Comparación de termosifón y disipador de calor como métodos de refrigeración para un procesador.

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.