Uso de cámaras en entornos extremos de temperatura

Tabla de contenido:

Las condiciones de alta temperatura en ambientes o aplicaciones extremas pueden resultar ser un reto para la implementación de cámaras de videovigilancia, desde su instalación en desiertos, a nivel del mar, hasta aplicaciones industriales exigentes. Se requieren de elementos o características especiales para mitigar los riesgos de daños y sobrecalentamiento.

Consideraciones climáticas

El tipo de carcasa utilizada en las cámaras dependerá en parte de la temperatura y humedad promedio a las cuales el equipo estará expuesto, de modo que se garantice su correcto funcionamiento, esto puede variar de acuerdo a la zona o región de implementación, condiciones del sitio, entre otros factores.

Las temperaturas altas o bajas pueden hacer que los componentes internos de las cámaras fallen, ya sea por exceso de calor o por el contrario con frío extremo se congelen.

La exposición prolongada incluso a temperaturas moderadamente altas también reducirá la vida útil del equipo. Así como la humedad intensa puede dañar los componentes internos del equipo. 

En los meses más cálidos puede presentarse condensación en el interior de los lentes o de la burbuja en el caso de cámaras tipo domo, y en los meses más fríos se puede presentar congelamiento de agua o escarcha, estos factores contribuyen al deterioro o daño de los componentes internos de los equipos.

Las especificaciones exactas de las condiciones de funcionamiento tanto de temperatura como de humedad se encuentran en las hojas de especificaciones de la cámara. 

Rangos de temperatura normales

Por lo general, las cámaras IP están diseñadas para funcionar en rangos de temperatura de hasta 115ºF -120ºF / 46ºC - 49ºC. Las cámaras en estas condiciones sufren poco o ningún efecto nocivo por estas temperaturas y, por lo general, solo se enfrían de forma pasiva, es decir a través de disipadores de calor que no requieren fuente o energía independiente.

Carcasa interna que actúa como disipador pasivo.

En cuanto a la humedad, es común que no se especifique la tolerancia o rango de operación en todos los casos, pero la mayoría de las veces se encuentra en el rango del 20% al 90 % de humedad relativa, con variaciones que pueden estar entre el 5% al 10%.

Ejemplos de fabricantes de cámaras que muestran descripciones típicas en hojas de especificaciones.

Dadas estas especificaciones típicas, en climas cálidos y secos, los calefactores y los ventiladores pueden ser innecesarios, ya que la mayor parte del tiempo las temperaturas se mantienen dentro de los rangos de funcionamiento aceptables de la cámara. Sin embargo, siempre será importante validar las especificaciones técnicas de los equipos previo a su implementación.

Elementos o accesorios típicos para el control y manejo de temperatura

Junto con la protección contra vandalismo, el manejo de las condiciones de temperatura es la función más importante de la carcasa o cubierta de la cámara, y como lo mencionamos anteriormente las temperaturas extremas y la humedad alta pueden dañar o causar deterioro en el equipo, en especial en los modelos para aplicaciones en exteriores.

En climas más fríos, donde las temperaturas caen por debajo del punto de congelación, se recomiendan los calentadores, y en climas cálidos los ventiladores. Cuando las cámaras se instalan en áreas industriales de alta temperatura, es posible que se requieran carcasas con sistemas de enfriamiento más robustos.

Calentador

Son los elementos más comunes para el control de temperaturas bajas en las carcasas de las cámaras. Por lo general, consisten en un elemento calefactor debajo de la cámara o que rodea la estructura interna, y en algunas marcas se diseñan carcasas para aplicaciones en temperaturas muy bajas en donde se usan múltiples elementos que recubren el interior de la carcasa.

Ventilador 

Se puede utilizar uno o varios ventiladores pequeños en las carcasas para eliminar el exceso de humedad y expulsar el aire caliente de la carcasa. La humedad es uno de los factores dañinos para el equipo que a menudo se pasa por alto y que de hecho afecta el rendimiento de la cámara en especial en instalaciones al aire libre.

Efecto de condensación por humedad en cámaras. Fuente: ipcamtalk.com

Debe tenerse en cuenta en cualquier ubicación o región con clima templado, y especialmente en las zonas costeras o a nivel del mar. Una acumulación de humedad puede provocar que se forme condensación o escarcha en las áreas más frías del equipo como en los lentes y por ello se genera el efecto de opacidad, resultando en una imagen borrosa y oscura.

