Diferencia entre revisiones de «Temperatura de funcionamiento»

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Una '''temperatura de operación''' es la [[temperatura]] a la cual opera un dispositivo eléctrico o mecánico. El dispositivo funcionará de manera efectiva dentro de un rango de temperatura específico que varía según la función del dispositivo y el contexto de la aplicación, y varía desde la '''temperatura de operación mínima''' a la '''temperatura de operación máxima'''. Fuera de este rango de '''temperaturas de funcionamiento seguro,''' el dispositivo puede fallar. Los dispositivos aeroespaciales y militares generalmente operan en un rango de temperatura más amplio que los dispositivos industriales; los dispositivos de grado comercial generalmente tienen el rango de temperatura de operación más estrecho.


Una '''temperatura de funcionamiento''' o '''temperatura de operación''' es la [[temperatura]] a la que funciona un dispositivo eléctrico o mecánico. El dispositivo funcionará eficazmente dentro de un rango de temperatura específico que varía según la función del dispositivo y el contexto de la aplicación, y varía desde la '''temperatura mínima de funcionamiento''' hasta la '''temperatura máxima de funcionamiento''' (o '''temperatura máxima de funcionamiento'''). Fuera de este rango de '''temperaturas de funcionamiento seguras,''' el dispositivo puede fallar.
Es un componente de la [[ingeniería de confiabilidad]].


Es un componente de la [[ingeniería de confiabilidad]].
De manera similar, los sistemas biológicos tienen un rango de temperatura viable, que podría denominarse "temperatura de funcionamiento".

De manera similar, los sistemas biológicos tienen un rango de temperatura viable, que podría denominarse "temperatura de funcionamiento".


== Rangos ==
== Rangos ==
La mayoría de los dispositivos se fabrican en varios grados de temperatura. Los grados ampliamente aceptados <ref><div> www.ti.com% 2Flit% 2Fan% 2Fspra953c% 2Fspra953c.pdf & usg = AOvVaw3APC_MT12EUr3i-G3oKy0R </div></ref> <ref><div> www.analog.com% 2Fen% 2Ftechnical-articles% 2Fdata-sheet-intricacies-absolute-maximum-maximum-ratings-and-thermal-resistances.html & usg = AOvVaw1YD6OGZro4noj3OzLvrgWL </div></ref> son:
La mayoría de los dispositivos se fabrican en varios grados de temperatura. Las calificaciones ampliamente aceptadas <ref>https://www.cactus-tech.com/wp-content/uploads/2019/03/Commercial-and-Industrial-Grade-Products.pdf</ref> son:


* Comercial: 0 &nbsp;a 70&nbsp;°C
* Comercial: 0&nbsp;° hasta 70&nbsp;° C
* Industrial: −40 a 85&nbsp;°C
* Industrial: −40&nbsp;° hasta 85&nbsp;° C
* Militar: −55 a 125&nbsp;°C
* Militar: −55&nbsp;° hasta 125&nbsp;° C


Sin embargo, cada fabricante define sus propios grados de temperatura, por lo que los diseñadores deben prestar mucha atención a las especificaciones reales de la [[Ficha técnica|hoja de datos]] . Por ejemplo, [[Altera]] utiliza cinco grados de temperatura para sus productos: {{sfn|Altera Corporation}}
No obstante, cada fabricante define sus propios grados de temperatura, por lo que los diseñadores deben prestar mucha atención a las especificaciones reales de la [[Ficha técnica|hoja de datos]]. Por ejemplo, [[Maxim Integrated Products|''Maxim Integrated'']] utiliza cinco grados de temperatura para sus productos: <ref>https://www.maximintegrated.com/en/markets/military-aerospace.html</ref>


* Comercial: 0 a 85&nbsp;°C
* Militar completo: −55&nbsp;°C hasta 125&nbsp;°C
* Industrial: −40&nbsp;a 100&nbsp;°C
* Automotriz: −40&nbsp;°C hasta 125&nbsp;°C
* Automotriz: −40 a 125&nbsp;°C
* AEC-Q100 Nivel 2: −40&nbsp;°C hasta 105&nbsp;°C
* Extendido: −40 a 125&nbsp;°C
* Industrial extendido: −40&nbsp;°C hasta 85&nbsp;°C
* Militar: −55 a 125&nbsp;°C
* Industrial: −20&nbsp;°C hasta 85&nbsp;°C


