De l'importance de la protection des armoires et des boîtiers pour l'automatisation industrielle

Les ventilateurs constituent les principaux composants de nombreux systèmes de gestion thermique. Une gestion thermique adéquate qui assure le maintien de la température de l'équipement et son refroidissement dans les applications intérieures et extérieures est nécessaire pour optimiser les performances des systèmes, accroître la disponibilité des machines ou des systèmes, augmenter la durée de fonctionnement, et réduire les coûts et le temps de maintenance. Utilisés pour le refroidissement et la circulation d'air directs afin d'évacuer la chaleur d'un dissipateur thermique, d'une alimentation ou d'un circuit imprimé, les ventilateurs doivent être capables de fonctionner efficacement dans une large gamme d'applications. Celles-ci s'étendent des applications traditionnelles (armoires de commande et boîtiers électroniques, immotique et systèmes de télécommunications, bornes en extérieur, etc.) aux applications émergentes (véhicules électriques et énergies de substitution, par exemple). La plupart de ces applications nécessitent des ventilateurs filtrants capables de protéger les composants électroniques et d'assurer une faible chute de pression, une résistance à l'eau et même une protection contre le feu, et de capturer d'importantes quantités de poussières en suspension dans l'air. Les kits de ventilateurs filtrants à volets, les grilles de protection à volets et les filtres offrent une protection supérieure par rapport aux grilles standard souvent utilisées dans les ventilateurs, car ils protègent également les lames contre l'humidité.

Les grilles de protection à volets constituent un mécanisme de sécurité qui protège contre le contact accidentel des doigts ou d'objets indésirables avec les lames du ventilateur. Les kits de ventilateurs filtrants à volets sont spécifiquement conçus pour empêcher l'infiltration de corps étrangers, tels que la poussière, la saleté et l'humidité, dans les armoires et les boîtiers. Pour refroidir et protéger une installation typique d'armoire ou de boîtier industriel, un ventilateur et une grille de protection à filtre supplémentaire, ou même deux ventilateurs, peuvent être nécessaires. En fonction du type et du nombre de composants contenus dans l'armoire et de leur emplacement, il est possible d'installer un ventilateur aspirant en haut ou en bas du boîtier pour faire pénétrer de l'air ambiant plus frais. Une seconde grille de protection à filtre peut être installée au niveau de la sortie pour évacuer l'air ambiant ayant été réchauffé par les composants internes de l'armoire. L'entrée d'air est généralement installée au bas de l'armoire, et la sortie vers le haut de l'armoire, pour profiter de la convection qui se produit naturellement (Figure 1). Pour une plus grande filtration de l'air, et pour protéger les composants internes, les kits de ventilateurs filtrants à volets constituent la meilleure option pour les applications exigeantes typiques dans les environnements industriels et d'automatisation.

Figure 1 : Emplacements typiques d'installation d'une armoire à deux ventilateurs. (Source de l'image : Orion Fans)

Figure 2 : Exemples d'une installation d'armoire à deux ventilateurs (à gauche), et d'une installation d'armoire avec un ventilateur et une grille de protection à filtre (à droite). (Source de l'image : Orion Fans)

Kits de ventilateurs filtrants à volets

Les kits de ventilateurs filtrants à volets contiennent tous les composants nécessaires pour les applications industrielles, notamment un ventilateur, une grille de protection de ventilateur à volets, un filtre, une grille de protection métallique et du matériel. Ces kits sont livrés entièrement assemblés afin de simplifier le processus d'installation. Les kits de ventilateurs filtrants à volets sont disponibles pour un large éventail de tailles de ventilateurs et peuvent être combinés à des ventilateurs pour environnements difficiles, afin d'assurer une protection supplémentaire pour les applications industrielles et nautiques. Les ventilateurs pour environnements difficiles peuvent être associés à un kit de ventilateur filtrant à volets afin de garantir la conformité IP55, IP56 et IP68, et même une protection contre le brouillard salin. Les kits de ventilateurs filtrants à volets avec ventilateurs à commutation électronique (EC) sont maintenant disponibles avec un indice de protection IP68 et une certification ATEX pour une utilisation dans les équipements de zone 2. Ces kits de ventilateurs filtrants éliminent le risque d'explosion ou d'incendie dans les applications exposées à des atmosphères explosives ou à des gaz inflammables.

