Emisores de infrarrojos de gas para locales industriales: dispositivo, principio de funcionamiento, variedades.
Los dispositivos de infrarrojos que generan flujos de luz y calor se utilizan activamente en diversas áreas de la producción y la economía privada.Los emisores de infrarrojos de gas son los más demandados en las instalaciones industriales. Su acción se basa en la capacidad de un cuerpo calentado para liberar el calor resultante al espacio.
Aprenderá todo sobre los principios de funcionamiento de los equipos de infrarrojos en nuestro artículo propuesto. Hablaremos de los tipos de equipos de infrarrojos y sus diferencias características. Te presentamos los modelos líderes del mercado.
El contenido del artículo:
La esencia de la radiación infrarroja.
La radiación infrarroja se diferencia de la luz visible ordinaria y tan familiar. Son similares en la velocidad con la que se propagan y cruzan el espacio. Ambas variedades son capaces de refracción, reflexión y agrupación.
A diferencia de la radiación luminosa ordinaria, que son ondas electromagnéticas, el flujo IR tiene propiedades tanto ondulatorias como cuánticas. Es decir, transmite tanto luz como calor.
La luz suministrada por dispositivos infrarrojos se mueve en ondas.Las vibraciones de la luz electromagnética se encuentran en el segmento espectral de 760 nm (nanómetros) a 540 μm (micrómetros). El calor generado por los emisores de infrarrojos es un flujo de cuantos. Su energía oscila entre 0,0125 y 1,25 eV (electrón voltios).
Los flujos de calor y luz emitidos por los dispositivos de infrarrojos están interconectados. A medida que aumenta la intensidad de la luz, disminuye el flujo de calor cuántico. Dependiendo de la temperatura, nuestros ojos pueden percibir o no la radiación infrarroja. La radiación térmica no es detectable visualmente.
Esta especificidad de la radiación infrarroja se utiliza en la industria para acelerar los procesos de polimerización y endurecimiento. La parte térmica de la radiación infrarroja permite determinar la presencia y ubicación de una persona o animal en períodos nocturnos con y sin iluminación.
El funcionamiento no estándar de los dispositivos de infrarrojos que emiten luz en combinación con calor se convirtió en la base para el desarrollo de los dispositivos de visión nocturna. Se utiliza en la detección de defectos, en sistemas de alarma ocultos y en dispositivos técnicos para fotografía en la oscuridad.
Ambos componentes radiación infrarroja casi no se disipan en el espacio que se procesa, parecen centrarse en objetos ubicados en la zona de su influencia. El calor penetra en el cuerpo del objeto calentado, la profundidad de penetración depende de las propiedades, estructura y material del objeto. La profundidad varía desde una décima de mm hasta varios mm.
Cuando se utilizan con fines industriales, la longitud de onda de los emisores de infrarrojos se selecciona en función de las características técnicas del objeto o sustancia. Los rayos IR atraviesan libremente la masa de aire, por lo que el calentamiento se realiza sin pérdidas apreciables. Esta circunstancia se considera razonablemente una ventaja significativa en la producción.
Además de calentar e iluminar la zona tratada por el dispositivo, los emisores de infrarrojos se utilizan para solucionar los siguientes problemas:
Tipos de fuentes de radiación infrarroja
Las fuentes más simples de radiación IR incluyen aquellas que nos resultan muy familiares a todos. lámparas incandescentes, operando bajo voltaje bajo. En tales condiciones, emiten principalmente corrientes infrarrojas.La proporción de ondas electromagnéticas luminosas es insignificante, pero aún así se determina ópticamente.
Hoy en día, los consumidores privados y las organizaciones de construcción y producción tienen a su disposición muchos tipos diferentes de emisores de infrarrojos.
El ámbito de su aplicación está determinado por:
- Temperatura de funcionamiento;
- valor máximo de longitud de onda;
- Zona en la que el flujo infrarrojo se distribuye uniformemente.
Teniendo en cuenta las características enumeradas, se selecciona un dispositivo radiante que está diseñado para resolver problemas específicos.
Los tipos más comunes de emisores de infrarrojos incluyen:
- Lámparas con dispositivos reflectantes de espejo. En máxima radiación, su longitud de onda es de 1,05 micrones.
