¿Los pines fríos provocan fallas en el calentador?

Generalmente se ha asumido en los calentadores de procesos energéticos que las clavijas que unen los elementos calefactores al terminal de potencia no generan calor por sí solas. Por eso se les llama alfileres fríos. Muchos ingenieros creen que los pines fríos en realidad generan calor creando un ambiente que provoca fallas en el calentador.

Cuando los calentadores de circulación utilizados en aplicaciones de procesamiento de energía se averían, las fallas involucran predominantemente la terminación eléctrica en el dispositivo y no el elemento calefactor. Con mayor frecuencia ocurren en el gabinete, en el área de separación entre la brida y la placa base. Los calentadores de circulación para aplicaciones como refinación de hidrocarburos, generación de energía y procesamiento de gas natural licuado generalmente constan de muchos elementos calefactores tubulares sostenidos por una brida que crea una cámara donde el líquido o gas fluye a su alrededor.

En el otro lado de la brida, alejado de donde se pretende calentar, se encuentra el cableado del calentador que conecta la fuente de energía a los elementos calefactores. Los ingenieros tradicionalmente han calculado algo de calor que se escapa de la cámara a este recinto. Los modelos han previsto un calentamiento en esta zona sólo cerca de la brida, aumentando moderadamente la cámara en todo el recinto. Los modelos no tuvieron en cuenta el calor generado por los pasadores de conexión.

Durante décadas, los ingenieros de toda la industria se han basado en modelos para predecir la temperatura del gabinete terminal para este tipo de calentadores. Desafortunadamente, el modelado era demasiado simple y defectuoso porque no tenía en cuenta todos los puntos de generación de calor en el terminal. Si bien las clavijas frías no están hechas de alambre de cobre que se encontraría en un elemento calefactor tradicional, si pasa suficiente corriente a través de la clavija de metal, de hecho se convierte en un calentador. Se vuelve más cálido de lo que la mayoría de los ingenieros anticiparon o esperaban basándose en el modelo anterior.

"Nuestro nuevo modelo predictivo muestra una curva mucho más amplia donde la temperatura alcanza su punto máximo en el centro del recinto donde se encuentran los pines fríos", dice Scott Boehmer, ingeniero principal de Watlow. "Siempre asumimos que el calor en el gabinete estaba cerca de la brida, pero la temperatura en el espacio era significativamente mayor lejos de esa área debido a la resistencia de los pasadores".

A medida que los diseños de los calentadores de proceso han alcanzado niveles de amperaje más altos, se han vuelto físicamente más grandes y tienen más potencia. Se ha vuelto más importante comprender el calor total generado en la parte "no calentadora" del conjunto. Si los diseñadores no predicen correctamente la generación de calor de todos los componentes eléctricos, el usuario final tendrá problemas, independientemente del fluido que pase por el calentador.

“El área del recinto del terminal es generalmente la parte más débil de cualquier conjunto de calentador de proceso, y eso es cierto en toda la industria. Pero el calentador es tan bueno como todo el sistema y fallará debido a una conexión floja”, dice Boehmer. “Ahí es donde ocurren los problemas. Puede que no sea inmediatamente, pero siempre antes de que fallen los elementos calefactores”.

Los ingenieros de Watlow están buscando formas de mejorar los diseños de gabinetes para reducir las temperaturas. Otra forma de mejorar la vida útil del área de terminación es garantizar que se utilice el cableado adecuado para instalar los calentadores de proceso. El uso de cableado no clasificado para la carga de energía del calentador también puede ser un factor contribuyente.

"Comprender mejor la temperatura en el gabinete nos lleva a encontrar múltiples formas de abordar el problema y mejorar la confiabilidad de los calentadores de proceso", afirma Boehmer. "Es un momento emocionante para trabajar en este campo y generar un impacto para nuestros clientes".

Johann Lainer está conWatlow