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Los motores de corriente continua sin escobillas optimizan el rendimiento del ventilador

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Los motores de corriente continua sin escobillas optimizan el rendimiento del ventilador

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Los motores de corriente continua sin escobillas optimizan el rendimiento del ventilador

Los ventiladores proporcionan un flujo de aire crítico a los pacientes cuya respiración natural es insuficiente para mantener la vida. También se utilizan como medida preventiva para contrarrestar el fallo inminente de otras funciones corporales o el intercambio ineficaz de gases en los pulmones. El uso generalizado de la ventilación mecánica ha mejorado significativamente las tasas de supervivencia de los pacientes sometidos a intervenciones quirúrgicas, con problemas pulmonares debidos a accidentes o que sufren dolencias pulmonares agudas y crónicas. Un aspecto crítico del funcionamiento eficaz de los ventiladores es el sistema de micromovimiento, que alimenta el sistema de ventilación. Este artículo se centra en el uso y las ventajas de los micromotores de CC sin escobillas en los ventiladores.

TIPOS DE VENTILADORES MÉDICOS

Los respiradores médicos se clasifican en función del mecanismo de accionamiento específico que genera el flujo de aire. Entre ellos se incluyen los ventiladores accionados por aire comprimido y los accionados por turbinas.

Ventiladores con compresor

El aire comprimido o el oxígeno suelen suministrarse a través de las líneas de suministro del hospital o mediante un depósito alimentado directamente por un compresor. A continuación, el aire se suministra al paciente con la ayuda de fuelles, respiraderos o válvulas de regulación. Otro tipo de ventilador basado en un compresor utiliza pistones para comprimir el aire que suelen estar accionados por motores eléctricos. En este caso, no hay necesidad de aire comprimido u oxígeno extraído de las líneas de suministro del hospital o de un compresor.

Ventiladores accionados por turbina

Al igual que los ventiladores de pistón, los ventiladores de turbina no necesitan líneas de suministro de hospitales ni compresores. En su lugar, el flujo de aire y la presión son generados por una turbina accionada a alta velocidad que tiene un control autónomo de la presión y el flujo y es fácilmente transportable. Estos ventiladores de microturbina de alta velocidad requieren potentes motores de corriente continua sin escobillas para lograr un funcionamiento fiable, garantizar una vida útil de más de 15.000 horas y proporcionar altas velocidades de hasta 60.000 RPM.

Los fabricantes de dispositivos médicos están adoptando cada vez más las soluciones accionadas por turbina debido a algunas ventajas clave. Una de ellas es que su rendimiento neumático no sólo es igual, sino tal vez mejor que el de los ventiladores basados en compresores para respiradores de UCI. Una segunda ventaja es la independencia del aire comprimido durante el transporte del paciente, lo que proporciona libertad de movimiento al paciente. Una tercera es la mayor eficiencia de su diseño, que permite una huella mecánica más compacta y la reducción del tamaño de las baterías en función de las menores necesidades de energía.

VENTILADORES DE ANESTESIA: EL IMPACTO DE LOS REQUISITOS DE LA APLICACIÓN EN EL RENDIMIENTO DEL MICROMOTOR

Un tipo concreto de ventilador suministra anestesia, en el que el aire se recicla y funciona en un circuito cerrado para evitar contaminar el quirófano con gas anestésico, lo que repercutiría negativamente en los cirujanos y el resto del personal médico. Además, las sustancias utilizadas para la anestesia suelen ser clorofluorocarbonos (CFC), que son nocivos para el medio ambiente si se liberan a la atmósfera. Estos gases también actúan como disolventes de la mayoría de los plásticos, por lo que la selección de materiales es fundamental, incluido el diseño del motor.

Los ventiladores de anestesia pueden funcionar en un entorno con un 100% de oxígeno, lo que repercute en el rendimiento y la vida útil del motor. Colocar un motor en un entorno con una alta concentración de oxígeno durante un periodo prolongado puede oxidar el lubricante de los rodamientos de bolas. Dado que el motor funciona a altas velocidades de hasta 60k RPM, esto puede tener un impacto significativo en la vida útil del motor.

