Monitoreo de trazas de calor: ubicación de sensores, alarmas y diseño de paneles de control

Un parque de tanques agrega un rastro de calor autorregulado a una línea cáustica de 6 pulgadas, ajusta el termostato a 15 °C y trata el riesgo de congelación como resuelto. Dos inviernos después, la línea se tapa durante una ola de frío y el panel nunca suena. El cable está sano. El problema es la medición: el sensor estaba sujeto al lado cálido de la tubería, opuesto al cable calefactor, en un punto que permanecía varios grados por encima de la parte más fría del tramo.

El monitoreo de trazas de calor no es un interruptor que enciende y apaga la energía. Es un sistema de medición y solo gana su costo cuando los datos de temperatura, corriente y aislamiento que recopila representan el peor punto del circuito. Todo lo que sigue se desprende de esa idea: elegir los parámetros, colocar los sensores donde realmente se producirá un fallo y decidir de antemano qué señales activan un circuito y cuáles sólo activan una alarma.

Lo que la monitorización de trazas de calor tiene que demostrar

Un paquete de monitoreo funcional responde a tres preguntas para cada circuito rastreado: ¿está la tubería a su temperatura mínima o por encima de ella?, ¿el cable calefactor está entregando la energía para la que fue diseñado? y ¿el aislamiento del cable aún está intacto? Un termostato capilar responde sólo a la primera pregunta, en un momento dado, sin ningún registro de lo que sucedió durante la noche. Los paneles industriales tienen mucha más sensibilidad y los parámetros siguientes son los que vale la pena cablear.

En un ciclo corto de protección contra congelamiento, un termostato por circuito puede ser todo lo que se justifique. En una planta con líneas de muestreo de analizadores, tuberías de transferencia de disolvente y un brazo de carga, la detección de corriente por circuito y de fallo a tierra se amortiza por sí sola la primera vez que se corta un cable detrás de un aislamiento cerrado, porque una sola alarma de temperatura indica que una tubería está fría sin decir por qué.

Tres arquitecturas de monitoreo y lo que cada una no puede ver

El monitoreo a menudo se presenta como una característica, pero en realidad es una elección de arquitectura. Los tres niveles comunes difieren menos en la temperatura que leen que en el número de fallos que realmente pueden nombrar.

El paso del primer nivel al segundo consiste en detectar cualquier fallo. El paso del segundo al tercero consiste en detectar una falla antes de que la tubería se enfríe, porque los datos de corriente y fuga en un circuito autorregulador cambian mucho antes de que se mueva la lectura de temperatura.

Cuando el panel se encuentra en una atmósfera explosiva, el recinto se convierte en parte del sistema monitoreado en lugar de un contenedor para él. Un conjunto certificado mantiene la detección, la conmutación y el aislamiento por circuito dentro de una carcasa.

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La ubicación y el cableado del sensor deciden si los datos son confiables

El sensor pertenece al punto más frío.

La regla de trabajo en el calentamiento de trazas es colocar el sensor en la ubicación más extrema, es decir, el punto con la temperatura más baja esperada. En la práctica, ese es el extremo aguas abajo de un tramo largo, la tubería aguas arriba de una válvula de control donde el medio aún está frío, la parte inferior de un tubo ascendente vertical o una sección donde el aislamiento es más delgado o la exposición al viento es mayor. Si un solo circuito cubre más de uno de esos puntos, use dos o tres sensores y deje que el controlador actúe según la lectura más baja en lugar de aceptar una muestra como encuesta.

La calidad del contacto es tan importante como la ubicación. La punta sensora debe tocar la pared del tubo, nunca la cubierta del cable calefactor, que se calienta decenas de grados más. Sujételo con una banda de acero inoxidable o cinta de papel de aluminio para que no se deslice durante el ciclo térmico y vuelva a aislarlo sobre el sensor con el mismo grosor que el resto de la línea. Coloque el cable con un bucle de goteo y mantenga el cabezal de terminación libre de agua que se acumule a lo largo del revestimiento aislante. Los accesorios elegidos para este propósito, incluidas correas, kits de terminación y accesorios de unión, generalmente se especifican al mismo tiempo que el cable en lugar de agregarse en el sitio.

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RTD o termopar

Para puntos de ajuste entre aproximadamente 5 y 60 °C, un sensor de resistencia PT100 o PT1000 es el valor predeterminado más seguro. Las clases de tolerancia mantienen el error dentro de uno o dos grados, y una conexión de tres cables cancela la resistencia del propio cable, lo que importa cuando el sensor se encuentra a treinta metros del panel. Los termopares cuestan menos y toleran temperaturas más altas, pero añaden errores de unión fría y necesitan un cable de compensación. Cuando la banda de alarma entre el punto de ajuste y la temperatura mínima permitida tiene solo de 5 a 10 °C de ancho, dos o tres grados de error de medición consumen una gran parte del margen disponible.

Detalle de cableado que evita falsas alarmas

Dirija el cable de señal RTD lejos de las alimentaciones de contactores y los circuitos del motor, conecte a tierra el blindaje únicamente en el extremo del panel y mantenga una referencia constante para cada sensor en el mismo controlador. La mayoría de las "fallas de sensores" reportadas en los primeros meses de funcionamiento resultan ser un casquillo suelto o un blindaje adherido en ambos extremos, no un elemento defectuoso.

