Tópicos 19 de outubro de 2021
Boas práticas na fabricação de um painel elétrico

A fabricação de um painel requer muita atenção para que seja um processo eficaz e com qualidade, a WAGO pode lhe ajudar a conseguir aprimorar a sua produção. Neste artigo iremos falar sobre as boas práticas na hora de fabricar um painel elétrico.

O especialista de Interconexão da WAGO, Luiz Zotini diz:

"A junçao de boas práticas e ideias, podem melhorar ou potencializar os resultados"

Introdução

A otimização de estruturas e partes do trabalho é um desafio para os fabricantes e montadores de painéis e a digitalização de alguns processos está cada vez mais presente nesse segmento, como o uso de softwares inteligentes que nos auxiliam no desenvolvimento do projeto e aumentem a produtividade.

Falando em aumento da produtividade, devemos nos atentar a alguns principais pontos como a escolha dos materiais que serão utilizados, a elaboração do projeto, montagem mecânica e elétrica e todos os testes até a entrega ao cliente.

Existem muitos avanços que facilitam essa tarefa como ferramentas de design online e suporte ao projeto. Todas essas ferramentas estão perfeitamente sincronizadas e alinhadas a um processo consistente de criação de valores, dando suporte ao usuário desde o planejamento e configuração passando pela produção até o teste e comissionamento final. Isso permite que os fabricantes de painéis operem de forma consciente com todo o seu potencial, economizando tempo e minimizando erros na implementação de seus métodos.

A montagem de um painel elétrico requer muitos cuidados e que se apliquem algumas boas práticas para que tenhamos um resultado de qualidade e satisfatório. Devemos ter atenção em todas as etapas que envolvem essa construção desde o projeto inicial ao produto final. Segue na figura 1, um exemplo de algumas tarefas e de que forma elas ficam em uma linha de montagem.

Devemos sempre ter um planejamento do que vamos executar, é necessário realizar o que foi planejado, medir ou avaliar o que foi feito para que possamos identificar as diferenças e, finalmente, atuar corretivamente, casou houver, criando a padronização do desenvolvimento para eliminar desperdícios e investir em qualidade. Esse método é conhecido como PDCA, do inglês Plan, Do, Check e Act. Essa ferramenta é muito utilizada na metodologia de gestão controle dos processos como foco na resolução de problemas.

O painel tem a funcionalidade de proteger e alocar componentes elétricos colocados em seu interior e temos no mercado diversos tipos, como, por exemplo, de plástico ou metal e com variadas dimensões para atender os requisitos da montagem. É importante sempre seguirmos as leis e normas vigentes no Brasil, pois elas definem as formas proteção, simbologia e as identificações de todos os componentes.

Na figura 2 abaixo temos uma tabela que nos ajuda a entender melhor como é definido o grau de proteção de um painel elétrico. Esse índice é definido por um padrão internacional conforme a norma IEC 60529. O grau de proteção é sempre acompanhado pela sigla IP que indica o índice de proteção, do inglês Ingress Protection, e seguido por dois dígitos. O primeiro dígito é atrelado a proteção contra elementos sólidos, como poeira, e o segundo dígito é relacionado a proteção contra elementos líquidos, como água. Quanto maior o número maior a resistência do painel.

Será que realmente estamos levando em conta os principais aspectos de produtividade e boas práticas para termos um resultado final no qual economizamos tempo e dinheiro?

Softwares e Plataformas Digitais

Temos ao nosso alcance muitas plataformas digitais que podem sempre nos ajudar no desenvolvimento do projeto. O conceito de Dados Inteligentes, do inglês “Smart Data”, oferece uma solução integrada desde o planejamento, design, construção, testes até a operação como ilustrado na figura 3. Esse conceito que envolve a digitalização dos dados de todos os produtos, como por exemplo, as dimensões e torna os processos engenharia mais digitais e inteligentes.

