Fase 6: Fuentes de alimentación y magnetotérmicos
En este artículo tratamos el diseño de la fuente de alimentación y de los interruptores magnetotérmicos (índice de las fases de diseño).
6-Fuentes de alimentación y magneto térmicos
No siempre se pone toda la atención necesaria en el diseño del sistema de alimentación del cuadro de control y es un aspecto importante que puede influir mucho en la disponibilidad del conjunto, y por tanto de la planta.
Fuentes de alimentación
Veamos en primer lugar el caso de la fuente de alimentación de 24 VDC que encontramos en muchos armarios de control. Nuestras recomendaciones son las siguientes:
-Realizar un cálculo conservador de la potencia necesaria aplicando un factor de simultaneidad coherente y añadiendo al menos un 20% de reserva.
-Analizar el margen de tensión que admiten los consumidores de 24 VDC con objeto de diseñar correctamente la fuente de alimentación.
-Analizar el comportamiento de la fuente en todo el margen de temperatura de operación. Este dato nos lo proporciona el fabricante.
-Analizar el comportamiento de la fuente en el caso de micro cortes en la tensión de entrada, especialmente si estamos ante redes de alimentación inestables.
-Utilizar una configuración de fuente de alimentación redundante siempre que sea posible. Existen para esto diferentes tecnologías y módulos comerciales que permiten utilizar ambas fuentes de forma equilibrada.
-Analizar qué tipo de consumidores de 24 VDC tenemos y cómo vamos a distribuir y proteger las distintas líneas de alimentación. Hay que tener en cuenta en el diseño si alguno de estos consumidores puede demandar picos de consumo que afecten negativamente al resto, si es así será importante o bien tenerlo en cuenta en el cálculo de la potencia de la fuente o utilizar interruptores electrónicos ajustables en corriente.
-Analizar la eficiencia de la fuente de alimentación pues es importante tanto para el consumo eléctrico como para la disipación de calor dentro del armario.
-Dependiendo del entorno y de la aplicación analizar si es necesario incluir en el diseño alguna batería de condensadores para evitar problemas generados por micro cortes y huecos de tensión en el suministro, así como si es necesario utilizar convertidores DC/DC para aislar zonas entre sí o sistemas de alimentación ininterrumpida (SAI).
Distribución de alimentaciones
La distribución de alimentaciones y la selección de los interruptores magnetotérmicos no es en general complicado. Lo más importante es definir bien el número, los niveles y la intensidad de cada interruptor de forma que la protección de cada línea sea correcta y discrimine bien respecto a los niveles superiores.
Debe ponerse especial atención en que no haya fallos de modo común (“common mode failures”), es decir que no haya ningún fallo individual que provoque el disparo no intencionado de dos o más interruptores. Esto es especialmente importante cuando estamos diseñando un sistema redundante con alimentaciones redundantes y protecciones independientes en cada canal. Por ejemplo, no es un buen diseño si utilizamos un único interruptor magnetotérmico para alimentar las dos fuentes de alimentación del sistema redundante, o si utilizamos un único interruptor para toda la alimentación de los elementos de campo como electro válvulas, etc. En cualquier caso, todo esto depende de cuáles son los criterios de diseño y si el presupuesto es suficiente.
Otro aspecto a tener en cuenta en el diseño del sistema de alimentación es la diferencia entre la tensión alterna y la continua pues es muy habitual utilizar el mismo tipo de interruptores magnetotérmicos para todo sin analizar si realmente es correcto o no. La curva de disparo en DC es diferente con un factor de 1,3 (no hay paso por 0, amplitud inferior, campo magnético más bajo). Tener en cuenta que si queremos realizar un diseño muy eficiente en el que podamos ajustar la corriente de disparo una opción son los interruptores electrónicos ajustables. En determinadas aplicaciones esto puede ser necesario.
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