Considerando os prós e contras dos materiais de gabinetes

Os gabinetes vêm em vários estilos, tamanhos e formas, mas o material de que o gabinete é feito costuma ser a primeira consideração ao adquirir um novo produto e, sem dúvida, o maior fator no desempenho de um gabinete. O conhecimento de materiais comuns é vital para o planejamento, o fornecimento e a manutenção de montagens elétricas e eletrônicas.

Em termos gerais, os materiais dos gabinetes podem ser divididos em categorias metálicas e não metálicas.

Não metálicos

A maioria dos gabinetes não metálicos é feita de plástico, normalmente ABS ou policarbonato, mas essa categoria também inclui fibra de vidro.

Os não metálicos são permeáveis às ondas de radiofrequência (RF) e são uma boa opção para dispositivos de comunicação sem fio que precisam enviar e receber sinais com facilidade. Por outro lado, esse recurso pode ser prejudicial se o dispositivo precisar ser mantido isolado de interferência eletromagnética (EMI) e interferência de radiofrequência (RFI).

ABS

O acrilonitrila butadieno estireno, ou ABS, é um termoplástico de baixo custo que é fácil de processar e moldar. O ABS é o plástico preferido para uso interno e, apesar de sua relativa economia, oferece boa resistência ao impacto, resistência ao calor e versatilidade. Embora o ABS de uso geral (GPABS) seja o tipo mais econômico, o ABS retardador de chamas (FRABS) também está disponível e oferece um nível médio-alto de retardamento de chamas (UL 94V-0).

Os gabinetes de ABS geralmente são pretos, cinzas ou brancos, mas variações coloridas como amarelo, vermelho e azul não são incomuns. O ABS é fácil de usinar e modificar. Infelizmente, ele não é ideal para uso de alto impacto e é difícil tornar o ABS transparente.

Figura 1: Gabinetes de plástico ABS da série 1551MINI da Hammond. Como a transparência total não é viável com o ABS, é comum o ABS translúcido ou "fosco". (Fonte da imagem: Hammond Manufacturing)

Policarbonato

O policarbonato é o astro do rock no mundo dos plásticos. Oferecendo resistência superior a impactos, uma ampla faixa de temperatura operacional e resistência a danos causados por raios UV, é o plástico escolhido para muitas aplicações externas, de alto impacto e marítimas. O policarbonato estabilizado contra raios UV resiste à descoloração e à fragilização, causadas pela exposição ao sol, além de ser naturalmente transparente. Por isso, ele é usado com frequência em produtos como lentes de óculos e para-brisas de carros de corrida, além de gabinetes de alta qualidade. O policarbonato possui classificações elevadas de retardamento de chamas. Como esperado, o policarbonato é, portanto, uma opção menos econômica do que o ABS, principalmente no início de um projeto, mas sua longevidade, mesmo em condições adversas, pode economizar custos a longo prazo.

Figura 2: Gabinetes de plástico de policarbonato transparente da série 1591T da Hammond. (Fonte da imagem: Hammond Manufacturing)

Fibra de vidro

O poliéster reforçado com fibra de vidro, abreviado como FRP ou GRP, é composto de plástico de poliéster reforçado com fibras de vidro. O FRP, assim como o policarbonato, é adequado para uso externo, com boa resistência a impactos e uma ampla faixa de temperatura operacional, mais ampla até do que o policarbonato. No entanto, ele pode estar sujeito à descoloração por exposição aos raios UV. Devido à sua composição, o FRP pode dispersar partículas de vidro quando cortado, e são necessários EPIs e ferramentas especializados para modificá-lo.

Tanto o policarbonato quanto o FRP oferecem boa resistência química, sendo ambos ideais para uso em ambientes salinos. O FRP resiste a solventes e a ácidos e bases diluídos. O policarbonato tem bom desempenho contra ácidos, alguns solventes e álcalis. Sempre pesquise o risco específico antes de escolher um material.

Figura 3: Um gabinete de poliéster reforçado com fibra de vidro, número de peça 1590ZGRP084 da Hammond. (Fonte da imagem: Hammond Manufacturing)

Metálicos

Ao contrário dos não metálicos, os gabinetes feitos de metal têm melhores propriedades de blindagem contra RFI e EMI. O contato metal-metal é essencial para a blindagem total, bem como para o aterramento, um processo necessário para a segurança ao lidar com dispositivos elétricos dentro do gabinete. Os metais são geralmente aceitáveis para uso externo e têm boa resistência a impactos.

Com metais, é importante ficar atento à corrosão galvânica, também chamada de corrosão de metais diferentes. Se dois metais diferentes estiverem em contato um com o outro, aquele que for mais "básico", ou que ceder seus elétrons mais prontamente, começará a corroer em ritmo acelerado, causando danos estruturais e estéticos. Os usuários devem ter cuidado para não usar parafusos revestidos de zinco ou uma junta de aço galvanizado com um gabinete de aço inoxidável, por exemplo.

