Quali sono i segni che l'isolamento interno in MgO di un riscaldatore in PTFE è stato compromesso dall'umidità?

La polvere di ossido di magnesio all'interno della zona fredda di un riscaldatore in PTFE è un ottimo isolante elettrico quando è asciutta. Ma è igroscopico-assorbe facilmente l'umidità dall'aria umida. Le fasi molto precoci di questa infiltrazione di umidità sono in genere piuttosto sottili, creando solo piccole anomalie elettriche molto prima che un riscaldatore subisca un catastrofico guasto a terra o un cortocircuito.

In molti sistemi industriali i primi segnali di allarme si verificano dopo periodi di fermo, clima umido o lungo stoccaggio. Gli elettrici sono i più affidabili. La lettura della resistenza di isolamento diminuisce e si ripristina sorprendentemente dopo un'asciugatura regolata. Queste classiche indicazioni del riscaldatore PTFE per l'umidità dell'isolamento MgO possono spesso dirti la situazione prima che si verifichi un danno irreversibile.

Perché MgO viene utilizzato all'interno del riscaldatore in PTFE
L'ossido di magnesio, talvolta noto come MgO, ha due importanti funzioni nei riscaldatori elettrici:

Isolamento elettrico del filo resistivo

Conduzione efficiente del calore alla guaina

L'MgO ha una resistenza dielettrica molto elevata e un'ottima conduttività termica se opportunamente compattato e mantenuto asciutto. Questa combinazione consente il funzionamento sicuro degli elementi riscaldanti ad alte temperature in sistemi di guaine in PTFE o PFA chimicamente resistenti.

Ma l’MgO è igroscopico, il che rappresenta una vulnerabilità a lungo termine. Se l'umidità penetra attraverso guarnizioni difettose, condensa o esposizione continua all'umidità, le caratteristiche isolanti iniziano a deteriorarsi.

Il primo segnale di avvertimento: letture di Megger in calo
Uno degli strumenti diagnostici più critici per quanto riguarda la salute del riscaldatore è il test della resistenza di isolamento eseguito con un megaohmmetro, generalmente indicato come megger.

Un normale riscaldatore sano e asciutto isolato con MgO mostra:

Resistenza di isolamento superiore a 100 MΩ a 500 VCC

Comunemente valori di intervallo gigaohm-in situazioni asciutte

La contaminazione da umidità dell'MgO provoca canali di dispersione elettrica attraverso la polvere isolante umida. Ciò provoca una diminuzione misurabile della resistenza di isolamento.

Schemi di lettura tipici-associati all'umidità
Inizialmente il deterioramento è generalmente lento:

Condizione del riscaldatore Resistenza di isolamento tipica
Riscaldatore asciutto e sano da > 100 MΩ a diversi GΩ
Leggera contaminazione da umiditàDecine di MΩ
Assorbimento significativo di umidità. Gamma bassa di MΩ
Gamma kΩ di contaminazione pesante o inferiore
Nella pratica si osserva un andamento molto significativo dopo i fine settimana umidi o la chiusura degli impianti. Un riscaldatore che venerdì ha superato un test gigaohm potrebbe leggere solo pochi megaohm lunedì mattina.

Questo degrado transitorio è altamente indicativo di umidità assorbita rispetto al collasso fisico della guaina.

Il test definitivo: recupero dopo la cottura-out
Un'asciugatura-che recupera la lettura è una confessione inequivocabile di umidità.

Questa è una delle differenze diagnostiche critiche tra l'isolamento MgO idratato e il danno strutturale irreversibile.

Processo di cottura controllato
Se si sospetta una contaminazione da umidità, il riscaldatore può essere asciugato leggermente come segue:

bassa tensione energizzata in un serbatoio vuoto e asciutto

Mettere in forno a temperatura regolata.

Aria calda, asciugatura a bassa umidità.

La temperatura di cottura-non deve superare i 110 gradi per evitare di danneggiare o deformare la guaina in PTFE.

Man mano che l'umidità viene drenata dalla polvere di MgO, la resistenza isolante spesso ritorna progressivamente al suo valore a secco originale.

Perché il recupero è importante
Quando la lettura del megger viene completamente ripristinata dopo l'essiccazione, il risultato è relativamente chiaro:

Probabilmente il fodero è ancora intatto

Il filo della resistenza interna non è ancora aperto

Lettura bassa, ingresso di umidità senza danni catastrofici

Una guaina fratturata o un isolamento permanentemente carbonizzato, invece, normalmente non si riprenderà dopo l'essiccazione.

