Sistemas de automatización y supervisión remota
Publicado por Adelle Webber en
Sistemas de control remoto expuestos a condiciones adversas
La automatización y la supervisión a distancia de los sistemas industriales existen desde hace tiempo. En los últimos años, los procesos y la capacidad de transferencia de datos han mejorado considerablemente. Lo que antes requería un microondas especialmente diseñado y la transmisión de datos a distancia por radio, ahora se hace a través de torres de telefonía móvil y sistemas de satélite.
La conectividad remota siempre ha sido un reto para los ingenieros. Reducir el tiempo de inactividad, el control remoto y la resolución de problemas sin la presencia física del personal ha sido el objetivo de las operaciones remotas y las condiciones adversas.
Las ubicaciones remotas de transmisión de petróleo y gas, la oceanografía, la meteorología, la infraestructura de transmisión de energía, las instalaciones de energía solar, las estaciones de carga de vehículos eléctricos, los cajeros automáticos, etc., están conectados para la supervisión, la transferencia de datos y el control. Las capacidades de supervisión han mejorado con los avances en la tecnología de la comunicación.
Esta amplia red de monitores y transmisores suele estar sometida a condiciones meteorológicas adversas. La mayoría se encuentran en cajas eléctricas especialmente diseñadas para proteger los componentes operativos de las condiciones climáticas adversas.
La electrónica, los sensores, las baterías de reserva, los actuadores y otros componentes pueden verse afectados negativamente por el calor y el frío cuando se encuentran fuera de las fábricas e instalaciones de fabricación con control climático.
Sociedad Internacional de Automatización - Florida Expo
Hace poco asistí a una exposición de automatización en Tampa, Floridaorganizada por la sección local de la Sociedad Internacional de Automatización, ISA.
Todos los componentes parecen haber reducido su tamaño al tiempo que han aumentado su capacidad para medir, controlar y transferir datos a las aplicaciones que los analizan a distancia. El software de comunicaciones hizo hincapié en la ciberseguridad de los sistemas de transmisión y control
Al mismo tiempo, pocos de los fabricantes de componentes o software se han centrado en las condiciones extremas que pueden darse en lugares remotos. Esa tarea queda en manos de los integradores, empresas que diseñan recintos que albergan la electrónica de supervisión, control y comunicación de datos. O por los ingenieros de proyectos y procesos de las empresas industriales.
Los integradores y gestores de proyectos necesitan una gestión térmica.
Una vez identificada la ubicación y las condiciones climáticas anuales donde se ubicará el recinto, ¿a qué tipo de temperaturas extremas estará expuesto a lo largo del año?
La mayoría de los integradores sabrán qué caja con clasificación NEMA mantendrá alejados la humedad, los productos químicos, el polvo y otros contaminantes.
Entender el entorno interno y cómo las temperaturas y la humedad afectarán a los componentes es más complicado.
La condensación es un pésimo actor dentro de un armario de electrónica
La condensación y la corrosión pueden hacer que los sistemas de control eléctrico sometidos a temperaturas extremas dejen de funcionar. La primera defensa para evitar la condensación es un elemento calefactor colocado en un recinto eléctrico para mantener la temperatura dentro de un rango de funcionamiento adecuado para los componentes electrónicos.
La condensación se forma cuando la temperatura desciende en el interior del armario mientras la superficie de los aparatos eléctricos permanece más caliente que el aire. Es el mismo efecto que la niebla terrestre que se forma en el aire frío y llega al suelo o al agua más caliente. Ese rocío que se forma en el suelo es la condensación. El proceso exacto ocurre dentro de un armario eléctrico sometido a temperaturas exteriores extremas.
Se sabe que el calor es malo para la electrónica
El diseñador debe tener en cuenta si las superficies exteriores del armario están expuestas al sol. Todos conocemos las temperaturas extremas en el interior de los automóviles que se dejan al sol. La mayoría de los aparatos electrónicos tienen una temperatura máxima de funcionamiento de 120 a 140 grados Fahrenheit. El calor del dispositivo y el interior del armario se acumulan y pueden superar la temperatura máxima de funcionamiento.
La ventilación del aire exterior que circula por el interior puede no ser suficiente para bajar las temperaturas y a menudo puede introducir humedad adicional u otros contaminantes.
Freezing temperatures ca
Los fluidos no fluyen bien a bajas temperaturas. Los aceites hidráulicos y lubricantes pueden ralentizar los actuadores, como los brazos de las compuertas. Las impresoras que utilizan tinta o calor pueden dejar de funcionar. Las lentes de las cámaras pueden enturbiarse e interferir con los sistemas ópticos.
Las baterías de los sistemas de apoyo o la corriente de funcionamiento, como el rendimiento de los vehículos eléctricos, pueden reducirse drásticamente debido a las temperaturas bajo cero. Cualquiera que haya vivido en climas septentrionales conoce la dificultad de arrancar los coches en climas fríos y la necesidad de utilizar calentadores de bloque de motor.
Los controles eléctricos y los sistemas de comunicación no son inmunes a la disminución del rendimiento bajo temperaturas de congelación.
¿Qué tipos de sistemas de control están sujetos a las condiciones meteorológicas extremas?
