Stopień ochrony IP (ingress protection) to międzynarodowy standard definiujący, jak skutecznie obudowa chroni wnętrze przed penetracją czynników zewnętrznych. System ten, szczegółowo opisany w normie PN-EN 60529:2003, klasyfikuje poziom zabezpieczenia przed wnikaniem ciał stałych i wody, a także określa ochronę użytkownika przed przypadkowym dostępem do niebezpiecznych części pod napięciem.

Jak tłumaczy Kamil Pacocha, Head of Engineering w Bossard Poland, szczelność obudów przemysłowych zależy głównie od zabezpieczenia miejsc, gdzie naruszana jest ciągłość materiału. Na największe ryzyko „przecieków” narażone są wszelkiego rodzaju otwory, w tym montażowe.

– Rozwiązania, które można stosować, aby temu zapobiec, to m.in.: preaplikowane powłoki uszczelniające typu Nyplas®, nakładane bezpośrednio pod łeb śruby, nitonakrętki z powłoką uszczelniającą (IPx7) lub pierścieniem uszczelniającym (IPx8) czy gwarantujące wysoką wodoszczelność kołki wciskane PEM® IFH™ – wymienia przedstawiciel firmy Bossard Polska. – W przypadku materiałów lekkich i kompozytowych sprawdzi się technologia bigHead® niewymagająca wykonywania otworów. Umożliwia ona montaż za pomocą klejenia powierzchniowego albo zatopienia elementu złącznego w materiale już na etapie produkcji.

W praktyce przemysłowej oznaczenie IP to nie tylko formalny wymóg normalizacyjny – to gwarancja, że inwestycja w automatyzację czy systemy sterowania będzie działać niezawodnie przez lata. Niezależnie od tego, czy pracuje w sterylnej serwerowni, zakurzonej hali produkcyjnej, czy na otwartym terenie.

Klasy IP – jak czytać oznaczenia?

Stopnie ochrony IP składają się zazwyczaj z liter „IP” i dwóch cyfr, z których każda niesie konkretną informację o poziomie ochrony.

Pierwsza cyfra (od 0 do 6) określa, jak skutecznie obudowa chroni przed wnikaniem obiektów stałych – od dużych przedmiotów po mikroskopijny pył – i jak zabezpiecza przed przypadkowym dotknięciem części pod napięciem.

• 0 – brak jakiejkolwiek ochrony. Obudowa nie spełnia żadnych wymogów bezpieczeństwa.
• 1 – ochrona przed dużymi ciałami obcymi (powyżej 50 mm średnicy) i przed dotknięciem wierzchem dłoni. Minimalna ochrona dopuszczalna jedynie dla urządzeń w osobnych, zamkniętych przestrzeniach dostępnych wyłącznie dla przeszkolonego personelu.
• 2 – zabezpieczenie przed przedmiotami większymi niż 12,5 mm i przed dotknięciem palcem. Odpowiednie dla zwykłych środowisk wewnętrznych, gdzie nie ma ryzyka kontaktu z małymi obiektami.
• 3 – ochrona przed obiektami powyżej 2,5 mm (np. narzędziami, śrubami) i przed dostępem narzędziem. Standard dla wielu zastosowań przemysłowych.
• 4 – bariera dla ciał stałych większych niż 1 mm. Konieczne w miejscach, w których mogą unosić się drobne elementy stałe powstające podczas obróbki czy montażu.
• 5 – ochrona przeciwpyłowa. Dopuszcza się minimalne wnikanie pyłu, które nie wpływa na pracę urządzenia.
• 6 – całkowita pyłoszczelność. To poziom ochrony wymagany w środowiskach permanentnie zapylonych (np. cementownie, młyny, zakłady farmaceutyczne i spożywcze).

Druga cyfra (od 0 do 9) informuje o stopniu zabezpieczenia przed penetracją wody w różnych formach i intensywnościach.