El uso de dichos grados garantiza que un dispositivo sea adecuado para su aplicación y que resista las condiciones ambientales en las que se utiliza. Los rangos normales de temperatura de funcionamiento se ven afectados por varios factores, como la disipación de energía del dispositivo.{{sfn|Analog Devices}} Estos factores se utilizan para definir la "temperatura de umbral" de un dispositivo, es decir, su temperatura de funcionamiento normal máxima y una temperatura de funcionamiento máxima a partir de la cual el dispositivo ya no funcionará. Entre estas dos temperaturas, el dispositivo funcionará a un nivel no pico.{{sfn|Analog Devices|loc=Power dissipation}} Por ejemplo, una [[Resistor|resistencia]] puede tener una temperatura de umbral de 70 &nbsp; °C y una temperatura máxima de 155&nbsp;°C, entre los que se exhibe una [[Derating|reducción]] térmica.{{sfn|Analog Devices}}
El uso de dichos grados asegura que un dispositivo sea adecuado para su aplicación y resistirá las condiciones ambientales en las que se utiliza. Los rangos de temperatura de funcionamiento normales se ven afectados por varios factores, como la disipación de energía del dispositivo. {{Harvnp|Analog Devices}} Estos factores se utilizan para definir una "temperatura umbral" de un dispositivo, es decir, su temperatura máxima de funcionamiento normal y una temperatura máxima de funcionamiento más allá de la cual el dispositivo dejará de funcionar. Entre estas dos temperaturas, el dispositivo funcionará a un nivel no pico. {{Harvnp|Analog Devices|loc=Power dissipation}} Por ejemplo, una [[Resistor|resistencia]] puede tener una temperatura umbral de 70&nbsp;°C y una temperatura máxima de 155&nbsp;°C, entre los cuales presenta un [[Derating|derrateo]] térmico. {{Harvnp|Analog Devices}}


Para los dispositivos eléctricos, la temperatura de funcionamiento puede ser la [[Junction temperature|temperatura de unión]] (T<sub>J</sub>) del [[semiconductor]] en el dispositivo. La temperatura de la unión se ve afectada por la temperatura ambiente, y para [[Circuito integrado|los circuitos integrados]] , viene dada por la ecuación: {{sfn|Vassighi|Sachdev|2006|p=32}}
Para dispositivos eléctricos, la temperatura de funcionamiento puede ser la [[temperatura de unión]] (T<sub>J</sub>) del [[semiconductor]] en el dispositivo. La temperatura de la unión se ve afectada por la temperatura ambiente y, para [[Circuito integrado|los circuitos integrados]], viene dada por la ecuación: {{Harvnp|Vassighi|Sachdev|2006|p=32}}


: <math>T_J = T_a + P_D \times R_{ja}</math>
: <math>T_J = T_a + P_D \times R_{ja}</math>


en donde T<sub>J</sub> es la temperatura de la unión en ° C, T<sub>a</sub> es la temperatura ambiente en °C, P<sub>D</sub> es la disipación de potencia del circuito integrado en [[Vatio|W]] , y R<sub>ja</sub> es la unión a la [[resistencia térmica]] ambiental en °C / W .
donde T<sub>J</sub> es la temperatura de la unión en °C, T<sub>a</sub> es la temperatura ambiente en °C, P<sub>D</sub> es la disipación de potencia del circuito integrado en [[Vatio|W]], y R<sub>ja</sub> es la unión a la [[resistencia térmica]] ambiental en °C/W.


== Aeroespacial y militar ==
== Aeroespacial y militar ==
Los dispositivos eléctricos y mecánicos utilizados en aplicaciones militares y aeroespaciales pueden necesitar soportar una mayor variabilidad ambiental, incluido el rango de temperatura.
Los dispositivos eléctricos y mecánicos utilizados en aplicaciones militares y aeroespaciales pueden necesitar soportar una mayor variabilidad ambiental, incluido el rango de temperatura.


