Termoelectricidad (parte II)

SOLID STATE COOLING WITH THERMOELECTRICS
CP1.4-71-06L / CP1.4-71-10L
APLICACIÓN
Baja corriente, módulo de capacidad media, especialmente adaptados para operar con 12 V DC.
DESCRIPCIÓN
Módulos de baja corriente, soldables de aislación cerámica. Cada módulo contiene 71 cuplas, cada
elemento mide 0.06" de longitud y 1.4 mm de sección transversal en la línea 06L y 0.1" y 1.4 mm en la
línea 10L. El material TE es una aleación de bismuto, telurio, selenio y antimonio con – pequeñas
cantidades de impurezas adecuadas, cuidadosamente procesadas para producir una barra policristalina
orientada con propiedades anisotrópicas termoeléctricas superiores.
Posee platos de cerámica metalizada para proveer máxima aislación eléctrica y máxima conducción
térmica.
CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS Y PERFOMANCE
Ver gráficos.
RANGO DE TEMPERATURA DE OPERACIÓN
-150ºC a 80ºC.
CARACTERÍSTICAS MECÁNICAS
Soportan 400 lb de tensión, 500 lb de compresión, 250 lb de esfuerzos cortantes admisibles.
Montado adecuadamente responderá a los requerimientos de impactos y vibraciones especificados.
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CP1.4-127-06L / 10L / 045L / CP1.0-127-05L
APLICACIÓN
Baja corriente, módulo de capacidad media, especialmente adaptados para operar con 12 V DC.
DESCRIPCIÓN
Módulos de baja corriente, soldables de aislaci6n de cerámica. Cada módulo contiene 127 cuplas. Cada
elemento mide 0.06" y 1.4 mm para la serie 06L, 0.1" y 1.4 mm para la serie l0L, 0.45" y 1.4 mm para la
serie 045L y 0.5" y 1.0 mm para la serie 05L de longitud y sección transversal respectivamente.
El material termoeléctrico es una aleación de bismuto, telurio, selenio y antimonio con pequeñas
cantidades de impurezas adecuadas, cuidadosamente procesadas para producir una barra policristalina
orientada con propiedades termoeléctricas anisotrópicas superiores.
Tiene platos cerámicos metalizados para proveer máxima aislación eléctrica y máxima conducción
térmica.
CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS Y PERFOMANCE
Ver gráficos.
RANGO DE TEMPERATURA DE OPERACIÓN
-150ºC a 80ºC.
CARACTERÍSTICAS MECÁNICAS
Condiciones máximas admisibles: 700 lb de tensión, 700 lb de compresión, 450 lb de esfuerzo cortante
para las series 06SL, l0L, 045L y 400 lb de tensión, 500 lb de compresión y 250 lb de esfuerzo cortante
para la serie 05L.
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CP2-31-06L / 10L
APLICACIÓN
Bajo costo, módulos de propósito general de capacidad media adecuados para pequeños refrigeradores,
enfriadores de agua, aparatos de laboratorio, etc.
DESCRIPCIÓN
Cada módulo contiene 31 cuplas y cada elemento mide 0.06" y 2.0 mm para la serie 06L y 0.1" y 2.0 mm
para la serie 10L de longitud y sección transversal respectivamente.
El material termoeléctrico es una aleación de bismuto, telurio, selenio y antimonio con pequeñas
cantidades de impurezas adecuadas, cuidadosamente procesadas para producir una barra policristalina
orientada con propiedades termoeléctricas anisotrópicas superiores.
Posee platos cerámicos metalizados para proveer máxima aislación eléctrica y máxima conducción
térmica.
CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS Y PERFOMANCE
Ver gráficos.
RANGO DE TEMPERATURA DE OPERACIÓN
-150ºC a 80ºC.
CARACTERÍSTICAS MECÁNICAS
Soportan 400 lb de tensión, 500 lb de compresión, 250 lb de esfuerzos cortantes admisibles.
Montado adecuadamente responderá a los requerimientos de impactos y vibraciones especificados.
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CP2.8-32-06L
APLICACIÓN
Bajo costo, módulos de propósito general de capacidad media adecuados para pequeños refrigeradores,
enfriadores de agua, aparatos de laboratorio, etc.
DESCRIPCIÓN
Módulos soldables, de aislación cerámica. Cada módulo contiene 32 cuplas, cada elemento mide 0.06" y
2.8 mm de diámetro y sección transversal respectivamente.
CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS Y PERFOMANCE
Ver gráficos.
