Cabo para aquecimento de tubo de gás: dispositivo, seleção por parâmetros, métodos de instalação

Durante a estação fria, ocorrem interrupções desagradáveis no funcionamento dos gasodutos. Elas surgem não apenas devido às baixas temperaturas. É muito provável que você tenha problemas se a instalação das comunicações foi de má qualidade. Assim, o congelamento com parada do fluxo no tubo torna-se um fenômeno comum.

Para resolver o problema, será necessário instalar um cabo para aquecimento do tubo de gás, de preferência antes da chegada das geadas. A seguir, explicaremos como escolher corretamente o cabo de aquecimento e compartilharemos os detalhes de sua instalação.

Estrutura do cabo de aquecimento

O dispositivo dos fios para aquecimento inclui até 5 elementos — a presença de um ou outro detalhe depende do tipo de produto, e existem apenas dois tipos, sem contar os raramente usados:

• autorregulável;
• resistivo.

Cabo autorregulável possui dois condutores com fases diferentes. A eletricidade passa por esses condutores de cobre. Eles estão dentro de uma matriz condutora, que aquece o cabo e atua como o cérebro do sistema.

Cada parte desse interior está em um circuito elétrico com posicionamento exatamente no meio entre os condutores. A matriz é quem aquece e regula os condutores de alimentação.

Além da própria camada de isolamento térmico, os fios são usados em conjunto com isolamento externo. Isso é necessário para proteger o cabo da influência do ambiente externo.

A parte principal do cabo é sempre passada por uma camada de isolamento térmico, que também é chamada de termoproteção ou revestimento isolante. O isolamento térmico é envolvido por uma malha de blindagem feita de placas planas de cobre. Essa trança é usada para proteção contra ondas eletromagnéticas externas e também para a conexão de aterramento. A camada externa sobre a malha é uma espécie de escudo contra danos mecânicos.

Cabos resistivos podem ser unipolares e bipolares. Consequentemente, eles se diferenciam pelo número de condutores. O dispositivo lembra a versão autorregulável, mas sem o sistema de matriz. Em vez disso, é feita mais uma camada termoprotetora.

Fio de aquecimento autorregulável

Esse cabo funciona como um condutor comum de eletricidade. O aquecimento leva ao aumento da resistência e, por uma simples lei física, à diminuição da corrente elétrica. Em locais frios do tubo, a temperatura do fio é menor e a resistência é menor, e devido à maior corrente nesses pontos, o aquecedor trabalha com mais intensidade.

Quando o cabo é ligado, ele gradualmente aumenta a potência e em algum momento começa a funcionar a pleno. Assim, o aquecimento do tubo de gás acelera esse processo.

O cabo autorregulável não interrompe seu funcionamento. Não se preocupe, pois o aquecimento continua apenas até atingir a temperatura desejada, e depois o cabo funciona com menor potência. O trabalho do aquecedor é baseado na temperatura definida.

A variante autorregulável do cabo de aquecimento possui resistência variável com dependência direta da temperatura, portanto a potência do fio pode aumentar por si só.

Em tubos de gás, não é o gás que congela, mas a umidade, fazendo com que ele pare de fluir. É necessário selecionar uma temperatura do tubo que torne a probabilidade de congelamento insignificante. A peculiaridade dos modelos autorreguláveis é que o aquecimento não desliga ou liga à medida que o gasoduto fica mais quente ou mais frio do que o valor ideal. Simplesmente, a intensidade do trabalho muda significativamente para baixo ou para cima.

Por sua vez, os custos de energia não devem pesar no bolso, pois os cabos consomem aproximadamente 10 W por metro de comprimento. Existem modelos fracos com gastos energéticos na faixa de 5 W e potentes com valores de até 150. Considerando a grande variedade, sempre é possível encontrar uma opção aceitável para manter o equipamento ligado constantemente.