En el [[Departamento de Defensa de los Estados Unidos|Departamento de Defensa de]] los [[Departamento de Defensa de los Estados Unidos|Estados Unidos]], se definió el Estándar Militar de los Estados Unidos para todos los productos utilizados por las Fuerzas Armadas de los Estados Unidos. El diseño ambiental de un producto y los límites de las pruebas a las condiciones que sufrirá durante toda su vida útil se especifican en [[MIL-STD-810]] , la ''Norma del Método de Prueba'' del ''Departamento de Defensa para Consideraciones de Ingeniería Ambiental y Pruebas de Laboratorio''. {{sfn|United States Department of Defense}}
En el [[Departamento de Defensa de Estados Unidos|Departamento de Defensa]] de los Estados Unidos se ha definido el [[Estándar militar de Estados Unidos|Estándar Militar de los Estados Unidos]] para todos los productos utilizados por las Fuerzas Armadas de los Estados Unidos. El diseño ambiental de un producto y los límites de prueba a las condiciones que sufrirá durante su vida útil se especifican en [[MIL-STD-810]], el ''Estándar de métodos de prueba'' del ''Departamento de Defensa para consideraciones de ingeniería ambiental y pruebas de laboratorio''. {{Harvnp|United States Department of Defense}}


El estándar MIL-STD-810G especifica que la "estabilización de la temperatura de funcionamiento se alcan''za cuando la temperatura de la(s) parte(s) de funcionamiento del elemento de prueba que se considera que tiene el retraso térmico más largo está cambiando a una tasa de no más de 2.0&nbsp;°C (3.6&nbsp;°F) por hora'' ". {{sfn|United States Department of Defense}} También especifica procedimientos para evaluar el rendimiento de los materiales a [[Structural load#Environmental loads|cargas de temperaturas]] extremas. {{sfn|United States Department of Defense|loc=section 2.1.1}}
La norma MIL-STD-810G especifica que "la estabilización de la temperatura de funcionamiento se logra cuando la temperatura de la(s) parte(s) funcional(es) del elemento de prueba que se considera que tiene el retraso térmico más largo está cambiando a una tasa de no más de 2.0&nbsp;°C (3,6&nbsp;°F) por hora". {{Harvnp|United States Department of Defense}} También especifica procedimientos para evaluar el desempeño de los materiales a [[Carga estructural|cargas de temperatura]] extrema. {{Harvnp|United States Department of Defense|loc=section 2.1.1}}


Las palas de las turbinas de motores militares experimentan dos esfuerzos de deformación significativos durante el servicio normal, la [[Deformación por fluencia lenta|deformación]] y [[Fatiga de materiales|la fatiga térmica]] . {{sfn|Branco|Ritchie|Sklenička|1996}} vida útil de un material es ''"altamente dependiente de la temperatura de operación",'' {{sfn|Branco|Ritchie|Sklenička|1996}} y el análisis de fluencia es, por lo tanto, una parte importante de la validación del diseño. Algunos de los efectos del arrastre y la fatiga térmica pueden mitigarse al integrar los sistemas de enfriamiento en el diseño del dispositivo, reduciendo la temperatura máxima experimentada por el metal. {{sfn|Branco|Ritchie|Sklenička|1996}}
Las palas de las turbinas de motores militares experimentan dos tensiones de deformación significativas durante el servicio normal, [[Deformación por fluencia lenta|fluencia]] y [[Fatiga de materiales|fatiga térmica]]. {{Harvnp|Branco|Ritchie|Sklenička|1996}} La vida útil de un material "depende en gran medida de la temperatura de funcionamiento", {{Harvnp|Branco|Ritchie|Sklenička|1996}} y el análisis de la fluencia es, por tanto, una parte importante de la validación del diseño. Algunos de los efectos de la fluencia y la fatiga térmica pueden mitigarse integrando sistemas de enfriamiento en el diseño del dispositivo, reduciendo la temperatura máxima experimentada por el metal. {{Harvnp|Branco|Ritchie|Sklenička|1996}}


== Comercial y minorista ==
== Comercial y minorista ==
Los productos comerciales y minoristas se fabrican con requisitos menos estrictos que los de aplicaciones militares y aeroespaciales. Por ejemplo, los [[microprocesador]]es producidos por [[Intel Corporation]] se fabrican en tres grados: comercial, industrial y ampliado. {{sfn|Pentium Processor Packing Identification Codes|ps=Intel's packaging indicates the processors operating temperature range by denoting it with a grade: 'Q' (commercial grade), 'I' (industrial grade), and 'L' or 'T' (extended grade). It also has an automotive grade 'A'}}
Los productos comerciales y minoristas se fabrican con requisitos menos estrictos que los de aplicaciones militares y aeroespaciales. Por ejemplo, los [[Microprocesador|microprocesadores]] producidos por [[Intel|''Intel Corporation'']] se fabrican en tres grados: comercial, industrial y extendido. {{Harvnp|Pentium Processor Packing Identification Codes|ps=Intel's packaging indicates the processors operating temperature range by denoting it with a grade: 'Q' (commercial grade), 'I' (industrial grade), and 'L' or 'T' (extended grade). It also has an automotive grade 'A'}}


