Sistemas de seguridad para instalaciones con condiciones operativas severas.
Tarde o temprano, cualquier diseñador o instalador se enfrenta a la tarea de dotar de un sistema de seguridad a una instalación cuyas condiciones de funcionamiento difieren de las habituales. Y, en consecuencia, el conjunto habitual de equipos y soluciones no siempre es el adecuado. Por supuesto, de alguna manera se puede adaptar el «hardware de oficina» ordinario, pero nadie puede garantizar que todo esto funcione normalmente después de la puesta en servicio oficial de la instalación. En este artículo me gustaría considerar brevemente qué condiciones se consideran graves y qué se puede recomendar en este caso a la hora de elegir el equipo.
Enumeremos en orden:
condiciones climáticas,
polvo,
radiación electromagnética,
ambientes agresivos,
vibraciones,
peligro de explosión.
Condiciones climáticas
Las temperaturas de funcionamiento bajas o altas y la alta humedad atmosférica son las condiciones más comunes asociadas con el funcionamiento de equipos al aire libre. Aunque esto puede aplicarse igualmente a locales sin calefacción, a algunos tipos de producción industrial, así como a todo tipo de vehículos. Normalmente, en las condiciones medias rusas, este rango oscila entre -40 °C y +50 °C. En las regiones del norte o en Siberia, esto puede oscilar entre -50 °C y +50 °C. Si las características técnicas del equipo no se corresponden con el rango especificado, y no hay nada mejor o lo hay, pero es muy caro, habrá que prever calefacción o refrigeración. Aquí es necesario prestar atención al aumento en el consumo de energía de todo el sistema para garantizar el microclima deseado, que, como resultado, en alguna etapa de operación puede exceder los costos de equipos con un rango de temperatura de funcionamiento extendido. Además, es necesario considerar posibles problemas al apagar los sistemas de control de clima, por ejemplo, al cambiar a energía de respaldo.
La alta humedad o el contacto directo con el agua también pueden crear muchos problemas. Los principales métodos para combatir estos factores son el uso de cajas selladas, el recubrimiento de las placas de circuito impreso con componentes electrónicos con un barniz protector y el uso de adsorbentes especiales, como el gel de sílice. La peculiaridad de este último es que tiene una superficie enorme (hasta 800 m2/g) y absorbe activamente la humedad.
En cuanto a la estanqueidad de las carcasas, creo que vale la pena recordar y proporcionar información de gran utilidad sobre la clasificación internacional de los grados de protección de la carcasa de los equipos eléctricos contra la penetración de objetos sólidos y agua de acuerdo con la norma internacional IEC 60529. La determinación del grado de protección se realiza mediante la marca de protección internacional (IP — IngressProtection) y dos números, el primero de los cuales significa protección contra la entrada de objetos sólidos, el segundo, contra la penetración de agua. El código tiene la forma IPXX, donde las posiciones X son dígitos o el símbolo X si el grado no está definido. Los números pueden ir seguidos de una o dos letras que proporcionen información de respaldo. Por ejemplo, un tomacorriente doméstico puede tener una clasificación IP22: es resistente a los dedos y no puede dañarse con gotas de agua verticales o casi verticales. La máxima protección para esta clasificación es IP68: un dispositivo a prueba de polvo que puede soportar una inmersión prolongada en agua.
A menudo, la protección contra el ingreso de líquidos proporciona automáticamente protección contra el ingreso. Por ejemplo, un dispositivo que tiene un nivel de protección contra líquidos de 4 (salpicadura directa) tendrá automáticamente un nivel de protección contra objetos extraños de 5.
Polvo
La presencia de una alta concentración de polvo en el aire a menudo se debe a las particularidades de la instalación, por ejemplo, la producción de cemento, placas de yeso, etc. Evidentemente, en tales casos, es necesario utilizar productos en viviendas que tengan un grado de protección adecuado contra la penetración de objetos extraños (clasificación IP — ver arriba). Sin embargo, a veces para el funcionamiento normal del equipo es necesaria una entrada de este aire tan polvoriento, por ejemplo para enfriar. Entonces debe cuidar un sistema de filtración confiable, así como el reemplazo oportuno de los elementos filtrantes durante el funcionamiento. Lo mismo se aplica a los detectores de humo, para los cuales, como usted sabe, debe entrar aire en la cámara de humo del detector. Aquí son adecuados los productos con filtros incorporados y circulación de aire forzada a través de la cámara de humo.
Radiación electromagnética
Un alto nivel de radiación electromagnética externa (REM) puede afectar negativamente el rendimiento de cualquier dispositivo radioelectrónico. La interferencia puede ser natural (tormenta eléctrica) o artificial (por el funcionamiento de equipos eléctricos o por electricidad estática acumulada). Aquí, al elegir el equipo, en primer lugar es necesario comparar el posible nivel de EMR en la instalación y el grado de protección del dispositivo. Se debe probar la compatibilidad electromagnética de todo el equipo de seguridad. GOST R 50009-2000 define 4 grados de severidad de dichas pruebas. Para uso en condiciones normales, es suficiente mantener la funcionalidad del equipo en un nivel de severidad de 2. En condiciones de un alto nivel de EMI, por ejemplo, en subestaciones eléctricas, empresas industriales con equipos eléctricos potentes, es necesario seleccione productos que puedan soportar un grado de severidad de 3 o 4. Además, es imperativo cumplir con todos los requisitos para una conexión a tierra adecuada de los equipos y líneas de comunicación. Seleccione el tipo correcto de cables de señal y alimentación y determine la ubicación de su instalación para excluir la posibilidad de interferencia electromagnética en ellos. Para protegerse contra los rayos, se requiere hardware especial de protección contra rayos, que se instala en el espacio de todos los cables que salen al exterior. Los propios cables deben tenderse bajo tierra o en tuberías metálicas. Es mejor evitar el «trabajo aéreo», es decir, tender los cables de forma abierta. Sólo si se cumplen todos estos requisitos se puede garantizar de alguna manera la funcionalidad del equipo.
