Qu’est-ce que le traçage thermique ? Principes de fonctionnement, types de câbles, applications et guide de sélection

Qu’est-ce que le traçage thermique ?

Une conduite de condensats dans une usine chimique peut geler pendant la nuit lorsque la température ambiante descend en dessous du minimum de conception. Avant que les opérateurs ne s’en aperçoivent, le blocage arrête le débit, déclenche une pompe et coûte des heures de production. La trace de chaleur existe pour empêcher exactement ce type de panne. En termes simples, le traçage thermique est un système de chauffage électrique installé le long des tuyaux, vannes, réservoirs et autres équipements pour remplacer la chaleur que ces surfaces perdent dans l'environnement. Il maintient les fluides au-dessus de leur point de congélation ou les maintient à une température de processus requise, que le tuyau transporte de l'eau, du fioul, des produits chimiques ou des condensats de vapeur.

Les traces de chaleur ne se limitent pas à la protection contre le gel hivernal. Dans de nombreuses usines, il fonctionne toute l'année pour maintenir les fluides visqueux pompables, empêcher la condensation, compenser les pertes de chaleur dans les longues conduites de transfert et maintenir la température des réservoirs de stockage et des conduites d'instruments. Étant donné que la chaleur est générée localement le long du tuyau, un système de traçage thermique ajoute de la chaleur précisément là où elle est nécessaire, en utilisant beaucoup moins d'énergie que le chauffage d'une pièce ou d'un bâtiment entier.

Comment fonctionne un système de traçage thermique ?

Le cœur de tout système de traçage thermique est un câble chauffant, également appelé câble de traçage thermique ou câble de traçage. Le câble contient un élément résistif qui génère de la chaleur lorsqu'un courant électrique le traverse. Le câble est fixé à l'extérieur du tuyau ou du récipient, généralement sous l'isolation thermique, de sorte que la chaleur qu'il produit est transférée directement à la paroi du tuyau, puis au fluide à l'intérieur. Un système complet comprend également une alimentation électrique, un dispositif de contrôle tel qu'un thermostat ou un contrôleur et des accessoires tels que des kits de connexion, des joints d'extrémité et du ruban de fixation.

La quantité de chaleur délivrée le long du tuyau est exprimée en watts par mètre . La valeur requise dépend de la perte de chaleur du tuyau, qui à son tour dépend du diamètre du tuyau, de l'épaisseur de l'isolation, de la température du fluide, de la température ambiante minimale et de l'exposition au vent. Le but du traçage est d'équilibrer cette perte de chaleur et de maintenir la température du fluide au point de consigne.

Principaux types de câbles de traçage thermique

Trois familles de câbles dominent les applications industrielles de traçage thermique, et la différence entre elles est plus importante que ce à quoi s'attendent la plupart des acheteurs. Choisir le mauvais type peut entraîner une surchauffe, un gaspillage d’énergie ou une production de chaleur insuffisante.

Câbles autorégulants

Un câble autorégulant utilise une âme en polymère conducteur entre deux fils bus. À mesure que la température augmente, la résistance du polymère augmente et la puissance calorifique diminue automatiquement. À mesure que la température baisse, la production augmente. Ce comportement intégré signifie que le câble peut être coupé à longueur sur le terrain et superposé sans brûler, ce qui en fait l'option d'installation la plus indulgente. Pour des conseils pratiques, voir ceci guide d'installation du câble de traçage autolimitant .

Câbles à puissance constante

Les câbles à puissance constante utilisent un élément chauffant à résistance fixe et fournissent une puissance de sortie constante quelle que soit la température. Parce qu'ils ne s'autorégulent pas, ils doivent être coupés à des longueurs adaptées et contrôlés avec des thermostats ou des contrôleurs pour éviter la surchauffe. Ils constituent un choix judicieux lorsque vous avez besoin d'une puissance prévisible et uniforme, par exemple sur de longues lignes de traitement avec des conditions de fonctionnement stables. Un produit de cette catégorie est le traçage électrique triphasé à puissance constante , conçu pour une demande de puissance plus élevée sur des tuyaux de grand diamètre et de longs trajets.

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Câbles de résistance série

Les câbles à résistance série, parfois appelés câbles série à puissance constante, utilisent un fil résistif continu sur toute la longueur. Ils sont moins courants mais pratiques pour les pipelines très longs et les applications nécessitant un résultat précis. Leur puissance de sortie est constante par mètre, la conception du circuit doit donc être exacte.

Le tableau ci-dessous résume les principales différences.

Où le traçage thermique est-il appliqué ?

Le traçage thermique est appliqué à une poignée de problèmes industriels récurrents, et chaque application modifie la façon dont le système est dimensionné et contrôlé.

Protection contre le gel

L'application la plus courante est la protection contre le gel des conduites d'eau, des systèmes d'extinction d'incendie, des conduites de condensats et des canalisations de traitement qui peuvent être endommagées par la formation de glace. Le câble maintient la surface du tuyau au-dessus de 0 °C afin que l'eau à l'intérieur ne gèle pas. Pour un usage extérieur et à haute température, un traçage chauffant haute température pour protection contre le gel peut gérer à la fois des conditions ambiantes froides et des températures de surface de tuyaux plus élevées.

