La progettazione di sistemi in armadi elettrici destinati ad altitudini elevate richiede particolare attenzione per gli effetti dovuti alla progressiva riduzione della rigidità dielettrica e della densità dell’aria.
La norma EN 61439-1:2012-02 definisce le regole generali per i quadri in bassa tensione e pone un limite di riferimento a 2000 m sul livello del mare. Tuttavia, non sono poche le installazioni di impianti ad altitudini superiori, soprattutto in Asia, Centro-Sud America e talvolta anche in Europa.
In tutti questi casi, occorre accertarsi che i carichi sui circuiti di potenza siano dimensionati entro i limiti previsti dalle distanze tra i collegamenti elettrici e le piste sui circuiti stampati dei dispositivi elettronici. Salvo indicazione diversa, i costruttori dei componenti indicano nei dati di targa dei “rated values” fino a 2000 m e, se si stimano correnti vicine ai livelli massimi dichiarati, è sempre preferibile introdurre qualche accorgimento.
Controllo climatico del quadro e altidudini
Per Fandis, l’attenzione si pone soprattutto alla progettazione del controllo climatico. Se si applica un raffrescamento dei componenti interni attraverso ventilazione, è richiesta molta attenzione. Su questo tipo di armadi, infatti, si miscela l’aria interna con altra più fresca proveniente dall’esterno e la portata volumica d’aria ottimale deve tenere conto dell’altitudine.
Vediamo quindi come procedere per il dimensionamento tenendo conto dell’altitudine. Una volta calcolata la potenza termica prodotta dai componenti durante il funzionamento e individuata la temperatura ragionevolmente più alta che potremmo avere nell’ambiente circostante, si determina il punto di lavoro ottimale in funzione del salto termico che si vuole ottenere, come descritto nella seguente formula:
Come abbiamo già visto in un precedente articolo di questo blog, il punto di lavoro ci indica la portata volumica [m3/h] ma poiché lo scopo della ventilazione è quello di asportare calore, dovremmo riferirci alla portata massica [kg/s] ed è necessario correlarle tra loro attraverso coefficienti determinati dal calore specifico del fluido vettore (aria), la pressione (CEI EN 60721-2-3) e l’umidità.
Il valore normale della pressione atmosferica al livello medio del mare è 101.3 kPa mentre 2000 m è di 79.5 kPa, una differenza sufficiente a farci passare da una taglia di sistema di ventilazione a quella superiore. Il valore della Kst in funzione dell’altitudine di installazione ha un andamento piuttosto lineare, come si vede in figura.
È fondamentale la veridicità e la completezza dei dati di portata dichiarati dal costruttore, se solo sorgessero dei dubbi meglio chiedere un test report ad un laboratorio certificato.
Suggeriamo sempre di utilizzare il software di calcolo termotecnico (disponibile gratuitamente sul sito di Fandis), supporto che consente non solo di considerare gli aspetti appena descritti, riguardo le altitudini elevate, ma anche la dissipazione delle pareti in funzione della trasmittanza del materiale con cui sono costruite, l’effetto dei venti o dell’irraggiamento solare nelle applicazioni outdoor.
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