Modelo resistivo de cabo de aquecimento

Com a variante unifilar é mais complicado, pois requer alimentação em ambas as extremidades com subsequentes limitações no projeto. A segunda extremidade é retornada ao ponto de conexão ou é instalada uma alimentação adicional na mesma extremidade distante. Essa é a essência do inconveniente. O fio unifilar em revestimento de termoplástico ocupa no mercado o nicho dos aquecedores mais econômicos.

Baseado no princípio do cabo unifilar, foi criada a modificação HT com 50 watts por metro. Sua área de aplicação não se limita a tubulações. Simultaneamente ao alto consumo de energia, o fio HT resolve a questão da economia de material.

Os cabos de aquecimento resistivos são fabricados apenas com um comprimento específico, que não pode ser encurtado ou aumentado — esse fio não pode ser cortado.

Pelo nome, o aquecedor de dois condutores consiste em 2 condutores. Eles não têm funções semelhantes, como no caso dos cabos matriciais. O condutor de aquecimento trabalha em conjunto com o condutor de corrente, ao qual é atribuído um papel auxiliar. De um lado, o cabo recebe alimentação e, do lado oposto, monta-se uma emenda selada.

O projeto e a instalação do fio não causarão dificuldades, mas a emenda frequentemente se torna um problema. A prática mostrou uma relação entre falhas e essa peça em mais da metade dos casos. Para substituir gradualmente os produtos problemáticos, as empresas fabricantes começaram a produzir versões sem emenda.

O cabo plano unipolar da modificação HT permite reduzir o consumo de material por 1 m² da área que precisa de aquecimento do gasoduto

Os cabos de aquecimento resistivo têm as seguintes vantagens:

• estabilidade das características ao longo da vida útil;
• alto rendimento térmico;
• baixos preços.

Mas em termos de confiabilidade, eles perdem um pouco para os modelos autorreguláveis, pois em caso de falha, toda a seção com o local problemático deve ser substituída, e também ocorre superaquecimento local com bastante frequência. A desvantagem também é que você terá que gastar tempo selecionando seções de comprimento ideal.

Escolha da opção ideal por parâmetros

Para todos os modelos externos, o benefício é determinado pela potência e uniformidade da distribuição de calor. Em teoria, ambos os tipos de cabos são adequados de forma semelhante, pois os pontos fracos do resistivo podem ser compensados pelo tipo de instalação.

Dependendo das temperaturas mínimas da região, escolhe-se um cabo suficientemente resistente a temperaturas extremas do ambiente. Pode acontecer que o índice no qual ocorre o congelamento seja muito baixo até para o próprio aquecedor.

Existem situações mais claras. Apenas o fio autorregulável é usado para cobrir tubulações subterrâneas, pois é mais vantajoso e conveniente. Tubos de gás finos não devem ser protegidos com fio resistivo — às vezes acontece que a tubulação derrete e um buraco se forma no local do contato.

Graças a este diagrama, fica claro quão grande é a vantagem dos cabos autorreguláveis: são indicados os parâmetros de comprimento da linha de cabos e a temperatura do objeto de aquecimento

Seria bom se você tivesse uma tabela de perdas de calor. Nela, a perda de calor é determinada pela diferença de temperatura entre a tubulação e o ambiente, combinada com a relação entre o diâmetro da tubulação e a espessura da camada de isolamento térmico.

A informação está disponível em um formato conveniente — watts por 1 metro linear.

Para um exemplo claro de eficiência energética, é necessário consultar a tabela de perdas térmicas de tubulações — ela ajudará a determinar a potência necessária do cabo para a espessura de isolamento planejada no tubo.

Regras e recomendações de instalação

Problemas de operação não surgirão se as normas gerais forem seguidas. De acordo com as regras de instalação de aparelhos elétricos (PUE), o sistema de proteção contra congelamento deve ser equipado com um dispositivo de proteção diferencial (DDR). A fixação em superfícies e equipamentos não condutores de eletricidade deve ser feita apenas com malha de proteção. Cabos revestidos com essa cobertura também são instalados em tubos sintéticos.

