Diseño de dispositivos de monitoreo remoto para entornos extremos

Pruebas ambientales

Los dispositivos de monitoreo remoto suelen instalarse en entornos impredecibles, sin condiciones controladas y de difícil acceso. En ParemTech Inc., nuestros dispositivos de monitoreo de nivel de líquido PTLevel se instalan en cisternas, pozos de agua, tanques, sumideros de sótano y otras infraestructuras donde la exposición a temperaturas extremas, humedad elevada y ciclos ambientales estacionales es inevitable.

El PTLevel está diseñado como una solución de monitoreo de larga duración alimentada por batería, con una garantía de dos años, una vida útil de batería de varios años con cuatro pilas AA, comunicación inalámbrica de largo alcance de hasta 1 km, y un rango de temperatura de funcionamiento de −40 °C a +85 °C (−40 °F a 185 °F). El sistema está diseñado para resistir la intemperie y funcionar de manera confiable en entornos exteriores y sin condiciones controladas.

En estas aplicaciones, la confiabilidad no es opcional. Una falla en el dispositivo puede provocar cortes de agua, inundaciones o costosas visitas de servicio de emergencia, a menudo en ubicaciones remotas o desatendidas durante períodos prolongados. Para garantizar un rendimiento a largo plazo bajo estas condiciones, confiamos en pruebas ambientales controladas y repetibles utilizando una cámara ambiental Tenney Twenty.

Descripción general del sistema de monitoreo PTLevel

El PTLevel es un sistema de monitoreo remoto de nivel de líquido alimentado por batería diseñado para instalaciones de larga duración con una mínima interacción del usuario. Las instalaciones típicas incluyen:

• Exteriores en ambientes hostiles, incluida la alta humedad

• Cisternas y pozos subterráneos

• Salas de bombeo con alta humedad

• Instalaciones en climas fríos expuestas a temperaturas bajo cero, lluvia helada, hielo, nieve…

Cumplir con estos requisitos exige una amplia validación ambiental que va más allá de las pruebas funcionales básicas.

Por qué las pruebas en cámara ambiental son fundamentales para los dispositivos IoT alimentados por batería

Las pruebas en cámara ambiental nos permiten simular años de exposición estacional en un entorno de laboratorio controlado. En el caso de dispositivos IoT alimentados por batería como el PTLevel, la temperatura y la humedad afectan directamente a:

• La química de la batería y su comportamiento de descarga

• La estabilidad de los componentes electrónicos

• La deriva y precisión del sensor

• El sellado del gabinete y el rendimiento de los materiales

• La fiabilidad de la señal inalámbrica

Las pruebas bajo condiciones extremas controladas nos permiten identificar modos de falla desde una etapa temprana y validar los márgenes de diseño antes de que los productos se implementen en el campo.

La cámara ambiental Tenney Twenty en nuestro proceso de pruebas

Para respaldar nuestros requisitos de pruebas, ParemTech utiliza una cámara ambiental Tenney Twenty, que ofrece la flexibilidad y precisión necesarias para la validación de componentes electrónicos y sensores.

Las especificaciones clave de la Tenney Twenty incluyen:

Rango de temperatura:

• −35 °C a +200 °C

• −35 °C a +180 °C con humedad activada

• Rango de humedad: 20 % a 95 % de humedad relativa (HR)

Este amplio rango de operación nos permite realizar tanto pruebas de condiciones extremas como pruebas de larga duración bajo cargas ambientales realistas.

Pruebas a baja temperatura: validación del rendimiento en climas fríos

Las temperaturas frías representan una de las condiciones de operación más exigentes para los dispositivos de monitoreo remoto, en particular en climas del norte.

Con la Tenney Twenty, realizamos pruebas a baja temperatura de hasta −35 °C, enfocándonos en:

• La estabilidad del voltaje de la batería y la pérdida de capacidad

• El comportamiento de arranque en frío tras una exposición prolongada

• La respuesta y repetibilidad del sensor de presión

• Efectos mecánicos como la contracción de materiales y el rendimiento de los sellos

Las pruebas en frío son esenciales para validar el funcionamiento invernal en pozos, cisternas e instalaciones exteriores sin calefacción, donde los dispositivos pueden permanecer inactivos durante largos períodos antes de transmitir datos.

En 2024 comenzamos a evaluar el encapsulado de una línea seleccionada de nuestros productos PTLevel, los PTLevel para pozos profundos con sensor de acero inoxidable. Estos serían nuestros dispositivos más robustos, instalados en las condiciones más difíciles y que requieren el menor mantenimiento. Con la retroalimentación y la información obtenidas de nuestras pruebas ambientales, pudimos determinar los mejores compuestos de encapsulado y los tiempos de curado necesarios para esta mejora.

