Os pinos frios estão causando falhas no aquecedor?

Geralmente tem sido assumido em aquecedores de processo energético que os pinos que fixam os elementos de aquecimento ao terminal de energia não geram calor por si próprios. É por isso que são chamados de pinos frios. Muitos engenheiros acreditam que os pinos frios na verdade geram calor, criando um ambiente que leva a falhas no aquecedor.

Quando os aquecedores de circulação utilizados em aplicações de processamento de energia quebram, as falhas envolvem predominantemente a terminação elétrica do dispositivo e não o elemento de aquecimento. Eles acontecem com mais frequência no gabinete, na área de separação entre o flange e a placa de base. Os aquecedores de circulação para aplicações como refino de hidrocarbonetos, geração de energia e processamento de gás natural liquefeito geralmente consistem em muitos elementos de aquecimento tubulares mantidos no lugar por um flange que cria uma câmara onde o líquido ou gás flui ao seu redor.

Do outro lado do flange, longe de onde o aquecimento se destina, está a fiação do aquecedor que conecta a fonte de energia aos elementos de aquecimento. Os engenheiros tradicionalmente calculam algum vazamento de calor da câmara para este gabinete. Os modelos previram aquecimento nesta área apenas próximo ao flange, aumentando moderadamente a câmara em todo o gabinete. Os modelos não levaram em consideração o calor gerado pelos pinos de ligação.

Durante décadas, engenheiros de todo o setor confiaram na modelagem para prever a temperatura do invólucro terminal para esses tipos de aquecedores. Infelizmente, a modelagem era muito simples e falha, pois não levava em consideração todos os pontos de geração de calor no terminal. Embora os pinos frios não sejam feitos de fio de cobre que seria encontrado em um elemento de aquecimento tradicional, se corrente suficiente passar pelo pino de metal, ele na verdade se torna um aquecedor. Fica mais quente do que a maioria dos engenheiros previu ou esperava com base na modelagem antiga.

“Nossa nova modelagem preditiva mostra muito mais uma curva onde a temperatura atinge o pico no centro do gabinete, onde os pinos frios estão localizados”, diz Scott Boehmer, engenheiro principal da Watlow. “Sempre presumimos que o calor no gabinete estava próximo ao flange, mas a temperatura no espaço era significativamente mais alta longe dessa área devido à resistência dos pinos.”

À medida que os projetos de aquecedores de processo passaram para níveis de amperagem mais elevados, eles se tornaram fisicamente maiores e têm mais potência. Tornou-se mais importante compreender o calor total gerado na parte “sem aquecedor” da montagem. Se os projetistas não preverem corretamente a geração de calor de todos os componentes elétricos, o usuário final terá problemas, independentemente do fluido que passa pelo aquecedor.

“A área do invólucro terminal é geralmente a parte mais fraca de qualquer conjunto de aquecedor de processo, e isso é verdade em toda a indústria. Mas o aquecedor é tão bom quanto todo o sistema e irá falhar devido a uma conexão solta”, diz Boehmer. “É aí que ocorrem os problemas. Pode não ser imediatamente, mas sempre antes que os elementos de aquecimento falhem.”

Os engenheiros da Watlow estão procurando maneiras de melhorar os projetos de gabinetes para reduzir as temperaturas. Outra forma de melhorar a vida útil da área de terminação é garantir que a fiação adequada seja usada para instalar os aquecedores de processo. O uso de fiação não classificada para a carga de energia do aquecedor também pode ser um fator contribuinte.

“Compreender melhor a temperatura no gabinete nos leva a diversas maneiras de lidar com o problema e melhorar a confiabilidade dos aquecedores de processo”, afirma Boehmer. “É um momento emocionante para trabalhar nesta área e causar impacto em nossos clientes.”

Johann Lainer está comWatlow