Debido a que algunos dispositivos generan calor durante la operación, pueden requerir [[Disipador|administración térmica]] para garantizar que se encuentren dentro de su rango de temperatura de operación especificado; específicamente, que están operando a la temperatura máxima de funcionamiento del dispositivo o por debajo de esta. {{sfn|Intel Corporation}} [[Computer cooling|enfriar]] un microprocesador montado en una configuración comercial o minorista típica, se requiere "un disipador térmico correctamente montado en el procesador y un flujo de aire efectivo a través del chasis del sistema". {{sfn|Intel Corporation}} sistemas están diseñados para proteger al procesador de condiciones de funcionamiento inusuales, como "temperaturas del aire ambiente más altas de lo normal o falla de un componente de gestión térmica del sistema (como un ventilador del sistema)", {{sfn|Intel Corporation}} aunque en "un diseño adecuado sistema, esta característica nunca debe activarse ". {{sfn|Intel Corporation}} enfriamiento y otras técnicas de gestión térmica pueden afectar el rendimiento y el nivel de ruido. {{sfn|Intel Corporation}} posible que se requieran estrategias de [[Aislamiento acústico|mitigación del ruido]] en las aplicaciones residenciales para garantizar que el nivel de ruido no sea incómodo.
Debido a que algunos dispositivos generan calor durante el funcionamiento, es posible que requieran [[Disipador|gestión térmica]] para garantizar que se encuentren dentro de su rango de temperatura de funcionamiento especificado; específicamente, que están funcionando a la temperatura máxima de funcionamiento del dispositivo o por debajo de ella. {{Harvnp|Intel Corporation}} El [[Enfriamiento de computadoras|enfriamiento]] de un microprocesador montado en una configuración comercial o minorista típica requiere "un disipador de calor correctamente montado en el procesador y un flujo de aire efectivo a través del chasis del sistema". {{Harvnp|Intel Corporation}} Estos sistemas están diseñados para proteger el procesador de condiciones de funcionamiento inusuales, como "temperaturas del aire ambiente más altas de lo normal o falla de un componente de gestión térmica del sistema (como un ventilador del sistema)", {{Harvnp|Intel Corporation}} aunque en "un diseño adecuado sistema, esta función nunca debe activarse". {{Harvnp|Intel Corporation}} El enfriamiento y otras técnicas de gestión térmica pueden afectar el rendimiento y el nivel de ruido. {{Harvnp|Intel Corporation}}Es posible que se requieran estrategias de [[Aislamiento acústico|mitigación del ruido]] en aplicaciones residenciales para garantizar que el nivel de ruido no sea incómodo.


La vida útil y la eficacia de la batería se ven afectadas por la temperatura de funcionamiento. {{sfn|Crompton|2000}} eficacia se determina comparando la vida útil alcanzada por la batería como porcentaje de su vida útil alcanzada a 20&nbsp;°C contra la temperatura. [[Resistencia eléctrica|La carga óhmica]] y la temperatura de operación a menudo determinan conjuntamente la velocidad de descarga de una batería. {{sfn|Crompton|2000|p=figure 30.33}} Además, si la temperatura de operación esperada para una batería primaria se desvía del rango típico de 10 ° C a 25 ° C, entonces la temperatura de operación "a menudo tendrá una influencia en el tipo de batería seleccionada para la aplicación. {{sfn|Crompton|2000|loc=section 2.1|p=2/5}} Se ha demostrado que la recuperación de energía de la [[Batería de litio|batería de dióxido de azufre y litio]] parcialmente agotada mejora cuando "aumenta adecuadamente la temperatura de funcionamiento de la batería". {{sfn|Dougal|Gao|Jiang|2005}}
La vida útil y la eficacia de la batería se ven afectadas por la temperatura de funcionamiento. {{Harvnp|Crompton|2000}} La eficacia se determina comparando la vida útil alcanzada por la batería como un porcentaje de su vida útil alcanzada a 20&nbsp;° C frente a la temperatura. La [[Resistencia eléctrica|carga óhmica]] y la temperatura de funcionamiento a menudo determinan conjuntamente la velocidad de descarga de una batería. {{Harvnp|Crompton|2000|p=figure 30.33}} Además, si la temperatura de funcionamiento esperada para una [[Celda primaria|batería primaria]] se desvía del típico en el rango de 10&nbsp;°C hasta 25&nbsp;°C, la temperatura de funcionamiento "a menudo influirá en el tipo de batería seleccionada para la aplicación". {{Harvnp|Crompton|2000|loc=section 2.1|p=2/5}} Se ha demostrado que la recuperación de energía de una [[Batería de litio|batería de dióxido de azufre de litio]] parcialmente agotada mejora cuando "aumenta adecuadamente la temperatura de funcionamiento de la batería". {{Harvnp|Dougal|Gao|Jiang|2005}}


