Caixas eletrônicas para condensação e ar livre

Caixas eletrônicas para condensação e ar livre

A água e os dispositivos electrónicos não se misturam bem. Muitos fabricantes de dispositivos electrónicos controlam a introdução de humidade, selando completamente o dispositivo para o proteger de qualquer humidade que entre nos dispositivos. 

Tenho agora colunas bluetooth que flutuam numa piscina e um telemóvel que pode tirar fotografias debaixo de água. A dinâmica e os desafios dos sistemas de controlo industrial externos alojados em armários oferecem desafios muito maiores do que os controlos selados.

Evitar a condensação em recintos exteriores.

É muito mais difícil vedar completamente uma caixa de controle eletrônico contra umidade e umidade. Em meu primeiro trabalho como engenheiro de controle eletrônico, ajudo a projetar controles de temperatura e potência que foram instalados em gabinetes para uma ampla variedade de indústrias. A empresa era suficientemente pequena para que eu não só projectasse os dispositivos como os testasse nos recintos industriais, os ajudasse a instalá-los nas instalações industriais e respondesse à resolução de problemas dos sistemas quando houvesse problemas.

Esses painéis e controles foram instalados em minas de vidro, fibra, papel, energia nuclear, alumínio, química, têxtil, automotiva e carvão.

A principal preocupação para a maioria dos controles de instrumentação e eletrônicos foi a temperatura do gabinete devido ao ambiente ou calor gerado pela eletrônica. Demasiado calor e os componentes electrónicos podem falhar ou alterar as suas características de funcionamento. Os armários sempre tiveram ventiladores para mover o ar através dos componentes e, em alguns casos, instalados nos próprios componentes de potência. Isto foi eficaz quando os painéis de controlo foram instalados no interior dos pisos das fábricas, onde havia algum aquecimento e arrefecimento para os funcionários e equipamentos.

Meu primeiro desafio com alta umidade e o efeito da umidade nas placas de circuito foi nas minas de carvão. As minas profundas não tinham ar condicionado ou ar seco onde o ar húmido quente causava problemas de humidade, provocando um curto-circuito com placas electrónicas danificadas das placas. A humidade e a electrónica não se misturam.

Nós usaríamos gabinetes com classificação NEMA diferente para aplicações onde as condições garantissem, mas na maioria das vezes muito poucos precisavam de gabinetes externos onde as condições climáticas fossem extremas. Temperatura ambiente nas fábricas suficientemente alta para que a condensação no interior dos invólucros elétricos raramente fosse um problema. 

O ar não deve estar quente e húmido para causar o efeito de humidade. Instalações externas quando a temperatura cai abaixo do ponto de orvalho, torna-se difícil controlar a condensação dentro dos armários externos.  

O ponto de condensação ou ponto de orvalho é quando o ar está suficientemente frio, já não consegue reter a humidade. O ar úmido que entra em contato com as superfícies mais frias dos dispositivos dentro dos gabinetes, há uma chance de formação de gotículas de água nos dispositivos. O isolamento térmico pode ser usado para evitar condensação no gabinete e nos dispositivos, mas é difícil controlar a umidade dentro do gabinete se ele precisar de ar externo para ventilação. 

Uma vez que o nível de umidade no exterior aumenta e o ar úmido começa a circular dentro do gabinete, as gotículas de água que se formam nas superfícies mais frias do equipamento podem cair sobre os componentes elétricos expostos, causando curto-circuitos ou acúmulo de umidade nos displays.

Se a umidade relativa é de 90% e a temperatura externa é de 86 graus Fahrenheit, o ponto de orvalho é de 82,7 graus. Pode formar-se condensação em superfícies a essa temperatura inferior. A 50 graus fora do ponto de orvalho para 70 por cento de umidade é de cerca de 40 graus.

Há muitas partes dos EUA e do mundo onde essas condições podem existir e os componentes internos e as superfícies dos armários elétricos podem estar no ponto de orvalho e a condensação se formará.

Alguma vez notou condensação no exterior da sua casa ou das janelas do carro quando a temperatura interior atinge o ponto de orvalho? Pode acontecer no verão ou no inverno, embora menos provável no inverno, quando a umidade é geralmente mais baixa.

Controle de condensação dentro de caixas eletrônicas externas.

As caixas externas instaladas onde estes tipos de condições existem necessitam de sistemas de gerenciamento térmico para evitar que as temperaturas caiam abaixo do ponto de orvalho.

Onde existem estas condições? Muitas instalações de gás e petróleo encontram-se em locais onde a temperatura e humidade variam consideravelmente com as estações do ano. Texas, Norte de África, Médio Oriente, são poucas. A minha primeira experiência foi com sistemas de controlo montados no exterior ao longo das linhas de processamento de fertilizantes e plásticos em fábricas localizadas na província de Basra ou no Iraque. 

Nunca me ocorreu que esses locais tivessem temperaturas compreendidas entre 125 F e 25 F. Estas temperaturas incluíam uma ampla gama de humidade e pontos de orvalho. Era impossível utilizar os recintos NEMA 12 mesmo com os riscos químicos.

Os aquecedores são frequentemente utilizados para manter a humidade dentro do armário mais baixa do que o ponto de orvalho. Estes aquecedores são montados no fundo do armário, onde a convecção natural transporta o calor através do armário.

Por vezes é utilizado um ventilador para assegurar que o calor é uniformemente disperso por todas as superfícies. Os aquecedores de condução de superfície pontual também podem ser utilizados em componentes seleccionados que possam ser mais susceptíveis à formação de condensação nas suas superfícies.

Um sensor de umidade (ou hidrostato) detecta a umidade no ar.  O sensor de umidade, higrostato mede e relata tanto a umidade quanto a temperatura do ar. A relação entre a umidade do ar e a maior quantidade de umidade em uma determinada temperatura do ar é chamada de umidade relativa. A humidade relativa torna-se um factor importante no combate à condensação.

Quando o sensor detecta que a umidade está ficando muito alta em relação à temperatura, ele pode ligar os elementos de aquecimento para aumentar a temperatura. O aumento da temperatura diminui a humidade relativa no armário e reduz a possibilidade de condensação. Estes tipos de laços de controlo podem ser encontrados no seu frigorífico doméstico, evitando a formação de condensação nas paredes interiores e nos alimentos. Os congeladores domésticos típicos não têm proteção contra condensação devido à temperatura mais baixa e você encontrará gelo (condensação) nas superfícies das embalagens no interior.  

O mesmo conceito ocorre dentro de gabinetes eletrônicos externos, como caixas eletrônicos, quiosques, controles de semáforos, aplicações industriais como petróleo e gás, moinhos de vento e outros instalados em locais remotos.

DBK USA has available a wide range of controls