viernes, 27 de diciembre de 2019

Disipación de calor en armarios eléctricos

La disipación de calor en  armarios eléctricos alarga la vida de los elementos de control y evita  fallas de funcionamiento.

Disipación de calor en armarios eléctricos
Los armarios eléctricos cumplen la necesidad de proteger al personal de riesgos de descargas eléctricas,  y a los componentes al interior del  polvo y la humedad, de allí la idea de  una caja con puerta completamente cerrada.

Si al encerramiento del equipo de control se le agregan las condiciones adversas ambientales o de procesos productivos la temperatura juega un papel importante.

Disipación de calor en armarios eléctricos industriales
En  algunos casos  la temperatura al interior del gabinete debe ser controlada de manera que  no afecte el funcionamiento de los componentes del control.

 Los equipos con tecnología de información (TI), que almacenan datos y los que forman parte de líneas de producción industrial dada su importancia, contienen sistemas de climatización forzada, regulando niveles de temperatura y humedad para mantener en buen funcionamiento los equipos al interior del armario.
Armario de control sin aberturas para circulación de calor
Se considera que los componentes electrónicos  alrededor de 22 ºC. (Grados centígrados), tienen una expectativa de  vida útil del 100%, y que esta va disminuye a la mitad por cada  incremento de 10 grados.

Expectativa de vida útil por  temperatura
de equipo de control electrónico 
La temperatura considerable  máxima de alrededor de 40ºC al interior de un armario  se considera buena para el funcionamiento de componentes electromagnéticos como relevadores, contactores etcétera.

Las temperaturas relativamente altas pueden afectar los relevadores termomagnéticos de sobrecarga provocando paros inesperados de motores.

Las temperaturas altas  generan dilataciones en conexiones de conductores,  falsos contactos y riesgos de incendio.

Equipo con sistema de climatización
La temperatura media ambiente de “los cuadros eléctricos” con equipo de refrigeración se diseña para trabajar a 35ºC. El calor excesivo debe ser retirado para  el trabajo con eficacia de los componentes dentro del gabinete de control. 

Gabinete con espacio entre sus componentes
Los   gabinetes de control que no tienen  aberturas, pueden ser  diseñados relativamente más grandes,  con espacio considerable entre los componentes  y  con  estructura metálica   para que el calor se disipe por conductividad.

Centro Mexicano Francés en Gómez Palacio, Durango
Agradezco por las aportaciones compartidas a  los ingenieros Sergio Elías Reyes Medina del Centro Mexicano Francés del Conalep, y al Ing. Jesús Emmanuel Palacios de http://propecsa.com/  Gómez Palacio.







Disipación de calor pasiva y activa en armarios eléctricos


La disipación de calor pasiva y activa en armarios eléctricos mantienen las condiciones ambientales al interior del gabinete para que los elementos de control trabajen  con eficacia.

Disipación de calor pasiva y activa en armarios eléctricos
En los armarios de control de máquinas ubicados en áreas de trabajo con clima controlado sin polvo ni humedad,  “la disipación pasiva”  puede ser la adecuada.

 La disipación pasiva  utiliza dos fenómenos físicos naturales como la conductividad y la convección.

La disipación pasiva
En la conductividad el calor generado al interior se trasmite al armario metálico y de allí  al medio ambiente exterior.

La disipación pasiva por conductividad
La convección natural consiste en realizar aberturas para que de manera natural circule aire, para esto se realizan cortes y dobleces al armario para formar 2 rejillas  una a cada costado del gabinete.

Armario eléctrico con rejillas para ventilación por convección natural
Armarios  de control de tecnología de la información  y de control de líneas de producción utilizan la climatización activa, la intención es evitar paros causados por altas o bajas temperaturas en su  interior.
  
La disipación activa utiliza ventiladores o equipo de refrigeración para sustraer el calor excesivo generado. 

Disipación activa
La climatización con  convección forzada utiliza ventiladores o extractores para impulsar el aire caliente del interior del armario y expulsarlo hacia el exterior.

