Aplicación en la economía nacional
Para aumentar la temperatura en la parte interna de la tubería de agua potable fresca, se utilizan compuestos, cuya seguridad higiénica está confirmada por un documento especial. Dichos cables se instalan por medio de prensaestopas especiales e interactúan con el líquido bebible. Estos son compuestos de perfil aprobados por organizaciones que controlan la seguridad ambiental;
Para proteger contra la formación de hielo en tramos de escaleras, parques infantiles, estacionamientos, dispositivos para levantar sillas de ruedas para evitar diversas lesiones a las personas, también se utilizan sistemas de aumento de temperatura apropiados;
Para proteger del frío la cubierta y sus elementos, para contrarrestar la formación de hielo de los sistemas de evacuación de agua de la cubierta. La instalación de un cable puede evitar la formación de una costra de hielo y carámbanos. Si no se siguen estos pasos, el techo, las tuberías de eliminación de agua y la red de cables pueden dañarse. De la caída de formaciones de hielo desde el techo, se pueden producir daños tanto a la propiedad como a la vida o la salud de las personas;
En las industrias del gas, química y petrolera para aumentar la temperatura dentro de las tuberías en una atmósfera fría (para evitar que se formen hielo); aumentar la temperatura de las tuberías para aumentar la permeabilidad de las sustancias que fluyen a través de ellas (para evitar la aparición de formaciones muy densas y estrechamientos que interfieren con la permeabilidad);
Para regular la temperatura de tanques con productos de la industria petrolera (aceite, betún, alquitrán, etc.). Lo mismo ocurre con las soluciones, sustancias, etc., químicamente activas. Las medidas de seguridad permiten prevenir daños a la propiedad;
- En la industria alimentaria, aumentan la temperatura de las tuberías de drenaje de las unidades de refrigeración, forman la evaporación en las unidades de refrigeración, calientan las bandejas de drenaje de los compartimentos de las unidades de refrigeración, aumentan la temperatura de los cárteres de las bombas de pistón antes de que se activen en condiciones frías. Además, los cables autorreguladores elevan la temperatura de los tanques individuales de almacenamiento de alimentos, agua dulce y contra incendios;
- Para aumentar la temperatura de la superficie terrestre en varios edificios agrícolas, incluidos invernaderos y edificios para ganado. Gracias a los sistemas basados en conexiones eléctricas capaces de regulación automática, es posible, a bajo costo, crear condiciones confortables en dichos edificios durante todas las estaciones del año calendario, lo que se refleja bien en la industria agrícola en su conjunto.
Características generales y diferencias de un cable autorregulador
Los cables calefactores autorregulables son toda una línea de cables y cintas calefactores desarrollados gracias a las nanotecnologías de semiconductores, cuya característica distintiva es un cambio de potencia independiente en diferentes partes del mismo segmento en función de la temperatura ambiente. Son populares cuando se instalan sistemas antihielo, calefacción de tuberías domésticas, así como tuberías de petróleo y gas.
Los cables calefactores para sistemas anticongelantes deben cumplir criterios estrictos de fiabilidad y vida útil. En la práctica, dos tipos de cables eléctricos se utilizan con mayor frecuencia como tales conexiones: resistivos y autorreguladores.
Los cables resistivos de potencia constante son un núcleo de cobre sellado que tiene resistencia en todo el circuito a la corriente continua (la llamada resistencia óhmica) y está cubierto con una funda protectora especial. Este núcleo juega simultáneamente el papel de un elemento incandescente.Tales conexiones tienen una longitud específica y su capacidad para liberar energía térmica no está relacionada de ninguna manera con la temperatura del aire.
Para los cables autorregulables, una matriz conductora basada en un polímero de carbono actúa como elemento calefactor, capaz de cambiar una característica como la conductividad en función de la temperatura ambiente. El cable asigna la potencia de calefacción óptima exactamente donde y cuando se necesita. A medida que baja la temperatura ambiente, se libera más calor. Por el contrario, a medida que aumenta la temperatura, se libera menos calor.
No hay desventajas asociadas con un aumento excesivo de la temperatura o, por el contrario, con su falta. Además, debido a la presencia de un dispositivo de control automático, se crean grandes ahorros de energía. En particular, los sistemas antihielo sobre conexiones resistivas (constantes en potencia) consumen el doble de energía que las mismas estructuras sobre conexiones de tipo autorregulador. Además, los sistemas de trazado de calor autoajustables brindan la máxima seguridad y, para condiciones de uso extremas y difíciles, se realizan tipos especiales de conexiones eléctricas de acuerdo con los estándares del Instituto Americano de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos y el Comité Europeo de Normalización Electrotécnica.
