Tracing HeatEl trmino Traicing se refiere a la aplicacin continua o intermitente de calor a una tubera o Recipiente con el fin de reemplazar la prdida de calor al ambiente.LosprincipalesusosdeTraicingincluyenproteccincontrala congelacin, descongelacin, el mantenimiento de fluidos a latemperatura de proceso (o al viscosidades de bombeo), la prevencin de la separacin de componentes de fluido, y la prevencin de la condensacin de gas.

Los siguientesejemplosson tpicos de la diversidad deaplicacionesderastreode calor: la proteccin de congelamiento de agua corriente;transferencia deproductosqumicos de proceso fundidos tales como cido fosfrico, azufre, y p-xileno;mantenimiento de baja viscosidad de los fluidos bombeados incluidos los productos derivados del petrleo, aceites vegetales y jarabes, polimrico y materiales resinosos, yconcentradosacuosos y lodos;evitar la condensacin y posterior quema indebida de gas combustible en las refineras;evitando que la humedad se condense de gas natural canalizado;la prevencin de congelacin de vlvulas de control y daos en el compresor;eliminacin de la corrosin de tuberas debido a sulfuro de hidrgeno hmedoresultantede la humedad condensada.

Heat-Traicingse puede evitar en situaciones donde la prdida de calor al ambiente se puede minimizar efectivamente.En climas fros o reas con inviernos severos, tuberas de agua estn enterrados a menudo por debajo de la lnea de congelamiento.Alternativamente, pueden ser mantenidos de la congelacin mediante la ejecucin a travs de los edificios con calefaccin.

En los casos en que el flujo es intermitente, elTraicingpodra evitarse mediante el diseo de un sistema deauto-drenaje tales como los utilizados para las devoluciones de condensado de vapor. El mtodo de auto-drenaje es adecuado slo para tuberas de uso poco frecuente debido a los altos costos laborales involucradas en la limpieza y el costo potencial y el alcance de la reparacin, en caso de una tubera no vacecorrectamente.

Un tercer enfoque en la prevencin deTraicinges disear para el 100 por ciento de flujo.Esta prctica no es recomendable, ya que puede producir averas del equipo o de la interrupcin del proceso puede resultar en una cadairreversibleen la temperatura del lquido por tuberas.

Los Sistemas de Heat Traicing se pueden dividir en dos grandes clases, elctricos y de fluidos. El Heat Traicing de fluidos se utilizan medios de calentamiento a temperaturas elevadas para transferir calor a una tubera.El fluido se hace circular por un tubo o un pequeo tubo conectado a la tubera que est siendo rastreado.Si el vapor es el lquido usado, el condensado vuelve a la caldera o la inmersin.Si se emplea un fluido de transferencia de calor orgnico, se devuelve a un intercambiador de calor para recalentar y recirculacin.En general, elHeat Traicingde fluidos puede serproporcionado por el calor residual de una corriente de proceso, la quema de combustibles fsiles, vapor o electricidad.

Sistemas deHeat Traicingelctricos convierten la energa elctrica en calor y transferirlo a la tubera y su fluidocontenido.La mayora de los sistemas comerciales elctricos en uso hoy en da son del tipo resistivo y toman la forma de cables colocados en el tubo.Cuando la corriente fluye a travs de los elementos resistivos, el calor se produce en proporcin al cuadrado de la corriente y la resistencia de los elementos al flujo de corriente.Otros sistemas especializados de trazado elctrico hacen uso de impedancia, de induccin, y los efectos de la conduccin de la piel para generar y transferir el calor.TablaAenumera las temperaturas de funcionamiento y de exposicin y las principales caractersticas de los diferentes tipos de lneas de calentamiento.

TablaA: Comparacin de traceado Mtodos

FLUIDO traceadoVaporUna serie de caractersticas deseables hizo vapor del sistema de tracingoriginalde la opcin de mantener la temperatura del proceso y proporcionar proteccin contra la congelacin.Alto calor latente del vapor de vaporizacin es ideal paraaplicacionesde transferencia de calor.Slo se requiere una pequea cantidad de una grancargade calefaccin;y se puede calentar rpidamente una lnea, condensar a temperatura constante, y el flujo hasta el punto de uso sin bombeo.El vapor es universalmente disponible y no txico.

