Aplicaciones
Aplicaciones industriales
Soluciones de traceado eléctrico para los procesos más exigentes de Oil & Gas, química, energía y minería.
- Mantenimiento de la temperatura
- Protección contra congelamiento
- Tanques y recipientes
- Tuberías largas soterradas
- Tuberías aéreas de larga longitud
- Tuberías de larga distancia (hasta 50 km)
- Traceado interno de tuberías
El objetivo de un sistema de traceado eléctrico es mantener y, en algunos casos, calentar las tuberías de proceso, los tanques de almacenamiento y los recipientes asociados a una temperatura determinada.
Por ejemplo, el control de temperatura de sistemas complejos de tuberías con válvulas, como los que se encuentran alrededor de los conjuntos de bombeo, puede crear un problema para el diseñador. No todas las secciones de tubería están sujetas a las mismas condiciones de flujo. A menudo, solo 1 o 2 bombas están operativas mientras que el resto está en estado de espera/sin flujo.
Un sensor de temperatura ubicado en una tubería que fluye puede desenergizar el traceado eléctrico y energizarlo en líneas estáticas cuando realmente se necesita calor.
Heat Trace Argentina S.A. proporciona la solución adecuada para cada sistema.
Para instalaciones de hasta 300 m de tuberías, tanques pequeños y recipientes, se eligen cables calefactores autorregulables (Ej.: Freezstop Regular) o cables calefactores de potencia constante (Ej.: MicroTracer) que se pueden cortar a medida cuando sea necesario.
Para tuberías de grandes longitudes y/o tanques de grandes dimensiones, se deben considerar los cables calefactores de Larga Longitud (Ej.: Longline) que permiten circuitos de hasta 50 km de longitud con un solo punto de alimentación.
Control convencional
Para controlar correctamente un sistema complejo desde la temperatura de la superficie de la tubería, cada sección de la tubería requiere un control de línea independiente. Un segundo enfoque es operar el traceado de calor de forma permanente, pero sin control. El sistema está diseñado para estabilizarse a una temperatura segura.
Control de PowerMatch
Un controlador de sistema autorregulador PowerMatch proporciona el mejor control para sistemas de tuberías. Se monitorea la temperatura ambiente y se ajusta la potencia de salida de los cables para que coincida con precisión con las pérdidas de calor en un momento dado.
Este método de diseño permite controlar sistemas de tuberías complejos como también un solo circuito de calefacción de una manera sencilla y eficaz. Un solo PowerMatch es capaz de controlar grandes áreas de traceado eléctrico de una planta de proceso, por ejemplo: 6 circuitos de 60 amperios, por lo que se minimizan los costos del cableado.
En climas fríos, las tuberías de agua o de productos químicos a menudo necesitan un sistema de traceado eléctrico para evitar el congelamiento. El aislamiento térmico sin traceado es incapaz de evitar esto. Por ejemplo, una tubería de 25 mm de diámetro a 5 °C con un aislamiento de 25 mm de espesor alcanzará el punto de congelación en una hora a temperatura ambiente de -10 °C.
El vapor a 150 °C no es una fuente de combustible viable para una protección simple contra el congelamiento y, por supuesto, los retornos de condensado pueden congelarse. Nuestro sistema de traceado eléctrico, que tiene una salida de baja potencia, es la opción más confiable y eficiente.
Para estas instalaciones, se pueden elegir cables calefactores autorregulables o cables calefactores de potencia constante, que se pueden cortar a medida cuando sea necesario en el sitio. Cuando se requieren longitudes de circuito más largas, se pueden utilizar cables de larga longitud.
El control más común comprende un simple termostato de conexión ON/OFF (Ej.: Capstat) que actúa directamente o a través de un contactor en caso que la corriente supere la capacidad del switch interno. Actúa en función de la temperatura sensada, activándose al caer por debajo del punto de ajuste.
Para varios circuitos asociados, se utilizan termostatos ambientales (Ej.: Airstat) que energizan o no el sistema en función de la temperatura ambiente.
El traceado eléctrico se aplica a los tanques y recipientes para garantizar que los productos se almacenen a la temperatura correcta. Por lo general, el sistema está diseñado para compensar las pérdidas de calor a través del aislamiento térmico, aunque hay algunos casos en los que hay una entrada de calor positiva para elevar la temperatura del recipiente en condiciones definidas. El aislamiento térmico es la primera línea de defensa contra pérdidas desconocidas, y a menudo no cuantificables, de una superficie desnuda.
Hay tres formas de perder calor de un tanque o recipiente:
Por conducción, a través de la estructura y cualquier capa de aislamiento térmico. El calor fluye desde el medio a través de las paredes, el piso, el techo y los accesorios conectados al tanque.
Por efectos de convección, que pueden ser convección natural, donde no hay movimiento del viento, o convección forzada, donde hay movimiento de la atmósfera circundante. Esto es particularmente notable en exteriores, donde las pérdidas por convección pueden ser bastante más severas a velocidades de viento más altas.
