Contactores de estado sólido

por PROF. LUIS DOMINGO DÁVILA- Publicado en yo reparo (emlaces a más artículos al pie del artículo)
Nacido en Caracas - Venezuela el 17 de Octubre de 1957. Con estudios en electrónica, computación y tecnología automotriz. Graduado en Barcelona - España en 1980. Profesor de electrónica y hardware de computadores. Actualmente dedicado al servicio técnico de video y computadores.

En el último trimestre del año 2008 durante el transcurso de una conversación acerca de los controles electrónicos en la industria y las plantas de procesamiento y producción surgió el tema: ¿por qué se siguen usando contactores electromecánicos (con protección térmica por bimetálico, activación por bobinas [electroimanes] y conmutación por apertura y cierre de contactos metálicos?, se me preguntó: “¿acaso no existen componentes electrónicos capaces de manejar cargas de 20 o 30 amperios de manera eficiente, que no produzcan arcos y sin el desgaste que se produce en los contactos metálicos?.

En la actualidad ya podemos contar con excelentes componentes electrónicos de gran calidad, eficiencia y durabilidad capaces de manejar 50 amperios rms, es decir, 50A eficaces, tengo conocimiento de la existencia de los “relés de estado sólido” desde hace por lo menos 2 décadas y sé que día a día se logran avances impresionantes en lo que respecta a miniaturización y nanotecnología por lo que componentes electrónicos de estado sólido cada vez mas pequeños pueden manejar y controlar corrientes cada vez mayores.

Realizando una pequeña investigación en Internet conseguí suficientes datos para responder categóricamente que efectivamente ya podemos reemplazar los antiguos relés y contactores industriales de tipo electromecánico por pequeños, robustos y muy duraderos contactores y relés de estado sólido.

Tal como sucede en todos los casos donde usemos componentes electrónicos el enemigo público Nº 1 a vencer es: las altas temperaturas; pero los fabricantes han encontrado satisfactorias y económicas formas de compensar ésta limitación con el uso de radiadores disipadores de calor y la implementación de ventilación forzada que no es otra cosa que la disposición de ventiladores adecuados para desplazar el aire caliente y mantener aire fresco sobre los componentes y disipadores.

Presentación comercial de contactores de estado sólido

La apariencia de un relé o contactor de estado sólido es la de un bloque monolítico similar a la de los puentes rectificadores de gran amperaje y se muestran a continuación:

Relés de estado sólido SSR


Contactores de estado sólido


En la figura siguiente se puede apreciar el conjunto de disipador + ventilación forzada + componente de estado sólido.




A continuación tenemos enlaces a páginas en Internet correspondientes a algunos fabricantes de este tipo de dispositivos:

POWER-IO
Carlo Gavazzi
Allen-Bradley
ABB Inc. Low Voltage Products & Systems
EATON
Son por lo menos 50 los fabricantes actuales de este tipo de dispositivos y están disponibles en todos los mercados: Norteamérica, Europa y Asia.

Tal como podemos hacer con otros componentes electrónicos es posible conectar varios de estos relés de estado sólido (SSR=Solid State Relay) en paralelo para manejar corrientes muy grandes. En la figura siguiente se muestra

el diagrama esquemático de la estructura interna de un SSR



y un montaje en paralelo

























Una de las precauciones que se deben tomar al usar SSR y contactores de estado sólido es la de incluir supresores de picos transitorios entre los terminales donde conectaremos la carga, algunos modelos ya traen incorporados internamente supresores de picos pero es muy importante no olvidar el uso de estos componentes de tipo MOV para prevenir daños a nuestro SSR o contactor.















