Operando um aquecedor de cartucho em ambientes úmidos ou úmidos – um guia de sobrevivência
A umidade é o inimigo silencioso dos elementos de aquecimento elétrico. Embora um aquecedor de cartucho operando a uma temperatura convencional de 90 graus não seja quente o suficiente para vaporizar instantaneamente a água, também não é quente o suficiente para expulsar completamente a umidade que entrou no isolamento interno. O resultado é uma lenta degradação da resistência de isolamento, levando a falhas intermitentes à terra ou falhas completas. Muitas oficinas e fábricas de processamento de alimentos apresentam alta umidade ou lavagens periódicas, tornando este um desafio comum, mas administrável.
Quando um aquecedor de cartucho fica em um ambiente úmido, o isolamento de óxido de magnésio dentro da bainha absorve o vapor de água. O óxido de magnésio é higroscópico-ele retira a umidade do ar. Uma vez absorvida, a água reduz a resistência elétrica entre o fio de resistência interno e a bainha. A 90 graus, esta umidade pode não evaporar completamente porque a temperatura interna perto da parede da bainha pode estar apenas ligeiramente acima de 100 graus, e qualquer vapor gerado não pode escapar facilmente através da extremidade de chumbo selada. Ao longo de semanas ou meses, a resistência de isolamento cai de centenas de megohms para apenas alguns megohms e, eventualmente, para algumas centenas de quilohms, momento em que um relé de falta à terra irá disparar.
A solução começa com o armazenamento. Nunca armazene aquecedores de cartucho sobressalentes em um porão úmido ou em um depósito sem aquecimento. Mantenha-os em um recipiente lacrado com pacotes dessecantes ou guarde-os em um armário aquecido e seco. Se um aquecedor tiver sido armazenado em condições úmidas por mais de algumas semanas, teste sua resistência de isolamento com um megôhmetro de 500 V antes da instalação. Uma leitura abaixo de 10 megaohms indica a necessidade de um processo de secagem. Coloque o aquecedor de cartucho em um forno de laboratório a 150 graus por quatro a seis horas e deixe esfriar em um ambiente seco antes de medir novamente. Quando a leitura exceder 100 megaohms, o aquecedor poderá ser instalado com segurança.
Para instalações onde o aquecedor de cartucho será exposto à umidade durante a operação-por exemplo, em uma linha de processamento de alimentos que é lavada diariamente-o ponto de saída de chumbo deve ser vedado. Muitos aquecedores de cartucho estão disponíveis com vedação de epóxi ou silicone na saída do chumbo. Isso evita que a umidade se espalhe pelos cabos e entre no aquecedor. Além disso, o uso de cabos isolados-de Teflon ou cabos de fibra de vidro com uma capa externa-resistente à umidade adiciona outra camada de proteção. Os cabos devem sair do aquecedor para baixo, se possível, para que qualquer condensação escorra e não em direção à terminação.
Em ambientes úmidos, a temperatura convencional de 90 graus é realmente vantajosa. Em temperaturas mais altas, acima de 150 graus, a entrada de água é menos problemática porque qualquer umidade que entra transforma-se em vapor e pode escapar. A 90 graus, a água pode persistir como líquido ou como vapor saturado dentro da seção fria, causando degradação contínua do isolamento. É por isso que um aquecedor de cartucho com densidade de watts de 5 a 7 (watts por centímetro quadrado) é recomendado-ele mantém a temperatura da superfície dentro de uma faixa que não carboniza contaminantes, mas ainda é alta o suficiente para expulsar gradualmente a umidade menor se o aquecedor funcionar continuamente por um período.
Uma solução prática em campo para um aquecedor que absorveu umidade, mas já está instalado, é operá-lo com tensão reduzida por várias horas sem a carga-de dissipação de calor normal. Esta técnica, chamada de “baking out”, envolve a aplicação de cerca de 50% da tensão nominal enquanto o aquecedor é inserido em seu furo. A potência reduzida aumenta a temperatura interna para aproximadamente 120-140 graus, o que é suficiente para expulsar a umidade sem danificar o aquecedor ou superaquecer o material circundante. Após quatro horas de cozimento, meça novamente a resistência do isolamento. Um aumento significativo confirma que a umidade era o problema.
Outra falha relacionada-à umidade ocorre quando um aquecedor de cartucho é usado em um banho líquido com uma bainha quebrada ou rachada. O líquido entra no aquecedor, causando um curto-circuito catastrófico. Para evitar isso, nunca use um aquecedor de cartucho padrão para aquecimento por imersão, a menos que o fabricante declare explicitamente que o aquecedor é vedado e classificado para imersão em líquidos. Para aplicações líquidas a 90 graus, estão disponíveis aquecedores de imersão especializados com tampas soldadas e vedações de compressão.
Em resumo, o gerenciamento da umidade é um fator crítico de sucesso para aquecedores de cartucho que operam a uma temperatura convencional de 90 graus. O armazenamento adequado, a vedação, o cozimento ocasional e a instalação cuidadosa em ambientes úmidos evitarão a grande maioria das falhas-relacionadas à umidade. Para processos que combinam alta umidade com ciclos térmicos frequentes, uma estratégia abrangente de proteção contra umidade-incluindo cabos selados, armazenamento seco de peças sobressalentes e verificações regulares de resistência de isolamento-é a abordagem mais econômica-.