Tal sistema de calefacción es mucho más perfecto y seguro que uno resistivo y es capaz de proporcionar el modo de calefacción más óptimo incluso sin automatización adicional. Su instalación es más conveniente ya que el cable se puede cortar en el sitio de instalación a la longitud exacta que se necesita para fines específicos.
Principio de funcionamiento y diseño.
Las cintas y cables autoajustables cambian la generación de energía y calor de acuerdo con la temperatura de la atmósfera, es decir, sienten constantemente los cambios de temperatura sin ningún sensor adicional. Como resultado, diferentes puntos de conexión de cables con un objeto calentado pueden tener una temperatura diferente, y los dispositivos y mecanismos adyacentes a la conexión aumentarán su temperatura en un grado diferente.
Para suministrar tensión en toda la longitud de las cintas autorreguladoras, sin cruces, se incorpora un par de conductores trenzados de cobre. Se alimentan con tensión eléctrica constante. Entre los conductores de electricidad se coloca el elemento clave del cable: una matriz de polímero de carbono semiconductor especialmente fabricada con la designación PTC (Coeficiente de temperatura positivo - Coeficiente de temperatura positivo). El significado del efecto PTC es que el nanomaterial de carbono que forma la matriz, cuando se alcanza el valor umbral, cambia su resistencia y libera menos energía. Cada fabricante de cables autorregulables tiene su propia tecnología secreta única o receta de producción de matriz (como cada panadero tiene una receta para hacer pan). Además, la receta para el hollín, a partir de la cual se fabrica la matriz, difiere para los diferentes tipos de samreg en términos de poder y propósito. Durante el proceso de producción, el negro de humo se somete a un proceso de "entrecruzamiento" por irradiación con un acelerador de partículas de electrones. Esto es necesario para ayudar a que la matriz conserve sus características de PTC y la estabilidad del polímero durante el calentamiento y enfriamiento repetidos.
También se sabe que en la estructura de la matriz, además de las partículas de grafito, se agregan pequeñas nanopartículas de metal para conducir la corriente dentro de toda la estructura. La matriz calentada se expande, los puentes conductores de metal y grafito se rompen. Como resultado, aumenta la resistencia de la sección, disminuye la corriente y disminuye la generación de calor. Durante el enfriamiento, ocurre el proceso inverso: la matriz se contrae, la cantidad de canales de comunicación entre las nanopartículas metálicas conductoras aumenta, la resistencia de la unidad de potencia disminuye y la generación de energía y calor aumenta.
El aislamiento interno protector hecho de Poliolefina o Fluoropolímero protege la matriz del desgaste y la humedad, y una malla metálica adicional realiza la función de protección mecánica y puesta a tierra al mismo tiempo. La cubierta exterior del cable también está recubierta con poliolefina o fluoropolímero. Si es necesario, se añaden a la cubierta elementos resistentes a la radiación UV, si el cable está destinado a colocarse al sol.
Cuando se conecta un cable eléctrico autorregulador a la red, la matriz brilla en toda su longitud. Luego, dependiendo de la cantidad de calentamiento, se produce un equilibrio, es decir, diferentes cruces asignarán un valor diferente capacidad de energía térmica.
El principio de funcionamiento de un cable autorregulador.
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Ver también: Cómo elegir un cable para calentar tuberías
El principio de funcionamiento del cable calefactor autorregulador.
Diseño de cable calefactor autorregulable
Los cables autorreguladores se han desarrollado principalmente con el fin de calentar tuberías de agua, tuberías de alcantarillado, así como bajantes y canalones. El primer cable calefactor de matriz autorregulador fue desarrollado por Pentair Thermal Management hace más de 30 años y se ha comercializado bajo la marca RayChem desde entonces.
El principio de funcionamiento del cable calefactor autorregulador.
Una característica distintiva de un cable calefactor autorregulador es la propiedad de estabilización térmica interna, por lo que la temperatura del cuerpo del cable es siempre constante (por ejemplo, 65, 120 o 190 ° C, según el tipo de cable), y el poder es condicional. De hecho, la matriz conductora de un cable calefactor autorregulador es un termistor PTC (coeficiente de temperatura positivo), una resistencia con un coeficiente de temperatura positivo, es decir, su resistencia aumenta rápidamente con el aumento de la temperatura.