La industria, las infraestructuras eléctricas, el gas y el petróleo, los dispositivos de control de tráfico, los cajeros automáticos, los sistemas de seguridad y muchos otros sistemas tienen controles eléctricos alojados en recintos situados en el exterior de los edificios que están sujetos a cambios en las temperaturas exteriores que pueden afectar a sus sistemas de funcionamiento.
No sólo la electrónica puede verse afectada por los cambios de temperatura o la condensación. Muchos sistemas de control exterior tienen sistemas hidráulicos, lubricantes, tinta y válvulas que se ven afectados por el frío extremo.
Los dispositivos médicos, los equipos de laboratorio, los equipos de servicios alimentarios y los equipos de producción se encuentran en el interior de las instalaciones, pero deben mantener un rango de temperatura preciso para su correcto funcionamiento. Abrir y cerrar las puertas de los recintos puede introducir humedad y cambios de temperatura.
Los calentadores eléctricos y los sistemas de gestión térmica son necesarios para coches, trenes, barcos y aviones, incluidos los equipos aeroespaciales. Las temperaturas extremas varían, pero la electrónica funciona entre los 70 y los 122 grados Fahrenheit.
Las resistencias PTC ofrecen autorregulación y durabilidad
Los componentes de calefacción suelen ser suficientes para controlar la temperatura en climas más fríos y evitar la condensación. Dispositivos de calentamiento PTC son preferibles porque se autorregulan y no requieren sensores de temperatura ni dispositivos de control adicionales.
Estos diminutos dispositivos son ideales para recintos pequeños que necesitan calefacción para evitar la condensación o impedir que se congelen otros componentes. El elemento calefactor con coeficiente de temperatura positivo controla automáticamente la corriente que circula por el dispositivo en función de la temperatura ambiente.
Cuando la temperatura ambiente es baja, el dispositivo se encenderá, permitiendo que fluya la máxima corriente a través del disco cerámico de estado sólido que se calienta hasta una temperatura establecida. La resistencia también aumentará a medida que aumente la temperatura del dispositivo, impidiendo que supere su temperatura de consigna.
Configuraciones de elementos calefactores PTC
Los discos cerámicos están incrustados en componentes de transferencia de calor. Cada uno está diseñado para una aplicación específica. Los siguientes son tipos de configuraciones de transferencia de calor PTC.
- calentadores de convección
- Mounted near the bottom of a cabinet, convection heaters transfer the PTC-created heat
- calentadores de superficie
- Están diseñadas para transferir el calor directamente a una superficie a calentar. Se fijan directamente a la superficie mediante tornillos o adhesivo de silicona.
- calentadores de cartucho
- Suelen ser cilíndricas y se insertan en los orificios de las matrices o a través de las paredes de los contenedores para transferir el calor directamente al punto requerido en los equipos de fabricación, médicos o de laboratorio.
- calentadores de aire o calentadores de aletas
- Los calentadores están diseñados para ser colocados en conductos donde el flujo de aire a través de la estructura del calentador transferirá el calor a través de los conductos a la cabina de un vehículo, vagón de tren, casa o espacio de la fábrica.
- ventiladores de calefacción
- Tienen ventiladores incorporados para mover el aire caliente del calentador hacia el aire circundante.
Cada configuración está disponible en varios tamaños para diferentes voltajes y potencias de salida.
Gestión térmica de los recintos de control eléctrico
Dependiendo de la aplicación, las consideraciones adicionales de gestión térmica requieren sensores y controles de temperatura, dispositivos de refrigeración y evaporadores de condensado. Los armarios eléctricos modernos se hacen lo más pequeños posible con micro PLC, módulos de datos, interruptores y dispositivos de comunicación.
El pequeño tamaño ayuda a minimizar el aire que necesita ser gestionado térmicamente, pero cuando se requiere, el dispositivo de control también debe ser compacto y fácil de montar dentro de la caja.
Opciones de montaje
Siga esto enlace para descargar la hoja de especificaciones en PDF del Hydrostat.
Aquí encontrará las especificaciones de otros termorreguladores de tamaño micro.
Muchas configuraciones de calefactores PTC pueden montarse en carril DIN o, en el caso de los calefactores de superficie, directamente en la superficie. Un pequeño ventilador de 1 X 2 pulgadas de 12 voltios PTC Calentador se puede encontrar aquí.
Cuando se requiere refrigeración y los componentes electrónicos deben estar protegidos del entorno externo, los sistemas de estado sólido Refrigeradores termoeléctricos Peltier pueden utilizarse. Estos dispositivos únicos utilizan la corriente continua para cambiar la temperatura a través de metales diferentes. Un ventilador incorporado distribuye el aire frío por todo el recinto.
Si necesita meter la cabeza dentro de un molde o recipiente, calentadores de cartucho son tan pequeños como 6 mm de diámetro por 48 mm de longitud. Estos microcalentadores pueden utilizarse en dispositivos médicos o equipos de laboratorio que requieren una fuente de calor puntual.
Soluciones personalizadas para sus aplicaciones
Cada aplicación es única y requiere soluciones únicas para la gestión térmica. Disponemos de ingenieros expertos en gestión térmica que le ayudarán a resolver los problemas de sus aplicaciones especiales. Cuando sea necesario, hay disponibles componentes personalizados y precios al por mayor.