- Lámparas de tubo de cuarzo. Su longitud de onda en máxima radiación está en el rango de 2 a 3 micrones.
- Calentadores de varilla no metálicos. Estructuralmente, se complementan con reflectores, la longitud de onda máxima es de 6 a 8 micrones.
- Calentadores eléctricos tubulares. Ampliamente utilizados en la vida cotidiana, en la producción se utilizan dispositivos con elementos calefactores.
- Quemadores infrarrojos. Están equipados con boquillas perforadas de cerámica o metal. Se utilizan en la construcción para calentar áreas abiertas y cerradas durante la construcción de un edificio y trabajos de acabado.
Las fuentes de rayos infrarrojos han encontrado aplicación en la agricultura. Con su ayuda, se calientan los pájaros jóvenes y las mascotas recién nacidas. Los emisores se instalan en invernaderos para estimular el crecimiento de variedades cultivadas, en graneros y graneros para secar.
Las fuentes de flujos infrarrojos se dividen en:
- Lámparas infrarrojas. Se trata de emisores y dispositivos de “luz” que suministran radiación térmica.
- Calentadores. Dispositivos utilizados para calentar espacios confinados y espacios abiertos. Estos incluyen modelos que funcionan con electricidad, combustible líquido o gaseoso. El elemento calefactor puede ser un elemento calefactor o una espiral hecha de una aleación de alta resistencia.
Según la clasificación por longitud de onda, las fuentes infrarrojas se dividen en dos grupos principales: oscuras y claras. Los primeros funcionan liberando ondas largas al espacio, los segundos, cortas.
Emisores de infrarrojos claros y oscuros
Por definición, las fuentes "brillantes" son capaces de emitir luz. Los chorros que emiten se perciben mediante la visión, aunque todavía es difícil llamarlos iluminación brillante y no deben utilizarse en absoluto para este fin.
Los dispositivos "oscuros" emiten un flujo de calor invisible para los humanos, que se siente en la piel del usuario, pero que no se detecta visualmente. Se considera que el valor límite entre “claro” y “oscuro” es una longitud de onda de 3 micras. La temperatura límite de la superficie calentada es de 700º.
El representante más famoso de la unidad de calefacción "oscura" es Estufa de ladrillo rusa, que desde hace muchos siglos calienta con éxito edificios de poca altura. Entre las “ligeras”, como ya entendemos, se encuentra una bombilla eléctrica incandescente, si no suministra más del 12% de luz. Su energía principal se dirige a generar calor.
Características del diseño de luminarias.
Estructuralmente, las fuentes de luz son similares a una lámpara incandescente típica. Sin embargo, existen diferencias en los cuerpos de los filamentos. Para dispositivos de infrarrojos brillantes, la temperatura no puede exceder el límite de 2270-2770 K. Esto es necesario para aumentar el flujo de calor reduciendo la emisión de luz.
Al igual que las bombillas convencionales, el cuerpo de filamento de tungsteno se coloca en una bombilla de cristal. Sólo el matraz está equipado con reflectores, gracias a los cuales toda la energía radiante se concentra en el objeto calentado. En este caso, una pequeña parte de la energía se gasta en calentar la base de la bombilla.
La bombilla de fuentes de luz infrarroja se calienta a altas temperaturas, por lo que también participa en el proceso de transferencia de calor al espacio. La energía térmica del matraz calentado no es enfocada por el reflector y sale al espacio no tratado; es el componente que reduce la eficiencia del dispositivo.
La productividad de una fuente de luz infrarroja en promedio no supera el 65%.Se aumenta colocando un cuerpo calefactor de tungsteno en un tubo o matraz similar de vidrio de cuarzo. Esta solución permite aumentar la longitud de onda hasta 3,3 micras y reducir la temperatura hasta 600º.
Esta opción se utiliza en calentadores IR de cuarzo, en los que se enrolla un alambre de cromo-níquel alrededor de una varilla de cuarzo y todo se coloca en un tubo de cuarzo.
La esencia del trabajo es el doble uso de alambre filamentoso. La energía térmica liberada se utiliza en parte para calentar directamente y en parte para aumentar la temperatura de la varilla de cuarzo. Una barra al rojo vivo también emite calor.
