Introducción
Las operaciones industriales modernas dependen de la integridad de los equipos eléctricos y sistemas electrónicos críticos. Sin embargo, hay una amenaza silenciosa y constante en los mismos recintos, incluidos los cuadros eléctricos, que están destinados a salvarlos: la condensación. La formación de humedad en el interior de un armario o cuadro eléctrico no es una pequeña molestia, sino un precursor directo de fallos en los equipos, paradas operativas y graves riesgos para la seguridad.
Conocer los procesos de condensación y disponer de una estrategia de prevención eficaz desempeña un papel fundamental; no se trata de una medida de elección, sino de un requisito básico de las buenas prácticas de ingeniería. Este artículo es una guía completa y técnica para el diagnóstico de la causa de la condensación y la aplicación de medidas preventivas eficaces.
Qué es la condensación en los cuadros eléctricos
Técnicamente, las formas de condensación son los procesos físicos por los que una sustancia que se encuentra en estado gaseoso pasa a estado líquido. En el contexto de un armario eléctrico, esto puede definirse específicamente como vapor de agua en el aire que se condensa para formar gotas de agua líquida en las superficies interiores. Esto ocurre cuando la temperatura de una superficie desciende hasta o por debajo del punto de rocío de condensación del aire con el que está en contacto. El punto de rocío es la temperatura a la que el aire ya no puede retener cierta cantidad de vapor de agua en estado gaseoso (100% de humedad relativa). El siguiente paso de la formación de agua líquida añade un componente conductor y corrosivo a un entorno sensible, lo que socava esencialmente su integridad.
Causas de la condensación en cuadros eléctricos
La formación de condensación no se produce como un hecho aislado, sino que es producto de una combinación de condiciones físicas y ambientales. Es importante conocer a fondo estas causas fundamentales para elaborar una estrategia de mitigación.
Fluctuación de temperatura
La diferencia de temperatura es la causa principal de la condensación. La cantidad de vapor de agua que el aire puede retener es directamente proporcional a la temperatura del aire; el aire caliente puede retener mucha más humedad que el aire frío. Cuando el aire más caliente y húmedo de un recinto entra en contacto con una superficie interior enfriada por debajo del punto de rocío del aire, es inevitable que se produzca condensación. Esta diferencia de temperatura puede darse entre la temperatura del aire interior y la de las paredes del armario, o entre varias partes del propio armario.
Condiciones medioambientales
El entorno exterior es muy importante en la formación de un ambiente propicio a la condensación. Una de las principales causas son los ciclos diurnos, o cambios naturales de temperatura durante el día y la noche. Un recinto expuesto a la luz solar directa perderá rápidamente su calor por la noche, de modo que las superficies internas estarán por debajo del punto de rocío del aire del interior. Un factor importante es también la ubicación geográfica; las instalaciones situadas en zonas costeras, tropicales o subtropicales con altos niveles de humedad ambiental, o las situadas en zonas húmedas cerca de masas de agua, corren mucho más riesgo que las situadas en climas áridos.
Cambios rápidos de temperatura
Aunque los cambios graduales de temperatura son uno de los factores que provocan la condensación, el descenso brusco de la temperatura por cambios rápidos de la temperatura del aire es uno de los principales factores que empeoran la situación. Una tormenta inesperada en un día caluroso puede hacer que las superficies exteriores e interiores de un recinto alcancen una temperatura muy baja en pocos minutos. Del mismo modo, en un entorno industrial, el cierre de un equipo generador de calor puede hacer que la temperatura ambiente interna descienda rápidamente, lo que provoca una condensación rápida y abundante en todas las superficies internas antes de que la presión y la humedad del aire internas puedan equilibrarse.
