El fusible electrónico (overcurrent fault protection – OFP) en el tratamiento térmico
Safe control of the heat treatment system process with electronic fuses
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La regulación y el control de la temperatura son de fundamental importancia en las aplicaciones de tratamiento térmico.
Para proteger las instalaciones contra fallos, habitualmente se utilizan fusibles de tipo extra-rápido: productos muy costosos ya que se caracterizan por una energía de fusión muy precisa y repetible.
Gefran ha patentado una nueva solución que garantiza un concreto ahorro en términos de coste del material de recambio, de la mano de obra y de los tiempos de inactividad de la máquina.
La regulación y el control de la temperatura son de fundamental importancia en las aplicaciones de tratamiento térmico.
Por lo general el calentamiento industrial se obtiene gracias a elementos calentadores de carga -resistencias, lámparas de infrarrojos, elementos en Carburo de Silicio o MoSi2- gobernados por un controlador de potencia.
Completan el típico cuadro eléctrico las sondas de temperatura (por ej. TC, RTD) para la adquisición de las temperaturas del proceso a controlar y uno o más PLC de gestión y supervisión de la instalación.
Proteger las instalaciones contra fallos
Para proteger las instalaciones contra fallos, habitualmente se utilizan fusibles de tipo extra-rápido: productos muy costosos ya que se caracterizan por una energía de fusión muy precisa y repetible.
Además del costo es preciso considerar que en las aplicaciones sucede con frecuencia que los fusibles sean reemplazados de forma errónea, por la falta de control de todos los datos nominales y en caso de urgencia de la intervención de mantenimiento.
Un cambio de fusible realizado de forma errónea restablece el funcionamiento de la instalación en lo inmediato, pero expone el controlador al riesgo de fallo -fusión de los dispositivos SCR internos- ante un nuevo evento de cortocircuito de la carga.
La patente de Gefran
Para resolver estos problemas Gefran ha patentado la función del fusible Extra-Rápido, integrado en el Power-Controller (Controlador de Potencia – Patente Europea Nº 2660843).
La protección HW interna del Controlador de Potencia es capaz de:
- detectar la condición de cortocircuito o sobrecarga externa
- apagar la carga
- eliminar en condiciones de seguridad toda la energía de apertura del lazo de fallo
Por lo tanto, en caso de cortocircuito o sobrecarga de la carga, es el Controlador de Potencia mismo el que apaga el cortocircuito, reduciendo la energía I2t de apertura a valores tan bajos como para garantizar la ausencia de intervención del dispositivo externo de protección de la línea de alimentación.
Utilizando varios módulos Controladores de Potencia equipados con Fusible Electrónico (overcurrent fault protection – OFP), se obtienen soluciones de control protegidas contra cortocircuito también para aplicaciones bi o trifásicas.
Además, el Controlador de Potencia con Fusible Electrónico puede ser programado de manera de restablecer automática y rápidamente la conducción en la carga (con rampa de arranque suave en modulación de ángulo de fase), en caso de que el evento de fallo sea fácil de restablecer, evitando la inactividad debida a la espera de la intervención del operador.
La velocidad de respuesta del sistema de protección
What is the protection system’s response speed? When the short circuit occurs, the controller detects the presence of a load short circuit (or overload) within 100 ms, shuts off the power module and, within another 150 ms, safely switches off the fault loop.
All of these steps are usually performed by line protection fuses or circuit breakers, using quartz sand (in fuses) or a special arc-quenching chamber (in circuit breakers), whereas the Power Controller with the overcurrent fault protection (OFP) eliminates the short circuit directly in the solid-state device (silicon) and thus without any arcs.
Gefran’s device eliminates the need for extra-rapid fuses and provides real savings in terms of cost of replacement parts (fuses), labor (repair of system breakdown), and down-time (lost production / alteration of process).
The device can also be programmed to automatically reset the conduction load if the short circuit or overload ends spontaneously, thereby eliminating the time and cost of manual action by the operator.
NB: the XTRA device eliminates the need for extra-rapid fuses (more expensive) but, under current regulations, traditional line protections (such as slow fuses and circuit breakers) remain mandatory in the system up-line of the controller.