Durante a instalação, a temperatura do ar é importante: os trabalhos são realizados se não estiver mais frio que -15 °C. Após a instalação, é obrigatório aplicar isolamento térmico. Para reduzir as perdas de calor, a espessura dessa camada deve ser ajustada exatamente ao diâmetro do tubo. Além disso, exceder esse valor não causará problemas, apenas melhorará.

Um cabo de aquecimento é considerado funcional se o raio de curvatura for de pelo menos 3 diâmetros do produto. Ou seja, se o raio do círculo imaginário, cujo centro está diretamente na borda da zona de curvatura do cabo, for no mínimo três vezes maior que o diâmetro e 6 vezes maior que o raio do próprio fio.

Na figura, R é o raio de curvatura, dh é o diâmetro do cabo, A é o comprimento da parte curvada, L é o comprimento da parte reta, α é o ângulo plano entre duas linhas imaginárias que se cruzam no centro do círculo hipotético.

Após os trabalhos, o isolamento térmico e o próprio cabo devem ser verificados quanto à resistência. Em seguida, na vala e no duto, devem ser feitas marcas com aviso da presença do elemento de aquecimento. Adicionalmente, deve ser instalada uma placa.

A instalação do cabo permite que os projetistas coloquem o tubo em um local conveniente. Nesse caso, não há necessidade de realizar a instalação considerando o nível de congelamento do solo.

Métodos de instalação de cabos de aquecimento

Existem quatro opções principais de posicionamento do cabo de aquecimento, mas as duas primeiras são as mais usadas:

• colocação longitudinal de um único cabo;
• fixação do cabo em espiral ao redor do gasoduto;
• colocação de vários fios de aquecimento ao longo do tubo;
• instalação em contorno ondulado.

O cabo geralmente é passado pela parte inferior do tubo, à altura de 4 ou 8 horas, se imaginarmos seu corte transversal como um mostrador redondo de relógio mecânico. Nas juntas, é elevado em 60°. Isso é, de certa forma, uma medida de precaução: posicionar o cabo de aquecimento longe do grampo de fixação.

Existem métodos específicos de passagem em diferentes nós do sistema. Próximo à válvula, o fio é curvado, colocado abaixo da parte móvel e fixado com fita de fibra de vidro. Na fixação ondulada ou em espiral, o passo da volta é aumentado onde há uma curva em alguma direção. Por exemplo, nas conexões de cotovelo.

Ao instalar o cabo de aquecimento próximo a nós e conexões, o mais importante é deixar acesso conveniente a todos os elementos de controle

A essência da instalação é extremamente simples. Basta escolher a trajetória para o cabo e fixá-lo por cima com fita de alumínio. Primeiramente, o fio é fixado com fragmentos dela. Depois, é pressionado contra o tubo até o contato firme. Não é necessário aplicar grandes esforços, basta uma tensão mínima, especialmente porque o cabo tem a capacidade de se esticar excessivamente.

Posteriormente, será necessária a fixação com fita ao longo de todo o comprimento do cabo:

• para melhorar a dissipação de calor;
• para resistência;
• para evitar o contato com o isolamento térmico.

Fita de alumínio ou papel alumínio são usados para tratar tubos de plástico. Assim, evita-se o superaquecimento do plástico e consegue-se uma distribuição mais uniforme do calor por toda a área e comprimento do gasoduto. Independentemente do material do tubo, uma luva é instalada nele e a extremidade fria de alimentação e o fio de aquecimento são unidos.

No mesmo local, no gasoduto, também é colocado o sensor do termostato — idealmente exatamente no meio entre as linhas instaladas. Posteriormente, será necessário isolar a seção, após o que o trabalho pode ser considerado concluído.