Figure 3 : Exemples de kits de ventilateurs à volets encliquetables, coulissants et articulés. (Source de l'image : Orion Fans)

Le taux de défaillance des ventilateurs exposés à des quantités excessives de chaleur et de saleté est bien plus élevé que celui des ventilateurs qui fonctionnent dans des conditions environnementales normales. Un filtre à air sale peut endommager le moteur du ventilateur en bloquant la circulation de l'air, entraînant une surchauffe du moteur interne. Lorsqu'un moteur de ventilateur fonctionne à une température supérieure à celle pour laquelle il a été conçu, les conséquences sur son roulement ne tardent pas : perte rapide de ses propriétés lubrifiantes, surchauffe et défaillance prématurée. Les ventilateurs et accessoires pour environnements difficiles sont conçus et testés pour fonctionner dans les conditions les plus rudes, et pour offrir une protection contre la poussière, l'humidité, le brouillard salin, les vapeurs salines, les variations de température, et plus. Lorsqu'ils sont couplés avec un kit de ventilateur filtrant à volets, les caractéristiques IP et les niveaux de protection augmentent, ce qui rend cette solution d'autant plus importante pour les applications industrielles où la disponibilité des systèmes ou des machines est critique. Par exemple, certains modèles de ventilateurs affichent des caractéristiques d'isolement NEMA de classe B (pour les ventilateurs en plastique PBT) ou de classe F (pour les ventilateurs en métal), ce qui permet des températures de fonctionnement supérieures. Lorsqu'ils sont couplés avec un kit de ventilateur filtrant à volets, les caractéristiques NEMA sont préservées, assurant une protection maximale de l'installation.

Fonctionnement CA, EC ou CC

Les kits de ventilateurs filtrants à volets sont disponibles avec un ventilateur CA, EC ou CC, selon l'application à laquelle ils sont destinés. Les ventilateurs CA et EC se branchent généralement à une prise murale, alors que les ventilateurs CC (courant continu) sont généralement alimentés par des batteries, des circuits d'alimentation distribuée ou des redresseurs (qui convertissent le courant alternatif en courant continu). Les kits de ventilateurs filtrants CA sont généralement disponibles en 115 V, 230 V et en tension double 115/230 V. La plupart des kits de ventilateurs filtrants EC présentent une tension d'entrée universelle de 90-265 V_CA. La plupart des kits de ventilateurs filtrants CC sont disponibles en 5 V, 12 V, 24 V et 48 V. Les kits de ventilateurs filtrants à volets sont disponibles avec des ventilateurs de 80 mm, 92 mm, 120 mm, 172 mm, 180 mm, 200 mm, 225 mm et 280 mm. Les ventilateurs de différentes tailles et leur utilisation sont déterminés par les performances CFM des ventilateurs, la taille et le type de boîtier ou d'armoire, et la charge calorifique générée dans l'armoire. En raison de la présence du filtre, le débit d'air nominal pour les ventilateurs équipés d'un kit de ventilateurs filtrants à volets est réduit d'environ 40 %. Actuellement, les kits de ventilateurs filtrants à volets fournissent des plages CFM de ~67 CFM à ~700 CFM.

Grilles de protection à volets

Les grilles de protection à volets protègent l'unité du ventilateur des doigts et de tout autre objet. Pour s'adapter à différentes applications et pour gagner du temps lors de la maintenance en cas de changement de matériau filtrant, plusieurs styles de grilles de protection à volets sont disponibles ; elles peuvent être encliquetables, coulissantes et articulées (Figure 4). Les modèles coulissants utilisent un mécanisme de type push/pull pour une ouverture facile, tandis que les modèles articulés s'ouvrent par basculement.

Figure 4 : Exemples de grilles de protection à volets encliquetables, coulissantes et articulées. (Source de l'image : Orion Fans)

Les grilles de protection à volets coulissantes et articulées s'ouvrent facilement sans outil pour accéder aux filtres. Les grilles de protection à volets offrent une évacuation à un angle de 45 degrés pour combiner de hauts niveaux de protection avec le débit d'air le plus élevé possible. Ces grilles de protection en plastique résistent aux flammes conformément à la norme UL94V-0 et offrent une protection contre les UV pour une résistance accrue et un meilleur aspect au fil du temps. Un joint en mousse haute densité est utilisé pour assurer une protection maximale contre les éléments.

