Una línea continua de revestimiento de bobina-a-carrete consumía 38 000 kWh al mes para calentar el baño en cinco tanques de proceso. La planta instaló calentadores de inmersión de PTFE con baja densidad de vatios y una mejor distribución del flujo en dos de los tanques. Durante los siguientes seis meses, el consumo de energía para calefacción de esos dos tanques se redujo un 11% y un 14% respectivamente. El ahorro total fue de aproximadamente $1,400 por mes. El proyecto se amortizó en menos de un año.
Las líneas de revestimiento continuo funcionan de manera diferente a los tanques por lotes. La tira o pieza de trabajo se mueve continuamente a través del baño, creando una carga de calor constante que debe ser reemplazada por el calentador. El calentador funciona continuamente, a menudo con un ciclo de trabajo elevado, y el consumo de energía es significativo. Mejorar la eficiencia del calentador y su interacción con el baño reduce la energía necesaria para mantener el punto de ajuste.
Adónde va la energía en el revestimiento continuo
La energía consumida por un calentador de inmersión de PTFE en una línea de revestimiento continuo se destina a tres destinos: calentar las piezas de trabajo entrantes, reemplazar el calor perdido a través de las paredes y la superficie del tanque y superar las ineficiencias en el calentador mismo.
La carga de calentamiento de la pieza de trabajo es la mayor. Una tira de acero que entra al baño a 25 grados y sale a 60 grados absorbe calor continuamente. Para una línea que procesa 500 kg de fleje por hora, la carga de calentamiento de la pieza es de aproximadamente 12 kW. Esa carga debe ser suministrada por el calentador independientemente de su diseño.
Las pérdidas en paredes y superficies dependen del aislamiento del tanque y de la temperatura del baño. Un tanque sin aislamiento a 60 grados puede perder entre 3 y 5 kW a través de sus paredes y superficie. Un tanque aislado con tapa puede perder menos de 1 kW.
La ineficiencia del calentador es la energía perdida porque la funda funciona a una temperatura más alta de la necesaria o porque las incrustaciones aíslan la funda. Un calentador limpio con baja densidad de vatios tiene una ineficiencia mínima. Un calentador a escala con alta densidad de vatios pierde entre el 10% y el 20% de su energía.
| Componente de carga | Rango típico | Controlable por el diseño del calentador | Notas |
|---|---|---|---|
| Calentamiento de la pieza de trabajo | 8-15 kilovatios | No | Depende de la velocidad de la línea y la masa de la tira. |
| Pérdidas en paredes y superficies. | 1-5 kilovatios | Parcialmente | El aislamiento y las cubiertas reducen las pérdidas. |
| Ineficiencia del calentador | 0,5-3 kilovatios | Sí | Densidad de vatios y limpieza. |
Componentes de carga de energía en un tanque de revestimiento continuo.
Cómo la baja densidad de vatios reduce el desperdicio de energía
Un calentador de baja -vatios-densidad funciona a una temperatura de cubierta más baja para obtener la misma potencia de salida. La temperatura más baja de la funda reduce el calor perdido a través de la brida y la caja del terminal, y reduce la fuerza impulsora para la deposición de incrustaciones.
El ahorro de energía proviene de dos fuentes. Primero, la temperatura más baja de la funda reduce las pérdidas conductivas a través del hardware de montaje del calentador. En segundo lugar, la acumulación más lenta de incrustaciones mantiene una mayor eficiencia de transferencia de calor durante períodos más prolongados. Un calentador que perdería un 10% de eficiencia en tres meses con una alta densidad de vatios puede perder sólo un 5% con una baja densidad de vatios.
| Densidad de vatios | Temperatura de la funda | Tarifa de escala | Eficiencia a los 3 meses | Eficiencia a los 6 meses |
|---|---|---|---|---|
| 1,5 W/cm² | 92–98 grados | Alto | 90% | 82% |
| 1,2 W/cm² | 88–93 grados | Moderado | 93% | 88% |
| 1,0 W/cm² | 85-90 grados | Bajo | 95% | 92% |
| 0,8 W/cm² | 82–87 grados | muy bajo | 96% | 94% |
Eficiencia del calentador a lo largo del tiempo en función de la densidad de vatios
Distribución de flujo mejorada
En el enchapado continuo, el movimiento de la pieza de trabajo crea un patrón de flujo que puede ayudar o dificultar la transferencia de calor. Si el calentador se coloca en la ruta de flujo principal, la tira móvil o la bomba de circulación barre la funda continuamente, manteniendo una capa límite delgada y una alta eficiencia de transferencia de calor.
Si el calentador se coloca en una zona muerta, la capa límite se espesa, la temperatura de la funda aumenta y la eficiencia disminuye. Reposicionar el calentador en la ruta del flujo o agregar un eductor dedicado puede mejorar la eficiencia entre un 5% y un 10%.
| Posición del calentador | Velocidad del flujo local | Funda ΔT | Eficiencia | Ahorro de energía |
|---|---|---|---|---|
| zona muerta | <0.05 m/s | 30 a 45 grados | 82–88% | Base |
| Flujo bajo | 0.1–0.2 m/s | 20-30 grados | 88–92% | 5–8% |
| Flujo moderado | 0.2–0.4 m/s | 12-20 grados | 92–95% | 8–12% |
| Alto flujo | >0.4 m/s | 8-14 grados | 95–97% | 12–15% |
Eficiencia y ahorro de energía según la posición del calentador y la velocidad del flujo.
Aislamientos y Cubiertas
Los mayores ahorros de energía controlables en un tanque de revestimiento continuo provienen del aislamiento y las cubiertas. Un tanque sin aislamiento pierde entre 3 y 5 kW a través de sus paredes. Agregar 50 mm de aislamiento reduce esa pérdida entre un 80% y un 90%. Una manta de bolas flotante o una cubierta de tanque reducen las pérdidas de superficie entre un 60% y un 70%.
Los ahorros derivados del aislamiento y las cubiertas son mayores que los ahorros derivados de los cambios en el diseño del calentador. Una planta que aísla sus tanques y cubre la superficie puede reducir la energía de calefacción entre un 20% y un 30% antes de cambiar el calentador.
Cuando se justifica una actualización del calentador de PTFE
Se justifica una actualización del calentador de PTFE cuando el calentador existente está funcionando a una alta densidad de vatios, cuando la acumulación de sarro está causando una pérdida de eficiencia o cuando el calentador está ubicado en una zona muerta. La actualización debería incluir una baja densidad de vatios, un mejor acceso al flujo y una superficie de revestimiento pulida.
Una configuración de calentador de inmersión de PTFE personalizada con baja densidad de vatios, gran superficie y geometría de flujo-optimizada ofrece el menor consumo de energía en revestimiento continuo. El proceso de especificación requiere la química del baño, la temperatura de funcionamiento, las dimensiones del tanque, la velocidad de la línea y la potencia requerida. Para instalaciones con líneas de revestimiento continuo, este enfoque-específico para la aplicación reduce el costo de calentamiento químico y extiende la vida útil del calentador.