• 0 – brak ochrony przed wodą. Wyłącznie do suchych pomieszczeń.
• 1 – ochrona przed pionowo spadającymi kroplami wody. Minimalna ochrona przed wilgocią.
• 2 – zabezpieczenie przed kroplami wody padającymi pod kątem do 15° od pionu. Obudowa może być lekko pochylona bez utraty szczelności.
• 3 – ochrona przed przed kroplami padającymi pod kątem do 60° od pionu. Odpowiednie dla urządzeń eksponowanych na warunki atmosferyczne, ale nie w miejscach bezpośrednio narażonych na opady.
• 4 – zabezpieczenie przed bryzgami wody z dowolnego kierunku. Standard dla wielu zastosowań zewnętrznych i w wilgotnych halach przemysłowych.
• 5 – ochrona przed strumieniem wody (12,5 l/min). Obudowa wytrzymuje spłukiwanie wodą (np. podczas mycia).
• 6 – zabezpieczenie przed silną strugą wody (100 l/min). Jeszcze wyższy poziom ochrony przy intensywnym myciu pod ciśnieniem.
• 7 – ochrona przed skutkami czasowego zanurzenia w wodzie (do 30 min na głębokości minimum 15 cm powyżej górnej krawędzi obudowy lub 1 m powyżej spodu dla niskich obudów).
• 8 – ochrona przed ciągłym zanurzeniem w wodzie na warunkach określonych przez producenta (surowszych niż IPX7).
• 9/9K – najwyższy poziom ochrony przed wodą. Obudowa wytrzymuje myjnie wysokociśnieniowe (ciśnienie 8–10 MPa) z wodą o temperaturze do 80°C.

Jeśli jedna z cyfr jest nieznana lub nie została testowana, zastępuje się ją literą X. Np. IPX5 oznacza, że ochrona przed ciałami stałymi nie została określona, ale ochrona przed wodą wynosi 5.

W przypadku pierwszej cyfry wyższy numer automatycznie oznacza spełnienie wszystkich niższych poziomów. IP6X chroni przed wszystkim, przed czym chroni IP5X, IP4X itd. Inaczej jest z drugą cyfrą. Obudowa klasy IPX7 (odporna na zanurzenie) nie musi automatycznie spełniać wymagań IPX5 czy IPX6. Zanurzenie to bowiem inna forma kontaktu z wodą niż strumień pod ciśnieniem.

Oznaczenia dodatkowe w kodzie IP

Poza dwiema wyżej opisanymi cyframi kod IP może zawierać jeszcze dodatkowe litery, które zawierają dodatkowe informacje.

Pierwszą grupę dodatkowych liter można traktować jako uzupełnienie pierwszej cyfry, która jest związana z ochroną przed ciałami stałymi. Stosuje się ją, jeśli ochrona przed dostępem do niebezpiecznych części jest faktycznie wyższa, niż wynika to z oznaczenia daną cyfrą, albo jeśli oznaczana jest ochrona wyłącznie przed dostępem do części niebezpiecznych (obudowa nie ma oznaczenia dla ochrony przed penetracją ciał stałych). 

Litery dodatkowe (opcjonalne):

• A – ochrona przed dostępem wierzchem dłoni,
• B – ochrona przed dostępem palcem,
• C – ochrona przed dostępem narzędziem,
• D – ochrona przed dostępem drutem.

Z kolei tzw. litery uzupełniające zawierają informację o ochronie przed specyficznymi przypadkami. Umieszcza się ją po drugiej cyfrze kodu IP lub po literze dodatkowej.

Litery uzupełniające (opcjonalne):

• H – oznaczenie dla urządzeń wysokiego napięcia,
• M – urządzenie zaliczyło testy wodne, podczas których ruchome części (np. wirnik silnika) znajdowały się w ruchu,
• S – urządzenie przeszło testy na wypadek szkodliwego działania wody, w których ruchome części pozostawały jednak nieruchome,
• W – odporność na określone warunki atmosferyczne przy zapewnieniu dodatkowych środków ochrony.

Typowe klasy IP – przykłady zastosowań

IP20 – Podstawowy poziom ochrony dla urządzeń instalowanych wewnątrz budynków, w suchych pomieszczeniach technicznych (np. rozdzielnie wewnętrzne, szafy sterownicze). Chroni przed przypadkowym dotknięciem palcem części niebezpiecznych i przed przenikaniem większych ciał stałych, ale nie zapewnia żadnej ochrony przed wilgocią.

