Utilice una fuente de alimentación multifunción para implantar rápidamente sistemas inteligentes de seguridad y protección contra incendios

Los diseñadores de edificios de última generación, especialmente los de gran altura, deben proporcionar sistemas fiables de alarma de incendios y seguridad, control de incendios, repetidores de comunicaciones de respuesta a emergencias, iluminación de emergencia y sistemas de control de acceso. Estos sistemas, cada vez más inteligentes, dependen de una fuente de alimentación estable que debe seguir funcionando y mantener la comunicación de estado incluso cuando la alimentación de línea se pierde o se ve comprometida. También deben ser rentables y escalables en una variedad de aplicaciones para satisfacer los cambiantes requisitos de diseño.

Para ayudar a superar estos retos, los diseñadores pueden recurrir a fuentes de alimentación de seguridad digital montadas en riel DIN que integran una fuente de alimentación CA-CC estándar, un cargador de baterías, un sistema de alimentación ininterrumpida CC (SAI CC) y comunicaciones por bus Modbus o CAN. Estos elementos funcionan de forma interactiva para garantizar el correcto funcionamiento del sistema incluso en condiciones de grave perturbación. Las fuentes con salida de CC de 12, 24, 36 ó 48 voltios están disponibles para adaptarse a una amplia variedad de configuraciones de sistemas de seguridad. El estado de la fuente de alimentación se notifica localmente mediante indicadores LED y a distancia mediante cierres de contacto de relé.

En este artículo se analizan los problemas de seguridad eléctrica a los que se enfrentan los diseñadores en los edificios modernos. A continuación, se examinarán sistemas de alimentación de seguridad inteligentes ejemplares de MEAN WELL y se mostrará cómo pueden aplicarse a múltiples sistemas de reserva de emergencia.

Fuentes de alimentación del sistema de seguridad

Los sistemas de seguridad para edificios incluyen protección contra incendios, control de acceso, alarmas, alumbrado de emergencia y comunicaciones de emergencia. Estos sistemas tienen por objeto garantizar la seguridad de los ocupantes de los edificios y de los equipos de emergencia en caso de incidente catastrófico. Los códigos de seguridad contra incendios y de construcción exigen que estos sistemas críticos tengan dos o más fuentes de alimentación, una de las cuales debe ser una batería/pila recargable. Además, la alimentación del sistema de seguridad debe ser ininterrumpida. Por lo tanto, las necesidades de alimentación del sistema de seguridad incluyen una fuente de alimentación, un SAI de CC y un cargador de baterías. Si se aplica en una ubicación remota, el sistema también requiere informes de estado para alertar a los usuarios de cualquier anomalía.

MEAN WELL ofrece una solución única a estos requisitos en forma de fuente de alimentación de seguridad inteligente todo en uno, la familia DRS-240/480. Las fuentes de alimentación de esta familia, como la versión DRS-480-24 de 24 V y 480 Vatios de salida, son unidades multifunción integradas que incluyen una fuente de alimentación CA-CC, un cargador de baterías y un SAI de CC en un único módulo montado en riel DIN para simplificar el diseño del sistema. Junto con una batería/pila de reserva y un módulo de control de alarmas, los suministros forman la base de un sistema básico de control de alarmas de seguridad contra incendios (figura 1).

Figura 1: Se muestra un sistema básico de control de alarmas contra incendios de seguridad compuesto por una fuente de alimentación DRS-480-24, un paquete de baterías de reserva y un módulo de control de alarmas, todo ello contenido en el armario de control del sistema de alarmas contra incendios. (Fuente de la imagen: MEAN WELL)

La fuente de alimentación DRS-480-24 funciona de 90 a 305 voltios de CA o de 127 a 431 voltios de CC. El módulo mide 110 milímetros (mm) (4,3 pulgadas (pulg.)) de ancho, 125,2 mm de alto y 150,7 mm de profundidad. Una eficiencia de hasta el 93,5% le permite funcionar a temperaturas ambiente de -30 °C a +70 °C mediante enfriamiento por convección de aire libre. TI está protegido contra sobrecarga de corriente, sobretensión y protección contra corriente inversa de la batería. También dispone de una función de desconexión por batería/pila baja.

