Los conos pirométricos son dispositivos pirométricos que se utilizan para medir el trabajo térmico durante la cocción de materiales cerámicos en un horno. Los conos, que suelen utilizarse en grupos de tres, se colocan en un horno con los productos que se van a cocer y, dado que los conos individuales de un grupo se ablandan y caen a diferentes temperaturas, proporcionan una indicación visual de cuándo los productos han alcanzado un estado de madurez requerido, una combinación de tiempo y temperatura.
Los conos pirométricos proporcionan un equivalente de temperatura ; no son simples dispositivos de medición de temperatura.
El cono pirométrico es una pirámide de base triangular de forma y tamaño definidos, formada a partir de una mezcla de materiales cerámicos cuidadosamente dosificada y uniformemente mezclada, de modo que al calentarse en las condiciones establecidas se doble por ablandamiento, quedando la punta del cono al mismo nivel que la base a una temperatura determinada. Los conos pirométricos se fabrican en serie, siendo el intervalo de temperatura entre los conos sucesivos normalmente de 20 grados centígrados. Las series más conocidas son los conos Seger (Alemania), los conos Orton (EE.UU.) y los conos Staffordshire (Reino Unido) [1] [2]
Para algunos productos, como la porcelana y los esmaltes sin plomo , puede resultar ventajoso realizar la cocción dentro de un rango de dos conos. El sistema de tres conos se puede utilizar para determinar la uniformidad de la temperatura y para comprobar el rendimiento de un controlador electrónico. El sistema de tres conos consta de tres conos numerados consecutivamente:
Además, la mayoría de los hornos tienen diferencias de temperatura de arriba a abajo. La cantidad de diferencia depende del diseño del horno, la antigüedad de los elementos calefactores, la distribución de la carga en el horno y el número de conos con el que se enciende el horno. Por lo general, los hornos tienen una mayor diferencia de temperatura en los números de conos más fríos. Los conos se deben utilizar en los estantes inferior, medio y superior para determinar cuánta diferencia existe durante la cocción. Esto ayudará en la forma en que se carga y se enciende el horno para reducir la diferencia. La ventilación descendente también equilibrará la variación de temperaturas.
Tanto la temperatura como el tiempo y, a veces, la atmósfera afectan la posición final de curvatura de un cono. La temperatura es la variable predominante. La temperatura se conoce como temperatura equivalente, ya que las condiciones de cocción reales pueden variar un poco de aquellas en las que se estandarizaron originalmente los conos. La observación de la curvatura del cono se utiliza para determinar cuándo un horno ha alcanzado un estado deseado. Además, se pueden disponer pequeños conos o barras para activar mecánicamente los controles del horno cuando la temperatura aumenta lo suficiente como para que se deformen. Se debe seguir una colocación precisa y constante de los conos grandes y pequeños para garantizar que se alcance la temperatura equivalente adecuada. Se debe hacer todo lo posible para que el cono siempre esté inclinado a 8° con respecto a la vertical. Los conos grandes se deben montar 2 pulgadas por encima de la placa y los conos pequeños, 15/16 pulgadas. Como los conos tienen su propia base, los "conos autoportantes" eliminan los errores en su montaje.
Los conos pirométricos se pueden utilizar en un "controlador de horno", un dispositivo que detecta el ablandamiento de un cono y produce una salida mecánica a través de un conjunto de activación, generalmente para apagar el horno. [3]
Los conos pirométricos son dispositivos de medición sensibles y es importante para los usuarios que mantengan una forma constante de reaccionar al calor. Los fabricantes de conos siguen procedimientos para controlar la variabilidad (dentro de los lotes y entre lotes) para garantizar que los conos de un grado determinado mantengan unas propiedades constantes durante largos períodos. Se han publicado varias normas nacionales [4] [5] [6] y una norma ISO [7] sobre conos pirométricos.
Aunque los conos de distintos fabricantes pueden tener sistemas de numeración relativamente similares, no son idénticos en sus características. Si se realiza un cambio de un fabricante a otro, a veces puede ser necesario tener en cuenta las diferencias.
En 1782, Josiah Wedgwood creó un dispositivo pirométrico a escala precisa, cuyos detalles se publicaron en Philosophical Transactions of the Royal Society of London en 1782 (Vol. LXXII, parte 2). Esto lo llevó a ser elegido miembro de la Royal Society . [8] [9] [10] [11] [12]
La forma moderna del cono pirométrico fue desarrollada por Hermann Seger y se utilizó por primera vez para controlar la cocción de piezas de porcelana en la Real Fábrica de Porcelana de Berlín ( Königliche Porzellanmanufaktur , en 1886, donde Seger era director. [13] Los conos Seger son fabricados por un pequeño número de empresas y el término se utiliza a menudo como sinónimo de conos pirométricos . [14] [15] La Standard Pyrometric Cone Company fue fundada en Columbus, Ohio , por Edward J. Orton, Jr. en 1896 para fabricar conos pirométricos, y después de su muerte se estableció un fideicomiso benéfico para operar la empresa, que se conoce como Edward Orton Jr. Ceramic Foundation, o Orton Ceramic Foundation . [16]
En los Estados Unidos, a los conos pirométricos se les suele llamar conos Orton , pero durante su vida Orton prefirió llamarlos conos Seger . [17]
Espero que nadie aplique jamás mi nombre al sistema de conos de ninguna manera, porque el Dr. Seger merece toda la gloria que hay por habernos traído este sistema tan conveniente. Mis conos están etiquetados como conos pirométricos estándar . He dudado en imprimir el término conos Seger en mi producción porque los fabricantes de conos alemanes... podrían sentir que estaba tratando de defraudarlos... El nombre cono Seger se convertirá entonces en una especie de monumento a ese hombre prominente, que siempre debe ser reconocido como el primer ceramista científico de toda la historia.
— Edward Orton Jr., "Observaciones sobre los conos Seger", Clay Record (15 de noviembre de 1900)
La Orton Cone Box Show , una exposición de arte cerámico bienal para obras pequeñas , [18] tomó la caja cónica pirométrica de la compañía Orton Cone como restricción de tamaño para las presentaciones.
Los siguientes equivalentes de temperatura para conos pirométricos se obtuvieron de las referencias en la sección Enlaces externos.