Por radiación, donde todos los cuerpos irradian calor si están más calientes que su entorno. Por lo tanto, el revestimiento exterior de un tanque o recipiente perderá calor por radiación a una atmósfera circundante más fría. Este efecto aumenta con la temperatura y es independiente de cualquier pérdida convectiva. El efecto es más notable a temperaturas de superficie superiores a 100 °C.
Una vez calculadas las pérdidas de calor, se puede determinar la cantidad de cable necesario en función de las pérdidas de calor y el tamaño del tanque. Si las longitudes del circuito son inferiores a 300 metros, se eligen cables calefactores autorregulables (Ej.: Freezstop Regular) o cables calefactores de potencia constante (Ej.: MiniTracer) que se pueden cortar a medida cuando sea necesario en el sitio. Cuando se requieren circuitos de mayor longitud, se deben considerar los cables calefactores de larga longitud (Ej.: Longline), ya que normalmente se pueden instalar en un solo circuito o punto de suministro.
El traceado eléctrico en tuberías de larga longitud es una aplicación en la que tenemos experiencia única. Heat Trace Ltd. ha desarrollado un sistema que satisface todos los requisitos operativos, de instalación y de vida útil del sistema.
Cargas eléctricas instaladas
Las pérdidas de calor de una tubería enterrada permanecen sustancialmente constantes. Un diseñador propondrá una carga instalada que tenga un exceso de capacidad calorífica, ya que debe anticipar las peores condiciones del suelo, que quizás nunca prevalezcan.
Suministros eléctricos
A menudo, la consideración más importante al calentar tuberías largas es el número y la ubicación de los suministros eléctricos, que normalmente están ubicados en los extremos. El costo de proporcionar suministros intermedios es prohibitivo, por lo que los circuitos de calefacción deben diseñarse para recorridos largos.
Potencia y administración de energía
Las tuberías largas suelen requerir cientos de kilovatios para mantener las temperaturas bombeables. La administración de potencia y energía minimiza los costos operativos, la demanda máxima y elimina la expansión/contracción que podría resultar en una falla del aislamiento térmico o del calentador.
Fiabilidad
La falla de un circuito de calefacción de varios kilómetros interrumpe la tubería completa. Por lo tanto, la confiabilidad y la vida útil del sistema son mucho más importantes que para el traceado de calor en planta.
Los conductores de baja resistencia, trifásicos conectados en estrella, producen circuitos largos. Los tamaños de los conductores y el voltaje aplicado se ajustan para proporcionar la longitud y la salida requeridas. En comparación con los conductores redondos, las láminas son extraordinariamente eficientes desde el punto de vista térmico, debido a su gran superficie de contacto, y son mucho más flexibles.
- Un solo cable calefactor Longline HTS3F con 3 conductores es adecuado para circuitos más cortos (hasta 1 km).
- El cable calefactor Longline HTS1F de un solo conductor grande y múltiple sirve para circuitos más largos (hasta 5 km).
Las tuberías largas calefaccionadas generalmente se controlan mediante un termostato de línea que opera un contactor grande que tiene una vida útil limitada; un ciclo de encendido/apagado de 20 minutos puede provocar una falla de contacto en menos de 2 años.
Para extender la vida útil de los contactos, el diferencial del interruptor del termostato a menudo se amplía para reducir la frecuencia de conmutación. Esto produce poca eficiencia en condiciones sin flujo. Cuando el producto fluye, el desperdicio de energía es del 100 % porque la temperatura de apagado del controlador nunca se alcanza y, por lo tanto, la carga permanece energizada permanentemente.
El ciclo térmico de encendido/apagado de la tubería y su sistema eventualmente da como resultado daños al sistema de aislamiento térmico y posibles fallas del sistema. Para una instalación de tubería larga de alta integridad, esta forma de control es inapropiada.
Control de PowerMatch
PowerTrimming es una técnica para reducir la carga instalada hasta el punto en que se alcanza el equilibrio térmico: la salida del calentador compensa casi exactamente las pérdidas de calor. PowerTrimming durante la puesta en marcha minimiza la expansión/contracción y el desperdicio de energía. Los controles electrónicos de línea de alta precisión se utilizan simplemente para ajustar la carga, ahora apenas sobredimensionada.
Las pérdidas de calor de las tuberías sobre el suelo varían directamente con la temperatura ambiente. La potencia instalada debe ser capaz de compensar las pérdidas de la temperatura potencial del aire más baja, que en realidad nunca va a prevalecer.
La consideración más importante al calentar tuberías largas es el número y la ubicación de los suministros eléctricos. Normalmente están disponibles en los extremos de la tubería.
Las tuberías largas generalmente requieren cientos de kilovatios para mantener temperaturas bombeables. La administración de energía es clave para minimizar los costos operativos, la demanda máxima y la expansión/contracción que podría resultar en la falla del aislamiento térmico o el calentador (cable calefactor).