Alumínio

O alumínio é um metal não ferroso que é forte, apesar de ser um material relativamente leve. Além da variedade de formas que pode assumir, como chapa de alumínio, alumínio extrudado e alumínio fundido, ele também tem propriedades diferentes, dependendo da liga utilizada. Uma liga é composta pelo material de base (alumínio) e por outros metais ou elementos. Algumas ligas são mais fortes do que outras, ou mais resistentes, ou aceitam melhor determinados acabamentos, e assim por diante.

O alumínio é fácil de processar e moldar e é o material metálico de menor custo para gabinetes.

Alumínio fundido

Os gabinetes de alumínio fundido são produzidos despejando metal fundido em matrizes conformadas (também chamadas de cavidades). A fundição é melhor para gabinetes pequenos e médios, portanto, produtos maiores tendem a usar chapas metálicas em vez de metal fundido. O processo é rápido e produz um produto consistente. Os gabinetes fundidos, assim como os gabinetes de plástico moldado por injeção, têm um recurso chamado ângulo de inclinação. As paredes da caixa devem ser ligeiramente inclinadas para fora para que o gabinete possa ser removido adequadamente do molde. Portanto, as paredes dos gabinetes de alumínio fundido terão uma inclinação de alguns graus.

Figura 4: Um gabinete de alumínio fundido de parede espessa, número de peça 1590Z110 da Hammond. (Fonte da imagem: Hammond Manufacturing)

Alumínio extrudado

A extrusão também envolve alumínio fundido e uma matriz, mas, em vez de preencher uma cavidade, o alumínio extrudado é forçado a passar pela matriz para assumir uma forma específica, criando peças muito longas de extrusão que, em seguida, são cortadas no tamanho certo. Os gabinetes de alumínio extrudado geralmente são compostos por um tubo extrudado e tampas de metal ou plástico. A extrusão de peças grandes que podem ser cortadas é vantajosa para um fabricante, que pode manter um estoque de tubos à mão e fornecer uma variedade de comprimentos de gabinetes sob demanda.

Os gabinetes de alumínio extrudado da Hammond são fornecidos com acabamento anodizado. A anodização é um processo que aumenta a espessura da camada de óxido de um gabinete e torna a superfície mais durável. A anodização pode ser aplicada em uma variedade de cores. Enquanto os gabinetes extrudados da Hammond podem ser anodizados, os gabinetes de alumínio fundido não podem e, em vez disso, são revestidos com pó.

Figura 5: Um gabinete de alumínio extrudado com anodização azul (montado). Número de peça Hammond 1455L1201BU. (Fonte da imagem: Hammond Manufacturing)

Figura 6: O gabinete de alumínio extrudado da Figura 5 com acabamento em anodização azul é mostrado desmontado. (Fonte da imagem: Hammond Manufacturing)

Chapa de alumínio

As chapas de alumínio podem ser cortadas e dobradas para criar gabinetes e painéis. Ao contrário das extrusões e matrizes, que são limitadas pelos recursos e dimensões das ferramentas, é possível criar uma infinidade de designs de gabinetes a partir de chapas metálicas dobradas. As chapas de alumínio, especialmente nas bitolas mais finas, não suportam quantidades excepcionais de peso, e é de se esperar que a chapa se dobre ou se deforme se for sobrecarregada.

Figura 7: Interior de um chassi de alumínio dobrado da série 1444 da Hammond. (Fonte da imagem: Hammond Manufacturing)

Aço

O aço é um material amplamente utilizado e confiável em muitos setores. O aço é uma liga de ferro (feita de ferro combinado com carbono). As chapas de aço são usadas para construir gabinetes e painéis, com uma variedade de tipos de aço para escolher, dependendo da aplicação. O aço é mais pesado que o alumínio e o aço inoxidável, em particular, pode ser mais caro.

Aço macio

Também chamado de "aço de baixo carbono” ou aço doce, ele tem um teor de carbono menor do que o aço padrão e é mais fácil de moldar e soldar. O aço doce é de baixo custo e versátil, mas oxida com o tempo, a menos que seja acabado. É por isso que os gabinetes de aço doce têm um acabamento de revestimento em pó, em comparação com os gabinetes de aço inoxidável ou alumínio, que podem ser encontrados naturais ou com menos acabamento. O aço doce natural pode ser usado para os painéis internos, pois eles não ficarão expostos aos elementos.