En definitiva podemos decir que estamos asistiendo al comienzo de la era de los relés y contactores de estado sólido que presentan las siguientes ventajas:

-Alta confiabilidad y larga duración – mas de 109 operaciones garantizadas por el fabricante
-Ninguna formación de arcos en los contactos, -baja EMI (emisión de Interferencias Electro Magnéticas => Electro Magnetic Interferences),
-capacidad de manejo de altos picos
-muy alta resistencia a las vibraciones y golpes
-muy alta resistencia a daños por agentes químicos agresivos y polvo por su robusto encapsulado en plásticos de alta densidad
-totalmente silenciosos: su funcionamiento no genera ruidos electromecánicos
-compatibles con controles lógicos y controladores programables PLC; disponibilidad de modelos compatibles con entradas analógicas, TTL y CMOS.
-muy alta velocidad de conmutación
-baja capacitancia de acoplamiento
-elevado nivel de aislación entre los circuitos de control y potencia (típicamente 5Kv mínimo) gracias a sus optoacopladores internos
-reducido tamaño con posibilidad de indicación de todos los estados por medio de LED’S

La próxima vez que pensemos en usar relés y contactores para manejar grandes corrientes tomemos en consideración a los modelos de estado sólido que sin duda durarán mucho más tiempo que sus contrapartes electromecánicos.


Articulo publicado en el boletín de noticias de yo reparo


Mas articulos deProf. Luis Domingo Dávila

¿Qué priorizar:cableado, onda portadora o zigbee?

http://automatismo-viviendas-ar.blogspot.com/2011/10/que-priorizarcableado-onda-portadora-o.html

Es bueno preguntarse esto, en breve contaremos una experiencia en dónde nos encontramos frente a esta disyuntiva. Nos demoramos en publicar la respuesta porque no queríamos influir en la dirección de obra, después quedó en el olvido, como se realizó una busqueda publicamos estas reflexiones.

En esycom.blogspot.com:La importancia del mantenimiento en domotica

En el blog de Esycom nos enteramos de esta nota sobre el mantenimiento que confirma la preocupacion exixtente entre los que estamos en la actividad por dar cada vez un mejor servicio.

Encontramos que en la mayor parte de las ocasiones, en el momento de planificar, proyectar e instalar un equipamiento domótico, no es tenida muy en en cuenta el posterior mantenimiento.

En efecto, la parte correspondiente a las operaciones a realizar a posteriori sobre la propia instalación carecen con mayor frecuencia de la deseada de un planteamiento correcto desde el punto de vista de la reparación, mejora y ampliaciones a efectuar sobre los diferentes componentes del sistema.

El mantenimiento puede abarcar de hecho una parte considerable del negocio que genera la Domótica. Lamentablemente, como decimos, la primera vez que se cae en la cuenta de su necesidad suele coincidir con el momento es que aparece el primer problema en la instalación domótica.

Del mantenimiento podemos decir que es común a todos los sistemas domóticos aunque cobra especial importancia en aquellos sistemas, como el KNX, en el que se precisa que los profecionales encargados de su diseño, instalación y configuración cuenten con una cualificación especial para estas labores.

Tanto si el usuario final de la instalación domótica es una persona particular como si el equipamiento domótico pertenece a un edificio más o menos grande (en cuyo caso es habitual que se disponga de un servicio de mantenimiento propio), se ha de tener absolutamente claro a quien se debe recurrir en caso de detectar una avería o necesitar una modificación de la instalación.

En ocasiones nos encontramos con que la empresa instaladora no coincide con la empresa integradora del sistema de automatización. Incluso podemos decir que la relación laboral entre ambas empresas no siempre se mantiene una vez finalizada la obra en cuestión, donde a menudo convergen los intereses que no son los mismos tras la entrega de la instalación.

En esos casos es habitual que, al llegar el día en que hay que recurrir a un profesional para intervenir en la instalación, el usuario y/o propietario no tenga claro a quien recurrir.

Si no está prevista la eventualidad, lo más común es que se recurra a la empresa instaladora. Sucede entonces que si dicha empresa carece de personal con la suficiente formación y cualificación, en otras palabras, si no dispone del conocimiento necesario del sistema instalado, poco podrá hacer de cara a satisfacer la demanda del usuario.

