“Há muitas coisas que os fabricantes podem fazer para tornar os elementos de aquecimento mais eficientes, mas isso nem sempre se traduz em economia de energia no forno”, afirma Dean McCabe, gerente de suporte técnico na Kanthal. “Fizemos muitos testes, tanto em laboratório quanto em campo, para tornar nossos elementos mais eficientes e, em nossa experiência, o nível de economia de energia pode variar muito de aplicação para aplicação.”

Transferência de calor e relações de potência

Uma consideração importante no que diz respeito aos elementos de aquecimento é a relação entre a potência dissipada na zona quente do elemento (a seção que está dentro do forno) e a potência dissipada na extremidade fria (a seção que atravessa as paredes do forno). Em alguns elementos, essa relação pode chegar a 60:1. No entanto, em outros, pode ser menor, resultando em uma porcentagem mais alta da potência do elemento sendo dissipada na extremidade fria do elemento.

“Para construir um elemento de aquecimento mais eficiente em termos de energia, a relação de potência é o fator que deve-se buscar alterar”, diz McCabe. “Como operador de forno, investigar elementos eficientes do ponto de vista energético é um bom ponto de partida e pode gerar economia. Mas é importante lembrar que não é o único aspecto a ser considerado.”

Outros fatores que afetam o consumo de energia

Outras considerações importantes incluem a qualidade e o padrão do isolamento usado no forno. Se ele se deteriorou ou se precisa de reparos, a quantidade de calor dissipado pode estar aumentando o consumo de energia. O ambiente ao redor do forno também é um fator importante. Portas ou janelas abertas nas proximidades podem afetar a transferência de calor por convecção e ter um efeito significativo sobre o consumo de energia do forno.

“Verificamos isso em campo”, diz McCabe. “Um cliente da indústria automotiva operando um forno de tratamento térmico muito grande constatou grandes flutuações na demanda de energia. As investigações revelaram que esse aumento na demanda coincidiu com a abertura e o fechamento das portas do cais de carga. Isso gerou uma grande mudança no fluxo de ar da fábrica, aumentando a transferência de calor por convecção para longe do forno. Esse é o nível de sensibilidade dos fornos em relação aos arredores.”

Outra razão pela qual um elemento eficiente do ponto de vista energético pode não necessariamente gerar economia de energia é o fato de que, em alguns casos, a energia dissipada na extremidade fria do elemento contribui para o equilíbrio geral de energia do forno. Ao reduzir a potência da extremidade fria, a zona quente deve fornecer mais e, portanto, não há economia líquida de energia.
“A potência dissipada pela extremidade fria não é totalmente desperdiçada”, diz Dean McCabe. “Parte dessa energia contribui para aquecer o forno e mantê-lo na temperatura do ponto de ajuste.”

Não há solução universal

Na experiência da Kanthal, uma série de fornos passaram a gerar economias significativas de energia após a instalação dos elementos de aquecimento Globar^® SR. Em alguns casos, os clientes relataram economia de cerca de 15%. Isso é alcançado com um projeto de extremidades frias de resistência inferior, que melhoram a relação de potência geral do elemento. No entanto, isso não significa necessariamente que todos os fornos apresentarão a mesma economia. Os clientes que costuma se beneficiar mais com o Globar^® são operações em grande escala com vários fornos, aplicações de alta potência ou fornos que utilizam elementos com extremidades frias longas.

“É muito difícil dizer que determinado elemento reduzirá a energia em determinada quantidade, já que, em nossa experiência, isso só será verdadeiro para um conjunto específico de condições operacionais”, afirma McCabe. “Podemos produzir elementos de baixo consumo de energia, mas se todos os outros fatores, como isolamento e ambiente, não forem considerados, ainda assim poderá ser ineficaz. Se você opera um forno, certamente deve considerar usar elementos eficientes do ponto de vista energético, mas lembre-se que esse aspecto é apenas uma das peças do quebra-cabeça do seu forno.”