Systèmes de traçage chauffant : guide de sélection, de contrôle et d'installation des câbles

Prenons l'exemple d'une conduite de fioul en acier au carbone de 150 m dans un terminal : à -10 °C ambiant, la conduite peut perdre 2 à 4 kW en fonction de l'isolation et du vent. Sans trace de chauffage, l'huile refroidit, la viscosité augmente et la pompe de transfert peut mourir de faim bien avant que la conduite n'atteigne le réservoir. La conclusion utile est que le traçage chauffant est un circuit thermique et non un accessoire de câble. Il doit être dimensionné en fonction des pertes de chaleur, maintenir la température, l'environnement, le contrôle et la méthode d'installation. Si vous manquez l'un de ces éléments, un câble bien fait devient toujours un problème de maintenance.

Le traçage chauffant, également appelé traçage thermique ou traçage électrique, applique une chaleur contrôlée à la surface d'un tuyau, d'un réservoir, d'un instrument ou d'un conduit pour remplacer la chaleur perdue dans l'environnement. Il peut effectuer deux tâches différentes : la protection contre le gel, où l'objectif est de maintenir les fluides à base d'eau au-dessus de 0°C avec une marge de sécurité, et le maintien de la température du processus, où l'objectif est de maintenir un produit dans des conditions de viscosité, de débit ou de réaction. Les deux tâches se ressemblent sur un dessin mais nécessitent une densité de puissance, un type de câble, des capteurs et des alarmes différents.

Qu'est-ce qu'une trace de chauffage et ce qu'elle n'est pas

Cela ne remplace pas l’isolation. L'isolation réduit les pertes de chaleur ; le chauffage de trace compense la perte restante. Si l'isolation est humide, endommagée ou manquante au niveau des brides et des vannes, le circuit de traçage fonctionne plus longtemps et plus chaud. Cela réduit la durée de vie du câble et peut pousser un câble autorégulant en dehors de sa plage de réglage utile. La règle pratique est de fixer d’abord l’enveloppe thermique, puis de dimensionner le câble trace en fonction des déperditions thermiques réelles.

Il ne s’agit pas non plus d’un seul produit. Un circuit complet comprend normalement le câble chauffant, le fil froid, les presse-étoupes, les boîtes de jonction, l'isolation thermique, un thermostat ou un capteur RTD, un contacteur ou un contrôleur statique, une protection contre les fuites à la terre et des alarmes. Dans les zones dangereuses, la certification doit couvrir le câble, les presse-étoupes, les boîtiers et l'armoire de commande dans leur ensemble. Un câble avec un certificat ATEX ou IECEx ne suffit pas si la boîte de jonction ou le panneau de commande est de service ordinaire.

Types de câbles en un coup d'œil

Pour les circuits triphasés à puissance constante sur des trajets plus longs ou à température plus élevée, la conception du câble et du circuit doit être vérifiée ensemble, et non sélectionnée uniquement à partir d'une température de catalogue.

Chauffage de traçage triphasé à puissance constante Pour des fonctionnements triphasés plus longs ou à température plus élevée, ce réchauffeur maintient un débit constant par mètre, peut être coupé sur site et convient au chauffage de processus visqueux ou corrosif. Voir le produit →

Commencez par la perte de chaleur et maintenez la température

Avant de choisir un câble, calculez ou obtenez la perte de chaleur par mètre à la température ambiante la plus basse attendue et à la température de maintien requise. Un devis qui répertorie uniquement le type de câble et les watts par mètre est incomplet. Les données suivantes déterminent généralement si le circuit fonctionnera :

1. Fonction : protection contre le gel, contrôle de la viscosité ou maintien de la température du processus.
2. Détails du tuyau ou du réservoir : diamètre, longueur, matériau, épaisseur de l'isolation et conductivité thermique.
3. Différence de température : température ambiante minimale, maintien de la température et exposition maximale si la ligne est purgée ou nettoyée.
4. Densité de puissance et tension : watts par mètre, tension d'alimentation, longueur du circuit et courant de démarrage.
5. Philosophie de contrôle : thermostat, RTD, contrôle proportionnel, alarme, surveillance à distance et réglages de déclenchement.
6. Classification des zones et contraintes d'installation : zone dangereuse, corrosion, washdown, offshore ou ligne enterrée.

Si le fournisseur ne peut pas montrer les hypothèses de calcul, l'offre n'est qu'un prix de câble. C'est important car un circuit de traçage tombe souvent en panne au point faible entre le câble, le presse-étoupe, la boîte de jonction et le thermostat, et non au niveau de l'élément chauffant lui-même. Pour une vue plus large du câble, des commandes et des accessoires en un seul endroit, consultez notre gamme de produits de traçage thermique .

Protection contre le gel : où se cachent les économies

La protection contre le gel est généralement l'application la plus sensible aux coûts. L’objectif n’est pas de rendre le tuyau chaud ; il s'agit de maintenir le fluide au-dessus du point de congélation avec une marge fiable. Une erreur de conception courante consiste à ignorer les vannes, les brides, les branches mortes et les piquages ​​d'instruments. Ces raccords ajoutent de la surface et de la masse thermique, de sorte que la disposition des câbles et la puissance admissible doivent les couvrir. Un thermostat réglé à 5°C peut suffire pour une conduite d'eau bien isolée, mais l'emplacement du capteur est important : un capteur sur le câble chaud plutôt que sur le tuyau fera fonctionner le circuit de manière incorrecte.