En este caso, la resolución del problema se demorará hasta que se encuentre al profesional adecuado en el mejor de los casos. En el peor, los errores de funcionamiento pueden ser agravados por una manipulación incorrecta del profesional insuficientemente preparado.

Observado y contrastado que lo citado anteriormente son situaciones que aparece un día tras otro en lo que a las instalaciones domóticas se refiere, nosotros nos animamos a ofrecer las recomendaciones que se presentan a continuación.

En el caso de un usuario particular lo más conveniente es tener siempre a mano los datos de contacto de un integrador cualificado y formado en el sistema instalado en su vivienda. No se recate a la hora de informarse de la trayectoria profesional en lo referido al sistema de automatización que equipa su vivienda. Evite las sorpresas.

En el caso de un responsable de una instalación de un edificio, lo que también se conoce como inmótica, lo más recomendable es formar a su propio equipo de mantenimiento, si existe, con conocimientos básicos del sistema de automatización. De este modo, el primer diagnóstico e incluso las primeras soluciones podrán venir por part de estos trabajadores. No está de más, al igual que en el caso anterior, disponer de un contacto solvente en forma de integrador para averías más serias o sencillamente para las modificaciones y ampliaciones del sistema.

Es cuestión de tiempo que la Domótica sea tan común para todos los profesionales de la electricidad que llegará el día en que esta cualificación que ahora señalamos sea la moneda de cambio común entre ellos. Las instalaciones de automatización son la evolución lógica de la instalación eléctrica convencional… es un camino sin retorno, el futuro.
Publicado por ESYCOM en 13:43
Etiquetas: DomoReviews

Experiencias en el mantenimiento del sistema de bombeo de tres elementos

En distintas páginas hemos contado la experiencia de desarrollar el sistema de bombeo de condominio.
Ya lleva instalado un año, durante tres meses funcionó en forma manual y desde diciembre lo hace en forma automática.
Aparecieron diferentes problemas:
- La suciedad del agua de red provoca el llenado de los filtros y entonces quedan abiertas las válvulas de retención, generando una pérdida de fuerza del fluído ascendente.
- Esta misma suciedad también ha generado la ruptura de las membranas de las válvulas solenides normalmente abiertas,
- También se ha roto una de esas electroválvulas NA por el golpe de ariete que genera la columna de agua en ellas.

¿Cómo nos enteramos de estos problemas? .....¿cuándo nos enteramos de ellos cuando el sistema había colapsado? No, el sistema fue dando avisos antes de que las situaciones fueran inmanejables.

Los componentes que han prestado una ayuda invalorables en el diagnóstico de la red has sido los sensores de flujo incorporados en el inicio de cada subred.
Estos sensores son eficázmente sensibles al volumen que transita por el caño medido, junto a los manómetros nos permitieron ver el comportamiento del los fluidos movidos.Por supuesto que su estado lo vimos exactamente en el visor del PLC.
La posibilidad de además seccionar la red ha sido otro factor importante en todo este proceso de diagnostico.

1er experiencia:Aparecen oscilaciones en los fluidos.
El primer síntoma de inconvenientes fue que aparecían oscilaciones en el nivel de presión de la red,-Lo informaba el sensor de flujo, si éste era muy prolongado interrumpía en funcionamiento del sistema generando una alarma para que se pasara al manejo manual.Desconociendo la causa exacta primero lo atribuimos a una falla en los motores pero después viendo que la presión del manómetro de esa columna caía a 0 después de apagarse el motor se comprendió que las válvulas de retención no estaban funcionando bien, procediéndose a limpiar tanto los tanques, como los filtros y allí se vió que una de las electroválvulas se había roto(La NA de la bomba central).

Mientras se realizaron todos estos cambios que afectaron al ala norte del condominio la otra ala funcionó normalmente, gracias al sistema de exclusión manual.