Hoy en da, la eficiencia energtica y la reduccin al mnimo de mano de obra cara son consideraciones prioritarias en la seleccin de un sistema de traceado econmico.Con la llegada del calor elctrico trazado muy fiable, la popularidad de vapor traceado est disminuyendo.El vapor es ms caro deinstalary mantener que los calentadores de resistencia elctrica.

Fugas peridicas y trampas de vapor fallidos en una energa residual del sistema de vapor de trazado y la demanda de los costes laborales adicionales para la reparacin y sustitucin.Adems, un solo marcador de vapor proporciona de 2 a 10 veces ms calor que la mayora de lasaplicacionesrequieren.Por el contrario, los sistemas derastreoelctrico proporcionan un mejor control de la temperatura y la utilizacin mucho ms eficiente de la energa.Esto significa que a pesar de que el costo por unidad de energa es menor para el vapor, los costos totales de energa para el trazado elctrico suelen ser significativamente menor.

En la mayora deaplicacionesdeHeat Traicing, el vapor saturado se suministra a presiones de 30 a 150 psig (210-1.035 kPa) (298 F / 147 C y 367 F / 186 C).La capacidad de eliminar continuamente el condensado a travs de un montaje de trampa de vapor permite que el trazador de vapor para proporcionar una fuente de temperatura constante de calor.

La abrumadora mayora de los sistemas de tuberas de vapor de trazado emplean trazado externo.Tramos rectos de la tubera de vapor o tubos estn unidos a la tubera, y todo el conjunto est cubierto con aislamiento seccin preformada (ver Fig. 1).

Fig 1: Los componentes tpicos de un sistema de vapor para traicing

Vlvulas, conexiones, y losinstrumentosson disipadores de calor (los componentes del sistema de gran superficie y las superficies metlicas expuestas a la que fluir calor del sistema y quedar perdidos para el medio ambiente);y para entregar la cantidad requerida de calor, varios bucles del tubo derastreose enrollan alrededor de ellos antes de ser cubierto con un aislamiento.Esta configuracin ayuda a reducir colas, es decir, la tendencia de vapor para perder calor y condensar a lo largo de la lnea con la prdida de presin (ver Fig. 2).

'' Arrolla acuerdo para elrastreode vlvulas, bridas, carcasas, einstrumentos.Bobinas actan como juntas de expansin para los sistemas derastreode vapor.

En la mayora deaplicacionestales como la prevencin de congelacin y el mantenimiento de la viscosidad en las tuberas de menor dimetro, una sola trazador ofrece ms que el calor necesario.Sin embargo, para procesos que requieren una mayor entrada de calor, las caractersticas de transferencia de calor de trazadores de vapor se pueden mejorar significativamente mediante la colocacin de cemento de transferencia de calor entre la traza y la tubera, lo que aumenta en gran medida la cantidad de superficie para la transferencia de calor por conduccin.Las temperaturas de los sistemas de vapor de trazado pueden variar hasta en un 10 F (6 C) entre las tuberas subterrneas y 20 F (11 C) para los gasoductos que sobre el suelo.La incapacidad para lograr el control preciso de la temperatura se atribuye a tres factores que operan en tndem.

1. vapor saturado se suministra a la presin deseada por medio de una vlvula reductora de presin.A medida que se reduce la presin, el vapor saturado se convierte en sobrecalentado.El exceso de calor se disipa rpidamente en el sistema.

2. Contacto desigual entre el trazador de vapor y tubera de proceso produce una distribucin desigual de la temperatura.Este efecto se hace ms significativa como la diferencia de temperatura entre el tubo y trazadores aumenta.Cuando el vapor se convierte en recalentado, la diferencia de temperatura alcanza un mximo.

3. Separacin de la cola tambin afecta a la temperatura del vapor circundante.Un control ms preciso de la temperatura del trazador de vapor se puede lograr mediante el uso de encamisado de vapor (ver Fig. 3) o vlvulas de vapor sensibles a la temperatura.

