Seleção de Aquecedores tipo Cartucho, Aplicações e Orientações de Instalação

COMPONENTES - Aquecedores tipo Cartucho

Orientações de Aplicação

  • Até 1,297" de Diâmetro
  • Até 60" de Comprimento
  • Até 11.500 Watts
  • 120 e 240 Volt
  • Até 1400°F Max. Temp. de Funcionamento
  • Modificação Disponível para Atender as Aplicações de Clientes

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Os aquecedores tipo cartucho tipo CIR são usados com mais frequência para peças metálicas térmicas pela inserção em orifícios perfurados. Para facilidade de instalação, os aquecedores são fabricados quase que subdimensionados em relação aos seus diâmetros nominais.

Determinar o Ajuste – Em elevadas densidades de tensão, é importante manter um ajuste fino. O ajuste é a diferença entre o diâmetro mínimo do aquecedor e o diâmetro máximo do orifício. Por exemplo, o aquecedor de cartucho TIPO CIR de 1/2" de diâmetro é na verdade 0,498" mais 0,000" menos 0,005". Se o aquecedor for colocado em um orifício que foi perfurado e alargado para um diâmetro de 0,503", então o ajuste seria de 0,01" (0,503" 0,493" = 0,01").

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Determinação da Densidade de Potência – A densidade de potência refere-se à vazão térmica ou carga superficial. É o número de watts por polegada quadrada de área superficial aquecida. Para fins de cálculo, os aquecedores tipo cartucho CIR possuem comprimento não térmico de 1/4 pol. em cada extremidade. Assim, para um aquecedor de 1/2 x 12 pol. com 1.000 watts de potência, o cálculo da densidade de potência seria:

Densidade de Potência = W/ p x D x HL

Onde:

  • W = potência = 1.000 W D = diâmetro = 0,5 pol.
  • HL = comprimento aquecido = 11,5 pol.
  • Densidade de Potência = 1.000 / 3,14 x 0,5 x 11,5 = 55 W/pol 2

Seleção de Tamanhos e Graduações — O cálculo dos requisitos totais de aquecimento para uma aplicação.

Determinação, Quantidade, Tamanho e Graduação — Quando os requisitos totais de aquecimento forem estabelecidos, a quantidade, tamanho e graduação dos aquecedores tipo cartucho pode ser decidida. Planeje para que aquecedores suficiente permitam temperaturas uniformes através da peça durante o aquecimento e operação. O sensor para o controle de temperatura deve ser colocado próximo à superfície de trabalho para o controle preciso.

Cálculo da Densidade de Potência e Ajuste — Após estabelecer o potência para cada aquecedor, a densidade de potência e o ajuste devem ser calculados. Então, use o Gráfico G-235 para certificar que a densidade de potência está dentro dos limites permitidos. Por exemplo, um aquecedor CIR de 1/2 x 12" com 1000 watts de potência possui uma densidade de potência de 55 W/pol 2 . Caso ele tenha sido usado em uma peça com uma temperatura operacional de 1000°F com um ajuste de 0,01", a densidade de potência permissível a partir do gráfico seria de 90 W/pol 2 . Assim, a densidade de potência real de 55 W/in 2 está bem abaixo do máximo permitido. Uma margem de segurança significativa existiria e pode ser esperada uma alta confiabilidade.

Se o aquecedor selecionado possuía uma densidade de potência maior do que a permitida pelo gráfico, considere as seguintes alterações.

  1. Usar mais aquecedores de baixa densidade de potência.
  2. Usar aquecedores maiores de diâmetro mais largo.
  3. Melhorar o ajuste.
  4. Reduzir os requisitos de aquecimento ao reduzir as perdas de calor ou permitir tempo de aquecimento mais longo.

Uso do Gráfico de Densidade de Potência Máxima Permissível — Este gráfico é útil para escolher aquecedores tipo cartucho Tipo CIR. As curvas devem ser consideradas como guias e não como limites precisos.

