Cableado sin canaleta: un soplo de aire fresco en el armario eléctrico
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La empresa francesa Numalliance SAS con sede principal en Saint-Michel-sur-Meurthe / Vosgos es líder del mercado en máquinas CNC para la transformación en frío de alambres, tubos y pletinas. Con las máquinas ofertadas se fabrican por ejemplo tubos de motores, de suministro de queroseno y de climatizadores para la industria aeronáutica. Pero entre los productos fabricados con las máquinas de NUMALLIANCE también figuran limpiaparabrisas, reposacabezas, elementos para la movilidad eléctrica, así como bastidores y rejillas para frigoríficos o para carros de la compra.
Optimización de espacio en el armario eléctrico
LÜTZE es desde hace muchos años socio de NUMALLIANCE. Con los cables superflexibles LÜTZE SUPERFLEX® comenzó entre ellos hace 25 años el primer contacto profesional. La gama de productos se amplió de acuerdo con el desarrollo de la tecnología de las máquinas y hoy en día incluye una selección muy amplia, que cubre toda la gama de cables de LÜTZE con unos 50 productos diferentes.
El sistema de cableado de los armarios de distribución de LÜTZE también se utiliza desde finales de los años 90, originalmente para aprovechar mejor el limitado espacio disponible en los armarios de distribución. En estrecha colaboración con el departamento de investigación de NUMALLIANCE se han llevado a cabo numerosos proyectos a lo largo de los años, desde los perfiles suministrados inicialmente sueltos para el auto-montaje de los sistemas de cableado, hasta los bastidores completamente ensamblados y listos para ser cableados inmediatamente desde 2007.
Una alta densidad de carga el armario eléctrico
Los modernos armarios de control pueden albergar un gran número de componentes y electrónica de potencia. No es de extrañar, ya que las aplicaciones son cada vez más pequeñas y eficientes. No obstante, toda esta electrónica genera calor y la temperatura en los cuadros eléctricos puede alcanzar niveles no deseados. Por ello, los fabricantes de equipos de climatización de armarios de distribución han optimizado considerablemente la eficiencia de sus sistemas de refrigeración en los últimos años, también debido al constante aumento de los costes de energía.
LÜTZE contribuye a esta vía de gestión de recursos con el sistema de cableado AirSTREAM que permite mejorar el clima en el armario eléctrico de tal manera que se pueda minimizar la potencia de refrigeración activa. A diferencia de la estructura convencional de armario eléctrico con placa de montaje, en el AirSTREAM, el plano de montaje y el de cableado están separados. De este modo se evitan canaletas desfavorables para el flujo de aire. Asimismo, se crea un efecto chimenea detrás del bastidor de cableado. Lo ideal es que el aire frío se dirija hacia abajo en la parte trasera y vuelva a fluir hacia arriba en la parte delantera. De este modo, en la parte trasera del cableado se genera una "Cool Zone" (zona fría). El resultado es que se crea una circulación permanente de aire entre la parte delantera más caliente y la parte trasera más fría del cableado.
Mediciones de temperatura durante la producción
Con el fin de poder aprovechar todo el potencial del sistema de cableado LÜTZE utilizado, el proyecto de cooperación más reciente entre NUMALLIANCE y LÜTZE ha consistido en realizar un análisis de temperatura en los armarios eléctricos AirSTREAM. Las mediciones realizadas por los especialistas de LÜTZE para determinar las temperaturas internas se llevaron a cabo en una máquina curvadora de tubos FTX. Una máquina que consiste en siete servomotores que pueden alimentar alambre, tubo plano y alambre de muelle desde una bobina de material con un diámetro entre 3 y 16 mm.
La temperatura en dichos armarios puede elevarse fácilmente hasta un nivel crítico debido a la muy alta densificación de las instalaciones y de los componentes presentes. Además, muchas máquinas se instalan en países con climas muy calurosos, donde la temperatura ambiente suele superar los 40 °C. Sin embargo, el sobrecalentamiento en el armario tiene el peligro de dañar rápidamente los componentes y provocar la parada de la máquina.
Para las mediciones se instalaron diez sensores de temperatura en un armario de distribución con unidad de climatización. Posteriormente, las mediciones se realizaron en condiciones reales durante la producción.
Los resultados de las mediciones proporcionaron una serie de datos básicos. Por ejemplo, no se pudo medir ninguna zona con calentamiento crítico en el armario eléctrico. Además, pronto quedó claro que la combinación de la unidad de climatizador y la conducción guiada del aire de refrigeración alrededor del bastidor de cableado garantizaría el mantenimiento de una temperatura entre 34 °C y 44 °C en todo el armario. Únicamente en la salida del convertidor se midió una temperatura máxima de 44 °C. La línea de temperatura de color naranja („Above Converter“) en la imagen 4 muestra esta temperatura directamente en la salida de aire del ventilador de convertidor de frecuencia. No obstante, esta temperatura puntualmente elevada no afecta al resultado global y se compensa con la homogeneización de la climatización del armario eléctrico en su conjunto. A modo de aclaración: básicamente en los componentes se generan directamente temperaturas más altas. No obstante, éstas son reducidas y homogeneizadas gracias a la mezcla de las capas de aire debida al diseño constructivo del AirSTREAM.
La línea de temperatura naranja (Above Converter) se encuentra directamente en la salida de aire del ventilador del convertidor de frecuencia que sopla los 44 °C fuera del convertidor. No obstante como se puede ver, baja en conjunto, dado que el aire de toda el área se nivela. Directamente en los componentes las temperaturas siempre serán más altas, pero éstas son disparadas y homogeneizadas por la mezcla.
Los valores calculados con antelación mediante el software online gratuito AirTEMP de LÜTZE fueron casi idénticos a los obtenidos durante la medición. En este caso concreto, se confirman los algoritmos e hipótesis de la filosofía de LÜTZE AirSTREAM.
Dejando de lado el área de succión del climatizador y, teniendo en cuenta la homogeneización del aire de salida del convertidor, hay una diferencia de temperatura de 4 K en todo el armario de control. Este resultado confirma la eficacia de todas las medidas adoptadas por NUMALLIANCE, como el posicionamiento térmico óptimo de los elementos electrónicos en el armario eléctrico, la elección del tamaño correcto del armario eléctrico y la optimización de la climatización y la circulación del aire mediante la tecnología AirSTREAM utilizada.
Con el uso del sistema de ventilador AirBLOWER, que está integrado en el marco de AirSTREAM, los armarios de control pueden seguir optimizándose. Complementado por el flujo de aire dirigido con la ayuda de los elementos de guiado de aire AirBLADE a las potenciales zonas de puntos calientes, se puede perfeccionar la homogeneización de las capas de temperatura en el armario.
Conclusión: la disipación de calor puede ser demostrada
El estudio demuestra que el uso del bastidor de cableado AirSTREAM permite un notable enfriamiento y homogeneización del clima del armario eléctrico. De este modo no sólo se protegen los dispositivos instalados ante un colapso térmico, sino que también se aumenta su vida útil.
Autor: Michael Bautz, Responsable de productos Cabinet en Friedrich Lütze GmbH