Erros em gabinetes de painéis de controle industriais de resfriamento

A importância do resfriamento eficaz do gabinete é muitas vezes ignorado pelos projetistas de painéis de controle industriais. Isso leva a projetos que apresentam ventilação natural com pouca importância dada aos efeitos combinados da carga de calor dos componentes e da temperatura ambiente. Como resultado, o gabinete não consegue manter a temperatura interna nos níveis recomendados. Os perigos de níveis de temperatura inseguros são bem conhecidos, desde danos ao equipamento até redução da vida útil dos componentes a um incêndio total. Estes podem ser minimizados percebendo e posteriormente corrigindo os erros cometidos no resfriamento dos gabinetes.

Por que os painéis de controle industriais ficam quentes?

A taxa de calor gerado dentro do painel e a taxa na qual o calor é removido impactam diretamente na temperatura dentro de um gabinete. O uso generalizado de equipamentos eletrônicos e baseados em microprocessadores significa que os sistemas de controle emitem mais calor. A situação é agravada ainda mais pelo uso de acionamentos elétricos que são notórios por gerar calor. Isso é combinado com o desejo dos designers de empacotar todos os componentes no menor espaço possível, criando uma receita para o desastre.

Consequências

Não é incomum que equipamentos industriais tenham uma faixa de temperaturas de operação. Como os ambientes industriais são conhecidos por serem desafiadores, os fabricantes certamente fornecerão flexibilidade em termos de operação, mas isso varia de componente para componente. Painéis de controle industriais embalados para densidade podem rapidamente acumular calor que pode causar danos a equipamentos, especialmente os mais sensíveis, como fontes de alimentação, controladores e dispositivos de medição de precisão. Também existe o risco de dispositivos controlados por microprocessador, como PLCs começar a funcionar mal à medida que a temperatura ultrapassa um certo limite.

Erros comuns

Muitas vezes os pequenos erros são os que causam mais impacto. E os erros podem custar caro quando se trata de painéis de controle industrial, quando eles são conhecidos por abrigar equipamentos sensíveis, como inversores de frequência variável, fontes de alimentação, transformadores, etc. Eles são caros e a falha também pode reduzir a produtividade. Além disso, mesmo que os componentes percam eficiência ou desenvolvam falhas, linhas de montagem inteiras podem ser afetadas até que a retificação ocorra.

Geralmente, os fabricantes geralmente indicam um limite máximo de temperatura permitido na documentação do produto, variando entre 35 e 40 graus Celsius. Isso pode parecer adequado, mas o acúmulo de calor dentro de um gabinete resulta em uma temperatura ainda mais alta. Exemplos comuns de quando isso pode ocorrer é quando os VFDs aquecem ou desarmam , causando interrupções completas da planta.

A seguir estão três dos erros mais comuns, que, se corrigidos, podem evitar o excesso de tempo de inatividade e custos de reparo, melhorando a longevidade do equipamento.

Escolhendo um sistema de resfriamento incompatível

É preciso entender o ambiente industrial em que o painel de controle será instalado. Os limites de temperatura ambiente alta e baixa devem ser conhecidos com antecedência, enquanto outros fatores que devem ser levados em consideração incluem exposição à radiação solar, níveis de umidade e presença de poluentes como poeira e sujeira. Uma vez conhecidas, essas informações podem ser usadas para conceber o gabinete correto de acordo com as classificações NEMA.

NEMA ou National Electrical Manufacturer's Association é um sistema regulatório maduro e estabelecido que possui especificações para gabinetes elétricos para operação interna ou externa. Os fabricantes geralmente projetam seus gabinetes de acordo com os padrões NEMA. Por exemplo, os gabinetes NEMA 1 operam em ambientes internos livres de poluição, enquanto os gabinetes NEMA 4 podem proteger contra todos os tipos de intempéries e penetrações de água.

Para gabinetes NEMA 1 e NEMA 3R, o resfriamento pode ser mantido por meio de um sistema de resfriamento de circuito aberto, por ex. pacote de ventilador filtrado, que pode impedir que a temperatura suba acima do limite seguro. Os ventiladores costumam ser a técnica mais econômica de manter a temperatura, já que as condições ambientais não são hostis. Os ventiladores de resfriamento são altamente eficazes para gabinetes instalados em ambientes internos com temperaturas ambiente nominais, onde existem níveis mínimos de sujeira e poeira.