O gráfico é baseado em uma temperatura de cabo com resistência de 1600°F dentro do aquecedor de cartucho, quando o aquecedor é instalado em um bloco de aço maciço oxidado. Os valores de densidade de potência a partir do gráfico devem ser reduzidos em cerca de 10% ou mais quando outros materiais são usados e que possuem uma condutividade térmica inferior ou emissividade inferior do que o aço maciço oxidado. Entre em contato com o Escritório de Vendas da Chromalox mais próximo.

Gráfico G-23535

Orientações de Seleção de Aquecedores tipo Cartucho

Densidade de Potência Elevada Tipo CIR

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Construção Interna Avançada Mais Cabos Acoplados — O desafio para os engenheiros da Chromalox foi projetar um aquecedor de cartucho que superaria os aquecedores tipo cartucho de outras marcas — sob qualquer conjunto de condições apresentadas e garantir que o cliente receba e continue a receber o melhor desempenho de aquecedores e vida útil possível para os seus investimentos.

Aquecedor de Cartucho Tipo CIR — Inclui vários avanços significativos na tecnologia de aquecedor de cartucho. Suas características de elevado desempenho foram comprovadas, não apenas em laboratório, mas também nos equipamentos dos Clientes em aplicações com problemas selecionados a temperaturas operacionais de 1500°F e maiores.

Tipo C-LD, C-HD e C-DE

Densidade de Potência Média

Aquecedor de Cartucho de Diâmetro Maior Tipo C — Para aplicações de densidade de potência média e baixa. O isolamento refratário firmemente compacto fornece transferência de calor excelente para a bainha de aço inoxidável de parede pesada. Isso significa que o cabo de resistência funciona a uma temperatura inferior do que as unidades competitivas com isolamento em aterro não compactado; o resulto é uma vida útil muito maior. Tal construção reforçada também fornece elevada resistência dielétrica, bem como resistência a choques e vibração necessárias para muitas aplicações industriais.

Aquecedor de Cartucho Elétrico Tipo CBH — Utilizado em parafusos ou pinos apertados por chave para aperto por “contração”.

Aquecedor de Espaços Pequenos Tipo SCB — Instalações de base de parafuso Edison em soquetes de lâmpada de porcelana padrões para aquecer espaços muito pequenos.

Aquecedores tipo Cartucho - Orientação de Seleção

Temp. Máxima de Aplicações em Modelos de Trabalho (°F) Watts Dimensões (pol.) Comprimento Dia. Material de Bainha Temp. de Bainha Categorização da Vida Útil Terminal (°F) Página
CIR Moldes, Matrizes, Cilindros, Placas de Aquecimento, Vedação 1400 75 - 5.000 1-1/4 - 48 1/4-3/4 INCOLOY® 1500 Cabos Acoplados Superior A-102
SST QST Moldes, Matrizes, Cilindros, Prensas 1400 Variável 5-120 3/8-1 INCOLOY® 1600 Cabos Flexíveis Padrão A-111
C-LD, C-HD, C-DE Matrizes de Extrusão de Alumínio, Aquecedores de Recipientes 600 450 - 1.750 8-25 15/16-1-19/64 Aço Inoxidável e Latão 750 Parafuso Padrão A-107
A-108
MZ Moldagem Metálica em Pressão Térmica, Controle de Zona 1800 Variável 18-180 0,495, 0,685 0,935 INCONEL® 600 2000 Conector Padrão A-109
CBH1 Aperto de Contração 1200 1.150 - 11.500 18-60 0,553-1,106 Aço 1600 Caixa Octógono padrão com Alça Padrão A-115
SCB Armário e Aquecimento de Espaço em Cabine de Controle 600 50 - 200 4-3/4 1-3/8 Latão 1000 Base de Parafuso de Edison (soquete de bulbo de iluminação) Padrão A-113
HTRC Transferência de Calor e Revestimento de Desengate A-101
Nota — Não Reconhecido pela UL ou certificado pela CSA.

