Casi di studio

La camera termostatata è progettata per garantire un abbassamento della temperatura fino ad almeno -10 °C all’interno di un contenitore in acciaio inossidabile da 2254 cm³ (dimensioni: 14 cm × 14 cm × 11,5 cm).

Il contenitore è riempito con un liquido resistente al congelamento, come olio siliconico o soluzioni di glicole, che permette di mantenere condizioni termiche stabili anche in ambienti critici.

 

CARATTERISTICHE TECNICHE E COSTRUTTIVE

Struttura del Contenitore

La camera è composta da una scatola in acciaio inossidabile di forma quadrata con dimensioni di 14 cm × 14 cm × 11,5 cm. Il fondo in acciaio è fissato a una base in PVC spessa 10 mm tramite 4 viti, che evitano lo spostamento della scatola e garantiscono il contatto diretto con il sistema di raffreddamento.

Il contenitore è supportato lateralmente da un sistema di dissipazione del calore in alluminio e PVC, descritto in dettaglio in una sezione successiva.

Coperchio e Finestra di Ispezione

Il coperchio in PVC di 10 mm di spessore è bloccato sui bordi superiori della scatola da 4 viti a farfalla, che assicurano la chiusura ermetica del sistema.

Il coperchio presenta una finestra trasparente centrale, che consente di osservare l'interno della camera durante le fasi di raffreddamento.

È inoltre predisposto per l’inserimento dell’olio tramite un foro apposito.

Isolamento Termico

La tenuta termica della camera è migliorata grazie a strati di isolante a celle chiuse, incollati sui lati non occupati dal sistema di dissipazione del calore, garantendo una maggiore efficienza energetica.

SOSTEGNO DEI SENSORI DI SPOSTAMENTO

Sui due lati opposti del contenitore sono presenti due supporti filettati per l’ancoraggio di sensori di spostamento, come ad esempio LVDT.

I supporti laterali sono progettati per adattarsi a una trave in acciaio inox con aggancio regolabile.

Il fissaggio del sensore avviene tramite una vite laterale che, stringendo un anello in acciaio, riduce il suo diametro e blocca il sensore in posizione.

Alimentazione del Sistema di Raffreddamento

L’alimentazione avviene tramite cavi con conduttori in rame da 0,75 mm² di sezione. Le diramazioni sono contenute in una scatola di sicurezza in plastica, che protegge da eventuali cortocircuiti.

I cavi esterni corrono lungo il contenitore in acciaio inox e tra i reservoir di raffreddamento in alluminio, fino a raggiungere le celle di Peltier.

Il sistema è alimentato da due alimentatori a tensione variabile 8–15 Vdc fino a 20 A di intensità massima. Per l’uso dettagliato fare riferimento al manuale del produttore.

Connessioni Elettriche

Gli alimentatori sono dotati di uscite elettriche con connettori a banana: rosso per il polo positivo e nero per il negativo. Gli stessi attacchi sono presenti sulla scatola in plastica con le connessioni interne della camera.

I collegamenti elettrici sono predisposti sullo strumento Tecnopenta con la stessa logica degli alimentatori. Utilizzando il cavo di sicurezza in dotazione:

  • collegare il rosso in alto a destra della camera al rosso in alto a destra del primo alimentatore,
  • quello in basso a destra con quello in basso a destra dell’alimentatore,
  • e così via per ogni connessione successiva.

La potenza erogata può essere regolata dall’operatore in base alle necessità operative del sistema.

SISTEMA DI ABBATTIMENTO DELLA TEMPERATURA

Il principio di abbattimento della temperatura sfrutta le proprietà termiche delle celle di Peltier.

In termini semplici, le celle di Peltier sono piastre con una struttura particolare che, se opportunamente alimentate, trasferiscono calore da una faccia all’altra attraverso una sorta di pompa di calore elettronica.

La camera termostatata è equipaggiata con 12 celle Peltier, suddivise in 3 gruppi da quattro, posizionate sul fondo e su due pareti laterali.

