Conceitos de Traçagem de Aquecimento

Conceitos Gerais

Uma conduta, tanque ou qualquer tipo de instrumento ou equipamento que é mantido a uma certa temperatura, terá uma certa quantidade de perda de calor.

Perdas de Calor em Conduta - Traçagem de Aquecimento- ESAI Sistemas

Legenda

P  Perdas de calor  |   Tfluido       Temperatura do fluído  |   Tamb      Temperatura ambiente  |   K  Condutividade do isolamento
e  Espessura do isolamento  |   D  Diâmetro externo (Conduta)  |   S  Superfície (Tanque)

A alteração de qualquer uma destas variáveis afetará a perda de calor.

Variações das variáveis nas perdas de calor

Alguns fluidos necessitam de manter uma temperatura mínima. As razões mais frequentes são:

Danos causados por baixas temperaturas 1 - ESAI Sistemas

Manter uma baixa viscosidade para que o fluido possa fluir facilmente através da conduta. O aumento da viscosidade pode danificar partes críticas​

Danos causados por baixas temperaturas 2 - ESAI Sistemas

Evitar a solidificação do fluido, que pode bloquear a conduta ou outros equipamentos como bombas, filtros, etc. A solidificação do produto (congelamento) pode implicar sérios danos no sistema

Danos causados por baixas temperaturas 3 - ESAI Sistemas

No caso de gases, evitar a condensação que pode bloquear as condutas, filtros, etc. A condensação também pode ser corrosiva, evitando assim danos no sistema

Em operação normal o caudal do processo mantém a temperatura de operação do fluido apesar das perdas de calor através do isolamento.

Conduta Temperatura Inlet ≅ Temperatura Outlet

No entanto, em alguns casos a perda de calor pode ser demasiado elevada, de tal forma que ΔT criado não é aceitável. Quando é que isso acontece?

  • Quando a conduta é demasiado longa
  • Quando os seguintes parâmetros aumentam a perda de calor: Tamb baixa, Tfluido alta, espessura do isolamento reduzida, fraca qualidade de isolamento ou grandes diâmetros da conduta

O caso crítico é quando o caudal do processo é interrompido. O fluido na conduta irá progressivamente perder o seu calor e os problemas acontecem (aumento da viscosidade, congelamento ou condensação).

Conduta sem Caudal

É aqui que entra a Traçagem de Aquecimento!

O objetivo da Traçagem de aquecimento é fornecer energia suficiente para compensar a perda de calor.

Conduta com Sistema de Traçagem

Desta forma, a tarefa da Traçagem de Aquecimento é manter a temperatura. Apenas em casos particulares, é utilizada para aquecimento (Heat Up).

Como é que os cabos de Traçagem Elétrica fornecem energia para compensar a perda de calor do tubo ou reservatório?

Os cabos de aquecimento funcionam como uma simples resistência, irradiam calor ao longo de todo o seu comprimento.

A quantidade de energia fornecida pelo cabo de aquecimento depende da sua resistência e da tensão a que está ligado.

A tensão (V) é um valor fixo, mas a resistência do cabo pode não ser um valor fixo, mas uma variável relacionada com a temperatura deste, dependendo da tecnologia do mesmo!

Então, quais são as tecnologias disponíveis?

Conduta de perfil com cabo de Traçagem de Aquecimento

Cálculo de perda de calor | Seleção de cabos

TUBAGENS

Em TUBAGENS, os dados necessários para calcular a perda de calor são:

  • Diâmetro (D)
  • Temperatura ambiente mínima (Tmin.amb)
  • Temperatura a manter (Tmanter)
  • Tipo e espessura de isolamento (K and e)

Com estes dados podemos calcular as perdas (W/m), ou seja, o mínimo output W/m que o cabo deve ter.

Mas para selecionar corretamente o tipo e comprimento do cabo a ser instalado, também são necessários os seguintes dados adicionais:

  • Comprimento da tubagem (L)
  • Alimentação disponível (voltagem)
  • Informação detalhada relativamente às características mecânicas da tubagem e acessórios/equipamentos: suportes, flanges, instrumentos, bombas, filtros, etc. Deve ser adicionado comprimento extra para compensar a perda de calor através destes elementos
  • Temperatura ambiente máxima (Tmax.amb) É necessária para calcular a temperatura máxima a que deve estabilizar em caso de falha de controlo (ou sem controlo)
  • Temperatura máxima de exposição (Texp) É necessário saber a temperatura máxima à qual o cabo irá estar exposto, para evitar a seleção de uma família de cabos que se podem danificar a altas temperaturas
  • Área classificada Se o cabo é instalado em área classificada, o output do cabo deve ser selecionado cuidadosamente para ter a certeza que a temperatura não ultrapassa a classificação T da área

TANQUES

Em TANQUES, os dados necessários para calcular a perda de calor são:

  • Superfície do tanque (S)
  • Temperatura ambiente mínima (Tmin.amb)
  • Temperatura a manter (Tmanter)
  • Tipo e espessura de isolamento (K and e)

Com estes dados podemos calcular as perdas totais do tanque (W).

  • Desenho dimensional do tanque Para saber qual o espaço disponível para instalar o cabo de traçagem
  • Alimentação disponível (voltagem)
  • Informação detalhada relativamente às características mecânicas da tubagem e acessórios/equipamentos: suportes, instrumentos, etc. Deve ser adicionado comprimento extra para compensar a perda de calor através destes elementos
  • Temperatura ambiente máxima (Tmax.amb) É necessária para calcular a temperatura máxima a que deve estabilizar em caso de falha de controlo (ou sem controlo)
  • Temperatura máxima de exposição (Texp) É necessário saber a temperatura máxima à qual o cabo irá estar exposto, para evitar a seleção de uma família de cabos que se podem danificar a altas temperaturas
  • Área classificada Se o cabo é instalado em área classificada, o output do cabo deve ser selecionado cuidadosamente para ter a certeza que a temperatura não ultrapassa a classificação T da área

Para mais informações sobre Traçagem de Aquecimento, contacte-nos.