Descrição
Detalhes Técnicos
O controlo de temperatura e a redução do calor são partes vitais, mas infelizmente subestimadas, no design de invólucros. É essencial considerar todas as variáveis externas que podem restringir o fluxo natural de ar no interior do invólucro e aquecê-lo. Para evitar problemas futuros associados à temperatura, o controlo térmico deve ser incluído nos designs iniciais dos invólucros elétricos.
Como a Temperatura Afeta os Componentes Elétricos
A elevação da temperatura dentro do invólucro afeta os componentes elétricos. Em geral, o equipamento elétrico funciona melhor entre 40ºC e 50ºC. À medida que a temperatura interna aumenta, a vida útil dos componentes diminui. Enquanto o calor excessivo pode causar falhas nos circuitos integrados dos microprocessadores, não há danos permanentes a longo prazo. Contudo, sistemas de controlo industrial que utilizam condensadores são mais propensos a uma vida útil mais curta devido ao calor mantido.
Por Que Razão os Painéis de Controlo Industriais Aquecem?
As temperaturas dos painéis de controlo industrial são influenciadas pela rapidez com que o calor é gerado dentro do painel e como é dissipado. O uso crescente de equipamento de controlo eletrónico e microprocessado gera mais calor. O problema agrava-se à medida que se utiliza mais equipamento elétrico que produz calor residual. O painel irá aquecer mais rapidamente se contiver muito equipamento e houver pouco espaço.
Consequências do Arrefecimento Inadequado
A capacidade dos sistemas de controlo elétrico para operar a altas temperaturas varia. Embora os fabricantes classifiquem o equipamento para condições quentes, recomenda-se operar dentro dos limites, pois excedê-los pode danificar o dispositivo. A vida útil será reduzida e pode ocorrer desvio nos pontos de referência com equipamentos sensíveis como dispositivos de medição de precisão, fontes de alimentação e controladores. Equipamento controlado por microprocessador pode falhar, mas retoma o funcionamento quando a temperatura se normaliza.
Como Manter os Invólucros Frios
•Arrefecimento Passivo: Consiste em convecção. Os invólucros devem ter aberturas estrategicamente posicionadas para permitir a saída de ar quente e a entrada de ar fresco. Este método é eficaz se a temperatura exterior for inferior à do interior. Pode ser necessário instalar filtros para evitar que pó ou sujidade entrem no invólucro.
•Arrefecimento Ativo: Existem duas abordagens:
•Convecção Forçada: Se a convecção passiva não for viável, podem ser usados ventiladores para circular o ar. Filtros podem ser instalados, mas não protegem contra variações de humidade.
•Ar Condicionado/Trocadores de Calor: Se as condições ambientais, como a humidade, se tornarem problemáticas, pode ser utilizado arrefecimento em circuito fechado. Em áreas frias, os trocadores de calor ajudam. Em climas quentes, o ar condicionado é mais eficiente.
Outras opções incluem ventiladores de ventilação, que podem ser utilizados se a temperatura externa for inferior à interna do invólucro. Os ventiladores apenas removem o calor, mas não arrefecem continuamente.
Impacto da Temperatura nos Equipamentos
No passado, os motores e outros equipamentos eletromecânicos eram projetados com classificações de isolamento para suportar temperaturas de até 130ºC, e as altas temperaturas nos invólucros não eram uma grande preocupação. Contudo, com a introdução de eletrónica transistorizada e drives eletrónicos, equipamentos mais sensíveis tornaram-se comuns. Estes dispositivos não são tão resistentes como os engenheiros acreditavam inicialmente.
Especificações dos Fabricantes
Os fabricantes recomendam temperaturas entre 40ºC e 50ºC para o funcionamento do equipamento. Portanto, é crucial que a temperatura do invólucro não ultrapasse 40ºC.
Como a Temperatura Afeta a Vida Útil dos Equipamentos
A duração de vida de um componente elétrico reduz drasticamente com o aumento da temperatura. Um condensador, por exemplo, pode durar 32 anos a 45ºC, mas apenas quatro anos a 80ºC, de acordo com a equação de Arrhenius.
Efeitos Práticos de Temperaturas Elevadas
Circuitos eletrónicos digitais são afetados por correntes de fuga à medida que aquecem, causando operação instável em temperaturas altas. Equipamentos como PLCs e computadores podem falhar temporariamente, mas tendem a retomar o funcionamento quando a temperatura diminui.
Soluções para Arrefecimento de Invólucros
Dependendo do tamanho e da carga térmica, diferentes métodos de arrefecimento podem ser usados. Ventiladores podem ser uma solução simples para melhorar a circulação de ar, mas não são recomendados em áreas com altas temperaturas. Trocadores de calor e condicionadores de ar são as melhores opções para manter os invólucros eletrónicos a temperaturas ideais.
Considerações sobre o Fluxo de Ar
Os componentes eletrónicos devem ser instalados de acordo com as instruções do fabricante, deixando espaço suficiente entre eles e garantindo que as passagens de ar estejam desobstruídas. Ventoinhas adicionais e defletores podem ser necessários em invólucros maiores para garantir uma circulação adequada do ar.
Manter os Equipamentos Frios Aumenta a Vida Útil
Controlar as temperaturas nos invólucros elétricos aumenta a durabilidade dos dispositivos eletrónicos. O arrefecimento adequado protege os componentes contra avarias prematuras.
Efeitos do Calor na Vida Útil Prevista
O calor aumenta a taxa de falha de componentes eletrónicos, reduzindo a sua vida útil. A equação de Arrhenius indica que a cada aumento de 10°C na temperatura de funcionamento, a taxa de falhas duplica, acelerando o desgaste dos componentes.