Figura 8: Um gabinete de aço macio com acabamento em pintura a pó cinza claro, número de peça ST12126LG da Hammond. (Fonte da imagem: Hammond Manufacturing)

Aço galvanizado

O aço galvanizado é fabricado por imersão do aço em um revestimento de zinco. Isso protege a superfície do aço, rica em ferro, contra a corrosão rápida. O aço galvanizado não resiste bem a produtos químicos supercorrosivos ou a ambientes marinhos. O aço galvanizado é um material comum para painéis internos e gabinetes comerciais internos de uso geral. Quando revestido com pó, pode ser usado ao ar livre em condições de luz.

Aço inoxidável

O aço inoxidável é uma liga de ferro que contém cromo, o que lhe confere propriedades resistentes à corrosão. Diferentes graus de aço inoxidável podem ser criados com a inclusão de elementos adicionais. O aço inoxidável resiste à ferrugem e não precisa de acabamento. Ele é altamente resistente a ácidos, álcalis e solventes, tem ótimo desempenho em ambientes externos e é fácil de limpar, o que o torna ideal para ambientes higiênicos, como aplicações médicas ou de alimentos e bebidas, em que o gabinete será lavado com frequência.

Os dois tipos mais comuns de aço inoxidável são:

• 304 – Esse é o tipo mais comum de aço inoxidável.
• 316 – Esse é um grau mais especializado que oferece todos os benefícios acima do aço inoxidável, além de resistência extra à corrosão, graças ao elemento molibdênio. O aço inoxidável 316 é excelente em ambientes marinhos.

Figura 9: Um gabinete autônomo de aço inoxidável, número de peça HN4FS726036SS da Hammond. (Fonte da imagem: Hammond Manufacturing)

Classificações e materiais

A classificação de um gabinete e seu material andam de mãos dadas, pois sistemas de classificação como NEMA, UL e IP avaliam um gabinete com base em seu desempenho sob várias condições.

NEMA – O sistema de classificação mais comum para gabinetes industriais e elétricos, os tipos de NEMA descrevem se o gabinete é para uso interno ou externo, se é resistente à corrosão e como se comporta contra perigos como água e sujeira. Alguns tipos comuns de NEMA incluem:

• 12 e 13 – Uso em ambientes internos, com alguma proteção contra sujeira e gotejamento de água
• 3R – Uso interno ou externo, com proteção contra sujeira e clima úmido (chuva, granizo, neve)
• 4 – Uso interno ou externo, boa proteção contra sujeira, clima úmido e respingos de água ou água direcionada por mangueira
• 4X – Semelhante ao 4, mas com a adição de resistência à corrosão

Figura 10: Uma junta de silicone azul higiênica reveste a porta de um gabinete de aço inoxidável da série HYW da Hammond. (Fonte da imagem: Hammond Manufacturing)

Proteção contra ingresso (IP) – As classificações de IP são determinadas pela Comissão Eletrotécnica Internacional (IEC). IP é a linguagem mais comum para gabinetes eletrônicos, mas há um cruzamento entre as classificações IP e NEMA. O primeiro dígito das classificações IP está relacionado à estanqueidade à poeira, enquanto o segundo dígito está relacionado à estanqueidade à água. Algumas classificações de IP comuns incluem:

• IP54 – protegido contra poeira, com proteção contra respingos de água
• IP65 – classificação mínima para ser considerado impermeável, classificação mínima recomendada para uso externo, à prova de poeira, com proteção contra jatos de água
• IP66 – à prova de poeira, com proteção contra jatos de água potentes
• IP67 – à prova de poeira, com proteção contra imersão temporária em água
• IP68 – à prova de poeira, com proteção contra imersão contínua em água

Listagem UL - Os produtos listados pela UL são testados por laboratórios independentes. Os gabinetes são mantidos de acordo com os padrões listados na UL 508A. Não deve haver entrada de água entre os testes; caso contrário, o produto não será listado pela UL. Outros fatores, como a consistência dos materiais, os processos de fábrica, a resistência aos raios UV e a classificação de inflamabilidade, também são considerados. A listagem UL é um indicador valioso de desempenho, qualidade e segurança.

Figura 11: Uma etiqueta adesiva da UL dentro de um gabinete de policarbonato listado pela UL, número de peça 1554C2GYCL da Hammond. (Fonte da imagem: Hammond Manufacturing)

Conclusão

O projeto de uma montagem elétrica ou eletrônica pode trazer muitas considerações, mas esperamos que esta visão geral dos materiais e classificações de gabinetes ajude a simplificar a seleção de gabinetes.

Independentemente de a aplicação exigir uma simples caixa de plástico para um interruptor portátil ou um gabinete robusto de aço inoxidável que deve resistir ao ar salgado em um píer, os gabinetes são, sem dúvida, uma parte vital de qualquer montagem.