Monitoreo Térmico Continuo 24x7 Manual de Instalación

Transcripción

1 Instalación SISTEMA DE MONITOREO TÉRMICO EXERTHERM TM PARA GABINETES ELÉCTRICOS Antes de iniciar la instalación del Sistema de Monitoreo Térmico 24X7 Exertherm, se deben tomar ciertas precauciones y recomendaciones generales: Todo el cableado debe cumplir con las regulaciones y estándares locales aplicables. El cableado de la alimentación eléctrica del sistema debe estar debidamente alejado de los barrajes y conductores de medio y alto voltaje. No instale el sistema Exertherm cerca a contactores electromagnéticos, relés de alto voltaje y motores de alta potencia. No instale el sistema Exertherm cerca de fuentes de alimentación, especialmente si son controladas por ángulo de fase. Mantenga los conductores de los sensores alejados de líneas de alto voltaje. Asegúrese que la fuente de alimentación se encuentra debidamente configurado (110 V / 220 V) y que proporciona una alimentación regulada de 24 VDC. Energice el sistema únicamente después de haber realizado y comprobado todas las conexiones eléctricas.

2 Instalación CRITERIOS DE DISEÑO DEL SISTEMA DE MONITOREO TÉRMICO EXERTHERM TM Para la elaboración de una propuesta adecuada de Monitoreo Térmico Exertherm TM es muy conveniente tener a la mano el diagrama eléctrico (unifilar) del sistema o en su defecto, la elaboración de un levantamiento técnico, con el fin de obtener información sobre los circuitos críticos existentes. Entre los puntos de instalación recomendados se incluyen: Barrajes de cobre o aluminio y barrajes aislados Conductores de fase y neutro a ambos lados de los acoples en barrajes Conductores de fase y neutro sobre el lado de carga de los interruptores (breakers) Conductores de fase y neutro de los totalizadores Conductores de fase en barrajes críticos con múltiples conexiones Conductores de fase y neutro sobre el lado de carga Otros conductores críticos según se requiera Se recomienda la instalación de sensores Exertherm a la salida de los breakers y totalizadores en circuitos de 400 A o más. En circuitos que soporten A o más, los sensores Exertherm TM deben ser instalados a ambos lados del breaker o totalizador.

3 Instalación INSTALACIÓN DE LOS SENSORES INFRARROJOS EXERTHERM TM Los sensores infrarrojos Exertherm TM proporcionan una medición del Delta T (incrementos de temperatura con respecto al ambiente, ΔT) de puntos calientes en equipos críticos. Debido a que no requieren de contacto físico con el punto a monitorear, deben ser instalados a cierta distancia del objetivo. Se deberán tomar algunas consideraciones: Los sensores infrarrojos Exertherm TM deben ser instalados ya sea verticalmente (con el lente apuntando hacia abajo), con una cierta inclinación (menor de 90º) o de forma horizontal con el fin de evitar que polvo e impurezas cubran la superficie del sensor. NUNCA deberán ser instalados con un ángulo mayor a 0 sobre la horizontal. El sensor debe apuntar de forma perpendicular al objetivo. Incorrecto Incorrecto Correcto Correcto Correcto 90º 90º 90º 90º Se recomienda que los sensores infrarrojos Exertherm TM sean instalados mediante el uso de soportes y tornillos de fijación plásticos ABS no conductivo y retardantes al fuego. Los sensores infrarrojos Exertherm poseen un cuerpo plástico ABS roscado con el fin de facilitar su fijación. Con cada sensor infrarrojo Exertherm TM se incluyen dos (2) tuercas plásticas de 20 mm para la fijación del sensor a cada lado del soporte plástico.

