Escolha a classificação para o clima
Os Tipos NEMA 3, 3R, 3S, 3X, 4, 4X, 6 e 6P são definidos para uso interno ou externo; os Tipos 1, 2, 5, 12, 12K e 13 são apenas para uso interno. As próprias definições da NEMA separam os tipos externos pelo que entra e pelo que acontece com o gelo:
| Tipo | Poeira | Água | Gelo | Corrosão |
|---|---|---|---|---|
| 3R | Apenas queda de sujeira | Chuva, granizo, neve | Sem danos por gelo externo | Teste padrão para uso externo |
| 3 | Queda de sujeira e poeira levada pelo vento | Chuva, granizo, neve | Sem danos por gelo externo | Teste padrão para uso externo |
| 3S | Queda de sujeira e poeira levada pelo vento | Chuva, granizo, neve | Mecanismos externos continuam operando quando cobertos de gelo | Teste padrão para uso externo |
| 4 | Queda de sujeira e poeira levada pelo vento | Chuva, granizo, neve, respingos e água direcionada por mangueira | Sem danos por gelo externo | Teste padrão para uso externo |
| 4X | Poeira transportada pelo vento | Conforme o Tipo 4 | Sem danos por gelo externo | Proteção contra corrosão adicional |
A tabela da NEMA observa que os gabinetes Tipo 3R podem ser ventilados, razão pela qual o 3R é adequado para equipamentos que precisam de ar, mas não de uma mangueira. A diferença de corrosão é um teste, não um rótulo: a NEMA 250 expõe cada gabinete de uso externo a 600 horas de spray salino contra um espécime de aço galvanizado G90, e o Tipo 4X recebe outras 200 horas em comparação com um espécime de aço inoxidável 304. Para a comparação completa entre chuva versus mangueira, veja NEMA 3R vs NEMA 4, e para ver o que o X adiciona, veja NEMA 4 vs 4X vs IP66.
Em instalações nos EUA, o NEC 110.28 declara que as classificações IP não substituem as classificações de tipo de gabinete, portanto, uma especificação para uso externo que exija um Tipo 3R ou 4X requer o tipo NEMA, não apenas um código IP. Verifique a edição que a sua autoridade jurisdicional competente aplica.
Sol: a maior carga térmica ao ar livre
Um gabinete selado dissipa calor apenas através de suas paredes, e ao ar livre o sol está aquecendo essas mesmas paredes. O guia térmico de um fabricante de gabinetes fornece estes valores de projeto:
- Radiação solar de pico de cerca de 97 W/ft² (cerca de 1,040 W/m²) em grande parte dos Estados Unidos, com ar ambiente de até 104 °F (40 °C).
- Cerca de 111 W/ft² (cerca de 1,195 W/m²) e ar acima de 104 °F na região sudoeste, alta e seca. Altitude, umidade e poluição do ar afetam esses valores mais do que a latitude.
- O reflexo do solo e de superfícies próximas pode aumentar a exposição radiante em até 30%.
- O vento ajuda, mas como não pode ser garantido, ele geralmente é desconsiderado em uma verificação de pior caso.
O mesmo guia cita a Telcordia GR-487, um procedimento de teste para a carga solar em gabinetes elétricos e eletrônicos: três lados são iluminados a 70 W/ft² com o equipamento em funcionamento, e o aumento medido acima do ambiente é somado a 115 °F (46 °C). O total não deve exceder a classificação do componente de menor classificação interna. Seu exemplo prático mostra a escala: um gabinete de 24 × 20 × 12 pol em cinza ANSI 61, sem equipamento interno, deve ter cerca de 196 W removidos para mantê-lo na temperatura ambiente sob o sol. O guia de cálculo de calor do gabinete mostra como adicionar esse ganho solar ao calor do equipamento.
Cor e acabamento
A quantidade de sol que o gabinete absorve depende de sua cor, acabamento e textura, e o guia observa que a absorção aumenta à medida que o acabamento envelhece. O gráfico mostra o aumento de temperatura acima da ambiente causado apenas pelo sol, sem o calor dos equipamentos:
| Acabamento | Aumento acima do ambiente |
|---|---|
| Preto | cerca de 50 °F (28 °C) |
| Cinza (ANSI 61) | cerca de 40 °F (22 °C) |
| Cor clara | cerca de 28 °F (16 °C) |
| Metálico | cerca de 15 °F (8 °C) |
| Branco | cerca de 11 °F (6 °C) |
A lição é simples: superfícies claras permanecem mais frias ao sol do que as escuras, e todo acabamento absorve mais calor à medida que envelhece. Se você escolher aço carbono com pintura eletrostática para um gabinete personalizado de uso externo, nossa cor padrão é cinza claro RAL 7035 (outras cores sob consulta). Essa também é a cor dos gabinetes no teste de proteção abaixo. Evite cores escuras em caixas que ficam sob sol pleno.
