En esta segunda parte de nuestro blog sobre el consumo energético del proceso de templado del vidrio entraré en detalles sobre algunos de los principios que subyacen a los procesos de calentamiento y refrigeración.
Conocer el origen de las diferentes métricas le ayudará a comprender mejor el proceso de templado, así como los costes asociados a sus necesidades energéticas. Una vez que se aprende, es información útil que impedirá que puedan engañarle con las cifras, ofreciendo datos de rendimiento irrelevantes o demasiado optimistas.
Energía térmica
La energía necesaria para calentar el vidrio se puede calcular con la fórmula:
E = ΔT * c * m, donde
E = Energía necesaria para calentar el vidrio
ΔT = Variación de temperatura
c = Calor específico del vidrio
m = Masa del vidrio
Tomemos por ejemplo una plancha de vidrio de 1 m2 de superficie y 4 mm de grosor. En este caso, los valores serían:
ΔT = 610 °C
c = 1.1 kJ / kg * °C
m = 1 m² * 2500 kg/m³ * 0,004 m = 10 kg
*Tenga en cuenta que el calor específico del vidrio cambia en función de la temperatura. El valor c a temperatura ambiente es de unos 0.78 kJ / kG * °C, en tanto que el calor específico medio entre +20 °C y +630 °C es de unos 1.1 kJ / kG * °C.
Si aplicamos estos valores a la fórmula anterior, obtendremos:
E = 610 °C x 1.1 kJ / kg * °C * 10 kg = 6710 kJ = 1.9 kWh = 0.475 kWh/m²*mm
De acuerdo con los resultados obtenidos por este cálculo, vemos que es imposible calentar una plancha de vidrio de 4 mm de grosor de +20 °C a +630 °C usando menos de 1,9 kWh de energía. En otras palabras, esto significa que el calentamiento requiere al menos 0.475 kWh/m²*mm. Si multiplicamos esta magnitud por el grosor del vidrio, obtendremos la cantidad mínima de energía necesaria para calentar esta plancha de vidrio en particular.
Y eso no es todo. Para calcular el consumo energético total también es necesario añadir la pérdida de energía, los ventiladores de convección y el proceso de enfriamiento rápido del vidrio, además de los cálculos anteriores.
Energía del enfriamiento rápido
La segunda fase del templado del vidrio es el enfriamiento rápido. Es también la parte en la que los procesadores de vidrio pueden influir más en el consumo energético total por metro cuadrado procesado. ¿Por qué? Los hornos modernos funcionan generalmente de manera que la cantidad de vidrio a templar no afecta a la eficiencia energética de una máquina. Es decir: no importa si va a utilizar el 5% o el 90% de su área de carga máxima. El consumo energético por metro cuadrado será aproximadamente el mismo en ambos casos.
En el proceso de enfriado rápido, la eficiencia de carga desempeña un papel mucho más importante. Por lo general los enfriadores utilizan la misma área de soplado en todos los casos. Si usa sólo el 5% de su área de carga, se desperdiciará la mayor parte de la energía creada por los ventiladores de enfriamiento rápido.
La energía de enfriamiento rápido necesaria dependerá en primer lugar del área de carga utilizada y, en segundo lugar, de la tecnología de soplado empleada. Como regla general, con un 90% de eficiencia de carga y una moderna tecnología de soplado, la energía necesaria sería de aproximadamente 0.125 kWh/m²*mm.
La tabla siguiente ilustra el efecto que tiene la eficiencia de carga sobre el consumo energético total por metro cuadrado con una plancha de vidrio de 4 mm de grosor. El ejemplo se calcula con un área de carga máxima de 2,4 x 4,8 metros.
| Eficiencia de carga | 9% | 61% | 87% |
| Área de carga utilizada | 1 m2 | 7 m2 | 10 m2 |
| Energía térmica | 1.9 kWh | 13.3 kWh | 19.0 kWh |
| Pérdida energética | 0.6 kWh | 0.6 kWh | 0.6 kWh |
| Energía del enfriamiento rápido | 5.8 kWh | 5.8 kWh | 5.8 kWh |
| Consumo energético por metro cuadrado* | 8.3 kWh | 2.8 kWh | 2.5 kWh |
*El ejemplo anterior no tiene en cuenta la energía necesaria para la convección, porque cada tecnología utilizará una cantidad de energía distinta: las cifras en realidad serían ligeramente superiores. El propósito de este ejemplo es ilustrar cómo afecta la eficiencia de carga al consumo energético y cuáles serían las tasas mínimas esperables en un entorno de producción.
Como puede ver, el efecto de la eficiencia de carga sobre el consumo energético por metro cuadrado es enorme.
En el ejemplo anterior vemos que los mayores ahorros de energía provienen del proceso de enfriamiento. Con cargas más grandes se reduce drásticamente el consumo energético por metro cuadrado procesado.
Sin embargo, la tecnología de los hornos es la clave para poder procesar grandes cargas. Al seleccionar un horno de templado, asegúrese de que le permite utilizar su área de carga lo más eficientemente posible sin comprometer la calidad del vidrio.
However, furnace technology is key to being able to run large loads. When selecting a tempering furnace, make sure that it allows you to utilize its loading area as efficiently as possible without compromising on glass quality.
El impacto de la potencia conectada de la máquina también tiene su papel. Si su horno no tiene suficiente potencia, no podrá soportar cargas grandes en funcionamiento continuo, incluso aunque sea capaz de procesar cargas individuales. Su horno debe poder recuperarse de la carga anterior lo antes posible. Si el horno no está lo suficientemente caliente cuando entre la siguiente carga, tendrá problemas. Cuando pueda realizar la producción sin retrasos innecesarios en la carga, podrá lograr una mayor capacidad y también reducir el consumo energético por metro cuadrado, ya que siempre se pierde algo de energía cuando el horno está encendido, haya o no vidrio en su interior.
Para terminar, espero que esta revisión del consumo energético en cada fase del templado de vidrio le ayude a entender mejor los términos utilizados por los proveedores de la industria. Espero que le sirva para como información práctica a la hora de seleccionar su próxima línea de templado. Mi propósito principal es que esté bien informado, para que pueda evaluar con conocimiento de causa todas las cifras que se le presenten y obrar en su propio interés.
Encontrará en un buen resumen en nuestra animación sobre el consumo energético del templado de vidrio Glass tempering energy consumption, que publicamos hace algún tiempo.
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