Uma das ferramentas desta plataforma, o smartDESIGNER que é totalmente gratuito, permite aos usuários criarem configurações em 3D, validarem as dimensões de todos os componentes inclusive da disposição deles no trilho para que se encaixe perfeitamente no painel e o montador não encontre quaisquer problemas e/ou tenha algum tipo de retrabalho durante a montagem. A criação da documentação de todo o projeto é feita neste ambiente online, acessível de qualquer computador no mundo conectado a uma rede de internet. Ao final, é gerada uma lista de todos os produtos que compõem o projeto para facilitar as ações de compra de material. Os projetos desenvolvidos no smartDESIGNER são armazenados na nuvem e podem ser compartilhados entre usuários, além do mais os projetos podem ser exportados para os principais softwares de projeto elétrico: ePlan, AutoCad, E³ e SolidWorks.

A WAGO dispõe de uma plataforma online de download de desenhos em 2D e em 3D de todos os materiais do nosso portfólio de produtos, são modelos CAD inteligentes com acesso gratuito aos usuários. Os modelos são transferidos com todas as informações de dimensões técnicas do produto de forma fácil e rápida para o computador do projetista em qualquer lugar do mundo acessando o portal. O uso desses arquivos na composição de um projeto permite que o projetista tenha a visão de como os produtos irão ficar dispostos no interior do painel mitigando os erros.

Etiquetas de Identificações

É muito importante que o painel possua todas as identificações necessárias. As instalações modernas exigem cada vez mais uma profissionalização das identificações, seja em painéis elétricos, tubulações e identificações de segurança. Sempre vai existir uma opção para que você utilize no seu projeto, como ilustrado na figura 4.

As identificações dos bornes, fios/cabos, componentes, porta do painel, entre outras, podem ser impressas diretamente na impressora smartPRINTER que trabalha com impressões em termo transferência mantendo uma excelente qualidade nas etiquetas, ou seja, a impressão não desbota com o tempo, não risca e não requer tempo de secagem. Para facilitar o trabalho de impressão, existe a possibilidade de se utilizar um cortador automático que é acoplado na própria impressora gerando agilidade para uma produção seriada.

Todos os materiais são em rolo, o que nos dá uma maior facilidade na colocação de todas as etiquetas no painel e evitando, assim, perdas de material. A elaboração e impressão de todas essas identificações é feita utilizando um único software, o smartSCRIPT, que é totalmente gratuito não sendo necessário adquirir qualquer tipo de licença para uso e nos permite a instalação em quantos computadores seja necessário.

Caso você utilize o ePlan como software de projeto elétrico, você terá a facilidade de imprimir as identificações de bornes, cabos e componentes diretamente do próprio ambiente de desenvolvimento do ePlan apenas utilizando um plug-in da WAGO. Dessa forma, a impressão das identificações é feita de uma maneira rápida sem a necessidade de abrir outro software.

Montagem das Réguas de Bornes

Após todo o nosso planejamento com apoio dos softwares já citados acima, precisaremos “tirar do papel” o projeto e começarmos a montagem da régua de bornes, por exemplo.

É importante levarmos em conta a importância das conexões elétricas, pois na média, estima-se que o custo dos bornes, por exemplo, num painel elétrico seja de 3% a 5% do valor total. Pela ótica do custo de aquisição este valor não parece relevante, mas quando se leva a discussão para o custo total da solução estes pequenos percentuais podem ter impactos significativos. Não são raros os casos nos quais paradas de produção tem como causa problemas ligados a má instalação elétrica ou uso de produtos de baixo custo e qualidade não tão satisfatória.