Aplicação de Aquecedor de Cartucho e Recomendações de Instalação

Aplicações

Aplicação em Elevadas Densidades de Potência — Os aquecedores tipo cartucho Tipo CIR são projetados e fabricados para fornecer as melhores capacidades de densidade de potência do mercado. A fim de obter a melhor vida útil nas maiores densidades de potência permitidas pela Curva G-235 nas Orientações de Aplicações, é sugerido se atentar fixamente para os detalhes da aplicação.

  • A. Para um ajuste mais próximo e melhor transferência de calor, os orifícios devem ser perfurados e alargados, em vez de apenas perfurados para o diâmetro final com uma broca multiuso.
  • B. O sensor de controle de temperatura deve ser colocado entre a superfície de trabalho da peça e os aquecedores. A temperatura da peça a aproximadamente 1/2 pol. de distância dos aquecedores é usada ao selecionar a densidade de potência máxima permitida a partir do gráfico.
  • C. O Controle de energia também é um fator importante a considerar nas aplicações de elevada densidade de potência. O controle ligado/desligado é usado com frequência, mas pode provocar amplas excursões na temperatura do aquecedor e peças de trabalho. Os controles de potência do SCR são valiosos ao prolongar a vida útil dos aquecedores de elevada densidade de potência, visto que eles efetivamente eliminam o ciclo ligado-desligado.

Aplicação em Densidades de Potência Média — A Curva G-235 nas Orientações de Aplicação exibem densidade de potência máxima permissível para várias temperaturas operacionais e ajustes. No entanto, a grande maioria das aplicações não exigem W/In 2 máxima. Utilize apenas uma densidade de potência mais alta conforme necessitar. Tire vantagem da margem de segurança fornecida ao usar graduações menores do que o máximo permitido. Selecione e separe os aquecedores para a maioria dos padrões térmicos e não para a maior potência por aquecedor possível.

Em densidades de potência médica, são usadas brocas multiuso adequadas para orifícios de perfuração. Tipicamente, essas resultam em orifícios de 0,003 a 0,008" sobre o tamanho normal da broca, resultando em ajustes de 0,01 a 0,015". É claro que o ajuste mais estreito é desejável de um ponto de vista de transferência de calor, mas os ajustes um pouco mais largos auxiliam na instalação e remoção de aquecedores tipo cartucho, especialmente os longos. Orifícios totalmente perfurados através da peça são recomendados para facilitar a remoção do aquecedor. Após a perfuração, limpe

Operação a Vácuo — Quando os aquecedores são operados em um bloco que está no vácuo, o interior dos orifícios deve ser pré-oxidado para melhorar a emissividade. Geralmente, são necessárias reduções significativas na densidade de potência máxima permissível para operação a vácuo. Onde for possível, a instalação deve ser projetada de forma que a extremidade do cabo do aquecedor seja externa ao vácuo. Quando a extremidade do cabo do aquecedor estiver dentro do vácuo, é recomendada uma tensão de 120 volts ou menor. Pode-se esperar desgaseificação em um aquecedor não vedado.

Operação em Chanfros Retos — Os aquecedores tipo cartucho tipo CIR redondos podem ser instalados em chanfros retos ou forma de v, se for conveniente. O interior do chanfro deve ser tratado para melhorar sua emissividade (por oxidação ou anodização). A medida W/pol 2 permissível pode ser estimada ao usar a linha de ajuste de 0,05" no gráfico, desde que o reto tenha aproximadamente a mesma largura do diâmetro nominal do aquecedor.

Operação em 480V — Os aquecedores tipo cartucho tipo CIR da Chromalox de 5/8 pol. de diâmetro e maiores podem ser operados em 480 volts. Uma abordagem é usar dois aquecedores compactos de 240 volts e conectá-los em série em 480 volts. Outra abordagem é solicitar aquecedores tipo cartucho especiais de 480 volts. Verifique as recomendações junto ao escritório de vendas da Chromalox mais próximo.

Devido às elevadas tensões dentro do aquecedor, são permitidas densidades de potência máximas inferiores em aplicações de 480 volts, seja com dois aquecedores de 240 volts em série ou com unidades especiais de 480 volts. Para determinar a densidade de potência máxima permissível em 480 volts, introduza a Curva G-235 com um valor de temperatura operacional que é 200°F (93º C) mais elevado do que a temperatura operacional real. É sugerida uma temperatura operacional máxima de 1000°F (537º C).

