Mangueras de refrigeración líquida ignífugas UL94V-0 para centros de datos y almacenamiento de energ

Las mangueras refrigeradas por líquido para inversores fotovoltaicos son componentes de tubería flexibles diseñados específicamente para el circuito de disipación de calor refrigerado por líquido de los inversores en sistemas de generación de energía fotovoltaica. Los inversores fotovoltaicos convierten la corriente continua (CC) generada por los módulos fotovoltaicos en corriente alterna (CA) y la conectan a la red eléctrica. Durante este proceso de conversión, los módulos generan calor. El sistema de refrigeración líquida transfiere este calor desde los módulos a disipadores de calor externos mediante la circulación de refrigerante. Las mangueras refrigeradas por líquido permiten el transporte flexible del refrigerante dentro del sistema de tuberías.

El entorno operativo de los inversores fotovoltaicos es predominantemente exterior. Los inversores centralizados suelen instalarse en zonas abiertas como desiertos, el desierto de Gobi, mesetas y regiones costeras, y están expuestos a la radiación ultravioleta, el ozono, las variaciones de temperatura diurnas y la erosión eólica. Los inversores de cadena, aunque se instalen cerca de los soportes de los módulos fotovoltaicos o de las cajas de conexión, también se enfrentan a los efectos continuos del clima exterior. Estos factores ambientales imponen requisitos específicos a la resistencia a la intemperie y al ozono del material de la capa exterior de las mangueras refrigeradas por líquido.

II. Selección de materiales y mecanismo de resistencia a la intemperie. Ventajas de la resistencia a la intemperie y al ozono del EPDM: El caucho de etileno propileno dieno monómero (EPDM) es un material comúnmente utilizado para la capa exterior de las mangueras refrigeradas por líquido de los inversores fotovoltaicos. Las moléculas de EPDM poseen una cadena principal de carbono saturado con solo un pequeño número de enlaces dobles insaturados en las cadenas laterales para la vulcanización. Esta característica estructural lo hace significativamente más resistente al ozono, la radiación ultravioleta (UV) y el envejecimiento termooxidativo que cauchos como el caucho de nitrilo (NBR) y el caucho de estireno-butadieno (SBR), que contienen más enlaces dobles insaturados. El envejecimiento por ozono generalmente comienza en los enlaces dobles insaturados de la superficie del caucho, lo que provoca la iniciación y propagación de grietas. La baja insaturación del EPDM reduce su sensibilidad al ataque del ozono a nivel molecular.

Sistema de Resistencia a los Rayos UV: Los inversores fotovoltaicos están expuestos a la radiación solar durante periodos prolongados, y la radiación UV es uno de los principales factores que causan el envejecimiento del caucho. El negro de humo se suele añadir a la capa exterior del compuesto EPDM como agente de protección UV. El negro de humo absorbe la radiación UV y disipa la energía en forma de calor, protegiendo así las cadenas moleculares del caucho de la degradación fotooxidativa inducida por los rayos UV. Además, se pueden añadir absorbentes de UV y estabilizadores de luz a la formulación del compuesto para mejorar aún más la resistencia a los rayos UV.

Resistencia Sinérgica a la Temperatura y a la Intemperie: Los inversores fotovoltaicos experimentan variaciones de temperatura diurnas y cambios estacionales durante su funcionamiento en exteriores. Los sistemas de refrigeración líquida suelen operar en un rango de -40 °C a +100 °C. El EPDM mantiene su elasticidad y capacidad de sellado en un amplio rango de temperaturas. Su baja temperatura de transición vítrea lo hace menos propenso a la fragilización a bajas temperaturas y menos propenso al ablandamiento y la deformación a altas temperaturas. Esta adaptabilidad a la temperatura permite que la manguera refrigerada por líquido mantenga un funcionamiento estable en cualquier condición climática en las centrales fotovoltaicas.