Sombra e protetores solares
O mesmo fabricante descreve a proteção solar como uma forma eficaz e de baixo custo de reduzir o ganho de calor solar. Em seu teste com gabinetes RAL 7035 cinza claro sob o sol, o gabinete sem proteção atingiu 119 °F (48 °C). Uma proteção na parte superior reduziu para 114 °F (46 °C), e proteções na parte superior e laterais para 110 °F (43 °C), o que ele relata como reduções de cerca de 25% e 46% no aumento de temperatura acima do ambiente. Um teste separado de uma proteção de montagem em parede, que cobre a parte superior, laterais e traseira, reduziu o aumento de 16.8 °F para 7.3 °F, cerca de 56%. Um caso de campo, superaquecimento do drive em um gabinete do tipo 3R sob sol, mostra a ordem de correções: leia o log de falhas do drive, teste com a porta aberta, depois adicione sombra ou ventilação filtrada.
Na prática:
- Monte em uma parede sombreada de sua preferência e mantenha o gabinete longe de superfícies que reflitam a luz solar sobre ele.
- Mantenha telas e janelas de HMI fora da luz solar direta sempre que possível: elas aumentam o brilho e o calor.
Se um projeto personalizado precisar de um escudo, uma cobertura de gotejamento ou furos de montagem para um, solicite no seu pedido de orçamento; o que podemos construir ou perfurar é confirmado no desenho orçado.
Chuva, neve e gelo
Os Tipos 3, 3R, 4 e 4X não devem ser danificados pela formação de gelo no exterior. Apenas o Tipo 3S (e 3SX) também requer mecanismos de operação externos, como uma maçaneta de desconexão, para continuar funcionando com acúmulo de gelo. Se um operador precisar ser capaz de desligar o equipamento através de uma camada de gelo, esse é o tipo a ser solicitado; NEMA4 Enclosure não oferece o Tipo 3S.
A água entra em gabinetes para uso externo pelas aberturas, e não pelas paredes. A regra da NEMA é que a classificação de um conjunto instalado é limitada pelo seu componente de menor classificação, e as conexões devem ser testadas para uma classificação de tipo pelo menos igual à do gabinete. Portanto:
- Passe os cabos pela face inferior sempre que possível, para que a água escorra para longe das entradas (nossa recomendação).
- Use prensa-cabos, hubs e plugues que possuam pelo menos a classificação de tipo do gabinete.
- Mantenha a vedação da porta limpa e sem danos, e feche e acione o fecho da porta após cada visita.
Noites frias e condensação
A NEMA 250 não abrange condições como condensação que ocorrem dentro do gabinete, e a IEC 60529 também a exclui. Em uso externo, a causa comum é um dia quente e úmido seguido por uma noite fria: as paredes esfriam abaixo do ponto de orvalho do ar interno e a água se forma nelas. O guia de aquecimento de um fabricante de gabinetes acrescenta que um sistema pode funcionar o dia todo e, quando desliga à noite, a rápida queda de temperatura pode causar condensação e corrosão.
Um pequeno aquecedor controlado por termostato, ou um dreno com respiro classificado para o tipo de gabinete, resolve a maioria dos casos. Ambos os métodos de dimensionamento de aquecedores que verificamos dobram aproximadamente o termo de perda de calor do cálculo para um gabinete instalado ao ar livre em ar em movimento. Temperaturas baixas também são um motivo para o uso de aquecedores por si só, onde os componentes possuem uma temperatura mínima de operação. O guia de condensação em gabinetes aborda o ponto de orvalho, dimensionamento de aquecedores e drenos.
Materiais para uso externo duráveis
- Aço inoxidável: 304 para a maioria dos locais do interior; 316L para o litoral e atmosfera marinha, sal de degelo e plantas químicas. Consulte 304 vs 316L aço inoxidável.
- Aço carbono com pintura eletrostática a pó: resistente e econômico; o revestimento é a proteção contra corrosão, portanto retoque os arranhões.
- Alumínio: mais leve que o aço; especifique o acabamento para o local.
- Poliestireno e poliéster reforçado com fibra de vidro (PRFV): verifique a resistência à luz solar. A UL 746C classifica um plástico "f1" para uso externo quando ele passa por uma exposição à radiação ultravioleta (720 horas em um arco de carbono duplamente encapsulado ou 1,000 horas em um aparelho de envelhecimento climático de arco de xenônio) e uma imersão em 7-day água a 70 °C sem perda significativa nas propriedades de inflamabilidade, impacto ou resistência.
Montagem em uso externo: paredes, postes e aberturas
O FAQ da NEMA observa que a NEMA 250 exige que vários gabinetes classificados por tipo tenham um meio de montagem fora da cavidade elétrica, a menos que um suporte ou pé intermediário seja usado. Essa é a resposta da NEMA a uma pergunta sobre perfurar a parte traseira da caixa e selar os furos com silicone, e a instalação final está sempre sujeita à autoridade competente. Use os pés de montagem externos ou um suporte, tanto para montagem em parede quanto em poste. O guia de montagem do gabinete abrange kits de poste, âncoras e abertura da porta.
