Estamos realizando una serie de pruebas para un sistema de refrigeración de un equipo de prueba para una empresa Aeroespacial.

Una de las opciones de refrigeración si es necesaria y no podemos conseguir buenos resultados con refrigeración por aire forzado, es la utilización de Celulas Peltier

Este sistema de refrigeración se basa en el efecto Peltier.

Consiste en lograr una diferencia de temperatura entre dos caras de un  conjunto de semiconductores ( uniones N yP) al aplicarle una corriente eléctrica con lo cual se consigue un gradiente de temperatura.

Para enfriar tendremos que extraer el calor de la cara caliente mediante un sistema de ventilación forzada y un disipador para aumentar la conductividad térmica.

Si cambiamos la polaridad la cara fría se convierte en caliente y viceversa.

Algunas de las ventajas son:

– Producción de frío y calor indistintamente simplemente invirtiendo la polaridad de la tensión aplicada.

– Son totalmente silenciosas,  no producen vibraciones.

– Fácil variación de la potencia refrigerante, actuando sobre la tensión de alimentación.

– No necesitan mantenimiento.

– No posee elementos móviles.

– Asegura la estanqueidad del elemento a refrigerar.

– Puede funcionar en cualquier posición.

Podemos encontrarlas en diversos formatos, tamaños y potencias.

Se pueden realizar sistemas de control de temperatura muy precisos mediante regulación de la energía aplicada a la célula peltier mediante un control PID.

Como desventajas, su bajo rendimiento comparado con otros sistemas de refrigeración convencional y pueden producir condensación.

En la imagen conjunto Peltier entre los dos disipadores, el de la parte inferior es el encargado de extraer el calor de la cara caliente de la célula.

El superior ( frió) lo estamos utilizando para refrigerar el aire que pasa por el disipador y es movido por un pequeño ventilador.

El aire que se esta extrayendo es ta a una temperatura de 9.3ºC la temperatura de la habitación es de 20ºC.

La célula peltier es de 56W y esta consumiendo durante la prueba 5A a 12V.

En la cara fría sin el disipador superior obtenemos una lectura de -10ºC

El modelo de la célula es el TEC1-17205 fabricado por PACIFIC SUPERCOOL Ltd.

Ya os seguiremos informando según avance el proyecto.

Imagenes : Electronica Pascual y WATRONIX Inc

Como un paso previo al desarrollo de un nuevo diseño que estamos realizando, hemos tenido que medir las corrientes de entrada de red 230V de unas fuentes conmutadas.

Más concretamente la de unas fuentes de alimentación de ordenadores, como los que todos tenemos en casa.

Para la medida hemos utilizado un Analizador de parámetros eléctricos CA8334 de la marca Chauvin–Arnoux.

Por el tipo de sonda que disponíamos para el analizador tuvimos que realizar un pequeño truco; ya que la sonda solo mide corriente a partir de unos 9Amperios y la corriente que teníamos que medir era del orden de unos 240mA.

Para poder conseguirlo, realizamos una bobina de unas 100 espiras que conectamos en serie con la entrada de tensión de la fuente de alimentación.

El campo magnético generado se veía multiplicado por 100 con lo cual con respecto  a la sonda de medida del analizador, era como si estuviera midiendo unos 24A.

En realidad es como si utilizáramos  un transformador de relación 100:1 y ese transformador estuviese formado por una pinza amperimétrica.

NOTA

Hemos de tener en cuenta este factor de multiplicación x100 para conocer el verdadero valor de las medidas que estamos realizando al utilizar este método y ÷100 para obtener el valor real)

Con lo que ya entraba dentro del rango de medida del instrumento.

En la imagen podemos apreciar que dado que es una fuente conmutada, el consumo de corriente de entrada de la fuente no se realiza a lo largo de todo el ciclo.

Esta es una característica de las fuentes conmutadas, y por ello el alto rendimiento que estas ofrecen cercano al 90%.

Del mismo modo por la forma de onda, se ha de elegir bien los equipos de medida a utilizar, ya que en equipos de bajo costo por las formas de onda se pueden producir errores considerables.

< Imágenes Electrónica Pascual>

El reductor tiene:

El área de trabajo esta llena de equipos de comunicaciones, el tiempo de desarrollo ha de ser rápido y el cliente pide que no se utilicen sistemas conmutados para minimizar las radiaciones electromagnéticas que pudieran perturbar los equipos de comunicaciones.