Le câble autorégulant est populaire ici car sa sortie change avec la température, mais le circuit a toujours besoin d'une protection contre les fuites à la terre, d'un contacteur conçu pour le courant de démarrage et d'une alarme en cas de perte d'alimentation ou de basse température du tuyau. Les traçages chauffants de maintenance à basse température sont souvent utilisés pour les conduites d'eau, les tuyauteries de protection incendie et les petits réservoirs où la température de maintien est modeste et les variations ambiantes sont modérées.

Chauffage de traçage pour maintien de la température à basse température Là où des températures de maintien modérées et une protection contre le gel sont suffisantes, ce chauffage à puissance constante prend en charge les tuyaux, les réservoirs, les vannes et les équipements de CVC, de traitement de l'eau et de transformation des aliments. Voir le produit →

Maintien de la température du procédé : viscosité, débit et qualité du produit

Les lignes de processus sont moins indulgentes. Le pétrole lourd, le bitume, les conduites de transfert de produits chimiques et les conduites d'échantillonnage de gaz peuvent nécessiter une température bien supérieure à la température ambiante, et la variation autorisée peut n'être que de quelques degrés. Dans ces tâches, le type de câble, la position du capteur et le mode de contrôle doivent être sélectionnés ensemble. Un câble à puissance constante ou à isolation minérale peut être préférable lorsque la température de maintien est élevée ou lorsque la ligne comporte des brides et des vannes répétées. Le câble autorégulant est pratique pour les températures plus basses et les températures ambiantes variables, mais sa température d'exposition maximale et son courant de démarrage doivent encore être vérifiés.

Ne dimensionnez pas uniquement en fonction de la « température maximale ». Le chiffre pertinent est la température de maintien dans les pires conditions de perte de chaleur, plus une marge que le système de contrôle peut gérer. Le surdimensionnement d'un câble pour couvrir l'incertitude peut surchauffer le produit stagnant, tandis que le sous-dimensionnement laisse la ligne en dessous de la viscosité requise aux heures les plus froides de la nuit.

Détails de contrôle et de zone dangereuse qui déterminent la fiabilité

L'armoire de commande n'est pas une boîte de contacteurs. Il doit définir comment le circuit démarre, comment il déclenche une alarme et comment il tombe en panne. Pour la mise hors gel, un simple thermostat peut suffire, à condition que la sonde soit sur la canalisation et que l'alarme soit visible. Pour la maintenance des processus, un RTD et un contrôleur proportionnel donnent généralement de meilleurs résultats, en particulier lorsque la ligne est partiellement inactive. La protection contre les fuites à la terre est essentielle, mais des déclenchements intempestifs sont fréquents lorsque l'isolation du câble est endommagée lors de l'installation ou lorsque de l'humidité pénètre dans un presse-étoupe mal scellé.

En zone dangereuse, vérifier l'ensemble complet : câble, presse-étoupes, boîtes de jonction, armoire de commande et capteur de température. La classification de la zone, le groupe de gaz et la classe de température doivent être confirmés avant la finalisation du devis. Une armoire de contrôle de traçage pour zones dangereuses doit inclure la certification requise, une protection correcte du boîtier et une disposition claire des bornes pour les tests sur le terrain.

Armoire de commande de traçage de chauffage pour emplacements dangereux Pour les ensembles de traçage en zone dangereuse, cette armoire combine le contrôle de la température, la surveillance et la gestion de l'alimentation sur 1 à 72 circuits pour la protection contre le gel et la maintenance des processus. Voir le produit →

Installation et mise en service : des pannes que vous pouvez éviter

La plupart des problèmes de traçage apparaissent dès la mise en service ou après la première vague de froid. Le câble peut être électriquement solide mais thermiquement inefficace parce qu'il n'est pas serré contre le tuyau, parce que l'isolation est humide ou parce que le capteur est au mauvais endroit. Pendant l'installation, gardez le câble à l'écart des bords tranchants, respectez le rayon de courbure spécifié, utilisez le ruban adhésif et la pâte thermique appropriés et scellez chaque presse-étoupe. Ne mettez pas le circuit sous tension tant que les tests de résistance d’isolement et de continuité n’ont pas réussi.

• Enregistrez la résistance d’isolation et la résistance de boucle avant et après les travaux d’isolation.
• Étiquetez chaque circuit aux deux extrémités et mettez à jour le calendrier des panneaux.
• Vérifiez l’étalonnage du thermostat et du RTD par rapport à un thermomètre de référence.
• Confirmez les paramètres d’alarme et de déclenchement avec un signal de capteur simulé.
• Photographiez la disposition des câbles avant que l'isolation ne soit fermée.

Nos notes sur normes de construction et d'inspection proposer une liste de contrôle au niveau du terrain pour ces étapes.

Que mettre dans une enquête de traçage de chauffage

Une enquête utile donne au fournisseur suffisamment d'informations pour dimensionner le circuit, et pas seulement pour vendre un câble. Incluez la taille et la longueur des tuyaux, le matériau, le type et l'épaisseur de l'isolation, la température ambiante minimale, la température de maintien, la température d'exposition maximale, la tension d'alimentation, la classification de la zone, les exigences de contrôle et toutes les limites d'installation telles que le transport offshore ou l'accès restreint. Si la conduite comporte des vannes, des brides, des supports ou des instruments, indiquez-le. Ces détails modifient la longueur du câble et la puissance allouée.

La décision finale doit être basée sur la charge thermique et le mode de défaillance que vous pouvez tolérer. La protection contre le gel peut souvent accepter un simple thermostat et un câble autorégulant. Une ligne de traitement à haute température peut nécessiter une puissance constante ou un câble à isolation minérale, une armoire de commande dédiée et des registres de mise en service plus stricts. Dans les deux cas, le traçage chauffant fonctionne mieux lorsque le câble, l'isolation, le capteur, le contrôle et l'installation sont traités comme un seul système.