Recomendações de Testes de Aquecedor de Cartucho

Recomendações de Testes—São sugeridos os seguintes testes sob condições operacionais simuladas quando os fabricantes de equipamentos projetam novos produtos. Os aquecedores tipo cartucho de tamanho físico adequado são operados em um transformador variável até que a saída de calor esteja em um nível próprio. Então, as medições de tensão e corrente são verificadas e calcula-se a potência. Os aquecedores de potência correta são então solicitados para o produto projetado.

Recomendações de Instalação de Aquecedor de Cartucho

  1. Ao mover o maquinário, ancore os cabos de forma segura. Deve-se permitir o mínimo de movimento possível próximo de onde os cabos saem do aquecedor. Geralmente, um laço no cabeamento estenderá a vida útil dos cabos. Se as condições de aplicação resultarem em flexão contínua dos cabos, termine os cabos do aquecedor de cartucho em um bloco terminal que se move com o conjunto de aquecimento. A flexão é transferida aos cabos de extensão que podem ser substituídos de forma econômica.
  2. Para equipamentos de rápida vibração, use o bloco terminal descrito acima. Mantenha os cabos do aquecedor bloqueados e bem apoiados para evitar a movimentação devido à vibração.
  3. Proteja os cabos contra pulverização, óleo e abrasão. Líquidos e vapores contaminados podem ser introduzidos em aquecedores tipo cartucho não vedados e provocar parada para isolamento.
  4. Evite uso de fitas nos cabos do local onde eles saem do aquecedor de cartucho. O adesivo em algumas fitas pode ser introduzido no aquecedor e virar carbono, que é eletricamente condutor. Quando for necessário usar fita de isolamento térmico, sugerimos um adesivo com base em silicone.
  5. Projete a instalação de forma que os cabos estejam em uma temperatura ambiente que não exceda a graduação no isolamento do cabo (842°F para cabos padrão). Quando as temperaturas exigirem, use cabo níquel ou cabo de cobre revestido com níquel com isolamento de fluoropolímero, isolamento de Fibra de Vidro ®impregnada com silicone ou isolamento com Rockbestos ® para estender os cabos.
  6. Geralmente, não é recomendado o uso de grafite e outros lubrificantes para auxiliar na inserção do aquecedor de cartucho dentro do orifício. Esses produtos são eletricamente condutores e podem se aderir na extremidade do cabo do aquecedor, exceto se for tomado cuidado extra para isso não acontecer. Use a transferência de calor e revestimento de desengate da Chromalox.
  7. Conforme a temperatura operacional aumenta, torna-se mais desejável usar isolamento térmico na parte aquecida para conservar o calor. O isolamento térmico resulta em requisitos menores de potência e, portanto, menor densidade de potência nos aquecedores. Outros benefícios são temperaturas de trabalho uniformes e maior segurança e conforto para o operador.
  8. Os cabos não devem se estender para dentro do orifício que contém o aquecedor de cartucho. Geralmente, a extremidade do cabo da bainha do aquecedor deve estar nivelada com a superfície do orifício ou estendida em 1/16 polegadas.

Modificações e Opções de Aquecedores tipo Cartucho

Os aquecedores tipo cartucho podem ser facilmente especificados para atender as demandas de aplicações especiais. Simplesmente, escolha a partir de uma variedade de opções e características padronizadas para personalizar o aquecedor de acordo com suas necessidades específicas. Para engenharia personalidade ou opções alternativas, entre em contato com o representante de vendas mais próximo da Chromalox para uma resposta rápida sobre suas especificações.