Falta de ventilación
El aire queda atrapado en un espacio cerrado o mal ventilado. La humedad que penetra en el recinto, ya sea durante el montaje inicial, a través de fugas microscópicas o por efecto de la respiración, no tiene forma de escapar. Esto provoca un aumento de la humedad relativa interna con el paso del tiempo. Cuando este aire atrapado y cargado de humedad se expone a fluctuaciones de temperatura, el riesgo y el alcance de los fenómenos de condensación se vuelven mucho más probables y graves. La falta de intercambio de aire, incluida la falta de ventilación pasiva, no permite eliminar el aire húmedo y suministrar aire fresco más seco.
Envejecimiento de los equipos
Los recintos y sus piezas no están exentos de los impactos del tiempo y la exposición al medio ambiente. Los sellos y las juntas son especialmente susceptibles. Las juntas elastoméricas pueden sufrir deformación por compresión a lo largo de muchos años de servicio, perdiendo su forma y elasticidad originales. También son propensas a la fragilidad y el agrietamiento bajo los rayos UV o los ataques químicos. Este desgaste socava el sellado entre la puerta y el cuerpo del armario, proporcionando vías para la entrada de humedad, lo que inutiliza el armario de alta clasificación.
Problemas de instalación
La calidad de la envolvente es tan importante como su correcta instalación. Muchos de los problemas de condensación pueden estar relacionados con errores en la instalación. El más frecuente es el sellado incorrecto de las entradas de conductos y los prensaestopas para cables eléctricos. A menos que estos puntos de entrada sean herméticos, se convierten en vías directas de aire húmedo, polvo e incluso agua líquida. Otros problemas son las puertas mal alineadas por la instalación incorrecta de las bisagras o los agujeros taladrados en el armario sin sellar correctamente, lo que va en contra de la integridad del sistema diseñado.
Otras cuestiones desconocidas
Además de las razones más obvias, existe una razón menos conocida pero muy potente, el efecto de respiración o respiración de un armario. Cuando los componentes internos se calientan durante el funcionamiento, el aire dentro del armario se calienta y se expande, generando una presión positiva y expulsando algo de aire incluso a través de las aberturas más pequeñas. Cuando los componentes se enfrían, el aire interno se contrae, produciendo una presión negativa que atrae aire nuevo, posiblemente húmedo, al exterior. Este ciclo diario es una bomba muy eficaz, y mantiene la humedad dentro del recinto, incluso en uno aparentemente bien sellado.
Riesgos y daños causados por la humedad en el interior de los armarios eléctricos
El agua líquida en un armario eléctrico es una condición inaceptable que tiene consecuencias nefastas. Los riesgos son complejos y afectan a la fiabilidad de los dispositivos electrónicos, la vida operativa y la seguridad del personal.
El riesgo más inmediato es fallos eléctricos directos. Los conductores, terminales o trazas de una placa de circuito impreso (PCB) pueden entrar en cortocircuito por la acumulación de condensación, provocando cortocircuitos desastrosos. Esto puede dañar inmediatamente dispositivos sensibles y costosos, como controladores lógicos programables (PLC), variadores de frecuencia (VFD) y fuentes de alimentación. Una condensación excesiva en aplicaciones de alta potencia puede provocar un peligroso arco eléctrico, que es un peligro mortal para el personal.
Además del fracaso instantáneo, corrosión es un destructor gradual e insidioso. El vapor de agua desencadena una reacción electroquímica que provoca la corrosión de los metales. Los terminales, las barras colectoras y los cables de los componentes se corroen y deterioran, provocando una mayor resistencia eléctrica, sobrecalentamiento y, finalmente, el fallo de la conexión. Esto puede producirse en forma de fallos fantasma difíciles de detectar y caídas aleatorias del sistema.
El ciclo de vida de todas las piezas internas se acorta considerablemente.. Los materiales aislantes son capaces de absorber humedad, lo que reduce su rigidez dieléctrica y provoca corrientes de fuga. Por último, la aparición regular de humedad garantizará un fallo prematuro de todo el sistema, lo que provocará paradas no programadas, pérdidas de producción y elevados costes de sustitución.
Cómo evitar la condensación en armarios eléctricos
Una estrategia de prevención eficaz suele ser polifacética y a menudo combina métodos activos y pasivos para crear un entorno interno estable y seco.