== Biología ==
== Biología ==
Los mamíferos intentan mantener una temperatura corporal confortable en diversas condiciones mediante [[termorregulación]] , parte de la [[homeostasis]] de los mamíferos. La temperatura normal más baja de un mamífero, la [[Temperatura basal|temperatura corporal basal]] , se alcanza durante el sueño. En las mujeres, se ve afectada por la ovulación, causando un patrón bifásico que puede ser utilizado como un componente de la conciencia de la [[Fertility awareness|fertilidad]] .
Los mamíferos intentan mantener una temperatura corporal agradable en diversas condiciones mediante la [[termorregulación]], que forma parte de la [[homeostasis]] de los mamíferos. La temperatura normal más baja de un mamífero, la [[Temperatura basal|temperatura corporal basal]], se alcanza durante el sueño. En las mujeres, se ve afectada por la ovulación, lo que provoca un patrón bifásico que puede utilizarse como un componente de la [[Conciencia de fertilidad|conciencia de la fertilidad]].


En los humanos, el [[hipotálamo]] regula el [[metabolismo]] y, por lo tanto, la [[Metabolismo basal|tasa metabólica basal]] . Entre sus funciones se encuentra la regulación de la temperatura corporal. La temperatura corporal central es también uno de los marcadores de fase clásicos para medir la sincronización del [[ritmo circadiano]] de un individuo. {{sfn|Benloucif|Guico|Reid|Wolfe|2005}}
En los seres humanos, el [[hipotálamo]] regula el [[metabolismo]] y, por tanto, la [[tasa metabólica basal]]. Entre sus funciones se encuentra la regulación de la temperatura corporal. La temperatura corporal central es también uno de los marcadores de fase clásicos para medir la sincronización del [[ritmo circadiano]] de un individuo. {{Harvnp|Benloucif|Guico|Reid|Wolfe|2005}}


Los cambios en la [[Human body temperature|temperatura]] normal del cuerpo humano pueden causar molestias. El cambio más común es la [[fiebre]], una elevación temporal del punto de ajuste termorregulador del cuerpo, generalmente alrededor de 1–2&nbsp;°C (1.8–3.6&nbsp;°F). [[Hipertermia|La hipertermia]] es una condición aguda causada por el cuerpo que absorbe más calor del que puede disiparse, mientras que la [[hipotermia]] es una condición en la cual la temperatura central del cuerpo desciende por debajo de la requerida para el metabolismo normal, y es causada por la incapacidad del cuerpo para reponer el calor perdido ante el medio ambiente. {{sfn|Marx|2010|p=1870}}
Los cambios en la [[Temperatura corporal humana|temperatura normal del cuerpo humano]] pueden provocar malestar. El cambio más común de este tipo es la [[fiebre]], una elevación temporal del punto de ajuste termorregulador del cuerpo, por lo general alrededor de 1 a 2&nbsp;°C (1,8–3,6&nbsp;°F). La [[hipertermia]] es una afección aguda causada por el cuerpo que absorbe más calor del que puede disipar, mientras que la [[hipotermia]] es una afección en la que la temperatura central del cuerpo cae por debajo de la requerida para el metabolismo normal, y que es causada por la incapacidad del cuerpo para reponer el calor que está perderse en el medio ambiente. {{Harvnp|Marx|2010|p=1870}}


== Notas ==
== Notas ==
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<references group="" responsive=""></references>