Fig.3: encamisado de vapor es caro y emplea slo en situaciones especiales de alta temperatura y la demanda

Sin embargo, estos mtodos son raramente utilizados, ya que proporcionan un nivel de control de la temperatura inferior a la de traceado elctrico, y a una significativamente mayor costo.Medios circulantesMedios circulantes son los sistemas de rastreo de calor ms caros y se especifican para procesos especiales o condiciones ambientales (vase el cuadro A).La virtud de fluidos que circulan es la capacidad de proporcionar proteccin y control razonable a temperaturas por encima y por debajo de las que se obtienen con el vapor-tracing.Sistemas de medios circulantes pueden separarse en dos clases;aceites y fluidos de transferencia de calor orgnico adecuado para aplicaciones de alta temperatura, y glicoles con propiedades anticongelantes que los hacen especialmente til en climas fros, donde no se congele incluso cuando se utiliza de forma intermitente.

RESISTENCIA ELCTRICAIntroduccinUso comercial significativa de Traicingelctrico comenz a afianzarse en la dcada de 1950. Sirvi como una alternativa visible en situaciones donde el vapor no poda ser utilizado, o era poco prctico.Las primeras aplicaciones tpicas incluyen el trazado elctrico de las lneas de transferencia para petrleo, asfalto, y ceras.Trazado elctrico result especialmente til para las carreras largas de tubera.[Tracing de vapor se limitan generalmente a carreras de 100 a 200 pies (30 a 60 m).Rastreo de largo o mltiples tuberas con vapor puede aumentar significativamente tanto la complejidad de rastreo y el costo.]

Al principio, el hardware tena que ser adaptada de otras aplicaciones de calentamiento por resistencia.Cable de calefaccin del suelo cubierta de plomo se utiliz ampliamente para proteccin contra la congelacin lnea de flotacin mientras tandas largas de tubera se trazaron con cobres minerales cable aislado con calefaccin.Para el servicio de mayor temperatura, calentadores tubulares (normalmente utilizado para la inmersin y la pinza de aplicaciones) se convierten para la localizacin de la tubera, y los controladores han sido adaptados de los hornos y aparatos de consumo con el fin de controlar la temperatura.Calentadores de autorregulacinDesde su introduccin en 1971, los calentadores de autorregulacin han convertido en la forma mspopularde traceado elctrico y se ofrecen actualmente por la mayora de los principales proveedores de la industria traceado.Autorregulador traceado tiene una ventaja con respecto a otros productos de rastreo de calor porque esta tecnologa elimina la posibilidad de rotura del calentador debido a la incapacidad para disipar el calor generado internamente la causa ms comn de fallo del calentador (Fig. 4).

Fig.4: Componentes de una resistencia en paralelo al calor trazador autorregulado

Trazadores de autorregulacin se proporcionan generalmente en la forma de una tira del calentador que consta de dos en paralelo 20 a 10 calibre del cable (AWG) cables de bus estadounidenses incrustados en un ncleo de polmero conductor, que sirve como el elemento de calentamiento y sobre la cual un aislador polimrico se extruye .Todo el conjunto se cubre con una trenza de metal para proporcionar puesta a tierra y proteccin mecnica adicional.Otra camisa de polmero se puede aadir (ver Fig. 4).

El ncleo del calentador consta de partculas de carbono embebidas en una matriz de polmero.El calor se genera por la resistencia a la corriente que fluye a travs de los conductores de calefaccin element.As polmero de la temperatura de los conductores ncleo aumenta, tambin lo hace la resistencia elctrica.El resultado es una disminucin de la produccin de calor para cada incremento sucesivo de la elevacin de la temperatura.Desde la salida de potencia es una funcin de la temperatura en cualquier ubicacin en el elemento, el ncleo conductor se comporta como un restato sensible a la temperatura proteccin contra baja, as como la insuficiencia de alta temperatura (ver Figs. 5 y 6).