La disipación con convección forzada
Las aberturas se cubren con rejillas plásticas que permiten la entrada de aire y tener acceso a filtros sin necesidad de uso de herramientas

Los acondicionadores industriales de temperatura y humedad para  armarios con refrigeración y des-humificador utilizan controladores de temperatura y humedad.
Climatización activa con sistema de refrigeración
La temperatura se controla entre 35 y 28 ºC, (grados centígrados)  y la humedad preestablecida automática mas alta es del 75%.

Centro Mexicano Francés en Gómez Palacio, Durango.
Agradezco por las aportaciones compartidas a  los ingenieros Sergio Elías Reyes Medina del Centro Mexicano Francés del Conalep, y al Ing. Jesús Emmanuel Palacios de http://propecsa.com/  Gómez Palacio.










lunes, 23 de diciembre de 2019

Termostato electrónico para armarios de control eléctrico


El termostato electrónico para armarios control eléctrico regula las condiciones de climatización tomando  de referencia de temperatura valores de resistencia de  una sonda térmica.


Termostato electrónico para  armarios de control eléctrico

Una sonda es un dispositivo emisor que permite trasmitir un valor  de un lugar relativamente distante otro  receptor.

Una sonda tiene un bulbo “sensor”  y cables para conectarse al controlador efectúa una lectura, por lo que hace función de receptor, traductor y controlador, ambos la sonda y el controlador  conformar el termostato electrónico.

Termostato electrónico con indicador digital

Los instrumentos de medición industriales utilizan sensores, los sensores son la parte detectora de las sondas.


El sensor de temperatura aprovecha las características físicas de materiales conductores y semiconductores  en los que varia el valor de su resistencia eléctrica en función de la temperatura. 

Detector de temperatura por resistencia

Los sensores RTD son detectores termoresistivos se basan en la  variación de la resistencia de un conductor con la temperatura.


El sensor  RTD más común utiliza alambre de platino, como ejemplo el Pt100, tiene una resistencia de 100 Ω a 0 ºC y va aumentando su valor en Ohmios a medida que aumenta la temperatura.


Sensores térmicos

El bulbo sensor  llamado termistor es de muy  alta presición (de ± 0.1ºC a ± 0.2 ºC),  se fabrica de materiales semiconductores sinterizados, tienen comportamientos no lineales y casi no se ven afectados por el tiempo.


Los hay de 2 tipos, los que tienen coeficiente de temperatura positivo “PTC”, en ellos que la resistencia aumenta cuando aumenta la temperatura y los NTC de coeficiente de temperatura negativo, en los que la resistencia disminuye a medida que aumenta la temperatura.


Instrucciones de termostato electrónico

El  termostato para armarios de la marca Rittal SK3114200; se instala en la pared o puerta de armario, tiene opción de cambio entre °F a °C, temperatura de ajuste de 5 a 55 °C, calibrados de fábrica a 35 °C,  con sensor tipo NTC de 1800 mm de longitud (1 metro 80 centímetros), amplio rango de alimentación de 24 V cd. a 230 V ca. Con salidas de relé independientes (K1 y K2) y muestra las fallas de sensor en su pantalla.

Controlador de temperatura

Los nuevos controladores de temperatura  para sistemas de climatización de nueva generación, son de aplicación internacional gracias a la capacidad de conexión de alimentación multivoltaje, tienen pantalla táctil multilenguajes (8 idiomas) e incorporan interfases inteligentes USB (Universal Serial Bus), Ethernet (estándar de redes de área local para computadora y NFC (Near Field Communication).

Lo que les permite formar parte del internet de las cosas (IoT) enviar información por correo electrónico, supervisar con computadora historial e intercambiar información  con equipo como el teléfono móvil.

Centro Mexicano Francés del Conalep en Gómez Palacio, Durango.







lunes, 16 de diciembre de 2019

Termostato para el control de la climatización de armarios eléctricos

El termostato para el la control de la climatización de armarios eléctricos regula las condiciones ambientales de temperatura de su interior, para el funcionamiento con  seguridad y eficacia de  los equipos.

