Panel de control industrial Diseño ambiental
Publicado por Adelle Webber con
Entornos del panel de control industrial
Numerosas consideraciones entran en diseño del panel de control eléctrico. Las condiciones ambientales en el lugar de la instalación son una de las cuestiones más críticas.
- En el interior
- Al aire libre
- Remoto
- Control de la humedad
- Materiales corrosivos
- Filtración de agua/aceite
- Polvo/suciedad
- El polvo y la suciedad soplados por el viento
- Fibras/pelusa
- Nieve/hielo/lluvia/planeta
- Calor/frío
- Contacto accidental
- Washdowns
- Sumersión
La lista continúa, pero ya entiendes el punto. Hay muchas variables a considerar cuando se elige el gabinete mismo. Las asociaciones de estándares proveen guías para las calificaciones del gabinete y el diseño de control.
- ANSI - El Instituto Nacional de Normalización de los Estados Unidos
- CSA - Asociación Canadiense de Normalización
- CE - Conformite Europeene
- EEMAC - Asociación de Fabricantes de Electricidad y Electrónica de Canadá
- EIA - Asociación de Industrias Electrónicas
- FCC - Comisión Federal de Comunicaciones
- IEEE - Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos
- IEC - Comisión Electrotécnica Internacional
- SAE - Sociedad Internacional de Ingenieros Automotrices
- Consejo Conjunto de Industria
- NEMA - Asociación Nacional de Fabricantes de Electricidad
- NFPA - Asociación Nacional de Protección contra el Fuego
- UL - Underwriters Laboratories Inc..
¿Cómo elige el gabinete diseño interno de impacto?
La clasificación NEMA, UL, y CSA es un gabinete para uso interior o exterior es un recinto razonablemente estándar para los controles eléctricos.
La disipación de calor es una consideración importante para los paneles de control eléctrico.
Una de las consideraciones importantes para los paneles eléctricos es la disipación del calor de los componentes electrónicos y el cableado. Si no estás familiarizado con el control térmico industrial, un buen ejemplo es un ordenador portátil. Con la mayoría de las marcas, sentirá el calor de la batería y más si está conectada al cargador.
La propia batería emite calor debido a los cambios químicos y al flujo de corriente en la batería. Cuando se conecta a un cargador, hay más corriente fluyendo en la batería y haciendo funcionar la electrónica que emite calor.
En un portátil, el transformador que baja el voltaje de 120 V a 5-9 voltios para hacer funcionar la electrónica está fuera del dispositivo como parte del cable. El bloque de plástico que contiene el transformador que forma parte del cable también emite calor.
Desktop computers and other devices that plug directly into a wall socket but run on lo
El típico panel de control lleno de circuitos, interruptores, relés o dispositivos PLC requiere una seria consideración de la disipación de calor. No olvides los motores y los transformadores.
El tipo de panel que protege del ambiente exterior puede restringir el calor y la circulación de aire disipación. Esto también puede llevar a la formación de humedad en los componentes de la humedad.
Los paneles de control están en todo tipo de ambientes.
Podría no ser un desafío diseñar componentes y cableado en un panel de control si sólo hubiera una variable. Cuando un panel está situado en el exterior expuesto a las condiciones climáticas, así como a la protección contra elementos antinaturales como los humanos y los animales, se hace difícil.
Un panel tiene que proteger a los humanos y animales de entrar en contacto con los dispositivos electrónicos/eléctricos para su protección. Además, los animales pueden hacer un daño considerable cuando son atraídos al interior del panel para refugiarse o calentarse en los meses de invierno.
Veranos e inviernos
La definición de protección en verano cambia con las ubicaciones geográficas. El verano en Canadá es muy diferente al de Florida. Los paneles de control de imágenes sobre el círculo norte en Alaska controlan el oleoducto y la producción de petróleo en comparación con los de Arabia Saudita o Irak. La misma función para los sistemas de control que se alojan en el interior de los paneles pero con variables de diseño bastante diferentes.