Fig.5: Relacin de las propiedades resistivas a los cambios en la estructura del polmero con la temperatura en el ncleo conductor de una cinta de resistencia al calor de trazado paralelo autorregulador

Fig.6: Grfico de la resistencia frente a la temperatura para una resistencia en paralelo de calor trazador de autorregulacin

Trazadores autorregulado se pueden cortar a la longitud deseada y se instalan de campo dentro de las limitaciones de la cada de tensin en los cables de bus.Tienen una buena resistencia al impacto y se gestionan normalmente en el campo.La caracterstica de auto-regulacin proporciona un gran impulso a la seguridad de funcionamiento, mientras que la reduccin de costes de instalacin, mantenimiento y energa.Tambin agrega una dimensin de la seguridad disponible con cualquier otra forma de resistencia elctrica rastreo de productos porque el calentador no puede ser destruido por su propia salida de calor.El nico inconveniente grave de los trazadores de autorregulacin es el lmite superior de las temperaturas de funcionamiento, 366 F (186 C) para la exposicin constante y 420 F (215 C) para la exposicin intermitente.Trazadores autorregulado pueden fallar como resultado de la exposicin a un exceso de calor del fluido de caera o de limpieza a vapor.Por esta razn, el trazador debe seleccionarse para ajustarse a las condiciones reales del proceso.Zona CalentadoresPresentado por primera vez en 1971, los calentadores de zona fueron inicialmente la forma ms popular de calentadores de resistencia en paralelo;y para mediados de la dcada de 1970, estaban siendo utilizados en un gran porcentaje de solicitudes de rastreo de calor elctricos.Desde entonces, han sido reemplazados cada vez ms por los calentadores de autorregulacin.

Un calentador de zona tpica consiste en dos cables de bus aislados envueltos con un calibre pequeo (38 a 41 AWG) calefaccin nicromo, cubierto con aislamiento de polmero y revestido de una trenza metlica cubierta con una camisa de polmero opcional.El hilo de calentamiento est conectado a los cables de bus alternas en los nodos de cada 1 a 4 pies (0,3 a 1,2 m), y la distancia entre las conexiones constituye una (calentamiento) de zona.El calor es generado por la corriente que fluye entre los cables del bus a travs del alambre de la calefaccin (ver Fig. 7).

Fig.7: Componentes de un tipo de zona de resistencia en paralelo trazador de calor

La configuracin de circuito en paralelo de los calentadores de zona significa que la salida es independiente de la longitud del cable y que los sistemas pueden ser diseados y adaptados por la compra de cables de una potencia especfica que se corta a la longitud en el campo.(Es importante recordar que la longitud del cable entre el corte y el nodo ms cercano no recibir energa y no debe ser dependido para el servicio de calefaccin). Como resultado, el diseo y los costes de instalacin se reducen considerablemente.Calentadores de zona de uso voltajes estndar, y su circuito paralelo preserva la funcin del sistema en caso de fallo del elemento calentador individual (ver Fig. 8): una ventaja importante sobre los circuitos en serie (vase la Fig. 9).

Fig.8: diagrama de circuito simplificado para un calentador de resistencia en paralelo de tipo zona

Fig.9: diagrama de circuito simplificado para un calentador de resistencia de tipo serie

Calentadores de zona utilizan hilos resistivos ms delgadas que los calentadores de la serie y son ms susceptibles a daos por impacto.Estn disponibles con una temperatura de exposicin de hasta 1000 F (538 C) de fibra de vidrio con aislamiento de cables, pero son susceptibles a la humedad.

La adicin de una chaqueta fluoro-polmero para proteccin contra la humedad reduce la temperatura nominal exposicin a 545 F (285 C).Quizs el mayor inconveniente de los calentadores de la zona es su susceptibilidad al agotamiento.Con su combinacin de potencia constante y el aislamiento de polmero, calentadores de zona son vulnerables a la destruccin de sobrecalentamiento autogenerada.Al igual que con todos los calentadores constante-voltaje, calentadores de zona para ser utilizados en reas peligrosas (clasificadas) requieren clculos de fbrica para determinar si el sistema se ajusta a la clasificacin T prescrito.Calentador Mineral-Cable aislado (Constant-Potencia de la Serie)Mineral-cable aislado (MI) se introdujo en la dcada de 1950 como una alternativa con alimentacin elctrica a vapor y cable MI lquido calor tracing.23 es una constante en watts, calentador de resistencia serie en la que todo el circuito acta como un elemento de calentamiento continuo.El calor es generado por la corriente que fluye a travs de un nicromo, cobre, u otro conductor de metal, aislada con xido de magnesio y encapsulado en una funda metlica exterior de cobre, acero inoxidable, Inconel, u otros metales adecuados (ver Fig. 10).