Termostato para el control de la climatización de armarios eléctricos

La gestión climática  es una especialidad que estudia  condiciones ambientales para prolongar la vida útil y evitar fallas en los equipos del control dentro de armarios eléctricos.

El control de  la temperatura más simple  es el termostato bimetálico los hay de tiras y de disco, convierten un cambio de temperatura en un movimiento mecánico.


Acción mecánica de termostato 

El termostato de función dual permite controlar cargas tanto de refrigeración como calefacción, y  se puede conectar a diferentes valores de voltaje (multivtensión).


 Va  dentro de una caja de plástico autoextinguible con orificios para que entre el aire  y detecte la temperatura del aire y su órgano bimetálico sensible a las temperaturas con retroalimentación térmica se opere;  abra y/o cierre el polo de ruptura brusca.

Diagrama de alambrado de termostato

El termostato ordena el funcionamiento de ventiladores o resistencias calefactoras.


Los ventiladores extraen el aire caliente, y por el contrario los calentadores  aumentan la temperatura por medio de resistencias radiales o resistencias con ventiladores.

Termostato controlador de calefacción

El termostato se coloca  junto a los elementos de control que se ven mayormente afectados por el calor, como controladores de velocidad, arrancadores suaves y  controladores lógicos programables entre otros.

Termostato y elementos de control eléctrico

Para detectar temperatura alta el termostato se coloca en la parte superior la razón es que al interior del armario el aire caliente sube y el aire frio baja por ser más pesado. 

Armario con termostato y ventilador extractor de calor

La carga admisible (amperios) en contactos debe de tomarse en cuenta, los siguientes datos corresponden a un termostato 3110000 de la marca Rittal, para cargas de 30 Watts (Vatios) en contactos (5 y 3) para cargas calefactoras es de 10 amperes y en contactos (5 y 4) de 5 amperes para ventiladores.

Su campo de regulación es de + 5°C  A + 60 ºC (grados centígrados)  para calentar tiene un contacto normalmente cerrado, para utilizar con ventiladores un contacto normalmente abierto.

Termostatos individuales
Los termostatos individuales se identificados  con el color de su selector de temperatura, el color rojo para calefacción y el color azul para ventilación.

La temperatura que se suele regular es de alrededor de 35ºC, la razón es evitar humedad.

Mecatrónica en Expo-Emprendedores del Centro Mexicano Francés del Conalep en Gómez Palacio, Durango

Mi agradecimiento al Ingeniero Emmanuel Palacios de  http://propecsa.com/   por las fotografías de control compartidas.









lunes, 25 de noviembre de 2019

Climatización de armarios eléctricos con sistema de refrigeración


La climatización de armarios eléctricos con sistema de refrigeración es una opción   cuando  en su exterior  hay condiciones ambientes  de temperatura altas o sustancias  agresivas para el control.

Climatización de armarios eléctricos con  sistema de refrigeración

Los procesos industriales y el clima suelen ser factores que generen temperaturas altas alrededor de los gabinetes eléctricos, y como  consecuencia se trasmita el calor al interior del armario.
Generación de calor alrededor de  armarios eléctricos

Los equipos de control  se diseñan para soportar temperaturas máximas de funcionamiento 50 ºC.

Las recomendaciones de fabricantes de equipos de climatización recomiendan temperaturas al interior  del gabinete de 35 ºC, temperaturas más bajas crearían condensación, y la humedad es dañina a los elementos eléctricos y electrónicos.

Los sistemas de climatización bien seleccionados evitan fallas y alargan la vida del equipo.

 Ambientes polvorientas, húmedos, aceitosos, vapores de sustancias químicas  no deben ser introducidas al armario, los gabinetes de control deben estar bien sellados y en estos casos  se emplean  equipos de refrigeración cerrada.

 Climatización con equipo de refrigeración

En la selección de equipo de refrigeración  se  toman en cuenta  varios factores, algunos son  tamaño y material del armario, calor que disipan los componentes internos, dimensiones del recinto, condiciones ambientales  de humedad etc.

