Cavo per riscaldamento tubo del gas: struttura, selezione in base ai parametri, metodi di installazione

Durante la stagione fredda si verificano spiacevoli interruzioni nel funzionamento dei gasdotti. Non si verificano solo a causa delle basse temperature. È molto probabile che si presenti un problema se l'installazione delle condutture è stata di scarsa qualità. In tal caso, diventa comune il congelamento con l'arresto del flusso nel tubo.

Per risolvere il problema sarà necessario installare un cavo per riscaldare il tubo del gas, preferibilmente prima dell'arrivo del gelo. Di seguito spiegheremo come scegliere correttamente il cavo riscaldante e condivideremo i dettagli della sua installazione.

Struttura del cavo riscaldante

La struttura dei cavi per riscaldamento comprende fino a 5 elementi: la presenza di un determinato componente dipende dal tipo di prodotto, e ce ne sono solo due, senza contare quelli usati raramente:

• autoregolante;
• resistivo.

cavo autoregolante ha due conduttori con fasi diverse. È attraverso questi conduttori di rame che passa l'elettricità. Si trovano all'interno di una matrice conduttiva che riscalda il cavo e funge da cervello del sistema.

Ogni elemento di questo interno fa parte di un circuito elettrico posizionato esattamente a metà tra i conduttori. È la matrice stessa a riscaldare e regolare i conduttori di alimentazione.

Oltre al proprio strato di isolamento termico, i cavi vengono utilizzati insieme a un isolamento esterno. Ciò è necessario per proteggere il cavo dall'influenza dell'ambiente esterno.

La parte principale del cavo viene sempre infilata in uno strato termoisolante, chiamato anche termoprotezione o rivestimento isolante. L'isolamento termico è avvolto da una rete schermante composta da piastre piatte di rame. Questa treccia viene utilizzata per proteggere dalle onde elettromagnetiche esterne, e anche per il collegamento di terra. La guaina esterna, che si trova sulla rete, è una sorta di scudo contro i danni meccanici.

I cavi resistivi possono essere unipolari o bipolari. Di conseguenza, si distinguono per il numero di conduttori. La struttura ricorda quella di un cavo autoregolante, ma senza il sistema a matrice. Al suo posto viene aggiunto un ulteriore strato termoprotettivo.

Cavo riscaldante autoregolante

Questo cavo funziona come un normale conduttore elettrico. Il riscaldamento porta a un aumento della resistenza e, per una semplice legge fisica, a una diminuzione dell'intensità di corrente. Nelle zone fredde del tubo, la temperatura del cavo è più bassa e la resistenza è minore; a causa della maggiore intensità di corrente in questi punti, il riscaldatore lavora più intensamente.

Quando il cavo viene acceso, aumenta gradualmente la potenza e a un certo punto inizia a funzionare al massimo. Ne consegue che il riscaldamento del tubo del gas accelera questo processo.

Il cavo autoregolante non smette di funzionare. Non c'è da preoccuparsi, perché il riscaldamento continua solo fino al raggiungimento della temperatura desiderata, poi il cavo funziona a potenza ridotta. Il funzionamento del riscaldatore è basato sulla temperatura impostata.

La versione autoregolante del cavo scaldante ha una resistenza variabile direttamente proporzionale alla temperatura, quindi la potenza del cavo può aumentare da sola.

Nei tubi del gas non è il gas a congelare, bensì l'umidità; di conseguenza, il gas smette di fluire. È necessario scegliere una temperatura del tubo tale da rendere trascurabile la probabilità di congelamento. La particolarità dei modelli autoregolanti è che il riscaldamento non si spegne o si accende non appena la tubatura diventa più calda o più fredda rispetto al valore ottimale; piuttosto, l'intensità di funzionamento varia notevolmente in diminuzione o in aumento.

A loro volta, i costi energetici non devono gravare sul portafoglio, poiché i cavi consumano circa 10 W per metro di lunghezza. Esistono modelli deboli con consumi energetici entro i 5 W e modelli potenti fino a 150 W. Data l'ampia scelta, è sempre possibile trovare un'opzione accettabile per permettersi di tenere l'apparecchiatura sempre accesa.