2da experiencia Una columna no se llena, el sistema deja de atender esa área y genera una alarma de anormalidad.
Ante la experiencia anterior pensamos que se había roto otra de las electroválvulas por el mismo motivo.Efectivamente estaba rota, pero no por lo mismo: al ser NA el golpe de ariete generaba una oscilación de los fluidos que las rompía, esto nos lo informó el proveedor de las mismas, así que ahora estamos en el proceso de cambiarlas e intercalar en esas dos columnas sendas válvulas de retención que amortiguen el efecto.Descubrimos un problema en los tiempos de aprovisionamiento del componente y este inconveniente nos permitió conocer otro fenómeno: aún cuando la electroválvula estaba rota, suponemos por el lugar donde la menbrana se había partido, el agua no pasaba bien: creemos que pasaba y al dividirse cerraba parcialmente la cañería, es así que quitamos la menbrana en su totalidad, retiramos la información del PLC de estado del tanque y cerramos la llave de paso manual de esa columna dejando todo el sistema en condición de seguir operando normalmente.
Todo gracias a la información recibida por los sensores de flujo.

Los usuarios solo han tenido dos horas de falta de servicio en esta segunda oportunidad, en la primer etapa hubo varias situaciones de tanques vaciados especialmente un fin de semana pero la situación se dió por otros motivos externos al sistema.

Un capitulo aparte es la recepción de la gente de toda esta situación, que abordaremos en otro momento.Para nosotros es una experiencia invalorable contar con un diseño tan amigable al operador y al experto de mantenimiento.Como proyectistas nos reconforta saber que nuestro diseño permitió informarnos de situaciones antes que las cañerías o los motores se rompieran, de tener un diseño adecuable a las circunstancia que permitiera aislar el problema y dejara funcionar el resto con normalidad.Cuando el ala norte fue la afectada el ala sur ni se entero, y cuando sólo una de éstas columnas la afectada las demás siguieron funcionando con normalidad.

Publicaciones anteriores
Sistema de bombeo 1er parte
El proyecto
Instalación 2da parte
Ajustes del proyecto durante el funcionamiento manual
El programa
Armado del tablero
Publicado por Vía D´oggi
Publicaciones de otros sobre el tema
La importancia del mantenimiento, en esycom(tomado de Domoreviews)

Otro desarrollo Zigbee en la Argentina

Hemos recibido la noticia de un nuevo desarrollo inalámbrico basado en la tecnología zigbee.
Con una distinta configuracion al presentado por la empresa de electricidad antes mencionada, pero que decidió demorar su lanzamiento hasta el año que viene, se está presentando este emprendimiento.
No permite hasta ahora el enlace emisor actuador en forma independiente como el otro pero concentra en un solo modulo cuatro actuadores.
Nos proponemos para dentro de un tiempo el estudio pormenorizado de ambos sistemas para ver en detalle las fortalezas y debilidades de cada uno.Es importante estar atentos al grado de apertura que tengan los diferentes desarrollos.En domótica ya es un aprendizaje del mercado la interoperatividad entre los diferentes productos, no quedar atados a un proveedor o producto es muy importante, ya que las instalaciones en viviendas no se hacen para el corto plazo.
Mientras tanto aquellos que estan buscando atender una demanda actual sepan que ya tienen en el mercado argentino una solucion zigbee probada.