Instalação longitudinal do cabo de aquecimento

Tecnicamente, é um método mais simples. Ao mesmo tempo, não se deve esperar o mesmo efeito da instalação em espiral, quando o gasoduto é coberto por uma 'malha' de cabo torcido. A fixação é feita paralelamente ao tubo, mais perto da parte inferior. As regras de segurança não proíbem a instalação mais alta, mas a probabilidade de danos na parte superior será, por definição, maior.

A instalação retilínea do cabo de aquecimento é frequentemente usada para tubulações de gás, bem como para tubulações de água, esgoto e drenagem

O esquema de distribuição dos cabos de aquecimento no tubo de gás depende diretamente da quantidade deles. Uma linha é colocada na parte inferior, correspondendo às 4 horas, se novamente imaginarmos o mostrador em vez do corte. A adição de uma segunda linha significará colocá-la no mesmo nível, mas do outro lado.

Na opção com três ramificações, elas são dispostas em um triângulo imaginário na metade inferior do tubo, e esse triângulo deve estar ligeiramente voltado para a direita ou para a esquerda. Com quatro cabos, forma-se um padrão quadrado regular, e então dois fios ficarão na parte superior.

Fixação em espiral ao redor do tubo

O método é preferido em regiões do norte. A probabilidade de congelamento de umidade nos tubos de gás é muito maior lá, portanto, a área de contato é aumentada. A zona de contato no método espiral cobre o tubo em diferentes ângulos, de forma semelhante à instalação ondulada, mas ainda mais eficaz.

Para a instalação em espiral, são fabricados cabos longos. Assim, os fabricantes oferecem a opção de ajustar o passo entre as voltas. Na prática, o intervalo às vezes é reduzido para 5 cm ou menos. O cabo então excederá o comprimento da própria tubulação em aproximadamente 2 vezes.

O método de instalação em espiral tem mais vantagens: em situações complexas e em temperaturas extremas, é o preferido.

Em alguns locais, a colocação do cabo é dificultosa. A solução é a instalação helicoidal, mas com uma tecnologia diferente. O condutor é primeiro enrolado com folga e depois apertado com mudança de direção das voltas.

Detalhes importantes da instalação

Uma instalação bem-sucedida inclui vários componentes. O algoritmo de ações desempenha o papel principal. A tubulação deve primeiro ser testada e pintada, e para a instalação deve-se escolher um dia adequado, sem precipitação. Além disso, a colocação de alguns cabos só é possível de um lado. Basta perder esse único detalhe e todo o trabalho terá que ser reiniciado.

Aspectos práticos sobre o uso de cabos de aquecimento:

• quanto mais baixo estiver o fio, melhores serão os processos de troca de calor;
• a camada adesiva acelera o aquecimento;
• tubos metálicos finos precisam ser isolados adicionalmente com papel alumínio ou fita, assim como os de plástico.

Não se deve apressar o processo de fixação em válvulas e peças roscadas. O fio deve ser disposto de forma que posteriormente seja possível realizar manutenção, reparo e substituição dos elementos do tubo sem desmontar o sistema de aquecimento.

O cabo deve ser moldado em forma de laço próximo à conexão e, em seguida, enrolado até ficar levemente tensionado e fixado com fita.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

Visão geral do cabo de aquecimento autorregulável, incluindo princípio de funcionamento, opções de aplicação e testes:

Exemplo ilustrativo de instalação longitudinal em tubo fino, também com passagem perto da válvula:

Os cabos para instalação em gasoduto são de dois tipos: autorreguláveis e resistivos. Dificilmente será necessário quebrar a cabeça na escolha, pois a primeira opção é claramente melhor no conjunto de características. A instalação do sistema de aquecimento é feita longitudinalmente, em espiral ou em linha ondulada.

Antes disso, escolhe-se o comprimento e a potência do aquecedor, realizam-se cálculos com um grande número de indicadores físicos. Afinal, é preciso entender o que acontece ao aquecer um tubo de gás com tipos específicos de cabo de aquecimento e do que se deve abrir mão. Após a instalação, o desconforto e os problemas com o fornecimento de gás ficarão no passado.

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