Modello resistivo del cavo riscaldante

Con la variante unipolare è più complicato, poiché è necessaria l'alimentazione da entrambe le estremità, con conseguenti limitazioni nella progettazione. La seconda estremità viene riportata al punto di collegamento oppure si installa un'alimentazione aggiuntiva verso la stessa estremità lontana. Ecco in cosa consistono gli inconvenienti. Un conduttore unipolare in guaina di termoplastica occupa sul mercato la nicchia dei riscaldatori più economici.

Sul principio del cavo unipolare è stata creata una modifica HT con 50 watt per metro. Il suo campo di applicazione non si limita alle tubazioni. Contemporaneamente al maggiore consumo energetico, il cavo HT risolve il problema del risparmio del materiale stesso.

I cavi scaldanti resistivi vengono prodotti solo con una lunghezza specifica, che non può essere né accorciata né allungata — tale cavo non può essere tagliato.

Come suggerisce il nome, un riscaldatore bipolare è composto da due conduttori. Essi non svolgono funzioni simili come nel caso dei cavi a matrice. Il conduttore riscaldante lavora in coppia con quello conduttore di corrente, a cui è assegnato un ruolo ausiliario. Da un lato si alimenta il cavo, mentre dal lato opposto si monta un giunto ermetico.

La progettazione e l'installazione del cavo non presentano difficoltà, ma il giunto spesso diventa un problema. La pratica ha mostrato una correlazione tra i guasti e questo componente in più della metà dei casi. Per sostituire gradualmente i prodotti problematici, le aziende produttrici hanno iniziato a produrre varianti senza giunto.

Il cavo piatto unipolare della modifica HT consente di ridurre il consumo di materiale per 1 m² di superficie del gasdotto che necessita di riscaldamento

I cavi riscaldanti resistivi presentano i seguenti vantaggi:

• stabilità delle caratteristiche per tutta la durata di esercizio;
• elevata emissione di calore;
• prezzi bassi.

Ma in termini di affidabilità sono leggermente inferiori ai modelli autoregolanti, poiché in caso di guasto è necessario sostituire l'intera sezione con il punto problematico; inoltre, si verifica abbastanza spesso un surriscaldamento locale. L'inconveniente sta anche nel fatto che per selezionare sezioni della lunghezza ottimale si dovrà dedicare del tempo.

Scelta dell'opzione ideale in base ai parametri

Per tutti i modelli esterni, il beneficio è determinato dalla potenza e dall'uniformità della distribuzione del calore. In teoria, entrambi i tipi di cavi sono adatti più o meno allo stesso modo, poiché i punti deboli del cavo resistivo possono essere compensati dal tipo di installazione.

In base alle temperature minime della regione, si sceglie un cavo sufficientemente resistente alle temperature estreme dell'ambiente. Può accadere che il valore al quale si verifica il congelamento sia troppo basso anche per lo stesso riscaldatore.

Esistono anche situazioni più univoche. Solo con cavo autoregolante si rivestono le tubazioni interrate, poiché è più conveniente e comodo. Non conviene proteggere tubi del gas sottili con cavo resistivo: a volte capita che la tubatura si fonda e sul punto di contatto si formi un foro.

Grazie a questo diagramma si comprende quanto grande sia il vantaggio dei cavi autoregolanti: sono indicati i parametri della lunghezza della linea del cavo e della temperatura dell'oggetto riscaldato

Sarà utile avere a portata di mano una tabella delle perdite di calore. In essa, la perdita di calore è determinata dalla differenza tra la temperatura del tubo e quella ambiente, in combinazione con il rapporto tra il diametro del tubo e lo spessore dello strato termoisolante.

Le informazioni sono disponibili in un formato comodo: watt per 1 metro lineare.

Per un esempio visivo di efficienza energetica, è necessario consultare la tabella delle perdite di calore delle tubazioni — aiuterà a determinare la potenza necessaria del cavo per lo spessore di isolamento previsto sul tubo.

Regole e raccomandazioni per l'installazione

Problemi di funzionamento non si presenteranno se si rispettano le norme generali. Secondo le regole di installazione degli apparecchi elettrici (PUE), il sistema antigelo deve essere necessariamente dotato di un dispositivo di protezione differenziale (UZO). Il fissaggio su superfici e unità non conduttrici viene eseguito solo con una treccia protettiva. I cavi rivestiti con tale copertura vengono installati anche su tubi sintetici.