Um fio pode se desconectar do borne e pode gerar vários problemas parando a máquina e toda sua produção gerando muitas perdas. O mau-contato pode ser muitas vezes um problema crônico que não somente poderá ocasionar paradas na produção, mas, também, ir danificando os componentes, reduzindo a sua vida útil.
No mercado encontramos diversos tipos de bornes, sendo eles com conexão a parafuso ou conexão a mola. É sempre importante lembrarmos que a tecnologia de conexão a mola é dinâmica e não se fazem necessárias rotinas de paradas para reaperto principalmente em aplicações que possuam algum tipo de vibração. O parafuso tende a se soltar com o tempo e paradas para o reaperto das conexões acontecem periodicamente.
Mesmo em aplicações que não tenham muita vibração devemos levar em conta a temperatura, pois em funcionamento os fios podem ser dilatar e contrair com frequência e os bornes devem ter a capacidade de ir se adaptando a esse comportamento. No caso de um borne com conexão a parafuso isso é um problema, já as molas presentes nos bornes da WAGO são fabricadas de uma liga especial de cromo-níquel austenítico que oferece grande elasticidade, resistência mecânica, resistência a corrosão e a tração.
A tecnologia de conexão a mola WAGO garante redução no tempo das instalações elétricas. Estudos realizados em clientes comprovam que o uso da tecnologia de conexão a mola WAGO reduz em até 75% o tempo de conexão em bornes quando comparado a conexões manuais feitos em bornes com parafusos.
Em caso de montagens de painéis ou em sua própria manutenção, se considerada a preparação necessária para conexões com parafusos, como o uso de terminais ou mesmo a aplicação de estanho nas pontas dos condutores, a diferença no tempo utilizado é ainda maior.
Devemos também nos atentar a outro aspecto construtivo dos bornes, o material plástico. Os melhores produtos do mercado são fabricados em Poliamida PA66 V0, que é um material antichamas, suporta bons valores de temperaturas e é flexível o que permite que o borne resista a qualquer estresse mecânico.

A WAGO como inventora da tecnologia de conexão a mola Push-in, tecnologia que permite a conexão de cabos rígidos ou flexíveis com terminais ilhós sem ferramentas nos bornes, desde 1951, possui em seu portfólio de produtos três opções de bornes com diferentes tipos de manuseio por parte do operador:

  • Borne Padrão – 0.14mm² a 185mm²
  • Borne com Botão – 0.14mm² a 25mm²
  • Borne com Alavanca – 0.14mm² a 25mm²
O borne padrão deve ser manuseado com uma chave de borne adequada, sendo que a mesma fica fixa no local destinado a abertura da mola permitindo que o operador tenha suas duas mãos livres para fazer a conexão. No caso do borne botão, podemos utilizar qualquer ferramenta para conexões dos fios. Já os bornes com alavanca permitem uma conexão rápida, fácil e intuitiva para o campo. Esse modelo é exclusivo WAGO, não existe outra solução no mercado.
Outro ponto importante é que independente da tecnologia, todos os bornes possuem conexão Push-in pois são equipados com a nossa mola Push-in CAGE CLAMP®, assim fios rígidos ou com terminais ilhós podem ser conectados sem ferramentas.
Trilhos DIN35 adequados é um acessório que devemos escolher de um fabricante que tenha produtos de qualidade e não tenhamos problemas com a sustentação dos componentes e problemas com corrosão tornando o trilho quebradiço, por exemplo.
E a canaleta? Também devemos prezar pela qualidade do material, mas uma boa prática para um bom acabamento é o corte em 45°. Lembro que isso não é uma regra, porém esse tipo de corte proporciona um visual diferenciado ao painel.

Cabeamento

Agora que já temos definido o nosso projeto e os nossos bornes, vamos partir para a fase do cabeamento, ou seja, colocar todos os cabos nos bornes do painel.

Uma preparação correta e prática de todos os cabos que vamos utilizar facilita muito a montagem permitindo um ganho de tempo e consequentemente produtividade. Para nos ajudar nesse momento é sempre importante termos ferramentas de qualidade e adequadas para cada atividade.

Devemos sempre ter uma chave de borne para que, assim, possamos conectar os cabos sem que aconteçam quaisquer danos aos bornes

O alicate de decapar e cortar cabos é uma ferramenta de uso contínuo, pois sempre temos que cortar o cabo no comprimento mais adequado para acomodá-lo dentro da canaleta e manter um acabamento de alta qualidade. Vamos decapar a ponta do cabo para que ele seja conectado nas réguas de bornes observando o comprimento recomendado pelo fabricante para um decape correto, para que não se tenha problemas na conexão como, por exemplo, a isolação do cabo estar conectada na mola ao invés da área de cobre do cabo. Outro ponto interessante, é o ajuste de pressão do alicate, pois como ele pode ser utilizado com cabos de bitolas pequenas até bitolas grandes deve-se regular essa pressão para que no caso de um cabo de bitola menor não seja cortado.

