1. Causa y efecto: Potencia acústica y nivel de presión acústica

El nivel de potencia acústica se determina para permitir una comparación objetiva de la potencia acústica de los diferentes dispositivos. En este caso, la potencia acústica es la energía total del sonido aéreo que emite una fuente de sonido por unidad de tiempo. Por otro lado, la presión sonora es lo que nuestros oídos perciben como ruido. La presión sonora se mide en decibeles (dB) y es el resultado de la energía sonora que irradian las fuentes de sonido que se transmiten a un entorno acústico y se miden en una ubicación específica.

2. Combinación metódica de componentes: El diseño acústico

El diseño acústico de cualquier sistema debe comenzar en las primeras etapas del desarrollo de un producto. Aquí hay dos parámetros relevantes de especial importancia: Un diseño optimizado de la caja y la selección de un ventilador adecuado. A la hora de diseñar la carcasa, el objetivo es evitar esquinas, bordes y conductos estrechos, ya que estas características generan ruido. En este punto, también se verifica si las láminas de metal perforadas o las mallas de alambre para las aberturas de entrada de aire y escape proporcionan mejores resultados. El diseño del ventilador apropiado lo determina el sitio de instalación y la resistencia al aire del sistema general: como opción, los modelos axiales, radiales y diagonales están disponibles y se incluyen en el dimensionamiento del diseño del ventilador. Entre otras cosas, durante el diseño también se tienen en cuenta el punto de funcionamiento y la etapa de ventilador viable en la aplicación final.

3. Punto focal: considerar el sistema en su entorno de trabajo

El ruido del ventilador depende del rendimiento de los ventiladores y su velocidad: cuanto mayor sea el volumen de aire y la presión de aire resultante, mayor será el ruido generado por el ventilador. Por el contrario, esto significa que solo se puede lograr un nivel de ruido bajo si se tiene en cuenta la influencia de la pérdida de potencia máxima del sistema, y el volumen de aire y la presión de aire se reducen a los valores mínimos requeridos. Además, la resistencia del gabinete al aire, el sistema en sí o la carcasa también son aspectos que se deben considerar. Por lo tanto, la resistencia al aire debe mantenerse lo más baja posible. También recomendamos que se proporcione un sistema de control del ventilador en la aplicación. Este sistema de control del ventilador ajusta el rendimiento de enfriamiento según la demanda actual y garantiza una reducción significativa del ruido con carga parcial.

4. Optimización de la diferencia de temperatura: temperatura ambiente máxima y temperatura de salida de aire

Delta T (ΔT) define el rango de temperatura permitido desde la entrada de aire (temperatura ambiente) hasta la salida de aire y afecta significativamente los requisitos de energía del sistema. Las siguientes preguntas se tienen en cuenta en el cálculo: ¿Cuánto tiempo se espera que permanezca la temperatura máxima? ¿Segundos, minutos, horas, días? ¿Se requiere toda la potencia eléctrica a la temperatura máxima?

Para reducir el nivel de ruido relacionado con el enfriamiento, una de las consideraciones más importantes es optimizar el flujo de aire a través del sistema. Esta optimización comienza con las tarjetas enchufables, que deben diseñarse teniendo en cuenta el rendimiento térmico ideal. Solo la ubicación perfecta de todos los componentes minimiza la aparición de bloqueos de flujo de aire. En nVent, el tamaño, la arquitectura y las dimensiones adecuadas del disipador de calor ya se determinan mediante simulaciones de modelos durante el desarrollo del concepto térmico. Además, cuando se ensamblan los sistemas, ya se puede tener en cuenta el enrutamiento del aire a los puntos esenciales cerrando las ranuras vacías a través de los paneles frontales con deflectores de aire.

5. Conceptos de enfriamiento alternativos: El sonido del silencio: carcasas refrigeradas por conducción

Dependiendo de la aplicación y la ubicación, existen diferentes soluciones adecuadas para un enfriamiento eficaz en términos de energía y ruido. El enfriamiento por conducción, por ejemplo, se utiliza cuando el proceso de enfriamiento no debe generar ruido y se debe evitar el tiempo de inactividad debido a ventiladores defectuosos. Para cumplir estos requisitos, se puede usar un marco metálico (conjunto refrigerado por conducción [CCA, del inglés Conduction Cooled Assembly]), instalado en una placa de circuito impreso, o cerrar por completo la placa de circuito impreso con dos mitades de la carcasa (tipo almeja). A su vez, están conectados a las superficies de cobre insertadas en la PCB para enfriamiento, así como directamente a la superficie de los componentes que consumen energía. Ahora, el calor se transfiere desde el punto caliente al CCA o clamshell y, desde allí, a través de un retenedor de tarjetas, a la carcasa, donde se disipa. Es importante saber que se requiere pasta térmica entre los componentes que consumen energía (procesadores o FPGA) y el marco metálico. Esto garantiza un buen contacto y compensa cualquier tolerancia. Sin embargo, al utilizar este método de enfriamiento, desarrollado para un entorno de laboratorio, hay que tener en cuenta que la capacidad de enfriamiento es significativamente menor que la del enfriamiento por aire forzado. Dicha refrigeración requiere tarjetas enchufables especialmente desarrolladas para el enfriamiento por conducción, así como otros componentes especiales. Este tipo de enfriamiento es considerablemente más costoso que los sistemas enfriados por aire.

6. Conceptos de enfriamiento alternativos: alta eficiencia: solución de refrigeración líquida para dispositivos modulares

Aunque el uso del agua como medio de enfriamiento en entornos técnicos no está muy extendido en la actualidad, cabe mencionar aquí dos tecnologías que ofrecen una solución de enfriamiento muy eficiente desde el punto de vista energético: las carcasas refrigeradas por conducción con una almohadilla de enfriamiento refrigerada por agua y el enfriamiento líquido de puntos calientes. Los métodos utilizados aquí incluyen la temperatura del fluido de salida (LFT) y el enfriamiento por pulverización, que, sin embargo, solo es posible con medios no conductores y, por lo tanto, tiene un rango de aplicaciones limitado. Las interfaces de hardware asociadas son desconexiones rápidas (QD, del inglés Quick Disconnect), así como válvulas antigoteo y antiderrames. Si se utilizan estos dos métodos, se debe garantizar que la infraestructura permita el uso de estas soluciones de enfriamiento. Además, los costos iniciales son bastante altos, y las bombas y válvulas utilizadas contribuyen a la contaminación del ruido y deben montarse externamente.

7. Una pregunta de priorización: ¿Qué solución de enfriamiento "calza"?

Para lograr el nivel de ruido más bajo posible, es necesario optimizar todas las partes de la aplicación general. La clave es encontrar un equilibrio adecuado entre el nivel de ruido alcanzable, el rendimiento de enfriamiento y el presupuesto disponible. Nuestro consejo: evalúe la aplicación. ¿Qué rendimiento se requiere normalmente a qué temperatura y en qué tipo de entorno?

Nuestros expertos ofrecen una amplia gama de componentes de hardware, procesos y servicios de nVent SCHROFF para el enfriamiento de sistemas y equipos de manera eficiente en términos de energía y ruido en pruebas y mediciones.