Gamesa Electric ha publicado un nuevo White paper, «Cooling Systems for Utility-Scale Solar and Storage Inverters», que analiza los últimos avances en gestión térmica para los equipos de electrónica de potencia.
El documento explora la evolución de las tecnologías de refrigeración, y compara los métodos tradicionales de refrigeración por aire y líquido, a la vez que presenta CoolBrid, el sistema de refrigeración híbrido de Gamesa Electric desarrollado para su serie de inversores Proteus.
CoolBrid controla la temperatura interior del inversor Proteus mediante dos circuitos separados: refrigeración por aire forzado y un sistema de refrigeración por líquido. El primero se utiliza para refrigerar los elementos más calientes del inversor, como los semiconductores de potencia y el inductor del filtro de red, que representan más del 70% de las pérdidas totales del inversor.
Por su parte, el aire forzado es utilizado para refrigerar los elementos auxiliares del convertidor como el sistema eléctrico y electrónico, fusibles de CC, interruptores principales … Hay, además, dos subsistemas separados con diferentes caudales de aire según la distribución interior del armario: armario de filtro de salida y armario inversor.
Las entradas de aire están situadas a mayor altura para minimizar la saturación del filtro por arena o polvo, además el inversor está completamente sellado en su parte inferior, por lo que no es posible la entrada de polvo. Cada subsistema de refrigeración utiliza conductos y flujos de aire diferentes, por lo que funcionan de forma independiente.
El sistema de refrigeración por líquido es un circuito cerrado. El líquido refrigerante es impulsado por la bomba y circula por las tuberías. A su paso por los dispositivos a refrigerar absorbe su calor, después el líquido pasa por el intercambiador de calor situado en la parte superior del inversor, donde transfiere el calor del líquido al aire gracias a ventiladores de velocidad controlada. Por último, el líquido enfriado vuelve a la bomba. La velocidad de control de los ventiladores se gestiona en función de la medición proporcionada por los sensores de temperatura, optimizando el punto de funcionamiento en cada momento.
Para evitar tensiones mecánicas, el sistema se ha diseñado para funcionar a baja presión. Además, el circuito cuenta con sensores de presión que detienen el convertidor en el improbable caso de que se produzcan fugas de líquido o un mal funcionamiento.
Por su parte, el sistema de ventilación forzada está basado en un ventilador centrífugo de velocidad controlada que regula la temperatura interior en función de la información proporcionada por múltiples sensores de temperatura y presión. El aire se toma por las rejillas frontales, circula por un conducto de aire optimizado y finalmente se expulsa por una salida lateral.
Los filtros de aire evitan la entrada de polvo y agua garantizando el grado de protección IP55 (categoría 1 -dispositivos en los que el ciclo de trabajo provoca la reducción de la presión del aire dentro del recinto).
El ventilador de velocidad variable está configurado para mantener constante el caudal de aire; en caso de obstrucción del filtro de aire por polvo o arena, la reducción del caudal de aire se mide gracias al sensor de presión diferencial y la velocidad del ventilador aumenta en consecuencia, restableciendo el caudal de aire óptimo. Esta regulación de la velocidad garantiza la respuesta más rápida a los cambios de temperatura, optimizando la eficacia y el nivel sonoro durante el funcionamiento y en espera. Paralelamente, en caso de obstrucción de los filtros, se muestra una alarma para que los técnicos de mantenimiento los limpien, evitando problemas mayores y optimizando el consumo del auxiliar.
Gamesa Electric afirma que el informe técnico detalla datos de rendimiento reales y demuestra cómo CoolBrid mantiene temperaturas de funcionamiento óptimas tanto en condiciones de calor extremo como en cambios rápidos de carga.
“CoolBrid combina el alto rendimiento de la refrigeración líquida activa con la simplicidad y la optimización de costes de la ventilación por aire forzado, lo que se traduce en una mejora en fiabilidad, eficiencia y facilidad de mantenimiento”, concluye la empresa.
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