conducción. Conductibilidad (conductividad) térmica, Definición. Coeficiente de conductibilidad térmica. Capacidad calorífica. Definición. Coeficiente de capacidad calorífica. Transferencia de calor a través de una pared simple. Transferencia de calor a través de una pared compuesta. Calor por convección. Transmisión de calor por convección. Sus características. Significación de la transmisión de calor por convección en la metalurgia. Calor por radiación. Transmisión de calor por radiación. Sus características. Radiación de los gases. Ley de Stefan Boltzman. Coeficiente de radiación. UNIDAD No. 7 RECUPERACION DE CALOR Formas de recuperación del calor. Eficiencia térmica de los hornos. combustibles. Tipos de recuperadores de calor. Significado para el ahorro de UNIDAD No.8 QUEMADORES E INYECTORES

7 Clasificación de los quemadores para combustibles líquidos y gaseosos. Quemadores con premezcla completa de gas y aire. Inyectores de combustibles líquidos, de baja presión. Inyectores de combustibles líquidos de alta presión. Características generales de los quemadores que utilizan combustibles sólidos en forma de polvo. Métodos de cálculo de los quemadores e inyectores. UNIDAD No.9 LOS HORNOS SU CLASIFICACIÓN Hornos en los que el material a calentar no tiene contacto con el combustible ni con los productos de la combustión. Ejemplos. Hornos en los cuales el material a calentar tiene contacto con las llamas y los productos de la combustión pero no con el combustible. Ejemplos. Hornos en los cuales el material a calentar tiene contacto con el combustible y con los productos de combustión. Ejemplos. Hornos de crisol. Secaderos y hornos de calcinación. Secaderos y calcinadores de cámara rotatorios. Verticales y horizontales. Principio de funcionamiento. Empleo. Horno multihogar. Principio de funcionamiento. Empleo. Hornos de cama fluida. Principio de funcionamiento. Empleo. Hornos de tratamiento térmico. Hornos de cuba, alto horno, cubilote. Principio de funcionamiento. Empleo. Hornos de resistencia. Hornos de inducción. Determinación del consumo de energía del horno. Balance térmico del horno. Medidas para el ahorro según el tipo de horno EVALUACION La asignatura se evalúa por el grupo No. I establecido por el sistema de evaluación vigente, aprobado por la Resolución Ministerial 120/2009 y por las indicaciones Especificas para la evaluación en la Educación Técnica y Profesional BIBLIOGRAFIA - Elementos de la metalurgia. Ramón Velázquez y otros. Pueblo y Educación.