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Maintien de la température

De nombreux fluides deviennent trop visqueux pour être pompés lorsqu'ils refroidissent. L’huile lourde, l’huile lubrifiante, la résine et certains produits chimiques doivent être maintenus à une température élevée. Le traçage thermique compense la perte de chaleur le long de la conduite et maintient le fluide à sa température de manipulation, réduisant ainsi l'énergie de la pompe et les blocages.

Contrôle de la température du processus

Dans certaines installations, l'objectif n'est pas simplement d'éviter le gel ou de maintenir la viscosité, mais de maintenir une température précise pour une réaction chimique ou une exigence de qualité. Cela nécessite un niveau de contrôle plus élevé, comprenant des capteurs, des contrôleurs et parfois des systèmes de surveillance.

Autres utilisations

Le traçage thermique est également utilisé pour le dégivrage des toitures et des gouttières, pour la protection anti-cavitation de certains systèmes hydrauliques et pour maintenir la température des réservoirs de stockage, des trémies et des vannes.

Comment sélectionner le bon système de traçage thermique

La sélection commence par la perte de chaleur, pas par le catalogue de câbles. La perte de chaleur du tuyau détermine la quantité de watts par mètre que le traçage doit fournir. Ceci est calculé à partir du diamètre du tuyau, du type et de l'épaisseur de l'isolation, de la différence entre la température de maintien et la température ambiante minimale, ainsi que de facteurs d'exposition tels que la vitesse du vent et si le tuyau est à l'intérieur ou à l'extérieur.

Une fois la puissance par mètre requise connue, l’étape suivante consiste à choisir la famille de câbles. Les câbles autorégulants sont idéaux pour la protection générale contre le gel et les conditions variables. Les câbles à puissance constante fonctionnent bien pour le maintien de la température des processus où la charge est stable et prévisible. La dernière étape consiste à sélectionner le système de contrôle. Un simple thermostat suffit pour de nombreuses tâches de protection contre le gel, mais les applications de processus nécessitent généralement un contrôleur de température doté d'un capteur et d'une sortie d'alarme. Pour les installations dans des zones dangereuses, les équipements de contrôle et de puissance doivent répondre aux exigences de protection contre les explosions, et la certification de l'ensemble du circuit fait partie de la spécification.

N'oubliez pas les détails mécaniques. Les traçages chauffants ont un rayon de courbure minimum, nécessitent des kits de connexion et des joints d'extrémité approuvés et doivent être disposés pour couvrir les raccords, les brides et les corps de vanne là où la perte de chaleur est plus élevée. Le techniques de construction et normes d’inspection pour le traçage électrique valent la peine d'être examinés avant le début de l'installation, car une mauvaise exécution au niveau des terminaisons et des épissures est la cause la plus courante de défaillance précoce du système.

Considérations relatives à la sécurité, au contrôle et aux zones dangereuses

Le traçage thermique fonctionne en contact avec des tuyaux pouvant transporter des fluides inflammables, la sécurité électrique n'est donc pas facultative. Une installation appropriée comprend un dispositif de protection contre les défauts à la terre , un dispositif de protection contre les surintensités et un contrôle fiable de la température. Dans les zones à risque d'explosion, le câble chauffant et les connexions électriques doivent être certifiés pour la zone dans laquelle ils sont installés et l'armoire de commande doit assurer la protection requise. Un dédié armoire de commande de traçage pour zones dangereuses simplifie cette partie du travail car le boîtier, les dispositifs de protection et les dispositions des bornes sont conçus pour la même tâche.

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Les fabricants qui détiennent des certifications reconnues offrent un niveau de confiance supplémentaire. Lors de l'évaluation des fournisseurs, vérifiez quelles certifications ils détiennent et si les modèles de câbles et d'armoires spécifiques destinés à votre projet portent les approbations nécessaires. Les qualifications des fournisseurs sont l'un des détails examinés sur le page d'honneur et de certifications de l'entreprise . Au-delà des agréments, prévoyez des contrôles de mise en service : tests de résistance d'isolement, tests de continuité et vérification du courant de sortie de chaque circuit avant fermeture de l'isolation.

Pensées finales

Le traçage thermique n'est pas un produit unique mais une méthode complète permettant de maintenir les tuyaux, les réservoirs et les équipements de traitement à la bonne température. La technologie ne fonctionne bien que lorsque la famille de câbles correspond à l'application, la puissance correspond à la perte de chaleur et l'équipement de contrôle et de protection correspond à l'environnement. Commencez par la physique du tuyau, choisissez le type de câble en fonction du comportement de sortie et des limites de température, et terminez par des pratiques de contrôle et d'installation certifiées. Cette séquence fait la différence entre un système de traçage qui fonctionne pendant vingt ans et un système qui tombe en panne le premier hiver.