Ambientes corrosivos y agresivos
La presencia de altas concentraciones de agua, vapores de sal en el aire, la aparición de moho, hongos y otros desagradables pueden provocar una rápida avería de cualquier equipo. Una cosa es cuando uno está mentalmente preparado para esto y se proporcionan de antemano las medidas de protección necesarias, por ejemplo, en los buques marítimos. A menudo, es posible que los diseñadores o instaladores no tengan idea de las condiciones en las que se puede encontrar el equipo. La experiencia de instalar sistemas de seguridad en los pasos de peatones de Moscú ha demostrado que en un lugar aparentemente inofensivo, las condiciones de funcionamiento son en realidad simplemente infernales. En invierno, como saben, las carreteras se riegan activamente con agentes anticongelantes y cada año se eligen, en mi opinión, cada vez más venenosos. Como resultado, este químico en los zapatos de los peatones se transporta al paso de peatones, los vapores tóxicos penetran instantáneamente en los lugares donde está instalado el equipo, todo esto se deposita en carcasas y cables y puede devorar o tapar todo lo posible en cuestión de semanas. con una noble pátina verde. En estos casos, hay que tener mucho cuidado a la hora de elegir soluciones técnicas y tratar de proteger al máximo los dispositivos, sensores, cámaras de vídeo, cables, etc.
Vibraciones<. br />Las vibraciones se producen principalmente en objetos en movimiento. A veces los fabricantes tienen en su línea de productos versiones especiales de productos convencionales para su uso en el transporte, a veces se desarrollan productos originales. En cualquier caso, el diseño del cuerpo del producto debe garantizar una fijación fiable del equipo. Todas las conexiones de los cables deben protegerse de las vibraciones; de lo contrario, el cable simplemente se caerá del bloque de terminales. Los propios cables deben fijarse a lo largo de toda la instalación sin combarse y se debe excluir la fricción con otros objetos. La base de elementos de los dispositivos también suele seleccionarse especialmente para este tipo de aplicaciones. Para los componentes electrónicos existe una versión especial para automóviles con un rango de temperatura de funcionamiento de -40 °C a +125 °C. Para una fijación adicional de los componentes, todas las placas de circuito impreso deben recubrirse con un barniz protector. Para reducir posibles consecuencias, a veces se utilizan varios tipos de amortiguadores de vibraciones sobre elementos elásticos o elásticos. En general, la tarea de la protección contra vibraciones recae principalmente sobre los hombros del fabricante, y el diseñador solo necesita asegurarse de no equivocarse con la elección del equipo.
Peligro de explosión
Hay una serie de instalaciones en las que existe una amenaza real de explosión debido a la presencia de determinadas sustancias químicas en el aire en concentraciones explosivas. Se han definido dos categorías de locales explosivos. Categoría A: cuando el local contiene gases inflamables, líquidos inflamables con un punto de inflamación no superior a 28 °C en cantidades tales que puedan formar mezclas explosivas de vapor y gas. O hay sustancias y materiales que pueden explotar y arder al interactuar con el agua, el oxígeno del aire o entre sí. Categoría B: cuando hay polvos o fibras inflamables en la habitación, líquidos inflamables con un punto de inflamación superior a 28 ° C. Estas condiciones se pueden encontrar en minas de carbón, plantas químicas y en industrias con alto contenido de polvo. Este es probablemente el caso más difícil e importante para un especialista que toma decisiones sobre la elección de un equipo o una solución técnica, ya que de la elección correcta puede depender la vida de muchas personas. Existen dos grupos de protección contra explosiones para equipos eléctricos: I – equipos eléctricos de minas; II – equipos eléctricos para instalación interior y exterior (excepto equipos mineros). Cada uno de estos grupos proporciona varios tipos de protección contra explosiones. Para los sistemas de seguridad, dos tipos son los más relevantes: recinto a prueba de explosiones y circuito eléctrico intrínsecamente seguro. En el primer caso, el equipo se coloca en una carcasa duradera que puede resistir una explosión interna sin detonar la atmósfera explosiva circundante. El segundo elimina la aparición de chispas en circuitos eléctricos y conductores de equipos. Todos los equipos especialmente diseñados y certificados para operar en áreas peligrosas tienen un marcado especial, que comienza con los símbolos Ex y contiene toda la información necesaria sobre las categorías de locales y grupos de protección contra explosiones. Creo que la necesidad de un enfoque cuidadoso en la selección de equipos y soluciones técnicas para equipar tales instalaciones no suscita ninguna duda.
En conclusión, me gustaría señalar que, a pesar de la complejidad de diseñar y equipar instalaciones con condiciones operativas severas, un enfoque profesional del asunto nos permite obtener sistemas de seguridad altamente efectivos que funcionan en cualquier condición. Y lo que es más importante, para todas las categorías de objetos descritos en el artículo existen soluciones basadas en equipos de fabricantes rusos.