I materiali dei quadri elettrici Guida alla scelta

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1 I materiali dei quadri elettrici Guida alla scelta

2 Il quadro bordo macchina e il quadro elettrico per bassa tensione devono essere adatti all impiego in un ambiente circostante e alle condizioni di funzionamento specificate dalle norme EN e EN (in termini di temperature, umidità, radiazioni solari, agenti atmosferici, agenti corrosivi, sorgenti elettromagnetiche...) Quindi risulta fondamentale per il risultato qualitativo e funzionale finale la corretta scelta di: 1.Materiali.Trattamenti superficiali (per allungarne la durata nel tempo) 3.Guarnizioni di tenuta In più anche la scelta di Nuove tecnologie produttive, come ad esempio la nano-tecnologia

3 Materiale Leghe a base di Ferro Metallo base = elemento in maggiore quantità (Fe) Elementi secondari = contribuiscono alle diverse caratteristiche delle leghe (C oppure Ni..) SCELTA DI: 1. Materiale. Trattamento superficiale 3. Guarnizioni Leghe a base di Alluminio Plastiche (vetroresina)

4 ACCIAIO a basso contenuto di CARBONIO Designazione DC01 DC0. Norme EN Composizione chimica C% max Mn% max P% max S% max 0,1 0,6 0,045 0,045

5 ACCIAIO a basso contenuto di CARBONIO Caratteristiche Acciai dolci a basso contenuto di carbonio C, idonei a tutti i tipi di formatura a freddo (forature piegatura) e ai trattamenti termicomeccanici (molatura, saldatura, decapaggio) Impieghi Industria: dove non è richiesto un grado specifico di resistenza agli agenti chimici e ambientali. Esistono inoltre acciai ad alto limite di snervamento che hanno alta resistenza meccanica anche a bassi spessori

6 Designazione Norme ACCIAIO INOSSIDABILE Composizione chimica XCrNi L XCrNiMo L UNI ANSI (Usa) Cr (18%) Ni (10%) C < 0.03% Cr (16,5/18,5%) Ni (10,5/13,5%) C < 0.03% Mo (/,5%)

7 ACCIAIO INOSSIDABILE Caratteristiche Gli elementi di lega, ad esmpio il cromo, sono in grado di passivarsi, cioè di ricoprirsi di uno strato di ossidi che protegge il metallo sottostante dall'azione degli agenti chimici esterni. Il valore minimo di cromo affinché si possa parlare di acciaio inossidabile è pari all'11-1%. In particolare, il film passivo può essere più o meno resistente in funzione della concentrazione di cromo nella lega e in relazione all'eventuale presenza di altri elementi quali il nichel, il molibdeno, il titanio, ecc. INSENSIBILITA ALLE BASSE TEMPERATURE ALTA RESISTENZA AL FUOCO MAGGIORE RESISTENZA MECCANICA MAGGIORE IGIENE ROBUSTEZZA RESISTENZA RAGGI UV MASSA TERRA Impieghi AISI 304L E DI SOLITO IL PIÙ UTILIZZATO, PER SVARIATI IMPIEGHI QUALI L INDUSTRIA ALIMENTARE, CHIMICA, ENOLOGICA, CASEARIA, CONSERVIERA, POSATERIA, UTENSILERIA, CALDAIE, CASALINGHI, ELETTRODOMESTICI, ATTREZZATURE OSPEDALIERE, CHIRURGICHE, IMPIANTISTICA, INDUSTRIA AUTOMOBILISTICA,EDILIZIA,ECC (MIGLIORE PRESTAZIONE RISPETTO AL 304 AISI 316L E' CONSIGLIABILE IN GRAVOSE CONDIZIONI DI ESERCIZIO, COME IN AMBIENTE MARINO, IN PRESENZA DI ACIDI O DI ATTREZZATURE A CONTATTO CONTINUO CON ACQUA, PER L INDUSTRIA AUTOMOBILISTICA, TESSILE, CARTARIE E CONCERIE..