Por outro lado, se o gabinete for classificado como NEMA Tipo 4, 4x ou 12, será necessário um sistema de resfriamento de circuito fechado vedado, evitando que qualquer poluente entre em contato com o equipamento interno.

Por fim, desde que o gabinete esteja situado em uma área onde a temperatura ambiente esteja abaixo do limite máximo, um trocador de calor ar-ar também fará o trabalho. Mas se a temperatura ambiente estiver próxima do limite, será necessário um ar-condicionado. Isso também traria benefícios extras, como uma queda nos níveis de umidade.

Ignorando umidade e corrosão

Muitos componentes elétricos têm a tendência de falhar em níveis excessivos de umidade e devem ser mantidos sempre em ambientes secos para evitar curtos-circuitos elétricos. Condições de alta umidade são melhor enfrentadas por condicionadores de ar que podem condensá-lo do ar. Houve avanços notáveis ​​no campo, com alguns sistemas de ar condicionado de gabinetes que lidam com a umidade resultante através de um evaporador de condensado, evitando que a água goteje para fora do gabinete. Ao mesmo tempo, o ar condicionado não deve ser superdimensionado, pois uma unidade com alta capacidade de refrigeração não conseguirá manter a temperatura desejada do ar do gabinete.

Em ambientes mais frios, a água pode condensar no equipamento sempre que as temperaturas caem abaixo do ponto de orvalho. Nestes casos, deve ser utilizado um elemento de aquecimento para manter a temperatura interna acima deste nível.

Por outro lado, existem ambientes que expõem os invólucros a fumos e líquidos corrosivos, por exemplo, em áreas marinhas ou estações de tratamento de água. Para proteger os componentes internos do gabinete, ele deve ser vedado para que os contaminantes não penetrem. Mas, como os líquidos são geralmente corrosivos, eles podem afetar a carcaça externa do gabinete. Para evitar tais ocorrências, revestimentos anticorrosivos podem ser aplicados na tubulação de cobre ou nas bobinas do condensador.

Especificando a capacidade de resfriamento incorreta

Uma vez que o tipo de sistema de refrigeração e a classificação NEMA foi decidida, a capacidade de resfriamento do gabinete deve ser escolhida corretamente. Este é um passo importante, caso contrário os componentes perderão sua eficiência e estarão em constante risco de falha.

A capacidade de refrigeração de um gabinete deve exceder a carga térmica produzida pelos componentes. Para conceber o calor produzido, devem ser referenciadas as especificações técnicas de cada componente. A eficiência do componente deve ser subtraída de 1, com o resultado multiplicado pela potência do dispositivo.

Por último, o calor transferido através das paredes do invólucro devido à temperatura ambiente e às fontes de radiação solar deve ser levado em consideração ao projetar a carga térmica. Uma calculadora digital de gerenciamento de temperatura é a melhor maneira de fazer isso, pois fornecerá valores precisos, permitindo que você selecione o gabinete mais econômico.

Práticas recomendadas

Existem algumas práticas recomendadas que podem ser consideradas ao projetar painéis de controle industriais e avaliar suas necessidades de resfriamento.

Planeje com antecedência

Quando um sistema de gerenciamento térmico é projetado com considerações de longo prazo, ele pode fornecer benefícios duradouros, mantendo todos os componentes elétricos dentro do painel de controle em níveis seguros de temperatura. Ao dispor os componentes com o gabinete, certifique-se de que os componentes eletrônicos sensíveis sejam colocados próximos à entrada de ar frio. Deve-se sempre deixar espaço para futuras expansões, caso contrário, o delicado equilíbrio de densidade de componentes será interrompido, o que pode resultar na substituição do sistema de refrigeração.

Avalie o ambiente

Certamente, os componentes que serão colocados dentro do gabinete serão os responsáveis ​​por gerar a maior parte do calor. Mas as temperaturas ambientes têm um papel importante a desempenhar em termos de resfriamento do gabinete. Deve-se ter certeza de levar em conta todos os fatores externos ao projetar o gabinete:

• Temperaturas ambientais
• Vibrações
• contaminantes
• Materiais corrosivos

Planeje a manutenção

Instalar um painel de controle e deixá-lo como está não é o jeito certo de fazer as coisas. Idealmente, um mecanismo de manutenção preditiva deve estar em vigor para fornecer ao operador todas as leituras e alarmes necessários com antecedência. Isso permitirá que os gerentes da planta acompanhem as atividades de manutenção e a longevidade alcançada devido aos reparos oportunos.

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