Outra ferramenta muito utilizada é o alicate de crimpar terminais nas pontas dos cabos. Nesse caso, é recomendado ter um alicate com catraca e 4 castanhas para que o terminal ilhós seja crimpado igualmente de todos os lados obtendo um formato quadrático permitindo uma boa conexão e desconexão dos bornes.

Nesse momento, proponho duas perguntas: Para que serve o terminal em conexões elétricas? É necessário o uso de terminais para conexão em bornes a mola? A resposta da primeira questão é muito simples, o terminal é utilizado para corrigir uma das deficiências da conexão a parafuso evitando o esmagamento dos condutores quando os parafusos são apertados de maneira excessiva. Já no caso da segunda pergunta, com a utilização da tecnologia de conexão a mola WAGO, aconselhamos a inserção do cabo nu na mola, dispensando o uso de terminais e a preparação da ponta do cabo, pois a tecnologia garante a qualidade da conexão sem danificar os condutores.

O uso dos terminais, ainda, pode ser uma exigência do cliente final ou até mesmo é usado na montagem por costume ou outras razões. Porém é importante sempre lembrarmos alguns pontos:

  • A crimpagem dos terminais acarreta em maior tempo de montagem;
  • O terminal aumenta o custo da conexão;
  • Resistência adicional proporcionada pela corrosão entre o terminal e o condutor é um risco potencial;
  • O terminal é um ponto de falha adicional potencial: menor confiabilidade das conexões;
  • É necessário uma ferramenta especial para a crimpagem;
  • As ferramentas de crimpagem precisam de manutenção e ajustes regulares.

E se mesmo assim vamos utilizar terminais, podemos usar borne a mola? O uso dos terminais nos cabos para conexão nos bornes da WAGO temos um benefício adicional: a inserção direta do condutor, sem a utilização de ferramentas, por meio da mola Push-in CAGE CLAMP®, com sistema Push-in.

Os bornes WAGO permitem que seja conectado uma bitola acima da nominal sem o uso de terminais, por exemplo, se temos um borne de 2,5mm² podemos conectar cabos de até 4mm² sem o uso de terminal gerando uma economia de espaço e custo com ilustrado na imagem abaixo. Lembrando que todos os bornes suportam as correntes máximas das bitolas.

Uma prática muito vista em campo é a conexão de 2 ou mais cabos, com ou sem terminal duplo, em um mesmo ponto de conexão do borne. Isso não é permitido ao menos que o produto seja especialmente testado e aprovado para isso. Conforme as normas internacionais VDE 0609, Parte 1, 12.00, EN 60999-1:2000, IEC 60999-1:1999 Seção 7.1, VDE 0660 Parte 600 06.12, EN 61439-1:2011, IEC 61439-1 Seção 8.6.3, VDE 0113 Parte 1 06.07, EN 60204-1:2006 e IEC 60204-1:2016, Seção 13.1.1 é recomendado que seja conectado um cabo por unidade de conexão. Esse tipo de ligação é muito comum em bornes à parafuso por somente possuir uma entrada e uma saída sem mais pontos de conexão no mesmo produto. Com os bornes a mola, com mais pontos de conexão, devemos evitar essas ligações e manter os requerimentos de seguranças citados por essas normas.

Testes e Documentação

Após todas as etapas, chegamos ao fim da fabricação e montagem do painel elétrico. É muito importante que sejam feitos testes e ensaios básicos para que o produto possa ser enviado ao cliente. Somente dessa maneira podemos entregar o nosso produto final com confiança e certeza que fizemos tudo da maneira mais adequada e estamos entregando um produto de qualidade.

