AIRE FORZADO: ¿Qué tipo de resistencia usar?

En una aplicación de calefacción por ventilación forzada, se pueden considerar diferentes tipos de resistencias eléctricas: tubular simple, tubular con disipador (aletas o serpentín) o bobina abierta (resorte desnudo). ¿Cómo saber cuál es mejor para su aplicación? En este post te lo explicamos

Hay 10 factores principales a considerar al decidir entre los tipos de construcción de resistencias de bobina abierta, tubulares con aletas y tubulares. Los primeros cuatro factores (construcción, calidad del aire, temperatura de funcionamiento y velocidad del aire) son clave. Si un tipo de resistencia domina estas cuatro consideraciones con sus beneficios, es probable que sea la elección correcta. Si no hay un ganador claro entre estos primeros cuatro factores, se deben considerar otras seis variables para determinar el mejor diseño para la aplicación.

FACTOR 1: La construcción afecta el costo

Las resistencias eléctricas de tipo bobina abierta (resorte desnudo) generalmente se consideran la construcción más rentable. La bobina abierta ofrece una respuesta térmica rápida, baja caída de presión y bajo peso del calentador. La construcción tubular con disipador es más costosa que la bobina abierta pero menos costosa que un diseño tubular simple porque puede acomodar densidades de vatios más altas. La construcción tubular simple generalmente es la más costosa porque requiere un diseño más conservador para manejar las clasificaciones de temperatura más altas.

FACTOR 2: La calidad del aire del proceso afecta el rendimiento de la resistencia

La construcción de bobina abierta es mejor para aplicaciones en las que no hay partículas conductoras ni rocío de agua que contaminen el aire. La construcción tubular simple se puede utilizar con casi cualquier tipo de contaminación del aire. Los tubulares con disipador también pueden manejar la mayoría de los contaminantes a menos que exista la posibilidad de que las partículas se acumulen entre las aletas o el serpentín.

FACTOR 3: La temperatura de funcionamiento reduce las opciones

Las resistencias tubulares simples y bobinas abiertas, se pueden usar para temperaturas de salida de hasta 1,200°F (649°C). Los diseños con tubulares con disipador, se recomiendan para una temperatura de salida máxima de 600°F (316°C).

FACTOR 4: La alta velocidad del aire descarta las resistencias de bobina abierta

Si bien los tres tipos pueden resistir altas velocidades de aire, solo el diseño tipo tubular (simple y con disipador) puede manejar aplicaciones de más de 762 metros por minuto. Las resistencias tubulares con disipador pueden manejar velocidades de hasta 1524 metros por minuto, y los elementos tubulares simples son adecuados para aplicaciones de hasta 2438 metros por minuto.

¿AÚN NO LO SABES?

Frecuentemente, estos cuatro factores son suficientes para hacer la selección adecuada.

Ponemos el ejemplo de una planta de productos agrícolas cuyo objetivo era secar cebada para la producción de malta y la deshidratación de alfalfa para alimento de ganado. La alta velocidad del aire excluía de forma inmediata el uso de resistencias de bobina abierta. Y debido a la gran cantidad de potencia requerida en el proceso obligó al uso de resistencias tubulares con disipador, gracias a su mayor capacidad de densidad de vatios. De esta forma se redujo la cantidad de elementos necesarios y el proyecto fue viable económicamente.

Por otra parte, las resistencias de bobina abierta satisfacían la necesidad de una aplicación de secado de componentes de estado sólido, el cliente no quemaba nada de producto y el aire permanecía puro, lo cual permitió seguir adelante con un banco de resortes desnudos.

Aunque la construcción de bobina abierta frecuentemente demuestra ser la mejor y más económica solución, no siempre es la opción adecuada.

Otro ejemplo sería un horno de lotes de 4 metros de longitud y 550kW, utilizado para secar selladores y curar adhesivos en componentes envueltos en fibra de vidrio. Con las partículas de fibra de vidrio en el aire, la mejor opción eran los elementos tubulares simples.

En algunos casos, no se puede tomar una decisión basada en los primeros cuatro factores. Cuando eso ocurre, se deben considerar otros seis criterios.

FACTOR 5: La temperatura de la bobina varía según el estilo de la resistencia

Los elementos de bobina abierta, expuestos directamente a la corriente de aire, funcionan más fríos que las bobinas incrustadas en elementos revestidos. Los elementos tubulares con disipador funcionan más calientes que la bobina abierta, pero más fríos que los elementos tubulares debido al efecto de transferencia de calor de las aletas o el serpentín. En estas aplicaciones, las temperaturas se mantienen dentro de límites seguros mediante el uso de densidades de vatios reducidas o aumentando el número de elementos utilizados.

FACTOR 6: La caída de presión es menor con la bobina abierta

Cuanto menos espacio ocupen los elementos, menor será la caída de presión. Por lo tanto, las resistencias con elementos de bobina abierta tienen la menor caída de presión. Los elementos tubulares con disipador tendrán una caída de presión más alta que la bobina abierta. Los elementos tubulares simples tienen la caída de presión más alta debido al mayor porcentaje de espacio ocupado ya que se requiere mayor número de elementos para satisfacer la potencia necesaria.

FACTOR 7: Para aplicaciones severas, recuerda la separación eléctrica

Los elementos tubulares tienen separaciones relativamente pequeñas entre sus partes activas (el hilo de resistencia y la tubería), pero este espacio está lleno de óxido de magnesio compactado, que actúa como aislante. Las resistencias de bobina abierta son más adecuadas para resistir aplicaciones severas porque hay una separación más grande entre las partes activas del elemento calefactor y el suelo.

FACTOR 8: Riesgo de descargas, la funda tubular tiene ventaja

Debido a que la bobina activa está dentro de una tubería y aislada eléctricamente, se elimina el riesgo de descargas debido a un contacto accidental en los elementos tubulares. Si existe la posibilidad de que material conductor o personal entren en contacto con el elemento, no se recomiendan las resistencias de bobina abierta porque están energizadas eléctricamente.

FACTOR 9: La uniformidad del flujo de aire afecta la selección de la resistencia

Una aplicación perfecta tiene un flujo de aire distribuido uniformemente en toda la resistencia. Las resistencias de bobina abierta no toleran puntos calientes y deben tener un flujo de aire uniforme para funcionar correctamente. Si es necesario, se pueden utilizar placas de presión para igualar el flujo de aire. Los elementos tubulares con disipador son los que mejor toleran situaciones de flujo de aire no uniforme. Los puntos calientes tienden a disiparse debido al diseño tubular y los disipadores. Los elementos tubulares simples son más tolerantes que la bobina abierta al flujo de aire desigual, pero no en el mismo grado que los elementos tubulares con disipador.

FACTOR 10: La inercia térmica influye en la controlabilidad

Las resistencias de bobina abierta tienen una baja inercia térmica, lo que resulta en una respuesta rápida al control por pasos. Esto puede causar fluctuaciones de temperatura a menos que los controles lo compensen. Los elementos tubulares con disipador tienen una alta inercia térmica, lo que resulta en una respuesta más lenta, pero pueden producir temperaturas más uniformes si el sistema de control está diseñado adecuadamente. Los elementos tubulares simples reaccionarían en algún punto intermedio entre las resistencias de bobina abierta y las tubulares con disipador.

Cada aplicación es única y merece una solución individual. A largo plazo, vale la pena investigar el mejor tipo de construcción posible para cada aplicación de aire del proceso.

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