8 LEGHE di ALLUMINIO Designazione Norme AlMg3 UNI EN 1676 Composizione chimica alluminio (>95%), manganese rame, zinco, silicio, magnesio

9 Leghe di ALLUMINIO Caratteristiche L'alluminio è un metallo leggero ma resistente, con un aspetto grigio argento a causa del leggero strato di ossidazione che si forma rapidamente quando è esposto all'aria e che previene la corrosione. Le leghe leggere resistono bene alla corrosione generalizzata, ma soffrono di alcuni altri tipi di corrosione, e per questo vengono trattate con procedimenti come l'anodizzazione o l'applicazione di vernice protettiva. Proprietà: Basso peso specifico, pari a circa un terzo di quello dell'acciaio o delle leghe di rame; elevata resistenza alla corrosione; alta conducibilità termica ed elettrica; elevata plasticità; eccellente duttilità e malleabilità; basso potere radiante; difficile saldabilità (per la formazione di allumina) Impieghi Trasporti (in quasi ogni tipo di mezzo di trasporto) Costruzioni (finestre, porte, strutture per facciate continue, rivestimenti metallici, in lamiera scatolata alla pressopiegatrice ecc.) Beni di consumo durevoli (elettrodomestici, attrezzi da cucina, ecc.) Linee elettriche Macchinari Applicazioni OUTdoor

10 Designazione SMC - Sheet Moulding Compounds Norme UNIPLAST 47 VETRORESINA Composizione chimica Un materiale termoindurente in fogli composto da fibre di vetro, cariche minerali, pigmenti e resine poliesteri insature

11 VETRORESINA Caratteristiche Resistenza alle intemperie, all acqua di mare ed alla maggior parte degli agenti chimici, la stabilità ai raggi UV, il comportamento al fuoco 80% più leggera dell acciaio, 30% più leggera dell alluminio; non richiede l impiego di utensili speciali né di operazioni di sbavatura; assenza di bave taglienti anche dopo lavorazioni come forature, tagli, ecc. e quindi nessun rischio di danneggiare i cavi o di ferirsi; materiale isolante, non conduttore, con elevato grado di isolamento elettrico (>7kv/mm); non necessita di alcun tipo di messa a terra; insensibile a fenomeni di corrosione elettrolitica; inutilità di vernici e rivestimenti protettivi. Impieghi Aziende agricole, agroalimentari, tessili, cartarie Trasporti: gallerie stradali e ferroviarie, ponti, stazioni ferroviarie, metropolitane, aeroporti, cantieri navali Impiego in edifici pubblici e commerciali, banche, supermercati, telecomunicazione Distribuzione dell energia

12 SCELTA DI : 1. Materiale. Trattamento superficiale 3. Guarnizioni MIGLIORARE L ASPETTO ESTETICO (es. Zincatura, verniciatura ; B + SCOTCH BRITE per l acciaio inossidabile) MIGLIORARE LA RESISTENZA AGLI AGENTI ESTERNI AL QUADRO (verniciatura con polveri epossi-poliesteri o verniciatura con polveri poliesteri o a base di zinco, zincatura, anodizzazione per l alluminio, finitura a specchio per l acciaio inossidabile..) CONTRASTARE L INVECCHIAMENTO

13 Si parla di corrosione chimica quando un metallo è immerso in un'atmosfera gassosa (ossigeno)o in acqua Corrosione galvanica quando i metalli vengono posti a diretto contatto Nell acciaio la pellicola di ossido di ferro non può essere considerata protettiva. Nell alluminio, nell acciaio inox e nello zinco, i prodotti della corrosione formano un film di ossidi continui ed aderenti alla superficie del materiale, inibendo il processo di decadimento: anche queste leghe, però, possono essere soggette a corrosione

14 Trattamenti superficiali: ACCIAIO ZINCATO Designazione DC01 + ZE 7,5/7,5 DC0+ ZE 7,5/0.. DX51D+ Z 75 DX5D+ Z Norme EN 1015 EN 1014 COPERTURA DI ZINCO 7,5 MICRON SU FACCE 7,5 MICRON SU 1 FACCIA 75 g/m su facce 100 g/m su facce CONVERSIONE = 7,1MICRON = 50 g/m

15 Trattamenti superficiali: ACCIAIO ZINCATO Per contrastare la corrosione, si possono proteggere le superfici del metallo isolandole dall'ambiente esterno mediante un rivestimento di zinco Da notare che anche se sullo zinco si forma la ruggine bianca, il ferro sottostante rimane protetto fino a quando non è stato consumato tutto lo zinco Per prevedere la velocità di corrosione dello strato di zinco e quindi la durata della protezione offerta dalla zincatura, si fa riferimento alla norma UNI-EN-ISO che fornisce indicazioni sulla perdita annuale media di spessore del rivestimento, in funzione del grado di aggressività dell'ambiente Tipologia Atmosfera Atmosfera industriale aggressiva Atmosfera industriale moderata o marina Atmosfera urbana Atmosfera rurale Durata fino alla prima manutenzione 10 0 anni 18 3 anni anni Superiore a 75 anni

