Abstract:
En este proyecto se realizó el análisis de transferencia de calor de dos métodos de
refrigeración implementados en el procesador de un Raspberry Pi: un disipador de calor y
un termosifón. A través de este análisis y por medio de las termografías realizadas tras
implementar dichos métodos se pudo caracterizar tanto el comportamiento térmico del
elemento de refrigeración como el comportamiento operativo del procesador una vez se
implementó el método de refrigeración. Para realizar este análisis se utilizaron modelos
teóricos para cada uno de los elementos: en el caso del disipador se adoptó un modelo
presentado por Cengel y Ghajar, mientras que para el termosifón se caracterizó como una
resistencia térmica equivalente que contemplaba tanto la conducción como la convección
que este elemento experimenta, para luego obtener la conductividad térmica equivalente
del elemento. A través del uso de estos modelos se logró determinar que el disipador de
calor presentaba un mayor flujo de calor disipado al ambiente, mientras que la
implementación del termosifón hizo que la temperatura operativa del procesador fuera
menor.
Posteriormente, se realizaron simulaciones en ANSYS para representar las pruebas
realizadas con cada dispositivo y verificar que los resultados térmicos proporcionados por
estas simulaciones se apegaran a las mediciones prácticas. Para realizar estas simulaciones se introdujeron las condiciones determinadas por el ambiente de prueba y el calor de entrada en cada dispositivo y se modificó la velocidad del viento de la simulación para que las condiciones ambientales de la simulación fueran realistas, parámetro que se determinó al comparar el coeficiente de transferencia de calor por convección calculado teóricamente con el valor simulado en ANSYS. Se concluyó que bajo condiciones de simulación que se apegaran a la realidad los resultados térmicos de ANSYS eran cercanos a los valores medidos prácticamente al utilizar modelos de simulación que representaran de forma correcta los modelos teóricos adoptados para representar cada uno de los elementos de refrigeración.