Fig.10: Componentes del cable de traceado de aislamiento mineral

MI cable es capaz de transportar grandes cargas de calefaccin.Teniendo en cuenta el conductor y la vaina de aleaciones adecuadas, puede ser utilizado en aplicaciones de hasta 1500 F (800 C).Su alta resistencia al impacto y resistencia en general le permiten situarse a la manipulacin brusca en el campo.Circuitos por lo general son a la longitud antes de la instalacin, que puede ser una fuente de problemas cuando se realizan cambios de tuberas ya que los cables son difciles de modificar en el campo fabricado en fbrica.Fabricacin Campo de circuitos es lo suficientemente complejo que la formacin del personal de instalacin debe ser supervisado por un tcnico capacitado en fbrica.Circuitos del sistema de cable MI deben ser diseadas de forma individual, o de los controles de tensin variable se deben proporcionar para establecer los parmetros del circuito.

Control de tensin tambin puede ser necesaria para longitudes cortas debido a la baja resistencia.Al igual que con todos los circuitos en serie, una sola ruptura en el cable hace que todo el sistema al fracaso (pausas en el revestimiento exterior pueden causar un fallo debido a la absorcin de la humedad y la consiguiente prdida de propiedades aislantes).Otra desventaja de cable MI es el riesgo de sobrecalentamiento de las corrientes excesivas o mala disipacin trmica.Instalaciones para reas peligrosas deben ser para asegurar la conformidad con la calificacin adecuada T calculado en fbrica.Cable con aislamiento de polmero de Resistencia serieLa serie de cables de resistencia de polmero aisladas se pueden utilizar con diversos materiales conductores.Nichrome es adecuado para los circuitos cortos, pero la longitud debe estar predeterminado, ya sea para adaptarse a la tensin disponible o campo de corte y provista de un suministro de voltaje variable.Los conductores como el cobre ofrecen una medida de las propiedades del calentador auto-limitacin, ya que su resistencia aumenta con la temperatura.Esto permite una mayor latitud de uso, y conductores de cobre con su limitacin 600-V y costo relativamente bajo (incluso con la trenza metlica obligatorios y opcionales sobre-chaqueta) son especialmente favorecida para aplicaciones de lnea de tiempo con este tipo de calentador.

Los circuitos deben estar diseadas y controladas para minimizar la temperatura alta, ya que un fallo en un punto desactiva el circuito completo.La posibilidad de un fallo catastrfico (circuito en serie) debido a un sobrecalentamiento y fusin del polmero aislante pone este tipo de rastreo en la competencia un-favorable con los sistemas de rastreo de calor de la resistencia paralelo, que dominan en el bajo a campos de aplicacin moderada de temperatura.

TRACING DE EFECTO PIELSistemas de efectos de la piel son principalmente aplicables a la localizacin de las tuberas largas.El efecto piel se basa en la tendencia de una corriente alterna a fluir en las capas cercanas a la superficie (piel) de un conductor ferromagntico de transporte de corriente (ver Fig. 11).

Fig.11: Componentes y flujo elctrico en efecto piel traceado

En un tpico trazador efecto de la piel, el elemento de calentamiento es un tubo de acero al carbono de dimetro pequeo soldado a la tubera de transporte de fluido a ser rastreado.Corriendo a travs del tubo de calor es un alambre de cobre de baja resistencia de aislamiento.El campo magntico alterno creado por este conductor de transporte de corriente alterna-hace que la corriente de retorno en el tubo de calor pequeo para ser concentrada hacia la paredinteriordel tubo.Este fenmeno se denomina el efecto de proximidad.Debido a que casi no fluye corriente en la superficie exterior del tubo de calor, no hay potencial medible all y todo el sistema de tuberas puede estar conectado a tierra en cualquier nmero de puntos.

