L’infrarouge pour le chauffage des procédés industriels

Bien que l’utilisation de procédés de chauffage à convection soit encore très populaire, l’infrarouge à gaz naturel est une solution très avantageuse pour de multiples applications de procédés industriels. Par exemple, l’infrarouge à gaz naturel peut être utilisé pour le séchage de produits de finition et de couches de protection sur les métaux, le séchage du papier, d’enduits, d’encres ou de tissus, ainsi que pour la cuisson d’aliments ou le formage des plastiques et des acryliques.

Pourquoi l’infrarouge à gaz naturel

L’infrarouge est une méthode de chauffage utilisant une énergie radiante, non absorbée par l’air, qui se convertit en chaleur lorsqu’elle frappe un objet opaque. L’absorption de l’infrarouge permet l’évaporation rapide de l’eau et des solvants.

Les trois catégories d’infrarouge :

1. Infrarouge à matrice en fibre métallique ou céramique

• Un prémélange de gaz naturel et d’air relâché au travers de la fibre brûle en surface.
• La fibre chauffée émet de l’énergie radiante vers le produit à traiter.
• La température des émetteurs : entre 650 °C et 1 100 °C.

2. Infrarouge avec brûleur à flamme vive

• Émission d’une flamme dirigée sur des plaques céramiques orientées vers les produits à traiter.

3. Infrarouge catalytique

• Le gaz naturel est admis à l’arrière de l’unité et passe au travers d’un tampon enduit d’un catalyseur.
• Sur le devant, en présence de l’oxygène en contact avec le tampon, une réaction d’oxydoréduction s’ensuit et génère de la radiation.
• La température de l’émetteur : entre 230 °C et 480 °C
• Aucune flamme (grâce à la température de l’émetteur, qui est plus basse que la température d’auto-ignition du gaz naturel).

Critères à prendre en considération pour le choix de votre infrarouge

Lorsque la radiation est émise, l’objet à chauffer peut en partie l’absorber, la réfléchir ou la transmettre – car la radiation peut aussi passer au travers certaines matières telles que l’eau et les solvants. L’énergie absorbée se transfère ensuite par conduction à toute la pièce à chauffer.

Pour plusieurs applications, il est important de prendre en compte les caractéristiques du matériau à chauffer.

Par exemple, plus l’émissivité d’un matériau est élevée, plus il pourra absorber la radiation. Également, sa couleur et son fini (mat, satin, brillant) influencent l’absorption de la radiation. Considérant la grande variété des matériaux, des enduits, des couleurs et des finis à traiter, on recommande de tester différents appareils afin de sélectionner le type d’émetteur qui procurera les meilleures caractéristiques d’absorption de radiation.

Un chauffage plus efficace

Le chauffage par infrarouge est souvent plus efficace dans les procédés industriels que le chauffage par convection, car un pourcentage plus élevé de l’intrant d’énergie se transfère au produit à chauffer plutôt qu’à l’enceinte du four et aux ouvertures d’entrée et de sortie des pièces, ce dernier phénomène créant habituellement des pertes d’énergie.

De plus, les fours à infrarouge ne requièrent pas, en préproduction, une longue montée en température. Si l’objectif est de sécher ou cuire un enduit de surface, cette réduction du temps d’exposition évite de chauffer inutilement la masse de la pièce à traiter, car la température requise est atteinte plus rapidement.

Pour le séchage des peintures, par exemple, la radiation permet le transfert de chaleur de la pièce vers l’extérieur, ce qui évite la formation d’une peau de surface et de bulles créées par les solvants qui s’évaporent, phénomène rencontré dans les fours à convection.

Exemples de procédés industriels qui bénéficient de l’infrarouge :

• la cuisson de peintures en poudre (sur du métal ou du MDF)
• le séchage de peintures liquides (sur des poteaux métalliques, entre autres)
• le séchage de peintures à base d’eau ou de solvants (pour du mobilier de bureau par exemple)
• la cuisson ou le grillage d’aliments
• le formage de produits de plastique

Un meilleur contrôle des zones de chauffage

Puisqu’un séchoir ou un four infrarouge est doté de plusieurs émetteurs, il s’avère facile de compartimenter le four en plusieurs sections, ce qui donne un avantage supplémentaire à l’infrarouge par rapport à la convection. Typiquement, les pièces admises dans la première section d’un four peuvent être soumises à une forte intensité de radiation. Ensuite, à mesure que les pièces avancent dans le four, l’intensité de la radiation et de la température peut être réduite, permettant ainsi d’améliorer la qualité des produits à traiter. Le compartimentage peut aussi être effectué de haut en bas en fonction de la géométrie des pièces. En général, plusieurs zones permettent de profiler la température pour le procédé et réduire la consommation énergétique.

Le chauffage grâce à l’infrarouge à gaz naturel offre plusieurs autres avantages :

• Moins de dégagement de chaleur dans les zones de travail avoisinantes
• Dépense en capital et coût d’installation moins élevés
• Économie de surface de plancher.
• Coût d’entretien plus bas
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