Qué alarmas deben disparar el circuito y cuáles solo deben informar

Cada punto de ajuste es una decisión sobre el tiempo de inactividad, por lo que es útil clasificar las alarmas en tres grupos antes de construir el panel.

• Disparo inmediato: fuga de falla a tierra por encima del umbral de protección, sobrecorriente en una rama de potencia constante o MI y alta temperatura de la tubería en líneas que transportan medios sensibles a la temperatura.
• Anunciar con retraso: temperatura baja de la tubería, generalmente mantenida durante 30 a 60 minutos después de un reinicio para que una línea fría que llegue al punto de ajuste no inunde la lista de alarmas.
• Tendencia en lugar de alarma: desviación actual dentro de aproximadamente el 15 por ciento del valor de diseño y lecturas de resistencia de aislamiento que disminuyen entre paradas. Estas son las señales que permiten al mantenimiento programar una reparación en lugar de reaccionar ante ella.

Los retrasos y las zonas muertas no son cosméticos. El cable autorregulador consume una alta corriente de entrada cuando está frío, por lo que se activará una alarma de corriente sin un breve retraso de inicio cada vez que un circuito se energice después de un apagado de fin de semana, y los operadores pronto aprenderán a ignorarla.

Puesta en marcha y auditorías de rutina

El seguimiento sólo se mantiene si los datos se verifican en el momento de la entrega y se controlan según un cronograma. Una auditoría práctica trabaja siempre con los mismos elementos.

1. Compare la lectura de temperatura de cada circuito con un termómetro de contacto independiente en la ubicación del sensor.
2. Registre la corriente medida por circuito a la temperatura de funcionamiento y archívela como punto de referencia para comparaciones futuras.
3. Confirme que las etiquetas del panel, los dibujos y los circuitos físicos coincidan, incluidos los cambios realizados durante la construcción.
4. Active cada clase de alarma deliberadamente, abriendo un RTD, cambiando un punto de ajuste o simulando una falla a tierra, y confirme que el anuncio llegue al lugar correcto.
5. Inspeccionar el aislamiento en válvulas, soportes y bridas; El aislamiento húmedo o faltante es la causa más común tanto de pérdida de calor como de fuga por falla a tierra.
6. Registre lecturas de resistencia de aislamiento en cada apagado para que una tendencia a la baja sea visible antes de un disparo.
7. Verifique que las terminaciones, prensaestopas y sellos para áreas peligrosas aún coincidan con la certificación del gabinete.

La mayoría de estas comprobaciones son mecánicas en lugar de electrónicas, y los detalles de campo que deciden si una línea trazada mantiene la temperatura en servicio se tratan en nuestras notas sobre Técnicas de construcción y normas de inspección para trazado de calor eléctrico. .

Cómo hacer coincidir el paquete de monitoreo con el tipo de cable calefactor

La tecnología del cable cambia la apariencia de una lectura "normal" y la lógica de monitoreo debe escribirse en consecuencia.

• Cable autorregulador: la salida cae a medida que aumenta la temperatura de la tubería y la corriente de arranque en frío puede ser varias veces mayor que el valor constante, por lo que las alarmas actuales necesitan un retraso de inicio y una banda muerta generosa.
• Cable de potencia constante: la salida es fija, por lo que la corriente medida debe permanecer cerca del valor de diseño en todo momento, lo que hace que esta sea la tecnología más fácil de monitorear de cerca.
• Cable con aislamiento mineral y resistencia en serie: se utiliza para tramos individuales muy largos o de alta temperatura, donde los registros de detección de fallas a tierra y de resistencia de aislamiento importan más que las alarmas de corriente rápida, porque el daño se esconde debajo de una funda metálica.

El hardware de monitoreo debe seleccionarse junto al cable, no después. Un circuito trifásico de potencia constante, por ejemplo, necesita detección de corriente trifásica y lógica de carga equilibrada en lugar de un transformador de corriente monofásico dimensionado para una carga diferente.

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Qué escribir en la especificación

Una breve lista de requisitos elimina la mayor parte de la ambigüedad en la etapa de cotización.

• Un sensor de temperatura por circuito, con su ubicación marcada en la línea isométrica.
• Detección de corriente y falla a tierra en cada rama, no solo en el alimentador del panel.
• Los puntos de ajuste de alarma, las bandas muertas y los retrasos de tiempo se emiten como un cronograma en lugar de dejarse en manos del fabricante del panel.
• Protocolo de comunicación y listado de puntos del sistema de control de planta.
• Certificación del recinto para la clasificación del área, cotizada con números de certificado.
• Planos de obra, cronograma de puntos de ajuste y registros de pruebas entregados al finalizar.

Nada de esto es ingeniería exótica y nada es costoso en comparación con el costo de una línea bloqueada o un lote estropeado. Para la protección contra el congelamiento en un clima frío o el control de la viscosidad en un cabezal de petróleo pesado, la diferencia entre un sistema monitoreado y uno no monitoreado se muestra como tiempo de inactividad evitado. Nuestro rango de trazas de calor cubre cables de potencia constante, autorreguladores y de alta temperatura junto con los paneles, sensores y accesorios que hacen que las mediciones sean significativas, y el equipo de ingeniería puede revisar una lista de líneas con usted para acordar las ubicaciones de los sensores antes de realizar cualquier pedido.