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Por que otimizar o projeto de Painéis de Controle em Equipamentos Industriais?

Written by Lucas Leão | nov 8, 2017
Aumentar a eficiência de controladores de motor, melhorar a produtividade e garantir a diminuição dos custos são alguns dos principais objetivos a serem alcançados por quem busca otimizar o projeto de painéis de controle elétricos. Engenheiros responsáveis pelo projeto de painéis possuem cada vez mais desafios atribuídos a seus projetos existentes, a fim de obter o maior desempenho possível. Esses desafios abrangem questões como impacto ambiental, custos com segurança, problemas relativos aos ruídos de interferência eletromagnética e a otimização do espaço do painel de controle.

Projetistas e engenheiros geralmente possuem prazos bastante limitados para concluírem o projeto do painel de controle e, com frequência, encontram problemas relacionados à fabricação dos produtos com ciclo de vida confiável, e que ainda cumpram com todas as exigências do projeto. Os produtos não tem o mesmo desempenho e durabilidade em ambientes turbulentos, em comparativo com ambientes ideais. Problemas práticos enfrentados em campo podem levar à paralisação necessária para sanar os sistemas danificados, o que pode resultar em manutenção cara.

O artigo introduzirá práticas e soluções que auxiliam o controle por engenheiros e projetistas no desenvolvimento do painel e o ciclo de vida do produto. Isso fornecerá dicas e ferramentas que proporcionam soluções melhores ao processo para a redução dos custos e o aprimoramento do desempenho do ciclo de vida. 

Otimização do Espaço do Painel de Controle

         Engenheiros e projetistas de máquinas são constantemente desafiados a reduzir o tamanho e as áreas das máquinas construídas. Isso significa que é preciso construir áreas menores para se ajustar melhor dentro dos painéis de controle existentes. Ampliar o espaço da plataforma do anexo é uma boa solução. Porém, existem diversos desafios em relação ao desenvolvimento de painéis de controle menores.

As considerações incluem: 

  • Segregação do cabo
  • Gestão Térmica
  • Entrada do cabo
  • Interferência Eletromagnética
  • Raio de curvatura do cabo
  • Espaço para futura expansão

Além de problemas de segurança, o cumprimento dos padrões e dos códigos, bem como o cumprimento das exigências de separação de componentes eletrônicos torna o trabalho do engenheiro e do projetista muito mais complicado. 

Os painéis de controle passaram por diversas mudanças desde a caixa do painel tradicional e do projeto de porta única. Os painéis de controle possuem muito mais versatilidade com caixas de painel projetadas com pontos de acesso múltiplos, compartimentos do subpainel e sistemas de resfriamento integrado opcionais. Uma área que tende a não ser usada é o espaço entre a porta do quadro e os componentes montados na parte traseira do subpainel. A utilização de vias DIN com componentes que poderiam ser normalmente instalados sobre o subpainel.

Com sistemas de resfriamento integrado, os painéis de controle possibilitam que equipamentos elétricos sejam montados e instalados próximos um do outro.Isso reduz o espaço usado e aprimora a eficiência de dissipação de calor dentro da unidade. Existem muitos sistemas de resfriamento disponíveis e escolher o correto depende das necessidades dos painéis de controle. 

Redução de ruídos

         A interferência eletromagnética proveniente de componentes externos emite ruídos que podem interferir decisivamente nas operações normais de outros componentes. O risco de EMI aumenta com a adição de componentes de rede e dispositivos de energia, enquanto reduz os custos do painel. É difícil detectar o ruído emitido pelos componentes, uma vez que, o painel de controle está finalizado, por conseguinte, as chances de uma possível EMI são reduzidas. É fundamental reunir soluções para a redução dos ruídos dentro do projeto original.

        Aterrar corretamente os componentes que emitem ruídos é um ótimo passo inicial para reduzir as emissões de EMI. Os fios que formam os circuitos também servem para fabricar excelentes antenas e minimizam o tamanho dos circuitos, o que ajudará a reduzir os ruídos recebidos. Em vez de fios de circuito, execute o processo de alimentação e coloque os fios juntos novamente. Torcer os fios juntos também reduz os efeitos de EMI. Ligue a entrada dos condutores terra ao subpainel onde eles entram usando uma barra à terra universal.

O layout do fio é uma consideração crucial no controle do ruído e a distância entre dois é um grande fator junto ao trajeto do layout do fio. Cruzar o fio condutor nos ângulos corretos, desde que os condutores perpendiculares possuam menor comprimento comum do que dos condutores paralelos, consequentemente, reduzirá os ruídos. Evite operar o CC próximo do CA e as entradas próximas das saídas. Para reduzir a EMI há uma recomendação de distância de 3 a 6 polegadas entre condutores de alta voltagem e baixa voltagem em operações paralelas. E, 12 polegadas são recomendadas entre cabos codificadores e cabos de retorno de separador e o motor ou quaisquer cabos de alimentação CA. 

