I pin freddi causano guasti al riscaldatore?

Nei riscaldatori per processi energetici si presume generalmente che i perni che collegano gli elementi riscaldanti al terminale di potenza non generino calore da soli. Ecco perché vengono chiamati pin freddi. Molti ingegneri ritengono che i pin freddi generino effettivamente calore creando un ambiente che porta a guasti del riscaldatore.

Quando i riscaldatori a circolazione utilizzati nelle applicazioni di trattamento dell'energia si rompono, i guasti coinvolgono prevalentemente la terminazione elettrica del dispositivo e non l'elemento riscaldante. Si verificano più spesso nell'involucro, nell'area di stallo tra la flangia e la piastra di base. I riscaldatori a circolazione per applicazioni quali la raffinazione di idrocarburi, la produzione di energia e il trattamento del gas naturale liquefatto sono solitamente costituiti da numerosi elementi riscaldanti tubolari tenuti in posizione da una flangia che crea una camera in cui il liquido o il gas scorre attorno ad essi.

Dall'altro lato della flangia, lontano da dove è previsto il riscaldamento, si trova il cablaggio del riscaldatore che collega la fonte di alimentazione agli elementi riscaldanti. Gli ingegneri hanno tradizionalmente calcolato una certa perdita di calore dalla camera a questo involucro. I modelli hanno previsto il riscaldamento in quest'area solo vicino alla camera con flangia moderatamente crescente nell'intero involucro. I modelli non tenevano conto del calore generato dai perni di collegamento.

Per decenni, gli ingegneri di tutto il settore si sono affidati alla modellizzazione per prevedere la temperatura dell'involucro dei terminali per questo tipo di riscaldatori. Sfortunatamente, la modellazione era troppo semplice e imperfetta in quanto non teneva conto di tutti i punti di generazione del calore nel terminale. Sebbene i perni freddi non siano realizzati in filo di rame come si troverebbe in un elemento riscaldante tradizionale, se viene fatta passare una quantità sufficiente di corrente attraverso il perno metallico, diventa di fatto un riscaldatore. Fa più caldo di quanto la maggior parte degli ingegneri avesse previsto o previsto in base al vecchio modello.

"Il nostro nuovo modello predittivo mostra molto più di una curva in cui la temperatura raggiunge il picco al centro dell'involucro dove si trovano i perni freddi", afferma Scott Boehmer, uno dei principali ingegneri di Watlow. "Abbiamo sempre presupposto che il calore nell'involucro fosse vicino alla flangia, ma la temperatura nello spazio era significativamente più alta lontano da quell'area a causa della resistenza dei perni."

Man mano che i design dei riscaldatori di processo sono passati a livelli di amperaggio più elevati, sono diventati fisicamente più grandi e hanno una maggiore potenza. È diventato più importante comprendere il calore totale generato nella parte “non riscaldante” dell’assieme. Se i progettisti non prevedono correttamente la generazione di calore da tutti i componenti elettrici, l’utente finale avrà problemi, indipendentemente dal fluido che scorre attraverso il riscaldatore.

“L’area della custodia dei terminali è generalmente la parte più debole di qualsiasi gruppo riscaldatore di processo, e questo vale in tutto il settore. Ma il riscaldatore è efficace quanto l’intero sistema e si guasterà a causa di un collegamento allentato”, afferma Boehmer. “È lì che si verificano i problemi. Potrebbe non essere immediato, ma sempre, prima che gli elementi riscaldanti si guastino”.

Gli ingegneri Watlow stanno cercando modi per migliorare la progettazione degli involucri per ridurre le temperature. Un altro modo per migliorare la durata dell'area di terminazione è garantire che venga utilizzato il cablaggio corretto per installare i riscaldatori di processo. Anche l'utilizzo di cavi non dimensionati per il carico di potenza del riscaldatore può essere un fattore determinante.

"Una migliore comprensione della temperatura all'interno dell'involucro ci sta portando a diversi modi per affrontare il problema e migliorare l'affidabilità dei riscaldatori di processo", afferma Boehmer. “È un momento entusiasmante per lavorare in questo campo e avere un impatto per i nostri clienti”.

Johann Lainer è conWatlow