Sistemas de automatização e monitorização remota
Postado por Adelle Webber sobre
Sistemas de monitorização à distância expostos a condições adversas
A automatização e monitorização remota de sistemas industriais já existe há algum tempo. Nos últimos anos, os processos e a capacidade de transferência de dados têm melhorado consideravelmente. O que antes exigia uma transmissão de dados por microondas e rádio especialmente concebida para o efeito é agora feito através de torres de células e sistemas de satélite.
A conectividade remota tem sido sempre um desafio para os engenheiros. A redução do tempo de paragem, o controlo remoto e a resolução de problemas sem a presença física de pessoal tem sido o objectivo das operações remotas e das condições adversas.
Locais remotos de transmissão de petróleo e gás, oceanografia, clima, infra-estrutura de transmissão de energia, instalações de energia solar, estações de carregamento de EV, ATMs, e muito mais estão todos ligados para monitorização, transferência de dados, e controlo. As capacidades de monitorização melhoraram com os avanços na tecnologia de comunicação.
Esta vasta rede de monitores e transmissores está frequentemente sujeita a condições meteorológicas adversas. A maioria encontra-se em caixas eléctricas especialmente concebidas para proteger os componentes operacionais de condições climatéricas adversas.
A electrónica, sensores, baterias de reserva, actuadores e outros componentes podem ser adversamente afectados pelo calor e pelo frio quando localizados fora de fábricas e instalações de fabrico com controlo climático.
Sociedade Internacional de Automação - Florida Expo
Assisti recentemente a um exposição de automação em Tampa, Flórida, hospedado pela secção local do Sociedade Internacional de Automação, ISA. Muitos dos 50 expositores estavam a demonstrar equipamento de monitorização remota ou produtos de comunicação de dados.
Every component se
Ao mesmo tempo, poucos dos fabricantes de componentes ou de software estavam concentrados em condições extremas que poderiam existir em locais remotos. Essa tarefa é deixada aos integradores, empresas que concebem invólucros com monitorização, controlo, e electrónica de comunicação de dados. Ou por engenheiros de projecto e de processo de empresas industriais.
Os integradores e gestores de projecto precisam de gestão térmica.
Uma vez identificado o local e as condições atmosféricas anuais onde o recinto estará localizado, a que tipo de extremos de temperatura estará exposto durante todo o ano?
A maioria dos integradores saberá o que o recinto classificado pela NEMA irá manter fora humidade, produtos químicos, pó e outros contaminantes.
Compreender o ambiente interno e como as temperaturas e a humidade afectarão os componentes é mais complicado.
A condensação é um péssimo actor dentro de um armário electrónico
A condensação, e a corrosão podem desligar os sistemas de controlo eléctrico sujeitos a temperaturas extremas. A primeira defesa para evitar a condensação é um elemento de aquecimento colocado numa caixa eléctrica para manter a temperatura dentro de um intervalo de funcionamento adequado para os componentes electrónicos.
A condensação forma-se quando a temperatura cai dentro do armário enquanto a superfície dos dispositivos eléctricos permanece mais quente do que o ar. Este é o mesmo efeito que o nevoeiro do solo que se forma no ar frio e atinge um solo ou água mais quentes. O orvalho que se forma no solo é a condensação. O processo exacto acontece dentro de um armário eléctrico sujeito a extremos de temperatura exterior.
O calor é amplamente entendido como sendo mau para a electrónica
O projectista deve considerar se as superfícies exteriores do armário estão expostas ao sol. Todos nós conhecemos as temperaturas extremas dentro dos automóveis deixados ao sol. A maior parte da electrónica tem uma temperatura máxima de funcionamento de 120 - 140 graus Fahrenheit. O calor do dispositivo e o interior do armário são cumulativos e podem exceder a temperatura máxima de funcionamento.
A ventilação do ar exterior que circula pelo interior pode não ser suficiente para baixar as temperaturas e muitas vezes pode introduzir humidade adicional ou outros contaminantes.
As temperaturas de congelação também podem ter impacto na electrónica, especialmente baterias
Os fluidos não fluem bem a baixas temperaturas. Os óleos hidráulicos e lubrificantes podem abrandar os actuadores como os braços do portão. As impressoras que utilizam tinta ou calor podem tornar-se inoperacionais. As lentes das câmaras podem turvar e interferir com os sistemas ópticos.
As baterias para sistemas de reserva ou corrente de funcionamento, tais como o desempenho dos veículos eléctricos, podem ser drasticamente reduzidas devido a temperaturas abaixo do limite de congelação. Qualquer pessoa que tenha vivido em climas nórdicos conhece a dificuldade de arrancar carros em tempo frio e a necessidade de aquecedores de blocos de motor.
Os controlos eléctricos e os sistemas de comunicação não são imunes à diminuição do desempenho sob temperaturas de congelação.