MOTORES DE CC SIN ESCOBILLAS PARA VENTILADORES

Los requisitos de rendimiento de los ventiladores accionados por turbina se ajustan a la tecnología sin ranuras de CC sin escobillas en función de las principales necesidades de la aplicación: alto rendimiento, larga vida útil y bajo nivel de ruido. Repasemos cómo la tecnología BLDC resuelve estos requisitos:

- Alto rendimiento. El diseño sin ranuras proporciona una baja inercia para lograr una rápida respuesta de paso, siguiendo con precisión las necesidades dinámicas del paciente. El diseño también permite una alta velocidad, par y eficiencia, adaptándose a las exigentes necesidades de la turbina.

- Larga vida útil. Los motores de CC sin escobillas se conmutan electrónicamente y vienen con rodamientos de bolas de serie, lo que produce o supera la esperanza de vida requerida para el ventilador.

- Bajo nivel de ruido. El diseño sin ranuras permite un funcionamiento silencioso, ideal para entornos médicos.

Portescap dispone de una gama completa de motores DC sin escobillas Ultra ECTM de 16mm - 22mm que se ajustan a los diferentes requisitos de potencia de los ventiladores con turbina. Estos incluyen:

- 22ECS60 Ultra EC BLDC motors para ventiladores de Unidad de Cuidados Intensivos (UCI)

- Motores BLDC Ultra EC 22ECA60 para ventiladores de anestesia

- 22ECS45 o 22ECP35 Motores BLDC Ultra EC para ventiladores de transporte

- 22ECS45 o 22ECP35 Motores BLDC Ultra EC para ventiladores de asistencia domiciliaria

- 16ECP36, 16ECS36, 16ECP52 y 16ECS52 Motores BLDC Ultra EC para ventiladores neonatales

MOTORES BRUSHLESS DC PARA VENTILADORES ESTERILIZADOS

Los micromotores utilizados en los ventiladores de anestesia deben tener una larga vida útil, alta velocidad y aceleración dinámica, así como resistencia a la oxidación de la lubricación. En algunas aplicaciones, los ventiladores necesitan la capacidad de sobrevivir a cientos de ciclos de esterilización. Los motores de CC sin escobillas están especialmente indicados para cumplir estos exigentes requisitos.

En los ventiladores de anestesia, los patógenos pueden entrar en contacto con la unidad de soplado (que incluye el motor en miniatura), lo que significa que debe ser capaz de soportar cientos de ciclos de esterilización a lo largo de la vida útil de la máquina. Durante el ciclo de esterilización, la máquina puede ver una humedad del 100%, temperaturas de 135°C y presiones que oscilan entre 80 mbar y 2,5 bar. La esterilización también puede realizarse con peróxido de hidrógeno H2O2, que puede ser menos estresante para la máquina. Aunque el motor está contenido dentro del ventilador, la capacidad del motor por sí solo para soportar ciclos de esterilización es una ventaja.

El motor de CC sin escobillas de 22 mm de Portescap, el 22ECA60, es idóneo para aplicaciones de ventiladores esterilizables. Se beneficia de la tecnología patentada de bobina Ultra EC y puede soportar más de 200 ciclos de autoclave; también puede funcionar a altas velocidades de hasta 60.000 RPM con una baja cantidad de pérdidas de hierro, por lo que genera poco calor. Esto contribuye a mejorar la vida útil del motor al mantener el lubricante del rodamiento de bolas a una temperatura más baja. El bajo valor de la constante de tiempo mecánica del 22ECA60 (en el rango de un milisegundo) permite aceleraciones rápidas, lo que facilita el ajuste rápido de la presión y el flujo del ventilador, mejorando la aceptación y el confort del paciente. También cuenta con un termistor integrado para la monitorización y el control del rendimiento térmico.

CONCLUSIÓN

Es fundamental que los ingenieros de diseño que trabajan en aplicaciones de ventiladores colaboren desde el principio con los ingenieros de movimiento para garantizar que se seleccionan el micromotor y los rodamientos de bolas adecuados para estas máquinas. Los ingenieros de Portescap cuentan con décadas de experiencia en la personalización de diseños de dispositivos para una mejor integración del motor, así como un montaje más sencillo del impulsor.