Métodos activos
Los métodos activos implican el uso de dispositivos eléctricos para controlar el clima en el interior del recinto.
Calentadores anticondensación
La forma más sencilla de prevención es asegurarse de que la temperatura de las superficies internas nunca esté por debajo del punto de rocío. Los calefactores anticondensación suelen ser calefactores de convección o asistidos por ventilador que aumentan la cantidad de calor y calientan el aire dentro del armario. La condensación se evita eficazmente manteniendo la temperatura interna a un valor fijo por encima de la temperatura exterior. Para garantizar la máxima eficacia y evitar el sobrecalentamiento, debe utilizarse un termostato para controlar los calefactores.
Ventilación forzada / Ventiladores con filtro
La ventilación forzada es una buena solución en aplicaciones en las que el aire exterior circundante es siempre más seco que el aire interior. Una unidad de ventilador con filtro, similar a los ventiladores de soplado, mantiene una presión positiva dentro del recinto, sustituyendo continuamente el aire caliente y húmedo del interior por aire ambiente más frío y seco. Este método también tiene un efecto refrigerante. Es importante que el ventilador esté equipado con un filtro para evitar la entrada de polvo y otros contaminantes.
Deshumidificadores termoeléctricos
Un deshumidificador termoeléctrico para armarios es una solución muy eficaz para armarios bien cerrados. Se trata de dispositivos de efecto Peltier. Se utiliza un módulo termoeléctrico para enfriar un pequeño disipador hasta una temperatura inferior al punto de rocío, donde la humedad del aire interior se condensa en la superficie del disipador. Al igual que en la primera opción, esta agua se dirige a un depósito o se vierte fuera del recinto. Deshumidifican activamente sin necesidad de un gran intercambio de aire.
Climatizadores de armarios
Un acondicionador de aire para armarios suele ser la mejor solución en aplicaciones en las que hay una gran carga térmica interna debido a componentes activos con gran potencia de entrada. Además de ofrecer una refrigeración esencial para evitar el sobrecalentamiento de los componentes electrónicos, un aire acondicionado es un deshumidificador muy potente, con diferentes tipos disponibles para diversas necesidades. Al enfriar el aire, hace que se condense mucho vapor de agua en sus serpentines evaporadores, que se drena. Se forma así un circuito cerrado de aire frío y seco.
Relleno con nitrógeno seco
Una técnica avanzada consiste en purgar o rellenar la caja con un gas inerte y seco, como el nitrógeno, para crear un entorno inerte. Esto suele hacerse en aplicaciones muy sensibles o peligrosas (por ejemplo, NEMA 7). Se produce una pequeña presión positiva con un gas de punto de rocío extremadamente bajo, lo que hace físicamente imposible que entre aire ambiente húmedo. Esto descarta totalmente la posibilidad de condensación y requiere una fuente de nitrógeno y un estrecho control de la presión.
Prevención pasiva
Los métodos pasivos son soluciones sin alimentación que se basan en el diseño físico y los materiales del sistema de cerramiento.
Alta IP/Clasificación NEMA Recintos
Como fabricante de armarios o integrador de sistemas, su reputación se basa en la fiabilidad de sus productos mucho tiempo después de la instalación. Los usuarios finales que experimentan problemas de condensación no solo se arriesgan a fallos en los equipos, sino también a corrosión, moho y descargas eléctricas, que son caras y difíciles de remediar.
El primer paso fundamental es especificar una carcasa con una alta protección contra la penetración (IP) normalizada por organismos como la Comisión Electrotécnica Internacional y reconocida por su protección internacional, o una clasificación NEMA equivalente (por ejemplo, IP66, NEMA 4X). Comprender las diferencias en la Clasificación NEMA e IP es crucial para una especificación adecuada. Estas clasificaciones confirman que la envolvente está construida para proporcionar una mayor protección contra la entrada de contaminantes externos, como el polvo y la entrada de agua líquida. Sin embargo, es un error fatal suponer que una clasificación alta por sí sola evitará la condensación. Evita la entrada de líquidos externos, pero no controla la humedad que ya hay en el aire interior. Esta diferencia subraya la importancia de las piezas del armario eléctrico.
