O que é a eficiência do aquecimento por infravermelho? Como podemos determinar a eficiência do aquecimento?

Quando um cliente pergunta sobre a eficiência do aquecimento por infravermelho de quartzo, um vendedor inexperiente pode limitar-se a citar a eficiência do refletor da lâmpada — por exemplo, 70% para tubos de quartzo com refletores cerâmicos ou mais de 90% para aqueles com refletores revestidos a ouro. Isso facilmente gera confusão conceitual, pois a “eficiência do refletor da lâmpada” não é equivalente à “eficiência eletrotérmica” do sistema de aquecimento como um todo nem à do próprio peça a ser aquecida. A eficiência do aquecimento industrial por infravermelho deve ser avaliada levando em conta as condições reais de operação e os dados experimentais.

Para um sistema de aquecimento composto por uma lâmpada IR de quartzo, um refletor e uma peça de trabalho, é fundamental compreender os seguintes parâmetros:

• Eficiência de radiação da própria lâmpada
• Eficiência do refletor
• Distância entre a lâmpada e a peça de trabalho
• Absorção/emissividade infravermelha da peça de trabalho
• Fator de vista entre a lâmpada e a peça de trabalho
• Temperatura superficial da peça de trabalho
• Fluxo de ar ao redor da peça de trabalho
• Absorção de radiação pelas paredes do forno ou da câmara
• Perda de radiação da lâmpada em direção oposta à peça de trabalho
• Perda de calor da peça de trabalho para o ambiente por meio da radiação e da convecção

Consequentemente, o desempenho de um sistema de infravermelho é influenciado por uma combinação de fatores; a eficiência global do sistema não pode ser adequadamente descrita apenas pela eficiência do refletor da lâmpada.

Então, como pode ser determinada a eficiência eletrotérmica real de todo o sistema de aquecimento por radiação infravermelha?

Sem informações específicas sobre a peça de trabalho, as condições de aquecimento, a configuração do equipamento e os dados experimentais, não é possível determinar uma eficiência de aquecimento exata.

A eficiência real de um sistema de aquecimento por radiação infravermelha depende de diversos fatores, incluindo a eficiência da emissão de radiação infravermelha do elemento aquecedor, a eficiência do refletor, a distância e a geometria entre as lâmpadas infravermelhas e a peça a ser aquecida, as características de absorção de radiação infravermelha da peça, o fator de vista, o isolamento térmico, a convecção do ar e as perdas de calor provenientes do próprio aquecedor e da estrutura do forno.

Para uma avaliação prática da eficiência, o método mais confiável é utilizar dados de ensaios reais. A energia elétrica consumida pelo sistema deve ser medida por um medidor de energia, enquanto a massa, a capacidade calorífica específica, a temperatura inicial e a temperatura final da peça de trabalho são registradas.

A energia térmica útil absorvida pela peça de trabalho pode então ser estimada a partir de:

Q = m × Cp × (T₂ − T₁)

e a eficiência elétrica‑térmica global do sistema de aquecimento pode ser estimada como:

η = Q / Elétrica

onde Eelétrica é a energia elétrica efetivamente consumida durante o processo de aquecimento.

Se necessário, medições adicionais da curva de resfriamento da peça‑obra após o processo de aquecimento podem ser utilizadas para estimar as perdas de calor por convecção e radiação. No entanto, essas perdas devem ser consideradas como parte da análise global do balanço térmico e não devem ser simplesmente somadas ao calor útil absorvido pela peça‑obra sem que sejam claramente definidos o contorno de medição e o período temporal.

Portanto, a forma mais confiável de determinar a eficiência real de um sistema de aquecimento por infravermelho é realizar um ensaio de aquecimento controlado nas condições de operação previstas e calcular a eficiência com base na energia elétrica fornecida medida e no aumento de temperatura do peça de trabalho também medido.