NOTA TÉCNICA / REPORTE DE HALLAZGOS
En muchas ocasiones y debido a las presiones por la premura de los tiempos de entrega los clientes solicitan que se hagan empalmes de cableado para la realización de los trabajos de relevado de esfuerzos en diversas alturas y más si estos son siguiendo líneas en un rack de tuberías.
1. Antecedentes del proceso
Durante la ejecución de tratamientos térmicos de relevado de esfuerzos en tuberías de acero de baja aleación diámetros de 30″ y 36″ con espesores típicos (sobre 0.500″), se emplea un equipo de calentamiento compuesto por:
Según AWS D10.10 para B31.3:
Tubo 36 pulg, 0.500″ espsor: SB= 1.5 pulg / HB1=13.33 pulg / GCB=25.16 pulg
- Transformador reductor 440 V → 80 V, 135 A por salida (6 salidas).
- Controladores de temperatura COEL serie KM (modo ON/OFF).
- Registrador CHINO AH4000 (6 canales).
- Cinco termopares tipo K de alta temperatura soldados al tubo según AWS D10.
- Extensiones de termopar tipo K blindadas, integradas junto con cables eléctricos en un “cable triple”.
El montaje de bandas de calor, calentamiento y aislamiento cumple con AWS D10, sin fallas mecánicas ni de instalación térmica.
2. Situación observada
En múltiples trabajos se ha requerido extender la longitud de los cables debido a la altura o distancia de las tuberías respecto al equipo de relevado. Esto ha implicado:
- Empates de 30 → 60 m
- Empates de 30 → 90 m
En todos los casos se han utilizado conectores adecuados tipo K y cable de extensión homologado.
Hallazgos principales:
A 30 m:
- El proceso es estable.
- Las curvas de temperatura son limpias y dentro de tolerancias ASME.
A 60 m:
- Se presentan oscilaciones en la lectura de temperatura en varios canales.
- El control ON/OFF conmuta con mayor frecuencia.
- La curva registrada muestra “ruido” o variaciones no atribuibles al comportamiento térmico real del tubo.
A 90 m:
- Las resistencias eléctricas calientan menos debido a la caída de tensión y mayor impedancia en los cables de potencia.
- Los cables eléctricos presentan mayor calentamiento y desgaste.
- Las oscilaciones de temperatura aumentan.
- El control se vuelve más inestable.
En ambos casos (60 m y 90 m), la solución práctica ha sido reducir las velocidades de calentamiento y enfriamiento dentro de los límites permitidos por ASME, logrando curvas más limpias y estables.
3. Análisis técnico de la causa raíz
3.1. Aumento de interferencia electromagnética (EMI)
Los cables de termopar viajan junto con los cables de potencia (80 V / 135 A) en el mismo mazo.
Al duplicar o triplicar la longitud:
- El cable de termopar actúa como una antena más grande.
- Las conmutaciones ON/OFF generan picos de corriente y campos variables que se acoplan a la señal de mV del termopar.
- El ruido inducido supera la capacidad de filtrado del controlador y del registrador.
Esto explica las oscilaciones de lectura aun cuando el montaje térmico es correcto.
3.2. Efecto acumulado de empates y conectores
Cada empalme introduce:
- Microjuntas termoeléctricas adicionales.
- Diferencias térmicas locales.
- Puntos de posible captación de ruido.
A 30 m, el sistema tolera estas imperfecciones.
A 60–90 m, el efecto acumulado se vuelve significativo.
3.3. Caída de tensión y calentamiento en cables de potencia
A 60–90 m:
- La resistencia del cable aumenta.
- La caída de tensión reduce la potencia efectiva entregada a las resistencias.
- Las resistencias calientan menos y tardan más en alcanzar el setpoint.
- Los cables eléctricos se calientan más por la corriente elevada y la longitud extendida.
Esto provoca:
- Ciclos ON/OFF más largos o más frecuentes.
- Mayor estrés térmico en el cableado.
- Menor eficiencia del proceso.
3.4. Interacción entre ruido y control ON/OFF
El control ON/OFF es especialmente sensible a ruido:
- Pequeñas variaciones en la lectura provocan conmutaciones.
- Cada conmutación genera más ruido.
- El ruido vuelve a afectar la lectura.
Se forma un ciclo de retroalimentación negativa, amplificado por la longitud del cable.
4. Justificación técnica de la solución aplicada
Reducir las velocidades de calentamiento y enfriamiento dentro de los límites ASME ha demostrado:
- Disminuir la frecuencia de conmutación ON/OFF.
- Reducir la generación de ruido electromagnético.
- Permitir que la señal del termopar se estabilice.
- Obtener curvas más limpias y dentro de tolerancias.
- Evitar sobrecalentamiento de cables eléctricos en longitudes extendidas.
Esta medida es válida, segura y conforme a código, y compensa las limitaciones físicas del cableado largo.
5. Conclusión técnica
El incremento de longitud de cables de termopar y potencia de 30 m a 60–90 m no afecta la teoría del termopar, pero sí afecta el comportamiento real del sistema debido a:
- Mayor captación de ruido electromagnético.
- Mayor caída de tensión en cables de potencia.
- Mayor desgaste térmico del cableado.
- Mayor sensibilidad del control ON/OFF a perturbaciones.
- Efecto acumulado de empates y conectores.
El resultado es:
- Lecturas inestables.
- Curvas con oscilaciones.
- Menor eficiencia de calentamiento.
- Mayor estrés en cables eléctricos.
La mitigación aplicada —reducir velocidades de calentamiento y enfriamiento— es técnicamente correcta y ha demostrado restablecer la estabilidad del proceso y el cumplimiento con ASME.
Nota Final
Hay que recordar que la configuración de la máquina de relevado de esfuerzos más vendida es la de 6 salidas misma que solo viene con 12 juegos de cables, un par por cada salida y que el requerir utilizar más cableado conlleva el desembolso de cantidades de dinero no consideradas por lo general en las cotizaciones de servicios (Que ya tuvo un análisis de tiempos de trabajo previos para el precio). Se debe de dar conocimiento al cliente que el rango de acción de un equipo de relevado de esfuerzos es de 30 metros en línea recta, curvas, subidas y bajadas disminuyen dicho rango. Además de que el equipo fue diseñado para trabajar con las dimensiones de cables con que se suministra pudiendo ser de menor longitud pero no mayor a esta.
Acerca del Autor
Ing. Juan Carlos Vega Vázquez
Ingeniero Industrial que se ha desempeñado por 23 años en el área de Tratamientos Térmicos en Sitio, cuenta con Diplomado en normas API 510, 570 y 653 por parte de COMIMSA, Curso en Fundamentos de procesos de Calentamiento por parte de Industrial Heating Equipment Association´s (IHEA EEUU) y Curso como nivel 2 en PT, LT y VT; Así también como Registro ante la STPS como Agente Capacitador Externo en Materia de Relevado de Esfuerzos y Certificado de Competencia para Impartición de Cursos en el Estándar EC0217 por parte del Consejo Nacional de Normalización y Certificación de Competencias Laborales (Conocer).
