Sistemas de automatização e monitorização remota
Publicado por Adelle Webber pt
Sistemas de monitorização à distância expostos a condições adversas
Automation and remote monitoring of industrial systems have been around for a while. In the last few years, the processes and ability to transfer data have improved considerably. What used to require a specially designed microwave and radio transmission of remote data is now done through cell to
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.
Cada componente parece ter diminuído de tamanho enquanto aumentava a sua capacidade de medir, controlar, e transferir dados para aplicações que os analisam remotamente. O software de comunicações enfatizou a ciber-segurança nos sistemas de transmissão e controlo
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.
Condensation forms when the temperature drops inside the cabinet while the surface of electrical devices remains warmer than the air. This is the same effect as the ground fog that forms on cool air and reaches warmer ground or water. That dew that forms on t
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?
A indústria, infra-estruturas de energia, gás e petróleo, dispositivos de controlo de tráfego, ATMs, sistemas de segurança, e muitos outros sistemas têm controlos eléctricos alojados em recintos localizados no exterior de edifícios que estão sujeitos a alterações de temperaturas exteriores que podem afectar os seus sistemas operacionais.
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.
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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
- São tipicamente cilíndricos e inseridos em orifícios em moldes ou através de paredes de recipientes para transferir calor directamente para o ponto necessário no fabrico, equipamento médico ou de laboratório.
- 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. Um pequeno aquecedor de 1 X 2 polegadas de 12 volts PTC pode ser encontrado aqui.
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.