El calor afecta a la fiabilidad
Reducir las pérdidas de las fuentes de alimentación es importante, ya que ello reduce también las temperaturas internas y mejora la predicción de fiabilidad y duración.
Sin embargo, esto solo es importante si la carcasa y la refrigeración permanecen invariables. Hay distintas fórmulas que demuestran que el ciclo de vida útil de los dispositivos electrónicos se reduce a la mitad con cada aumento de 10 °C en el ambiente.
Además, varios manuales de fiabilidad indican que la tasa de fallo de los semiconductores aumenta un 25 % (50 en el caso de los condensadores) con el mismo aumento de temperatura.
La tecnología moderna es, por lo general, fiable y duradera.
A pesar de estas cifras, la fiabilidad sigue siendo alta, pero hay un efecto térmico que debemos conocer y entender. El sector industrial intenta mantener una temperatura de entrada de alrededor de 21 °C en los centros de datos, pero algunos estudios de Intel y otras empresas muestran que un aumento no tiene un efecto importante en la fiabilidad del sistema. Un informe de APC en el que se citaba a la American Society of Heating and Air-Conditioning Engineers (ASHRAE) predecía un aumento de tan solo 1,5 en el índice global de averías en equipos al aumentar la temperatura del aire de entrada de 20 a 32 °C (68 a 90 °F; imagen 3).
Según los informes, cada aumento de un grado Celsius en la temperatura de los centros de datos reduce los costes por refrigeración correspondientes en un 7 %, lo que permite que el equipo funcione a una temperatura ligeramente mayor, algo que puede ser una gran ventaja para los gastos de funcionamiento.
Los nuevos materiales WBG pueden resistir temperaturas de unión más altas que los equivalentes de silicio, lo que contribuye a que los equipos (sobre todo, las fuentes de alimentación de alta frecuencia) puedan funcionar a temperaturas elevadas.
La clave está en la densidad de potencia
A menudo, la eficiencia se puede mejorar reduciendo las velocidades de conmutación, pero esto implica usar componentes pasivos más grandes y conversores de mayor potencia. Si bien es cierto que esto mejorará la fiabilidad a temperaturas bajas, genera un problema de espacio que, a su vez, crea dificultades en el sistema.
El funcionamiento a temperaturas más altas permite que los ingenieros condensen más funciones en un determinado armario o cabina, ya sea en un centro de datos o en la industria, donde casi siempre se usan carcasas de tamaño estándar para los PLC y los accionamientos de los motores.
Si usamos convertidores de potencia nuevos, de mayor rendimiento y con menor factor de forma, podemos eliminar la necesidad de armarios adicionales y usar los ya existentes, con el consecuente ahorro de dinero y espacio. El suelo es un recurso caro, así que el ahorro de espacio va a generar ganancias tangibles, sobre todo si ese espacio se puede usar para equipos que generen ingresos.
Resumen
No podemos elegir una fuente de alimentación basándonos solo en las cifras de eficiencia energética. Hay otros factores más importantes, como la eficiencia del proceso o el sistema, las obligaciones medioambientales y los objetivos económicos.
Aunque los fabricantes intentan mejorar la eficiencia de las fuentes de alimentación cambiando topologías y materiales, el usuario final prioriza la densidad de potencia, ya que le permite maximizar el uso de equipos que generen ingresos en un espacio limitado. La eficiencia a carga baja es esencial, y hay certificaciones industriales, como la iniciativa 80 PLUS, que reflejan esta realidad.
Con niveles altos de eficiencia energética, seguir aumentándola es cada vez más difícil y caro, mientras que las ventajas son cada vez menos importantes. Las estrategias para mejorar la eficiencia deberían equilibrarse con el coste global, la fiabilidad y el impacto medioambiental, además de tener en cuenta factores como la adquisición, el desechado y la gestión del calor. La densidad de potencia juega un papel fundamental, ya que permite que haya más funcionalidad en un espacio limitado y reduce los costes.
En definitiva, es necesario mantener una estrategia integral en el que tengamos en cuenta distintos factores para tomar la mejor decisión posible al elegir una fuente de alimentación.