Armario Industrial con equipo de refrigeración
 Si bien existen formulas y apoyo gratuito con software que orientan sobre la selección, la opinión de los expertos de las marcas líderes deben ser determinantes ya que cuenta con experiencia y equipos de medición para proponer mejores soluciones.

Pantalla digital de microcontrolador de temperatura
En cuanto al control los hay desde termostatos hasta microcontrolador electrónico con pantalla digital que muestra valores reales de temperatura y humedad, los valores de temperatura que se manejan van desde 35 a 28 grados centígrados (recomiendan 30 grados centígrados).

Refrigeración de armarios industriales
 Y la humedad relativa más alta preestablecida suele ser del 75 % después de un valor mayor al valor preestablecido la deshumidificación automática se inicia.

Propecsa 

Las industrias del norte de México, con climas extremos cuentan con
 http://propecsa.com/  “Ingeniería de control y automatización” empresa líder en climatización de tableros de control y  equipos.

Centro Mexicano Francés del Conalep en Gómez Palacio Durango







martes, 19 de noviembre de 2019

Climatización de armarios eléctricos utilizando ventiladores


La climatización de armarios eléctricos utilizando ventiladores es una alternativa para  crear condiciones de temperatura en su  interior  y evitar paros de producción.


Climatización de armarios eléctricos utilizando ventiladores

Algunos de los equipos de control principalmente electrónicos detectan aumentos mínimos de sobrecalentamiento.

El sobrecalentamiento de las unidades de control puede tener consecuencias fatales  como fallas y paros prolongados que afecten  la producción.

Reducción de calor con sistema  de ventilación

Un sistema con ventilación busca enviar el aire del ambiente exterior con temperatura inferior hacia el cuadro eléctrico con mayor temperatura.


Al armario hay que hacerle  al menos un orificio de entrada y un orificio de salida para remover el calor generado por los equipos de control.

El aire que se empuja dentro del cuadro eléctrico  se hace entrar y salir a través de filtros, ya que el simple polvo es dañino para los componentes.

Reducción de calor
 La convección natural  es insuficiente en la mayoría de los casos por lo que una alternativa económica   es  el uso de  ventiladores con filtro.


El sistema combinado utiliza la convección natural  y el aire forzado de un  ventilador.

El  ventilador con filtro debe instalarse en la parte inferior  a 1/3 del armario eléctrico y el filtro de salida  lo más cerca posible de la parte superior del lado contrario, esto ayuda a la convección natural del flujo de aire y evita formaciones de zonas calientes.

Instalación de ventilador con filtro  a la entrada y filtro a la salida


El  ventilador hace que se forme una ligera sobrepresión, y garantiza que el aire siempre entre  a través del ventilador con filtro y salga por la parte superior contraria.

Otra alternativa es sacar  el aire del interior por succión, es decir estar vaciando el aire caliente.

Instalación de ventilador con filtro  a la salida y filtro a la entrada

El empleo de ambos sistemas de enfriamiento también es utilizado.

Climatización con sobrepresión  y descarga de aire forzada

El  sistema de climatización utilizando ventiladores es simple y económico su montaje suele diseñarse pare remover sin herramientas filtros y ventiladores, mediante borne elástico.



La gama de caudal de los ventiladores va de los 20 metros cúbicos por hora a 900 m³/hr.

También se fabrican  ventiladores diagonales  (de 20 m³ /hr. a 700 m³ /hr.), con ellos  se consigue una mayor eficacia energética y un caudal de aire más constante hacia los componentes de control.

 En algunos casos se  puede optimizar aun más direccionando el  aire ya que se puede   mover y orientar de manera manual.

Centro Mexicano Francés del Conalep en Gómez Palacio, Durango.

Si el ambiente donde está instalado el armario es sumamente aceitoso, húmedo, demasiado polvoriento, o con ambientes industriales que obstruyan los filtros. Se emplea otro tipo de enfriamiento, por ejemplo un sistema cerrado con equipo de refrigeración es buena opción.