Pd=(Ventrada-Vsalida)x Isalida   (28V-5V)x2A=46W

Para poder disipar esa potencia sin tener que utilizar un radiador extremadamente grande utilizamos un poco de ventilación forzada.

Después de analizar distintos tipos de radiadores y ventiladores encontramos una solución practica y económica en el mercado. Un sistema de refrigeración utilizado en los procesadores de los ordenadores personales, el que refrigera el procesador.

Tenemos a nuestro favor que el lugar donde se ha de instalar es una sala con climatización que se mantiene a 20ºC.

La tensión de 8V la obtenemos del regulador de 12V colocando en serie con la alimentación del ventilador un Zener de 3.2V 2W con lo cual a la tensión de 12V le restamos la tensión zener.

Hemos utilizado dos saltos de tensión para equilibrar la disipación de los reguladores:

Los reguladores de la serie KA78TXX son reguladores de tensión positiva en encapsulado TO220 con una salida de 3Amperes.

Para el prototipo se ha utilizado una placa de islas y el montaje se ha realizado por la cara de las pistas, tal vez no quede tan bonito como si se realiza por la cara de componentes, pero es mucho mas rápido al no tener que ir dando la vuelta  a la placa para insertarlo y es igual de fiable.

Esto nos permite roscar los tornillos de fijación sobre el disipador sin la necesidad de utilizar tuercas.

Sobre los tornillos de fijación se ha colocado una sección de laca de fibra de vidrio cortada a medida que nos permite fijar entre los reguladores una sonda de temperatura conectada a un termómetro digital.

En el circuito a parte de una serie de condensadores de desacoplo a la entrada y salida de los reguladores, condensadores ce 100nF y condensadores de filtrado de 100mF, se han dispuesto una serie de indicadores :

Led de tensión de entrada  amarillo.

Led de tensión de 12V en rojo.

Led de tensión de 5V en verde.

Con el fin de proteger el equipo al que se suministrara la tensión se han utilizado tres Transiles:

Con una absorción de potencia de 500W estos dispositivos se cruzan muy rápidamente si se alcanza la tensión especificada, derivándola a tierra en los transitorios.

Si la tensión es de mas larga duración el circuito se protege fundiendo un fusible ultrarapido de 2.5Amperes.Para las pruebas hemos utilizado una fuente de alimentación Agilent E3634A capaz de suministrarnos una tensión de hasta 50V y 7.5Amperes de salida.

Como elemento de carga un útil reostato de 0 a 40Ω y 5Amperes y unas lamparas halogenas de 12V y 50W, se han usado 2 en serie.

Después de verificar el correcto funcionamiento ya solo queda diseñar una placa de circuito impreso definitiva, una caja metálica con sus correspondientes fijaciones y rejillas de ventilación.

De estos equipos se han de fabricar en serie 17 unidades.

< Imágenes Electrónica Pascual>

Estos cableados por sus especiales características y condiciones de trabajo se fabrican a mano.

Tanto los conectores como los cables son muy especiales, los pines se insertan uno a uno con herramientas especiales y de alto coste.

Los terminados y sellados se realizan con polímeros termo retractiles especiales.

También realizamos labores de ingeniería y documentación sobre otros tipos de cables mas específicos para su posterior fabricación.

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El proceso de documentación es fundamental para poder proceder a la correcta fabricación de los cables.

En ocasiones es necesaria la fabricación de piezas auxiliares de sujeción cuyas características mecánicas y de resistencia al esfuerzo mecánico son muy exigentes, así como las tolerancias mecánicas.

Todos estos cables son probados uno a uno antes de ser entregados.

Se realizan pruebas del correcto conexionado mediante equipos de test automático.

Pruebas medio ambientales, temperatura en rangos positivos y negativos y pruebas climáticas, humedad, salinidad.

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Por ultimo todos los cables están marcados con sus números e indicativos ( códigos militares) y al ser embalados para su entrega son pesados incluyendo el peso en las etiquetas de entrega.

Esto ultimo se hace por si han de ser enviados por transporte aéreo a su destino final.

Ampliaremos esta entrada próximamente con mas detalles del proceso de fabricación y ensamblado.

< Imágenes Electrónica Pascual>