Como selecionar um aquecedor de PTFE com uma caixa de terminais montada-remotamente?

O tanque de processo fica sob um teto baixo ou no fundo de um compartimento apertado da máquina. A fiação e a manutenção de um aquecedor de imersão típico com sua caixa de terminais instalada diretamente no topo da zona fria seriam impossíveis. Ou o espaço livre do tanque está cheio de um vapor corrosivo denso que logo consumiria os componentes elétricos. Uma solução interessante é um aquecedor de PTFE com uma caixa de terminação situada remotamente e conectada ao elemento por um pigtail longo, flexível e hermeticamente selado. Isso separa o ambiente químico quente da conexão elétrica sensível e a caixa pode ser montada em um local seguro, limpo e acessível, a até um metro de distância.

O desafio da instalação: espaço confinado e vapor corrosivo
A situação física de um tanque aquecido oferece diversas dificuldades em aplicações de processos industriais para um aquecedor de imersão típico. Dois casos típicos são os seguintes:

Altura limitada O tanque pode ser montado sob um teto baixo, sob o gabinete de uma máquina ou sob outro encanamento. Não há espaço suficiente acima do tanque para uma caixa de terminais típica (que poderia adicionar 150-300 mm a toda a altura) e para permitir a remoção segura do aquecedor para manutenção.

Vapor corrosivo A região acima do nível do líquido (espaço superior) contém vapores químicos hostis, por exemplo, névoa de ácido clorídrico, cloro gasoso ou vapores de solvente aquecidos. Uma caixa de terminais normal instalada neste clima corroeria rapidamente as suas peças metálicas, deterioraria as suas vedações e tornar-se-ia uma preocupação de segurança eléctrica.

Em qualquer dos casos, não deverá ser utilizado um aquecedor com uma caixa de terminais montada integralmente. O segundo problema pode ser resolvido ao mesmo tempo, deslocando a caixa de terminais para um local remoto.

Projeto de um aquecedor de PTFE com caixa de terminais remota
Um aquecedor de PTFE para terminais remotos é basicamente um elemento de imersão normal (núcleo de aquecimento encapsulado-em PTFE) com uma zona fria estendida não aquecida que é flexível e não rígida. Esta porção expandida serve como passagem selada para os cabos de alimentação internos. O condutor flexível sai do revestimento de PTFE na parte superior da zona fria e termina em uma caixa de terminais instalada remotamente.

A montagem consiste em:

Elemento de aquecimento: A parte inferior da bainha de PTFE contém um fio de aquecimento resistivo, semelhante ao de um aquecedor de imersão normal. Esta parte está imersa no líquido do tanque.

Zona fria (não aquecida) Um comprimento de tubulação de PTFE ou PFA que se estende a partir da parte aquecida. Esta zona não é aquecida e está aproximadamente à temperatura ambiente.

Cabo pigtail flexível: é uma extensão da zona fria, feita de tubo flexível de PTFE ou PFA, que contém os dois fios de alimentação isolados (geralmente isolados com Teflon®-cobre banhado a níquel-ou níquel sólido). O pigtail é hermeticamente selado na intersecção com a zona fria rígida.

Caixa de terminais remotos: Caixa de junção elétrica padrão (geralmente polipropileno, PVDF ou aço inoxidável-revestido a pó) instalada em uma parede, estrutura de suporte ou construção externa do tanque. O rabicho é trazido para dentro da caixa através de um alívio de tensão selado ou encaixe de conduíte.

Conduíte (opcional): o pigtail flexível pode ser enrolado em uma trança flexível de aço inoxidável ou em um conduíte de metal revestido-de PTFE para proteção mecânica.

O cérebro do aquecedor é removido para um local seguro, fresco e acessível, conectado por meio de um cordão umbilical extenso, protegido e flexível. A caixa de terminais inclui os pontos de conexão elétrica para a fonte de alimentação de entrada e, opcionalmente, quaisquer fusíveis, contatores ou intertravamentos de segurança. A caixa é posicionada em um local onde o ar seja limpo, o espaço de trabalho seja suficiente e não haja perigo de ferimentos mecânicos ou ataques químicos.

Critérios de seleção da chave da caixa terminal remota do aquecedor PTFE
A escolha da caixa de terminais remotos do aquecedor de PTFE não é tão simples como um aquecedor de imersão típico, uma vez que uma série de características devem ser especificadas.