A WAGO dispões de alguns acessórios de testes para que sejam plugados nas borneiras e o sinais sejam testados e validos para que tudo esteja de acordo com o projeto feito lá no início. Outro produto muito utilizado é o borne seccionável, sendo que o mesmo possui uma chave seccionadora que quando manobrada o circuito pode ser aberto ou fechado permitindo assim que se realizem medições com uma ponta de prova de forma segura no próprio borne.

Já que fizemos todo o nosso projeto no smartDESIGNER, esse é o momento de gerarmos toda a documentação e fazer a impressão com todas as vistas necessárias para que isto acompanhe o painel para que o cliente final possa ter todos os detalhes necessários para lhe auxiliar durante o start-up ou uma manutenção do equipamento.

Operação

Nosso projeto foi concluído, podemos colocar o painel para funcionar e para que tudo esteja da maneira como prevemos durante todo o processo.

Como não utilizamos conexão a parafuso podemos ficar tranquilos já que não haverá qualquer gasto com parada de máquina para reaperto de parafuso ou algum tipo de falha na conexão com o decorrer do tempo.

Um ponto interessante é o MTBF, do Inglês “Mean Time Between Failures”, ou seja, tempo médio entre falhas. Normalmente esse tipo de informação é encontrado para fontes de alimentação, CLPs, IHMs, entre outros equipamentos que tenham eletrônica. Qual o MTBF de um borne a mola? Existe? O MTBF dos nossos bornes somente pode ser definido através de dados estatísticos. A WAGO apresentou a mola Cage Clamp® em 1977 e desde então bilhões de molas foram produzidas e utilizadas ao redor do mundo e até o momento nunca foram encontradas falhas prematuras das conexões.

Se utilizados de maneira correta, nunca haverá falhas. Mesmo que a mola Cage Clamp® for operada várias vezes, os valores mecânicos e elétricos serão mantidos.

Produtos e Soluções

Bornes TOPJOB®S WAGO

A maior variedade de bornes de montagem em trilho da empresa líder de mercado.

A WAGO conta com os melhores bornes para todos os tipos de aplicações, nossa linha de alto desempenho servirá perfeitamente para a solução do seu painel!
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smartDESIGNER

Faça o projeto das réguas do painel elétrico de forma rápida e fácil, com visualização 3D o smartDESIGNER da WAGO possibilita um acompanhamento da aquisição até a entrega do projeto.

Identificações

Com hardwares e softwares, a WAGO oferece soluções de identificação individual de alto desempenho para bornes, cabos/condutores de dispositivos. Encontre o produto da WAGO que atenda as suas necessidades rápido e facilmente.

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Conclusão

Nesse artigo procuramos apresentar uma nova visão de algumas partes da fabricação e montagem de um painel elétrico.

É fundamental entender e seguir as normas e leias vigentes em total conformidade, pois elas determinam ensaios obrigatórios e não deixam margem para utilização de artifícios alternativos. Todo o painel deve seguir em sua totalidade as recomendações dos fabricantes dos produtos que estamos utilizando.

Quem busca otimização e produtividade precisa sempre estar atento a vários aspectos. Mesmo um equipamento de alta tecnologia, para o seu correto funcionamento, depende de uma instalação elétrica de qualidade e não se pode descuidar da importância das conexões elétricas quando se projeta um painel elétrico. Uma escolha certa traz benefícios desde a montagem até a manutenção do equipamento.

Os dispositivos que usam a conexão à mola são produzidos em escala mundial e por conta disto, atualmente oferecem um custo extremamente competitivo.

Em alguns casos, o não uso da conexão a mola é uma questão de paradigma, costume com a tecnologia a parafuso, base instalada, etc. Mas para fazer diferente e melhor, deve-se estar disposto a aplicar novos métodos, ainda mais se eles forem de ganhos e eficácia comprovados.

Com um atendimento especializado a WAGO é o seu parceiro correto e está pronta com todas as ferramentas! Estamos preparados para ajudá-lo na transformação digital de seus processos de produção e no desenvolvimento de soluções.

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