NEMA 4 frente a 4X: diferencias clave para una selección óptima de la caja

Introducción

Para que los equipos funcionen de forma óptima y segura, es fundamental proteger las piezas eléctricas y electrónicas de diversos factores ambientales. Por lo tanto, seleccionar la caja de protección adecuada es una decisión muy importante, especialmente cuando se trata del sistema de clasificación NEMA, habitual en Norteamérica. Aunque existe una clara distinción entre las distintas clases de NEMA, a menudo hay confusión entre dos clasificaciones específicas: NEMA 4 y NEMA 4X.

Aunque ambas están diseñadas para proporcionar una protección adecuada contra el agua y el polvo, existe una diferencia significativa que determina su aplicación. No entender esta distinción puede acarrear gastos adicionales o, lo que es peor, el fallo del equipo en una fase temprana.

Este documento pretende ofrecer una distinción clara entre las cajas NEMA 4 y NEMA 4X para garantizar que el lector esté bien equipado con los conocimientos necesarios para asegurarse de que selecciona la caja adecuada para sus condiciones de trabajo específicas.

¿Qué son las clasificaciones NEMA 4 y NEMA 4X?

Las clasificaciones de armarios NEMA se utilizan para describir el nivel de protección frente a sólidos, líquidos y otras condiciones ambientales, así como la accesibilidad de las zonas peligrosas. ¿Le interesan las diferencias entre NEMA 12 y NEMA 3R? Visite https://www.tzrmetal.com/nema-12-vs-nema-3r/. NEMA 4 y NEMA 4X significan un alto nivel de protección que es adecuado para la mayoría de las áreas interiores y exteriores que no son peligrosas.

NEMA Tipo 4

Según la norma NEMA 250, una caja de Tipo 4 es adecuada para aplicaciones interiores o exteriores. Ofrece un alto nivel de protección contra objetos extraños sólidos como:

• Suciedad que cae
• Polvo arrastrado por el viento
• Lluvia, aguanieve, nieve
• Salpicaduras de agua
• Agua dirigida por manguera (probada según NEMA 250).
• Formación de hielo exterior (sin daños por)

Una caja NEMA 4 es prácticamente estanca al polvo y al agua, y puede lavarse, por lo que es adecuada para zonas donde se lava o está expuesta a las condiciones climáticas.

NEMA Tipo 4X

Una caja NEMA Tipo 4X contiene todas las características de una caja NEMA Tipo 4 pero con una característica adicional: protección contra la corrosión. La "X" se refiere especialmente a esta protección adicional.

Por lo tanto, una caja NEMA 4X proporciona:

• Todas las protecciones NEMA Tipo 4 (polvo, diversas exposiciones al agua).
• Un grado adicional de protección contra la corrosión.
• Protección contra daños externos por formación de hielo.

Esta resistencia añadida a la corrosión hace que NEMA 4X sea necesaria en las zonas donde los productos químicos, la salinidad o cualquier otra sustancia agresiva pueden afectar al material de la caja. Esta resistencia depende en gran medida del material utilizado en la construcción de la estructura. Es esencial tener en cuenta que ambas clasificaciones son sólo para zonas no peligrosas; para zonas peligrosas, se utilizan diferentes tipos de NEMA (7, 8, 9).

NEMA 4 frente a 4X: explicación del factor "X" crítico

La única diferencia entre NEMA 4 y NEMA 4X es que esta última exige que la protección contra la corrosión sea obligatoria. Este factor "X" tiene en cuenta la susceptibilidad de los materiales de la caja a la degradación en entornos agresivos.

Aunque los armarios NEMA 4 protegen contra los contaminantes, no se espera que sus materiales de construcción (con frecuencia acero al carbono pintado) resistan la corrosión. En zonas costeras, donde hay mucha niebla salina, plantas de procesamiento químico donde hay humos y derrames, o plantas de producción de alimentos donde hay agentes desinfectantes, una caja NEMA 4 estándar puede oxidarse o degradarse. Esto debilita su estructura y su capacidad de sellado, lo que provoca la exposición de las piezas internas.

La norma NEMA 4X combate directamente esta situación. La norma exige materiales intrínsecamente resistentes a los agentes corrosivos habituales. Esto garantiza que la caja no sólo proteja su contenido, sino que conserve su estructura física durante toda su vida útil en un entorno corrosivo.

