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Sistemas de Administración de Calor (HMS)
Por Sergio Miranda V., TTC Regional Manager de Tyco Flow Control.
www.tycothermal.com

Bajo el nombre de Sistemas de Administración de Calor (HMS, Heat Management Systems) se conocen aquellos sistemas que brindan una solución total e integrada a los requerimientos de mantención de calor en una faena industrial. La mantención de calor es requerida toda vez que un proceso industrial requiera para su operación una temperatura determinada superior a la mínima ambiental en su ubicación física, es decir, evitar que determinadas temperaturas ambientales detengan los procesos o faenas.

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Por lo general, la altura geográfica viene acompañada de bajas temperaturas. En dichas locaciones, la mayor parte de los fluidos congelan o se vuelven más viscosos, lo que dificulta su impulsión. Por esa razón, se usan los sistemas de Administración de Calor (HMS), que permiten administrar la pérdida de calor que experimenta un proceso por la diferencia de temperaturas con el ambiente, retardándola con el aislamiento térmico y reemplazándola mediante la aplicación de la energía pérdida (potencia eléctrica en Watts), todo con un control y monitoreo adecuado para la optimización de los recursos de inversión y operación.

En Chile, las aplicaciones más frecuentes para sistemas HMS se encuentran en líneas de agua en redes de incendio, líneas de lubricación en taller de camiones, líneas de ácido sulfúrico y electrolitos en plantas de procesos SX, biolixiviación, líneas de petróleo pesado y asfalto, etc.

Los componentes de un sistema integral de gestión de calor HMS comprenden la aislación térmica, el sistema de "traceado" o calefacción eléctrica (Electric Heat Tracing), los cables de alimentación eléctrica, los sistemas de control, monitoreo y distribución eléctrica, al igual que los transformadores necesarios para suministrar la potencia y el voltaje deseados.

Un HMS es definido como un sistema por sus diversos componentes y por integrar varias disciplinas naturalmente separadas, tanto en las etapas de proyecto como en la operación de las faenas: la disciplina mecánica se encargatyco2.jpg (10676 bytes) generalmente de las tuberías y del aislamiento térmico; la eléctrica está al cuidado de la alimentación eléctrica y de los sistemas de trazado eléctrico; la automatización se preocupa de los sistemas de monitoreo, y la disciplina de procesos es reponsable de definir los requerimientos específicos de temperatura para cada proceso o producto. El HMS da una mirada holística a estas distintas disciplinas, buscando la alternativa más eficiente para una determinada problemática al momento de realizar la inversión, así como en su fase de operación.

En la búsqueda del sistema más eficiente, deben conjugarse todas las variables existentes con el mayor grado de libertad posible para cada una de ellas, tales como espesor y material de la aislación térmica, tecnologías de traza eléctrica disponibles, fuentes de alimentación eléctrica, sistemas de control y monitoreo de los circuitos de traza, entre otras.


Traceado eléctrico

En el caso de las trazas eléctricas o cables calefactores eléctricos, existen cinco tecnologías principales: Auto-regulables, Limitadores de Potencia, de Cubierta Polimérica Seriales, Seriales de Aislación Mineral, y sistemas de Calentamiento Eléctrico Serial mediante el Efecto Piel.

tyco3.jpg (10025 bytes)Su selección está determinada por la conveniencia económica de su uso para el mantenimiento de calor de un rango determinado de temperaturas y por la longitud máxima que soporta cada circuito eléctrico, siempre considerando factores de seguridad y durabilidad inherentes a cada faena. De este modo, la selección de la tecnología adecuada permite, entre otros aspectos, minimizar los costos en distribución eléctrica (cables de alimentación y paneles) y el sistema de control del sistema.

Sin lugar a dudas, la selección de la aislación térmica tiene mucha importancia, tanto en su tipo como en su espesor. Esta hace más del 50% del trabajo, ya que disminuye la transferencia de calor, permitiendo mantener la temperatura y ahorrar energía.

Los requerimientos para un sistema HMS y su adecuado control, se diferencian en dos grandes grupos:

Anticongelamiento: Cuando, dadas las bajas temperaturas ambientales, se requiere que los fluidos (agua, principalmente) no se congelen y, por ende, no detengan los procesos. Esta solución puede controlarse con un sistema central de medición de temperatura que, por ejemplo, encienda el sistema cuando la temperatura ambiental baje de los 5ºC.

Mantención de Temperatura de Procesos: Cuando un determinado fluido requiere una temperatura que la mayoría del tiempo está por sobre la temperatura ambiente. Esta solución requiere de un control más directo y granular a la línea específica de proceso, ya que la mayor pérdida de calor se produce cuando dicho fluido está detenido y, por ende, el requerimiento de calor está determinado por la continuidad del flujo tanto como por la temperatura ambiental.

tyco4.jpg (20082 bytes)La modalidad de control y monitoreo permitirá lograr importantes ahorros en energía y en horas-hombre de mantención, y servirá como sistema de alerta operacional en situaciones donde la mantención de temperatura sea crítica para la operación.

Las alternativas existentes para control y monitoreo varían en la cantidad de circuitos que se manejan, desde dónde éstos se manejan (centralizada o descentralizadamente), y qué variables se desean controlar y/o monitorear, como continuidad de alimentación, corriente, voltaje y, por supuesto, temperaturas.

La forma más simple de control es la que presentan los cables autorregulables, moderando la cantidad de energía entregada y consumida de acuerdo a la temperatura a la que está expuesto el cable o con la máxima temperatura que estos mismos cables alcanzan dadas sus características.

Agosto 2011
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