4 Instalación Ejemplo de posibles soportes para los sensores infrarrojos Exertherm TM El Campo de Visión (FOV) de los sensores infrarrojos Exertherm está asociado la relación entre la distancia de ubicación del sensor y el diámetro del área de cobertura. Los sensores infrarrojos Exertherm TM poseen un campo de visión de 6:1 por lo que, por ejemplo, para un área de monitoreo de 1 (2,5 cm) de diámetro, el sensor debe ser instalado a una distancia de 6 (15 cm). 6 (15 cm) 1 (2,5 cm) Los sensores IR Exertherm TM deben ser seleccionados de acuerdo a la distancia entre el sensor y el barraje, así como según el ancho del barraje a monitorear. De acuerdo a estos parámetros, debe utilizarse la Matriz de Selección de Sensores IR Exertherm TM con el fin de determinar si el sensor más apropiado es Tipo A (Banda negra), Tipo B (Banda amarilla), Tipo C (Banda blanca) o Tipo D (Banda naranja).

5 Instalación Sensor IR Exertherm TM Tipo A Sensor IR Exertherm TM Tipo B Sensor IR Exertherm TM Tipo C Sensor IR Exertherm TM Tipo D Ejemplo: Para un barraje de 3 (7,5 cm) de ancho, donde el sensor IR Exertherm TM deba ser colocado como mínimo a una distancia de 8 (20 cm) de éste, el tipo de sensor IR Exertherm TM más apropiado es el tipo B. Matriz de Selección de Sensores IR Exertherm TM

6 Instalación El área de cada punto de monitoreo debe encontrarse dentro del 60% del área central de la barra, con el fin de garantizar que exista una distribución uniforme de la temperatura en el punto de monitoreo. 60% 60% 60% 60% Incorrecto Incorrecto Incorrecto Correcto Todos los puntos críticos a ser monitoreados sobre el barraje deben ser cubiertos con pintura de color negro mate, en el caso que éste se encuentre desnudo, con el fin de minimizar el reflejo de radiación infrarroja sobre el material del barraje. Dicha pintura deberá soportar las condiciones de trabajo de los barrajes y brindar una superficie limpia y uniforme. No es necesario realizar dicho proceso de pintado en barrajes o uniones de barrajes recubiertos de plástico termo-retráctil (termoencogible) de color negro o rojo. Igualmente, el área del punto de monitoreo no debe incluir

7 Instalación tornillos de fijación, ya que ellos deben encontrarse libres en caso de requerirse realizar la verificación y/o ajuste del torque correspondiente. Deben tomarse todas las medidas de seguridad necesarias y aplicables durante el ennegrecimiento de los puntos de monitoreo, si este es necesario. Se debe evitar monitorear directamente uniones entre barrajes y conductores, cubiertas por plástico termoretráctil, si estas no ofrecen una superficie uniforme y plana. Incorrecto Incorrecto Correcto Ejemplo de instalación Sensores IR Exertherm TM

8 Instalación Si el barraje conductor posee uniones o derivaciones en sus extremos, y su longitud no excede los 3 (91,44 cm), puede usarse únicamente un sensor infrarrojo, el cual monitoreará la sección media del barraje. 60% Max. 3 (91,44 cm)

9 Instalación INSTALACIÓN DE LOS SENSORES DE CONTACTO PARA CONDUCTORES EXERTHERM TM Los sensores de contacto Exertherm TM para conductores proporcionan una medición del Delta T (incrementos de temperatura con respecto al ambiente, ΔT) para conductores con aislamiento en instalaciones críticas. Debido a que son sensores de contacto, NO deben ser usados sobre conductores desnudos (sin aislamiento). Para la instalación de estos sensores, se utilizarán amarres plásticos de fijación, tal como se muestra a continuación. Estos sensores serán instalados en los cables de salida de los breakers y totalizadores en funcionamiento, así como en las principales conexiones entre barrajes y conductores. Fijación del Sensor de Contacto para Conductores Exertherm TM Estos sensores poseen tres (3) partes claramente definidas: Cabeza del sensor Cuerpo del sensor Elemento sensor de temperatura ambiente La cabeza del sensor deberá estar fijada al cuerpo del conductor (sobre el aislamiento) lo más cerca posible a la unión entre el conductor y el barraje, a una distancia máxima recomendada de 2-3 (5-7,5 cm). El cuerpo del sensor deberá fijarse mediante amarres plásticos al conductor, con el fin de garantizar una buena sujeción. El elemento sensor de temperatura ambiente (sección gris) deberá encontrarse libre y expuesto al ambiente dentro del gabinete para el correcto funcionamiento del sensor. Al ser elementos de contacto, se deberán tomar todas las medidas de seguridad durante la instalación de los sensores Exertherm TM para conductores, como es una distancia adecuada entre el cable del sensor y los elementos energizados dentro del gabinete. El sensor Exertherm TM para conductores posee un blindaje (malla) de puesta a tierra, el cual debe ser conectado dentro de la tarjeta de datos Exertherm TM, en el canal correspondiente.