Las ventajas de los dispositivos tubulares incluyen, bastante razonablemente, la resistencia de todos los componentes de cuarzo y cerámica a la negatividad atmosférica. La desventaja es la fragilidad de las piezas cerámicas.
Detalles de funcionamiento y diseño de calentadores oscuros.
Las fuentes denominadas "oscuras" de flujos IR son mucho más prácticas que sus homólogas "claras". Su elemento radiante difiere en estructura para mejor. El conductor calentado por sí solo no emite energía térmica, sino que la suministra la carcasa metálica que lo rodea.
Como resultado, la temperatura de funcionamiento del dispositivo no supera los 400 - 600º. Para garantizar que no se desperdicie energía térmica, los emisores oscuros están equipados con reflectores que redirigen el flujo en la dirección deseada.
Los emisores de onda larga del grupo oscuro no temen los golpes ni influencias mecánicas similares, porque El frágil elemento polimérico o cerámico que contienen está protegido por una carcasa de metal y una capa protectora termoaislante. La eficiencia de los emisores de este grupo alcanza el 90%.
Pero no están exentas de inconvenientes. Los calentadores del grupo oscuro dependen de las características de diseño del dispositivo. Si la distancia entre el elemento radiante principal y la superficie del dispositivo es grande, el aire que pasa lo lavará y enfriará. Como resultado, la eficiencia disminuye.
Por sus características de diseño, los modelos oscuros se instalan para calentar habitaciones con techos bajos y áreas que requieren un suministro de calor lineal. Luminoso: colocado donde se requiere el procesamiento de habitaciones con techos altos y áreas alargadas verticalmente.
Quemadores de gas como fuente de rayos IR.
Los dispositivos en los que se procesa gas sin llama se denominan quemadores de gas o emisores de infrarrojos de gas. La energía térmica liberada con alta intensidad se transfiere al espacio a través de la superficie radiante de la unidad.
Se trata de calentadores de gas tipo quemador de infrarrojos que se utilizan a escala industrial durante los trabajos de construcción e instalación.La mayor parte de la energía térmica se transmite a través de boquillas de quemadores cerámicos radiantes.
Como boquillas se utilizan los siguientes:
- placas cerámicas con perforaciones, que pueden ser planas o gofradas;
- placas de cerámica con poros distribuidos uniformemente;
- Elementos cerámicos con pantalla de malla de nicrom, malla metálica y todo tipo de aditamentos catalíticos.
Todos los tipos de orificios enumerados en un elemento cerámico o metálico son canales de fuego.
El combustible para el funcionamiento de este tipo de emisores de infrarrojos es el gas principal, así como su versión licuada o gases creados artificialmente. En Rusia, producen quemadores diseñados para procesar gas licuado y principal. Los equipos extranjeros están diseñados principalmente para procesar versiones licuadas y artificiales.
Si no se violan las reglas de operación, los productos de combustión del funcionamiento de un quemador de gas se liberan en cantidades mínimas con un contenido insignificante de óxidos de nitrógeno y monóxido de carbono.
Para suministrar gas, los quemadores de gas infrarrojos (GIG) están equipados con boquillas a través de las cuales se bombea gas a alta velocidad. Este suministro de gas asegura la inyección del aire necesario para la combustión. Es "empujado" por un flujo de alta velocidad a través del inyector hacia la cámara de distribución.
El gas no sólo inyecta aire, sino que también se mezcla con él en el inyector, dando como resultado una mezcla gas-aire apta para una combustión completa. Esta mezcla pasa a la superficie de la boquilla cerámica a través de sus poros, orificios o hendiduras, donde arde completamente en una fina capa de no más de 1,5 mm de espesor.
Quemadores con boquillas planas de cerámica.
La mayor parte de la energía térmica se transfiere a las baldosas cerámicas, que se calientan a temperaturas ultraaltas en menos de un minuto. La superficie exterior del elemento cerámico se convierte en una fuente adicional de flujo de calor.
La boquilla cerámica representa del 40 al 60% de la radiación transmitida por un calentador IR de gas industrial. Para aumentar la eficiencia del dispositivo, se instala una pantalla de malla encima de la boquilla.Para aumentar la superficie de transferencia de calor, las baldosas perforadas se pegan con masilla resistente al fuego.
