Gabinetes: fuerza de trabajo en la automatización industrial
A menudo pasado por alto y subestimado, el gabinete correcto es fundamental para garantizar el ciclo de vida saludable de las aplicaciones de automatización y control industrial.
sep 15, 2022
Por Beth Stackpole
La sabiduría convencional dice que no hay mucho para seleccionar un gabinete industrial. Sin embargo, el último elemento probable elegido para un sistema de control industrial resulta tener un impacto enorme, ya que un simple error de diseño puede hacer que los ingenieros vuelvan a la mesa de dibujo, lo que ralentiza el tiempo de entrega y pone en peligro la salud operativa del sistema.
Los gabinetes desempeñan un papel esencial en la protección de los controles de la maquinaria, las placas de circuitos, el cableado, los interruptores y otros componentes electrónicos y de automatización críticos de elementos ambientales como el polvo, el agua y las temperaturas extremas. También son la columna vertebral de la carcasa central para los componentes auxiliares necesarios para muchas aplicaciones de automatización industrial; por ejemplo, los sistemas de enfriamiento, como los intercambiadores de calor y los ventiladores, ahora son comunes debido a que la cantidad de componentes electrónicos generadores de calor que se utilizan en las aplicaciones de control se ha disparado a lo largo de los años.
"En comparación con todo lo demás en el mundo de la automatización, los gabinetes son el producto 'más tonto' que existe: no se enchufan, no tienen firmware, pero cumplen un propósito importante", dice Jody Kinney, gerente de producto de AutomationDirect, un distribuidor de comercio electrónico directo de productos industriales. "La gran parte es comprender cuál es su entorno para que pueda comprender lo que necesita. Mucha gente piensa que es más simple de lo que es".
Los gabinetes modulares como el TS 8 de Rittal brindan una mayor accesibilidad a través de la capacidad de quitar fácilmente puertas, paredes laterales y otras partes de la construcción.Foto cortesía Rittal
Un enfoque modular para aumentar la flexibilidad
Con su historia de 40 años sirviendo a una variedad de industrias como contratista eléctrico, incluyendo la construcción de paneles y el trabajo de integración de sistemas, Conaway Electrical Service Inc. apenas ha conseguido un contrato o trabajo que no requiriera algún tipo de recinto industrial. “Ya sea que estemos actualizando equipos para un cliente con gabinetes existentes o comenzando de nuevo con un nuevo diseño y especificación, el 90 % de lo que hacemos involucra gabinetes, desde una red de datos de bajo voltaje o instalación de cámaras hasta una distribución de energía de alto voltaje”, dice Jeff Sheffield, superintendente de Conaway. “Todas estas ofertas de productos involucran gabinetes”.
Conaway sirve a una variedad de industrias, por lo que la flexibilidad del gabinete es crucial dado que el conjunto de características y la configuración del gabinete variarán significativamente según la naturaleza de la aplicación de control. La necesidad de versatilidad llevó a Conaway a la familia de gabinetes modulares de Rittal, una asociación que ha durado casi 30 años y permitió a la empresa dar servicio a aplicaciones en las industrias de alimentos y bebidas, química, automotriz, baterías y muchas otras industrias.
A diferencia de un gabinete unibody tradicional, Rittal adopta un enfoque modular para su línea de productos, comenzando con un marco con forma de metal que puede acomodar accesorios y unirse a otros marcos para crear una cantidad casi infinita de configuraciones. Este enfoque les permite a los clientes crear diseños de sistemas de gabinetes de lado a lado, espalda con espalda o de un lado a atrás. También simplifica las modificaciones si las necesidades del usuario final cambian sin incurrir en costosas técnicas de fabricación.
“Existe una flexibilidad real en el diseño y las formas de hacer crecer y configurar un gabinete”, dice Robbie Hall, consultor de sistemas de Rittal. También es menos complicado reemplazar piezas, reparar cualquier error cometido con cortes o corregir daños en la pintura, todas tareas que son mucho más difíciles de realizar con el estilo clásico de gabinete unibody, sostiene Hall.
El diseño de gabinete modular de Rittal le ha permitido a Conaway adaptarse a las necesidades de sus clientes, dice Sheffield. Por ejemplo, en una implementación reciente, el equipo de Sheffield pudo optimizar las restricciones de espacio reducido de un cliente al hacer un panel más pequeño en un lado del gabinete y una opción más alta en el otro extremo. “Mientras piense en mi diseño como modular, les brinda a mis clientes una mayor flexibilidad”, dice.
En todos sus años trabajando con gabinetes industriales, los mayores desafíos siempre se reducen a un caso de planificación inadecuada o errores en el tamaño del gabinete debido a la subestimación de los requisitos de espacio de los componentes individuales. "Debe tener una buena comprensión de los componentes que está colocando en el gabinete y sus requisitos; eso es lo que determinará qué tipo y qué tan grande debe ser su gabinete", dice, y agrega que es una lección difícil la mayoría los integradores y los ingenieros de control aprenden a lo largo de los años basándose en el ensayo y error.
EPlan, el software de diseño para fabricantes de máquinas y paneles ofrecido por Rittal, ayuda a abordar esos desafíos, asegurando que Conaway evite tales errores como parte de sus prácticas actuales de diseño de gabinetes.
Otro error común que cometen los profesionales al considerar los gabinetes es centrarse demasiado en el costo más bajo en lugar del costo total de propiedad. “No están mirando lo que cuesta integrar o diseñar el producto, [lo que significa que] las cosas no están bien pensadas en todos los ámbitos”, dice Hall de Rittal. “Los gabinetes no se ven como una pieza de tecnología, se trata más de las cosas internas, como unidades y PLC. No se dedica suficiente tiempo a pensar en la tecnología involucrada en el gabinete real y lo que alberga”.
