¿Qué hay que tener en cuenta al seleccionar una fuente de alimentación industrial?
¿Cómo se especifica la tensión de entrada necesaria?
¿Qué hay que tener en cuenta con respecto a la salida de la fuente de alimentación?
Elección de las opciones de montaje, refrigeración y terminación de la fuente de alimentación
Cómo asegurarse de que la fuente de alimentación cumple las condiciones ambientales y las normas del sector
Cómo especificar una fuente de alimentación industrial adaptada a sus necesidades
¿Qué hay que tener en cuenta al seleccionar una fuente de alimentación industrial?

Lo fascinante de los sistemas industriales es la ejecución continua y rítmica de su tarea, trabajando en armonía para ensamblar productos, preparar alimentos, construir vehículos y manipular materiales. Garantizar que estos sistemas permanezcan operativos 24 horas al día, siete días a la semana, no es tarea sencilla. Y, detrás de cada PLC, actuador y sensor, se necesita una fuente de alimentación que garantice la disponibilidad continua de alimentación. Entonces, ¿cómo seleccionar una fuente de alimentación que funcione de forma fiable en las difíciles condiciones a las que se enfrentan los sistemas industriales?

Las máquinas industriales necesitan fuentes de alimentación fiables para procesar materiales y fabricar productos.

¿Cómo se especifica la tensión de entrada necesaria?

El punto de partida para determinar la fuente de alimentación óptima gira en torno a tres parámetros técnicos: tensión de entrada, tensión de salida y potencia de salida. Si está construyendo una máquina que se instala permanentemente en su propio emplazamiento, esto viene definido por el suministro al que se conecta la máquina, por ejemplo, 230 VCA monofásicos a 50 Hz.

Sin embargo, si está construyendo equipos para exportar a todo el mundo, tendrá que tener en cuenta las distintas redes de suministro que puedan tener sus clientes. En estos casos, puede especificar una entrada de CA universal. Ésta oscila entre 85 VCA y 264 VCA, y admite entre 47 y 60 Hz. Aunque la corriente alterna es típica en los sistemas industriales, puede haber casos en los que sólo se disponga de un suministro de corriente continua (CC). Algunas fuentes de alimentación admiten además un suministro de entrada de CC de rango similar al de la entrada de CA, lo que permite cubrir estas eventualidades.

¿Qué hay que tener en cuenta con respecto a la salida de la fuente de alimentación?

Una vez aclaradas las opciones de tensión de entrada, es hora de analizar los requisitos de salida. Éstos vienen determinados por el equipo que se alimenta, como sensores industriales, PLC y actuadores como servoaccionamientos. Por ejemplo, aunque la mayoría de los PLC definen una tensión de alimentación de 24 VCC, normalmente pueden soportar una variación, incluido el rizado, de alrededor del ±20%.

Algunas fuentes de alimentación ofrecen dos o tres tensiones de salida diferentes, normalmente dirigidas a tensiones comunes o a salidas positivas y negativas. Si no se dispone de la tensión deseada, es posible utilizar dos fuentes en serie para conseguir la salida deseada. Deben utilizarse dos fuentes del mismo modelo y especificación de salida.

Figura 2: Diodos antiparalelos

La serialización de fuentes puede generar una tensión de salida más alta, pero se recomienda utilizar diodos antiparalelo para evitar tensiones inversas si los tiempos de arranque son diferentes.
La mayoría de las cargas definen un consumo de corriente típico y máximo, como 80 mA y 100 mA. Cuando se alimentan varias cargas, debe calcularse la suma de las corrientes máximas en el peor de los casos. Aprovechando la ecuación de la potencia, P = I × V, podrás definir la potencia de salida necesaria. Por ejemplo, si planea alimentar cinco de los PLC descritos, tendrá entre 400 mA y 500 mA, o una potencia necesaria de entre 9,6 W y 12 W a 24 V CC.

Si no dispone de una fuente de alimentación con la potencia necesaria, puede utilizar dos o más en paralelo para obtener la suma de la potencia disponible. Sin embargo, debes limitarte a consumir el 80% de la potencia total disponible. Factores como la temperatura y el envejecimiento también pueden provocar el envejecimiento prematuro de una de las fuentes, con lo que una unidad se estresaría y podría fallar. Elija fuentes del mismo modelo que funcionen al mismo voltaje o seleccione unidades diseñadas para funcionar en paralelo. En caso de duda, es aconsejable ponerse en contacto con el fabricante.