Un indicador importante es el diámetro de los canales de fuego. Determina qué gas puede procesar el dispositivo. El número total de agujeros en la baldosa cerámica depende del diámetro. Cuantos más haya, más frágil será el elemento emisor de calor y el GIG será sensible a daños mecánicos.
Calentadores con boquillas tipo aleta.
Además de las boquillas cerámicas planas con perforaciones, se utilizan elementos en relieve. El uso de una superficie nervada en este caso estimula el flujo de intercambio de calor entre la superficie radiante y el gas ardiendo. Las baldosas cerámicas acanaladas se calientan mejor, mientras que la carga térmica sobre el elemento radiante no aumenta.
Las boquillas cerámicas planas y acanaladas calientan hasta 1473 K. Pero los elementos cerámicos porosos sólo calientan hasta 1237 K. La versión porosa es más fácil de fabricar y, por tanto, más barata.Además, en su elaboración se utilizan residuos de la industria cerámica.
El espesor de las baldosas porosas alcanza los 30 mm, lo que aumenta significativamente la resistencia de la boquilla a las tensiones mecánicas. Durante el funcionamiento de un quemador con dicha boquilla, la mezcla de gas y aire que sale de la cámara de distribución arde en la superficie exterior de la baldosa cerámica en una capa de hasta 2 mm.
El área de combustión en la boquilla porosa se mueve desde la superficie exterior hasta una profundidad de 3-5 mm. En este caso, la temperatura de calentamiento alcanza sólo 1123 K.
La desventaja de las boquillas porosas para inyección higroscópica es la resistencia hidráulica excesivamente alta, que imposibilita el uso de gas principal a baja presión.
Equipo con malla metálica.
Sin embargo, todos los tipos de accesorios enumerados están hechos de cerámica, lo que significa que, a pesar del grosor y todo tipo de trucos del fabricante que quiere aumentar la resistencia, siguen siendo frágiles. La fragilidad es especialmente molesta si es necesario mover el dispositivo constantemente.
Por lo tanto, para calentar las áreas durante los trabajos de construcción o instalación, se desarrolló un tipo de quemador más duradero, equipado con una doble malla metálica. En un dispositivo de este tipo, la mezcla de gas y aire se procesa en el espacio entre la boquilla y las rejillas. La superficie de la malla exterior se calienta hasta sólo 1023 K.
En GIG con boquillas de malla, estos elementos están hechos de aleaciones resistentes al calor con cromo y níquel.Las boquillas están hechas de modo que el tamaño de las celdas de la malla superior permita que la llama pase libremente, y el tamaño de la malla inferior sea mínimo, fundamental para que el fuego se abra paso. En este caso, ambas rejillas o una sola pueden ser emisores de calor por infrarrojos.
Si el quemador infrarrojo procesa gas principal o una mezcla licuada de propano-butano de Cilindro de gas, sólo la malla superior participa en la difusión de la energía térmica. Si se procesa gas de baja carga, ambas rejillas irradian calor. De esta forma se aumenta la transferencia de calor.
Sin embargo, el valor máximo de eficiencia de GIG con malla no supera el 60%, porque la resistencia hidráulica de las boquillas es dos veces mayor que la de las baldosas cerámicas perforadas de todo tipo. Es cierto que es menor que el de las boquillas porosas.
Dispositivos con mayor potencia térmica.
La eficiencia bastante baja de los emisores de gas infrarrojos con placas y rejillas cerámicas nos obligó a buscar formas de aumentar la potencia térmica. El resultado se logró introduciendo un nuevo tipo de boquilla, que es un panel cerámico con varias ranuras.
En el corte, las grietas tienen un ensanchamiento brusco, sus orificios de entrada son más pequeños que los de salida. Esta solución aumenta la eficiencia del quemador debido a la recirculación de los productos de combustión, es decir. su regreso a la base de la llama dentro del canal de fuego. Además, la llama en estos modelos es más estable y es mucho menos probable que se apague con el viento abierto.
La sección transversal viva de los paneles ranurados promedia entre el 55% y el 60% de su sección transversal total real. Los quemadores equipados con ellos funcionan con gas a media presión. El plano exterior de la boquilla se calienta a 1723 K.
Emisores con resistencia a cargas de viento.
