Un taller de revestimiento en un clima costero húmedo desconectó un calentador de inmersión de PTFE de 4 kW después de un disparo por falla a tierra. La superficie de la vaina estaba intacta y el elemento resultó normal. Pero el aislante del terminal-el bloque de cerámica o polímero que separa los terminales activos del gabinete conectado a tierra-mostraba una pista oscura y carbonizada que iba desde un terminal hasta el tornillo de montaje. La pista era un camino conductor que se había formado durante meses de operación en el ambiente húmedo de la planta.
El seguimiento del aislador del terminal es un modo de falla gradual que a menudo se diagnostica erróneamente como un problema del calentador. El calentador en sí está sano. La falla se produce en la interfaz eléctrica, donde la humedad, la contaminación y el voltaje se combinan para crear una ruta conductora a través de la superficie del aislador.
Cómo se desarrolla el seguimiento en aisladores de terminales
El seguimiento es la formación de una trayectoria de carbono conductor en la superficie de un material aislante. Comienza con la deposición de humedad y contaminación en la superficie del aislante. La contaminación puede ser polvo, partículas metálicas o sales químicas del entorno del proceso.
Cuando se aplica voltaje a través de la superficie contaminada, fluye una pequeña corriente de fuga. La corriente genera calor, que seca la superficie y concentra la contaminación. La contaminación concentrada crea una mayor corriente de fuga, que genera más calor. El ciclo continúa hasta que la superficie se carboniza, formando una pista conductora permanente.
| Nivel de humedad | Fuente de contaminación | Tiempo de seguimiento | Corriente de fuga a 480V | Nivel de riesgo |
|---|---|---|---|---|
| <40% RH | Ambiente limpio | >5 años | <1 μA | muy bajo |
| 40–60 % humedad relativa | Polvo ligero | 2 a 5 años | 1–10 μA | Bajo |
| 60–80 % humedad relativa | Sales de proceso | 6 a 24 meses | 10–100 μA | Moderado |
| >80% humedad relativa | Partículas metálicas, sales. | 2 a 8 meses | 100–500 μA | Alto |
| Condensación | película conductora | 2 a 8 semanas | >500 μA | muy alto |
Efectos de la humedad y la contaminación en el seguimiento del terminal del calentador de inmersión de PTFE
Por qué las plantas húmedas son particularmente vulnerables
Las plantas húmedas tienen varias características que aceleran el seguimiento. La alta humedad ambiental mantiene húmeda la superficie del aislante durante períodos prolongados. La humedad disuelve la contaminación y crea una película conductora.
Los vapores del proceso añaden especies químicas a la película de humedad. Los vapores ácidos de los baños de decapado o enchapado se disuelven en la humedad y aumentan su conductividad. Las partículas metálicas procedentes de operaciones de esmerilado, pulido o soldadura se depositan en el aislante y proporcionan caminos conductores.
Los ciclos de temperatura agravan el problema. El calentador calienta y enfría con cada ciclo de funcionamiento. El aislante se expande y contrae, y el estrés térmico puede crear microfisuras que atrapan la humedad y la contaminación.
El papel del material aislante
No todos los materiales aislantes resisten por igual el seguimiento. La resistencia al seguimiento depende de la capacidad del material para resistir la carbonización y eliminar la contaminación.
Los aisladores cerámicos tienen una alta resistencia al seguimiento porque no se carbonizan. Sin embargo, son frágiles y pueden agrietarse bajo estrés térmico. Los aislantes poliméricos-como PTFE, PPS o fenólicos-son más duraderos, pero pueden carbonizarse si la superficie se contamina.
El mejor aislante para ambientes húmedos y contaminados es un material con alta resistencia al seguimiento, buena eliminación de la contaminación y resistencia a los ciclos térmicos. PTFE y PPS son opciones comunes. Los aislantes fenólicos son menos adecuados porque se carbonizan fácilmente.
| Material aislante | Resistencia de seguimiento | Derramamiento de contaminación | Durabilidad térmica | Mejor aplicación |
|---|---|---|---|---|
| Cerámico | Excelente | Pobre | Moderado | Ambientes limpios y secos |
| PTFE | Excelente | Excelente | Bien | Húmedo, contaminado |
| PPP | Muy bien | Bien | Bien | La mayoría industrial |
| Fenólico | Pobre | Moderado | Moderado | Ambientes secos y limpios |
| Epoxy | Moderado | Moderado | Bien | Ambientes moderados |
Propiedades del material aislante para ambientes vegetales húmedos.
Prevención del seguimiento del aislador de terminales
La prevención más eficaz es sellar la caja del terminal y mantener seco el aislante. Una carcasa sellada con una junta y un prensacables adecuados evita que la humedad y la contaminación lleguen al aislador.
La limpieza regular elimina la contaminación antes de que se acumule. El aislador debe limpiarse durante cada intervalo de mantenimiento. Un aislador seco y limpio no deja huellas.
Un extensor de fuga-una superficie aislante acanalada o extendida-aumenta la longitud del camino entre los terminales y el suelo. Un camino más largo tiene mayor resistencia al seguimiento.
| Medida de Prevención | Efecto en el seguimiento | Implementación | Costo |
|---|---|---|---|
| Recinto sellado | Previene la entrada de humedad | Junta y prensaestopas | Bajo-moderado |
| Limpieza regular | Elimina la contaminación | Programa de mantenimiento | Bajo |
| Extensor de fuga | Camino más largo | Diseño de aislante | Moderado |
| Revestimiento anti-rastreo | Reduce la conductividad de la superficie. | Aplicación de recubrimiento | Moderado |
Medidas de prevención para el seguimiento de aisladores de terminales.
Cuando el seguimiento indica un problema mayor
Un aislador de terminal que se desplaza a pesar de un gabinete sellado y una limpieza regular indica que la humedad está llegando al área de la terminal desde el interior del calentador. Esto puede deberse a una rotura en la funda o a un fallo en el sellado de la zona fría-. Se debe probar la resistencia del aislamiento del calentador e inspeccionarlo para detectar daños en la funda.
Una configuración de calentador de inmersión de PTFE personalizada con una carcasa de terminal sellada, un aislante de alta-resistencia al rastreo-y un extensor de fuga aborda la causa raíz del rastreo. El proceso de especificación requiere la humedad ambiental, las fuentes de contaminación, la clasificación del gabinete del terminal y el voltaje de operación. Para instalaciones en climas húmedos, este enfoque específico-de aplicación reduce el seguimiento de terminales y extiende la vida útil del calentador.
