Convección completa, convección forzada, convección centrada, convección recirculada, etc. La lista de términos sigue y sigue. Trabajo a tiempo completo con soluciones de templado, y a veces incluso yo mismo tengo dificultas entendiendo todos los términos usados en el sector. No puedo ni imaginar lo difícil que debe ser para los procesadores de vidrio trabajar con toda esa jungla de terminología, donde los distintos fabricantes han inventado sus propios términos. Incluso algunas fuentes científicas utilizan distintos términos según la fuente. El templado como sector es relativamente pequeño. Esa es una de las razones por las que la terminología no está estandarizada y a menudo causa confusión, especialmente en lo relativo a los sistemas de convección. Este artículo intenta clarificar las diferencias ofreciendo hechos científicos con la ayuda de imágenes reales.
La convección completa es quizá uno de los términos que más malentendidos causan en todo el sector. En general, diría que la gente está utilizando este término para describir un sistema de convección mediante el que el movimiento del aire de convección se genera con algún tipo de soplador y que a continuación recircula el aire dentro de la sección de calentamiento. Desafortunadamente, esta es una de las suposiciones más engañosas de todo el sector. Es impresionante el número de personas al que ha inducido a error. Tiene algo de lógica pero, desafortunadamente, dicha lógica está encabezada por mensajes de marketing de fabricantes de líneas de templado, no por las leyes de la física reales.
Se remonta a la época en que los revestimientos de baja emisividad llegaron al mercado por primera vez y los fabricantes de líneas de templado empezaron a desarrollar nuevas tecnologías innovadoras para procesar los nuevos revestimientos. Las líneas de templado tradicional no daban buenos resultados con los nuevos revestimientos, puesto que estaban basadas casi en su totalidad en el calentamiento mediante radiación procedente de los elementos de calentamiento. La innovación en aquel momento era añadir un sistema de convección para calentar con mayor eficiencia los vidrios recubiertos, puesto que el objetivo principal de los vidrios revestidos es reflejar el calor radiante.
TÉRMINO 1: «Convección» es la transferencia de calor, donde el calor se mueve de un lugar a otro junto con un fluido. En las líneas de templado, dicho fluido es el aire.
Este proceso de transferencia de calor mediante fluido significó añadir un sistema que creara movimiento de aire en las líneas de templado, denominado sistema de convección forzada. Esto difiere de la convección natural, donde el fluido se mueve de forma natural debido a las diferencias de temperatura que afectan a la densidad del aire.
TÉRMINO 2: «Convección forzada» está generada con algún tipo de fuente externa. En las líneas de templado actuales, la convección se crea mediante compresores y distintos tipos de ventiladores. Todos estos son sistemas de convección forzada.
A medida que los revestimientos se fueron desarrollando aún más, fue necesario innovar más en los sistemas de convección y calentamiento. El enfoque científico es claro: El revestimiento de baja emisividad está diseñado para reflejar la radiación. Cuanto mayor sea la cantidad de flujo de calor total durante el calentamiento del vidrio por convección, menor será la emisividad del revestimiento en el calentamiento. Por tanto, en teoría: si el 100 % del calentamiento pudiera manejarse con convección, básicamente no importaría qué tipo de vidrio se pusiera en el horno, claro o recubierto. La velocidad de calentamiento será la misma.
TÉRMINO 3: «Flujo de calor total durante el calentamiento» significa que todas las fuentes de calor se calculan juntas. Hay tres métodos de transferencia del calor en las líneas de templado: conducción, radiación y convección. El porcentaje de flujo de calor convectivo indica la cantidad de calentamiento convectivo en relación con la conducción, mediante rodillos, y la radicación de los elementos de calentamiento y todas las estructuras del interior de la sección de calentamiento.
En ese momento, las principales fuentes de convección forzada eran un compresor externo y un ventilador en el interior del sistema de calentamiento, igual que en la actualidad. Los fabricantes de líneas de templado descubrieron que para conseguir un mayor porcentaje de calor convectivo para el flujo total de calor al vidrio, era más práctico utilizar un sistema donde un ventilador o soplador recirculara el aire dentro de la sección de calentamiento.
TÉRMINO 4: «Convección recirculante» significa un sistema de convección forzada donde el aire de convección caliente recircula dentro de la sección de calentamiento y no se deja que salga de ella.
Aquí es cuando surgió el mayor malentendido. Este hallazgo fue un hallazgo general con ciertas presunciones. No significaba que todos los sistemas de convección recirculante serían automáticamente fantásticos. Desde aquella temprana época, la presunción fue (y todavía lo es para muchos) que los sistemas de convección recirculantes son automáticamente más rápidos y ahorran más energía que los sistemas de convección con aire comprimido externo.
Pongamos un ejemplo: Si pongo en el interior un ventilador muy pequeño que mueve algo de aire en un lado de la cámara de calentamiento para crear convección recirculante, ¿tengo una cámara de calentamiento más potente? Por supuesto que no. Dispone de convección recirculante, pero no es en absoluto un sistema de convección eficiente. Lo más importante es cómo este aire de calentamiento impacta en la superficie del vidrio.
La física no ha cambiado durante este tiempo, incluso aunque en algunas conversaciones parezca que lo ha hecho- El principio básico sigue siendo el mismo: un porcentaje más alto de calentamiento convectivo suele ser más eficiente. Un flujo de calor convectivo del 100 % significará una convección completa.
TÉRMINO 5: «La convección completa» es el sueño de los hornos de templado: algo con lo que algunos soñamos, pero imposible de encontrar en el mundo real.