Proveemos productos patentados y únicos de calefacción, control y monitoreo. Estos forman un sistema de calefacción que proporciona la mayor eficiencia operativa combinada con un bajo costo de instalación, confiabilidad y vida útil.
Los conductores de baja resistencia, conectados en estrella trifásica, producen largos circuitos. Los tamaños de los conductores y el voltaje aplicado se ajustan para proporcionar la longitud y salida requeridas. En comparación con los conductores redondos, las láminas planas son extraordinariamente eficientes térmicamente debido a su gran superficie y son mucho más flexibles.
- Un solo cable calefactor Longline HTS3F con 3 conductores es adecuado para circuitos más cortos (hasta 1 km).
- El cable calefactor múltiple Longline HTS1F de múltiples conductores individuales atiende circuitos más largos (hasta 5 km).
Las tuberías largas calefaccionadas generalmente son controladas por un termostato de línea que opera un contactor grande que tiene una vida limitada: un ciclo de encendido/apagado de 20 minutos puede provocar fallas de contacto en menos de dos años. Para extender la vida útil del contacto, el diferencial del interruptor del termostato a menudo se amplía para reducir la frecuencia de conmutación.
En refinerías, plantas químicas, industrias energéticas y mineras, entre otras, las tuberías a menudo pueden involucrar tramos largos de un kilómetro o más, en las que es importante calentar la tubería desde un solo punto de suministro eléctrico o desde los extremos de la tubería.
Contamos con un sistema de calefacción denominado LONGLINE para este tipo de aplicación. El sistema trifásico es capaz de realizar circuitos individuales de hasta unos pocos kilómetros y es altamente eficiente, siendo así comprobado durante muchos años.
Para las tuberías largas, Heat Trace ha introducido SKIN-TRACE, un sistema de calefacción para tuberías de ultra larga distancia. El sistema comprende componentes básicos de un cable aislado contenido dentro de una aislación exterior, energizado desde un punto de alimentación y que tiene un sistema de control.
El traceado eléctrico SKIN-TRACE generalmente proporciona el sistema de calefacción general más rentable, en términos de costos como de operación, donde las tuberías de larga distancia deben calentarse, al tiempo que proporciona la confiabilidad de por vida que resulta esencial cuando la tubería está enterrada debajo del suelo. Además de las instalaciones en tuberías enterradas, SKIN-TRACE se puede proporcionar para aplicaciones sobre el suelo o bajo el agua.
El sistema consta de cuatro componentes básicos: el tubo de calor y sus accesorios, el cable aislado, la fuente de alimentación, y el panel de control/monitoreo. El tubo de calor es de acero al carbono. Heat Trace Ltd. fabrica el cable SKIN-TRACE en aislamientos de caucho de silicona y fluoropolímero que combinan excelente resistencia a la temperatura y propiedades eléctricas, con buena resistencia mecánica a los efectos corrosivos o daños por abrasión durante la tracción del cable.
Diseño de sistemas
Ofrecemos un diseño y cálculo de sistemas en el marco de un contrato llave en mano. Los sistemas pueden estar diseñados para protección contra congelamiento, mantenimiento de temperatura o para tareas de aumento de temperatura del producto. La documentación del sistema incluirá dibujos isométricos y esquemáticos, listas de materiales y componentes, junto con la provisión de manuales operativos.
Instalación
Nos encargamos del montaje y supervisión del sistema de calefacción SKIN-TRACE.
Un panel de potencia, control y monitoreo de salida SKIN-TRACE generalmente incluiría todos los componentes de control de potencia necesarios: el controlador eléctrico de temperatura de línea Heat Trace y los sistemas de monitoreo y circuitos de alarmas.
El traceado eléctrico interno se utiliza para calentar internamente tuberías donde el traceado externo no es práctico. Tales situaciones pueden incluir:
- Tuberías enterradas
- Secciones bajo carreteras
- Tuberías en conductos
- Tuberías sumergidas
- Tuberías inaccesibles
- Tuberías con aislamiento existente
- Tuberías que contienen fuel oil, petróleo, asfalto u otros fluidos
InterTrace es la solución para calentar internamente las tuberías donde el tracing eléctrico externo no es práctico. Suministramos un sistema completo que puede comprender:
- Cable calefactor (distintos modelos)
- Kits de terminación y sellado final
- Cajas de conexiones para conexiones de potencia, serie o estrella
- Controles de temperatura, termostato mecánico o Pt-100
- Paneles de control
- Aislamiento térmico (si es requerido)
Diseño
Diseñamos el sistema de modo que la carga de calefacción alcance la temperatura deseada de la tubería. Las cargas se calculan para tener en cuenta las pérdidas de las tuberías, que pueden estar enterradas en suelo/arena, etc., rodeadas de aire o sumergidas en agua.