CALEFACCIÓN ELÉCTRICA: RETOS QUE ENFRENTA EL SECTOR

Last updated on agosto 22nd, 2022 at 11:15 pm

Profesora Alina Adriana Minea, Universidad Técnica «Gheorghe Asachi» de Iasi

Bd. D. Mangeron no.63, Iasi, 700050, Rumania

Correo electrónico: aminea@tuiasi.ro

Debido a las numerosss ventajas de la calefacción eléctrica, se utiliza mucho en la industria a pesar del mayor precio de la energía si se compara con la combustión. Por supuesto, siempre hay un equilibrio en el uso de la calefacción de combustión o eléctrica. Su uso depende de los procesos específicos y del análisis económico y, en cualquier caso, el balance del proceso es el motor para elegir el método adecuado para el calentamiento.

Una de las principales ventajas de la utilización de la electricidad es la precisión del control de la temperatura y su distribución en el interior de la cámara calentada, junto con la simplicidad del equipo. Cabe mencionar que la calefacción por combustión requiere equipos adicionales (por ejemplo, intercambiadores de calor, canales para la recogida de gases). Además, los procesos que implican el calentamiento eléctrico suelen ser más rápidos, más limpios, silenciosos y no liberan una gran cantidad de calor subproducto al medio ambiente. 

En general, la calefacción eléctrica es un proceso más ecológico en comparación con los calentadores de combustión.

Los métodos de calentamiento eléctrico incluyen: 

• Calentamiento por resistencia
• Calentamiento por arco eléctrico
• Calentamiento por inducción
• Calentamiento dieléctrico 

Estos métodos se clasifican en dos categorías principales: calentamiento directo e indirecto. En cada caso, la transferencia de calor implica una combinación de radiación, convección y conducción, donde las dos primeras son específicas del fluido y aparecen simultáneamente. El tercero (es decir, la conducción) es sólido dedicado.

Los detalles de cada proceso difieren en algunos aspectos básicos. Por ejemplo, la electricidad se aplica directamente a los elementos de trabajo en la soldadura por arco. Mientras que en el calentamiento por inducción, el calor se crea dentro de la pieza de trabajo.

La selección del tipo de calefacción debe hacerse en función de algunas consideraciones importantes. Hay que ver el proceso en su conjunto y considerar los requisitos específicos de la industria y el número de equipos necesarios en un proceso concreto. Normalmente, las medidas que hay que tomar para que un horno con calefacción eléctrica sea eficiente son, por ejemplo:

1. Distribución correcta del calor
2. Funcionamiento a la temperatura deseada
3. Reducción de las pérdidas de calor por las aberturas del horno
4. Mantener la cantidad correcta de tiro del horno
5. Utilización óptima de la capacidad
6. Mínimas pérdidas refractarias
7. Uso de revestimientos cerámicos

Todos los pasos señalados anteriormente son esenciales y es necesario aplicar las medidas correctas. Por lo general, se requiere la ayuda de destacados métodos de cálculo que incluyen técnicas analíticas, numéricas y experimentales.

Mitigación de las emisiones de gases de efecto invernadero

Sin embargo, el problema más importante sigue siendo el aumento de las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) en los últimos años. Por ejemplo, Estados Unidos emitió 6,7 GtCO2eq en 2018, distribuidos entre el transporte (28 %), la electricidad (27 %), la industria (22 %), el sector comercial y residencial (12 %), y la agricultura (10 %)[1]. La mayor parte de las emisiones de gases de efecto invernadero en la mayoría de los sectores (por ejemplo, el transporte, la electricidad y el residencial) proceden de la combustión de combustibles fósiles. La reducción de la huella de carbono de la mayoría de los procesos industriales y no industriales puede abordarse mediante la sustitución de la combustión por procesos renovables y de baja emisión de carbono, un objetivo importante en las últimas décadas. 

Pisciotta et al. [2] describió una interesante visión de este problema en un reciente artículo publicado en Progress in Energy and Combustion Science. Su principal conclusión fue que se requiere una expansión adicional para validar las tecnologías de hornos emergentes a escala comercial, específicamente el cambio de hidrógeno por gas natural en hornos rotatorios y de pozo y la tecnología de hornos eléctricos con un alto rendimiento de material.

Referencias:

1. EPA DE LOS ESTADOS UNIDOS. Inventario de emisiones y sumideros de gases de efecto invernadero de Estados Unidos 1990-2018. 2020.

2. Maxwell Pisciotta, Hélène Pilorgé, John Feldmann, Rory Jacobson, Justine Davids, Shelvey Swett, Zachary Sasso, Jennifer Wilcox, Current state of industrial heating and opportunities for decarbonization, Progress in Energy and Combustion Science, 2022, 100982, https://doi.org/10.1016/j.pecs.2021.100982.

Biografía

Alina Adriana Minea es profesora titular de la Universidad Técnica Gheorghe Asachi de Iasi (Rumanía) y directora del Consejo de Coordinación de la Escuela de Doctorado en Ingeniería de Materiales. Ha publicado más de 140 artículos y es autora o coautora de 17 libros, la mayoría de ellos en el campo de la transferencia de calor. Sus intereses de investigación incluyen la transferencia de calor en equipos industriales, basada en la modificación de la geometría de la cámara de calor y la mejora del consumo de energía, así como los nanofluidos como técnica de mejora de la transferencia de calor.

En la actualidad, es miembro del consejo editorial regional de la revista Thermal Sciences, editora asociada del Journal of Thermal Science (Springer) y del International Journal of Thermophysics (Springer), editora del Journal of Thermal Science and Engineering Progress (Elsevier) y redactora jefe de la revista IREHEAT. En 2013 y 2016, recibió el premio a la mejor revisora de Applied Energy, Elsevier. En 2016 y 2019 recibió el premio a la mejor investigadora de la Universidad Técnica de Gh. Asachi de Iasi.

Sus principales proyectos actuales son «Nanouptake COST action» y «NanoRound» Su trabajo actual se basa en estudios numéricos y experimentales para desarrollar nuevos fluidos de transferencia de calor.