Es importante señalar que el término resistencia a la corrosión no es absoluto, sino más bien comparativo con el entorno corrosivo y el material NEMA 4X. Los distintos tipos de acero inoxidable tienen diferentes grados de resistencia a determinados productos químicos, mientras que los materiales no metálicos, como la fibra de vidrio o el policarbonato, también tienen sus propios niveles de resistencia. Por lo tanto, es crucial determinar los factores corrosivos ambientales particulares para poder elegir la caja NEMA 4X correcta.

En otras palabras, si es probable que el entorno operativo provoque corrosión en la propia carcasa, entonces NEMA 4X es obligatorio. Si las principales amenazas son el polvo, el agua y la intemperie con pocos o ningún componente corrosivo, entonces NEMA 4 podría ser adecuado.

NEMA 4 frente a 4X: comparación de materiales

Los requisitos funcionales, especialmente la resistencia a la corrosión, definen los materiales utilizados para las cajas NEMA 4 y 4X.

Materiales de la carcasa NEMA 4

• Acero al carbono pintado: La opción más común. La primera línea de defensa contra la humedad es una capa de pintura, que puede ser una capa de polvo o una capa húmeda. La pintura puede dañarse y esto reducirá su durabilidad, especialmente si se utiliza en zonas expuestas con frecuencia a la humedad o si se utiliza en instalaciones al aire libre.
• Acero galvanizado: El revestimiento de zinc es mejor que la pintura en términos de resistencia a la corrosión, pero no es inmune a la corrosión y puede corroerse en condiciones químicas específicas.
• Aluminio: Algunos de ellos son resistentes a la corrosión atmosférica y son ligeros, pero pueden ser menos resistentes que el acero y son propensos a cierta corrosión química o galvánica.

Estos materiales ofrecen protección contra los entornos de prueba NEMA 4, pero no son resistentes a los agentes corrosivos a largo plazo.

Materiales de la caja NEMA 4X

Estos materiales tienen una capacidad inherente para resistir la corrosión:

• Acero inoxidable: Un material muy utilizado por su resistencia y su capacidad para no oxidarse.
  • Tipo 304:Este es el grado más versátil que se utiliza en una amplia gama de entornos alimentarios, farmacéuticos e industriales que requieren un lavado frecuente pero no un alto contenido en cloruros.
  • Tipo 316: Tiene mejor resistencia que el grado básico, especialmente a los entornos clorados (salinos), por lo que es adecuado para entornos marinos, de efluentes y algunos entornos químicos. Es importante asegurarse de que la soldadura y el acabado del acero inoxidable se realizan correctamente para conservar las propiedades del material.
• Poliéster reforzado con fibra de vidrio (FRP): Tiene una excelente resistencia química, bajo peso y conductividad eléctrica. Se utiliza habitualmente en industrias químicas y otras instalaciones al aire libre. Puede necesitar estabilizadores UV para su uso a largo plazo en exteriores.
• Policarbonato: Alta resistencia al impacto, estabilidad UV y buena resistencia química (variable). Ligero y de uso habitual en instrumentación o paneles de control.
• Aleaciones de aluminio: Algunos tipos específicos pueden alcanzar los estándares 4X, especialmente para aplicaciones marinas, que proporcionan resistencia a la corrosión y ligereza.

A la hora de elegir el material NEMA 4X adecuado, es fundamental tener en cuenta la resistencia del material a determinados productos químicos, la temperatura, la radiación UV, los impactos y el coste. La calidad de la fabricación, las juntas y los herrajes también es fundamental para mantener la conformidad NEMA a largo plazo.

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NEMA 4 vs 4X: Consideraciones sobre costes

El precio suele ser la principal consideración entre NEMA 4 y 4X. En general, los armarios NEMA 4X son más caros que los NEMA 4 en la fase inicial debido al coste del acero inoxidable u otros polímeros utilizados en la construcción del armario en comparación con el acero al carbono recubierto con una capa protectora.

Sin embargo, centrarse sólo en el coste inicial no es muy acertado. Un análisis del Coste Total de Propiedad (CTP) ofrece una mejor perspectiva. El CTP es el coste inicial del producto más el coste de funcionamiento durante su vida útil, el coste de mantenimiento y el coste de los fallos.

Así, aunque la caja NEMA 4 es más barata inicialmente cuando se utiliza en un entorno corrosivo, puede resultar:

• La corrosión provoca el fallo prematuro de la carcasa y las juntas.
• Daños costosos en los equipos internos.
• Importantes tiempos de inactividad y pérdidas de producción.
• El coste de la sustitución repetida del cerramiento y el coste de la mano de obra implicada en el proceso.
• Peligros potenciales para la seguridad.

