Projetando Gabinetes Duráveis: Protegendo Eletrônicos contra Água e Detritos

Queria compartilhar minha experiência e conhecimento sobre como projetar gabinetes que protegem contra água e detritos. Isso inevitavelmente traz a questão de padrões NEMA ou IP, mas às vezes há confusão sobre como funcionam. Escrevo isto para dar direção a designers enfrentando este assunto. Para simplificar, vou me limitar a NEMA, mas os princípios são exatamente os mesmos se você usar IP, então ainda deve ser relevante para você.

Antes de começar, gostaria de salientar que designers devem considerar claramente o que estão tentando alcançar.

Estão apenas buscando proteção ambiental? Ou tentando atender a um requisito formal de padrão NEMA (que pode ter sido imposto por cliente ou gerente)?

Vi milhares de gabinetes personalizados passarem pela Protocase com requisitos de resistência ambiental, e a maioria só precisa de proteção ambiental. Nossos clientes frequentemente usam padrões NEMA para explicar o que precisam que seu gabinete faça, como oferecer certa resistência a poeira, sujeira ou água, mas não precisam formalmente atender aos padrões NEMA.

Ocasionalmente, vemos cliente que precisa atender a requisito formal NEMA, o que exige testes. Embora a Protocase não ofereça testes de gabinetes para verificar requisitos NEMA, alguns clientes enviam seus gabinetes a instalações de testes terceirizadas para receber certificação formal de que atenderam requisitos. Neste caso, os princípios que descrevo abaixo são os mesmos.

Entendendo Classificação NEMA

O documento "Tipos de Gabinetes NEMA" existe para promover especificações de produto padronizadas para dispositivos elétricos. Basicamente, o papel dos padrões NEMA é especificar como um gabinete deve performar para atender à classificação. Especificamente, padrões NEMA lidam com:

1. Proteger pessoal de partes internas perigosas
2. Proteger equipamento dentro do gabinete contra perigos ambientais

O que NEMA não faz é prescrever como projetar e fabricar um gabinete para atender especificações de desempenho; cobrirei isso na próxima seção.

O padrão NEMA cobre grande número de tipos de gabinetes. No entanto, nossos clientes geralmente lidam com o seguinte subconjunto de tipos comuns:

• NEMA Tipo 1 — Uso geral interno, protege contra contato humano com partes vivas e contra detritos como poeira.
• NEMA Tipo 2 — Geralmente usado internamente e à prova de gotejamento. Oferece mesma proteção do Tipo 1, mas adiciona proteção contra gotejamento e respingos leves de água.
• NEMA Tipo 4, 4X — Geralmente usado tanto interno quanto externo. É estanque à água, poeira e granizo. Oferece mesma proteção dos Tipos 1, 2 e protege contra acesso de sujeira caindo, chuva, granizo e neve. Também protege contra danos devido a formação de gelo externo e água respingada e direcionada por mangueira. É resistente à ferrugem (o "X" em 4X indica resistência à corrosão).
• NEMA Tipo 5 — Geralmente usado internamente, este tipo é estanque à poeira. Oferece mesma proteção do Tipo 2, mas com juntas adicionadas, previne acesso de poeira assentada, fiapos, fibras e partículas volantes.
• NEMA Tipo 6, 6P — Pode ser usado interno ou externo e é submersível. Oferece mesma proteção do Tipo 4, mas Tipo 6 adiciona proteção contra submersão temporária ocasional enquanto Tipo 6P adiciona proteção contra submersão prolongada em profundidade limitada.

Note que todos estes tipos protegerão pessoal contra acesso a partes perigosas.

Para ver lista completa de tipos de gabinetes NEMA, clique aqui.

Na próxima seção, discutirei diferentes famílias de gabinetes e como podem proteger contra perigos ambientais abordados por NEMA.

Tipos de Gabinetes para Atender Requisitos NEMA

Gabinetes Personalizados de Chapa Metálica

Este tipo é muito capaz de proteger contra poeira, detritos e água respingada ou gotejamento. Gabinetes de chapa metálica podem ser projetados para atender requisitos dos Tipos NEMA 1, 2, 4, 4X e 5. Porém, se seu gabinete requer imersão em água, esta não é a melhor escolha. Algumas diretrizes:

• NEMA Tipo 1: Recomendamos estilo simples de gabinete de duas peças totalmente coberto no topo. (Formato L, U ou Extrudado funcionariam).
• NEMA Tipo 2: Recomendamos flanges sobrepostas em todas as costuras abertas do gabinete, usando soldas de ponto, ponto de fixação ou furo para fixar as costuras. Dependendo da severidade do ambiente, pode requerer costuras totalmente soldadas. Um gabinete formato U funcionaria melhor, pois há menos costuras para soldar.
• NEMA Tipo 4,4X: Recomendamos costuras totalmente soldadas e uso de juntas. Juntas são recomendadas para qualquer coisa com água próxima ou direcionada a este gabinete. Na maioria das aplicações desta categoria, tiras de espuma de junta ou peça completa de junta bastam. Vedação de fixadores é requerida assim que traz água à equação, então recomendamos vedar os fixadores. Vedação de fixadores pode ser feita de várias formas incluindo:

• • Posicionamento estratégico de fixadores para que não protrudam dentro do gabinete.
  • Montagem com parafusos de vedação (vendidos prontos e têm anel O embutido sob a cabeça do parafuso. Seu Gerente de Conta pode dar mais informações).
  • Usar trava ou fechadura para fechar o gabinete. Dobradiças também são populares neste estilo.

Para atingir Tipo 4X, escolha material resistente à corrosão como aço inoxidável, alumínio ou galvanneal, e siga as recomendações acima.

• NEMA Tipo 5: Recomendamos flanges sobrepostas em todas as costuras abertas do gabinete ou costuras totalmente soldadas, dependendo do ambiente. Novamente, gabinete formato U funcionaria melhor para este design.

Gabinetes Personalizados Usinados CNC

Se busca gabinete que pode ser imerso em água, este é. Um gabinete usinado CNC pode ser projetado para atender Tipos NEMA 1, 2, 4(X) e 5. Também pode ser completamente vedado, e com anéis O ou juntas adequados, tornado à prova d'água, suficiente para proteger contra imersão profunda em líquido e assim atender Tipo NEMA 6(P).

Mantenha em mente ao projetar este tipo para imersão em água:

• O gabinete deve ser projetado para minimizar número de costuras a vedar, com menos peças e costuras; há menos chance de água entrar.
• Como são usinados, alumínio é de longe a melhor opção. É possível trabalhar com aço inoxidável, mas custo de usinagem seria muito maior. Outras opções não são suficientemente resistentes à corrosão.
• Se incorporar anel O no design, mantenha o anel O voltado para o interior dos furos usados para montar o gabinete, para prevenir vazamento através dos fixadores.
• Para montagem final, aplicar torque uniforme nos parafusos para garantir compressão uniforme do anel O é recomendado. O tamanho do parafuso para montagem deve aumentar conforme o gabinete fica maior.
  • Nota: Considere espaçamento de parafusos ao projetar. Se parafusos estão muito distantes, a vedação pode ser afetada, comprometendo a eficácia da capacidade do gabinete de ser estanque.

Gabinetes Fundidos Prontos (OTS) com Personalizações CNC

Também oferecemos linha de Gabinetes Fundidos Personalizáveis, que são gabinetes fundidos prontos (OTS) e os personalizamos para você. Podem ser estanques com design e vedação adequados e são muito similares aos nossos gabinetes usinados CNC personalizados. Com personalizações ou recortes mínimos, junto com juntas ou anéis O adequados, este tipo poderia atender NEMA Tipo 6(P). Este tipo também atenderá Tipos NEMA 1, 2, 4(X) e 5 facilmente.

Porém, há duas diferenças principais entre OTS Fundido e gabinetes usinados personalizados:

• Se usar OTS Fundido, começamos de gabinete pré-fabricado, então você fica restrito a usar tamanho e formato de estoque.
• OTS é significativamente mais barato (isso porque nenhum material é desperdiçado na fabricação do gabinete fundido OTS, enquanto gabinete usinado personalizado é feito de bloco sólido de material).

Assim, se puder conviver com restrições de tamanho e formato, gabinete fundido personalizável é a escolha econômica.

Com este gabinete, como com gabinetes usinados personalizados, se deseja atingir estanqueidade, deve garantir que todo item que penetra o gabinete (conectores, chaves, etc.) são adequadamente estanques, e equipados com junta ou vedados conforme necessário.

Como mencionei, a Protocase não realiza testes NEMA/IP em nossa fábrica, mas alguns clientes optam por enviar seus gabinetes para testes elsewhere. Para descobrir onde pode testar seu gabinete, clique aqui.

Se isso interessa e você tem dúvidas sobre NEMA ou tipos de gabinetes, não hesite em nos perguntar enviando e-mail para info@protocase.com ou comentando abaixo.

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Para mais informações sobre nossos materiais e serviços, visite: www.protocase.com

A Protocase entrega uma experiência totalmente nova a engenheiros e profissionais de design entregando gabinetes, painéis e peças personalizados com velocidade, simplicidade e serviço incomparáveis.