Cómo identificar puntos débiles en su propio proceso de diseño eléctrico

El proceso de diseño eléctrico es un paso a paso metódico -paso de proceso para la resolución de un problema. Los ingenieros utilizan este proceso todo el tiempo para el desarrollo de productos. ¿Cuáles son algunos de los aspectos comunes del diseño eléctrico en los que es necesario centrarse en el proceso? ¿Cuáles son las áreas que a menudo pasamos por alto porque simplemente sabemos que esto funcionará? ¿Qué es el diseño eléctrico? Cual es su proceso? y ¿Qué detalles concretos nos perdemos durante el viaje?

---

¿Qué es el diseño eléctrico?

El diseño eléctrico implica planificar, crear, probar o supervisar el desarrollo e instalación de equipos eléctricos. Muchos proyectos de diseño eléctrico parten de una idea, o porque la industria privada suele pensar en un producto que se está modelando o desarrollando para el mercado. Los proyectos de diseño eléctrico pueden representar un nuevo producto comercializable o pueden buscar mejorar un producto o sistema existente.

El ingeniero de diseño eléctrico aún requiere una comprensión total de los fundamentos de los principios de la ingeniería eléctrica. Con la disponibilidad de un sistema de base de datos, se pueden llevar a cabo diferentes programas / módulos de tareas, varios estudios de planificación, diseño y análisis.

El proceso de diseño eléctrico condensado

Un diseño eléctrico pasa por varias etapas importantes de desarrollo. Primero, el diseñador debe comprender el alcance del proyecto. Luego, el diseñador define y diseña cada componente (como áreas generales de oficina, maquinaria especializada y equipo de distribución de energía) según los estándares reconocidos de la industria. Finalmente, estos componentes individuales se compilan para formar la presentación final del diseño.

Puntos focales para diseñadores eléctricos

El proceso de diseño eléctrico es un método de varios pasos para la resolución de problemas. Los diseñadores eléctricos a menudo necesitan centrarse en temas que se encuentran con bastante frecuencia en su trabajo. Los diseñadores eléctricos a menudo trabajan muy de cerca con lo siguiente, que puede ser una molestia o un conocimiento común para los diseñadores eléctricos experimentados. Asegurarse de que estos temas estén en el fondo de la mente de los diseñadores eléctricos es la parte importante:

• Reglamentos y normas

• Referencia eléctrica de componentes

• Sistema de voltaje utilizado en el sitio

• Cómo evitar posibles modos de falla

• Seguridad eléctrica

Determinación de los estándares aplicables (solo en inglés)

Una vez que se ha seleccionado cada componente del plan, el paso es diseñar cada parte según los estándares reconocidos por la industria, así como cualquier estándar adicional establecido por la jurisdicción local para ocupaciones comerciales o industriales. El estándar industrial principal es el Código Eléctrico Nacional (NEC), publicado por la Asociación Nacional de Protección contra Incendios (NFPA). El NEC se revisa cada tres años y da como resultado la publicación de una nueva edición. Es una buena práctica asegurarse de que su producto esté actualizado con las revisiones de la edición reciente. Aunque el código se aplica a nivel nacional, algunas jurisdicciones locales pueden tener estándares adicionales que exceden los requisitos del NEC o pueden utilizar una edición anterior del código.

Algunos proyectos también tendrán requisitos adicionales basados ​​en sus componentes específicos, como los que incluyen equipos eléctricos especializados. Un diseñador eléctrico siempre debe considerar las pautas del fabricante para equipos especializados y usar los estándares de equipos eléctricos apropiados establecidos por el fabricante para tamaños de protección contra sobrecorriente, requisitos especializados de conexión a tierra, etc. Estos requisitos especializados pueden necesitar que se observen prácticas de cableado especializadas adicionales; cuando este es el caso, estos requisitos especializados deben documentarse en el plan.

Los diseñadores también deben considerar los estándares de la Asociación Nacional de Fabricantes de Electricidad (NEMA), que incluye estándares para la identificación de cables de motor y marcas de terminales de transformadores. dispositivos de enchufe y receptáculo, y amperaje nominal. Los diseñadores también deben considerar los estándares de la Asociación de Servicios y Aparatos Eléctricos (EASA), que proporciona información actual y actualizada para motores y controles.

Para proyectos que incluyen piezas nuevas o mejoradas para los sistemas de distribución de servicios públicos locales, los diseñadores eléctricos deben considerar los requisitos establecidos por la empresa de servicios públicos. Estos métodos pueden dictar los métodos de cableado y el equipo necesarios para una distribución adecuada desde la empresa de servicio al cliente. Los valores de carga calculados deben hacer referencia a las pautas del fabricante para garantizar que los sistemas de distribución admitirán estas cargas.
En todos los casos, los diseñadores no solo deben tener un conocimiento eléctrico sólido y una comprensión profunda de los cálculos eléctricos y su necesidad, sino también ser conscientes de la aplicación de todos los códigos y estándares relevantes utilizados dentro de la industria eléctrica.

Creación del plano eléctrico

Una vez que se han determinado las distintas partes y los estándares aplicables, el diseñador comienza a compilar esas partes para formar el diseño eléctrico y completar un conjunto de planos.

En el pasado, estos planos tomaban la forma de planos dibujados a mano, pero hoy en día la mayoría de los planos se crean digitalmente utilizando herramientas de software de diseño asistido por computadora (CAD). Los planos digitalizados son más fáciles de revisar y transmitir que los dibujados con lápiz y bolígrafo.

E 3.serie

En los planos, se debe hacer referencia a cada dispositivo mediante los símbolos eléctricos apropiados. Los símbolos eléctricos permiten el reconocimiento universal de cada parte por parte de las muchas personas que trabajarán en el proyecto para que puedan estimar el costo de manera adecuada y construir el proyecto según las especificaciones.

