Forgestal, S.L. a développé un programme de calcul par éléments finis, spécifiquément adapté aux wagons de four tunnel. Tenant compte des caractéristiques du wagon ainsi que de l’évolution des conditions de température et vitesse des gaz au cours du cycle réel de cuisson, il calcule l’évolution des entrées et sorties de chaleur du wagon et aussi l’ évolution des températures dans tous les noeuds d’un réseau de points prédéterminé dans son volume.
Les wagons modernes, construits avec des pièces réfractaires cuites, peuvent paraître tellement similaires entre eux, qu’il n’est pas facile de distinguer entre différentes conceptions, aussi bien sur plans que parfois même face aux wagons réalisés.
Face aux cycles et conditions réels de cuisson, leur comportement en fonctionnement peut être cependant très différent, en raison de détails importants de conception. L’analyse indique, et la réalité confirme, que des wagons très similaires en apparence peuvent présenter des comportements radicalement différents face aux impacts mécaniques, aux agressions thermiques ou aux attaques chimiques. La facilité de nettoyage, la résistance à la pénétration de cassons et la consommation de combustible en cycle réel peuvent être aussi très différents.
Chacun de ces aspects, et encore plus leur ensemble, est important pour la durée de vie et la rentabilité d’un système de wagons, mais dans cet article nous allons nous centrer sur le dernier mentionné : La consommation de combustible.
Le concept intuitif que les wagons lourds consomment plus de chaleur que les légers est essentiellement vrai. (1).
C’est un fait que un wagon mieux isolé transmettra, en régime permanent, moins de chaleur qu’un wagon moins isolé.

Mais ce serait une erreur, en partant de ces deux principes, d'en déduire que deux wagons de poids et de coefficients globaux de transmission identiques auront des consommations similaires en cycle réel. Au fait, les consommations en cycle réel peuvent être
très différentes, même pour des wagons à poids total et coefficients de transmission en régime permanent identiques. Pour une grande part, la consommation réelle dépend plus des densités individuelles, coefficients de transmission individuels et de la disposition physique de chacun des composants du wagon que des poids et transmissions globales.
La cause de cette apparente contradiction est très simple : Les conditions de travail des wagons en cycle réel sont très loin des conditions idéales sur lesquelles le calcul de transmission thermique en régime permanent est basé (2).
En régime permanent, 100% de la chaleur perdue (consommation) correspond à des pertes par transmission.

Les conditions des wagons, spécialement dans les fours modernes avec cycles rarement supérieurs à 36 heures (très souvent inférieurs à 18 heures), sont radicalement différentes. En fait, les pertes par transmission d’un wagon dans le four peuvent aller jusqu'à constituer moins du 20% de la chaleur retenue dans ledit wagon à la sortie du four.
Alors que le calcul des pertes par transmission en régime permanent est relativement simple, le calcul de la chaleur retenue dans le wagon est beaucoup plus complexe, et cela nécessite une préparation soignée ainsi que un programme de calcul puissant.
Forgestal, S.L. a développé un programme de calcul par éléments finis (3), spécifiquement conçu pour faciliter son application aux wagons de fours tunnel. Ce programme, tient compte des caractéristiques du wagon, de l’évolution des conditions de température et vitesse des gaz au long du cycle réel de cuisson, et calcule l’évolution des entrées et sorties de chaleur du wagon. Il donne aussi l’évolution des températures dans tous les noeuds d’un réseau de points prédéterminé dans son volume.

Les points de ce réseau étant situés normalement distants de 1 à 10 mm, l’information obtenue est très dense pour chaque section du wagon. Cette information serait excessive pour présentation et étude. Pour cette raison le programme comprend plusieurs possibilités pour la grouper et la condenser.

Les résultats sont présentés ici regroupés au niveau global du wagon, mais d'autres présentations beaucoup plus détaillées sont utilisées pour l’optimisation des dessins. Les calculs, indépendamment du niveau de groupement, s’effectuent toujours pour chacune des typologies de section qui constituent un wagon.