Algunos fabricantes de líneas de templado pueden hacer un mal uso de los hechos de la física pueden cuando indican que una línea de templado es un sistema de convección completa. Esto crea grandes malentendidos. En la actualidad, podemos ver este resultado: la gente está utilizando «convección completa» como término general para equiparar a todas las líneas de templado que dispongan de cualquier sistema de convección recirculante en la misma categoría comparable. Esto, por supuesto, no beneficia a nadie, excepto quizá a ciertos fabricantes de líneas de templado que acceden a dicha categoría de forma injustificada.
En vez de hablar de la tecnología utilizada para crear la convección forzada, propondría que hablásemos sobre el rendimiento real de los distintos sistemas de convección. Estos son los temas más válidos:
Cuando observo el sector, veo tres categorías de rendimiento de sistema de convección en términos de rendimiento convectivo:
«Convención limitada» significa sistemas donde la convección del flujo total de calor al producir vidrio de baja emisividad es menor del 20 %. En general, estos sistemas no suelen funcionar bien con el vidrio de baja emisividad. Un ejemplo de esto sería un sistema de convección con bajas cantidades de aire comprimido o poco control, o ambos. El segundo ejemplo sería un sistema de convección recirculada con poca capacidad de movimiento del aire, que podría estar causada por un motor poco potente o por tubos pequeños, junto con baja uniformidad de convección en la sección de calentamiento.
En la categoría de convección asistencial, el calentamiento por radiación está fuertemente ayudado por la convección. El flujo total de calentamiento colectivo es del 20-50 %. El rendimiento final de este sistema de calentamiento por convección es una combinación de eficiencia en la transferencia del calentamiento y la uniformidad y precisión de la transferencia de calentamiento. El flujo de calor total puede ser cercano al 50 %, pero si la convección no es uniforme, los resultados tampoco lo serán.
El sistema de convección representado abajo pertenece a la categoría de la convección asistencial. Dispone de un sistema de convección recirculada, donde el aire se mueve primero a bloques de división de aire y, desde ahí, a los tubos perforados. Es un buen ejemplo donde la recirculación como tal no significa que el flujo de calor convectivo tenga que ser necesariamente alto. Además, es un buen ejemplo de un sistema que está destinado a afrontar desafíos con la uniformidad general.
Imagen 1: Estructura superior de un sistema de convección recirculada visto desde donde estaría el cristal, desde abajo.
Es posible que se esté preguntando cómo puedo decir seguro que el flujo de calor por convección no es bueno. Es realmente fácil de ver. La fuente principal de calor de los hornos eléctricos son calefactores. Si el cristal «ve» los calentadores, con casi total seguridad esto significa que el flujo de calor convectivo no puede ser más del 50 %, puesto que la radiación jugará un papel fundamental automáticamente.
Entonces, ¿cómo puedo decir que el sistema tendrá problemas con la uniformidad de la convección? Esto no es tan fácil de ver, puesto que se basa en el comportamiento del movimiento del aire. Este sistema tiene una fuente de movimiento de aire (el ventilador) que transfiere el aire caliente a un colector de aire largo. Desde ahí, el aire se divide en tubos de convección perforados. Puesto que el diámetro del tubo de convección es muy pequeño y los agujeros son relativamente grandes, es obvio que los niveles de presión del aire de convección en los distintos lados del tubo sencillamente no pueden ser parecidos. Esto se traduce en poca uniformidad de convección, que en el templado provoca problemas de calidad en las cargas más grandes.
Es importante mencionar que las diferencias del nivel de rendimiento en esta categoría son muy grandes. Incluso si el flujo de calor convectivo fuera del ~30–40 %, a menudo hay diferencias significativas en el rendimiento real de dichos sistemas de calentamiento. Un buen ejemplo es la convección de aire compromiso con un control de la precisión extremadamente alto. En general, este sistema realmente funciona con gran rendimiento en términos de calidad y capacidad de energía, puesto que es más preciso que los sistemas de convección parcial de clase más alta.
La categoría con convección como método de calentamiento principal tiene una característica en común: el vidrio no ve los elementos de calentamiento. Aun así, todas las estructuras de dentro de la cámara de calentamiento están calientes y, por tanto, irradian calor. Sin embargo, la radiación desde las estructuras ofrece menor eficiencia, puesto que la temperatura es más baja que el elemento calefactor en sí mismo. En esta categoría, la idea es calentar el aire y, a continuación, el aire calienta el vidrio. Incluso esta categoría no se trata de convección completa. En la actualidad, esto es lo más cercano a ella que se puede conseguir en el sector.
Imagen 2. Un sistema de calentamiento recirculado desde la vista del vidrio, fotografía tomada desde abajo.
Esta categoría también varía en términos de rendimiento de calentamiento. Tiene el flujo de calor por convección más alto. Sin embargo, para que funcione correctamente, también necesita disponer de la uniformidad y precisión requerida para formas de vidrio más complicadas.
A continuación, encontrará una lista de puntos a los que prestar atención al realizar su próximo análisis del sistema de calentamiento:
Esto le proporcionará un buen conocimiento del nivel de rendimiento actual de distintos sistemas que puede utilizar en su producción.
Llegados a este punto, tengo una petición para usted como lector: No utilice el término «convección completa» de forma descuidada. Puesto que no se trata del sector de hornos para pizzas, no tratemos las líneas de templado como tales. No todos los hornos de recirculación son iguales.
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