Las fuentes de alimentación en riel DIN juegan un papel clave en la alimentación de corriente de instalaciones industriales, pero a pesar de ello no se les presta mucha atención. No obstante, una falla de producción provocada por una avería de la fuente de alimentación implicaría altos costes de reparación. Motivo suficiente para fijarse en la calidad idónea de estas fuentes en el momento de adquisición.
Las exigencias que plantean los clientes para las fuentes de alimentación en riel DIN son relativamente concisas. Deben aportar las especificaciones básicas requeridas y funcionar luego durante muchos años sin ninguna avería.
Fiel al lema: Instalar y olvidar. Es frecuente que el precio también figure en los primeros lugares de la lista de prioridades. Aunar ambas cosas es todo un desafío para el fabricante de la fuente de alimentación.
La presión sobre los precios implica a menudo la necesidad de llegar a compromisos en cuanto a la construcción y selección de los componentes idóneos. Es por ello que se aconseja ponderar atentamente cuál es la duración útil prevista de toda la instalación, en el momento de elegir la fuente de alimentación.
Al optar por razones de costes por una fuente de alimentación de menor calidad, surge a la vez un mayor riesgo de costes consecutivos en caso de una parada de producción. Es por ello que la tendencia en las fuentes de alimentación en riel DIN para aplicaciones industriales va claramente hacia la fiabilidad y un compromiso más extendido de garantía.
MTBF y vida útil del diseño como puntos de referencia para la fiabilidad
Un primer punto de referencia sobre la fiabilidad de una fuente de alimentación la puede dar el parámetro de MTBF que se indica en la hoja de datos. Pero el MTBF (Mean Time Between Failure) es un parámetro netamente teórico, es decir calculado, que se refiere al lapso de tiempo entre dos errores.
Para ello se suman los valores MTBF disponibles en las bases de datos oficiales (p. ej. MIL HDBK 217F) de los diferentes componentes para obtener un parámetro MTBF integral. De esta manera se obtiene información sobre la calidad de los componentes instalados, pero sin llegar a recibir una declaración vinculante sobre la fiabilidad de la fuente de alimentación.
La durabilidad real de una fuente de alimentación refleja bastante mejor la especificación de una “Design Lifetime”. Esta puede determinarse sobre la base de los así llamados ensayos HALT- (Highly Accelerated Lifetime Test) realizados en la aplicación práctica, ya que ésta solo es tan buena como lo permite el componente más “débil” del sistema integral. El objetivo del ensayo HALT consiste en detectar y a continuación eliminar los puntos débiles incluso en la etapa de desarrollo, en un proceso de envejecimiento extremadamente acelerado a través de los efectos de vibración, alta humedad del aire y rápidos cambios de temperatura.
Mediante los ensayos de un gran número de muestras se obtienen datos relativamente seguros sobre la durabilidad media de un modelo. Pero estos ensayos todavía no se encuentran en el orden del día, por lo menos son pocos los fabricantes que entregan esta información.
En RECOM se invirtió hace más de 10 años en un laboratorio interno de medio ambiente (Fig. 2), donde se realiza una serie de ensayos intensos de cada nuevo producto antes de lanzarlo a la venta. De esta manera se intenta llegar lo más cercano posible al “índice de error cero” formulado como objetivo de la empresa, y maximizar la durabilidad de los productos a través de la detección temprana de los puntos débiles.
En las nuevas fuentes de alimentación en rieles de la serie REDIN, ésta incluso asciende a aprox. 10 años de servicio continuo.
Condensadores electrolíticos como parámetro limitante
A menudo son los condensadores electrolíticos implementados los que limitan la durabilidad de los equipos. Pero no siempre es justificada la mala reputación generalizada que se les asigna. Cuando los condensadores electrolíticos están correctamente especificados y trabajan dentro del rango de su especificación, es posible que trabajen con gran fiabilidad durante un largo período.
Uno de los efectos primarios del envejecimiento que provocan una avería anticipada, es la evaporación del electrólito en su interior.
Esto ocurre más rápido a medida que aumentan las temperaturas de servicio.