1. Distância até o lead remoto
Meça o comprimento do pigtail flexível necessário desde o ponto onde a zona fria rígida sai do tanque (ou flange de montagem) até o local onde a caixa de terminais remota será montada. Os comprimentos usuais são de 0,5 a 3 metros (1,5 a 10 pés). São levados em consideração:

Acessibilidade. A caixa de terminais deve estar localizada permitindo o acesso seguro de um eletricista para abrir a caixa e fazer a fiação ou solucionar problemas. Se a caixa for montada em altura, pode ser necessária uma plataforma vertical ou elevada.

Alívio de tensão – Suportes de suporte intermediários são necessários para linhas mais longas para evitar que o peso do chumbo arraste a vedação na extremidade do aquecedor.

Conformidade com o código elétrico. Os códigos elétricos locais podem limitar o comprimento não suportado do conduíte flexível ou exigir aterramento suplementar.

Comprimentos de cabo personalizados estão disponíveis no fabricante. É uma prática excelente adicionar 10-20% de comprimento extra para permitir contornar obstáculos.

2. Tipo de eletroduto e proteção mecânica
O pigtail flexível em si é um tubo de PTFE com fios isolados em seu interior. O PTFE é forte, mas pode ser cortado ou desgastado por arestas vivas. Para instalações onde o pigtail está exposto a danos mecânicos, tráfego de pedestres ou contato com superfícies quentes, um conduíte de proteção deve ser especificado:

Grau de proteção de material para tipo de conduíteAplicação típica
Nenhum (Trança de PTFE nu) PTFE Baixo – protege apenas contra respingos leves de produtos químicos Bandeja de cabos protegida ou área coberta – limpa
Revestimento flexível de aço inoxidável Aço inoxidável 304 ou 316 Média resistência ao desgaste e a impactos leves Gabinetes para máquinas, áreas de contato acidental
Conduíte metálico flexível estanque a líquidos (LFMC). Revestimento de PVC sobre aço galvanizado. Alta resistência a impactos, líquidos e esmagamento. Pisos industriais, trechos abertos com lavagens
Conduíte enrolado revestido com PTFE PTFE com revestimento externo de polipropileno ou PVDF Alta resistência química + Proteção mecânica Condições químicas severas (vapores ácidos, solventes)
Para configurações de vapor corrosivo, qualquer conduíte metálico deve ser resistente à corrosão (aço inoxidável 316) ou blindado com revestimento de PVC ou PTFE. Os acessórios do conduíte (conexão, alívios de tensão) devem ser compatíveis com o tipo e a química do conduíte.

3. Classificação IP da proteção de entrada da caixa terminal remota
A caixa de ligação deve ser instalada em local livre de respingos de produtos químicos e excesso de umidade. Mas permanece suscetível à poeira, umidade ou limpeza periódica. Classificação IP correta fornecida:

IP54: Protegido contra poeira. Respingos de água protegidos. Ideal para ambientes interiores secos e com pouca humidade.

IP65: Protegido contra jatos de água à prova de poeira e de baixa pressão. Adequado para a maioria das situações industriais, mesmo aquelas que são lavadas periodicamente.

IP66/67: À prova de poeira-e protegido contra jatos de água fortes ou imersão temporária. Necessário para zonas limpas-no-local em instalações alimentícias/farmacêuticas ou externas

Também importante é o material da caixa. As caixas PP ou PVDF são adequadas para ambientes corrosivos, pois resistem à maioria dos produtos químicos. Caixas de aço inoxidável (304 ou 316) proporcionam resistência mecânica, mas podem corroer em atmosferas ácidas ou{4}}ricas em cloreto, a menos que sejam eletropolidas ou revestidas.

4. Rescisão e informações sobre leads
O pigtail remoto possui dois ou três fios de alimentação (linha e neutro, além de um fio terra se o aquecedor de PTFE tiver um aterramento embutido). A bitola do fio (10 AWG, 12 AWG, etc.) deve ser apropriada para a corrente nominal do aquecedor. O material de isolamento é comumente classificado como PTFE ou FEP para alta temperatura (200 graus) e quimicamente inerte.

A extremidade da caixa de terminais dos fios pigtail é terminada da seguinte forma:

Para blocos terminais (tipo parafuso ou braçadeira de mola) onde a fonte de alimentação de entrada está conectada.

Para uma conexão (por exemplo, conector circular IP68) que corresponda a um receptáculo instalado na caixa. Isso permite desconectar o aquecedor sem abrir a caixa.

O fabricante deverá fornecer um esquema de fiação indicando as cores dos condutores e o arranjo de conexão.

5. Suporte Mecânico e Alívio de Tensão
A junção entre o pigtail flexível e a zona fria rígida (ou flange de montagem) é crucial. O estiramento ou a tensão repetidos podem fazer com que a vedação falhe. Umidade ou produtos químicos podem fluir para a fiação. O pigtail deve, portanto, ser apoiado para:

A vedação da terminação do aquecedor não é uma vedação que suporta carga. O pigtail é preso a um suporte estacionário ou bandeja de cabos a 150 mm da parte superior do aquecedor.

