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 para longe da 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 Electrical 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.