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Controlo de temperatura constante para a eletrónica de alta precisão dos aceleradores de partículas

Com o permutador de calor ar-água da gama Varistar LHX+, a nVent SCHROFF desenvolveu, já pronto para o mercado, um sistema de arrefecimento modular padronizado para aplicações de teste e medida tecnologicamente avançadas. Este sistema foi desenvolvido para aplicações que requerem um armário com eletrónica totalmente fechado. O permutador de calor ar-água tem um desempenho de arrefecimento ajustável até 10 kW.

Evitar flutuações de temperatura em armários com eletrónica e um requisito básico para aplicações complexas na área da Física. Quando se trata de ar condicionado para armários usados em sistemas de controlo do acelerador de partículas, nada menos que a perfeição e suficiente – porque as condições de operação são desafiantes. Normalmente, os tuneis que rodeiam os tubos de 1 km de comprimento do acelerador de partículas não tem ar-condicionado. Os insetos e as poeiras que entram no túnel são uma ameaça adicional a integridade dos componentes eletrónicos. A gama de armários da nVent SCHROFF possui proteção IP53 e foi projetada precisamente para estes ambientes.

AUMENTO DA DENSIDADE DE ELETRÓNICA – AUMENTO CRESCENTE DA NECESSIDADE DE ARREFECIMENTO

O LHX3, o sistema de refrigeração antecessor da nVent SCHROFF apresentava um desempenho de refrigeração até 3 kW. Esta gama ficou conhecida pela excelente capacidade de arrefecimento. Stefan Djuranec, Gestor de Estratégia Global de Produto da nVent SCHROFF, esteve presente nos testes de arranque de um acelerador de partículas suíço: “Os sistemas instalados para medição de tensão e corrente reagem de forma muito sensível às flutuações de temperatura. Antes de começar a série de testes, todo o sistema eletrónico é calibrado. Posteriormente, durante o teste, as flutuações de temperatura devem ser evitadas para eliminar até as mais pequenas flutuações de tensão. Conseguimos manter a temperatura constante até 0,05 K durante uma série de testes completa. Estamos orgulhosos deste feito!”

CONCEITO DE ARREFECIMENTO – PERSONALIZADO VIA PLUG-AND-PLAY

Há uma necessidade mundial de componentes standard com uma ampla gama de funções para unidades de controlo que são regularmente mantidas ou complementadas. Estes armários standard devem caber em locais onde o espaço de instalação disponível é limitado. O LHX+ precisa apenas de uma área base de 600 x 800 mm e a gestão de temperatura da gama é ajustável. A precisão de controlo da temperatura do sistema é de +/- 0,1°C pico a pico numa faixa de temperatura ambiente de 5 a 70°C e humidade relativa entre 5 a 95%. É fornecido um volume de fluxo de ar de 1000 a 1800 m3/h.

Se necessário, o desempenho de refrigeração pode ser aumentado durante o funcionamento sem alterar/modificar a infraestrutura dentro do armário. Para fazê-lo, um único ventilador com capacidade de refrigeração de 5 kW pode ser trocado a quente por uma unidade de ventilador duplo com desempenho de refrigeração de 10 kW. O permutador de calor não precisa de ser substituído quando o ventilador é atualizado desta forma, o que reduz ao mínimo o trabalho de instalação.

UNIDADE DE CONTROLO: 19″ DE ALTA TECNOLOGIA

O controlo de temperatura de alta precisão do LHX+ é alcançado por uma unidade de controlo com um design modular, com opção de acesso e controlo remotos. Os protocolos EtherCAT, EtherNet/IP, Modbus, Profibus, NTP/PTP e Hard Interlock I/O estão disponíveis para aplicações remotas. Um servidor web configura e sincroniza a rede.

A temperatura pode ser controlada por um terminal com display e teclado montado na porta ou remotamente via Ethernet e interface web. Independentemente de os ajustes no controlador serem pequenos ou grandes, o armário pode permanecer fechado.

Dentro do armário, existem quatro sensores de temperatura do ar que vigiam a temperatura interna. O sensor de pressão diferencial vigia e controla a velocidade do ventilador da unidade de arrefecimento instalada. Opcionalmente, o rendimento e a temperatura de fluxo do refrigerante também podem ser registados. Esta unidade de controlo independente é um módulo separado de 19″ que pode ser fechado pelo lado de fora e requer pouco trabalho de instalação.

OLHAR O FUTURO: MERCADO COM GRANDE POTENCIAL

“A pesquisa interdisciplinar e a transferência de tecnologia são os motores das soluções tecnológicas do futuro. Nos locais onde uma ampla gama de sensores regista continuamente quantidades gigantescas de dados que devem ser subsequentemente processados e visualizados, os produtos standard de alta qualidade que podem ser perfeitamente integrados às instalações existentes estão com bastante procura”, explicou Pradipto Bhowmick, Gestor de Produto Estratégico Global da nVent SCHROFF. Com o LHX+, a nVent SCHROFF desenvolveu um sistema de gestão de temperatura que pode ser usado em qualquer aplicação que necessite do mais alto grau de precisão de medição. Isto aplica-se a instalações de pesquisa de grande escala, tais como as indústrias de tecnologia médica e farmacêutica, bem como bancadas de ensaio para desenvolvimento de motores. O estudo recente “Progressive Mess- und Prüftechnik 2030” (Tecnologias de Teste e Medida Progressivos 2030) da VDMA Future Business analisa as tendências e disrupções que terão impacto na capacidade de fornecer aplicações de máxima qualidade orientadas para a engenharia mecânica e de sistemas de hoje e do futuro. Este revela que: “[…] Digitalização e novos métodos de medição de biologia e tecnologia quântica são factores-chave.” Isto abre um grande mercado para a tecnologia de arrefecimento para procedimentos de medida e aplicações altamente desenvolvidas na Física.