OPTIMIZACIÓN DE DISIPADORES TÉRMICOS NO CONVENCIONALES PARA LA GESTIÓN TÉRMICA EN ELECTRÓNICA DE POTENCIA

Abstract

Este trabajo se basa en la transmisión de calor centrándose en los mecanismos básicos como la conducción y convección, estos conceptos se aplicarán para el diseño de disipadores de calor buscando diseños mas optimizados que permitan ser una alternativa a los disipadores convencionales. Estos diseños se basan en geometrías no convencionales como viene a ser el logo de SEMCV, los paneles creados por las abejas, o la curva de Gosper, geometrías que se repiten de forma continua. Para poder evaluar el desempeño de los disipadores se utilizarán varias figuras de merito que permiten analizar y cuantificar la optimización de los diseños, destacan Cooling System Performance Index (CSPI) que evalúa la optimización volumétrica del disipador y un ratio adimensional como propuesta propia que relaciona la superficie y el volumen del disipador (¿SV ). Al mismo tiempo se quiere comprobar la veracidad de estas figuras de merito ya que se realizarán simulaciones contrarias a los casos en los que deben utilizarse, de esta forma se harán simulaciones para un numero reducido de aletas y para una reducción en la potencia de disipación de calor. De esta forma se comprueba que es necesario un valor mínimo de volumen que se traduce en un valor mínimo de aletas y en potencias de disipación mayores a 0.7 W. Una vez comprobadas las figuras de merito se evaluarán en distintos regímenes que son en convección natural y en convección forzada dentro de ellos se evaluara la posición de la base del disipador para buscar la posición mas optima que sera en posición horizontal. Al mismo tiempo se evaluara el tamaño de las celdas que componen las aletas de los disipadores redu- ciendo ligeramente su volumen y reduciendo la superficie de esta forma se obtiene una mejora en el desempeño de los disipadores para el tamaño 2 reduciendo la resistencia térmica y la temperatura máxima alcanzada por el disipador tanto en convección natural con en convec- ción forzada. De forma general todos los disipadores con geometrías no convencionales tienen mejores desempeños salvo para el disipador con geometría de Gosper Cross. Para finalizar se realizará un breve estudio económico en el que respecto a los costes materiales los disipadores no convencionales al presentar menos volumen reducen su peso en cuanto al coste por kilogra- mo de aluminio son mucho mas baratos, es el proceso de fabricación y el post procesado el que eleva los costes de los disipadores no convencionales muy por encima de los convencionales.