Las aplicaciones domésticas son, por ejemplo, cocinar, calentar líquidos, secar, planchar, calentar espacios y otros fines especiales como calentar camas, acuarios, saunas, soldadores y decapantes. Las aplicaciones industriales típicas son el tratamiento térmico, el endurecimiento y el secado de tintas, pinturas y lacas. En los vehículos, los asientos, los motores y los espejos retrovisores suelen calentarse eléctricamente.

Bash test of alloys.El aparato y el elemento de calentamiento deben cumplir los requisitos de rendimiento, de costes de materias primas y de fabricación, así como de vida útil y seguridad.

Los requisitos pueden ser contrapuestos entre sí. Una larga vida útil y un alto grado de seguridad significan una baja temperatura del alambre, lo que resulta en un largo tiempo de calentamiento y, a menudo, también en altos costes de materia prima. Los aparatos de calefacción domésticos no deben causar daños a las personas ni a la propiedad. Las especificaciones de seguridad de cada mercado pueden influir en el diseño del aparato y del elemento, y limitar su temperatura.

La vida útil de un elemento bien diseñado depende de la marca y el tipo de alambre utilizado. Nuestros alambres de FeCrAl y NiCr(Fe) tienen excelentes propiedades a alta temperatura y brindan la mejor vida útil posible. Debe tenerse en cuenta que la vida útil de un alambre aumenta con el diámetro del alambre y la menor temperatura del alambre.

TEMPERATURA DEL ALAMBRE

Life test of 4 mm wire.Para los tipos de elementos embebidos y soportados, la temperatura del alambre depende tanto del alambre como de la carga superficial del elemento. Para los tipos de elementos suspendidos, la carga superficial del elemento en la mayoría de los casos no se puede definir. Además de la carga superficial, la temperatura ambiente, las condiciones de disipación de calor y la presencia y ubicación de otros elementos influirán en la temperatura del alambre y, por lo tanto, también en la elección de la carga superficial del alambre y la carga superficial del elemento.

CARGA SUPERFICIAL

Cuando se calcula un elemento, normalmente se conocen la tensión y la potencia. La carga superficial del elemento de calentamiento es la potencia dividida entre el área de superficie del elemento del alambre energizado. Por lo general, en las tablas mencionadas se muestra un rango de cargas superficiales y no una sola cifra. La elección dentro de la gama depende de los requisitos del elemento. También depende de la tensión, la potencia y las dimensiones disponibles. Una tensión alta y una potencia baja darán como resultado un alambre delgado, que a la misma temperatura tiene una vida útil más corta que un alambre grueso y, por lo tanto, requerirá una carga superficial de alambre baja.

Luego, la superficie del alambre se halla como la relación entre la potencia y la carga de la superficie del alambre.

SUPERFICIE Y RESISTENCIA

Después de haber calculado la resistencia en frío, se halla la relación entre la superficie y la resistencia. Esta relación se muestra para todos los tipos y dimensiones de alambre en el manual de "Aleaciones y sistemas de calentamiento por resistencia para hornos industriales" y, por lo tanto, el tamaño de alambre correcto se puede encontrar fácilmente en estas tablas.

PARÁMETROS DE BOBINA

Se debe calcular la relación entre el diámetro de la bobina y el del alambre (D/d) para comprobar que la bobina se puede fabricar sin problemas. La proporción recomendada (D/d) debe estar en el rango de 5 a 12. En el caso de elementos soportados, esta relación debe compararse con la curva de deformación de la página 17. Cuando se conocen la longitud y el diámetro de la bobina, se pueden calcular los pasos de bobina mediante la fórmula [17] del Apéndice. El paso de la bobina es normalmente de 2 a 4 veces el diámetro del cable (d). Para calentadores de tubo de cuarzo, normalmente se usa un paso más pequeño. Las bobinas preoxidadas hechas de Kanthal® FeCrAl en dichos elementos se pueden usar enrolladas apretadas.

La longitud del alambre es fija para un alambre recto sobre una varilla cerámica roscada y para muchos elementos de tipo suspendido. A continuación, se puede calcular la resistencia por metro y encontrar el tamaño del cable en las tablas del manual de "Aleaciones y sistemas de calentamiento por resistencia para hornos industriales". Si esto da como resultado una carga superficial demasiado alta en el caso de una cinta, se puede elegir una cinta más ancha y delgada que tenga la misma sección transversal.

ELEMENTO TUBULAR REVESTIDO DE METAL

Glowing coil inside tubular heating elements.El cálculo de un elemento tubular con cubierta metálica es más complicado, ya que la resistencia se reduce entre un 10 y un 30 % como consecuencia de la compresión del elemento. Para dichos elementos, la carga de la superfície del tubo se determina primero de acuerdo con el uso del elemento. La carga superficial del alambre es normalmente de 2 a 4 veces mayor. Después de calcular la resistencia a partir de la potencia y la tensión, debe aumentarse entre un 10 y un 30 % para obtener la resistencia después del bobinado. La superficie del alambre se reducirá entre un 2 y un 7 % cuando se haya reducido el elemento. Dado que la longitud del tubo aumenta mediante la compresión por laminación, la superficie del tubo a menudo permanece inalterada.

Cálculos de diseño para elementos de calentamiento: ejemplos (PDF document, 103 kB)