RANGO DE TEMPERATURA DE OPERACIÓN
-150ºC a 80ºC.
CARACTERÍSTICAS MECÁNICAS
Soportan 700 lb de tensión, 900 lb de compresión, 450 lb de esfuerzos cortantes admisibles.
Montado adecuadamente responderá a los requerimientos de impactos y vibraciones especificados.
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CP5-31-06L / 10L
APLICACIÓN
Módulos de alta capacidad y alta corriente, adecuados para aplicaciones militares y comerciales en
acondicionadores de aire y refrigeración.
DESCRIPCIÓN
Módulos soldables, de aislación cerámica. Cada módulo contiene 31 cuplas, cada elemento mide 0.06" y
5.0 mm de diámetro para la serie 06L y 0.1" y 5.0 mm de diámetro para la serie 10L de longitud y sección
transversal respectivamente.
CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS Y PERFOMANCE
Ver gráficos.
RANGO DE TEMPERATURA DE OPERACIÓN
-150ºC a 80ºC.
CARACTERÍSTICAS MECÁNICAS
Condiciones máximas admisibles: 1600 lb de tensión, 2000 lb de compresión y 1000 1b de esfuerzo
cortante.
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Procedimiento para ensamblar Módulos enganchables FC y CP (Tipo L) con las
Superficies intercambiadores de calor
Referirse a ilustraciones mostradas al final
1) Preparar las superficies del "cold plate" y del "heat sink" de la forma siguiente:
(A) Pulir o suavizar la superficie del "cold plate"(dentro de +/- .001") en el área del módulo.
(B) Ubicar los lugares en donde se perforarán los agujeros si es posible en los módulos opuestos
del módulo (1/8" de distancia de espacio libre, 1/2" máximo), alineados con las aletas del "heat
sink".
Esta orientación utilizada da una determinada fuerza estructural para prevenir el arqueamiento de
la superficie. Taladrar agujeros de sujeción sobre la superficie despejada y taladrar y roscar la
superficie opuesta respectivamente (ver esquema).Si una plataforma es usada para incrementar
la distancia entre las superficies, el rendimiento es mayor si la plataforma está sobre el lado frío
del sistema.
(C) Remueva todas las virutas, astillas y cualquier otra basura extraña.
2) Limpiar y pulir cuidadosamente las superficies del módulo termoeléctrico, del "cold plate" y del "heat
sink".
3) Aplicar una delgada y continua película de grasa termal a la superficie de arriba del módulo y al área
del módulo del "heat sink".
4) Coloque el módulo sobre el "heat sink" con el lado caliente hacia abajo.
5) Frotar ligeramente el módulo con un movimiento oscilatorio, ejerciendo una uniforme presión
descendente evitando que el compuesto termal no escape por los bordes del módulo. Continuar el
movimiento hasta que la resistencia disminuya.
6) Repita desde el paso 3 para el lado frió y para el "cold plate".
7) Posicione el "cold plate" sobre el módulo.
8) Repita el paso 5 deslizando el "cold plate" en vez del módulo, tenga cuidado, ejerza una presión
uniforme cuidadosamente.
9) Antes de fijar, los mejores resultados son obtenidos juntando y comprimiendo el "cold plate", el "heat
sink" y el módulo de ensamble, aplicando una carga liviana en línea con el centro del módulo, usando una
abrazadera o peso. Para ensamblar dos módulos, usar 3 tornillos ubicados sobre el centro de línea de los
módulos, con el tornillo del medio localizado entre los módulos. Al apretar, girar el tornillo del medio
primero. Fijar cuidadosamente, aplicando torque en pequeños incrementos, apretando los tornillos
alternativamente.
Aplicar 8 a 12 pulgadas libras de torque por perno por pulgada cuadrada de área de módulo de cerámica.
Comprobar el torque después de una hora y reapretar si es necesario .Usar tornillos de acero inoxidable de
4/40 o 6/32, arandelas de fibra aislante y resorte de acero.
Notas:
PRECAUCIÓN 1. Para asegurar una buen contacto termal de grasa no se deberá inclinar cualquiera de las
superficies durante el atornillado. Para prevenir el arqueado, aplicar menos torque si una o ambas
superficies está menos de 1/8 pulgada de grueso en el de cobre o 1/4 pulgada de espesor en el caso del
aluminio.
PRECAUCIÓN 2. Los alambres de conducción son soldados a las bornes del módulo con soldadura de
bismuto/estaño (136ºC). Si es necesario remplazar los conductores, use este tipo, no soldadura de estaño
conductor (180ºC).