IP40 – Ochrona przed małymi obiektami bez zabezpieczenia przed wodą. Stosowane w standardowych halach produkcyjnych, gdzie nie ma problemu z wilgocią, ale występuje ryzyko dostania się wiórów, pyłu czy drobnych elementów.

IP54 – Ochrona przeciwpyłowa (choć nie całkowita) plus zabezpieczenie przed bryzgami wody. Sprawdza się m.in. w niektórych magazynach, częściowo otwartych przestrzeniach, a także przy urządzeniach narażonych na okazjonalny kontakt z wodą.

MOŻE ZAINTERESUJE CIĘ TAKŻE

Oprogramowanie

Ewolucja systemów HMI w świetle platformy FactoryTalk Optix

Współczesne systemy automatyki przemysłowej coraz wyraźniej przekraczają tradycyjne granice technologiczne, integrując się z rozwiązaniami typowymi dla informatyki – od chmury obliczeniowej, przez zdalne zarządzanie, po programowanie obiektowe.

Raporty

Polska robotyzacja – dlaczego zostajemy w tyle i czy mamy szansę dogonić Europę?

Funkcjonuje bowiem wiele barier, które skutecznie odstraszają polskie przedsiębiorstwa od inwestowania w robotyzację. Niezbędne są zdecydowane kroki, które pozwolą przeciwdziałać wyzwaniom i otworzą furtkę do dynamicznego rozwoju.

IP65 – To jedna z najpopularniejszych klas w automatyce przemysłowej. Stosowana tam, gdzie występuje intensywne zapylenie i wilgoć oraz gdy obudowę czyści się wodą. Idealna np. dla przemysłu spożywczego, farmaceutycznego czy zakładów chemicznych.

IP66 – Obudowa ze wzmocnioną ochroną przed silnymi strumieniami wody. Sprawdza się podczas czyszczenia wysokociśnieniowego.

IP67 – Obudowa z pełną pyłoszczelnością i ochroną przed czasowym zanurzeniem. Wykorzystywana dla urządzeń, które mogą być narażone na zalanie (np. czujniki w kanałach odpływowych i urządzenia w strefach zalewowych).

IP68 – Najwyższy poziom ochrony urządzeń stale zanurzonych w wodzie. Parametry zanurzenia (głębokość, czas) są indywidualnie ustalane z użytkownikiem (ale są bardziej rygorystyczne niż w IP67).

IP69K – Pełna pyło- i wodoszczelność przy myciu wysokociśnieniowym z gorącą wodą (80°C). Standard w branży spożywczej, gdzie przepisy sanitarne wymagają codziennego, agresywnego mycia wszystkich powierzchni.

Jak dobrać klasę IP?

Wybór odpowiedniego stopnia ochrony musi poprzedzić analiza rzeczywistych warunków pracy urządzenia. Należy zidentyfikować, czy w danym pomieszczeniu w powietrzu unoszą się ciała stałe i czy obudowy będą narażone na kontakt z wodą.

Ważne w tym kontekście będą odpowiedzi na pytania: Czy w powietrzu unosi się pył? Jaki rodzaj – drobny (przemysł farmaceutyczny, mąka) czy gruboziarnisty (obróbka kamienia, cementu)? Czy mogą pojawić się wióry, opiłki metalowe, drobne śruby? Czy urządzenie pracuje wewnątrz czy na zewnątrz? Czy będzie czyszczone wodą – jeśli tak, to jak intensywnie? Czy istnieje ryzyko zalania?

Istotna jest również specyfika branży. Zakłady spożywcze, ze względu na wymogi higieniczne i codzienne mycie wysokociśnieniowe, będą wymagać wyższych stopni ochrony. W przypadku obróbki metali należy wziąć pod uwagę intensywność występowania wiórów i chłodziw. W branży farmaceutycznej istotna jest wysoka pyłoszczelność, a w obudowach zewnętrznych wysoka odporność na kontakt z wodą.

Zawsze trzeba też wziąć pod uwagę metodę czyszczenia obudowy. Jeśli będzie ona czyszczona wężem – wystarczy ochrona IPX5. Jeśli myjką wysokociśnieniową – IPX6 lub IPX9K. Jeśli tylko ściereczką – wystarczające będzie niższe IP.