Proteção Ambiental

         Quadros do painel de controle precisam proteger os sistemas essenciais, fornecer um risco de paralisação potencial reduzida e garantir a proteção dos funcionários. Os riscos ambientais tais como a corrosão, a exposição à substâncias, o ruído elétrico e a temperatura ambiente podem ter efeitos nocivos em relação aos sistemas do painel de controle. Determinar se a aplicação será em ambiente interno ou externo é extremamente dependente desses fatores. Fatores ambientais globais incluem: 

  • Interação humana (Por Segurança, Isolar o Equipamento dos Funcionários)
  • Exposição à Substâncias (Manter poeira, umidade, óleos para vedação distantes do Sistema).
  • Fluidos e Abrasivos de Alta Pressão (Limpeza e Agente de Lavagem)
  • Temperatura (Manter o Equipamento Eletrônico dentro das Temperaturas Operacionais)
  • Raios UV (Degradação Material devido à Luz Solar).
  • Elementos Corrosivos (Sais e Produtos Químicos que podem causar Corrosão no Equipamento) 

Para a proteção dos painéis de controle da exposição à substâncias, estes devem possuir vedações impermeáveis nas superfícies de acoplamento, a fim de isolar os sistemas internos essenciais. A aplicação de acabamentos apropriados na superfície externa do quadro pode ajudar a suportar riscos elevados de pressão e temperatura, bem como os raios UV e potencial de corrosão. Sistemas de gerenciamento térmico podem auxiliar na manutenção dos sistemas do painel de controle dentro de temperaturas de funcionamento concebidos. 

A proteção do painel de controle de fatores ambientais é importante para garantir que o sistema opere regularmente, enquanto a produtividade e a longevidade do equipamento não são perdidas. Durante a escolha do quadro do painel de controle, é importante entender os fatores ambientais, a fim de especificar o quadro com base na exigência de entrada e no cumprimento do padrão para conseguir uma proteção adequada.

Proteção de Pessoal

Fornecer um local de trabalho seguro para os funcionários é fundamental para o cotidiano operacional. Como os sistemas de controle continuam a se desenvolver e se tornam mais complexos, é mais importante do que nunca seguir os passos necessários para garantir a segurança. O número de acidentes elétricos tem aumentado, o que confirma a necessidade em melhorias da segurança. Quando riscos ambientais são negligenciados, lesões aos funcionários podem causar multas e aumento de custos operacionais.

Uma explosão do arco elétrico é muito perigosa e o mau funcionamento elétrico dispendioso que ocorre como um curto-circuito entre os condutores eletrificados. Frequentemente, um arco elétrico é ativado pelo movimento do operador ou contato com equipamento energizado. Uma falha na fase terra ou na fase a fase pode resultar em lesões fatais e danos ao equipamento.

Identificação visual, rotulagem e sistemas de identificação podem ser usados para garantir que os funcionários entendam que existe uma possibilidade de risco dentro dos painéis de controle e sistemas próximos. Barreiras físicas são importantes para a proteção contra riscos mecânicos. É necessário projetar equipamentos para que os funcionários sem treinamento permaneçam longe das fontes de risco. Barreiras físicas incluem: 

  • Mecanismos de Trava de Proteção (Segurança Preventiva que Bloqueia Fontes de Energia quando Ligadas)
  • Portas de Dados (Possibilita o Diagnóstico de Fora do Painel longe do Risco)
  • Travamentos (Garante que todas as Fontes de Energia estejam proporcionando Segurança antes da Manutenção)

É importante que as instalações com sistemas de controle e painéis tomem as precauções necessárias para manter a segurança dos funcionários durante as operações. Não pode haver custos significativos associados a incidentes elétricos, como compensação do trabalhador, custos de seguro e taxas legais. Ao avaliar e compreender os riscos do local de trabalho, os sistemas de painéis de controle e componentes podem ser projetados com a segurança dos funcionários em mente.

E3.Panel para o Desenvolvimento do Projeto do Painel de Controle

         O módulo E3.Panel fornece uma completa interface em detalhes para projetar e desenvolver o layout do painel de controle. Essa plataforma pode integrar facilmente o desenho mecânico 3D ao componente elétrico para visualizar a colocação de componentes, buscando a otimização de espaço no painel de controle. Veja o visual do layout da fiação, componentes do sistema de controle, bem como a integração completa do projeto de circuito esquemático. Capaz de fornecer uma representação virtual que exibirá o projeto geral do painel, do tipo do painel da estrutura à rotulagem dos riscos potenciais para a produção. 

O E3.Panel permite a passagem dos dutos e do roteamento do cabo aos componentes. Capaz de entregar rotas autênticas e cálculos de aproximação do comprimento para a melhoria das estimativas de custos diretos de materiais. Fornece verificações de regra para garantir que o projeto seja executável sem interferências entre componentes. 

O roteamento do fio automático ou manual é feito com base na disposição do componente, a fim de vedar um projeto do painel de controle inválido. Também fornece verificações de regra do projeto, para assim evitar o excesso de enchimento dos dutos e a disposição de peças em áreas restritas, bem como sua habilidade de cumprir com os padrões por meio do reconhecimento do fio e proximidade da peça.

Bibliotecas de componentes em detalhes com referência cruzada on-line (em tempo real), a fim de fornecer informações sobre as especificações do componente e dimensões físicas para a determinação do melhor espaço, poupando dimensões para a infraestrutura do painel de controle.

 Características Adicionais do E3.Panel 

  • 100% de Integração com E3.Schematic e E3.Cable
    • Quaisquer mudanças feitas no painel ou no esquema são refletidas por todas as ferramentas do E3.series.
  • Verificação da Regra do Projeto
    • Anulação de Risco
    • Detecção de Choques
    • Encaixe automático às posições de montagem corretas
    • Prevenção de Erro de Posicionamento
  • Criação de Visualizações 2D Adicionais
    • Representação 2D do projeto do painel de controle
  • Integrar o Projeto do Painel com o Equipamento de Fabricação
    • E3.Panel integra-se também com diversos equipamentos de fabricação, tais como o fio Komax de preparação do maquinário e o mandril Perforex, perfurador e ferramentas de corte.