Monitoreo Térmico Continuo 24x7 Manual de Manual de … · Manual de Instalación CRITERIOS DE DISEÑO DEL SISTEMA DE MONITOREO TÉRMICO EXERTHERM TM Para la elaboración de una

Monitoreo Térmico Continuo 24x7 Manual de

Manual de Instalación

SISTEMA DE MONITOREO TÉRMICO EXERTHERMTM 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.



CRITERIOS DE DISEÑO DEL SISTEMA DE MONITOREO TÉRMICO EXERTHERMTM

Para la elaboración de una propuesta adecuada de Monitoreo Térmico ExerthermTM

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 1.600 A o más, los sensores ExerthermTM

deben ser instalados a

ambos lados del breaker o totalizador.



INSTALACIÓN DE LOS SENSORES INFRARROJOS EXERTHERMTM

Los sensores infrarrojos ExerthermTM

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 ExerthermTM

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.

• Se recomienda que los sensores infrarrojos ExerthermTM

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 ExerthermTM

se incluyen dos (2) tuercas plásticas de 20 mm para la fijación

del sensor a cada lado del soporte plástico.

Correcto Correcto Incorrecto Incorrecto Correcto

90º

90º 90º

90º



Ejemplo de posibles soportes para los sensores infrarrojos ExerthermTM

• 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

ExerthermTM

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).

•

• Los sensores IR ExerthermTM

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 ExerthermTM

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).

6” (15 cm)

1”

(2,5 cm)



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 ExerthermTM

deba ser colocado

como mínimo a una distancia de 8” (20 cm) de éste, el tipo de sensor IR ExerthermTM

más apropiado

es el tipo B.

Matriz de Selección de Sensores IR Exertherm

TM



• 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.

• 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 (termo-

encogible) de color negro o rojo. Igualmente, el área del punto de monitoreo no debe incluir

60%

Incorrecto Incorrecto

60%

Incorrecto

60%

Correcto

60%



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.

Ejemplo de instalación – Sensores IR ExerthermTM

Incorrecto

Incorrecto

Correcto



• 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)



INSTALACIÓN DE LOS SENSORES DE CONTACTO PARA CONDUCTORES EXERTHERMTM

Los sensores de contacto ExerthermTM

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 ExerthermTM

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

ExerthermTM

para conductores, como es una distancia adecuada entre el cable del sensor y los elementos

energizados dentro del gabinete. El sensor ExerthermTM

para conductores posee un blindaje (malla) de

puesta a tierra, el cual debe ser conectado dentro de la tarjeta de datos ExerthermTM

, en el canal

correspondiente.



INSTALACIÓN DE LOS SENSORES DE CONTACTO PARA SISTEMAS MECÁNICOS EXERTHERMTM

Los sensores de contacto ExerthermTM

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 ExerthermTM



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

ExerthermTM

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 ExerthermTM

para sistemas mecánicos posee un blindaje (malla) de

puesta a tierra, el cual debe ser conectado dentro de la tarjeta de datos ExerthermTM

, en el canal

correspondiente.



TARJETAS DE ADQUISICIÓN DE DATOS EXERTHERMTM

Las tarjetas de datos ExerthermTM

permiten hasta ocho (8) sensores de entrada ExerthermTM

, ya sean

sensores infrarrojos sin contacto Exertherm IRt/c.EMTM

, sensores Exertherm de contacto para conductores

o sensores ExerthermTM

para sistemas mecánicos. Están diseñadas para montaje en riel DIN y deben ser

instaladas en condiciones ambientales adecuadas.

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 ExerthermTM

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 ExerthermTM

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

Entradas de sensores:

Sensor (+)

Sensor (-)

Sensor (GND)

Terminales de alimentación

• Salida 24 VDC para próxima tarjeta

• Entrada alimentación 24 VDC

Puertos RJ45 de interconexión Modbus

(Entrada / Salida)



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.

TIPO DE SENSOR Infrarrojo Conductores Mecánico

Positivo (Ain+) Rojo Marrón Amarillo

Negativo (Ain-) Negro Blanco Rojo

POLARIDAD DE LOS SENSORES EXERTHERM

Las tarjetas ExerthermTM

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 ExerthermTM

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

ExerthermTM

sean transmitidos sobre un protocolo Ethernet (Modbus/TCP), se hace necesario el uso de un

convertidor RS485/TCP adecuado.

Las tarjetas ExerthermTM

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

ExerthermTM

con el fin de garantizar una adecuada ventilación entre ellas.

Conector RJ45 de la Tarjeta

de Datos ExerthermTM

Pin 1: Tx+ Pin 2: Tx-

Hilos de transmisión

Modbus/RTU RS485



Instalación recomendada para las tarjetas Exertherm

IDENTIFICACIÓN DE LAS TARJETAS EXERTHERM

Cada tarjeta ExerthermTM

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. 247. 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 40001 a

40008.)

Para la programación de las tarjetas ExerthermTM

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

ExerthermTM

, 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.



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



Software de configuración QHi Datacard Config Tool

Diagrama de conexión para de programación de las tarjetas ExerthermTM

RS232

Pin (1)

Pin (2)

(Rx+)

RS485 (2 hilos)

(Rx-)

USB

Convertidor USB/RS232

RS232

Pin (1)

Pin (2)

(Rx+)

RS485 (2 hilos)

(Rx-)



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 EXERTHERMTM

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 ExerthermTM

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 ExerthermTM



Configuración de comunicación Modbus

5) Se debe realizar una reinicialización la tarjeta ExerthermTM

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.



Búsqueda de tarjetas ExerthermTM

Detección de tarjeta Modbus (No. 247)

7) Para conocer como están configurada la tarjeta ExerthermTM

, 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 ExerthermTM



8) A continuación, se selecciona en cada uno de los canales el tipo de sensor requerido de acuerdo a la

siguiente configuración:

Sensor Infrarrojo Sensor para Conductores Sensor para Sistemas Mecánicos

EM-06 Cable sensor K-Thermocouple

CONFIGURACIÓN DE SENSORES EXERTHERM

9) Seguidamente, se asigna la dirección Modbus deseada (diferente a 247) a la tarjeta ExerthermTM

mediante la opción Node. Por cuestiones de procedimiento, recomendamos llevar un orden

consecutivo para la asignación de direcciones Modbus en las tarjetas ExerthermTM

.

10) Finalmente, para guardar los cambios realizados, se presiona el botón Program en la sección Com.

Después de escoger la opción “Aceptar”, la tarjeta ExerthermTM

será configurada de acuerdo a los

requerimientos establecidos.

Configuración de sensores y dirección Modbus Programación de la tarjeta ExerthermTM

11) Una vez configurada la tarjeta ExerthermTM

, 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 ExerthermTM

.



Verificación de la configuración

12) Para realizar la programación de una nueva tarjeta ExerthermTM

, 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 ExerthermTM

mediante un cable de red Ethernet (patch cord) y se retoma desde

el paso No. 5.

RS232 Pin (1)

Pin (2)

(Rx+)

RS485 (2 hilos)

(Rx-)

Convertidor USB/RS232

Tarjeta programada Tarjeta nueva

USB

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