10 Instalación INSTALACIÓN DE LOS SENSORES DE CONTACTO PARA SISTEMAS MECÁNICOS EXERTHERM TM Los sensores de contacto Exertherm TM de contacto para sistemas mecánicos proporcionan una medición de temperatura absoluta en instalaciones críticas como pueden ser generadores de respaldo, motores, entre otros. Debido a que son sensores de contacto, se deben tomar las consideraciones adecuadas. Para la instalación de estos sensores, se empleará un adhesivo de tipo epóxico, resistente a la humedad, temperatura y vibración, tal como se muestra a continuación. Estos sensores serán instalados sobre las carcasas y rodamientos de los motores y generadores asociados. Sensor de Contacto para sistemas mecánicos Exertherm TM

11 Instalación La cabeza del sensor deberá estar fijada firmemente al sistema mecánico a monitorear. Al ser elementos de contacto, se deberán tomar todas las medidas de seguridad durante la instalación de los sensores Exertherm TM para sistemas mecánicos como son una distancia adecuada entre el cable del sensor y los elementos energizado, la protección contra sustancias corrosivas y/o contaminantes (aceites, disolventes, lubricantes). Igualmente, el sensor Exertherm TM para sistemas mecánicos posee un blindaje (malla) de puesta a tierra, el cual debe ser conectado dentro de la tarjeta de datos Exertherm TM, en el canal correspondiente.

12 Instalación TARJETAS DE ADQUISICIÓN DE DATOS EXERTHERM TM Las tarjetas de datos Exertherm TM permiten hasta ocho (8) sensores de entrada Exertherm TM, ya sean sensores infrarrojos sin contacto Exertherm IRt/c.EM TM, sensores Exertherm de contacto para conductores o sensores Exertherm TM para sistemas mecánicos. Están diseñadas para montaje en riel DIN y deben ser instaladas en condiciones ambientales adecuadas. Puertos RJ45 de interconexión Modbus (Entrada / Salida) Entradas de sensores: Sensor (+) Sensor (-) Sensor (GND) Terminales de alimentación Salida 24 VDC para próxima tarjeta Entrada alimentación 24 VDC Estas tarjetas requieren una alimentación regulada de 24 VDC y su consumo no supera 1 W. La alimentación eléctrica se realiza en la frontal de la tarjeta mediante el uso de bloques resortados de tres (3) conectores: 0 VDC (izquierda), Tierra/Blindaje (centro) y 24 VDC (derecha). Se recomienda la conexión al sistema de tierra en entornos industriales y/o eléctricamente ruidosos. Las tarjetas Exertherm TM poseen dos (2) bloques de terminales de alimentación conectados internamente entre sí, con el fin de permitir una fácil interconexión de la alimentación eléctrica entre las tarjetas. Para un correcto funcionamiento del sistema, se deberá respetar la polaridad de los sensores según sea el caso. Cada sensor Exertherm TM posee un blindaje de protección (malla) para conexión a tierra. Dicho blindaje deberá conectarse en el terminal Shld (Shield, blindaje) del canal de entrada correspondiente. En

