Estudio experimental y simulación numérica del flujo interior en un armario de telecomunicaciones

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Energía Procedia 142 (2017) 3096-3101

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9ª Conferencia Internacional sobre energía aplicada, ICAE2017, 21-24 agosto de 2017, Cardiff, Reino Unido

Estudio experimental y simulación numérica del flujo interior en un armario de telecomunicaciones

Christopher B. Delgadouna, Pedro D. Silvaa, b,*, Luís C. Piresa, Pedro D. Gasparc 

un Universidad de Beira Interior, Rua Marquês d'Ávila e Bolama, 6201-001, Covilhã, Portugal bhecho a C - centro de materiales y tecnologías del edificio cC-mástil - centro para la ciencia mecánica y aeroespacial y tecnologías 

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Resumen

El sector de tecnologías de información y comunicación, especialmente las telecomunicaciones, ha crecido de manera incesante, llevando a un aumento en el número de la infraestructura necesaria para asegurar la cobertura geográfica del servicio, con el exterior gabinetes de telecomunicaciones (OTC) sido una opción cada vez más preferida de este tipo de infraestructura. Estos gabinetes necesitan refrigeración para mantener una temperatura interior entre los valores deseados, pero una eficaz refrigeración depende directamente en el flujo de aire dentro. Este documento incluye los resultados experimentales de la transferencia interna de calor y flujo en un modelo de una de OTC real, con el fin de caracterizar su comportamiento térmico. El flujo de aire interno es visualizado a través de métodos experimentales y en comparación con las predicciones numéricas. El flujo se produce principalmente en régimen turbulento, que poseen una mayor magnitud en la zona de la espalda de la OTC, donde también existen algunas zonas de recirculación que pueden difícil un enfriamiento eficaz. Los resultados permiten concluir que la ventilación forzada es un método eficaz de OTC de enfriamiento, combinado con bajo consumo de energía.

© 2017 los autores. Publicado por Elsevier Ltd.

Revisión bajo responsabilidad del Comité científico de la 9ª Conferencia Internacional sobre la energía aplicada.

Palabras claves: Refrigeración de flujo de aire; telecomunicaciones gabinete; estudio experimental, modelado numérico, dinámica de fluidos computacional.

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1. Introducción

En los últimos años, ha habido un progreso creciente en la industria de las telecomunicaciones, debido a la rápida evolución en la información y comunicación (TIC) y a las necesidades más grandes de la disponibilidad de comunicaciones en todo el mundo, como resultado de crecimiento del fenómeno autotecnologización y globalización de la sociedad. A finales de 2010, había abonos 4 veces más móviles que las suscripciones de telefonía fija [1]. Presentado en [2],

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* Autor. Tel.: + 351 275329716. Dirección de correo electrónico: dinho@ubi.pt

1876-6102 © 2017 los autores. Publicado por Elsevier Ltd.

Revisión bajo responsabilidad del Comité científico de la 9ª Conferencia Internacional sobre la energía aplicada. 10.1016/j.egypro.2017.12.450

al final del primer trimestre de 2016, había 7,4 millones de suscripciones de servicio móvil en todo el mundo, con la previsión que las suscripciones de teléfonos inteligentes superarán las suscripciones móviles de teléfonos móviles básicos. Esto es mucho asociado con el aumento en el consumo de datos móviles en lugar de los datos de voz, con la previsión que smartphones será responsables por el 90% del consumo total de datos a fines de 2021. Para una correcta prestación de los servicios de telecomunicaciones, el número de estaciones base de telecomunicación (TBS), que son el elemento más importante de la red de telecomunicaciones, ha ido creciendo en todo el mundo [3]. A finales de 2008 había TBS 4 billones en todo el mundo [4]. Por lo tanto, esta evolución viene con el aumento del consumo de energía con impactos negativos sobre el medio ambiente y sociedad. Actualmente, las infraestructuras de comunicaciones general consumen más del 3% del consumo de energía eléctrica en todo el mundo y la tendencia es a aumentar [5]. Esto indica claramente que la reducción del consumo de energía de TBS, que cuenta hasta 1/3 de la energía total consumida por las redes de telecomunicaciones, es absolutamente necesaria [6]. Estas infraestructuras son responsables para proteger los equipos de telecomunicaciones contra condiciones ambientales adversas y daños por animales salvajes y personas no autorizadas y también para mantener la temperatura interna en un rango seguro [7]. Por lo tanto, en la mayoría de los casos, se utilizan tecnologías de enfriamiento para mantener la temperatura interna por debajo de un valor máximo, ya que el recalentamiento está directamente relacionado con la falta de componentes electrónicos [8, 9]. Aproximadamente el 25% de la energía total consumida por la TBS es debido al enfriamiento [3, 4]. Este escenario adquiere incluso mayor atención, debido a la reducción de los componentes electrónicos, aumentar el calor disipado por el equipo, aliado a infraestructuras más pequeñas para dar cabida a los equipos de telecomunicaciones, tales como las telecomunicaciones al aire libre gabinetes (OTC), que son sometidos a externos de calefacción, especialmente durante el verano ("temporada de enfriamiento"). La temperatura interna de OTC no debe exceder a + 55 ° C, según ETSI [10]. Varios estudios numéricos [11-19] se han llevado a cabo centrándose en la predicción y mejora de la eficiencia de energía y rendimiento térmica de OTC. El papel actual investiga el flujo de aire interior de un OTC y su rendimiento térmico. Se construye un elemento de disipación de calor y luego, el rendimiento térmico de la OTC se estudia experimentalmente. Se miden varios parámetros del flujo de aire dentro de la OTC, y se visualiza el flujo de aire sí mismo, por medio de inyección de humo. Una simulación numérica del flujo de aire interno se realiza con el software Ansys Fluent CFD y las predicciones numéricas y se comparan los resultados experimentales.

2. materiales y métodos

2.1. telecomunicaciones exterior gabinete

OTC la estructura se hace de Aluzinc con un 1 mm de espesor. Las dimensiones externas son L×W×Hext = 638 × 644 × 1480 mm3. Las dimensiones de espacio útil interior son L×W×Hext = 482.6 × 550 × 1111.25 mm3 [20]. La figura 1 muestra una vista explotada de la OTC en el lado izquierdo (a) y una imagen de la OTC estudiada en el lado derecho (B). Puede encontrarse más información sobre las especificaciones técnicas de la OTC en Silva et al. [21].

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