Come ottenere un corretto trattamento termico del vetro tramite irraggiamento infrarosso
Avete mai avuto problemi con dei pezzi di attrezzature in vetro utilizzate in laboratorio, che semplicemente si sono frantumati? Forse era dovuto a una piccola graffio o a un rapido cambiamento di temperatura… In ogni caso, il recipiente in vetro finiva in mille pezzi. Ciò accade a causa delle sollecitazioni interne al materiale. Se si raffredda il vetro troppo velocemente o in modo disomogeneo, si creano tensioni all’interno del materiale stesso. È come avere una “bomba a orologeria”.
Per evitare questo problema, utilizziamo il riscaldamento a raggi infrarossi: questa tecnologia permette di mantenere una temperatura costante entro 0,1°C.
Perché è importante mantenere una temperatura così precisa?
Il vetro ha un punto ottimale per il trattamento termico; in quel punto le sollecitazioni interne diminuiscono, ma il vetro non inizia a sciogliersi o a deformarsi. Per il vetro borosilicatico, questo intervallo è molto stretto.
Se la temperatura aumenta anche solo di 2 o 5 gradi, ci saranno problemi: o il vetro inizia a deformarsi, oppure le sollecitazioni interne rimangono presenti.
Per mantenere la temperatura stabile, utilizziamo elementi riscaldanti ad alta densità, abbinati a controllori PID. In questo modo si evita quel fenomeno di “shock termico” in cui la superficie esterna del vetro diventa calda molto prima del nucleo centrale.
Gestione del calore
Il vantaggio dei raggi infrarossi è che il calore raggiunge direttamente il vetro. Non c’è bisogno di riscaldare tutto l’ambiente circostante, quindi non ci sono ritardi nel processo di riscaldamento.
Tuttavia, c’è un problema: i punti caldi. Per risolverlo, utilizziamo elementi riscaldanti dotati di rivestimenti speciali che assicurano una distribuzione uniforme del calore su tutta la superficie del recipiente. Così non ci sono zone troppo calde.
Un altro consiglio: è necessario utilizzare termocoppie ad alta velocità di risposta. Se il sensore è lento, non importa quanto sia preciso il riscaldatore: il sistema di controllo reagirà a ciò che è successo alcuni secondi fa, e non a ciò che sta accadendo in quel momento.
I compromessi
Se si vuole ottenere questa precisione, è necessario disporre di una fonte di alimentazione stabile. I picchi di tensione possono causare fluttuazioni nella temperatura. Per evitare questo problema, è necessario utilizzare una fonte di alimentazione stabilizzata.
Certo, questo rende l’unità di controllo un po’ più grande. Ma è l’unico modo per assicurarsi che le attrezzature in vetro non si frantumino durante i cicli di sterilizzazione.