13 Instalación caso de requerirse sensores con mayores longitudes de cable, estos se deben solicitar de fábrica de acuerdo a dichos requerimientos. Para un correcto funcionamiento, se debe evitar el uso de empalmes y extensiones de los cables de sensores. POLARIDAD DE LOS SENSORES EXERTHERM TIPO DE SENSOR Infrarrojo Conductores Mecánico Positivo (Ain+) Rojo Marrón Amarillo Negativo (Ain-) Negro Blanco Rojo Las tarjetas Exertherm TM poseen dos (2) puertos RJ45 para la transmisión de los datos mediante el protocolo Modbus/RTU vía RS485, haciendo uso de únicamente de dos hilos de transmisión (RS485 2-wire). Los conectores RJ45 de las tarjetas Exertherm TM son de uso exclusivo para la interconexión entre tarjetas Exertherm, para la conexión a sistemas SCADA/BMS o para la conexión de pantallas de visualización o de terminales de operador, mediante el uso de cables de red (patch cord). En caso de requerirse que los datos Exertherm TM sean transmitidos sobre un protocolo Ethernet (Modbus/TCP), se hace necesario el uso de un convertidor RS485/TCP adecuado. Conector RJ45 de la Tarjeta de Datos Exertherm TM Pin 1: Tx+ Pin 2: Tx- Hilos de transmisión Modbus/RTU RS485 Las tarjetas Exertherm TM deberán instalarse en un entorno que respete las condiciones de trabajo descritas en la ficha técnica del equipo. Igualmente, se debe procurar una adecuada separación entre las tarjetas Exertherm TM con el fin de garantizar una adecuada ventilación entre ellas.

14 Instalación Instalación recomendada para las tarjetas Exertherm IDENTIFICACIÓN DE LAS TARJETAS EXERTHERM Cada tarjeta Exertherm TM funciona en modo Esclavo (Slave) y posee una dirección Modbus configurable entre 1 y 247. Por defecto, cada tarjeta es programada desde fábrica con la dirección Modbus No Los parámetros básicos de comunicación Modbus son los siguientes: Formato de datos: 16 bits con signo. Comunicación: 9600 bps, 8 bits, sin paridad Tipo de dato: Holding Register Direcciones de los registros: 1-8 (Canales 1 a 8). (Es posible que algunos sistemas SCADA y software de lectura de datos Modbus reconozcan estos registros por medio de las direcciones a ) Para la programación de las tarjetas Exertherm TM se hace uso del software de configuración QHi10 Datacard Config Tool. Por medio de este software es posible modificar la dirección Modbus de la tarjeta Exertherm TM, así como la definición de los tipos de sensores que se utilizarán. El software de programación de las tarjetas permite asignarles una dirección Modbus determinada, así como obtener la dirección de una tarjeta previamente programada. La programación de las tarjetas se hace empleando cables de red (patch cord), a través del protocolo RS232, por lo que se requiere para este proceso, un convertidor de protocolo RS485/RS232.

15 Instalación Los elementos necesarios para la configuración de las tarjetas Exertherm son los siguientes: 1) Fuente de alimentación regulada de 24 VDC 2) Conversor de protocolo RS485 / RS232 3) Cable serial de comunicación DB9 4) Cable de conversión RS232/USB (En caso que no exista un puerto serial disponible en el PC donde se ejecutará el software de configuración. Se recomienda el uso del conversor TU-S9 de TRENDnet) 5) Software de configuración QHi10 Datacard Config Tool Tarjeta de conversión RS485/RS232 Cable serial DB9

16 Instalación Software de configuración QHi Datacard Config Tool RS232 (Rx+) (Rx-) RS485 (2 hilos) Pin (1) Pin (2) USB RS232 Convertidor USB/RS232 (Rx+) (Rx-) RS485 (2 hilos) Pin (1) Pin (2) Diagrama de conexión para de programación de las tarjetas Exertherm TM