Es por ello que durante el diseño de una fuente de alimentación debe observarse que el condensador electrolítico se posicione lo más lejos posible de los disipadores de calor, transformadores o semiconductores calientes, para mantener la temperatura ambiente lo más bajo posible. Además debe mantenerse lo más bajo posible la corriente de rizado Ripple, la cual se produce como resultado de ciclos rápidos de carga y descarga, provocando así su calentamiento junto a la resistencia de compensación del condensador electrolítico.
Mientras más baja es la corriente de rizado, menor resulta la energía disipada en el interior del condensador electrolítico. No obstante, inspirados por el deseo de construir fuentes de alimentación cada vez más pequeñas y económicas, frecuentemente se omiten estas reglas de diseño. La consecuencia son temperaturas de servicio más altas en la fuente de alimentación. Precisamente en armarios de distribución con circulación restringida del aire se predestina así la avería anticipada de las fuentes de alimentación.
En el diseño de la nueva serie REDIN de Recom se sustituyeron los condensadores electrolíticos dentro de lo posible por condensadores normales. Y en caso que esto no haya sido posible por razones técnicas, se implementan condensadores electrolíticos costosos de larga duración que han sido especificados para el servicio con temperaturas de hasta +105°C.
Diseño térmico preciso mejora la fiabilidad
La circulación del aire está frecuentemente limitada dentro del armario de distribución. Por esta razón en las fuentes de alimentación en riel DIN es particularmente importante poner atención en una distribución térmica homogénea. Con ayuda de mediciones termográficas (Fig. 3) es posible detectar y corregir los posibles puntos críticos de calor durante la fase de prototipo. Esto no siempre es sencillo debido a los compromisos de conexión. Por un lado es deseable obtener líneas de conexión cortas entre los transistores de conmutación y los filtros, para así asegurar una buena compatibilidad electromagnética. Pero por otro lado, cada milímetro de línea adicional merma el grado de rendimiento, provocando así un aumento del calentamiento propio del diseño.
Diseñado para una larga durabilidad
RECOM invirtió más de 1 año en el desarrollo de la serie REDIN (Fig. 4). El resultado es muy digno. Las clases de potencia de 45 W (REDIN45) y 60 W (REDIN60) ya están disponibles. En la salida se cuenta opcionalmente con 12 ó 24 V CC. Los módulos son relativamente estrechos con su profundidad de montaje de 41 mm a pesar de su convexidad. Como alternativa al montaje normal es posible montar los módulos también en posición lateral, lo cual es una ventaja particularmente en armarios de distribución poco profundos.
Las fuentes de alimentación están diseñadas para cumplir con una larga durabilidad y trabajan con plena potencia en un rango de temperatura entre -20°C y +50°C. El alto grado de rendimiento superior al 87 % y las bajas pérdidas en modo de espera (<0,5W) reducen el consumo de energía y la generación de calor al mínimo. Las fuentes de alimentación están equipadas por defecto con numerosas medidas de protección: contra cortocircuitos, sobrecorriente, sobretemperatura y sobretensiones.
La excelente regulación de red y carga de la serie REDIN asegura una tensión de salida CC constantemente estable que se señaliza mediante una luminaria CC Ok. Un relé de estado integrado permite también el monitoreo remoto. Con el potenciómetro ubicado en el panel frontal es posible ajustar con precisión la tensión de salida. Además se garantiza una alta seguridad de servicio mediante un tiempo de puenteo de falla de red de 50 ms con carga plena.
Debido a la certificación según estándares internacionales de seguridad (EN/UL60950 y UL508) y un rango universal de tensión de entrada de 85 hasta 264 V CA, los módulos enfriados por convección resultan idóneos para la aplicación en todo el mundo.
7 años de garantía “Fit & Forget”
Todas las fuentes de alimentación en riel REDIN han sido diseñadas para un servicio continuo de 24/7. Para ello han sido ensayadas bajo carga plena con 100 % de burn-in y se sometieron a severos controles de salida. La vida útil de diseño se verificó en la aplicación práctica en los así llamados ensayos HALT y alcanza considerablemente más de 10 años. Es consecuente que RECOM ofrezca su serie de fuentes de alimentación en riel REDIN con 7 años de garantía. “Fit & Forget” lo llama el fabricante – poder instalar y olvidar.
