Las organizaciones industriales pueden impulsar la descarbonización cambiando los sistemas que utilizan combustibles fósiles por otros eléctricos en los calefactores de proceso. Este tipo de electrificación debe realizarse con un enfoque sistémico, teniendo en cuenta todo el circuito térmico. Entre todos los componentes necesarios para cambiar a un sistema eléctrico, los paneles de control se encuentran entre los más importantes. 

En aplicaciones a gran escala es necesario diseñar los paneles de control para maximizar la fiabilidad, la accesibilidad y la seguridad. 

En este artículo, Jeff McClanahan, responsable del segmento de negocio de la empresa de tecnología industrial Watlow, explica por qué es fundamental utilizar una metodología sistémica en la fabricación de componentes para electrificación. 

Entre todos los componentes necesarios para cambiar a un sistema eléctrico, los paneles de control se encuentran entre los más importantes.

La cuestión de la electrificación no es tanto si o cuándo, sino cómo. En todo el mundo, las empresas están dando prioridad a la reducción de su huella de carbono. En distintos sectores se observa una fuerte tendencia a adoptar sistemas eléctricos en el marco de un programa más amplio de descarbonización. 

Pero los detalles pueden resultar complejos. No es fácil cambiar calefactores de gas por eléctricos, por ejemplo, sin tener en cuenta también el tamaño, la ubicación y la conectividad del panel de control que regulará esos calefactores eléctricos. A su vez, estas consideraciones influyen en cómo y cuándo debe mantenerse el sistema, cuánto dura el tiempo de inactividad y cuáles son las perspectivas de ampliación futura.

Lo importante de un enfoque sistémico es tomar distancia y ver el efecto que pueden tener las distintas consideraciones de diseño sobre el sistema y sobre el proceso en su conjunto, en lugar de centrarse en el funcionamiento o la sustitución de una sola pieza. Un enfoque sistémico también repercute en los aspectos empresariales de un proceso industrial, ya que anima a los ingenieros a tener en cuenta el coste total de propiedad a la hora de comparar distintas opciones.

Abordar los retos a gran escala

La adopción de un enfoque sistémico en calentamiento de proceso fue fundamental en el diseño de los paneles de control Watconnect L y XL de Watlow. A continuación, examinamos con mayor detalle el diseño para ilustrar los potentes efectos de este tipo de enfoques.

Un enfoque sistémico implica buscar no una o dos soluciones para abordar un reto, sino todas las soluciones posibles para optimizar un resultado determinado. Un ejemplo puede ser la fiabilidad. 

¿Cuáles son las distintas formas de optimizar un sistema para que funcione casi al 100 %? Una forma de hacerlo fue examinar el diseño térmico del sistema en los paneles Watconnect. Todos los sistemas generan calor y el exceso de calor es enemigo de la electrónica. Por tanto, es fundamental optimizar el sistema para mantener controlado el calor.

Un enfoque sistémico implica buscar no una o dos soluciones para abordar un reto, sino todas las soluciones posibles para optimizar un resultado determinado. 

El diseño de Watlow intentaba aumentar el aislamiento del sistema, reducir la potencia en lo posible y mejorar el flujo de aire en todo el sistema. Se mejoró el propio flujo de aire empleando ventiladores de entrada y salida EC de alta fiabilidad con monitorización avanzada, que proporcionan el doble de flujo de aire en comparación con los ventiladores estándar del sector. 

Por tanto, un mejor control del calor residual en el panel permitía a Watlow prolongar la vida útil de los componentes electrónicos y aumentar significativamente la fiabilidad.

La adopción de un enfoque sistémico en calentamiento de proceso fue fundamental en el diseño de los paneles de control Watconnect L y XL de Watlow.

Otras consideraciones de diseño pueden ser las opciones de accesibilidad. Una puerta de panel más pequeña en la unidad proporciona acceso al 90 % del sistema, a la vez que protege al usuario de los componentes de alta tensión. 

Esto permite a una persona solucionar los problemas del sistema mientras está en funcionamiento y sin los problemas de seguridad que conlleva abrir el panel mientras está "en caliente". También brinda una mayor disponibilidad, ya que no es necesario apagar el panel para investigar problemas menores.

Los paneles Watconnect también están diseñados con interconexión de alimentación interna de cobre sólido para reducir la expansión y la contracción. Esto es especialmente importante en las uniones de alta resistencia, ya que cuanto más se calienta este componente cuando se fabrica con una alternativa al cobre, mayor es el riesgo de fallo.

Por último, aunque se considera que los paneles son grandes, solo ocupan el 50 % del espacio que requieren los paneles de la competencia. Por esto, pueden resultar más fáciles de instalar en espacios limitados. Además, si sustituyen equipos existentes, pueden liberar espacio para otros equipos críticos, lo que permite futuras ampliaciones.

Las organizaciones industriales pueden impulsar la descarbonización cambiando los combustibles fósiles por sistemas eléctricos en los calefactores de proceso. Pero no se trata de un simple cambio. Es necesario adoptar un enfoque sistémico para analizar cómo afectarán los componentes individuales a todo el sistema.

Si bien la tecnología de paneles de control no es nueva, la fabricación de paneles de control para aplicaciones a gran escala plantea nuevos retos. Para abordar con efectividad los retos de la electrificación, estos paneles de control deben diseñarse para maximizar la fiabilidad, la accesibilidad y la seguridad, y ocupar menos espacio.