17 Instalación Una vez energizada la tarjeta, el indicador de encendido tipo Led (amarillo) permanece encendido durante algunos segundos para indicar que el dispositivo está realizando un auto diagnóstico de su funcionamiento. Los otros dos (2) indicadores led (verde y rojo) muestran la transmisión y recepción de datos Modbus de la tarjeta Exertherm. PROCEDIMIENTO DE CONFIGURACIÓN DE LAS TARJETAS EXERTHERM TM 1) Se realiza la conexión entre la tarjeta Exertherm y el conversor RS485/RS232., así como también entre el conversor y el PC (Windows XP/Vista/7) donde se ejecutará el software de configuración. 2) Se energiza la tarjeta Exertherm TM mediante la fuente regulada de 24 VDC. 3) Se instala e inicia la aplicación de configuración QHi10 Datacard Config Tool 4) En el menú Com Settings, se indica el puerto serial (COM) que se utilizará para programar la tarjeta Exertherm. Dicha información puede obtenerse en el menú Administrador de Dispositivos/Puertos Com y LPT de Windows. Debe indicarse la velocidad de transmisión (Baudrate 9600) y el tipo de paridad (No Parity) de la comunicación Modbus, así como confirmarse que el tipo de unidad (Temp Unit) sea ºC. Identificación del puerto serial para programación de las tarjetas Exertherm TM

18 Instalación Configuración de comunicación Modbus 5) Se debe realizar una reinicialización la tarjeta Exertherm TM a programar, Cada tarjeta de datos posee un botón de Reset. en su parte posterior, sobre la sección superior derecha. Este botón debe mantenerse presionado hasta que los indicadores tipo led ubicados en la parte frontal, enciendan y apaguen dos veces de forma consecutiva con lo cual la tarjeta obtiene la dirección Modbus 247 (valor por defecto). 6) En la función de búsqueda (Search Node), se ingresa el valor un valor cercano a 247 (por ejemplo, 242) y se presiona el botón Search. Esto iniciará la transmisión y recepción de datos Modbus, que al ser correcta, se detendrá al encontrar la tarjeta con dirección Modbus 247.

19 Instalación Búsqueda de tarjetas Exertherm TM Detección de tarjeta Modbus (No. 247) 7) Para conocer como están configurada la tarjeta Exertherm TM, se debe presionar el botón Read de la sección Com. Esta acción mostrará en Channel config, que tipo de sensor tiene asignado cada canal. Configuración actual de los canales de la tarjeta de datos Exertherm TM

20 Instalación 8) A continuación, se selecciona en cada uno de los canales el tipo de sensor requerido de acuerdo a la siguiente configuración: CONFIGURACIÓN DE SENSORES EXERTHERM Sensor Infrarrojo Sensor para Conductores Sensor para Sistemas Mecánicos EM-06 Cable sensor K-Thermocouple 9) Seguidamente, se asigna la dirección Modbus deseada (diferente a 247) a la tarjeta Exertherm TM mediante la opción Node. Por cuestiones de procedimiento, recomendamos llevar un orden consecutivo para la asignación de direcciones Modbus en las tarjetas Exertherm TM. 10) Finalmente, para guardar los cambios realizados, se presiona el botón Program en la sección Com. Después de escoger la opción Aceptar, la tarjeta Exertherm TM será configurada de acuerdo a los requerimientos establecidos. Configuración de sensores y dirección Modbus Programación de la tarjeta Exertherm TM 11) Una vez configurada la tarjeta Exertherm TM, se debe confirmar su correcta programación. Para esto, se utiliza nuevamente la opción Search Node, indicando en este caso la dirección asignada (en este ejemplo, dirección No. 1) y presionamos el botón Read. De esta manera, podemos comprobar la correcta configuración de la tarjeta Exertherm TM.

21 Instalación Verificación de la configuración 12) Para realizar la programación de una nueva tarjeta Exertherm TM, no se requiere desconectar la(s) tarjeta(s) actualmente(s) programada(s). Basta únicamente con energizar la nueva tarjeta y conectar entre sí las tarjetas Exertherm TM mediante un cable de red Ethernet (patch cord) y se retoma desde el paso No. 5. USB RS232 Convertidor USB/RS232 RS485 (2 hilos) (Rx+) Pin (1) (Rx-) Pin (2) Tarjeta programada Tarjeta nueva