Ao elaborar a construção de um projeto para painel elétrico industrial, um dos fatores mais importantes, que deve ser considerado para garantir a segurança, a eficiência e a durabilidade dos equipamentos, é calcular a ventilação para o painel elétrico industrial.
Todavia, esse é um aspecto que nem sempre recebe a devida atenção na elaboração de um projeto e na montagem do painel. Saber calcular a ventilação para o painel elétrico industrial é essencial, pois pode determinar o bom funcionamento de todo o sistema elétrico.
O resultado desde descuido pode gerar situações preocupantes como: superaquecimentos dos componentes, falhas inesperadas, redução da vida útil dos equipamentos, aumento dos custos de manutenção, ocasionando paradas na produção gerando perda de produtividade e prejuízos para a empresa.
Qual a importância da ventilação de um painel elétrico industrial?
A importância de avaliar a ventilação para o painel elétrico industrial começa com os próprios componentes elétricos que compõem o painel, pois todos geram calor durante o seu funcionamento.
Portanto, disjuntores, contatores, inversores de frequência, soft starters, fonte de alimentação, CLPs, relés, entre outros, transformam parte da energia consumida em calor.
Quando não ocorre a dissipação adequada do calor gerado, a temperatura interna do painel começa a subir e, quanto maior a temperatura, maiores são os problemas que pode causar no sistema elétrico.
Entre os problemas causados pelo excesso de calor, destacamos os principais:
- Redução da vida útil dos componentes;
- Desarme frequente de dispositivos de proteção;
- Falhas em equipamentos eletrônicos sensíveis;
- Perda de eficiência operacional;
- Aumento dos custos de manutenção;
- Paradas não programadas na produção;
- Riscos de acidentes elétricos.
Conforme a informação dos fabricantes de componentes elétricos, um aumento de apenas 10° C acima da temperatura recomendada pode causar de forma significativa a redução da vida útil de diversos equipamentos eletrônicos.
Como calcular a potência dissipada?
O primeiro passo para determinar a ventilação necessária é conhecer a quantidade de calor que os componentes elétricos geram dentro de um painel elétrico industrial, essa informação é chamada de potência dissipada sendo expressa em Watts (W).
Todos os fabricantes dos equipamentos informam em seus catálogos técnicos a potência dissipada de cada componente elétrico. Vamos citar alguns componentes que compõem os painéis elétricos industriais, com a sua potência dissipada.
Imagine um painel contendo:
- Inversor de frequência: 250 W;
- Fonte de alimentação: 25 W;
- Contatores: 30 W;
- Disjuntores: 20 W;
- CLP e módulos de expansão: 35 W.
Assim a potência dissipada total será: 250 + 25 + 30 + 20 + 35 = 360 W
Portanto, o painel gera cerca de 360 W de calor continuamente durante sua operação. Esse será o primeiro passo para o cálculo da ventilação.
Avaliação da temperatura ambiente.
Após a obtenção do calor gerado no painel elétrico industrial, o próximo passo é saber qual a temperatura do local onde o painel será instalado.
Desta forma, não adianta projetar um sistema de ventilação considerando uma temperatura ambiente de 25 °C se o painel ficará instalado em uma área industrial que frequentemente atinge 40 °C.
Alguns ambientes apresentam condições severas, como:
- Fundições;.
- Siderúrgicas.
- Indústrias cerâmicas;
- Usinas de açúcar e álcool;
- Indústrias químicas;
- Ambientes externos expostos ao sol.
Para estes casos, o sistema de ventilação precisa ser ainda mais robusto. A diferença entre a temperatura interna desejada e a temperatura ambiente será determinante para definir a capacidade necessária de troca de calor.
Como calcular a vazão de ar necessária?
Para calcular a vazão de ar necessária é aplicada uma fórmula amplamente utilizada para estimar a ventilação de um painel elétrico é:
Q = 3,1 x P ÷ ΔT
Onde:
- Q = vazão de ar necessária (m³/h);
- P = potência dissipada (W);
- ΔT = diferença entre temperatura interna máxima permitida e temperatura ambiente (°C).
Então, vamos considerar o exemplo anterior:
- potência dissipada: 360 W;
- temperatura ambiente: 30 °C;
- temperatura máxima desejada no painel: 40 °C.
Logo:
ΔT = 40 – 30 = 10 °C
Aplicando a fórmula:
Q = 3,1 x 360 ÷ 10
Q = 111,6 m³/h
Nesse caso, seria necessário utilizar um sistema de ventilação capaz de fornecer aproximadamente 112 m³/h de vazão de ar.
Normalmente é recomendado trabalhar com uma margem adicional entre 15% e 30%, para garantir uma maior segurança operacional.
Como escolher os ventiladores e filtros?
Quando determinamos a vazão necessária a ser utilizada, é o momento de escolher os componentes elétricos mais adequados: os ventiladores e filtros.
Os ventiladores para painéis elétricos são especificados principalmente pela sua capacidade de vazão. Vejamos alguns exemplos:
- ventilador de 100 m³/h;
- ventilador de 150 m³/h;
- ventilador de 250 m³/h;
- ventilador de 500 m³/h.
É importante saber que a presença de filtros reduz parcialmente a vazão efetiva do sistema e ao selecionar um ventilador, é preciso considerar sempre as perdas causadas por:
- filtros de ventilação;
- grelhas de proteção;
- obstruções internas;
- acúmulo progressivo de poeira.
Nos ambientes industriais agressivos, os filtros tornam-se indispensáveis para evitar a entrada de partículas que possam comprometer os componentes internos do painel.
Quando a ventilação natural não pode ser utilizada?
Somente em painéis de pequeno porte e baixa dissipação térmica que a ventilação natural pode ser utilizada através de venezianas ou aberturas estrategicamente posicionadas.
Todavia, quando existem equipamentos como:
- Inversores de frequência;
- Servo drive;
- Soft starters;
- Fontes de alta potência;
- Sistemas de automação avançados.
Nestes casos, a ventilação natural geralmente não consegue remover o calor gerado, sendo necessário para essas situações, a utilização de ventilação forçada com ventiladores e exaustores.
Quando é necessário a utilização dos trocadores de calor ou ar-condicionado?
Existem algumas situações em que nem mesmo a ventilação forçada convencional é suficiente e, isto ocorre principalmente quando:
- a temperatura ambiente é muito elevada;
- o ambiente possui excesso de poeira;
- há presença de produtos químicos corrosivos;
- existe alta umidade;
- o painel possui grau de proteção elevado (IP54, IP55, IP66 ou superior).
Nesses casos, podem e devem ser utilizados:
- trocadores de calor ar-ar;
- trocadores de calor-ar-água;
- ar-condicionado para painel elétrico.
Todas essas soluções permitem manter a temperatura interna controlada sem ocorrer o comprometimento da vedação do painel.
Como melhorar a ventilação do painel elétrico industrial?
Além de um projeto bem-elaborado, com a realização de todos os cálculos mencionados efetuados corretamente, algumas outras medidas podem ajudar na dissipação térmica:
- organização adequada dos componentes internos;
- respeitar os espaços recomendados pelos fabricantes;
- separar dispositivos que geram muito calor;
- utilizar canaletas adequadas;
- evitar excesso de cabos bloqueando a circulação de ar;
- realizar limpeza periódica dos filtros;
- monitorar constantemente a temperatura interna.
Essas boas práticas e um projeto bem-planejado corroboram para a redução da necessidade de correções futuras, aumentando a confiabilidade operacional do sistema.
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