La selección de la caja NEMA 4X adecuada para cada entorno puede resultar más cara al principio, pero reduce el coste total de propiedad:

• Mayor vida útil gracias a la durabilidad del material.
• Menor necesidad de mantenimiento debido a la corrosión.
• Protección fiable y continua de los componentes internos.
• Riesgo minimizado de costosos tiempos de inactividad.

La mejor solución es la que se ajusta adecuadamente al entorno para minimizar los peligros de un diseño insuficiente y la ineficacia de un diseño excesivo.

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NEMA 4 frente a NEMA 4X: tabla comparativa exhaustiva

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Los armarios NEMA 4 y 4X estándar no siempre son adecuados para proyectos específicos teniendo en cuenta el tamaño, la disposición de los componentes o el montaje. El intento de utilizar unidades estándar resulta en un compromiso ineficiente que puede conducir a una mala utilización del espacio y poner en riesgo la integridad estructural de un armario. En los casos en que se requiera la fabricación de armarios metálicos específicos para aplicaciones concretas y de acuerdo con las especificaciones NEMA, la fabricación especializada es el camino a seguir.

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NEMA 4 frente a 4X: comparación de escenarios de aplicación

La decisión entre NEMA 4 y 4X se basa en la presencia o no de sustancias corrosivas.

Aplicaciones típicas NEMA 4 (la corrosión no es un factor importante):

• Fabricación general: Paneles de control en entornos industriales normales expuestos al polvo o a lavados no corrosivos.
• Infraestructura exterior (no costera/química): Señales de tráfico y otros dispositivos de control, recintos, armarios y cajas situados en el exterior pero no en un entorno marino o cerca de productos químicos.
• Lavado interior no corrosivo: Zonas que se lavan con manguera de agua sin utilizar productos químicos.
• Almacenamiento y logística: Automatización de cintas transportadoras, clasificadores.

Usos comunes de los armarios NEMA 4X (la corrosión es un problema):

• Comida y bebida: Debido al uso constante de agua y desinfectantes, las carcasas deben ser NEMA 4X, a veces de acero inoxidable.
• Productos farmacéuticos: Requisitos similares de facilidad de limpieza y resistencia a los productos químicos de proceso/limpieza.
• Tratamiento de aguas residuales: La exposición a la humedad, H₂S, cloro dicta NEMA 4X (fibra de vidrio o Tipo 316 SS común).
• Resistencia química: Algunos de los vapores/derrames químicos son peligrosos y el material utilizado debe ser resistente a estos productos químicos.
• Marino/Costero: La niebla salina requiere NEMA 4X (Tipo 316 SS, aluminio adecuado o fibra de vidrio).
• Pulpa y papel: Los productos químicos de procesamiento corrosivos necesitan NEMA 4X.
• Agricultura: Los humos viscosos como el amoníaco en las naves ganaderas requieren NEMA 4X.

El análisis medioambiental es muy importante en cualquier proyecto. Entre los factores que deben tenerse en cuenta figuran los contaminantes transportados por el aire, los métodos de limpieza, la temperatura y la humedad. Cuando se dan condiciones límite, NEMA 4X proporciona un mayor nivel de protección.

Reflexión final: Cómo elegir su caja NEMA ideal

A la hora de decidir entre NEMA 4 y NEMA 4X, hay que tener en cuenta el entorno de aplicación, las propiedades del material y el coste. Ambos ofrecen idéntica protección de alto nivel contra la entrada de polvo y agua, adecuada para condiciones duras.

La diferencia clave es la "X", que indica la protección adicional contra la corrosión que ofrecen los materiales específicos de las carcasas NEMA 4X.

Para hacer la elección óptima, pregúntese:

• ¿Es adecuado tener sólo resistencia al polvo y al agua (con manguera)? (En caso afirmativo, tanto 4 como 4X cumplen los criterios en este punto).
• ¿Hay exposición a productos químicos, sal u otros agentes de limpieza agresivos? (En caso afirmativo, es necesario NEMA 4X).
• ¿Es necesario tener en cuenta algunas características del material (peso, resistencia al impacto)? (Guías de elección entre las opciones de material 4X).
• ¿Cuál es el presupuesto teniendo en cuenta el Coste Total de Propiedad? Se trata de un compromiso entre el coste inicial del producto y su durabilidad a largo plazo.
• ¿Hay que utilizar tamaños estándar o hay que recurrir a la personalización? (Si son aplicables los compromisos estándar o si no son aplicables, entonces considere las opciones personalizadas).

Comparando el entorno con los niveles de protección, se elige la caja NEMA adecuada para proteger sus equipos y garantizar su funcionalidad a largo plazo.