El herraje cumple dos funciones importantes: En primer lugar, garantiza que la caja cumpla su clasificación IP ofreciendo un sellado fiable para todo tipo de cajas, desde grandes componentes industriales hasta armarios interiores más pequeños. En segundo lugar, crea un entorno interno estable necesario para el funcionamiento eficaz de los sistemas de climatización (calefactores, deshumidificadores). En la fase de diseño, es fundamental tener en cuenta estos componentes.
En KUNLONG somos conscientes del papel fundamental que desempeñan los herrajes en el mantenimiento de la integridad de los armarios. Con más de 20 años de experiencia dedicada, hemos construido nuestra reputación sobre una base de calidad sin concesiones y excelencia en ingeniería. Nuestro compromiso se demuestra a través de un riguroso sistema de control de calidad, en el que cada lote se somete a 15 inspecciones distintas para garantizar la fiabilidad 100%, y una fabricación de precisión con tolerancias controladas a un excepcional 0,0005 mm.
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Respiraderos y drenajes
Los respiraderos son mecanismos diminutos y avanzados que se ocupan del efecto respiratorio. Emplean una membrana microporosa especial (por ejemplo, ePTFE) que permite el paso de moléculas de aire y vapor de agua, y equilibra la presión con el ambiente exterior. La buena noticia es que así se reduce la condensación. Pero la tensión superficial de la membrana no permite la entrada de moléculas más grandes de agua líquida. Un respiradero de drenaje, normalmente situado en la parte inferior de la caja, cumple la misma función, pero también permite que gotee el líquido de condensación que se haya podido formar.
Materiales de cerramiento adecuados
La propia envolvente, en cuanto al material del que está hecha, también influye en la condensación. Los metales como el acero y el aluminio son muy conductores térmicos, por lo que se enfrían muy rápido cuando baja la temperatura ambiente, lo que facilita la condensación. El policarbonato o la fibra de vidrio son materiales no metálicos con una conductividad térmica reducida. y proporcionan un mejor aislamiento. Son aislantes más eficaces, lo que ralentiza la velocidad de enfriamiento de las superficies interiores y, por tanto, disminuye la intensidad de la condensación.
Revestimientos anticondensación
Las superficies interiores de una envolvente pueden recubrirse con revestimientos especializados en aerosoles inhibidores de la corrosión. Estos revestimientos tienen dos modos de funcionamiento. Otros son higroscópicos y pueden absorber cierta cantidad de humedad, que posteriormente se desprende cuando el tiempo es más seco. Otros actúan reduciendo la tensión superficial del metal, de modo que el agua condensada formará una película fina y uniforme en lugar de gotas discretas que podrían gotear sobre los componentes.
Añadir gel de sílice
Los desecantes, como el gel de sílice, pueden ser una alternativa adecuada y barata a la electricidad en recintos pequeños y bien sellados donde no se disponga de electricidad. Estos materiales absorben el vapor de agua del aire y lo retienen en su estructura. El principal inconveniente de los desecantes es que tienen una capacidad limitada. Cuando se saturan son ineficaces y hay que sustituirlos o regenerarlos calentándolos para expulsar la humedad absorbida.
Elegir la solución adecuada para su aplicación
No existe una solución única para todas las aplicaciones. La elección de la estrategia más eficaz y rentable pasa por una evaluación sistemática de las condiciones de funcionamiento concretas. La decisión se tomará respondiendo a las siguientes preguntas:
- ¿El recinto es interior o exterior? Los recintos exteriores experimentan mayores fluctuaciones de temperatura y luz solar directa, lo que en muchos casos requiere soluciones más potentes, como calefactores o aires acondicionados.