Filtres

Les filtres standard fournis avec un kit de ventilateurs filtrants à volets sont fabriqués en fibres de nylon et en résine synthétique, et ils peuvent filtrer des particules jusqu'à huit microns.

De nouveaux filtres spéciaux réutilisables sont disponibles pour plusieurs applications en environnements difficiles, comme le lavage à grande eau et les plateformes pétrolières. Trois types de filtres spéciaux réutilisables sont disponibles pour une utilisation dans les équipements où les filtres permanents et lavables sont les plus appropriés. Ces filtres sont adaptés à des applications spécifiques, où une protection haute densité, étanche à l'eau et ignifuge est nécessaire, en plus de la capacité à filtrer la poussière en suspension dans l'air. Lorsqu'ils sont combinés avec un kit de ventilateurs filtrants à volets, ces filtres offrent d'excellentes solutions de filtration pour l'équipement industriel, le matériel informatique industriel, et les applications CVC et de traitement de l'air. Ces filtres spéciaux peuvent actuellement être utilisés avec des grilles de protection et des kits de ventilateurs filtrants à volets de 120 mm à 280 mm.

Figure 5 : Trois types de filtres disponibles en fonction de l'application. (Source de l'image : Orion Fans)

Les filtres haute densité sont des filtres à air en mousse qui offrent une faible chute de pression et permettent de capturer de grandes quantités de poussières en suspension dans l'air dans les applications d'armoires industrielles. Les filtres à air en mousse haute densité sont disponibles dans une vaste gamme de porosité (PPI) pour répondre aux exigences en matière de performances de filtration personnalisées. La norme est de 45 PPI (5 fois la protection d'un matériau filtrant normal). Le matériau est une mousse polyuréthane spécialement conçue à cellules ouvertes résistant aux moisissures, et il offre une protection contre les UV ainsi qu'une stabilité hydrolytique. Ces filtres offrent une faible résistance à l'écoulement de l'air pour une utilisation dans une grande variété de conditions industrielles et extérieures. Ces filtres sont conformes à la norme de sécurité d'auto-extinction UL 94 HF-1 pour l'électronique dans les applications de filtres à air militaires, industrielles, médicales, de télécommunications et de production d'énergie.

Les filtres résistants à l'eau sont des filtres à air à mailles hydrophobes dotés d'un matériau hydrofuge à faible chute de pression pour réduire l'infiltration d'humidité en suspension et d'autres liquides dans les boîtiers utilisés en environnements difficiles. Ils offrent une alternative rentable aux matériaux à membrane coûteux et plus restrictifs pour l'écoulement de l'air. Le matériau filtrant hydrophobe est une solution lavable, durable et résistante à l'humidité, pour les armoires en intérieur ou en extérieur et pour les équipements de traitement exigeant des zones d'élimination de la vapeur. La maille hydrophobe permet de respecter diverses normes au niveau des boîtiers, notamment MIL-STD, NEMA et IP.

Les filtres ignifuges sont des filtres à air PyroCide qui peuvent être utilisés dans les applications d'armoires industrielles ou électroniques exigeant des normes de sécurité de résistance à la flamme strictes. Les filtres sont des barrières thermiques alvéolaires en aluminium traitées avec un revêtement contre les flammes intumescent et sensible à la chaleur pour confiner un incendie dans des boîtiers électroniques. Les filtres sont conçus avec des profils minces et ils sont configurés avec un matériau alvéolaire d'aluminium qui offre une faible résistance au flux d'air.

Conclusion

Pour étendre la durée de vie opérationnelle des composants électroniques critiques, un ventilateur et un filtre appropriés doivent être spécifiés pour fournir une solution de gestion thermique adaptée. Les ventilateurs doivent respecter de nombreuses exigences applicatives. Le choix d'un kit de ventilateur filtrant offrant le meilleur niveau de protection contre les éléments industriels et les dangers environnementaux est vital pour les performances du système. Les kits de ventilateurs filtrants à volets offrent non seulement une protection supérieure contre les éléments, mais, combinés à des filtres spéciaux qui gèrent le volume de contaminants, l'humidité et le feu, ils peuvent protéger et étendre la durée de vie du système ou des composants dans les armoires et les boîtiers, tout en simplifiant l'installation et en réduisant la maintenance et le coût total de fonctionnement.