Es vital asegurarse de que se utilicen y escriban los símbolos correctos en el diseño final. La lista de símbolos de diseño debe actualizarse con los símbolos correctos y su definición. Ocasionalmente, puede surgir la necesidad de un símbolo que no se haya desarrollado (como un dispositivo más nuevo de ahorro de energía o de gestión de energía). En este caso, el diseñador puede crear un nuevo símbolo para el plan de diseño eléctrico, siempre que se agregue a la lista de símbolos incluida en el plan.

Voltajes del sistema

La comprensión de los diversos voltajes del sistema utilizados en los sistemas eléctricos es de gran importancia en su diseño y mantenimiento. Saber cómo se conectan las cargas entre las fases y entre la fase y el neutro permitirá al diseñador eléctrico diseñar y especificar correctamente los componentes de un sistema eléctrico y permitir al personal de mantenimiento mantener y operar estos sistemas de manera segura.

Hay muchos tipos de voltajes para la fuente de alimentación, y saber cuál está disponible es el primer paso. El suministro de voltaje debe ser conocido por la empresa de servicios públicos que lo suministra, no todos los voltajes de servicio están disponibles para cualquier carga. Por ejemplo, es posible que el servicio trifásico no esté disponible para edificios residenciales, se pueden especificar requisitos de carga mínima para cargas más grandes, etc. El diseñador eléctrico es responsable de determinar los requisitos de voltaje de servicio. No asuma que sabe qué fuente de energía utilizará y diseñe un dispositivo para un tipo de fuente de energía cuando su ubicación no generará tal energía.

Planifique para evitar modos de falla

Los modos de falla ocurren con el tiempo y, a menudo, son difíciles de diseñar para evitar. Los componentes electrónicos tienen una amplia gama de modos de falla. Estos se pueden clasificar de varias formas, como por tiempo o por causa. Las fallas pueden ser causadas por temperatura excesiva, corriente o voltaje excesivos, radiación ionizante, choque mecánico, impacto de tensión y muchas otras causas. Las fallas aparecen con mayor frecuencia cerca del comienzo o cerca del final del ciclo de vida de los componentes. Aplicaciones tales como sistemas aeroespaciales, sistemas de soporte vital, telecomunicaciones, señales ferroviarias y computadoras utilizan una gran cantidad de componentes electrónicos. El análisis de las propiedades estadísticas de la falla puede proporcionar una guía adecuada en los diseños para establecer un cierto nivel de confiabilidad. A continuación se muestra una lista de modos de falla:

• Fallo de contacto

• Falla en la placa de circuito impreso

• Fallo del relé

• Fallo del semiconductor

• Fallo de elemento pasivo

• Fallos de MEMS

Cualquiera que sea el entorno en el que se encuentre su producto, se necesita una investigación exhaustiva para diseñar correctamente el producto para resistir el entorno circundante. Lo último que querría es que olvidó incorporar que la temperatura ambiente podría alcanzar hasta 300 Fahrenheit (exagerada) y su electrónica fue diseñada para manejar la temperatura ambiente.

El voltaje de entrada provocó un sobrecalentamiento masivo

Seguridad del equipo eléctrico

No importa todas las precauciones que las personas tomen con respecto a la electricidad, solo se necesita ese momento en el que un simple error podría convertirse en una situación potencialmente mortal. Desarrollar nuevos productos requiere mucho tiempo, simplemente diseñándolos según las especificaciones del cliente. Pero es una verdad ineludible que la seguridad sigue siendo el requisito número uno sin previo aviso del cliente. Aquellos que lo construirán, aquellos que lo manipularán, aquellos para quienes está diseñado para ser usado y aquellos que se suponía que nunca debían tocarlo.

De cualquier manera que se mire, el riesgo de descarga eléctrica todavía está presente con todos los dispositivos electrónicos en la actualidad. Lo único que podemos hacer es tomar medidas preventivas y minimizar la posibilidad de que alguien reciba una descarga eléctrica. ¿Todos los componentes han cumplido con todos los estándares y pautas? ¿Ha cumplido con la directriz necesaria para la industria en la que se va a utilizar? Lo último que desea es que un nuevo vigilabebés tenga una sección de cable expuesta. Pero, de manera realista, este producto por esta razón probablemente no llegaría al mercado. ¿Se han tomado todas las medidas para que sienta que se ha tomado todo lo que posiblemente ha hecho para evitar cualquier daño o daño a su dispositivo?

La seguridad es el requisito tácito número uno que deben cumplir todos los dispositivos electrónicos. Una vez que se alcanza este objetivo, puede descansar tranquilamente por la noche para que su producto no dañe a nadie.

---

Repensar el proceso de diseño eléctrico

No importa cuán poca o cuánta experiencia tenga alguien como diseñador eléctrico, siempre es bueno tener una visión de alto nivel del trabajo que se realiza. Algunos de los temas discutidos aquí pueden parecer como, "Sí, esto es de sentido común", pero a veces es bueno recordarnos que este es el trabajo y que el proceso de diseño eléctrico puede ser un método que a menudo se descuida o, en algunos casos, nunca se usa. . Las personas se convierten en su trabajo y entienden todo lo que sucede a su alrededor. Es posible que ocurran muy pocos cambios y, a menudo, es bueno ver las cosas desde una nueva perspectiva. Los diseñadores eléctricos solo necesitan sentarse y recordar cómo era cuando comenzaron, para evitar los grandes errores en el trabajo que cualquier novato en el trabajo podría haberle dicho.

¿Alguna vez tuvo un error que pensó para sí mismo:"Aprendí esto en la escuela ... Lo sabía antes de comenzar el trabajo"?

---