== Referencias ==
== Referencias ==
 
{{refbegin|30em}}
[[Categoría:Category:Temperatura]]
* {{cite journal|journal=Journal of Biological Rhythms|url=http://jbr.sagepub.com/cgi/content/abstract/20/2/178|title=Stability of Melatonin and Temperature as Circadian Phase Markers and Their Relation to Sleep Times in Humans|last1=Benloucif|first1=S.|last2=Guico|first2=M.J.|last3=Reid|first3=K.J.|last4=Wolfe|first4=L.F.|last5=L'Hermite-Baleriaux|first5=M.|last6=Zee|first6=P.C.|publisher=SAGE Publications|year=2005|volume=20|issue=2|pages=178–188|issn=0748-7304|doi=10.1177/0748730404273983|pmid=15834114|accessdate=27 de enero de 2010|ref=harv}}
[[Categoría:Wikipedia:Páginas con traducciones sin revisar]]
* {{cite book|title=Mechanical behaviour of materials at high temperature|last=Branco|first=Carlos Moura|last2=Ritchie|first2=Robert O.|last3=Sklenička|first3=Václav|publisher=Springer|year=1996|isbn=978-0-7923-4113-0}}
* {{cite book|title=Battery reference book|chapter=Effects of operating temperature on service life|last=Crompton|first=Thomas Roy|publisher=Newnes|year=2000|isbn=978-0-7506-4625-3|ref=harv}}
* {{cite journal|journal=Journal of Power Sources|title=Effectiveness analysis of energy reclamation from partially depleted batteries|last1=Dougal|first1=Robert A.|last2=Gao|first2=Lijun|last3=Jiang|first3=Zhenhua|publisher=Elsevier B.V.|volume=140|issue=2|date=2 de febrero de 2005|pages=409–415|doi=10.1016/j.jpowsour.2004.08.037|ref=harv}}
* {{cite book|title=Rosen's emergency medicine: concepts and clinical practice|edition=7th|last=Marx|first=John|year=2010|publisher=Mosby/Elsevier|location=Philadelphia, PA|isbn=978-0-323-05472-0|ref=harv}}
* {{cite book|title=Rocket and Spacecraft Propulsion: Principles, Practice and New Developments|series=Springer Praxis Books / Astronautical Engineering|last=Turner|first=Martin J. L.|publisher=Springer|year=2009|isbn=978-3-540-69202-7|oclc=475771458|ref=harv}}
* {{cite book|title=Thermal and Power Management of Integrated Circuits|series=Integrated Circuits and Systems|last1=Vassighi|first1=Arman|last2=Sachdev|first2=Manoj|date=2006|isbn=9780387257624|ref=harv}}
* {{cite web|url=http://www.altera.com/devices/common/ind/ind-temp.html#table1|title=Enhanced temperature device support|publisher=[[Altera]] Corporation|accessdate=27 de febrero de 2014|ref={{harvid|Altera Corporation}}}}
* {{cite web|url=http://www.analog.com/static/imported-files/rarely_asked_questions/moreInfo_raq_resistors.html|title=Resistors in Analog Circuitry|publisher=[[Analog Devices]]|accessdate=27 de febrero de 2014|ref={{harvid|Analog Devices}}}}
* {{cite web|url=http://www.intel.com/cd/channel/reseller/asmo-na/eng/products/server/platform/5000/integrate/platform-integ/thermal-guideline/35981.htm#thermal%20management|title=Intel Xeon Processor&nbsp;— Thermal Management|publisher=Intel Corporation|accessdate=27 de enero de 2010|ref={{harvid|Intel Corporation}}}}
* {{cite web|url=http://www.intel.com/support/processors/pentium/sb/cs-011035.htm|title=Intel Pentium Processor Packing Identification Codes|publisher=[[Intel Corporation]]|date=12 de mayo de 2004|accessdate=27 de enero de 2010|ref={{harvid|Pentium Processor Packing Identification Codes}}}}
* {{cite web|title=MIL-STD-810G: Test Method Standard for Environmental Engineering Considerations and Laboratory Tests|url=http://www.dtc.army.mil/publications/MIL-STD-810G.pdf|publisher=[[United States Department of Defense]]|date=31 de octubre de 2008|ref={{harvid|United States Department of Defense}}|deadurl=yes|archiveurl=https://web.archive.org/web/20110927224842/http://www.dtc.army.mil/publications/MIL-STD-810G.pdf|archivedate=27 de septiembre de 2011|df=}}
{{refend}}

{{Control de autoridades}}
[[Categoría:Producción]]

Revisión del 03:23 7 feb 2021

Una temperatura de funcionamiento o temperatura de operación es la temperatura a la que funciona un dispositivo eléctrico o mecánico. El dispositivo funcionará eficazmente dentro de un rango de temperatura específico que varía según la función del dispositivo y el contexto de la aplicación, y varía desde la temperatura mínima de funcionamiento hasta la temperatura máxima de funcionamiento (o temperatura máxima de funcionamiento). Fuera de este rango de temperaturas de funcionamiento seguras, el dispositivo puede fallar.