Figura 3: Fuentes de alimentación en paralelo

Las fuentes de alimentación pueden conectarse en paralelo. Hay que asegurarse de que ambas salidas tengan la misma tensión.

Elección de las opciones de montaje, refrigeración y terminación de la fuente de alimentación

En algunas situaciones, la aplicación define los requisitos de montaje y refrigeración de la fuente de alimentación. Por ejemplo, los carriles DIN o Hutschienen son una opción de montaje estándar para PLC y equipos relacionados, por lo que una fuente de alimentación de carril DIN es su mejor opción.

Existen unidades de hasta 600 W con refrigeración por convección, por lo que no hay que preocuparse por la ventilación forzada. De hecho, las fuentes de alimentación industriales evitan la refrigeración forzada, ya que constituye otro posible punto de fallo. Sin embargo, es necesario garantizar un flujo de aire adecuado para la convección natural, con 20 LFM (pies lineales por minuto) como especificación típica.

Otras fuentes de alimentación vienen en una carcasa metálica con soportes para chasis, lo que permite instalarlas en la aplicación con tornillos. Por último, si está construyendo una aplicación industrial a nivel de componentes, le interesarán las fuentes de alimentación montadas en placa de circuito impreso (PCB). Pueden ser de bastidor abierto, sin carcasa, o estar protegidas por una caja de plástico con un compuesto de encapsulado.

Figura 4: Carcasa_fuente_de_alimentación

La carcasa de las fuentes de alimentación varía desde las montadas en DIN (extremo izquierdo) y chasis (izquierda) hasta las montadas en PCB de marco abierto (derecha) y plástico (extremo derecho).
El tipo de montaje y la aplicación de destino a menudo conducen a opciones de terminación específicas. Las fuentes de alimentación de montaje en carril DIN y en chasis suelen ofrecer terminales de tornillo, lo que permite a los técnicos cablear la unidad con facilidad. También existen adaptadores para fijar las fuentes de alimentación de montaje en chasis a carriles DIN. En el caso de las unidades de montaje en placa de circuito impreso, deberá consultar los planos de la hoja de datos para conocer la distancia entre patillas y las dimensiones. Independientemente del tipo que elija, la mayoría de los proveedores también proporcionan planos CAD que pueden importarse a su software de diseño, lo que le ayudará a evitar problemas de colocación cuando construya su equipo.

Asegúrese de que la fuente de alimentación cumple las condiciones ambientales y las normas del sector

Si su sistema está sometido a vibraciones o golpes físicos con regularidad, querrá comprobar qué normas se han cumplido. Estos factores ambientales están cubiertos por normas como la EN 61373 y partes de la IEC 60068-2. También hay que comprobar la gama de temperaturas de funcionamiento y la humedad relativa sin condensación especificada. También puede definirse la reducción de potencia a temperaturas más altas y tensiones de entrada más bajas.

UL 508 es otra norma importante para los equipos de control industrial. La norma garantiza el cumplimiento de las pruebas de sobrecarga, resistencia dieléctrica, cortocircuito y corriente de fallo estándar, además de otra serie de criterios esenciales. El cumplimiento de estas normas garantiza que la fuente de alimentación satisfaga las exigencias de seguridad, fiabilidad y longevidad de las aplicaciones industriales.

Si necesita profundizar en los detalles, normalmente encontrará notas de aplicación con información sobre consideraciones térmicas, resultados de pruebas CEM, ajuste de la tensión de salida y curvas características.

Figura 5: Nota de aplicación

Las notas de aplicación proporcionan más detalles que la hoja de datos de la fuente de alimentación, como la eficiencia en función de la carga/tensión, el arranque y las características de retención.

Cómo especificar una fuente de alimentación industrial adaptada a sus necesidades

Por último, aunque los fabricantes cubren la mayoría de las necesidades cotidianas de fuentes de alimentación industriales, siempre habrá casos en los que no esté disponible exactamente lo que usted necesita. En estos casos, hay dos opciones. A veces, es posible adaptar un diseño existente o realizar una certificación adicional para satisfacer sus necesidades. Si no, podría plantearse un diseño a medida. En estos casos, tendrá que reunir todos sus requisitos y compartirlos con el socio elegido para iniciar el proceso de diseño.

Autor: Simeon Tremp, Traco AG