El material de la matriz semiconductora autorreguladora incluye partículas conductoras de electricidad que están más juntas a baja temperatura y, por lo tanto, forman caminos de conducción entre los hilos. Cuando la temperatura aumenta, las partículas se separan entre sí debido a la expansión térmica y el número de caminos de conducción disminuye. Como resultado, aumenta la resistencia entre los conductores y, en consecuencia, disminuye la potencia eléctrica. Cuando la temperatura ambiente desciende, se consigue el efecto contrario.
En otras palabras, la salida de calor de un cable autorregulador varía con la temperatura. Cuando la temperatura del objeto calentado por él aumenta, la potencia térmica del cable disminuye y viceversa. En un momento determinado, cuando la potencia térmica del cable se iguala a las pérdidas térmicas del objeto calentado, se establece el equilibrio termodinámico. Si la temperatura ambiente cambia, el cable responderá manteniendo constante la temperatura del objeto calentado.
Por lo tanto, un cable autorregulador, a diferencia de los tipos resistivos, nunca experimenta un sobrecalentamiento local y no se quema. La segunda ventaja de un cable autorregulable es que se puede cortar a cualquier longitud, desde 0,5 hasta 150 metros.
Diseño de cable calefactor autorregulable
La parte calefactora está formada por dos conductores de cobre estañado (A) rellenos de una mezcla especial de grafito y polímeros semiconductores, que forman una matriz semiconductora autorreguladora (B). Los conductores de cobre no se tocan entre sí, sino que están cerrados a través de una matriz, que es el elemento calefactor. La parte calefactora está aislada con termoplástico de fluoropolímero (C), que es una excelente protección contra el agua. Luego viene la pantalla estañada (D), para puesta a tierra y protección mecánica.El material de la cubierta exterior (E) tiene varios tipos dependiendo de las condiciones de funcionamiento químicas-corrosivas externas del modelo de cable calefactor autorregulable. Cuando se opera en condiciones simples, se utiliza una funda de compuesto plástico de poliolefina (P). En condiciones de funcionamiento difíciles (condensado, vapores ácidos, corrosión, incrustaciones, ultravioleta), se utiliza un fluoropolímero (F). La tecnología de entrecruzamiento por radiación se utiliza para procesar la matriz y la cubierta exterior del cable autorregulador, lo que permite lograr el mismo nivel de contracción térmica que el del polietileno entrecruzado.
Palabras clave: antihielo, calefacción de tuberías, cable autorregulador, calefacción de techo
Tipos y tipos de samregs.
Los sistemas de calefacción eléctrica domésticos utilizan principalmente cables autorregulables de baja temperatura, que pueden soportar un calentamiento de hasta 85 C. Los cables de temperatura media y alta tienen una resistencia al calor significativamente mayor y se usan generalmente en las industrias minera y manufacturera.
Según su finalidad, los cables y cintas autorregulables se clasifican en:
- Para calentar tuberías domésticas;
- Para sistemas antihielo (calefacción de techos, canalones, caminos, plataformas);
- Para calefacción industrial (calefacción de oleoductos y gasoductos, depósitos industriales).
Según la presencia de una trenza de blindaje, los cables se dividen en:
- Blindado: con una pantalla protectora de conexión a tierra;
- Sin blindaje: sin malla protectora ni puesta a tierra.
Debido a la presencia de la pantalla, el precio del cable aumenta 2 veces, por lo tanto, en lugares de calefacción domésticos comunes que no están sujetos a tensión mecánica y tienen poco contacto con una persona, es racional comprar una versión sin pantalla.
En términos de potencia lineal (potencia por 1 metro lineal), existen los siguientes tipos principales:
- 10 W/m - para calentar el interior de las tuberías;
- 15 W/m - para calentar tuberías interiores y exteriores;
- 24 W/m - calefacción de techos, caminos, fuera de la tubería;
- 30 W/m – calefacción de techos, tuberías y sistemas antihielo;
- 40 W/m – calefacción de tejados, canalones, limahoyas, sistemas antihielo.
También existe una clasificación según el tipo de capa exterior:
- Con una carcasa para alimentos: para calentar el interior de tuberías de agua y alcantarillas;
- Con protección UV - para colocar en azoteas y lugares donde hay mucha radiación ultravioleta emitida por el sol.
Características de montaje
La parte principal de la instalación de un cable autorregulador es su acoplamiento y conexión a la sección de potencia. Para la producción independiente de estos trabajos, basta con seguir estrictamente las instrucciones que se incluyen en los kits de instalación y, lo más importante, respetar un fenómeno tan inseguro como la electricidad.
