Si ha pasado algún tiempo en un armario de control en una planta de producción, quizá haya notado que se utilizan 24 V CC para controlar relés, contactores y controlar/alimentar otros dispositivos de automatización. La industria de la automatización utiliza estos 24 V CC como estándar para alimentación y señalización de baja tensión, pero ¿por qué ese voltaje en particular y por qué CC? ¿Qué hace que los 24 V CC sean tan especiales para que se puedan utilizar en tantas aplicaciones diferentes?En este artículo, exploraremos las diferentes razones por las que usamos 24 VCC y compararemos este estándar con otros voltajes que podamos encontrar en nuestro panel de control.Seguridad dentro del armario de controlNo solo los operadores, sino también los dispositivos dentro del armario de control deben ser seguros, y una forma de garantizar su seguridad es que utilicen un rango de tensión considerado de muy baja tensión (VLE). Un VLE es un voltaje inferior a 120 VCC e inferior a 50 VCA. Se considera que un voltaje dentro de este rango tiene menos probabilidad de causar una descarga eléctrica si alguien interrumpe el circuito con su cuerpo. La clasificación de muy baja tensión está definida por la norma IEC 60038 y la IET del Reino Unido.Esta es, entonces, la primera razón para elegir 24 VCC: proporciona un entorno de trabajo más seguro.Caída de tensiónSi alguna vez has tomado una clase de teoría eléctrica en la escuela o has visto videos en línea, probablemente hayas aprendido sobre la ley de Ohm, que define la relación entre voltaje, corriente y resistencia. Una caída de voltaje es la cantidad de voltaje que se pierde debido a la corriente que viaja a través de una resistencia, y una fuente común de resistencia es la longitud del cable. Cuanto más largo sea el cable, mayor será la resistencia en el circuito y, por lo tanto, mayor será la caída de voltaje.Para reducir la resistencia del cable, necesitaríamos aumentar el área de la sección transversal del cable (esencialmente, usar un cable de mayor diámetro), pero esto es costoso y no es práctico en situaciones de alta flexibilidad.Una alternativa es aumentar el voltaje. Esto reduce la corriente requerida por la carga (como lo demuestra la Ley de Watt, que explica la relación entre voltaje, corriente y potencia) y, por lo tanto, reduce la caída de voltaje (como lo demuestra la Ley de Ohm).A través de investigaciones, los ingenieros han determinado que 24 voltios es el voltaje perfecto para permitir tramos de cable relativamente largos sin utilizar cables de gran diámetro.Entornos ruidososLos entornos industriales ruidosos no se refieren al ruido audible, sino al ruido eléctrico.Cualquier equipo con variadores de frecuencia (VFD), servoaccionamientos o contactores grandes generará un ruido eléctrico significativo o interferencia electromagnética (EMI) en el sistema eléctrico. Si la tensión de control es baja, como 5 VCC, este ruido eléctrico podría hacer que los dispositivos receptores lo interpreten como una señal de activación.Con 24 voltios como nivel de control, es menos probable que el ruido eléctrico alcance una amplitud lo suficientemente alta como para imitar una señal de control.Uno podría preguntarse, entonces, "¿Por qué no aumentar aún más el voltaje de control, lo que lo haría aún menos susceptible al ruido y a las caídas de voltaje?" Esto es cierto, pero a medida que se acerca al nivel inseguro (no ELV) de 120 VCC, comenzará a correr el riesgo de descarga eléctrica.Una fuente de alimentación de 24 VCC conectada a una placa de relés. Imagen cortesía de Unsplash.¿Por qué DC?En un sistema eléctrico, hay dos tipos de voltaje: corriente alterna (CA) y corriente continua (CC).En un sistema de CA, la dirección de la corriente alterna alterna entre positiva y negativa, mientras que la corriente continua solo circula en una dirección, de positiva a negativa (convencionalmente). La frecuencia alterna del voltaje de CA es la que lo hace peligroso en caso de una descarga eléctrica. Se sabe que el voltaje de CA causa espasmos musculares o interfiere con el ritmo cardíaco, incluso a niveles bajos.Otro problema con el voltaje de CA es que la mayoría de los dispositivos de control modernos (PLC, VFD, etc.) funcionan con dispositivos semiconductores, que funcionan únicamente con CC. Si la alimentación del gabinete es de CA, cada uno de estos dispositivos de control debe contar con un convertidor CA-CC en su interior, lo que aumenta el costo. En cambio, la conversión de CC se realiza una sola vez, lo que beneficia a todos los dispositivos semiconductores.Por razones de seguridad y eficiencia de diseño, se elige el voltaje de CC como el estándar industrial para el control y señalización de bajo voltaje.Cuándo usar aire acondicionadoAunque la CC puede ser un voltaje estándar, eso no quiere decir que no haya lugar para la CA.Dispositivos de carga grandeEn algunas situaciones donde se necesita controlar una carga grande, 24 VCC consumirían demasiada corriente, por lo que se requiere un voltaje de control diferente. Algunos contactores de motores grandes utilizan 120 o incluso 220 VCA por este motivo. Este voltaje ya está disponible en el armario de control del motor, por lo que es conveniente usarlo para estos controles de mayor tamaño.Ahorro de espacio y costesOtra razón para usar una tensión de control de CA es cuando simplemente no hay suficiente espacio en el armario de control para una fuente de alimentación. La alimentación principal debe convertirse a 24 VCC, y si no hay espacio físico para instalar la fuente de alimentación, podría ser necesario considerar un contactor de CA. Además, si no hay dispositivos de control que requieran CC, podría ser más económico simplemente omitir la fuente de alimentación y utilizar relés y solenoides de CA.NormalizaciónAl igual que con el software o los lenguajes de programación, la estandarización es clave para el éxito. La industria eléctrica ha estandarizado el voltaje de control en 24 VCC. Esto significa que se puede comprar un PLC de una empresa china y un bloque de E/S de otra brasileña, y ambos funcionarán a 24 VCC.Al estandarizar, los diseñadores e ingenieros ahorran tiempo porque no tienen que buscar diferentes fuentes de alimentación ni asegurarse de que están utilizando el voltaje correcto.Medición de tensión eléctrica entre contactores en un armario de control. Imagen cortesía de Unsplash.Voltaje: no es solo un número arbitrarioComo puede ver, hay muchas razones por las que utilizamos 24 voltios para la señalización y el control de dispositivos. 24 VCC es seguro para trabajar, es confiable en entornos ruidosos y se puede utilizar en largas distancias.Si bien en algunas situaciones podría ser necesario usar voltaje de CA, el método preferido suele ser usar un voltaje de control, como 24 VCC. Como siempre, al trabajar con componentes eléctricos, lea la documentación y conozca el voltaje que requieren sus dispositivos.