  • Tipos de Cabos
  • Opções com Vedação de Extremidade
  • Opções de Cabos
  • Opções de Montagem
  • Termopar Embutido

Tipos de Cabos

Descrição Volts Temperatura Operacional (°F) (°C)
Isolamento com® Fibra de Vidro de Mica 300 V Padrão 600 V 842 450
Fluoropolímero 300 V 600 V 392 200

Opções de Vedação

Tipo Descrição/Aplicação
Epóxi A vedação com epóxi disponível nos cabos acima anula a extremidade da bainha e preenchimento com epóxi para fornecer uma barreira contra umidade.
Fluoropolímero Uma vedação acoplada que fornece resistência adicional contra umidade.
RTV Para aplicações onde é necessária uma barreira contra umidade.
Hermético A vedação de cerâmica com metal é boa para temperaturas de elementos de até 1000°F (537º C). Especifique o comprimento do aquecedor além da vedação. A porção metálica da vedação sobrepõe a bainha do aquecedor em 3/16 pol.
MR SEOT2 Atende o padrão UL FileSEOT2.SA 12768

Limites de Temperatura de Vedação de Extremidade

Descrição Temperatura Operacional (°F) (°C)
Padrão de Cimento do Regulador de Ar 1000 538
Vedação com Epóxi 194 90
Vedação com Fluoropolímero 392 200
Vedação com RTV 284
392
140
200
Vedação Hermética 1000 538
MR-SEOT2 374 190

Opções com Vedação de Extremidade

Vedação Hermética
A vedação de cerâmica com metal é boa para temperaturas de elementos de até 1000°F (537º C). Especifique o comprimento do aquecedor além da vedação. A porção metálica da vedação sobrepõe a bainha do aquecedor ”. Para condições de lavagem.
Vedação Herméticatica

Opções de Cabos

Cabos Flexíveis de Ângulo Reto
Cabos Flexíveis de Ângulo RetoReto

Liberação de Tensão
A Liberação de Tensão auxilia os cabos ao reduzir a flexão, engaste e quebra.
Liberação de TensãoTensão

Tubo de Aço Inoxidável Flexível
O Tubo de Aço Inoxidável Flexível fornece proteção aos cabos contra abrasão e bordas pontiagudas e facilita o manuseio em ambientes severos. Disponível tanto em configurações de ângulo reto e plano.
Tubo de Aço Inoxidável Flexível width=

Mola de Proteção
Disponível nas configurações de ângulo reto e plano, a Mola de Proteção provê proteção firme, mas flexível contra dobra, fadiga e flexionamento.
Mola de Proteção width=

Blindagem em Metal
A blindagem de Aço Inoxidável proteja os cabos contra abrasão e bordas pontiagudas, e ainda mantém a flexibilidade e facilidade de instalação. A blindagem em metal está disponível em configurações de ângulo reto e plano.
Blindagem em Metalwidth=

Cápsulas de Cerâmica
O isolamento com cápsulas de cerâmica pode ser especificado para proteger cabos em elevadas temperaturas de ambientes de até 1200º F (649º C). Para solicitar, especifique o comprimento das esferas de cerâmica e comprimento adicional do cabo.
Cápsulas de Cerâmicarâmica

Terminal de Encaixe Rosqueado
Os terminais de encaixe fornecem uma conexão forte e segura para conectores em barramentos buss ou conectores de anel/forquilha. Disponível apenas em aquecedores de 5/8 e 3/4” de diâmetro.
Terminais de Encaixe Rosqueadosscados

Opções de Montagem

Encaixes Rosqueados
Os encaixes rosqueados permitem que o aquecedor seja facilmente instalado em um orifício rosqueado para aplicações de imersão. Disponível com encaixes rosqueados simples ou duplos. O encaixe sobrepõe à bainha do aquecedor de cartucho em 1/4". Especificação de “latão”
Encaixes Rosqueados

Tamanhos de Encaixes Rosqueados
Diâmetro Nom. de Aquecedor (In.) Tamanho do NPT (In.) Tamanho do Sextavado (In.)
1/4 1/8 - 27 7/16
3/8 1/4 - 18 9/16
1/2 3/8 - 18 11/16
5/8 1/2 - 14 7/8
3/4 3/4 - 14 1-1/16

Flange de Montagem
A opção do flange de montagem permite a facilidade na montagem e posicionamento específico
Flange de Montagemgem

Alça
A Alça auxilia na remoção do aquecedor.
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