O raio dobrado é mantido. O pigtail não deve ser curvado acentuadamente. O raio mínimo de curvatura é geralmente 10 vezes o diâmetro externo do pigtail ou conduíte.

A vibração é isolada. O pigtail é mantido no lugar por braçadeiras almofadadas para que não ocorra atrito quando o tanque ou aquecedor estiver sujeito a vibrações (por exemplo, agitadores ou bombas).

Um suporte de suporte geralmente está disponível como item opcional. O suporte é preso à borda do tanque ou a uma parede próxima e possui um encaixe de alívio de tensão que segura o rabicho.

Precisão Técnica: Teste Hipot de Todo o Conjunto
O conjunto completo deve ser testado quanto à rigidez dielétrica em alto potencial (hipot) após conectar o cabo remoto ao elemento aquecedor e antes de vedar a caixa de terminais. Este teste confirma a integridade do isolamento entre os fios de alimentação e a bainha de PTFE (ou terra) e que não está comprometido ou danificado durante o processo de fixação do pigtail.

O teste é realizado seguindo o protocolo normal do fabricante e geralmente:

Tensão de teste: 1.500 VCA ou 2.000 VCA (dependendo da classificação de tensão do aquecedor)

Limite de corrente de fuga: menor ou igual a 5ma

Tempo: 1 minuto

O aquecedor é entregue com um relatório de teste verificado. A resistência de isolamento do cabo remoto também é medida (geralmente maior ou igual a 100 MΩ a 500 VCC).

A vedação na junção do aquecedor-pigtail também é examinada quanto à estanqueidade, frequentemente usando um teste de vazamento de hélio ou pressurizando o pigtail e procurando uma queda de pressão. Isto garante que nenhum vapor corrosivo alcance a rota da fiação e a caixa de terminais.

Seleção de resumo de tabela
Recomendação de opções de parâmetros de seleção
Comprimento do cabo remoto 0,5–3 m (especial)Distância real + 20% loop de serviço*
Tipo de conduíte PTFE puro, metal-revestido, metálico-à prova de líquidos, revestido com PTFE-revestido com metal estanque a líquidos ou parede de PTFE para vapores corrosivos
Material da caixa de ligação Polipropileno, PVDF, aço inoxidável 316 SS 316 para resistência mecânica; PVDF ou PP para resistência química
Classificação IP IP54, IP65, IP66/67 IP65 mínimo para aplicações industriais
Calibre do fio De acordo com a corrente do aquecedorO fabricante declara
Support bracket Required for lengths >1 mPedido para incluir
Teste Hipot 1500–2000 VAC, 1 min Certificado necessário
Melhores práticas de instalação
Monte a caixa de ligação a uma altura que possa ser alcançada com segurança, sem o uso de escadas ou de difícil acesso.

Instale um circuito de gotejamento no ponto onde o pigtail entra na caixa de terminais para impedir que qualquer condensação entre na caixa.

Marque o rabicho em ambas as extremidades para referência futura (número de série do aquecedor e “Cabo Remoto”).

Não corte o pigtail sem consultar o fabricante. O corte pode quebrar a vedação hermética na extremidade do tubo. Se for necessário um cabo mais curto, o aquecedor deverá ser encomendado com o comprimento adequado.

Inspecione periodicamente o pigtail e o conduíte em busca de evidências de desgaste, rachaduras ou ataque químico. Substitua se a capa externa estiver danificada.

Conclusão: Desconecte o Aquecedor da Conexão Elétrica
A resposta prática e brilhante à caixa de terminais remota é que ela libera a localização física do aquecedor de sua conexão elétrica, permitindo uma instalação segura e funcional nos locais mais difíceis e corrosivos. Especificar o comprimento adequado do cabo remoto, o tipo de conduíte, a classificação IP da caixa de terminais e as provisões de suporte podem permitir que um aquecedor de PTFE seja instalado onde uma unidade normal seria impossível de conectar ou falharia rapidamente devido ao ataque de vapor. O pigtail flexível e selado leva os delicados componentes elétricos para uma região limpa e de fácil acesso, enquanto o próprio aquecedor fica submerso no agressivo banho do processo.

Um bom projeto de engenharia é tal que a instalação é simples e a manutenção é fácil. Para aquecedores de PTFE em tanques de headspace-de baixa folga ou corrosivos-, a caixa de terminais-montada remotamente executa ambas as funções, transformando uma instalação problemática em uma solução simples,-compatível com o código e-duradoura.