Impactos del diseño del sistema
Mesa Technologies fabrica sistemas de cámaras para su uso en el monitoreo del tráfico y su salsa secreta viene en dos sabores: capacidades de inteligencia artificial (IA) que identifican y clasifican comportamientos de riesgo y, diseñan y construyen sus propias placas de circuitos y equipos de cámaras relacionados para atender mejor a las necesidades de los clientes individuales.
Saginaw Control & Engineering se especializa tanto en stock estándar como en gabinetes diseñados a medida para la industria eléctrica.Foto cortesía de Saginaw Control & Engineering
Un elemento menos llamativo, pero aún central en su oferta, son los gabinetes industriales de Phoenix Contact. Estos recintos son esenciales para proteger el elemento vital de los sistemas de tráfico inteligente de Mesa Technologies de los factores ambientales. Los gabinetes también crean un entorno de implementación accesible que les permite a los técnicos de la ciudad, que no tienen experiencia en la construcción de maquinaria ni en la automatización industrial, configurar y mantener fácilmente los sistemas de tráfico una vez que están en el campo.
En lugar de desarrollar un esquema tradicional provisto con un gabinete, Mesa trabajó con Phoenix Contact para imprimir un diseño personalizado directamente en el gabinete para que los técnicos sepan exactamente dónde debe ir cada terminación como parte de una hoja de ruta de ensamblaje general. “Cuando un cliente va a instalar o fabricar, todos saben exactamente a dónde va cada componente”, explica Todd Jackson, director de productos de Mesa. “El dibujo muestra cómo se ve el conector, por lo que es fácil de instalar”.
Dado que Mesa está comprometido con el diseño interno de la mayor cantidad posible de componentes, la flexibilidad del gabinete era fundamental. Por ejemplo, Mesa estaba construyendo su propia placa de fuente de alimentación para un producto, que necesitaba acoplarse a un riel DIN. Phoenix pudo entregar un gabinete que acomoda la placa y al mismo tiempo permite que se fije a un riel DIN, lo que garantiza la protección contra factores ambientales.
“Cada placa tiene una función diferente en un sistema de tráfico, y podemos ofrecer gabinetes de diferentes tamaños para acomodar placas de circuitos impresos de diferentes tamaños”, dice Travis Prause, ingeniero senior de ventas de productos electrónicos en Phoenix Contact.
Para evitar sorpresas no deseadas de última hora, Prause dice que los clientes deben reorganizar los procesos y trabajar con los proveedores de gabinetes para considerar el gabinete como parte del diseño de PCB (placa de circuito impreso) en etapa inicial. “Si primero diseñan la placa de circuito impreso y luego buscan un gabinete que encaje en la placa, rara vez funciona”, dice. “Si hablamos con los clientes al principio del ciclo de diseño del producto, es fácil encontrar el gabinete adecuado”.
Prácticas recomendadas de implementación
Si bien las clasificaciones NEMA están diseñadas para guiar a los ingenieros de control a un tipo de gabinete u otro, el sistema no es el más intuitivo, reconoce Kinney de AutomationDirect. Como resultado, muchos malinterpretan las calificaciones y especifican erróneamente una unidad o ignoran el sistema de calificación por completo, confiando en su instinto, lo que aumenta el riesgo de problemas.
Las capacidades de serigrafía permiten que la información se imprima en los gabinetes para garantizar la colocación correcta de los dispositivos correspondientes.Foto cortesía Phoenix Contact
“Los clientes considerarán una calificación ambiental que brinde requisitos específicos, pero ese estándar solo analiza una parte de lo que es ese entorno”, señala Ron Zeitler, gerente de control de calidad de Saginaw Control & Engineering. “Tienes que considerar todos los problemas ambientales en el entorno de uso final, no solo el tipo de calificación”.
Como parte del proceso de selección, es importante comprender completamente dónde se utilizará el gabinete para abordar factores como la seguridad física, los requisitos de montaje y la accesibilidad. La gestión térmica es otro aspecto crítico de los gabinetes, ya que los integradores a menudo necesitarán incluir diferentes formas de dispositivos de enfriamiento, muchos de los cuales pueden no ser compatibles con entornos específicos donde hay agua o temperaturas extremadamente frías, dice Kinney. Otra consideración importante es el tamaño: demasiados ingenieros de control no prestan mucha atención desde el principio al tamaño y las necesidades de espacio de los componentes, como las pantallas HMI o los ventiladores, y luego terminan cargados con un gabinete que no se escala correctamente para adaptarse a la factura completa de materiales.
Kinney les aconseja a los clientes que tengan en cuenta la longevidad al seleccionar un gabinete, al menos más allá de la vida útil de los componentes internos, para evitar tener que comprar uno nuevo y soportar la molestia de volver a montar y optimizar los componentes.
“Ponga el trabajo de primero para que no tenga que pensar en ello al final”, dice Kinney. “Una vez que se instala el gabinete, lo único de lo que debe preocuparse es de solucionar los problemas y mantener el equipo en el interior. El recinto debería poder hacer su trabajo a perpetuidad”.
Los gabinetes modulares como el TS 8 de Rittal brindan una mayor accesibilidad a través de la capacidad de quitar fácilmente puertas, paredes laterales y otras partes de la construcción.Foto cortesía Rittal