Es un componente de la ingeniería de confiabilidad.

De manera similar, los sistemas biológicos tienen un rango de temperatura viable, que podría denominarse "temperatura de funcionamiento".

Rangos

La mayoría de los dispositivos se fabrican en varios grados de temperatura. Las calificaciones ampliamente aceptadas [1]​ son:

  • Comercial: 0 ° hasta 70 ° C
  • Industrial: −40 ° hasta 85 ° C
  • Militar: −55 ° hasta 125 ° C

No obstante, cada fabricante define sus propios grados de temperatura, por lo que los diseñadores deben prestar mucha atención a las especificaciones reales de la hoja de datos. Por ejemplo, Maxim Integrated utiliza cinco grados de temperatura para sus productos: [2]

  • Militar completo: −55 °C hasta 125 °C
  • Automotriz: −40 °C hasta 125 °C
  • AEC-Q100 Nivel 2: −40 °C hasta 105 °C
  • Industrial extendido: −40 °C hasta 85 °C
  • Industrial: −20 °C hasta 85 °C

El uso de dichos grados asegura que un dispositivo sea adecuado para su aplicación y resistirá las condiciones ambientales en las que se utiliza. Los rangos de temperatura de funcionamiento normales se ven afectados por varios factores, como la disipación de energía del dispositivo. [3]​ Estos factores se utilizan para definir una "temperatura umbral" de un dispositivo, es decir, su temperatura máxima de funcionamiento normal y una temperatura máxima de funcionamiento más allá de la cual el dispositivo dejará de funcionar. Entre estas dos temperaturas, el dispositivo funcionará a un nivel no pico. [4]​ Por ejemplo, una resistencia puede tener una temperatura umbral de 70 °C y una temperatura máxima de 155 °C, entre los cuales presenta un derrateo térmico. [3]

Para dispositivos eléctricos, la temperatura de funcionamiento puede ser la temperatura de unión (TJ) del semiconductor en el dispositivo. La temperatura de la unión se ve afectada por la temperatura ambiente y, para los circuitos integrados, viene dada por la ecuación: [5]

donde TJ es la temperatura de la unión en °C, Ta es la temperatura ambiente en °C, PD es la disipación de potencia del circuito integrado en W, y Rja es la unión a la resistencia térmica ambiental en °C/W.

Aeroespacial y militar

Los dispositivos eléctricos y mecánicos utilizados en aplicaciones militares y aeroespaciales pueden necesitar soportar una mayor variabilidad ambiental, incluido el rango de temperatura.

En el Departamento de Defensa de los Estados Unidos se ha definido el Estándar Militar de los Estados Unidos para todos los productos utilizados por las Fuerzas Armadas de los Estados Unidos. El diseño ambiental de un producto y los límites de prueba a las condiciones que sufrirá durante su vida útil se especifican en MIL-STD-810, el Estándar de métodos de prueba del Departamento de Defensa para consideraciones de ingeniería ambiental y pruebas de laboratorio. [6]

La norma MIL-STD-810G especifica que "la estabilización de la temperatura de funcionamiento se logra cuando la temperatura de la(s) parte(s) funcional(es) del elemento de prueba que se considera que tiene el retraso térmico más largo está cambiando a una tasa de no más de 2.0 °C (3,6 °F) por hora". [6]​ También especifica procedimientos para evaluar el desempeño de los materiales a cargas de temperatura extrema. [7]

Las palas de las turbinas de motores militares experimentan dos tensiones de deformación significativas durante el servicio normal, fluencia y fatiga térmica. [8]​ La vida útil de un material "depende en gran medida de la temperatura de funcionamiento", [8]​ y el análisis de la fluencia es, por tanto, una parte importante de la validación del diseño. Algunos de los efectos de la fluencia y la fatiga térmica pueden mitigarse integrando sistemas de enfriamiento en el diseño del dispositivo, reduciendo la temperatura máxima experimentada por el metal. [8]

Comercial y minorista

Los productos comerciales y minoristas se fabrican con requisitos menos estrictos que los de aplicaciones militares y aeroespaciales. Por ejemplo, los microprocesadores producidos por Intel Corporation se fabrican en tres grados: comercial, industrial y extendido. [9]