Para empalmar un cable autorregulable, necesitará:
- Un conjunto de termorretráctiles y terminales de crimpado;
- Alicates;
- Secador de pelo de construcción (en casos extremos, puede arreglárselas con un encendedor);
- Papelería o cuchillo doméstico bien afilado, de tamaño pequeño;
- Cable de alimentación (dos hilos - para un cable sin trenza; tres hilos - para un cable con trenza).
Primero, debe preparar un cable de alimentación de tres núcleos (dos núcleos), quitando con cuidado una parte del aislamiento exterior y quitando una capa de aproximadamente 1 cm de largo del aislante de cada cable. Se retira el aislamiento principal de aproximadamente 5 cm de largo del cable calefactor con un cuchillo, la pantalla debe desenroscarse y luego torcerse nuevamente en 1 núcleo. Se utilizará para puesta a tierra.
Retrocediendo 2 cm desde el borde del cable, retiramos la doble capa aislante, debajo de la cual hay una matriz negra autorreguladora. También debe cortarse con un cuchillo afilado, dejando limpios solo 2 cables de cobre que corren a lo largo de aproximadamente 1 - 1,5 cm de largo.
En el cable de alimentación de tres núcleos, es necesario doblar el cable amarillo-verde en la dirección opuesta, que se utilizará para conectar a tierra.Luego, la trenza retorcida del cable de tierra se conecta al cable amarillo-verde y se fija con un tubo termorretráctil de mayor diámetro. Para hacer esto, se coloca un elemento calefactor en un tubo pequeño cortado y este lugar se calienta con un secador de pelo hasta que la estructura se encoge por completo.
Los otros dos cables están conectados a 2 conductores de cobre del cable calefactor. Los cables se conectan de esta manera: tomamos los manguitos de engarce del kit de instalación y colocamos estos manguitos en los conductores de cobre del cable calefactor por un lado, y en la parte desnuda del cable de alimentación por el otro, y luego los engarzamos. con pinzas
Después de que los dos cables principales se fijen de forma segura con casquillos aislados, se coloca un tubo termorretráctil de un diámetro más pequeño en la unión y se calienta con un secador de pelo o un encendedor hasta que se reduce el volumen. Durante el calentamiento, se libera pegamento del tubo, lo que le permite fijar de forma segura la conexión por cable.
El otro extremo de la cinta autoajustable también debe aislarse con el termorretráctil restante. Para hacer esto, debe cortar el cable por la mitad a lo largo de 0,5 a 1 cm, tratando de no exponer los cables de cobre a lo largo del cable. Luego, una de las mitades resultantes debe cortarse con un cuchillo y la otra dejarse en esta forma. Esto se hace para excluir el cierre de los cables de cobre entre sí. A continuación, se coloca termorretráctil en el extremo del cable y se calienta con un secador de pelo. También puede engarzar la punta con unos alicates para lograr una unión firme.
La conexión del elemento calefactor está completa y puede instalarlo como el elemento principal del sistema antihielo.
Consejos de selección
Al elegir un cable autorregulador, no siempre es necesario centrarse en el precio. Debe considerar para qué lo usará y en qué condiciones se operará. Aquí hay algunas cosas que debe saber antes de comprar:
- Cable de alimentación. Para calentar tuberías desde el exterior se suelen utilizar cables de 16-30 W/m.r.m., si el cable calienta la tubería desde el interior entonces basta con 10-15 W de potencia lineal. Para cubiertas y desagües se suelen utilizar samregs con una potencia de 30-40 W/m.r.m.;
- Cáscara de protección UV. Si el cable estará expuesto al sol y se verá afectado por la radiación UV, entonces debe comprar un cable con protección UV;
- Trenza de tierra. Los cables autorregulables se comercializan con o sin trenza de puesta a tierra (pantalla). El precio de un cable sin "tierra" es aproximadamente 1,5-2 veces más barato. Es recomendable usarlo para calentar tuberías que van al suelo, pozos, techos. Lo más importante es empalmar este cable con un sello adhesivo fiable para garantizar la protección contra la entrada de agua. Sin embargo, un cable con pantalla es más seguro, pero mucho más caro, lo que no siempre está justificado, especialmente porque tienen la misma matriz de calentamiento autorregulable. Determina la durabilidad del cable y, en este sentido, el mismo cable en términos de vida útil diferirá seriamente en precio;
potencia de arranque. Cuando se enciende cualquier cable autorregulador, su consumo de energía es superior al nominal. Para un cable autorregulador de buena calidad, la potencia aumenta entre un 20 y un 50 %, para un samreg de baja calidad (generalmente fabricado en China), la potencia de arranque puede "volar" a veces. Esto indica la inestabilidad de la matriz y su fragilidad. Además, un cable de baja calidad requiere máquinas de potencia más potentes;