La familia DRS-240/480 tiene niveles de potencia de salida de 240 ó 480 vatios y cuatro niveles de voltaje de salida diferentes de 12, 24, 36 ó 48 voltios. Las dimensiones de la fuente de alimentación varían en función de la potencia de salida. El DRS-240 es algo más pequeño que el DRS-480 ya mencionado. Sus dimensiones son 85,5 mm de ancho, 125,2 mm de alto y 129,2 mm de fondo.

Los suministros pueden instalarse en el riel DIN TS-35/7,5 ó 15. El montaje DIN permite colocar varios módulos adyacentes para ahorrar espacio. Al estar montado en DIN, el cableado para conexiones como el estado basado en relés y las comunicaciones serie mediante Modbus o bus CAN es fácilmente accesible, ya que todo se realiza desde el panel frontal (Figura 2).

Figura 2: Las conexiones a la fuente de alimentación, como las de estado por relé y comunicación por bus Modbus o CAN, son fácilmente accesibles a través de los contactos de cableado del panel frontal. (Fuente de la imagen: MEAN WELL)

Además de las conexiones de alimentación de entrada y salida, las fuentes de alimentación también disponen de contactos de relé unipolares de doble efecto (SPDT) de Forma C para indicar el estado de fallo de CA, CC OK, batería baja/anormal/desconectada o cargador defectuoso. El puerto de comunicaciones RJ-45 proporciona una interfaz de datos serie para la supervisión y el control a través de Modbus o CAN bus. Estos buses se utilizan para transmitir actualizaciones de estado de la tensión de salida, la intensidad o la temperatura, y para controlar la unidad, incluido el encendido/apagado del dispositivo y el ajuste de los niveles de tensión/intensidad de salida. También se utilizan para ajustar los parámetros de carga de la batería, incluida la corriente constante, el voltaje constante, el voltaje de flotación, la corriente cónica, la compensación de temperatura de la batería y el tiempo de carga.

Los interruptores DIP situados en el cuadrante superior izquierdo también permiten el ajuste manual de las características del cargador para adaptarse a múltiples tipos de baterías de litio o plomo-ácido mediante carga en dos etapas (corriente constante seguida de voltaje constante) o en tres etapas (corriente constante seguida de voltaje constante seguido de flotación) (Figura 3).

Figura 3: Los perfiles de carga de la batería se pueden seleccionar mediante interruptores DIP para que sean de dos o tres etapas. (Fuente de la imagen: MEAN WELL)

Las curvas de carga también pueden programarse utilizando el programador inteligente de carga de baterías SBP-001 opcional.

La fuente de alimentación utiliza un diseño clásico de alimentación en modo conmutado con modulación por ancho de pulsos (PWM) con elementos adicionales añadidos para controlar de forma inteligente sus funciones adicionales como monitor de alimentación, cargador de baterías y SAI (Figura 4). La Corrección de factor de potencia (PFC) y el filtrado de EMI (interferencias electromagnéticas) preceden a la fuente de alimentación del núcleo.

Figura 4: El diagrama de bloques muestra un módulo de alimentación multifunción de seguridad inteligente de la familia DRS-240/480, que incluye carga de baterías, funciones SAI, PFC y control de potencia. (Fuente de la imagen: MEAN WELL)

El control PWM del ciclo de trabajo de conmutación se basa en la retroalimentación de voltaje y corriente. Tenga en cuenta que el diseño incluye protección contra sobretensión (OVP), sobrecarga de corriente (OVL) y sobretemperatura (OTP). La unidad de microcontrolador (MCU) proporciona control multimodo para la carga de la batería, la supervisión de la batería y las comunicaciones.

Aplicaciones para fuentes de alimentación de seguridad inteligentes DRS-240/480

Los códigos de construcción y contra incendios exigen que muchos sistemas contra incendios y de seguridad funcionen con energía de reserva en caso de interrupción del suministro eléctrico. Uno de estos sistemas es un amplificador bidireccional (BDA) que proporciona apoyo activo a las comunicaciones del personal de emergencias que trabaja en edificios donde las comunicaciones inalámbricas resultan difíciles (Figura 5). Actúa como repetidor para amplificar y retransmitir las señales de las radios de los equipos de emergencia.