Durante il montaggio, la temperatura dell'aria è importante: i lavori vengono eseguiti se non è inferiore a -15 °C. Dopo l'installazione, viene effettuato un obbligatorio isolamento termico. Per ridurre le perdite di calore, lo spessore di questo strato viene adattato esattamente al diametro del tubo. Inoltre, il superamento di questo valore non porterà a nulla di negativo, anzi sarà solo meglio.

Il cavo riscaldante è considerato funzionante se il raggio di curvatura è almeno 3 diametri del prodotto. Cioè, se il raggio di un cerchio immaginario, il cui centro si trova direttamente sul bordo della zona di curvatura del cavo, è almeno tre volte maggiore del diametro e 6 volte maggiore del raggio del cavo stesso.

Nella figura, R è il raggio di curvatura, dh è il diametro del cavo, A è la lunghezza della parte piegata, L è la lunghezza della parte dritta, α è l'angolo piano tra due linee immaginarie che si intersecano al centro del cerchio condizionale.

Dopo i lavori, l'isolamento termico e il cavo stesso vengono testati per la resistenza. Successivamente, sulla trincea e sulla tubazione vengono apposti segni con avvertimento della presenza dell'elemento riscaldante. Inoltre, viene installata una targa.

L'installazione del cavo consente ai progettisti di posizionare il tubo in un punto conveniente. In tal caso, non è necessario posare tenendo conto del livello di congelamento del terreno.

Metodi di installazione dei cavi riscaldanti

Esistono quattro opzioni principali per il posizionamento del cavo riscaldante, ma le prime due sono le più utilizzate:

• posa longitudinale di un singolo cavo;
• fissaggio del cavo a spirale attorno al gasdotto;
• posizionamento di più cavi riscaldanti lungo il tubo;
• installazione con contorno ondulato.

Il cavo viene solitamente fatto passare lungo la parte inferiore del tubo a livello delle ore 4 o 8, immaginando che la sezione trasversale sia un quadrante rotondo di un orologio meccanico. In corrispondenza dei giunti, viene sollevato di 60°. In un certo senso, è una misura precauzionale: posizionare il cavo riscaldante lontano dalla staffa di fissaggio.

Esistono metodi separati di posa nei diversi nodi del sistema. Vicino alla valvola, il conduttore viene piegato, posizionato sotto la parte mobile e fissato con nastro in fibra di vetro. Nel fissaggio ondulato o a spirale, il passo della spirale viene aumentato dove c'è una svolta in qualche direzione. Ad esempio, sui giunti a gomito.

Durante l'installazione del cavo scaldante vicino a giunti e collegamenti, la cosa più importante è lasciare un comodo accesso a tutti gli elementi di controllo.

L'essenza del montaggio è estremamente semplice. È sufficiente scegliere una traiettoria per il cavo e fissarlo sopra con nastro di alluminio. Per prima cosa, il cavo viene fissato con frammenti di nastro. Successivamente, viene premuto contro il tubo fino a un contatto stretto. Non è necessario applicare grandi forze, è sufficiente una tensione minima, tanto più che il cavo ha la tendenza a allungarsi eccessivamente.

In seguito, sarà necessario fissare con nastro per tutta la lunghezza del cavo:

• per migliorare la dissipazione del calore;
• per la resistenza;
• per evitare il contatto con l'isolamento termico.

Il nastro di alluminio o la pellicola vengono utilizzati per trattare tubi di plastica. In questo modo si evita un riscaldamento eccessivo della plastica e si ottiene una distribuzione più uniforme del calore su tutta l'area e la lunghezza del gasdotto. Qualunque sia il materiale del tubo, su di esso viene installato un giunto e si collegano l'estremità fredda di alimentazione e il cavo riscaldante.

Sullo stesso gasdotto viene posizionato anche il sensore del termoregolatore, idealmente esattamente nel mezzo tra le linee posate. In seguito, sarà necessario isolare la sezione, dopodiché il lavoro può considerarsi completato.

