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Refrigeración por inmersión en una o dos fases de componentes electrónicos de alta potencia
La capacidad de controlar con precisión las tensiones eléctricas a gran escala ha permitido muchas innovaciones eficientes y potentes... Desde trenes eléctricos de alta velocidad hasta aerogeneradores y vehículos eléctricos para todo, desde equipos pesados de movimiento de tierras hasta estaciones de carga de alta potencia. Pero el equipo que controla este proceso, incluidos onduladores de voltaje, tiristores, transistores bipolares de puerta aislada y unidades de velocidad variable, requiere la refrigeración de componentes electrónicos de potencia de alto rendimiento.
Los fluidos especiales dieléctricos 3M™ Novec™ son seguros para el contacto con componentes electrónicos y enfrían los dispositivos de potencia de manera eficiente y uniforme mediante la refrigeración por inmersión en una o dos fases, ya sea en sistemas de bombeo activo o pasivo. Ofrecen amplios rangos de temperatura operativa, tienen una excelente compatibilidad con materiales y son fáciles de mantener.
Estas características hacen que la refrigeración por inmersión con fluidos 3M Novec sea una excelente alternativa a los sistemas de refrigeración mediante aire, agua o aceite. Y consiguen todo ello sin poner en peligro la seguridad de las personas ni la sostenibilidad medioambiental. Cuando desarrolle los sistemas de propulsión del futuro, confíe en los fluidos 3M Novec para mantenerlos refrigerados y aumentar la fiabilidad.
¿Cómo funciona la refrigeración por inmersión?
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La refrigeración por inmersión consiste en introducir los componentes electrónicos directamente en un fluido no conductivo, lo que permite que el calor se transfiera directamente de los componentes al fluido de transferencia térmica. En los sistemas de refrigeración indirecta tradicionales, el calor debe transferirse a través de varios niveles de materiales de interfaz térmica, aire, intercambiadores de calor y fluidos de trabajo. La refrigeración por inmersión simplifica el diseño térmico y aumenta la eficacia de la transferencia térmica porque casi todas las superficies se pueden tratar directamente.
Los diseños de refrigeración se pueden bombear de modo activo o pasivo y pueden incluir o no la transición de fase del fluido durante la operación, en función de la temperatura de ebullición del fluido seleccionado.
Diferentes opciones de refrigeración
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Enfriamiento por inmersión en una sola faseEn el enfriamiento por inmersión en una sola fase, el fluido tiene una temperatura de ebullición muy superior a la temperatura operativa y se mantiene en su fase líquida a lo largo del proceso. La absorción de calor solo da como resultado el aumento de la temperatura del fluido.
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Enfriamiento por inmersión de dos fasesEn los sistemas de dos fases, el fluido absorbe calor mediante el cambio de fase de líquido a vapor, lo que permite una gestión térmica eficaz con un funcionamiento casi isotérmico. El enfriamiento por inmersión de dos fases aumenta exponencialmente la eficacia de la transferencia térmica de la ebullición y condensación de fluidos.
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Proceso de enfriamiento pasivoEn los sistemas pasivos, la distribución de la temperatura se produce únicamente por convección natural. La complejidad disminuye en gran medida, lo que permite una importante reducción de costes y un diseño del sistema más pequeño y relativamente sencillo sin complejos disipadores de calor, intercambiadores de calor, etc.
Para el enfriamiento de dos fases, el diseño puede ser un tanque de reflujo tipo termosifón.
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Proceso de enfriamiento activoPara aumentar el flujo de fluido durante la convección se utilizan bombas, lo que aumenta drásticamente la tasa de eliminación de calor. Los sistemas de enfriamiento activo se utilizan cuando la convección natural no es suficiente para eliminar el calor.
La posibilidad de refrigeración por inmersión de aplicaciones clave de componentes electrónicos de potencia
Los componentes electrónicos de potencia hacen avanzar el mundo. 3M cuenta con décadas de experiencia en refrigeración de componentes electrónicos de potencia con los fluidos para componentes electrónicos 3M™ Fluorinert™. Ahora nuestros fluidos Novec de próxima generación pueden ayudar a mantenerlos frescos mediante una sencilla y eficiente refrigeración por inmersión de alto rendimiento, con un perfil medioambiental mejorado. Con ventajas significativas sobre los métodos de refrigeración existentes, tenga en cuenta el potencial de los fluidos Novec para refrigerar futuras aplicaciones de componentes electrónicos de potencia, incluidos:
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Rieles de alta velocidadLos trenes de alta velocidad con propulsión eléctrica están transformando el modo en que las personas recorren grandes distancias de forma segura, rápida y con un impacto ambiental significativamente menor que con el avión u otros métodos de transporte comparables.
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Maquinaria pesadaLa maquinaria pesada puede mover montañas, literalmente, pero requiere una energía y una potencia enormes. Algo que se puede conseguir de manera eficiente mediante sistemas de propulsión eléctricos e híbridos controlados mediante componentes electrónicos de potencia.
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AerogeneradoresAprovechar la energía eólica requiere una transformación compleja de la energía mecánica, que ya de por sí varía según la velocidad del viento, en energía eléctrica adecuada para la red.
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Extracción del petróleo submarinoEl fondo del mar es un entorno difícil para componentes electrónicos de potencia, que se utilizan en bombas de gran volumen que hacen más eficiente la extracción del petróleo.
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En los centros de datos modernos, las empresas pueden prepararse mejor para los requisitos de rendimiento sin precedentes del futuro mientras gestionan los costes y el impacto sobre los recursos naturales cuando se refrigeran con fluidos 3M.