Figura 5: Los BDA actúan como repetidores para amplificar y retransmitir las señales de las radios de los equipos de emergencia dentro de un edificio. (Fuente de la imagen: MEAN WELL)

Los BDA y las antenas asociadas son especialmente útiles en grandes rascacielos, donde se distribuyen en muchas plantas. Estos sistemas también enlazan el BDA con las señales de respuesta procedentes del exterior del edificio y las reléan internamente. Los BDA necesitan alimentación incluso cuando falla la red eléctrica. Las fuentes de alimentación DRS-240/480, con sus baterías asociadas, garantizan la alimentación volviendo al modo SAI CC respaldado por batería cuando se pierde la alimentación de red. Si la red de CA cae por debajo del intervalo de 79 a 89 voltios CA para una línea de 120 voltios, o por debajo del intervalo de 132 a 187 voltios CA para una línea de 220 voltios, se activará la función SAI de CC y la alimentación pasará a la batería de reserva.

Los sistemas de alimentación de emergencia también suministran energía de reserva a los sistemas que guían y ayudan a los ocupantes y al personal de respuesta durante la evacuación de una estructura. Algunos ejemplos de sistemas son las señales de salida iluminadas, las luces de suelo de las rutas de evacuación y el alumbrado de emergencia (Figura 6).

Figura 6: Se muestra un sistema de control de iluminación inteligente que utiliza una fuente de alimentación DRS-240 como fuente de alimentación de reserva para suministrar luz y señales de emergencia durante un evento de emergencia. (Fuente de la imagen: MEAN WELL)

En este sistema de control del alumbrado, el DRS-240-12 proporciona la fuente de alimentación de reserva para mantener las luces y señales de emergencia críticas en caso de fallo de la red eléctrica. Esta fuente tiene una potencia nominal de 12 voltios, 240 Vatios y puede suministrar hasta 20 amperios (A).

Entre las aplicaciones adicionales de las fuentes de alimentación de seguridad inteligentes se incluyen los sistemas de alarma y detección de incendios para ayudar a informar y hacer un seguimiento de los incendios en los edificios. Estos sistemas proporcionan información esencial a los bomberos sobre la localización y el alcance de un incendio.

La familia de fuentes de alimentación de seguridad inteligente de las series DRS-240/480

La serie de fuentes de alimentación DR-240/480 de MEAN WELL está disponible en siete modelos con potencias máximas de 240 ó 480 Vatios. La potencia máxima de salida incluye la potencia de salida a todas las cargas, la salida principal y la carga de la batería. Tenga en cuenta que la corriente de carga de la batería se ajusta automáticamente en función de la corriente de salida primaria para evitar sobrecargas. La Serie incluye voltajes de salida de 12, 24, 36 ó 48 voltios (Tabla 1).

Tabla 1: Se muestran las características de las fuentes de alimentación de seguridad de la serie DRS-240/480 de MEAN WELL. (Fuente de la tabla: Art Pini)

Las capacidades mejoradas de estas fuentes de alimentación inteligentes hacen que requieran más certificaciones de seguridad que las fuentes convencionales. Estas fuentes de alimentación se ajustan a las normas y códigos de construcción de sistemas de seguridad exigidos en todo el mundo, incluidos:

• US: Underwriters Lab UL2524 - Norma para sistemas de mejora de la comunicación de radio de emergencia bidireccional en edificios 2019
• US: National Fire Protection Association NFPA 1221 - Norma para la instalación, mantenimiento y uso de sistemas de comunicaciones de servicios de emergencia 2019
• Europa: Comité de Normalización (CEN) EN 54-4: Sistemas de detección y alarma de incendios - Parte 4: Equipos de alimentación de energía 1997
• REINO UNIDO: BS EN. 54-4 Sistemas de detección y alarma de incendios Equipo de alimentación eléctrica 1998
• China: GB 17945-2010 - Alumbrado de emergencia contra incendios y sistema indicador de evacuación 2009

Conclusión:

Las fuentes de alimentación de seguridad multifunción todo en uno MEAN WELL DRS-240/480 integran una fuente de alimentación, un SAI de CC y un cargador de baterías en un único módulo compacto de riel DIN. Totalmente protegidos contra sobrecargas de voltaje, corriente y temperatura y con informes de estado incorporados, pueden integrarse rápidamente para formar la base de una amplia variedad de sistemas inteligentes de seguridad e incendios para edificios inteligentes.