Control de temperatura y humedad de tablero eléctrico para variadores de frecuencia

El control de temperatura de tablero eléctrico de un variador de frecuencia, es un factor que, si se pasa por alto, puede causar problemas importantes en el equipo es la protección de los variadores de velocidad (VSD) y otros equipos electrónicos que se encuentren dentro del cuadro eléctrico. A menudo, en la configuración y puesta en marcha de variadores de frecuencia y otros componentes de control en gabinetes eléctricos, se realiza en entornos de alta temperatura y/o alta humedad. Los componentes electrónicos del variador están clasificados para operar dentro de rangos de temperatura y humedad dados para garantizar la longevidad y la salida de corriente adecuada, por lo que existen riesgos reales e impactos en los costos asociados con ignorar las limitaciones ambientales.

Control de temperatura de cuadros eléctricos para variadores de frecuencia

Aunque existe cierta variabilidad de un fabricante a otro, los variadores de frecuencia  generalmente se reducen, es decir, su salida de amperaje nominal se reduce, para operar entre 40 °C y 50 °C. Por ejemplo, algunos fabricantes especifican que la corriente de salida debe reducirse en un 1% por cada 1°C por encima de 40°, teniendo en cuenta que estas unidades no están clasificadas para funcionar por encima de 50°. Esto se hace para acomodar el aumento de la resistencia a temperaturas más altas y para proteger los componentes electrónicos sensibles de una tensión excesiva. A veces, la clasificación máxima de 50 °C se mostrará en la información del fabricante como prevista para un uso de «trabajo pesado» o «sobrecarga». Esto no debe confundirse con la capacidad de sobrecarga requerida para aplicaciones de par constante: las demandas de carga más altas bajo el uso de par constante deben considerarse aparte de cualquier reducción de temperatura requerida. Los fabricantes pueden proporcionar curvas de reducción de potencia para sus Variadores de frecuencia que brindan los detalles relevantes.

Incluso con la reducción de potencia, se requiere un control adicional para mantener las temperaturas de los variadores de frecuencia en niveles aceptables. Esto se debe en gran parte a que los variadores de frecuencia  generan una cantidad significativa de calor mientras están en funcionamiento.

Las unidades más pequeñas (por ejemplo, de menos de 5 HP (3,7 kW)) suelen estar equipadas sólo con disipadores de calor externos, mientras que las unidades más grandes tienen uno o más ventiladores internos que se utilizan para aspirar aire sobre la electrónica.

Según los datos de algunos fabricantes, una unidad de 100 HP (75kW) puede disipar 5100 Btu/h (1,5kW) o más en condiciones normales de funcionamiento. Si ese calor está contenido dentro de un cuadro eléctrico, la temperatura interna puede exceder fácilmente los límites de temperatura y provocar una falla prematura del variador. Los fabricantes de variadores de frecuencia proporcionan requisitos muy específicos para los espacios libres de instalación y los métodos de montaje con el objetivo de garantizar que sus unidades se enfríen adecuadamente. Cuando los variadores se montan en la pared o en el piso como unidades independientes, estos métodos pueden ser todo lo que se necesita, pero la instalación dentro de los tableros eléctricos del variador de frecuencia a menudo exige un control de temperatura adicional. Este control de temperatura generalmente se proporciona mediante ventilación forzada de aire o enfriamiento por refrigeración.

En los casos en que la temperatura ambiente no sea excesiva, se pueden instalar ventiladores en las paredes o puertas del recinto. Los ventiladores están dimensionados para proporcionar flujo de aire según las recomendaciones de los fabricantes, que tienen en cuenta la disipación de calor de la unidad y suponen una temperatura ambiente máxima nominal. Los ventiladores también suelen estar equipados con filtros adecuados para proteger el contenido del gabinete del polvo y la suciedad; Los kits de filtros se pueden especificar para uso en interiores o exteriores según las necesidades.

Para Variadores de frecuencia más grandes, particularmente cuando los tableros eléctricos se instalan al aire libre en climas cálidos, se necesita refrigeración con equipos de climatización. No es raro que se requiera una capacidad de enfriamiento de 8000 Btu (2,3 kWh) o más dentro del panel para un variador de 100 HP (75 kW) y los componentes de control asociados. Los requisitos de refrigeración también pueden verse afectados por la ubicación de la instalación. Por ejemplo, los fabricantes recomiendan que los variadores y los cuadros eléctricos para variadores de frecuencia no se instalen expuestos a la luz solar directa; si esto no se puede evitar, entonces se recomienda algún tipo de refugio o protector solar. Simplemente ubicar la unidad en un lugar protegido del sol durante las horas más calurosas del día puede reducir significativamente las demandas de refrigeración; Se pueden encontrar herramientas específicas para calcular la demanda de enfriamiento en los sitios web de varios fabricantes de control de temperatura para gabinetes eléctricos.

Control de Humedad y condensación en tableros eléctricos para variadores de frecuencia

Los rangos de operación para la mayoría de los Variadores de frecuencia oscilan entre el 5 % y el 95 % de humedad relativa (sin condensación), por lo que en todos los casos, excepto en los casos extremos, la humedad no es un problema. Sin embargo, los tableros eléctricos para variadores de frecuencia sujetos a amplios cambios de temperatura pueden estar expuestos a la condensación. Por ejemplo, un cuadro eléctrico montado al aire libre en un clima templado puede experimentar temperaturas invernales de 0 °C o menos. Esto puede no ser un problema mientras la unidad está funcionando, pero si está apagada durante un período prolongado de tiempo, se puede formar condensación en los componentes internos. Este problema generalmente se soluciona instalando uno o más calentadores dentro del espacio dentro del tablero eléctrico; los calentadores se controlan termostáticamente y, por lo general, se enclavan para funcionar según el estado del variador.

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