Descripción general - Diseño y cálculo de elementos calefactores

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Una cinta o alambre, para funcionar como elemento calefactor, debe resistir la circulación de electricidad. Esta resistencia convierte la energía eléctrica en calor, en relación con la resistividad eléctrica del metal, que se define como la resistencia de un trozo de longitud unitaria con una sección transversal unitaria. La resistencia lineal de un trozo de cinta o alambre puede calcularse a partir de su resistividad eléctrica.

En las ecuaciones que siguen:

ρ Resistividad eléctrica (microhms/cm)
R Resistencia del elemento a 20 oC (ohms)
d Diámetro del alambre (mm)
t Espesor de la cinta (mm)
b Ancho de la cinta (mm)
l Longitud de la cinta o alambre (m)
a Área de la sección transversal de la cinta o alambre (mm2)

Para alambre redondo

Para alambre redondo

Para cinta

Para cinta

Para cinta

Como elemento calefactor, la cinta ofrece una gran área superficial y por lo tanto una radiación térmica efectiva mayor en una dirección preferida, lo que la hace ideal para muchas aplicaciones industriales, como calentadores de cinta para moldeo por inyección.

Una característica importante de estas aleaciones de resistencia eléctrica es su resistencia al calor y a la corrosión, que se debe a la formación de capas superficiales de óxido que retardan la reacción posterior con el oxígeno del aire. Al seleccionar la temperatura de operación de la aleación, deben considerarse el material y la atmósfera con la que entra en contacto. Dado que hay tantos tipos de aplicaciones, variables en el diseño de elementos y diferentes condiciones operativas, las ecuaciones que siguen para el diseño de los elementos se proporcionan únicamente como guía.

Resistencia eléctrica a la temperatura de operación

Con muy pocas excepciones, la resistencia de un metal cambiará con la temperatura, y esto debe tenerse en cuenta al diseñar un elemento. Dado que la resistencia de un elemento se calcula a la temperatura de operación, debe hallarse la resistencia del elemento a temperatura ambiente. Para obtener la resistencia del elemento a temperatura ambiente, divida la resistencia a la temperatura de operación por el factor resistencia-temperatura que se muestra a continuación.

En la ecuación que sigue:
F = factor de resistencia-temperatura
Rt = resistencia del elemento a la temperatura de operación (ohms)
R = resistencia del elemento a 20 oC (ohms)

Factor resistencia-temperatura

Aleación

Factor resistencia-temperatura (F) a:

20 oC 100 oC 200 oC 300 oC 400 oC 500 oC 600 oC 700 oC 800 oC 900 oC 1000 oC 1100 oC 1200 oC
RW80 1.00 1.006 1.015 1.028 1.045 1.065 1.068 1.057 1.051 1.052 1.062 1.071 1.080

 

La aleación RW45 cambia poco su resistencia al aumentar la temperatura; su factor resistencia-temperatura es +0.00003/oC en el intervalo 20-100 oC.


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