Debido a que algunos dispositivos generan calor durante el funcionamiento, es posible que requieran gestión térmica para garantizar que se encuentren dentro de su rango de temperatura de funcionamiento especificado; específicamente, que están funcionando a la temperatura máxima de funcionamiento del dispositivo o por debajo de ella. [10]​ El enfriamiento de un microprocesador montado en una configuración comercial o minorista típica requiere "un disipador de calor correctamente montado en el procesador y un flujo de aire efectivo a través del chasis del sistema". [10]​ Estos sistemas están diseñados para proteger el procesador de condiciones de funcionamiento inusuales, como "temperaturas del aire ambiente más altas de lo normal o falla de un componente de gestión térmica del sistema (como un ventilador del sistema)", [10]​ aunque en "un diseño adecuado sistema, esta función nunca debe activarse". [10]​ El enfriamiento y otras técnicas de gestión térmica pueden afectar el rendimiento y el nivel de ruido. [10]​Es posible que se requieran estrategias de mitigación del ruido en aplicaciones residenciales para garantizar que el nivel de ruido no sea incómodo.

La vida útil y la eficacia de la batería se ven afectadas por la temperatura de funcionamiento. [11]​ La eficacia se determina comparando la vida útil alcanzada por la batería como un porcentaje de su vida útil alcanzada a 20 ° C frente a la temperatura. La carga óhmica y la temperatura de funcionamiento a menudo determinan conjuntamente la velocidad de descarga de una batería. [12]​ Además, si la temperatura de funcionamiento esperada para una batería primaria se desvía del típico en el rango de 10 °C hasta 25 °C, la temperatura de funcionamiento "a menudo influirá en el tipo de batería seleccionada para la aplicación". [13]​ Se ha demostrado que la recuperación de energía de una batería de dióxido de azufre de litio parcialmente agotada mejora cuando "aumenta adecuadamente la temperatura de funcionamiento de la batería". [14]

Biología

Los mamíferos intentan mantener una temperatura corporal agradable en diversas condiciones mediante la termorregulación, que forma parte de la homeostasis de los mamíferos. La temperatura normal más baja de un mamífero, la temperatura corporal basal, se alcanza durante el sueño. En las mujeres, se ve afectada por la ovulación, lo que provoca un patrón bifásico que puede utilizarse como un componente de la conciencia de la fertilidad.

En los seres humanos, el hipotálamo regula el metabolismo y, por tanto, la tasa metabólica basal. Entre sus funciones se encuentra la regulación de la temperatura corporal. La temperatura corporal central es también uno de los marcadores de fase clásicos para medir la sincronización del ritmo circadiano de un individuo. [15]

Los cambios en la temperatura normal del cuerpo humano pueden provocar malestar. El cambio más común de este tipo es la fiebre, una elevación temporal del punto de ajuste termorregulador del cuerpo, por lo general alrededor de 1 a 2 °C (1,8–3,6 °F). La hipertermia es una afección aguda causada por el cuerpo que absorbe más calor del que puede disipar, mientras que la hipotermia es una afección en la que la temperatura central del cuerpo cae por debajo de la requerida para el metabolismo normal, y que es causada por la incapacidad del cuerpo para reponer el calor que está perderse en el medio ambiente. [16]

Notas

  1. https://www.cactus-tech.com/wp-content/uploads/2019/03/Commercial-and-Industrial-Grade-Products.pdf
  2. https://www.maximintegrated.com/en/markets/military-aerospace.html
  3. a b Analog Devices,.
  4. Analog Devices,, Power dissipation.
  5. Vassighi y Sachdev, 2006, p. 32.
  6. a b United States Department of Defense,.
  7. United States Department of Defense,, section 2.1.1.
  8. a b c Branco, Ritchie y Sklenička, 1996.
  9. Pentium Processor Packing Identification Codes,. Intel's packaging indicates the processors operating temperature range by denoting it with a grade: 'Q' (commercial grade), 'I' (industrial grade), and 'L' or 'T' (extended grade). It also has an automotive grade 'A'
  10. a b c d e Intel Corporation,.
  11. Crompton, 2000.
  12. Crompton, 2000, p. figure 30.33.
  13. Crompton, 2000, section 2.1.
  14. Dougal, Gao y Jiang, 2005.
  15. Benloucif et al., 2005.
  16. Marx, 2010, p. 1870.

Referencias