La faccia fredda delle celle è in contatto con le pareti della camera metallica, mentre la faccia calda è collegata a un sistema di dissipazione del calore costituito da reservoir in alluminio, all’interno dei quali viene fatta circolare acqua (descritto in seguito).

Il contatto termico tra le superfici è migliorato grazie all’uso di pasta termoconduttiva, che ottimizza lo scambio di calore.

SISTEMA DI DISSIPAZIONE DEL CALORE

La faccia calda delle celle Peltier non deve surriscaldarsi per due motivi principali: innanzitutto, ciò impedirebbe al sistema di raffreddare efficacemente l’interno della scatola in acciaio; in secondo luogo, un eccessivo riscaldamento potrebbe danneggiare plastiche e cavi.

Per evitare questo problema, le facce esterne delle celle Peltier sono a contatto con dissipatori in alluminio, all’interno dei quali viene fatta circolare acqua per garantire una rapida ed efficiente dissipazione del calore. Durante il normale funzionamento, la temperatura del dissipatore dovrebbe essere simile a quella dell’acqua in ingresso.

I collegamenti del sistema di circolazione dell’acqua sono facilmente smontabili grazie all’utilizzo di connessioni a innesto rapido.

La presenza del liquido viene monitorata da un sensore di tipo freatimetrico, che attiva un allarme nel caso in cui il sistema venga alimentato senza la corretta circolazione del liquido di raffreddamento.

La sensibilità del sensore può essere regolata in base alla conducibilità del liquido utilizzato.

L’entrata dell’acqua avviene tramite un raccordo idraulico a innesto rapido collocato sul lato opposto rispetto a quello dove si trova la scatola grigia di derivazione.

L’uscita dell’acqua è collegata a un connettore rapido rosso di grandi dimensioni, posizionato sullo stesso lato. Tutti gli altri raccordi rapidi servono esclusivamente a distribuire il liquido refrigerante ai reservoir.

SISTEMA DI INSERIMENTO SENSORI DI TEMPERATURA

La camera termostatata è predisposta per la misura della temperatura su più livelli, grazie a 4 sonde di temperatura posizionate su uno dei lati verticali (lato ovest).

Le sonde sono ospitate e sigillate all’interno di un tubo in ottone del diametro di 4 mm. Una volta inserito correttamente, il tubo preme su due o-ring, impedendo la fuoriuscita del liquido contenuto nella camera.

Procedura di Installazione delle Sonde

Per ottenere il corretto posizionamento delle sonde nella camera, seguire i seguenti passaggi in ordine:

  1. Inserire il primo o-ring e il dado di tenuta esterno sul tubo in ottone.
  2. Inserire il tubo in ottone nella camera, con l’o-ring tra parete e dado.
  3. Fissare il dado esterno a mano.
  4. Dal lato interno della camera, inserire il secondo o-ring e poi il dado di tenuta.
  5. Fissare il dado interno, sempre manualmente senza l’uso di pinze o strumenti simili.

Una volta completato il fissaggio, entrambi gli o-ring sono compressi contro la parete piatta dei dadi di tenuta, sui due lati della camera, assicurando una doppia tenuta affidabile.

 

ACCESSORI

Gli accessori forniti con il sistema includono:

  • Un porta campione di tipo treppiede con altezza regolabile.
  • Un sistema di dissipatori per la diffusione uniforme della temperatura all’interno della camera termostatata.

Il sistema di dissipatori deve essere inserito ad incastro nella camera termostatata. Le istruzioni di montaggio sono contenute in un video dimostrativo incluso nel CD consegnato con il sistema.

Risorse Scientifiche

Parte delle informazioni ottenute dalla ricerca scientifica che ha impiegato questa strumentazione sono disponibili al seguente link:

Consulta il materiale di ricerca

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TECNOPENTA srl
Via G. Galilei 7A/2
35037 Teolo (PD)

+39 049 9902211
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