Fase 8: Armario de Control
En este artículo tratamos el diseño del armario de control (índice de las fases de diseño)
8-Diseño del armario de control.
Hay muchos factores que impactan en el diseño de un armario de control. La mayoría de ellos son comunes a todos los cuadros, ya sea basado en PLC o en DCS, pero hay otros que dependen directamente del tipo de aplicación y de la ubicación del cuadro eléctrico del PLC.
Estos factores son los siguientes:
- Optimización del espacio ocupado
- Espacio de reserva
- Reserva física y reserva equipada
- Mitigación del ruido eléctrico
- Montaje de dispositivos emisores de ruidos eléctricos (variadores, arrancadores, contactores, etc.)
- Temperatura en el interior
- Protección contra el medio ambiente (polvo, etc.)
- Protección contra accesos no autorizados.
- Entrada de cables
- Tamaño de las canaletas para los cables de campo.
- Tipo de alimentación principal.
- Distribución y protección de alimentaciones.
- Restricciones de montaje por componentes de seguridad intrínseca.
- Paneles especiales (Ex p. Ex d, Ex i).
- Tipo de terminales de campo y su ubicación.
- Tipo de acceso (frontal o frontal/trasero)
- Redundancia de dispositivos
- Minimización de los fallos de causa común
- Tipos de cables internos.
- Uso de cables prefabricados
- Uso de cabinas marshalling
- Puestas a tierra
Veamos a continuación sólo algunos de estos factores.
Distribución interna
La distribución interna dentro del armario de control es uno de los aspectos más importantes. Los criterios principales de diseño que debemos tener en cuenta son los siguientes:
- Separación de voltajes
- Entrada de cables
- Disipación de calor
- Acceso frontal y/o trasero
- Reserva de espacio y reserva de señales
- Otros: barreras Ex i, etc.
Ejemplo realizado con la herramienta Cabinet Layout:
Mitigación del ruido eléctrico
Hay diversas buenas prácticas de diseño para mitigar el ruido eléctrico y las interferencias electromagnéticas en los equipos más sensibles.
Tienen fundamentalmente que ver con la separación de señales de distintos voltajes, el apantallamiento de los cables cuando se requiera, la instalación de supresores o filtros cuando sea necesario, la correcta puesta tierra de los elementos y una adecuada distribución interna separando claramente las fuentes de ruido y las víctimas.
Temperatura en el interior del cuadro eléctrico
Este es un aspecto que no se cuida lo suficiente en muchos de los diseños que realizamos. Hay que tener en cuenta que la esperanza de vida de la electrónica se reduce un 50% por cada 10 °C de incremento de la temperatura ambiente.
Hay que realizar un cálculo lo más aproximado posible de la disipación de calor en el interior de la cabina para saber si es necesaria la instalación de algún ventilador o de un equipo de aire acondicionado.
Para ello es necesario tener en cuenta una serie de datos de diseño como son la temperatura ambiente exterior, la temperatura interna deseada, la disipación de calor de cada elemento, el material de la envolvente (chapa, poliéster, etc.) y su tamaño y la ubicación final del cuadro (sobre pared y aislado, al final de una fila de armarios, entre dos armarios, etc.).
Soluciones para ahorrar espacio en el armario de control
Hoy en día los fabricantes ofrecen muchas alternativas para ahorrar espacio y tiempo de montaje. Algunas de ellas son las siguientes:
- Reducción del tamaño de los bloques terminales.
- Uso de borne relé, borne fusible, bloques terminales multinivel.
- Montaje en rack pivotante.
- Reducción del tamaño de las canaletas (según tamaño cables)
- Optimización de la distribución interna.
- Módulos de E/S más flexibles (montaje horizontal o vertical) y con terminales incorporados.
- Optimización de la densidad de los módulos de E/S.
- Uso de otras tecnologías: E/S remotas, buses de campo, smartwire, etc.
Fallos de causa común
Los fallos de causa común son especialmente importantes cuando tenemos arquitecturas redundantes. El fallo de causa común se puede definir como el fallo simultáneo de varios componentes o canales independientes debido a la misma causa.
Hay muchos factores que influyen, tanto relacionados con el propio diseño (segregación, diversidad, etc.) como con la formación del personal y los procedimientos (personal inexperto, pruebas FAT poco exhaustivas, etc.)