Tracciare Tubazioni

Formule per nastri scaldanti

MANTENIMENTO

Un prodotto contenuto in un serbatoio o in una tubazione con una temperatura di processo Tm in presenza di una temperatura ambiente Ta, inferiore a Tm, cede per perdite termiche all’ambiente una quantità di calore che provoca una diminuzione della temperatura del prodotto pregiudicando la funzionalità del processo.

Queste perdite, che devono essere compensate dal sistema di tracciatura, si determinano con le seguenti formule della termotecnica:

Tubazioni:

` PM= (2.75 * K * (T_M - T_a))/(E*(D+2s)/D) ` dove:

PM è la potenza da installare espressa in W/metro di tubazione
K è la conducibilità termica dell’isolante in W/m°C
T è la temperatura di mantenimento
Ta è la temperatura minima esterna
D è il diametro esterno della tubazione
s è lo spessore dell’isolamento termico in mm
E è un fattore di sicurezza del sistema (normalmente 0,73 )

Serbatoi:

`PM=(K*A*(T_M-T_a))/(s*0.001*E)`

dove :

PM è la potenza da installare espressa in W
K è la conducibilità termica dell’isolante in W/m°C
Tm è la temperatura di mantenimento
Ta è la temperatura minima esterna
A è la superficie totale disperdente
s è lo spessore dell’isolamento termico in mm
E è un fattore di sicurezza del sistema (normalmente 0,73)

RISCALDAMENTO

Per innalzare la temperatura di un prodotto contenuto in una tubazione o in un serbatoio da una temperatura iniziale Ti ad una finale Tf occorre una potenza determinata secondo le seguenti formule:

Tubazioni:

`PR=(P*S+C*Q)/(H*E*0.864)*(T_g-T_i)`

dove :

PR è la potenza necessaria in Watt/metro di tubazione
P è il peso in Kg di un metro di tubazione
S è il calore specifico del materiale della tubazione in kcal/Kg°C
C è il peso del prodotto da riscaldare contenuto in un metro di tubazione
Q è il calore specifico del prodotto da riscaldare in kcal/Kg°C
Tf è la temperatura da raggiungere in °C
Ti è la temperatura di partenza in °C
H è il tempo in ore
E è un fattore di sicurezza del sistema (normalmente 0,73)
0,864 è il fattore di conversione da kcal in Watt

Serbatoi:

`PR=(P*S+C*Q)/(H*E*0.864)*(T_f-T_i)`

dove:

PR è la potenza necessaria in Watt
P è il peso del serbatoio in kg
S è il calore specifico del materiale del serbatoio in Kcal/Kg°C
C è il peso del prodotto da riscaldare contenuto nel serbatoio in Kg
Q è il calore specifico del prodotto contenuto nel serbatoio in Kcal/Kg°C
Tf è la temperatura da raggiungere in °C
Ti è la temperatura di partenza in °C
H è il tempo in ore
E è un fattore di sicurezza del sistema (normalmente 0,73)
0,864 è il fattore di conversione da Kcal in Watt

Flusso

`PR=(C*Q)/(E*0.864)*(T_f-T_i)`

dove :

PR è la potenza necessaria in Watt
C è la portata del prodotto da riscaldare in Kg/ora
Q è il calore specifico del prodotto in kcal/Kg°C
Tf è la temperatura da raggiungere in °C
Ti è la temperatura di partenza in °C
E è un fattore di sicurezza del sistema (normalmente 0,73)
0,864 è il fattore di conversione da kcal in Watt

Nel caso del riscaldamento la potenza totale da installare deve comprendere anche la potenza necessaria per compensare le perdite termiche alle varie temperature e quindi il valore totale sarà :

`P_tot= PR + 2/3 * PM `

Qualora nel processo di riscaldamento il prodotto subisca una trasformazione con passaggio dallo stato solido a quello liquido occorre aggiungere (considerare) anche il calore di fusione del prodotto stesso.

Per un corretto dimensionamento del sistema di tracciatura è quindi indispensabile disporre di tutti i dati sopraccitati ed inoltre della tensione di alimentazione e della classificazione dell’area dove saranno installati i cavi scaldanti.

I cavi scaldanti risolvono in modo ottimale tutti i problemi di mantenimento a temperatura e di riscaldamento all’avviamento quando il tempo richiesto per portare a temperatura il prodotto può essere anche di molte ore.

In molti casi di riscaldamento di prodotto e in quasi tutti quelli di riscaldamento di un flusso i cavi scaldanti non risolvono il problema ed è consigliabile utilizzare altri sistemi di riscaldamento con potenze specifiche molto più elevate.

TUBAZIONI E SERBATOI NON ISOLATI TERMICAMENTE

In questi casi, sempre sconsigliati, la potenza necessaria per compensare le perdite termiche si determina con la seguente formula:

`PM= A*K*(T_m-T_a)/E `

dove :

PM è la potenza da installare espressa in W/metro di tubazione o in watt per i serbatoi
K è il coefficiente di scambio termico fra la superficie esterna di un metro di tubazione o del serbatoio e l’ambiente. In condizioni normali si può assumere un valore compreso fra 9 e 13 Wh/m2°C
Tm è la temperatura di mantenimento
Ta è la temperatura minima esterna
A è la superficie disperdente per 1 metro di tubazione o del serbatoio in m2
E è un fattore di sicurezza del sistema (normalmente 0,73 )

Si deduce che è sempre conveniente isolare termicamente le tubazioni o i serbatoi. In ogni caso è sempre necessario proteggere il cavo scaldante con almeno due strati di nastro adesivo in alluminio in modo da ridurre le perdite termiche per convezione.