Instalación y mantenimiento: lo que nadie le cuenta sobre los calentadores ambientales-fríos
Un calentador de cartucho que esté perfectamente especificado en el papel aún puede fallar en el campo si se instala incorrectamente. En ambientes extremadamente fríos (menos 60 grados o menos), los detalles de la instalación importan más de lo que la mayoría de la gente cree.
El calentador de cartucho, también llamado tubo calentador eléctrico de un solo-cabezal, está diseñado para encajar en un orificio perforado en el material que se está calentando. El ajuste entre el calentador y el orificio determina la eficiencia con la que se transfiere el calor. Demasiado apretado y el calentador no se podrá quitar cuando sea necesario reemplazarlo. Demasiado suelto y la transferencia de calor se ve afectada.
La cuestión de la autorización
A temperatura ambiente, el espacio libre recomendado entre un calentador de cartucho y su orificio de instalación suele ser de 0,02 a 0,05 mm. Para calentadores ultra-largos, entre 0,1 y 0,2 mm puede ser más apropiado. El orificio debe tener entre 0,05 y 0,1 mm un diámetro mayor que el del calentador, tener paredes lisas y sin rebabas. También debe ser entre 1 y 2 mm más largo que el calentador para dejar espacio para la expansión cuando el calentador se calienta.
Pero a -60 grados, estos permisos de temperatura ambiente-pueden volverse problemáticos. Cuando la funda calefactora se calienta, el metal circundante, que comienza a una temperatura mucho más baja, se contrae más que la funda calefactora. Un diámetro de orificio que encaja perfectamente a temperatura ambiente puede convertirse en una holgura floja durante el funcionamiento. Este espacio permite la entrada de aire, lo que aísla térmicamente el calentador y puede provocar un sobrecalentamiento localizado.
Según la experiencia, es necesario calcular la expansión diferencial entre el calentador y el material circundante para todo el rango de temperatura. El espacio libre de instalación debe tener en cuenta la temperatura de arranque más fría y la temperatura de funcionamiento más alta.
Gestión de la humedad
La humedad es enemiga de cualquier elemento calefactor eléctrico, pero en condiciones de frío extremo es especialmente peligrosa. Cuando se trabaja o se enciende un equipo criogénico, la humedad del aire se condensa en las superficies frías. Los sellos calefactores estándar, que son adecuados para ambientes secos, permiten la entrada de agua, lo que crea riesgos eléctricos y acelera la corrosión.
La solución es el sellado hermético. Las estructuras de vidrio-a-metal o cerámica proporcionan barreras permanentes contra la humedad. Algunos fabricantes utilizan captadores de humedad internos que absorben la humedad residual de la fabricación o las fugas que se desarrollan con el tiempo.
La terminación del cable también importa. A menos 60 grados, los sellos de silicona estándar se vuelven duros y quebradizos, potencialmente agrietados y permitiendo la entrada de humedad. Los compuestos de silicona o sellos cerámicos de baja-temperatura se mantienen flexibles y sellan eficazmente en todo el rango de temperaturas. El aislamiento del cable también debe permanecer flexible: el PVC se vuelve quebradizo y falla, mientras que la fibra de vidrio con teflón o silicona conserva sus cualidades dieléctricas.
Pruebas previas-al uso
Antes de poner en servicio un calentador de cartucho en un ambiente extremadamente frío, realice una prueba de resistencia de aislamiento. Utilice un megaóhmetro con la clasificación adecuada (normalmente 500 V o 1000 V CC) para comprobar la resistencia entre los terminales activos y la funda metálica.
En condiciones frías y secas, la resistencia del aislamiento debe ser superior a 500 MΩ. Si la lectura es significativamente más baja, es posible que haya entrado humedad en el calentador. La corriente de fuga debe ser inferior a 0,5 mA.
Las pruebas de resistencia al aislamiento en frío son tan cruciales para predecir la vida útil-a largo plazo como lo son para aplicaciones de alta-confiabilidad. Un calentador que pasa a temperatura ambiente podría no pasar la misma prueba a menos 60 grados, y esa falla en la prueba es mucho más preferible que una falla en el servicio.
El enrutamiento del cable conductor
El enrutamiento de los cables conductores debe permitir la contracción térmica sin ejercer tensión en los terminales. La diferencia de contracción entre el metal frío y el aislamiento crea tensión mecánica que puede dañar las conexiones.
Deje bucles de servicio en el cableado para acomodar el movimiento. Evite curvas pronunciadas que puedan estresar el aislamiento. Utilice un alivio de tensión que funcione a la temperatura más baja esperada.
Estos detalles de instalación pueden parecer menores, pero en ambientes extremadamente fríos, los problemas menores se convierten en fallas mayores. Un calentador de cartucho que se instale prestando atención a estos detalles funcionará de manera confiable. Uno que se instala descuidadamente fallará y, por lo general, en el peor momento posible.