III. Diseño estructural y parámetros de rendimiento
Capa interior (Capa de caucho interior): Fabricada principalmente con EPDM curado con peróxido. En comparación con los sistemas curados con azufre, el curado con peróxido forma una red reticulada más uniforme y tiene un menor contenido extraíble, lo que ayuda a mantener la limpieza y el rendimiento de aislamiento eléctrico del refrigerante. La capa interior debe ser compatible con el medio de refrigeración, que suele ser una mezcla de agua y etilenglicol o un refrigerante especializado. El espesor de la capa interior suele estar entre 1,5 mm y 3,0 mm.

Capa de refuerzo: Utiliza trenzado de fibra sintética o de hilo de aramida para proporcionar resistencia a la presión. Para sistemas de refrigeración líquida que operan a presiones más altas, se puede seleccionar una estructura de refuerzo trenzada con alambre de acero. El ángulo de trenzado se controla en torno a 54°44' para equilibrar la resistencia a la presión y la flexibilidad.

Capa exterior (Capa adhesiva exterior): Fabricada principalmente con EPDM resistente a la intemperie, con un espesor típico de entre 1,0 mm y 2,5 mm. Esta capa exterior actúa como primera línea de defensa contra la radiación UV, el ozono y la abrasión mecánica. La resistencia a la intemperie se logra mediante un relleno de negro de humo y un sistema antioxidante en la formulación de la capa exterior. Generalmente, se incluye una tira de marcado a lo largo de la superficie de la capa exterior.

Presión de funcionamiento: La presión de funcionamiento de un sistema de refrigeración líquida para inversores fotovoltaicos suele oscilar entre 0,3 MPa y 0,8 MPa. La presión de funcionamiento nominal de la manguera está diseñada generalmente para ser de 2 a 3 veces la presión máxima de funcionamiento del sistema, con una presión de rotura no inferior a 4 veces la presión de funcionamiento.

Rango de temperatura: Los productos estándar funcionan de -40 °C a +100 °C, y algunos productos pueden extenderse hasta +120 °C.

Radio de curvatura: Las mangueras de refrigeración líquida requieren cableado dentro del espacio reducido del armario del inversor o del módulo de disipación de calor; el radio de curvatura suele estar entre 3 y 5 veces el diámetro de la manguera.

Rendimiento del aislamiento eléctrico: El material EPDM posee una alta resistividad volumétrica, lo que lo hace idóneo para aplicaciones de tuberías de refrigeración líquida que requieren aislamiento eléctrico. En sistemas inversores de alta tensión, el rendimiento de aislamiento de la manguera flexible contribuye a mantener el nivel de aislamiento del sistema.

IV. Consideraciones clave para escenarios fotovoltaicos

Protección UV: Las centrales fotovoltaicas se ubican principalmente en zonas con abundante luz solar y alta intensidad de radiación UV. La resistencia a los rayos UV de la capa exterior determina directamente la vida útil de la manguera flexible en exteriores. El contenido, el tamaño de partícula y la dispersión del relleno de negro de humo influyen significativamente en la eficacia de la protección UV.

Resistencia al ozono: Pueden existir fuentes de ozono alrededor del inversor, como la descarga de corona de equipos eléctricos de alta tensión y la interacción de la radiación UV con el aire. La baja insaturación del EPDM proporciona resistencia al ozono a nivel de estructura molecular.

Ciclos de temperatura: Los inversores fotovoltaicos alternan entre un funcionamiento a alta carga durante el día y a baja carga o apagado por la noche, lo que provoca fluctuaciones de temperatura en el sistema de refrigeración líquida. La manguera flexible debe mantener su estanqueidad y estabilidad estructural ante repetidas expansiones y contracciones térmicas. Entornos costeros e industriales: Las centrales fotovoltaicas y los sistemas fotovoltaicos industriales pueden sufrir corrosión por la bruma salina y los contaminantes químicos. La capa exterior debe poseer la resistencia química a la corrosión adecuada.

Instalación y mantenimiento: Durante la instalación de las mangueras refrigeradas por líquido para inversores fotovoltaicos, se debe evitar la flexión y torsión excesivas. La separación entre los soportes de las mangueras debe ajustarse adecuadamente según el diámetro de la manguera y la temperatura del medio. Inspeccione periódicamente la capa exterior para detectar grietas, endurecimiento y signos de desgaste, y reemplace las mangueras viejas de inmediato.

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