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Soluciones de refrigeradores termoeléctricos para aplicaciones médicas

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Las soluciones de refrigeración activa mantienen el equipo médico por debajo de su temperatura máxima de funcionamiento para garantizar un rendimiento adecuado.

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Los refrigeradores termoeléctricos son bombas de calor de estado sólido activas que utilizan el efecto Peltier para alejar el calor de la electrónica sensible. También conocidos como refrigeradores Peltier, estos dispositivos son una alternativa más eficiente a los sistemas de refrigeración basados en compresores para una amplia gama de aplicaciones médicas.

Diseñados con tamaño, eficiencia, bajo requerimiento de energía y operación continua y confiable en mente, los refrigeradores termoeléctricos permiten a los OEMs médicos cumplir con los desafíos del diseño térmico, incluyendo la estabilidad térmica y el control preciso de la temperatura. Con la capacidad de enfriar muy por debajo de la temperatura ambiente, los refrigeradores termoeléctricos protegen a la electrónica médica del calor generado por los productos médicos, incluyendo láseres, equipos de imagen, cámaras de almacenamiento de muestras y equipos de ciclos térmicos para la amplificación del ADN.

Cómo funcionan

Durante el funcionamiento, la corriente continua fluye a través del refrigerador termoeléctrico para crear transferencia de calor y un diferencial de temperatura a través del módulo. Un lado del refrigerador termoeléctrico es frío, mientras que el otro lado es caliente. Los mecanismos de absorción y disipación de calor están conectados al refrigerador termoeléctrico, que normalmente son ventiladores o disipadores de calor. El disipador de calor del lado frío absorbe el calor del interior del armario, mientras que el disipador de calor del lado caliente rechaza el calor del ambiente.

Un refrigerador termoeléctrico estándar de una etapa puede alcanzar diferencias de temperatura de hasta 70°C y transferir calor a una velocidad de hasta 350 vatios. Se pueden alcanzar temperaturas más frías, hasta -100°C, utilizando un refrigerador termoeléctrico de varias etapas en un entorno de vacío. Los refrigeradores termoeléctricos también son respetuosos con el medio ambiente, ya que no necesitan refrigerantes para disipar el calor.

Cuando se invierte la polaridad en el refrigerador termoeléctrico, el dispositivo también puede proporcionar calor con control de temperatura, lo cual es un requisito en una serie de aplicaciones médicas como el almacenamiento de reactivos. Esto también elimina la necesidad de un calentador resistivo que se utilizaría en los sistemas tradicionales basados en compresores, lo que resulta en menores costos.

Refrigeradores termoeléctricos

En su núcleo, los conjuntos de refrigeradores termoeléctricos están formados por un conjunto de refrigeradores termoeléctricos, un intercambiador de calor y un ventilador. Los conjuntos de refrigeradores termoeléctricos ofrecen un espectro de capacidad de enfriamiento de aproximadamente 10 vatios a 500 vatios y utilizan múltiples mecanismos de transferencia de calor, incluidos los métodos aire-aire (convección), líquido-aire (recirculación de líquido) o directo-aire (conducción). Estos conjuntos eliminan la carga de calor pasiva generada por el ambiente para estabilizar la temperatura de los componentes sensibles utilizados en los equipos médicos.

El tipo más comúnmente utilizado de ensamblaje de refrigerador termoeléctrico es la configuración aire-aire, que utiliza ventiladores para aumentar el intercambio de aire entre los lados caliente y frío para maximizar la transferencia de calor.

Control preciso de la temperatura

Cuando se combinan con un controlador de temperatura bidireccional avanzado, los conjuntos de refrigeradores termoeléctricos pueden proporcionar un control de temperatura de ±0,5°C. Los controladores de temperatura pueden activar el conjunto de refrigerador termoeléctrico para enfriar una vez que se ha alcanzado el límite superior de temperatura y apagar unos grados por debajo del punto de ajuste de temperatura. Del mismo modo, el controlador puede encenderse y proporcionar calor una vez que se ha alcanzado el límite de baja temperatura y apagarse unos grados por encima de este límite. Se utiliza un ajuste de histéresis junto con los puntos de ajuste de límite de temperatura para ajustar el rango de grados deseado para la aplicación.

Los controladores de temperatura también pueden proporcionar funciones de monitoreo y alarma, incluyendo la identificación de un ventilador problemático, termostato de sobretemperatura y falla del sensor de temperatura, todos los cuales son críticos para maximizar la cantidad de tiempo que el equipo médico puede operar. Estos controladores requieren una programación mínima y pueden integrarse fácilmente con un conjunto de refrigerador termoeléctrico. También pueden reducir el ruido de funcionamiento, ya que las velocidades del ventilador se pueden reducir una vez que se ha alcanzado la temperatura especificada.

Ventajas

Los refrigeradores y conjuntos termoeléctricos ofrecen varias ventajas en comparación con las tecnologías de refrigeración alternativas, entre ellas:

Tamaño compacto.

Construcción de estado sólido que proporciona una fiabilidad robusta con pocas piezas móviles.

Capacidad de calentar y enfriar para un control preciso de la temperatura.

No utilice refrigerantes CFC peligrosos.

Puede montarse en casi cualquier orientación.

Reducir el tiempo de desarrollo.

Reducir los costes operativos.

Ofrecer opciones de personalización.

Los refrigeradores y conjuntos termoeléctricos en combinación con controladores de temperatura son ideales para aplicaciones médicas de gestión térmica que requieren refrigeración activa por debajo de la temperatura ambiente y que requieren una capacidad de refrigeración de hasta 500 vatios. Los dispositivos Peltier proporcionan un control preciso de la temperatura en un factor de forma eficiente y compacto, todo ello a un coste total de propiedad más bajo.