El requisito para el diseo de sistemas a medida hace que los sistemas de efecto piel costosa, sin perjuicio de la posibilidad de hacer uso de materiales de bajo costo ordinarios, incluidos los componentes prefabricados y tcnicas de construccin estndar.El mtodo mantiene una diferencia de baja temperatura entre la pared circuito de fluido y el tubo (18 F / 10 C), se considera fiable, y es fcil de reparar.Sobres de un solo circuito de hasta 25.000 pies (7.500 m) son factibles con tensiones de alimentacin de 3.000 tensiones de alimentacin V. Superiores hacer circuitos an ms largos posible.Uno informes de referencia una nica central elctrica capaz de suministrar servicio de hasta 30 millas (48 km) de la tubera.Por otro lado, Carson califica esto con una limitacin prctica de 10 millas (16 km), ya que por encima de la alimentacin de 5 kV requerido para una lnea de esta longitud, los costes de cable y de conmutacin se convierten en una consideracin cada vez mayor.Esto parece confirmarse por Ando y Takki, que denuncian la construccin de una de 68 millas (108 km) efecto de piel sistema de traceado impulsado por 12 subestaciones con una tensin del transformador de 13 800 V.

Efecto piel traceado generalmente no es rentable para las tuberas de menos de 5.000 pies (1.500 m), el lmite superior de temperatura de aproximadamente 400 F (204 C) se establece por la temperatura mxima de la exposicin del aislamiento del cable conductor, y el mtodo no es adaptable para la tubera compleja.Instalaciones no se pueden modificar, y todo el sistema falla con un solo salto de lnea.

IMPEDANCIAEn el calentamiento de impedancia, el tubo se convierte en el elemento de calentamiento.La generacin de calor se produce por la resistencia al flujo de corriente (ver Fig. 12).Impedancia en el traicing tiene la capacidad de alcanzar altas temperaturas de funcionamiento, limitado solamente por el diseo y contenido del sistema de tuberas.Dado que la tubera es el elemento de calefaccin, es el cable de alimentacin y las conexiones que pueden ser vulnerables al agotamiento.Esta tcnica tiene altas tasas de transferencia de calor y distribucin del calor uniforme y proporciona un excelente control de la temperatura en el punto de control, usando uno cualquiera de varios mtodos de control automtico.

Fig.12: Componentes y interaccin elctrica y magntica en la impedancia traceado

Su costo es muy elevado y tiene una aplicacin limitada.Los sistemas son casi exclusivamente sobre vendedores-diseados, y la ingeniera pueden llegar a ser complicado, sobre todo en el intento de lograr un equilibrio elctrico en los sistemas de tuberas con mltiples ramas.Dado que la corriente significativa fluye a travs de la tubera, toda la tubera debe ser elctricamente aislado de la estructura de soporte y protegido del contacto personal.Como medida de precaucin, las tuberas de impedancia de trazado son normalmente funcionan a 30 V o menos.Tensiones en 80 V se permiten si se suministra la proteccin de falla a tierra.

El calentamiento por induccinEl Tracing de Induccin utiliza una tubera metlica como un elemento de calentamiento mediante la colocacin en el campo magntico de una fuente de corriente alterna.Alambre de baja resistencia se enrolla alrededor de una tubera conductora o recipiente, y la corriente alterna que fluye a travs de las bobinas genera un campo magntico rpidamente cambiante que induce corrientes parsitas y las prdidas de histresis en la pared de la tubera.El calentamiento por induccin se ha empleado con mayor frecuencia para los metales de fusin y lo ms probable sera considerado para alta temperatura, aplicaciones de rastreo de calor de alta potencia.

La ausencia de resistencia trmica entre la fuente de calor y la tubera permite calentamiento muy rpido.Los sistemas actuales implicaran considerable gasto y diseo personalizado y requeriran entradas de alimentacin a intervalos cortos a lo largo de la tubera.Mtodos de induccin no se prestan fcilmente a la produccin de un calentamiento uniforme, y las tasas de IEEE el mtodo de proporcionar la eficiencia del sistema slo moderada.