Evaluación del desempeño de termómetros infrarrojos, para mejorar la técnica de medición de temperatura en hornos de fundición de vidrio

Abstract

La temperatura es la variable principal a medir en hornos de fundición de vidrio, para lo cual generalmente, se emplean termocuplas. La técnica de medición de temperatura con termocuplas implica utilizar bloques refractarios perforados para instalar los termopares, lo que ocasiona el debilitamiento de la estructura del horno, especialmente en la corona del horno donde se alcanzan las temperaturas de pared interna más altas (1500-1600°C). Ello tiene como consecuencia la aparición de agujeros en los bloques de los termopares al cabo de aproximadamente tres años de iniciarse la campaña del horno, ocasionando reducción de la eficiencia del horno, daño estructural creciente y fallos en los termopares. Por otro lado, las termocuplas, con el paso del tiempo, tienden a presentar un deslizamiento permanente en su medición (fenómeno de deriva) a altas temperaturas. Este trabajo evalúa el desempeño de la técnica de medición empleando termómetros infrarrojos como elemento sustituto de termocuplas en hornos de vidrio para envases, basado en herramientas de la metodología Lean Six Sigma (LSS) y modelamiento de sistemas; para validar la relación entre ambas mediciones considerando las perturbaciones inducidas por elementos que atraviesan la línea de visión del pirómetro tales como: llamas, gases de combustión, etc. Asimismo, se presentan las consideraciones técnicas a tener en cuenta al momento de adoptar la tecnología infrarroja.

Temperature is the main variable to measure in glass melting furnaces, generally, thermocouples are used for this purpose. This temperature measurement technique implies the use of perforated refractory bricks to install the thermocouples, but this weakens the furnace structure, especially, in the furnace crown where the highest internal wall temperatures in the whole process are reached (1500-1600°C). Due to this, ratholes start to appear in the thermocouple blocks around three years after starting the furnace, leading to the furnace efficiency decrease, an increasing structural damage, and burned thermocouples. On the other hand, thermocouples start to shift downward their readings permanently (drifts) based on the time exposure to high temperatures. This paper evaluates the performance of the temperature measurement technique with infrared thermometer as a substitute element to thermocouples for glass container furnaces, based on the Lean Six Sigma (LSS) methodology and system identification toolboxes to validate the relationship between the two measurements, considering the disturbances induced by any element that cross the field of view of the pyrometer like flames, combustion gases, etc. In addition, technical considerations to adopt the infrared technology are included.