Por otra parte en este enlace aquellos que quieren acercarse al conocimiento de la parte electrónica del sistema en este enlace tiene una aproximación
Tecnología ZigBee. Un Mundo de Soluciones Inalámbricas!.
En este foro podran encontrar el desarrollo de un debate sobre el tema,este debate muestra el esfuerzo de desarrollo de un grupo de técnicos ubicados en distintos países.todopic-zigbee
Publicado por Vía D´oggi

Páginas vinculadas
Desarrollo zigbee Argentino

Noticia: Inti informa: Sensores para control preventivo del hormigon en obras civiles

Un método preventivo
De cara a la necesidad de asegurar el monitoreo continuo de una obra civil -sin interrumpir su servicio ni correr con los elevados costos de contratación de personal capacitado y de instrumental específico-, INTI-Procesos Superficiales propone como solución el uso de sensores permanentes incorporados en la estructura. El desafío no es menor: consiste en maximizar la capacidad de predicción del deterioro por corrosión de estructuras críticas de hormigón armado (nuevas o en servicio) utilizando detectores construidos con tecnologías no tradicionales. Así es que en el Instituto se están desarrollando sistemas de sensado múltiple embebidos en estructuras de hormigón, en colaboración con el Centro INTI-Electrónica e Informática. Estos sensores -fabricados con tecnologías de película gruesa (ver recuadro)- permiten medir el potencial y la corriente de corrosión del acero, la resistividad eléctrica, temperatura, humedad y, eventualmente, variables mecánicas. Además, los sensores combinados se colocan en un arreglo tan pequeño, que no afecta la integridad del hormigón ni las armaduras. A partir de las mediciones de estas variables es posible detectar la agresividad del hormigón antes de que comience el proceso de corrosión de las barras de acero. Se trata de un método predictivo que permite la detección temprana de un ambiente corrosivo con el fin de programar reparaciones, evitando las consecuencias que podrían tener roturas imprevistas en las estructuras. De esta manera es posible aumentar notablemente la durabilidad de obras de infraestructura crítica como rutas, puentes, distribuidores de tránsito, muelles, tanques de almacenamiento, piletas de tratamiento de aguas y contenedores de hormigón armado para el tratamiento de residuos, entre otras, a través de un mantenimiento programado más efectivo.

Las mediciones pueden hacerse eléctricamente en el lugar y también transmitirse en forma inalámbrica para el seguimiento continuo a distancia de la estructura armada. La incorporación de Tecnologías de la Información y Comunicación (TICs) y la obtención de datos a distancia, vuelve aún más atractivo este sistema de medición, en especial, para estructuras de acceso geográficamente difícil o para aquellas de alto impacto socioeconómico. Por último, la tecnología de película gruesa utilizada en la obtención de los sensores, permitiría fabricarlos en el país a muy bajo costo.

Película gruesa: una tecnología milenaria que se renueva

El origen de esta tecnología se remonta a unos 3.000 años atrás, cuando los chinos desarrollaron el método de impresión serigráfica, mediante “mallas de seda” en la cual tejidos de hilos de seda muy finos eran ideales para depositar multicapas coloreadas con dibujos. La principal diferencia con aquel método reside en la composición de las pastas, en los materiales de las mallas utilizadas, y en el grado de sofisticación de los equipos de impresión.
A fines de los años 60, el proceso de película gruesa logra producir líneas conductoras finas con una alta densidad de componentes en un simple sustrato. A pesar de que en la actualidad la esencia de esta tecnología es casi idéntica a la utilizada hace más de 30 años, la composición moderna de pastas de película gruesa permite una expansión de la aplicación clásica -circuitos híbridos- hacia otras áreas como es la de sensores. Esta tecnología posibilita realizar -a través de los procesos de serigrafía y sinterizado a alta temperatura- transductores de alta confiabilidad, es decir, dispositivos que son capaces de transformar un determinado tipo de energía de entrada, en otra diferente a la salida. Estos dispositivos se obtienen al depositar capas de pasta o pintura con propiedades eléctricas específicas sobre un substrato aislante. El nombre del transductor indica cuál es la transformación que realiza (por ejemplo, electromecánica al transformar una señal eléctrica en mecánica o viceversa). Así podemos encontrar transductores electromecánicos, electroquímicos y electromagnéticos.

Contactos:
Carlos Moina, moina@inti.gob.ar
Liliana Berardo, berardo@inti.gob.ar
INTI-Procesos Superficiales