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Procedimiento para armar Módulos soldables FC y CP (Tipo TL) a las
Superficies intercambiadoras de calor
Referirse a ilustraciones mostradas al final
Paso 1: Preparar las superficies del "cold plate" y del "heat sink" para taladrar agujeros de sujeción sobre
la superficie despejada y taladrar y roscar la superficie opuesta respectivamente (ver esquema). Si una
plataforma es usada para incrementar la distancia entre las superficies, el rendimiento es mayor si la
plataforma está sobre el lado frío del sistema.
Paso 2: Pulir o suavizar la superficie del lado frío (dentro de +/- .001") en el área del módulo. Limpiar y
pulir cuidadosamente las superficies del módulo termoeléctrico, del "cold plate" y del "heat sink".
Paso 3: La superficie del "heat sink" (cualquier tipo de cobre o cobre cubierto de aluminio) debe ser
soldada. Limpiar el área de módulo de la superficie del "heat sink" con abrasivo liviano y pulir
cuidadosamente. Soldar con estaño – indio eutéctico de tipo soladura y suministrar fundente.
Paso 4: La superficie del módulo debe ser limpiada y derretida ligeramente. Calentar la superficie del
"heat sink" a 120 o 130 ºC.
Ubicar el módulo en la posición sobre la superficie, esperar unos 5 segundos para soldar sobre el módulo
hasta fundir y agregar fundente hasta derretir completamente.
Cuando toda la soldadura está derretida, el módulo tenderá a flotar sobre la soldadura.
Sacudirlo ligeramente el módulo para bañarlo homogéneamente.
(Nota: En caso de mala soldadura remover el módulo y repetir el procedimiento nuevamente).
Si más de un módulo es usado en el armado, la superficie pulida del lado caliente del módulo debe ser
mantenida en un plano común durante la operación de soldadura (paso 3).
Esto puede mejor ser logrado con una primera fijación de los módulos, con el lado frío hacia abajo y en
un apropiado arreglo, a un plato de metal o grafito con cinta de los dos lados. Esto te facilita la operación
de soldado del módulo.
Paso 5: Después del armado de los enfriadores, limpiar cuidadosamente para remover cualquier trazo de
residuo de fundente.
Paso 6: El ensamble está ahora listo para fijar al "cold plate". Aplicar una delgada y continua película de
grasa termal a la superficie de arriba del módulo y al área del módulo del "cold plate" y juntar las
superficies. Frotar ligeramente el módulo con un movimiento oscilatorio, ejerciendo una uniforme presión
descendente evitando que el compuesto termal no escape por los bordes del módulo. Continuar el
movimiento hasta que la resistencia disminuya.
Paso 7: Antes de fijar, los mejores resultados son obtenidos juntando y comprimiendo el "cold plate", el
"sink heat" y el módulo de ensamble, aplicando una carga liviana en línea con el centro del módulo,
usando una abrazadera o peso. Para ensamblar dos módulos, usar 3 tornillos ubicados sobre el centro de
línea de los módulos, con el tornillo del medio localizado entre los módulos. Al apretar, girar el tornillo
del medio primero. Fijar cuidadosamente, aplicando torque en pequeños incrementos, apretando los
tornillos alternativamente.
Aplicar 8 a 12 pulgadas libras de torque por perno por pulgada cuadrada de área de módulo de cerámica.
Comprobar el torque después de una hora y reapretar si es necesario .Usar tornillos de acero inoxidable de
4/40 o 6/32, arandelas de fibra aislante y resorte de acero.
Notas:
PRECAUCIÓN 1. Para asegurar una buen contacto termal de grasa no se deberá inclinar cualquiera de las
superficies durante el atornillado. Para prevenir el arqueado, aplicar menos torque si una o ambas
superficies está menos de 1/8 pulgada de grueso en el de cobre o 1/4 pulgada de espesor en el caso del
aluminio.
PRECAUCIÓN 2. Los alambres de conducción son soldados a las bornes del módulo con soldadura de
bismuto/estaño (136ºC). Si es necesario remplazar los conductores, use este tipo, no soldadura de estaño
conductor (180ºC).
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REALIZADO POR:
INIESTA JOSÉ MANUEL
Y
PÉREZ CRISTIÁN FEDERICO
[email protected]
2002
Información extraída de: web.frm.edu.ar\tecnologiae\index.html
Para mas información y novedades consultar: www.melcor.com
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