- cavidades de aire Al comprar, debe apretar el cable con los dedos y pasarlo a lo largo. Un cable de baja calidad no está hecho de acuerdo con los estándares y se sentirán cavidades de aire en su interior. Habrá una sensación de que la cubierta exterior se queda atrás de las partes internas del cable. Y, por el contrario, si se depura el proceso de producción, se sigue la tecnología, luego la cubierta exterior se asienta firmemente sobre el cable, forma un todo único con él;
- Grosor. El cable autorregulador suele tener alrededor de 1 cm de ancho y 3-4 mm de grosor.En los mercados de Minsk y en las regiones, los vendedores, tratando de atraer a un comprador con un precio "rojo", deslizan un cable chino. Se trata del hecho de que su ancho es un poco más de 0,5 cm, con tal grosor, el área de calor generada es mucho menor y tal samreg es mucho menos efectivo. Y si la matriz, que es 2 veces más pequeña en tamaño, emite un calor similar, entonces su vida es de corta duración. Además, existe la posibilidad de que, con el tiempo, los cables de alimentación se cierren entre sí debido al hecho de que en algunos lugares la matriz de calefacción se derrite o colapsa.
Ventajas y desventajas de los sistemas de calefacción autorregulables.
ventajas:
Sin sobrecalentamiento. Los cables térmicos autorregulables pueden superponerse entre sí sin riesgo de sobrecalentamiento. Su intersección entre sí no hace daño.
Esto no es de poca importancia para los mecanismos de regulación y bloqueo, por ejemplo, cuando es necesario envolver una válvula en una tubería. También sucede que el cable calefactor en los sistemas antihielo está cubierto de suciedad, hojas y otros desechos.
En este caso, la resistencia habitual se quemará mientras que los samregs funcionarán de manera confiable;
Facilidad de corte. Dichos cables se pueden cortar desde una bahía común a la longitud requerida inmediatamente en el lugar "en el campo". Esto brinda flexibilidad adicional cuando los planes no se ajustan a la situación de la "vida real" en el sitio. Dichas conexiones se pueden dividir en piezas de la longitud requerida con una longitud máxima de hasta 0,7 - 0,15 km (según el tipo de samreg). En cambio, los cables resistivos tienen una longitud bien definida;
Autoajuste. Durante la operación, no es necesario instalar controladores de temperatura multicanal complejos, porque el cable reduce abruptamente la potencia después de alcanzar un cierto umbral de temperatura. Este modo es ideal para sistemas anti-hielo, donde muchas veces es muy difícil mantener la temperatura deseada a lo largo de toda la sección. El propio Samreg encuentra una temperatura adecuada para cada zona;
Ahorro de electricidad. Debido a la liberación de calor puntual donde se requiere y la mínima liberación de calor en lugares que no requieren calefacción, un cable autorregulable es mucho más económico que uno resistivo. En los sistemas antihielo, generalmente se conecta un cable resistivo a un sensor de temperatura y genera calor donde está ubicado el sensor y se requiere calefacción, y en lugares donde no se necesita.
Defectos:
potencia de arranque. Al instalar, debe tenerse en cuenta que la tensión inicial puede ser como máximo el doble de la tensión nominal de funcionamiento, y la red de suministro debe hacer frente a esto. Una situación similar se desarrolla con la selección de equipos de control de potencia adecuada;
- Disipación de calor limitada. Es imposible subir la temperatura de la habitación con esta conexión en poco tiempo. Cuando la habitación se calienta, la potencia del cable cae y deja de calentar la habitación circundante con la misma intensidad;
- Costo relativamente alto. El precio de 1 metro lineal de un cable autorregulador es 2-3 veces superior al de un cable de alimentación constante. Esto puede asustar inmediatamente a un consumidor que no entiende el problema. Si calculamos el ahorro de energía y otras ventajas, entonces tal exceso de precio está bastante justificado;
- Longitud relativamente pequeña de una sección. Según el tipo de cable, la longitud máxima de un cable autorregulador no puede superar los 65-120 metros. Las resistencias son muchas veces más largas. Esto impone la tarea de instalar puntos de energía adicionales;
- Vida útil limitada. Tal cable, en promedio, dura entre 10 y 15 años. Además, su matriz comienza a degradarse y reduce significativamente la potencia hasta 0.