Installazione longitudinale del cavo riscaldante

Tecnicamente, è un metodo più semplice. Allo stesso tempo, non ci si deve aspettare lo stesso effetto del montaggio a spirale, quando il gasdotto viene coperto con una 'rete' di cavo avvolto. Il fissaggio viene eseguito parallelamente al tubo, più vicino alla parte inferiore. Le norme di sicurezza non vietano un posizionamento più elevato, ma la probabilità di danni dall'alto sarà per definizione maggiore.

Il montaggio rettilineo del cavo scaldante viene spesso utilizzato per tubazioni del gas, nonché per tubazioni dell'acqua, fognarie e di drenaggio

Lo schema di distribuzione dei cavi scaldanti su un tubo del gas dipende direttamente dal loro numero. Una linea viene posata in basso corrispondentemente alle ore 4, se si immagina ancora un quadrante invece della sezione. L'aggiunta di una seconda linea significherà posizionarla allo stesso livello, ma dall'altro lato.

Nella variante con tre rami, vengono posizionati in un triangolo immaginario sulla metà inferiore del tubo, e questo triangolo deve essere leggermente rivolto a destra o a sinistra. Con quattro cavi, si crea già un motivo quadrato regolare, e allora due fili si troveranno in alto.

Fissaggio a spirale attorno al tubo

Il metodo è preferito nelle regioni settentrionali. La probabilità di congelamento dell'umidità nei tubi del gas è molto più alta, quindi si aumenta la superficie di contatto. La zona di contatto nel metodo a spirale copre il tubo da diverse angolazioni, secondo un principio simile alla posa ondulata, ma ancora più efficace.

Per il montaggio a spirale vengono prodotti cavi lunghi. In questo modo i produttori offrono la possibilità di scegliere il passo tra le spire. In pratica, l'intervallo a volte viene ridotto a 5 cm o meno. Il cavo supererà quindi la lunghezza della tubatura stessa di circa 2 volte.

Il metodo di montaggio a spirale ha più vantaggi: in situazioni complesse e a temperature estreme, gli si dà la preferenza.

In alcuni punti, la posa del cavo risulta difficoltosa. La soluzione sarà proprio il montaggio a spirale, ma con una tecnologia diversa. Il conduttore viene prima avvolto con un margine, poi stretto cambiando la direzione delle spire.

Importanti dettagli di installazione

Un'installazione di successo comprende diversi componenti. Il ruolo principale è svolto dall'algoritmo delle operazioni. La tubazione deve essere prima testata e verniciata, e per l'installazione si deve scegliere un giorno adatto senza precipitazioni. Non solo: la posa di alcuni cavi è possibile solo da un lato. Basta trascurare questo singolo dettaglio e tutto il lavoro dovrà essere ricominciato da capo.

Aspetti pratici riguardanti l'uso dei cavi riscaldanti:

• più il cavo è in basso, migliori sono i processi di scambio termico;
• lo strato adesivo accelera il riscaldamento;
• i tubi metallici sottili devono essere ulteriormente isolati con pellicola o nastro, così come quelli di plastica.

Non bisogna affrettare il processo di fissaggio alle valvole e ai filetti. Il cavo va posato in modo da poter successivamente manutenere, riparare e sostituire gli elementi del tubo senza smontare il sistema di riscaldamento.

Il cavo deve essere piegato a forma di anello vicino al giunto, poi avvolto fino a una leggera tensione e fissato con nastro.

Conclusioni e video utili sull'argomento

Panoramica del cavo riscaldante autoreglabile, inclusi principio di funzionamento, opzioni di applicazione e test:

Esempio illustrativo di installazione longitudinale su un tubo sottile, anche con posa vicino alla valvola:

I cavi per l'installazione sul gasdotto sono di due tipi: autoreglabili e resistivi. Non sarà necessario scervellarsi sulla scelta, poiché la prima opzione è chiaramente migliore per somma di caratteristiche. Il montaggio del sistema di riscaldamento avviene longitudinalmente, a spirale o a linea ondulata.

Prima di ciò, si sceglie la lunghezza e la potenza del riscaldatore, si effettuano calcoli con numerosi indicatori fisici. Infatti, è necessario capire cosa succede quando si riscalda un tubo del gas con specifici tipi di cavo scaldante e cosa è meglio evitare. Dopo l'installazione, disagi e problemi con la fornitura di gas diventeranno un ricordo.

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