martes, 19 de mayo de 2015

Ventilar sin ventiladores (I)

ventilar sin ventiladores

Fuente: Steve Elliot, Director Industrial de XP Power para Europa 

Cuando se elige una fuente de alimentación, existen varias razones por las que es posible que se quiera evitar utilizar una ventilación forzada, o sea, con ventilador.

El ruido audible de un ventilador puede ser un problema. Para equipos destinados a laboratorios o salas de control, donde el operador está trabajando próximo al equipo, el ruido audible tendría que ser el mínimo posible. En los equipos médicos utilizados cerca del paciente, como monitores de constantes vitales o bombas de infusión, también se necesita que sean lo más silenciosos posible.

Otro de los puntos que se debe considerar de los ventiladores es su fiabilidad. La baja vida de este tipo de componentes puede significar que fallen durante su uso, con el consiguiente calentamiento de la fuente, o requerir más frecuencia de mantenimiento o reemplazo antes del fin de su vida útil.

CCB250 de XP Power
Fig. 2 La CCB250 de XP Power tiene hasta un 95% de eficiencia

Para sistemas que requieren una clasificación alta de IP, los ventiladores están descartados para mantener fuera del equipo líquidos y sólidos perjudiciales. 

Por ejemplo, cualquier equipo utilizado en procesado de alimentos necesitarán una IP alta ya que en el ambiente habrá líquidos y sólidos. Los IP bajos quizás son suficientes para alejar el polvo y otras partículas de los equipos industriales, incluso tolerando el uso de un ventilador, pero a menudo necesitarán filtros de aire. Estos filtros precisan un mantenimiento programado de limpieza o reemplazarlos periódicamente, lo cual no es muy deseable.

Ventilación por Convección

Si la aplicación escogida restringe el uso de un ventilador, se necesitará una ventilación por convección o una ventilación por conducción.

Ventilación por conducción implica atornillar y fijar la fuente a un gran radiador o disipador de calor, transfiriendo el calor hacia afuera del equipo. Esto está especialmente indicado para aplicaciones de alta potencia, con altos valores de calor generado, y que puede ser complejo de conseguir y de alto coste.

Este post se focaliza en la ventilación por convección como un enfoque sencillo para equipos de baja potencia.
La ventilación por convección (no forzada) significa que hay aire libre suficiente alrededor de la fuente de alimentación, y que ésta puede disipar la cantidad de calor que necesita sin elevar demasiado la temperatura ambiente. Las corrientes naturales de convección en el interior del equipo enfrían la fuente. Como resultado, para una eficiencia fijada, hay una gran diferencia entre las densidades de potencia que ofrecen las fuentes de alimentación que necesitan ventilación forzada (ventilador) y las de ventilación por convección. Una fuente típica de tamaño 3x5”, ventilada por convección podría ser de 150 W, mientras que una que necesitara ventilación forzada sería de 350 W.

Es importante comprender las posibles limitaciones en las que operará una fuente con ventilación por convección con el fin de asegurar la vida útil y la fiabilidad de su diseño.

Eficiencia

La eficiencia es aún más importante para una ventilación por convección que para una con ventilación forzada, ya que todo el calor se quedará dentro del equipo. Cada punto de más de eficiencia significa menos calor disipado y la tecnología está mejorando las eficiencias que se pueden alcanzar (figura 1).

Cuando se especifica una fuente de alimentación ventilada por convección, se querrá elegir la fuente más eficiente que se adapte al presupuesto. Por ejemplo, si la aplicación requiere la más alta eficiencia, el modelo CCB250 de XP Power consigue una eficiencia del  95%. Esta fuente médica de 250 W disipa tan sólo 12,5 W con su tamaño de 4x6” (figura 2). Para aplicaciones donde el coste es más sensible, una alternativa sería el modelo GCS180, que proporciona 150 W cuando no tiene ventilación forzada, y que tiene un 92% de eficiencia.

Es recomendable comprobar que todo lo que afirma el fabricante en la documentación puede ser respaldado por la eficiencia. Sino, es probable que la refrigeración sea un problema.

Hay varias cosas que pueden afectar al valor de la eficiencia dado en la documentación y que se deben tener en cuenta. Esta eficiencia es, por lo general, en el mejor de los casos, y por lo tanto, no será la que tengamos en todo el rango de especificaciones de la fuente. (ver post anterior  ”factores que afectan la eficiencia”)


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