Indicazione visiva: materiale bianco gessoso presente sulla guarnizione del terminale.
Un altro segno comune che spesso accompagna i test elettrici è un residuo bianco simile al gesso-che appare attorno all'area della guarnizione del terminale.

Questo deposito si trova spesso dove le linee elettriche penetrano nella resina epossidica o nel composto sigillante nella zona fredda del riscaldatore.

Cos'è in realtà il residuo
L'idrossido di magnesio può formarsi quando l'acqua si combina con l'ossido di magnesio. La sostanza finita ha il seguente aspetto:

Depositi polverosi bianchi

Sviluppo della crosta di gesso

Residui minerali asciutti attorno ai terminali

Questo residuo è un indizio diagnostico molto utile perché suggerisce che l'umidità è penetrata abbastanza in profondità da reagire chimicamente con l'isolamento MgO stesso.

Questo residuo, abbinato a letture irregolari della resistenza di isolamento, è una buona indicazione dell'esistenza di una contaminazione da umidità interna.

Come l'umidità entra nel riscaldatore
Esistono diversi modi tipici in cui l'umidità può entrare nei riscaldatori isolati con MgO.

Guarnizioni dei terminali (danni)
Le guarnizioni epossidiche che circondano i cavi di alimentazione potrebbero essere gradualmente compromesse da stress meccanici, vibrazioni o cicli di calore.

Condensa allo spegnimento
I riscaldatori alloggiati in luoghi umidi possono scendere al di sotto della temperatura del punto di rugiada ambiente e può verificarsi condensa interna.

Condizioni di conservazione insoddisfacenti
Nei magazzini umidi, i riscaldatori di riserva non alimentati spesso acquisiscono umidità attraverso difetti microscopici nelle guarnizioni nel tempo.

Respirazione termica
Il gruppo riscaldatore è soggetto ad espansione e contrazione con ripetuti cicli di riscaldamento e raffreddamento. Questo effetto di respirazione termica può aspirare costantemente l'aria umida verso l'interno per lunghi periodi di servizio.

Effetti a lungo termine dell'umidità non trattata
Inizialmente la contaminazione da umidità può sembrare reversibile, ma col tempo l’esposizione continuata causerà danni permanenti.

Quando rimane acqua all'interno del riscaldatore:

La corrosione del filo di resistenza interno accelera

L'ossidazione influisce sui contatti elettrici

La rigidità dielettrica continua a diminuire

Episodi di guasto a terra più frequenti

Alla fine possono svilupparsi cortocircuiti

Nelle fasi avanzate l'isolamento si rompe in modo irreversibile e i processi di cottura non producono livelli di resistenza accettabili.

Prevenzione
Diversi metodi di manutenzione possono aiutare a limitare il potenziale di contaminazione da umidità di MgO.

Prove di resistenza d'isolamento – Routine
I test di routine dei megger forniscono dati di riferimento e aiutano a identificare un lento degrado prima del guasto.

Magazzinaggio
Lo stoccaggio dei riscaldatori di riserva dovrebbe essere in:

Asciugare all'aria aperta

Imballaggio sigillato come richiesto

Ambiente fresco, con bassa umidità e temperatura costante

Ri-rigenerazione periodica
Ad alcuni sistemi piace mantenere le cose un po' riscaldate quando sono al minimo per aiutare a prevenire l'accumulo di umidità.

Ispezione del sigillo
Controllare regolarmente i sigilli dei terminali per:

Cracking

Cambio di colore

Formazione di residui

Allentamento meccanico

La rettifica tempestiva dei difetti della tenuta può evitare un'intrusione di umidità più profonda.

Conclusioni
Una significativa riduzione della resistenza di isolamento con residui gessosi bianchi vicino alla guarnizione del terminale è la caratteristica distintiva dell'isolamento in MgO idratato all'interno di un riscaldatore in PTFE. In molti casi, se diagnosticata precocemente, la malattia può essere risolta.

Se la dispersione elettrica è causata dall'umidità assorbita, anziché dalla rottura della guaina, una buona cottura-ripristinerà la resistenza di isolamento al suo valore a secco originale. Ma la contaminazione da umidità non trattata danneggerà il filo di resistenza interno e provocherà un guasto permanente.

Nella diagnostica dei riscaldatori, un megger è molto più di un semplice tester elettrico. In molti sensi è un misuratore di umidità per la condizione interna segreta, l'anima, della stufa stessa.