Beneficios de una buena ventilación en gabinetes de control

La gestión de las temperaturas en gabinetes eléctricos es una de las funciones más importantes para garantizar la estabilidad y confiabilidad en las instalaciones y procesos de producción de las industrias

Por José Alberto Llavot

La experiencia en este tema sobreviene de las solicitudes de colaboración en diseño, y consiste en que muchas de las especificaciones que existen en el mercado generalmente están sobredimensionadas (en térmicos de Capex), o bien, presentan un exceso de temperatura exterior.

Por ejemplo, están las especificaciones o descripciones climáticas de los países de Oriente Medio, en los que la temperatura exterior en las instalaciones oscila entre los 55 a 60º C. En zonas industriales, el grado de calor también es elevado, por lo que una de las claves para alcanzar la eficiencia es saber qué pasa en el exterior. En efecto, el conocer de manera correcta el valor de la temperatura exterior es fundamental para poder proponer una solución térmica energéticamente eficiente.

Observar con antelación las condiciones reales de la instalación, ya sea nueva o existente, permitirá dimensionarla correctamente. Es bajo estas circunstancias cuando es posible alcanzar un ahorro importante en Capex y Opex, tanto en la solución térmica como en la energía que se consumirá, consiguiendo una instalación mucho más fiable, eficiente y competitiva. Igualmente, siempre será recomendable, si es posible, medir el ambiente exterior para poder conocer el ciclo de temperatura, humedad y/o punto de rocío que existe cerca de la instalación.

¿Qué riesgos se asumen si no se tiene en cuenta esto?
De acuerdo con diversas estadísticas, y como se observa en el siguiente esquema, el costo de un paro técnico en una industria de proceso continuo puede llegar a ser sumamente alto:

La recomendación, por lo tanto, es llevar a cabo un buen análisis previo de las condiciones de la instalación, existente o futura. Para ello, es necesario considerar los siguientes aspectos:

1) Temperatura y humedad exterior: valores máximos, mínimos y promedios
Idealmente debería existir un delta de temperatura dT=T int deseada -T exterior de mínimo 5 ºC. Es decir: si se busca tener 35 ºC en el interior, entonces, hay que disponer, como mínimo, de 30 ºC en el exterior (y validar si es suficiente la delta T)

2) Calidad del aire: ¿qué tamaño presentan las partículas exteriores?
Existe una infinidad de ambientes. Por ejemplo, algunos de ellos contienen partículas de polvo procedentes de papel, cartón, harina, leche, vino, aceite, grasa, cemento o ferrita (que además es conductiva)

3) Agresividad del ambiente exterior para los equipos
Un estudio riguroso y delicado es necesario. Esto con el objetivo de verificar cuáles son los componentes o equipos eléctricos y electrónicos susceptibles a riesgos, degradación o malfuncionamiento, como por ejemplo:

  • Ventiladores interiores (que enfrían componentes como variadores de velocidad, PLC, switches o SAI)
  • Conexiones (en circuitos de breakers, contactores, etcétera)
  • Busbars

Estos tres aspectos son esenciales para determinar si es posible y aceptable dejar entrar aire frío “en buenas condiciones” dentro de un gabinete de control o no. De esta forma, y con ayuda de un programa de cálculo térmico, se podrá dimensionar correctamente la opción más adecuada de ventilación, cooling u otras como intercambiadores de aire-aire o aire-agua.

Las soluciones pasivas siempre a favor
Estas soluciones abarcan, por ejemplo, la localización de un gabinete en zonas por debajo de 30 o 35 ºC, la posición de éste (en qué lados está en contacto con la pared) o su volumen (equivalente al cojín de aire que se desea tener, es decir, qué inercia térmica tendrá la evolución de la temperatura interior en los momentos críticos de temperaturas exteriores de 55 a 60 ºC). Estos factores contribuirán a que la curva de temperatura interior se estabilice o crezca de forma no tan brusca.

De igual forma, ayudará que las soluciones térmicas activas estén optimizadas, a fin de ahorrar hasta 500 W de potencias de refrigeración en climatizadores de 3000 o 4000 W.

Cooling versus ventilación: buenas condiciones externas, un claro ganador
El ahorro energético más importante radica en proponer una solución de ventilación respecto a un climatizador, si los tres puntos anteriores se cumplen, como se establece en el siguiente ejemplo:

  • Temperatura exterior media: 30 ºC
  • Temperatura deseada en el interior: 35 ºC
  • Armario de control con 6 variadores de velocidad de 15 kW: 1.800 W a disipar

Mediante un programa de cálculo térmico, se observa que la solución de cooling demandaría un climatizador de 2000 W, mientras que la de ventilación tan sólo requiere dos equipos con dos rejillas que ofrezcan un caudal de 1.250 m3/h.

En conclusión, la reducción de costos puede ser de alrededor de un 70 por ciento, al igual que la reducción en el consumo de energía, al considerar estos factores: consumo eléctrico de la refrigeración: 970 W; consumo eléctrico de la ventilación (dos ventiladores): 150*2 = 300 W.

Costos de un paro técnico
El mínimo fallo en una instalación eléctrica puede ocasionar grandes pérdidas financieras para las compañías, sin importar el sector en el que se desempeñen.Por ejemplo, esto es lo que puede llegar a costar una hora de inactividad en diversos segmentos de negocio, dependiendo del proceso que resulte afectado:Industria de los microprocesadores: € 35,600,000 (795,000,000 mdp)
Servicios bancarios: € 2,940,000 (65,500,000 mdp)
Compra y reservación de boletos de avión: € 90,000 (2,000,000 mdp)
Fundición de metales: € 50,000 (1,110,000 mdp)
Operadores de telefonía móvil: € 47,000 (1,000,000 mdp)

Fuente: Schneider Electric

 

José Alberto Llavot
Gerente de Preventa y Desarrollo de Negocios para Schneider Electric en México y Centroamérica. Actualmente, se desempeña como responsable de la división de Negocios de Tecnologías de la Información como gerente de Preventa y Desarrollo de Negocio.