Monitorización de armarios eléctricos: supervisión y protección de componentes
Es imposible imaginar un entorno industrial sin armarios eléctricos. Estos armarios cumplen funciones muy diversas. Por un lado, sirven para alojar componentes y protegerlos de la suciedad, el polvo y la humedad. Por otro lado, también funcionan como disipadores de calor, blindaje CEM y protección contra el contacto.
Los componentes instalados dentro del armario eléctrico quedan protegidos de influencias externas que podrían causar daños o averías.
Situación inicial
Si no se supervisa la temperatura, la humedad y la carga de corriente del armario eléctrico, se pueden producir fallos de funcionamiento. Si se prescinde de la visualización de los datos en tiempo real, tampoco se pueden extraer conclusiones sobre el estado de funcionamiento. Esto significa que un mal funcionamiento se detectaría tarde o una vez que la máquina ya está parada. Además, tampoco sería posible optimizar la gestión térmica o el consumo energético del sistema de refrigeración, por ejemplo.
Objetivo del proyecto
Mantenimiento preventivo y basado en condiciones según sea necesario
Con el fin de garantizar el buen funcionamiento de un armario eléctrico, es conveniente el uso de los sensores de ifm y moneo para la monitorización de los siguientes parámetros:
. A continuación, podrá leer cómo se implementa la monitorización en cada caso.
1. Supervisión de la humedad y la temperatura
La humedad relativa es un factor crucial dentro de un armario eléctrico. La humedad puede penetrar en el armario eléctrico y dañar los componentes, por ejemplo, a causa de la limpieza, las precipitaciones o la humedad del ambiente. La medición constante de la humedad relativa en el armario eléctrico permite su detección a tiempo, evitando daños como la corrosión o los cortocircuitos. La humedad relativa debe oscilar entre el 20% y el 60%.
La temperatura es otro factor importante. Una temperatura interior máxima de 35°C se considera ideal. Una temperatura más alta tiene un efecto negativo en la vida útil de los componentes y, por el contrario, una temperatura demasiado baja no resulta eficiente y genera mayores costes, ya que se requeriría una refrigeración superior a la necesaria.
Ejecución
La supervisión es posible gracias a la instalación de moneo en un servidor central y a la activación del módulo moneo RTM.
Para la ejecución de la supervisión, se instala un multisensor IO-Link LDH292 de ifm para medir la temperatura y la humedad relativa dentro y fuera del armario eléctrico. De este modo, es posible tener en cuenta también las influencias de la temperatura ambiente. Ambos sensores se conectan a través de un maestro IO-Link IoT (por ejemplo, AL1350 o AL1950). A través del puerto IoT del maestro, el módulo moneo RTM central registra datos cada segundo.
Dado que el LDH292, además de la temperatura, registra también la humedad relativa en porcentaje como valor del proceso, esta variable de medición también se monitorea.
Los valores límite correspondientes para esta aplicación se definen sobre la base de las fichas técnicas de los equipos instalados en el armario de control.
Descripción general del sistema
- Sensor de temperatura y humedad dentro del armario de control (LDH292)
- Sensor de temperatura y humedad fuera del armario de control (LDH292)
- Maestro IO-Link (por ejemplo, AL1350)
Panel de control
2. Supervisión de la temperatura de puntos conflictivos
A pesar de registrar la temperatura interna del armario eléctrico, en determinados componentes del interior del armario se pueden producir los denominados puntos conflictivos, donde se generan altas temperaturas de manera parcial. Esto suele ocurrir en ciertos componentes electrónicos de potencia, como convertidores de frecuencia, servoaccionamientos o transformadores.
Estos puntos conflictivos tienen un impacto negativo directo en la vida útil de cada uno de los componentes. Debido a las altas temperaturas, los condensadores electrolíticos, por ejemplo, se secan más rápidamente, lo que provoca la parada completa de la instalación.
Estos puntos conflictivos no siempre se pueden evitar aplicando un cambio de diseño o una refrigeración activa. Por lo tanto, es aconsejable medir la temperatura directamente en el componente y registrar las horas de funcionamiento en función de la temperatura. Esto permite una sustitución o un mantenimiento preventivo del componente antes de que se produzca una avería.