Cubierta adicional o Parasol

Su uso tiene varios objetivos, aparentemente parece ser solo un protector solar que se instala en la parte superior de la carcasa de la cámara, pero además y de manera intencional se diseñan de modo que se genere un espacio de aire entre el protector y la carcasa misma. 

Cámara con cubierta adicional.

Este espacio de aire permite que el calor se irradie desde la parte superior de la carcasa y también actúa como amortiguador térmico, eliminando el calor que se irradia desde la cubierta.

Muchas cubiertas también se extienden más allá de la parte superior de la carcasa de la cámara, lo que puede proteger la lente de la cámara de la luz solar directa la cual puede afectar los equipos en algunos casos. Las cubiertas son los medios más simples de protección contra el calor y también los menos costosos. 

Consideraciones en temperaturas muy altas

Para los casos en donde se tengan temperaturas entre aproximadamente 120ºF - 140ºF / 49ºC - 60ºC, están disponibles carcasas fabricadas por terceros especializados en ello con sistemas de enfriamiento activo. Estos métodos, denominados enfriamiento de "estado sólido", generalmente usan disipadores de calor más grandes, múltiples ventiladores y materiales aislantes aplicados al interior de la carcasa. 

Carcasa para niveles de altas temperaturas. Fuente: Axis y Dotworkz

Estos gabinetes pueden manejar temperaturas más altas sin aumentar mucho el consumo de energía o aumentar el mantenimiento de una carcasa con aire acondicionado.

Cámara para ambientes desérticos BOSCH modelo EX27D-MX4. Fuente: BOSCH

Otros fabricantes como BOSCH con el modelo EX27D-MX4 logran soportar temperaturas de hasta 65ºC sin la necesidad de elementos activos para disipar el calor, y esto lo logran solo con el diseño, haciendo de toda la carcasa un gran disipador de calor unificado.

Temperaturas extremas

Por encima de 60ºC / 140ºF, hay menos opciones disponibles, ya que la mayoría de las carcasas refrigeradas de estado sólido no funcionarán a estas temperaturas. Sin embargo, fabricantes como Axis que con la serie Q60-C de domos PTZ incorpora modelos con refrigeración activa integrada (que utilizan elementos Peltier para la transferencia de calor).

Axis serie Q60-C. Fuente: Axis

Estas cámaras son capaces de operar en temperaturas de hasta 167ºF / 75ºC.

Otra opción en ambientes de temperatura extrema son las carcasas con aire acondicionado, que aceptan cámaras de terceros. Estas carcasas brindan quizás la mejor capacidad de manejo de temperatura y son más capaces de manejar largos períodos de alta temperatura que otras opciones. Los principales inconvenientes son un aumento sustancial en el costo y un consumo de energía mucho mayor.

Modelo IGLOO DOME carcasa con solución de aire acondicionado para ambientes muy cálidos y húmedos.

En aplicaciones industriales de muy alta temperatura como acerías, fundiciones, hornos, trenes de laminación y entornos altamente corrosivos hay soluciones especiales de carcasas que son compatibles con múltiples cámaras de terceros. 

Sin embargo, estos elementos que de hecho pueden soportar temperaturas hasta 212ºF / 100ºC requieren una fuente externa de refrigerante (en algunos casos solo agua) que circule por el interior de la carcasa evitando así la acumulación de calor dentro del equipo. 

Carcasa refrigerada por líquido para ambientes extremos. Fuente: movitherm.com

Este tipo de cubiertas están formadas por dos tubos de acero inoxidable que se cierran en sus extremos formando una recámara especial que permite que el agua o líquido refrigerante enfríen la misma y recircule. 

La brida frontal está concebida para crear una barrera de aire que refresca y protege el vidrio frontal de la formación de polvo y depósitos, especialmente útil cuando la carcasa se encuentra en fundiciones, cerca de hornos o lugares polvorientos.

Modelo completo de sistema de refrigeración para condiciones extremas de temperatura. Fuente: videotec.com

Conclusión 

En videovigilancia existen aplicaciones de altas exigencias, no solo desde el punto de vista de seguridad, también factores climáticos como la humedad, el calor y el frío. Los sitios de instalaciones con condiciones de calor extremas representan un reto importante a la hora de generar soluciones y por ello los fabricantes se han esforzado por tener alternativas que se ajusten a este tipo de situaciones. Es la labor de los integradores especificar según las necesidades reales de este tipo de soluciones con el fin de generar la estabilidad, durabilidad y disponibilidad de video requerido por el usuario final.