¿Consume más energía la calefacción eléctrica para secar tableros de madera de una sola capa? Sugerencias para mejorar cuatro parámetros de diseño

En los últimos años, se ha investigado en profundidad a nivel mundial las características de secado de las chapas de madera contrachapada, centrándose principalmente en el secado por aire caliente. Se ha avanzado en la aceleración del proceso de secado aumentando la temperatura y la velocidad del flujo de aire. Entre los sistemas más avanzados, Alemania ha desarrollado velocidades de chorro de hasta 60 m/s, con un control de temperatura que oscila entre 210°C y 290°C, alcanzando una eficiencia térmica de hasta 38%. Los equivalentes de consumo de energía indican 1,9 kWh por kg de agua evaporada. Históricamente, los bajos índices de utilización energética de los elementos calefactores eléctricos de alambre de aleación en los equipos de secado han dado lugar a elevados índices de consumo energético global, equivalentes a 5 kWh por kg de agua evaporada. Por lo tanto, el secado por calentamiento eléctrico no se ha promovido ampliamente.

La razón principal de la escasa promoción del secado por calefacción eléctrica para paneles monocapa es el elevado consumo de energía. Las modernas máquinas de secado monocapa por chorro han suprimido a corto plazo el desarrollo de las máquinas de secado por infrarrojos. Sin embargo, la teoría del secado por infrarrojos es más avanzada que la del secado por aire caliente. Cualquier teoría aceptada por el mercado requiere tiempo, desde unos pocos años hasta varias décadas. Las ventajas del secado por infrarrojos pueden analizarse teóricamente. En comparación con el sistema de circulación térmica, la temperatura del aire es de 100°C, la humedad relativa es de aproximadamente 5%, y la velocidad del flujo de aire es de 2m/s. Si la temperatura de la superficie de la fuente de radiación infrarroja alcanza los 600°C, su flujo de calor es 30 veces superior al del secado por convección, lo que hace que los métodos de secado por infrarrojos sean prometedores.

El primer reto es mejorar la eficiencia energética. Esto implica principalmente dos aspectos: mejorar la conversión eléctrico-térmica de los elementos calefactores eléctricos y aumentar la tasa de absorción de calor por los paneles monocapa. Del mismo modo, para reducir el consumo de energía hay que esforzarse en dos aspectos: disminuir los índices de pérdida de calor de los equipos y mejorar los índices de recuperación de calor. La consecución de estos objetivos podría allanar el camino para que los sistemas de secado por calefacción eléctrica sustituyan a los sistemas de secado por aire caliente en el campo del secado de paneles monocapa.

1. Aumento de la tasa de conversión eléctrico-térmica de los elementos calefactores

Para mejorar la eficiencia energética, considere la posibilidad de utilizar elementos calefactores de fibra de carbonoque tienen un índice de conversión de 95% a 98%. Durante el calentamiento, emiten radiación infrarroja o infrarroja lejana de diferentes longitudes de onda. Esto hace que los elementos calefactores de fibra de carbono sean una opción favorable para el secado de paneles de una sola capa. Por el contrario, los elementos calefactores infrarrojos de hilo de tungsteno alcanzan una conversión aproximada de 90%, mientras que el hilo de resistencia de aleación se sitúa en torno a los 65%. Ambos presentan inconvenientes: pérdida gradual de potencia con el tiempo y necesidad de dispositivos de arranque suave debido al elevado impacto inicial de la corriente.

2. Mejora del índice de absorción de calor de los paneles de madera

Existen dos mecanismos de secado: el calentamiento pasivo y el activo. El calentamiento pasivo consiste en absorber calor en un entorno a alta temperatura, calentando desde fuera hacia dentro, como ocurre con los mecanismos de secado por circulación térmica. El calentamiento activo consiste en absorber energía para calentar desde dentro hacia fuera, como el calentamiento por microondas y radiación infrarroja. Este último método ofrece una mayor eficiencia térmica. Los elevados costes de inversión inicial del calentamiento por microondas lo hacen menos viable, pero el calentamiento por radiación infrarroja ofrece una mejor relación coste-eficacia al calentar activamente los paneles de madera con radiación infrarroja.

3. Reducción del índice de pérdida de calor de los equipos

Unas medidas de aislamiento eficaces son cruciales para reducir la pérdida de calor. Un aislamiento adecuado evita que las temperaturas de la superficie exterior de los equipos bien aislados superen los 50 °C. Elija los materiales de aislamiento en función de los requisitos regionales y específicos del lugar, optando por la calidad sin que sea necesariamente el coste más elevado o el precio más bajo. Además, minimice la pérdida de calor reduciendo los orificios de disipación del calor y aplicando medidas de aislamiento en los puntos de entrada y salida del producto para minimizar el flujo de calor.

4. Mejora de la tasa de utilización del calor de los equipos

La recuperación eficiente del calor es fundamental en los equipos de secado por aire caliente, en los que la maximización de la reutilización del calor mejora significativamente los índices generales de utilización. Del mismo modo, el uso de elementos calefactores de fibra de carbono para el secado por radiación infrarroja también requiere recuperación de calor. Implemente dispositivos de recuperación de calor en los puntos de emisión de gases de escape tras la inspección in situ y el diseño por parte de los fabricantes de equipos adecuados.

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