Que tipos de sistemas de controlo estão sujeitos a extremos climáticos?
Industry, power infrastruc
Não é só a electrónica que pode ser afectada por alterações de temperatura ou condensação. Muitos sistemas de controlo externos têm hidráulica, lubrificantes, tinta e válvulas afectadas por frio extremo.
Dispositivos médicos, equipamento de laboratório, equipamento de serviço alimentar, e equipamento de produção estão dentro das instalações mas devem manter uma gama de temperaturas precisa para um funcionamento adequado. A abertura e o fecho de portas a recintos pode introduzir alterações de humidade e temperatura.
São necessários aquecedores eléctricos e sistemas de gestão térmica para automóveis, comboios, barcos e aviões, incluindo equipamento aeroespacial. As temperaturas extremas variam, mas a electrónica funciona entre 70 e 122 graus Fahrenheit.
Os elementos de aquecimento PTC oferecem auto-regulação e durabilidade
Os componentes de aquecimento são muitas vezes suficientes para controlar as temperaturas em climas mais frios e evitar a condensação. Dispositivos de aquecimento PTC são preferíveis na medida em que são auto-regulados, não necessitando de sensores de temperatura ou dispositivos de controlo adicionais.
Estes pequenos dispositivos são ideais para pequenos recintos que necessitam de aquecimento para evitar a condensação ou para impedir o congelamento de outros componentes. O elemento de aquecimento com o coeficiente de temperatura positiva controla automaticamente a corrente que flui através do dispositivo, com base na temperatura ambiente.
Quando a temperatura ambiente é baixa, o dispositivo liga-se, permitindo que a corrente máxima flua através do disco cerâmico de estado sólido que aquece até uma temperatura definida. A resistência também aumentará à medida que a temperatura do dispositivo aumenta, impedindo-o de exceder a sua temperatura de set-point.
Configurações de elementos de aquecimento PTC
Os discos de cerâmica são incorporados em componentes de transferência de calor. Cada um é concebido para uma aplicação específica. Os seguintes são tipos de configurações de transferência de calor PTC.
- aquecedores de convecção
- Montados perto do fundo de um armário, os aquecedores de convecção transferem o calor criado pelo PTC para o ar através de aletas de alumínio.
- aquecedores de superfície
- São concebidos para transferir calor directamente para uma superfície a ser aquecida. São afixados directamente à superfície por parafusos ou adesivo de silicone.
- aquecedores de cartucho
- Are typically cylindrical and inserted into holes in dies or through container walls to transfer heat direct
- aquecedores de ar ou aquecedores com barbatanas
- Os aquecedores são concebidos para serem colocados em condutas onde o fluxo de ar através da estrutura do aquecedor irá transferir o calor através das condutas para a cabina de um veículo, vagão de comboio, casa, ou espaço da fábrica.
- aquecedores com ventilador
- Ter ventiladores incorporados para mover o ar aquecido do aquecedor para o ar circundante.
Cada configuração vem em vários tamanhos para diferentes tensões e potências de saída.
Gestão térmica de recintos de controlo eléctrico
Dependendo da aplicação, considerações adicionais de gestão térmica requerem sensores e controlos de temperatura, dispositivos de arrefecimento, e evaporadores de condensação. As caixas eléctricas modernas são feitas o menor possível com micro PLCs, módulos de dados, interruptores, e dispositivos de comunicação.
O pequeno tamanho ajuda a minimizar o ar que precisa de ser gerido termicamente, mas onde for necessário, o dispositivo de controlo também deve ser compacto e facilmente montado dentro do recinto.
Opções de montagem
Siga isto link para uma folha de especificações em PDF do Hydrostat que pode ser descarregada.
Muitas configurações de aquecedores PTC podem ser montadas em calha DIN ou, no caso de aquecedores de superfície, montadas directamente à superfície. A Small 1 X 2-inch 12 Volt PTC fan He
Onde é necessário arrefecimento e a electrónica precisa de ser protegida do ambiente externo, estado sólido Resfriadores termoelétricos Peltier pode ser utilizado. Estes dispositivos únicos utilizam corrente contínua para alterar a temperatura através de metais diferentes. Um ventilador incorporado distribui o ar frio por todo o recinto.
Se precisar de colocar a cabeça dentro de um molde ou recipiente, aquecedores de cartucho têm até 6mm de diâmetro por 48mm de comprimento. Estes microaquecedores podem ser utilizados em dispositivos médicos ou equipamento de laboratório que necessitem de uma fonte pontual de aquecimento.
Soluções de personalização para as suas aplicações
Cada aplicação é única e requer soluções únicas para a gestão térmica. Engenheiros especializados em gestão térmica estão disponíveis para ajudar a resolver os seus problemas especiais de aplicação. Quando necessário, estão disponíveis componentes personalizados e preços a granel.