Insetos e outras pragas não fazem parte do código IP: a IEC 60529 deixa a questão de animais nocivos para as normas de produto. Um gabinete Tipo 4 ou 4X vedado, com todas as aberturas fechadas por um conector classificado pelo fabricante, não deixa caminho aberto. Em um gabinete Tipo 3R ventilado, recomendamos solicitar aberturas com tela.
Nossas classificações e projetos personalizados. Gabinetes de sobrepor (montagem em parede) NEMA4 Enclosure em aço inoxidável 304 e 316L são fixados por quatro pés de montagem externos e possuem classificação NEMA 4X / IP66 pelo fabricante; não listado pela UL. Gabinetes personalizados são fornecidos em aço inoxidável 304 ou 316L, aço carbono com pintura eletrostática a pó (RAL 7035; outras cores sob consulta), alumínio, policarbonato e poliéster reforçado com fibra de vidro (PRFV) (os materiais não metálicos em tamanhos moldados padrão cortados conforme o seu layout), fabricados conforme NEMA Tipo 1, 3R, 4, 4X, 6P, 12 ou 13 (classificações do fabricante para o projeto especificado), a partir de uma única peça, e entregues em 10 dias úteis em qualquer lugar do mundo, contados a partir da aprovação do desenho. Cortamos as aberturas para os prensa-cabos, drenos e conexões especificados por você. A NEMA não testa, certifica ou endossa gabinetes.
Perguntas frequentes
Qual classificação NEMA eu preciso para um gabinete elétrico para uso externo?
Pelo menos NEMA Tipo 3R para chuva, granizo e neve. Escolha o Tipo 4 se o gabinete for lavado com jato d'água ou estiver sujeito a poeira impelida pelo vento, e o Tipo 4X próximo ao litoral, onde há uso de sal de degelo ou em plantas químicas e de tratamento de efluentes.
O NEMA 3R é à prova d'água?
Não. O Tipo 3R protege contra chuva, granizo e neve e pode ser ventilado. Ele não é testado contra água direcionada por mangueira. Para lavagem com mangueira ou spray impulsionado pelo vento, use o Tipo 4 ou 4X.
Quão quente um gabinete fica sob o sol?
Depende da cor, do tamanho e do calor interno. O gráfico de um fabricante mostra que apenas o sol eleva um gabinete preto em cerca de 50 °F acima da temperatura ambiente e um branco em cerca de 11 °F. Adicione a elevação causada pelo equipamento interno a esse valor.
As coberturas contra o sol realmente ajudam?
Sim. Um fabricante relata reduções na elevação de temperatura acima da ambiente de cerca de 25% com um protetor superior e de cerca de 46% com protetores superior e laterais, e uma redução de 56% na elevação de temperatura solar com um protetor de sobrepor cobrindo o topo, as laterais e a parte traseira.
Por que há água dentro do meu gabinete selado para uso externo?
Geralmente é condensação, e não um vazamento. O ar úmido dentro da caixa condensa nas paredes quando elas esfriam abaixo do ponto de orvalho à noite. Um pequeno aquecedor ou um dreno de respiro classificado pelo fabricante para o tipo de gabinete geralmente resolve o problema.
Posso montar um gabinete NEMA 4X furando a parte traseira?
A NEMA 250 exige que muitos gabinetes classificados por tipo tenham um meio de montagem fora da cavidade elétrica, como pés ou um suporte. Use esses meios em vez de perfurar a parte traseira e consulte sua autoridade competente.
Fontes
- NEMA, "Tipos de Gabinete NEMA" (Definições de Tipo 3, 3R, 3S, 3X, 4, 4X; ventilado 3R; mecanismos com gelo; IEC 60529 não abrange pragas ou condensação)
- NEMA, "FAQs sobre NEMA: Gabinetes" (Q14 névoa salina, Q15 elo mais fraco, Q16 montagem externa, Q19 NEC 110.28)
- ANSI/NEMA 250-2020, conteúdo e escopo (condensação dentro do gabinete não coberta)
- nVent HOFFMAN, Spec-00488, gerenciamento térmico (valores de radiação solar, reflexão, tabela de cores, GR-487, teste de protetor solar)
- nVent HOFFMAN, Spec-01113, teste de protetor solar para montagem em parede
- Seleção de produtos de aquecimento da Hammond Manufacturing (condensação noturna, fator de aquecedor para uso externo)
- Rittal, Catálogo de Sistema Técnico de Controle Climático, aquecedores de gabinete (saída dupla para instalação externa)
- UL Prospector, "Adequação para uso externo - UL 746C" (classificações f1 e f2, testes de UV e imersão em água)
- IEC 60529 Ed. 2.2, Graus de proteção fornecidos por gabinetes (escopo: vermes, condensação, radiação solar e congelamento excluídos)