16 Verniciatura Il decadimento dello stato originale della lamiera è un elemento NATURALE. Allo scopo di RITARDARE tale processo, si può ricorrere alla VERNICIATURA. I rivestimenti fosfatici sono caratterizzati dalla deposizione di uno strato salino contenente degli ioni metallici sulla superficie del manufatto. La finalità è principalmente di aumentare le capacità adesive della vernice sulla superficie del metallo e di contribuire alla protezione dalla corrosione Un buon risultato si ottiene mediante la corretta strutturazione del sistema metallo + pre-trattamento superficiale + vernice finale. Le tipologie di verniciatura più comunemente usate sono: - Verniciatura a polvere - Vernice liquida Una metodologia di scelta Stabilire la durabilità dei sistemi di protezione alla corrosione Classificare la corrosività ambientale del luogo di installazione EN EN EN EN Individuare eventuali condizioni di corrosione particolari EN Progettare la struttura in modo da garantire adeguata accessibilità per eventuali lavori di protezione dalla corrosione EN EN Identificare il trattamento che EN offre la durabilità richiesta EN Stabilire un programma di manutenzione in base alla durabilità della struttura EN EN 14714

17 FATTORI DETERMINANTI Ambiente Stress da lavorazione Forma geometrica Compatibilità materiali Temperature Finiture superficiali Manutenzione /stoccaggio

18 Sostanze chimiche Agenti atmosferici Condensa Temperature Correnti indotte Lavorazioni meccaniche rurale urbano industriale marino bassi fattori corrosivi (ossigeno) medi fattori corrosivi (ossidi di zolfo e..) alti fattori di corrosione altissimi fattori di corrosione

19 ALCUNI CRITERI DI SCELTA Tasso di corrosione misurato in mils per year (usa) che si converte in micron per anno moltiplicando il valore per 5.4

20 Trattamenti superficiali dell acciaio inossidabile e alluminio ALLUMINIO Anodizzazione mediante il quale uno strato protettivo di ossido di alluminio si forma sulla superficie del particolare trattato e lo protegge dalla corrosione ACCIAIO INOSSIDABILE Finitura di laminazione (simbolo B ; BA) Finitura meccanica ( rugosità in Ra (µm) Finitura elettrochimica Verniciatura

21 SCELTA DI : 1. Materiale. Trattamento superficiale 3. Guarnizioni I pannelli di chiusura degli involucri (porte, fianchi retri, coperchi) sono dotati di guarnizione perimetrale in poliuretano a celle chiuse La guarnizione ha grado di tenuta al fuoco HF1 (per standard UL94) Conferisce all armadio il grado di protezione minimo di IP55 Le schermature ai campi elettromagnetici a radiofrequenza si realizzano anche mediante involucri metallici le cui parti siano efficacemente collegate tra di loro e a terra in modo equipotenziale e la cui guarnizione metallica sia anch essa protettiva e conduttiva Si tratta di guarnizioni con un anima spugnosa (TPE, Poliuretano ) rivestite da un tessuto conduttivo (Ni/Cu, Sn/Cu, ). Garantiscono mediamente un'attenuazione di 100 db, in un range di frequenze che va da 1 MHz a 10 GHz. Questi materiali sono disponibili anche con il più alto grado di autoestinguenza (UL 94 V0).

22 Nano tecnologie: IL FUTURO E QUI Eric Drexler :"[...] una tecnologia a livello molecolare che ci potrà permettere di porre ogni atomo dove vogliamo che esso stia La nanotecnologia agisce sulla natura delle connessioni fra gli atomi su scale tra 0,1 nm e 100 nm. 1 nm = 10 volte la grandezza dell atomo dell idrogeno (la molecola del DNA ha uno spessore di,5 nm) Metodologia top down:che significa ridurre con metodi fisici le dimensioni delle strutture verso livelli nano. Es: le tecniche proprie della microelettronica Metodologia bottom up: partendo da piccoli componenti, normalmente molecole o aggregati di molecole, si cerca di controllarne/indirizzarne l assemblaggio

23 Nano tecnologie: impieghi

24 Nano tecnologie: impieghi

25 Grazie per l attenzione