Częste błędy przy wyborze obudów

W praktyce mogą pojawić się różnego rodzaju błędy przy wyborze obudowy przemysłowej związane z ochroną IP. Jak wyjaśnia Krzysztof Nadolczak, Product Manager – Obudowy i akcesoria oraz RAS w firmie Rittal, najczęstszym błędem jest dobór obudowy o zbyt niskim stopniu ochrony IP względem rzeczywistych warunków pracy – np. w środowisku o dużym zapyleniu, wilgotności lub w strefach mycia ciśnieniowego. Firmy często opierają się na deklarowanych parametrach, pomijając wpływ miejsca instalacji, sposobu montażu czy przewodzenia kabli. Istotne jest wtedy wykonanie audytu miejsca instalacji, żeby zweryfikować rzeczywiste warunki środowiska pracy.

Przykładem może być instalacja obudowy IP40 na zewnątrz, „bo będzie pod daszkiem”. To przepis na bardzo szybką awarię. Deszcz z wiatrem, śnieg, wilgoć zawsze znajdą drogę. Lepiej więc w takiej sytuacji przeszacować niż niedoszacować.

– Równie częsty błąd to przewymiarowanie – wybór zbyt wysokiego IP, co niepotrzebnie podnosi koszty bez realnych korzyści dla bezpieczeństwa czy niezawodności systemu. Zbyt duży stopień szczelności IP może również powodować przegrzewanie się aparatury zainstalowanej w obudowie, co może skutkować jej uszkodzeniem, a nawet pożarem – dodaje Krzysztof Nadolczak.

Montaż obudowy IP69K w suchej, klimatyzowanej serwerowni to marnowanie pieniędzy. Wyższa klasa IP to wyższa cena, większa waga, trudniejszy dostęp serwisowy (więcej uszczelek, śrub). Zawsze należy dobierać minimalny wymagany poziom, a nie maksymalny dostępny.

Błędy mogą dotyczyć również np. niewłaściwego doboru przepustów kablowych, przewodów czy złączy. Ogólna ochrona całej instalacji będzie bowiem taka, jak jej najsłabsze ogniwo. Przy wyborze hermetycznej obudowy (np. IP66) z elektroniką wydzielającą ciepło nie można też zapomnieć o odpowiednim systemie wentylacji. Wentylatory z filtrami, klimatyzatory szafowe, wymienniki ciepła czy zawory wyrównawcze są niezbędne, żeby wnętrze takiej obudowy nie osiągnęło zbyt wysokiej temperatury.

Trzeba też pamiętać, że wszystkie komponenty obudowy (uszczelki, złącza) z czasem tracą swoje właściwości. Obudowa certyfikowana jako IP66 może po kilku latach intensywnej eksploatacji zapewniać ochronę na poziomie IP54. Dlatego niezbędne są regularne kontrole i czynności konserwacyjne, żeby utrzymać ten sam poziom ochrony obudowy przez jak najdłuższy czas.

Według Krzysztofa Nadolczaka na obniżanie się poziomu ochrony IP wpływają takie czynniki, jak starzenie się uszczelek, ekspozycja na promieniowanie UV, zmiany temperatury, wibracje czy niewłaściwa konserwacja. Nawet drobne odkształcenia drzwiczek czy uszkodzenia powłok lakierniczych mogą osłabić szczelność. – Żeby temu przeciwdziałać, warto stosować obudowy renomowanych producentów, np. Rittal, które wykorzystują wysokiej jakości materiały i testowane systemy uszczelnień oraz zapewniać regularne przeglądy i wymianę elementów eksploatacyjnych.

Wybór odpowiedniego stopnia ochrony IP to podstawa niezawodnego działania systemów automatyki i urządzeń elektrycznych w przemyśle. Zbyt niska ochrona to ryzyko awarii, kosztownych przestojów i zagrożeń dla bezpieczeństwa. Zbyt wysoka to zaś niepotrzebne koszty dla przedsiębiorstwa. Trzeba zawsze jednak pamiętać, że obudowy przemysłowe tworzą większą aplikację. Dlatego jej rzeczywista szczelność zależy od najsłabszego ogniwa, a jakość montażu często ma większe znaczenie niż sama klasa IP na etykiecie.