Regulación del calor en el armario de control

Uso y aplicación adecuados de los calentadores del gabinete de control

El uso adecuado de calentadores en gabinetes puede mejorar la confiabilidad, la eficiencia y la vida operativa de los equipos eléctricos al evitar la condensación dentro del gabinete, eliminando así la corrosión de los componentes y las superficies metálicas. Sin embargo, los efectos de demasiado calor y/o calor concentrado en un área del gabinete pueden causar más daño que bien. Para fines anticondensación, la cantidad adecuada de calor necesaria debe basarse en la potencia calculada requerida (vatios) para calentar el gabinete a una diferencia de temperatura de 5 a 7 grados Celsius por encima de la temperatura ambiente exterior.

Normalmente hay dos tipos de tecnología de calentador disponibles para aplicaciones de gabinetes de control: calentadores de tira y calentadores de coeficiente de temperatura positivo (PTC) autorregulables. Los calentadores de tira existen desde hace más tiempo, se basan en un elemento de resistencia fijo y, por lo tanto, funcionan con una potencia de salida fija. Este tipo de calentador requiere un termostato para encender el calentador por debajo de una temperatura establecida y apagarlo por encima de la temperatura establecida para controlar la temperatura del gabinete. Por lo general, los calentadores de tira solo proporcionan calor radiante, lo que resulta en gradientes de temperatura extremos con el calor concentrado en los equipos más cercanos al calentador, mientras que aún se puede formar condensación en las áreas más alejadas del calentador. El calentamiento excesivo localizado causado por los calentadores de tira puede provocar una sobrecarga térmica involuntaria de los dispositivos de protección, como disyuntores, deterioro del aislamiento del cable y deformación/fusión de componentes plásticos como conductos de alambre. Los bloques de terminales y el cableado más cercano a los calentadores de tira están expuestos a altas temperaturas, lo que posiblemente cause daños térmicos. Cuando se daña el aislamiento del cable, aumenta el riesgo de fallas al igual que el riesgo de fallas del equipo, los cuales pueden afectar negativamente la seguridad del personal.

Durante el clima frío, cuando se requiere una cantidad significativa de calor para alcanzar la configuración del termostato, o en aplicaciones de uso continuo durante todo el año, es probable que un calentador de tira tradicional eleve la temperatura del área alrededor del calentador muy por encima de los niveles deseables. Esto puede resultar en una distribución desigual del calor en el gabinete con áreas que miden temperaturas mucho más frías más alejadas del calentador de tira.

Los calentadores PTC, por otro lado, utilizan un elemento de resistencia variable que cambia la resistencia en respuesta a los cambios en la temperatura del aire. A medida que la temperatura del aire disminuye, la resistencia del elemento calefactor disminuye, lo que permite que fluya más corriente a través del calentador, lo que hace que aumenten los vatios efectivos de calor. Del mismo modo, a medida que aumenta la temperatura del aire, aumenta la resistencia del elemento calefactor, lo que permite que fluya menos corriente a través del calentador, lo que hace que disminuyan los vatios efectivos en calor. Los calentadores PTC están disponibles con ventiladores para hacer circular el aire en el recinto y producir una distribución más uniforme del calor por todo el recinto. Debido al elemento de resistencia variable, los calentadores PTC no requieren un termostato para controlar el funcionamiento, pero los termostatos se pueden usar en aplicaciones especiales donde las temperaturas ambiente pueden exceder los 40 °C y no se requiere calor suplementario en un gabinete o para aumentar la potencia de salida cuando las temperaturas son más bajas. de lo deseado.

A continuación, en la tabla de temperatura máxima, se muestra una comparación entre un calentador de tira (sin PTC) y un calentador PTC, ambos sin termostatos que puedan limitar su potencia de salida. Dependiendo de la temperatura ambiente, los calentadores PTC se estabilizan ligeramente por encima de esa temperatura ambiente, mientras que los calentadores de tira continúan generando tanto calor como sea posible.

Para seleccionar un calentador

1. Calcule la potencia (vatios) necesaria para el tamaño de su gabinete en particular. Para estimar el calor necesario del recinto (basado en el aire de convección natural que se mueve a menos de 5 m/s), utilice esta ecuación: Julios/segundo = Watts = hx A x TDonde h = coeficiente general de transferencia de calor W/(m^2K) – El el valor de h es difícil de calcular y es diferente para prácticamente todas las aplicaciones; sin embargo, para gabinetes exteriores rectangulares con pequeñas cantidades de ventilación y montados en un soporte vertical, el valor típico está entre 5 y 10. Usar 10 representará el "peor de los casos" en un ambiente más ventoso. A = Área de superficie expuesta del gabinete ( m^2)T = Diferencia de temperatura deseada (K) – Para fines anticondensación, el valor típico es igual a 5. Se puede usar un valor más alto para aplicaciones particularmente húmedas. EJEMPLO: Un gabinete de 3.5 pies de ancho, 4 pies de alto y 1 pie de profundidad montado en una pared plana tendría superficies expuestas equivalentes a 29 pies^2 o 2.7 m^2. Vatios = hx A x T = 10 x 2.7 x 5 = 135
2. Dibuje una línea horizontal correspondiente en el cuadro de selección (consulte el cuadro Agua versus temperatura de entrada del calentador a continuación) según la potencia calculada en el Paso 1 anterior.
3. Determine la condición de temperatura ambiente más alta para la aplicación del gabinete y dibuje una línea vertical correspondiente en la parte inferior del cuadro.Ejemplo: El mismo gabinete del ejemplo anterior se encuentra en un lugar donde las temperaturas del aire más altas suelen alcanzar los 45 °C. La línea vertical debe dibujarse a 45 °C y cruzarse con la línea horizontal de 135 vatios en el Paso 2.
4. Seleccione el calentador más cercano que se cruce arriba y a la derecha de las líneas de intersección dibujadas.Ejemplo: Para esta aplicación se seleccionaría el calentador de 200 vatios. NOTA: Si el funcionamiento a alta temperatura hubiera sido de 65 °C o más, el calentador de 300 vatios habría sido apropiado para la aplicación.

Se pueden tomar medidas para evitar problemas como altas temperaturas en el gabinete, así que recuerde sus opciones: calcule y seleccione adecuadamente la cantidad de calentadores y el tipo de tecnología que necesita en el gabinete, use calentadores con ventiladores para distribuir uniformemente el calor y considere agregar termostatos a su calentadores en lugar de seleccionar calentadores de uso continuo para evitar el sobrecalentamiento de sus gabinetes.