- ¿Qué tamaño tiene el recinto? Cualquier calefactor, ventilador o deshumidificador requerirá una cierta capacidad que vendrá determinada por el volumen interno.
- ¿Cuál es el intervalo de temperatura y humedad ambiente? Un aire acondicionado puede ser necesario en condiciones de calor y humedad constantes. Un calefactor es necesario en lugares con noches frías.
- ¿Cuál es la cantidad de calor producida por los componentes internos? La carga térmica interna es alta, por lo que se necesita refrigeración (ventiladores o aire acondicionado), mientras que una carga térmica baja puede necesitar sólo un calefactor para mantenerse por encima del punto de rocío.
- ¿Cuánto tiene que gastar? Los calentadores pasivos y sencillos son baratos, mientras que los acondicionadores de aire y los sistemas de purga de nitrógeno suponen una inversión de capital considerable. El precio de un posible fallo debe compararse con el precio de la prevención.
Para ver cómo se aplican estos principios en la práctica, explore nuestra guía detallada sobre los diferentes tipos de armarios eléctricos y sus aplicaciones específicas.
Errores comunes en la prevención de la condensación que debe evitar
- Basarse únicamente en una clasificación IP/NEMA: Es un error básico pensar que una caja NEMA 4X es impermeable a la condensación.
- Sellado completo de un recinto con una fuente de calor interna: Esto produce un efecto de horno y no impide la condensación del aire atrapado. Debe haber algún tipo de control climático o ecualización de la presión.
- Dimensionamiento insuficiente de los equipos de climatización: Un calefactor o ventilador demasiado pequeño para el volumen del recinto no funcionará. No deje nunca de hacer los cálculos de tamaño adecuados.
- Descartar entradas de conductos y cables: Un solo prensaestopas sin sellar puede hacer fracasar la envolvente más avanzada. Todas las penetraciones deben estar selladas.
- Bloqueo de la ventilación: Los recintos no deben instalarse demasiado cerca de paredes u otros objetos, ya que podrían bloquear el flujo de aire de los ventiladores de los filtros o las rejillas de ventilación, haciéndolos ineficaces.
Inspección a largo plazo y Mantenimiento para una protección duradera
Un sistema de prevención de la condensación no es una solución "lista y olvidada". Requiere inspecciones y mantenimiento periódicos para garantizar su eficacia durante toda la vida útil de la instalación. Un programa de mantenimiento rutinario debe incluir:
| Tarea | Frecuencia recomendada | Finalidad / Notas |
| Inspeccione las juntas y los sellos de la puerta en busca de grietas o deformaciones. | Trimestral | Compruebe si hay grietas, fragilidad o compresión que puedan comprometer el sellado. |
| Limpie o sustituya los filtros de aire de los ventiladores | Mensualmente | Garantizan un flujo de aire adecuado y evitan la acumulación de polvo que reduce la eficacia de la ventilación |
| Comprobar que los respiraderos y los orificios de drenaje no estén obstruidos. | Semestralmente | Elimine la suciedad o las obstrucciones causadas por insectos para mantener una ecualización de la presión y un drenaje eficaces. |
| Comprobar el correcto funcionamiento de calentadores y termostatos | Anualmente | Comprobar que los sistemas de calefacción y control de la temperatura funcionan según lo previsto. |
| Inspección visual para detectar signos de corrosión o humedad | Periódicamente (al menos una vez al año) | Detectar signos precoces de daños internos debidos a la condensación |
Conclusión
La condensación en los armarios eléctricos es una amenaza grave y compleja para la fiabilidad y seguridad de las infraestructuras críticas. Es un problema de ingeniería que puede resolverse con éxito de forma sistemática y proactiva. La integridad del ambiente interno puede garantizarse determinando adecuadamente las causas ambientales y físicas, eligiendo la mejor manera de establecer medidas de prevención activas y pasivas, y cumpliendo un programa de mantenimiento a largo plazo. Este cuidado no es un coste, sino una inversión necesaria para la continuidad de las operaciones y la seguridad a largo plazo de sus activos más valiosos.
