Foto: Gentileza ABB
En todo proceso industrial, los componentes (o parte de ellos) de los sistemas eléctricos y de automatización, se encierran dentro de envolventes (como gabinetes y tableros eléctricos), tanto para resguardarlos de entornos adversos, como para proteger a los usuarios. Sin embargo, al estar dentro de estas estructuras, las temperaturas de operación pueden superar los rangos soportados por el equipamiento, especialmente en ciertas condiciones geográficas (como a gran altura, donde la densidad del aire es menor).
Como señala Carlos Aninat, Gerente General de CLAS Ingeniería Eléctrica, el tener una temperatura no adecuada en tableros eléctricos reduce la vida útil, el rendimiento y las prestaciones de los equipos eléctricos y electrónicos de su interior. “La falla en el control del clima en un tablero, puede causar fallas inesperadas y afectar los procesos productivos de la industria o donde sea que el tablero preste servicio. En este sentido, si no existen sistemas de control de humedad y temperatura en el tablero, los equipos eléctricos pueden dejar de operar correctamente por sobre temperatura, baja temperatura o alta humedad”, agrega.
Al respecto, Víctor Rodríguez, Jefe de Negocios de Equipamiento de EECOL Electric, explica que la climatización para los tableros eléctricos “se vuelve esencial cuando su uso es para instalación en exterior y los cambios de temperatura pueden llegar desde los -5°C hasta los 40°C en situaciones extremas”.
Por su parte, Gonzalo Lazcano, Business Development Manager del Grupo Legrand Chile, destaca el hecho de que los tableros eléctricos incorporan hoy en día un sinnúmero de componentes más allá de los sistemas de protección, control y repartición: variadores de frecuencia, equipos de medida, equipos de comunicación, entre otros, y toda esta acumulación de componentes generan temperaturas elevadas al interior del tablero. “Cada uno de los dispositivos mencionados ve afectada sus características de funcionamiento ante variaciones de temperatura, por lo que es de suma importancia que, al momento de diseñar o prescribir un tablero eléctrico, se considere la gestión térmica del mismo, debido a que un mal diseño puede incidir en su buen funcionamiento y/o fiabilidad”, añade.
Entre las desventajas de no contar con un sistema adecuado de climatización para un tablero eléctrico, Alfonso Arancibia, Jefe de Ingeniería y Proyectos de Rexel Chile, menciona el sobrecalentamiento de conductores, operación (trip) indebida en interruptores termomagnéticos, humedad al interior del tablero, entre muchas otras. “Hoy en día, los procesos no deben presentar fallas, por lo que se vuelve fundamental corregir estas desventajas para mantener un sistema eléctrico en funcionamiento libre de fallas”, comenta.
Sobre los requerimientos más comunes de tableros eléctricos con climatización, Julián Vera, Product Manager de Power Enclosures de la División Low Voltage Products de ABB, comenta que actualmente el énfasis está en aplicaciones con variadores de frecuencia, banco de condensadores, UPS, cargadores, entre otras “donde sí se genera una alta disipación de calor en sus envolventes”. No obstante, el profesional sostiene que “lo esencial, en estricto rigor, debería ser evaluar cada solución, con el fin de asegurar que, en todo momento, el diseño del tablero y todos sus componentes funcionarán en condiciones de temperatura menos severas que las límites previstas en las normas de construcción”. Para Lazcano, la gestión térmica se torna esencial en sistemas de tableros para instalaciones que requieren asegurar la continuidad de servicio, como data centers, salas eléctricas, instalaciones de centros médicos, tableros instalados en la intemperie, etc.
Tecnologías existentes
De acuerdo a Vera, existen en la actualidad diversas opciones tecnológicas para los distintos tipos de climatización para un tablero eléctrico, entre los que sobresalen los dispositivos de ventilación, climatizadores, intercambiadores de calor aire-aire, resistencias calefactoras y enfriamiento por agua y aceite. Sin embargo, para elegir la alternativa apropiada para cada proyecto, los profesionales consultados recomiendan tener en consideración los siguientes datos:
• Tipo de envolvente y material de fabricación.