Pruebas a alta temperatura: garantizando la estabilidad en entornos calurosos

Las pruebas a alta temperatura son igualmente importantes, especialmente para los dispositivos instalados en:

• Cuartos de servicios

• Casetas de bombeo

• Gabinetes expuestos a la luz solar directa

• Sistemas climáticos cálidos y extremos en climas del sur

Con la capacidad de alta temperatura de la cámara, de hasta +200 °C (o +180 °C con humedad), evaluamos:

• Los márgenes de reducción de capacidad de los componentes electrónicos

• La estabilidad a largo plazo de los materiales del gabinete

• El rendimiento del sensor bajo estrés térmico

• La seguridad de la batería y su comportamiento de protección

Estas pruebas ayudan a confirmar que el PTLevel mantiene su rendimiento y seguridad bajo temperaturas elevadas, muy por encima de las condiciones habituales de campo.

Pruebas de humedad: simulación de entornos húmedos y con condensación

Muchas instalaciones de PTLevel están expuestas a humedad persistente, incluyendo condensación y alta humedad ambiental. Con el control de humedad del 20 % al 95 % de HR de la Tenney Twenty, realizamos pruebas para evaluar:

• La integridad de los sellos bajo alta humedad

• La resistencia a fallas relacionadas con la condensación

• El riesgo de corrosión en los componentes electrónicos

• La estabilidad del sensor a largo plazo en entornos húmedos

Las pruebas de humedad son especialmente importantes para las instalaciones subterráneas, donde el flujo de aire es limitado y los niveles de humedad se mantienen

Ciclos de temperatura y humedad para una fiabilidad a largo plazo

Más allá de las condiciones estáticas, también realizamos pruebas de ciclos de temperatura y humedad para simular las transiciones estacionales del mundo real. Estas pruebas ayudan a identificar:

• Fallas de materiales relacionadas con la fatiga

• Degradación de sellos con el tiempo

• Desviación en la calibración de sensores

• Cambios en el rendimiento causados por la expansión y contracción térmica repetida

La repetibilidad de la Tenney Twenty nos permite correlacionar los resultados de laboratorio con los datos de campo reales recopilados de los dispositivos implementados.

Cómo traducir los datos de la cámara en mejoras del producto

Las pruebas ambientales no son simplemente un ejercicio de aprobación o rechazo. Los datos recopilados de la Tenney Twenty influyen directamente en las decisiones de diseño, entre ellas:

• Selección de baterías y algoritmos de gestión de energía

• Materiales de la carcasa y métodos de sellado

• Comportamiento del firmware durante temperaturas extremas

• Recomendaciones de instalación para los usuarios finales

Este enfoque basado en datos nos permite mejorar continuamente la línea de productos PTLevel, a la vez que reducimos las tasas de fallas a largo plazo y los problemas de garantía. Dado que ofrecemos una garantía de 2 años en todos nuestros productos, garantizar el éxito a largo plazo de cada dispositivo es imperativo para el éxito de nuestra empresa.

Las pruebas ambientales como herramienta de diseño, no como un simple trámite

Para los dispositivos de monitoreo remoto e IoT, las pruebas ambientales deben integrarse en el proceso de diseño, no tratarse como un paso final de cumplimiento. La capacidad de recrear condiciones extremas de temperatura y humedad en un entorno controlado permite una iteración más rápida, mayor confiabilidad y mayor confianza en las implementaciones de campo.

La cámara ambiental Tenney Twenty ofrece la precisión, el rango y la repetibilidad necesarios para respaldar este nivel de validación de ingeniería.

Conclusión: un compromiso compartido con la confiabilidad del producto

En ParemTech, nuestro objetivo es ofrecer soluciones de monitoreo remoto que funcionen de manera confiable en los entornos donde realmente se utilizan, no solo en condiciones ideales de laboratorio. La cámara ambiental Tenney Twenty desempeña un papel fundamental para ayudarnos a validar ese rendimiento en condiciones extremas de temperatura y humedad.

Al combinar la retroalimentación real de campo con pruebas ambientales controladas, logramos ofrecer una robusta línea de productos PTLevel diseñada para una confiabilidad a largo plazo en aplicaciones exigentes.

Acerca de ParemTech Inc.

ParemTech Inc. diseña y fabrica soluciones de monitoreo remoto de nivel de líquidos para cisternas, pozos, tanques, recolección de agua de lluvia, tanques químicos y sumideros de sótano. Con sede en Canadá, la empresa se enfoca en tecnología inalámbrica de largo alcance, eficiencia de batería y diseño robusto para condiciones ambientales adversas.