¿El entorno de materiales peligrosos en las líneas de proceso petroquímico o el viento y el polvo del desierto o los incendios de petróleo? ¿Qué hay de las ventiscas y las temperaturas bajo cero? Entiendes el punto.
Fuego de petróleo en los campos de petróleo de Irak.
Las temperaturas
La temperatura medida de 3-4 pies alrededor del exterior del gabinete se considera la "temperatura ambiente". La temperatura dentro del gabinete cerca del equipo de control se considera "temperatura del aire circundante". La diferencia entre las dos es una espada de dos filos.
Cuando la temperatura es más fría en el exterior y más caliente en el interior, la convección natural puede ayudar a disipar el calor interno de los componentes. Donde hay una alta humedad, el punto de rocío aumenta más allá de la temperatura interna, la humedad puede formarse en las superficies interiores.
Todos sabemos que la humedad y la electrónica no se mezclan.
Circulación de aire
Uno de los requisitos esenciales para la disipación del calor de los componentes electrónicos es la circulación del aire. Un recinto de paneles diseñado para proteger de los elementos exteriores puede impedir la circulación del aire interior tomando el calor del exterior del armario. Esto también se aplica a la entrada de aire más fresco para la convección o circulación natural.
Una caja Hoffman Nema 4X para circuitos de control eléctrico.
No
Las ubicaciones internas en las fábricas y junto a las líneas de producción pueden crear dolores de cabeza por la humedad. El calentamiento de los componentes internos no es sólo para las temperaturas frías.
La humedad es el verdadero enemigo.
La cantidad de humedad que el aire puede contener aumenta con la temperatura. Si vives en un clima tropical y tienes una casa con aire acondicionado, a menudo verás la humedad fuera de tus ventanas por las mañanas. La humedad del aire fresco que se mantiene fuera se condensa en la superficie más fresca de los cristales de las ventanas.
También es la razón por la que los huracanes pueden arrojar tanta humedad como la lluvia. El aire caliente de la superficie que retiene la humedad se eleva hacia el aire más fresco a mayor altitud. Abajo viene la lluvia, agua que la atmósfera a temperaturas más bajas ya no puede contener.
Los componentes eléctricos dentro de los recintos debajo del punto de rocío
De acuerdo con el El Servicio Meteorológico Nacional
"El punto de rocío es la temperatura a la que el aire debe ser enfriado (a presión constante) para lograr una humedad relativa (RH) del 100%. En este punto, el aire no puede contener más agua en forma de gas. Si el aire se enfriara aún más, el vapor de agua tendría que salir de la atmósfera en forma líquida, normalmente en forma de niebla o precipitación".
En una caja eléctrica que el exceso de humedad se forma en superficies planas, causando todo tipo de problemas. La humedad directamente en los componentes o circuitos puede causar cortocircuitos e incendios - el agua que gotea de las superficies puede causar incluso mayores cortocircuitos en los interruptores o relés.
La corrosión también puede ser un problema una vez que se forma, impidiendo que los componentes funcionen correctamente. Los contactos en los relés que no conducen la electricidad de un contacto a otro debido a la corrosión pueden ser perjudiciales para el circuito de control.
Dentro de los recintos del sistema de control eléctrico
Mitigar la condensación en los armarios de control cerca de las líneas de producción de alimentos y bebidas crea un ambiente único para crear humedad dentro de los armarios. Las diferencias de temperatura entre los armarios y el equipo de procesamiento circundante pueden crear condensación dentro del armario.
Las líneas de procesamiento de alimentos y bebidas suelen estar calientes, conteniendo mucha humedad debido al proceso o a los lavados al final de un turno. Cuando la línea de proceso se apaga, los circuitos de control pueden enfriarse dentro de los armarios. Cualquier humedad en el aire dentro del gabinete puede explicar la condensación en los componentes al enfriarse.
¿Cómo llega toda la humedad a los armarios? Incluso los armarios más sellados a menudo se abren para mantenimiento o ajustes durante un turno de producción introduciendo aire caliente que lleva mucha humedad. A medida que los componentes internos se enfrían hasta el punto de rocío, el agua comenzará a formarse en las superficies.