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AutomociónLa adopción masiva de los vehículos eléctricos depende de la producción de locomotoras motrices eficientes y fiables que utilicen componentes electrónicos de potencia para transferir energía desde las baterías a las ruedas, además de cables y una infraestructura de carga rápida.
Caso de éxito: carga ultrarrápida de vehículos eléctricos de ITT Cannon con tecnología de refrigeración líquida 3M Novec
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A medida que aumenta la popularidad de los vehículos eléctricos, la demanda de soluciones de carga rápida generalizadas y fáciles de usar aumenta en paralelo. ITT Cannon desarrolló un sistema de conector de cable de carga de CC de alta potencia, refrigerado mediante fluidos especiales Novec, que permite una carga de casi 100 km de un vehículo eléctrico en tan solo tres o cinco minutos.
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El conector del cable de carga refrigerado por líquido basado en Novec permite una carga ultrarrápida (500 A a 1000 V), a la vez que reduce el diámetro del cable para ofrecer un sistema flexible y ergonómico que es tan fácil de usar para los conductores como una bomba de gasolina. Además, los fluidos Novec ofrecen:
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- Un GWP bajo para reducir el impacto ambiental
- No son inflamables y no son conductivos para mayor seguridad
- No son corrosivos para reducir los costes de mantenimiento
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Refrigeración de componentes electrónicos para uso militar y aeroespacial
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El sector de la aviación y muchos tipos de equipo militar especializado necesitan una refrigeración compacta, eficiente y de alta fiabilidad. Los fluidos especiales 3M Novec cuentan con las propiedades necesarias para cumplir las demandas que se crean en relación con un sistema de refrigeración en la aviónica y otros componentes electrónicos críticos. También son compatibles con los sistemas de refrigeración con spray usados en aplicaciones aviónicas y terrestres de alto nivel. Además de su rendimiento en cuanto a refrigeración, los fluidos Novec no son inflamables como la polialfaolefina (PAO) y son mucho menos complicados que los refrigerantes de tipo oleoso, lo que facilita el mantenimiento.
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Descargar información sobre las soluciones de refrigeración de 3M para aplicaciones militares (PDF, 1009 KB)
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El poder de las soluciones de refrigeración de próxima generación
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Hemos desarrollado los fluidos especiales 3M Novec para que destaquen en aplicaciones de transferencia térmica. Gracias a nuestro trabajo con los principales fabricantes de componentes electrónicos de potencia, somos conscientes de las expectativas creadas en torno a los fluidos de transferencia térmica usados en la refrigeración por inmersión de componentes electrónicos de potencia y ofrecemos productos que cuentan con:
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- Un amplio rango de temperatura operativa para su uso en distintas aplicaciones
- Opciones que son compatibles con sistemas de refrigeración por inmersión en una o dos fases
- Excelente compatibilidad con materiales para evitar daños a los equipos
- Diversos puntos de ebullición, presiones de vapor y densidades
- Alta resistencia dieléctrica que los hace seguros para el contacto con componentes electrónicos
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Descargue la guía de selección de productos de transferencia térmica (PDF, 123 KB)
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La próxima fase en nuestras décadas de experiencia en refrigeración de componentes electrónicos de potencia
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Los fluidos para componentes electrónicos 3M Fluorinert llevan décadas utilizándose para la refrigeración por inmersión de componentes electrónicos de potencia. 3M aplica ahora esa experiencia a los fluidos especiales 3M Novec, que comparten las mismas características, pero con un perfil de sostenibilidad mejorado. Póngase en contacto con nosotros para ayudarle a elegir el producto que mejor cumpla con sus especificaciones y objetivos.
Novec: una solución más inteligente que otras alternativas de refrigeración
La refrigeración de componentes electrónicos de potencia mediante fluidos especiales Novec en un sistema de refrigeración por inmersión ofrece muchas ventajas sobre otros métodos.
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Novec frente al aireLa refrigeración por inmersión ofrece una refrigeración más uniforme y eficiente que el aire. Esto permite una mayor densidad de componentes electrónicos, algo que resulta fundamental para la creación de componentes electrónicos de potencia más pequeños.
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Novec frente al aguaEl uso de agua para refrigerar componentes electrónicos de potencia y otros dispositivos eléctricos es bastante complejo por que hay que garantizar que el agua no entre en contacto con los componentes electrónicos y genere un cortocircuito. Los fluidos especiales Novec son dieléctricos y seguros para el contacto con componentes electrónicos, lo que simplifica el sistema.
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Novec frente al aceiteLos diversos aceites usados en ocasiones para la transferencia térmica en la refrigeración por inmersión para componentes electrónicos de potencia son todos inflamables a cierta temperatura. También dejan residuos. Los fluidos especiales Novec no son inflamables, lo que deriva en una mayor seguridad, y no dejan residuos, lo que facilita el mantenimiento.
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Todo el rendimiento sin renunciar a nada
La promesa de Novec es un rendimiento sin renunciar a nada. Nuestros ingenieros han desarrollado a propósito los fluidos especiales Novec teniendo en mente la seguridad de las personas y la sostenibilidad medioambiental. Estos fluidos cuentan con:
- Un amplio margen de seguridad para los trabajadores y ausencia de inflamabilidad
- Un impacto medioambiental bajo, con un potencial de destrucción de la capa de ozono (ODP) nulo y un potencial de calentamiento global (GWP) bajo, en comparación con los refrigerantes de hidrocarburos convencionales
- Un sólido cumplimiento normativo, sin que estén previstas limitaciones ni retiradas paulatinas
Recursos y herramientas de refrigeración de componentes electrónicos de potencia
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