La estabilidad del funcionamiento bajo carga de viento es un indicador importante a la hora de elegir un quemador infrarrojo de gas utilizado en la construcción o montaje de plantas de producción. No todos los emisores de infrarrojos industriales que procesan gas tienen esta cualidad.
Para áreas abiertas, se necesitan dispositivos especiales que:
- caracterizado por una inyección estable, dependiendo de las ráfagas de viento;
- equipado con un dispositivo que impide la desviación del chorro que sale de la boquilla;
- protegido del enfriamiento activo de la radiación superficial que se produce debido a la influencia de los vientos.
La ficha técnica de los equipos de gas capaces de calentarse con ráfagas de viento y no apagarse indica la resistencia al viento. Esta característica de los quemadores infrarrojos producidos comercialmente es aproximadamente la misma que la de los quemadores directos, es decir. exposición frontal al viento, así como viento lateral.
Una reducción en la relación de inyección provoca la aparición de una llama en la superficie exterior del panel radiante. Al mismo tiempo, la temperatura desciende bruscamente. Se reduce cuando el aire frío penetra en la zona de combustión.
La resistencia al viento está físicamente relacionada con la carga térmica específica y el volumen de aire que ingresa a la boquilla durante el período de combustión. Con exceso y alta velocidad del flujo de aire, se reduce la eficiencia del emisor de infrarrojos. La reducción va acompañada de la aparición de llamas, el oscurecimiento de la superficie radiante y el cese del funcionamiento de la unidad en modo sin llama.
Revisión de los fabricantes de calentadores de infrarrojos.
Los aparatos de gas para crear un microclima favorable en una obra, taller, taller de producción e instalaciones similares son producidos tanto por empresas nacionales como extranjeras.
Según los consumidores, la calificación de los productos de fabricación rusa la encabezan los quemadores de gas de la marca Solarogaz. El surtido presentado por esta empresa incluye modelos diseñados para calentar zonas de varios tamaños. Las unidades se pueden utilizar en invernaderos, garajes y zonas abiertas.
El único aspecto negativo que deben tener en cuenta los compradores y propietarios reales de modelos de estufas y quemadores de gas del fabricante de la capital es la falta de sensores en el sistema de seguridad. Por tanto, se pueden utilizar en la vida cotidiana, pero con precauciones.
Los productos de la empresa Pathfinder no son inferiores en popularidad. Sin embargo, en la línea de productos ofrecida al comprador predominan los productos para uso doméstico y las opciones turísticas.
Los azulejos son justificadamente populares, se utilizan tanto para calentar como para preparar platos sencillos, y mini quemadores de una lata de aerosol.
Los calentadores de gas con el logotipo de Aeroheat recibieron excelentes características de los consumidores. Este equipo resulta atractivo por su fiabilidad, basada en el uso de componentes de alta calidad, y su precio asequible. Las estufas y quemadores de gas de Dixon y Sibiryachka han demostrado su eficacia.
La lista de calentadores de gas de proveedores extranjeros está encabezada por los quemadores y estufas de gas de la empresa surcoreana Kovea. Los productos de la marca se utilizan activamente en pequeños talleres, en obras de pintura y construcción, en excursiones y en la pesca.
Para equipar los talleres se suelen utilizar calentadores de gas de la empresa italiana Sistema. Los modelos de las estufas de gas surcoreanas Hyundai y las italianas Bartolini, que se pueden utilizar tanto en el hogar como en la oficina, tienen una gran demanda. Las estufas suecas Timberk y los equipos chinos Ballu se distinguen por su confiabilidad y funcionamiento estable.
Conclusiones y vídeo útil sobre el tema.
El autor del siguiente vídeo te contará en detalle sobre el principio de funcionamiento y las ventajas de los quemadores de gas IR:
Los detalles de la organización de la calefacción por infrarrojos se presentan en el siguiente vídeo:
A continuación se muestran los pasos de instalación de un calentador de gas de techo:
En la Federación de Rusia se producen diferentes tipos de quemadores de infrarrojos, incluidos los modelos resistentes al viento. La gama ofrecida por la empresa permite elegir un dispositivo para calentar espacios abiertos y cerrados.
Antes de comprarlo, es importante decidir para qué y bajo qué condiciones se utilizará el equipo, y luego elegir un modelo más productivo o duradero que no tema los movimientos repetidos.