Evitar que se forme humedad en los componentes eléctricos
Los ambientes internos y externos reaccionan a las diferencias de temperatura y a los puntos debidos de la misma. Las reglas de la física no cambian con los recintos interiores o exteriores.
Hay muchas herramientas diferentes para ayudar a prevenir los daños por humedad dentro de los armarios de control eléctrico. Una vez que se aborda la variable del entorno y los armarios de la aplicación, los ingenieros de control eléctrico pueden elegir componentes que reduzcan el potencial de daño por humedad.
Controles de temperatura y humedad para los armarios eléctricos.
Termostatos e hidróstatos se utilizan para los sistemas de control de gestión térmica industrial dentro de cada recinto. Separados de los circuitos de control de procesos encerrados en el gabinete, estos componentes sensores se emparejan con calentadores y refrigeradores para mantener las temperaturas y la humedad adecuadas dentro del gabinete.
Termostatos en los sistemas de control de los armarios funcionan como en su casa. Cuando la temperatura supera la establecida, se enciende un dispositivo de refrigeración. Cuando los dispositivos eléctricos se apagan, y el termostato detecta la baja temperatura de ajuste, encenderá un calentador para evitar que la condensación forme componentes
Hydrostats se utilizan para controlar la humedad relativa dentro de los recintos. Cuando detecten la humedad fuera de los parámetros establecidos, encenderán o apagarán los calentadores y los dispositivos de refrigeración del recinto para volver a una temperatura y humedad seguras. Los calentadores controlados por el termostato o el hidrostato pueden adoptar muchas formas diferentes. Los populares calentadores para recintos y circuitos eléctricos están diseñados específicamente para este propósito. Dispositivos de pequeño voltaje que son muy eficientes y no requieren mucho espacio o electricidad. La eficiencia viene del tipo de calentador y de la transferencia directa de calor al área requerida.
Los calentadores espaciales no son la solución ideal para una caja eléctrica. Convección natural, impulsados por ventiladores, y los calentadores de contacto directo son más eficientes. La calefacción del espacio puede necesitar elevar la temperatura demasiado para alcanzar los componentes individuales o los circuitos.
Elementos de calentamiento del PTC puede ser usado para este propósito. No sólo suministran calor directamente y de forma eficiente a los componentes, sino que tienen factores de seguridad incorporados y a menudo no requieren un circuito de control. Los elementos calefactores del PTC están incrustados en calentadores de aletas para los naturales y calefacción de aire forzado. También se utilizan aletas de aluminio para el contacto directo con las superficies. Estos elementos son diminutos y pueden ser utilizados con seguridad directamente en las superficies de los componentes.
También se utilizan calentadores de caucho de silicona grabada flexible debido a los diámetros de entonces y a la capacidad de flexionar y doblar y sujetar directamente sobre las superficies. Esto resulta en una mejor transferencia de calor y eficiencia.
Las neveras Peltier son dispositivos de refrigeración únicos que no requieren freón de otros tipos de refrigeración. El efecto de refrigeración es electrónico, lo que permite que el dispositivo se ponga en contacto directo con las superficies a refrigerar.
Sin refrigerantes u otros líquidos que transmitan el enfriamiento, estos dispositivos son ideales para enfriar componentes electrónicos. Tampoco requieren grandes cantidades de electricidad para hacer funcionar motores o ventiladores como los típicos sistemas de refrigeración.
Este blog explica más sobre cómo funcionan los sistemas de refrigeración Peltier. "Enfriamiento por efecto Peltier"
Evaporadores de condensado PTC son una solución ideal para los recintos de paneles para eliminar el exceso de humedad del aire. Evaporador DBK es libre de mantenimiento sin necesidad de drenaje. Con una tasa de evaporación de hasta 245ml/h o 8,28 oz/h el fiable dispositivo PTC es una gran elección.
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