Ejecución
Se instala moneo en un servidor central y se activa el módulo moneo RTM.
Para la supervisión del armario eléctrico, se instala un multisensor IO-Link LDH292 de ifm para registrar la humedad relativa y la temperatura en el interior del armario eléctrico. Para la supervisión de la temperatura, se instala también un sensor de temperatura con sonda plana (TS2229) directamente en el transformador. La señal analógica de temperatura se convierte en una señal IO-Link a través de la unidad de evaluación (TP3231).
Ambos sensores se conectan a través de un maestro IO-Link (AL1350). A través del puerto IoT del maestro, el módulo moneo RTM central registra datos cada segundo. El sensor de temperatura también está acoplado directamente a un contador de horas de funcionamiento. Este contador cuenta las horas de funcionamiento en función de la temperatura: si la temperatura es elevada, el conteo será más rápido y, si la temperatura es baja, el conteo será más lento.
Descripción general del sistema
- Sensor de humedad y temperatura (LDH292)
- Unidad de evaluación (TP3231) + sonda plana (TS2229)
- Maestro IO-Link (por ejemplo, AL1350)
Panel de control
3. Supervisión de la fuente de alimentación de 24V
En los armarios eléctricos en general y especialmente en los armarios instalados en el exterior, se debe prestar especial atención a la monitorización de la alimentación eléctrica. Las fuentes de alimentación de 24V no se suelen tener en cuenta en la supervisión. Este tipo de circuitos se protege mediante simples fusibles o sencillamente no se protege.
Sin la protección por fusible, existe el riesgo de sobrecarga de la fuente de alimentación; lo que, en el peor de los casos, puede provocar un incendio en el armario eléctrico.
Ejecución
Para la supervisión de la fuente de alimentación de 24V, se instalan fusibles electrónicos con IO-Link, compuestos por un módulo de alimentación (DF2101) y módulos con fusible (por ejemplo, DF2212 con corriente nominal de 2A). Se pueden conectar hasta ocho módulos con fusible a un módulo de alimentación; cada módulo con fusible está provisto de dos canales. De este modo, es posible supervisar y proteger 16 circuitos con una corriente total de 40A.
A través de la comunicación IO-Link se transmite permanentemente información actual sobre los módulos con fusible como, por ejemplo:
- Corriente nominal actual
- Tensión de salida
- Estado actual del equipo: cortocircuito, sobrecarga, baja tensión
Cada módulo de alimentación se conecta a través de un maestro IO-Link IoT (por ejemplo, AL1350 o AL1950). A través del puerto IoT del maestro, moneo RTM registra datos cada segundo.
La activación de un canal del módulo con fusible se transmite, por un lado, a través del estado del equipo. A continuación, moneo RTM puede evaluar este estado y se puede generar un mensaje automáticamente. Por ejemplo, mediante este mensaje se puede informar por correo electrónico de la activación del fusible a los responsables de área.
Además, el estado actual se visualiza directamente en el módulo con fusible correspondiente mediante un botón con LED de estado (verde = funcionamiento sin fallos, rojo = activación por cortocircuito o sobrecarga). Esto facilita la localización de averías y muestra directamente qué canal está afectado. El fusible se puede volver a conectar directamente utilizando el botón disponible.
Descripción general del sistema
- Módulo de alimentación y fusible electrónico (DF2101 + p. ej. DF2212)
- Maestro IO-Link (por ejemplo, AL1350)
Panel de control
Proyecto completado con éxito
En definitiva, la monitorización de armarios eléctricos con sensores y moneo RTM ofrece muchas ventajas en una gran variedad de aplicaciones:
- Es posible emitir alarmas automáticas y tempranas en caso de error.
- La optimización de la refrigeración o la calefacción permite ahorrar costes energéticos y prolongar la vida útil de los componentes del armario eléctrico gracias a una temperatura ambiente óptima.
- Se evitan daños y paradas imprevistas debido a la humedad y las fluctuaciones de temperatura en el armario eléctrico. De este modo, la supervisión permanente del rendimiento está garantizada.