• Grado de protección IP.
• Características del ambiente alrededor del envolvente (temperatura, humedad y polución).
• Temperatura máxima (interior y exterior) del gabinete.
• Rango de temperaturas deseado.
• Espacio al interior del envolvente.
• Potencia a disipar (o calentar).
A lo anterior, Arancibia añade que las dimensiones del tablero (para calcular los requerimientos de BTU por m3), la altura geográfica donde se instalará, y la identificación de cualquier fuente de calor que se encuentre en su entorno. Al respecto, Vera acota que “las normas que se refieren a las envolventes y a los productos determinan los límites térmicos que no hay que sobrepasar. Les queda a los profesionales especializarse en el estudio y diseño térmico de las envolventes y tableros eléctricos”.
Entre los factores a considerar, se encuentra la superficie corregida (Sc). “La superficie que tomará en cuenta en sus cálculos, nunca será la superficie real del tablero. Esta debe ser recalculada o corregida tomando en cuenta diferentes parámetros, como el coeficiente de conductividad térmica de la envolvente (sea metálico o de poliéster); su forma física e instalación (a muro o en el suelo)”, concluye Lazcano.
Métodos de Gestión Térmica
• Disipación Natural: En todas las instalaciones de potencia limitada, nivel razonable de calor interno y en los que la superficie de la envolvente disipa en forma natural. Se debe disponer racionalmente los materiales en un tablero (poniendo arriba los que generan más calor). Si el espacio lo permite, complete esta instalación con aireadores o ventiladores para mejorar la evacuación del calor, para igualar las presiones internas y externas y para evitar, si es necesario, los fenómenos de condensación.
• Aireación Interna: Si dentro del gabinete existe un aparato aislado que genera mucho calor o si hay mucha diferencia de temperatura interna entre la parte superior e inferior de la caja, existen riesgos de puntos de calor. La aireación interna los evita, mejorando la disipación natural y limitando la condensación. Se aconseja su uso para temperatura ambiente baja o media baja y, por sobre todo, para envolventes estancos (en el caso de ambientes con polución). Este método mejora entre un 40% y 100% la disipación natural de la envolvente.
• Ventilación: Si en condiciones normales de temperatura y limpieza ambiental, la potencia a disipar es demasiado alta para ser disipada naturalmente o por movimiento de aire, se crea un exceso de calor en el interior. Por ende, hay que ventilar en los costados del tablero, instalando el ventilador preferentemente en la zona inferior, para favorecer la estanqueidad, para limitar el nivel sonoro y para permitir su funcionamiento a temperatura ambiente.
• Climatización: Si la temperatura externa es muy elevada (sea en ambiente normal o con polución) y que la potencia a disipar es importante, es imperativo refrigerar la temperatura interna del tablero. En ese momento, la climatización es el único medio de estabilizar la temperatura interna, llegando a un valor óptimo para preservar el buen funcionamiento de los componentes. Importante: El aire interno del tablero permanece puro aún estando en un medio con polución.
• Intercambio Térmico: El intercambio térmico es obligatorio, cada vez que, en condiciones normales de temperatura, no solo es importante la potencia a disipar, sino también los niveles de polución en el ambiente exterior (debiendo escoger un tablero completamente estanco). En ese momento, el intercambiador es la solución ideal, ya que permite disipar el calor conservando la estanqueidad original del tablero.
Fuente: Grupo Legrand Chile.
Con estos diseños y los equipamientos adecuados, se puede garantizar que las temperaturas al interior del envolvente no superarán los parámetros recomendados por los fabricantes de los componentes, evitando cualquier falla por este motivo y extendiendo la vida útil de sus sistemas eléctricos.
