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    Disipación de Calor en Un Chip

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    Salvador Contreras
    El documento describe el diseño y análisis de dos configuraciones de aletas (Arreglos A y B) para disipar el calor de un chip de computadora. Se realizan cálculos para determinar la tasa de transferencia de calor, eficiencia y efectividad de cada arreglo. Los resultados muestran que el Arreglo B es más eficiente. Sin embargo, la acumulación de polvo entre las aletas reduce la eficiencia de ambos arreglos al aumentar la resistencia térmica.

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    Disipación de Calor en Un Chip

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    Salvador Contreras
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    El documento describe el diseño y análisis de dos configuraciones de aletas (Arreglos A y B) para disipar el calor de un chip de computadora. Se realizan cálculos para determinar la tasa de transferencia de calor, eficiencia y efectividad de cada arreglo. Los resultados muestran que el Arreglo B es más eficiente. Sin embargo, la acumulación de polvo entre las aletas reduce la eficiencia de ambos arreglos al aumentar la resistencia térmica.

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    Disipación de Calor en un Chip

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    El documento describe el diseño y análisis de dos configuraciones de aletas (Arreglos A y B) para disipar el calor de un chip de computadora. Se realizan cálculos para determinar la tasa de transferencia de calor, eficiencia y efectividad de cada arreglo. Los resultados muestran que el Arreglo B es más eficiente. Sin embargo, la acumulación de polvo entre las aletas reduce la eficiencia de ambos arreglos al aumentar la resistencia térmica.

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    El documento describe el diseño y análisis de dos configuraciones de aletas (Arreglos A y B) para disipar el calor de un chip de computadora. Se realizan cálculos para determinar la tasa de transferencia de calor, eficiencia y efectividad de cada arreglo. Los resultados muestran que el Arreglo B es más eficiente. Sin embargo, la acumulación de polvo entre las aletas reduce la eficiencia de ambos arreglos al aumentar la resistencia térmica.

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    DISIPACIÓN DE CALOR EN UN CHIP DE

    COMPUTADORA POR MEDIO DE ALETAS


    Salvador Contreras Pardo h Coeficiente convectivo
    Instituto Tecnológico de Morelia
    k Coeficiente de conducción
    Transferencia de Calor
     f Eficiencia de la aleta

    RESUMEN  0 Eficiencia de todo el arreglo

     f Efectividad de la aleta
    El objetivo del trabajo es exponer los
    resultados obtenidos en la solución de  b Diferencia de temperaturas
    los problemas 3.151 y 3.152 del libro
    utilizado en clase para acreditar la L Longitud
    segunda unidad de la materia de
    q f Tasa de calor en una sola aleta
    transferencia de calor. Se muestran
    los resultados de los cálculos qt Tasa de calor en todo el arreglo
    obtenidos para seleccionar la mejor
    configuración de aletas posible con el N Número de aletas en el arreglo
    objetivo de mantener el chip en una
    temperatura de trabajo óptima. De
    misma forma se toma en cuenta las INTRODUCCIÓN
    condiciones de trabajo máximas, la
    temperatura del ambiente y el polvo Cualquier componente de un aparato
    que puede llegar a influir en la electrónico está sometido a un
    transferencia de calor al arreglo de aumento en su temperatura debido al
    aletas. uso que se le da, entre más potente
    sea el componente más incrementará
    la temperatura del mismo, esto se
    NOMENCLATURA debe a la gran cantidad de energía
    que necesita para funcionar. Las
    Af Área de toda la superficie de la aleta computadoras de hoy en día son
    mucho más potentes y sus chips
    Ac Área de sección transversal de la aleta tienden a calentarse más gracias a
    esto Es por eso que los ingenieros
    Ac ,b Área de contacto con la base necesitan mantener una temperatura
    de trabajo adecuada para que el
    Ab Área de la base
    componente pueda continuar con su
    At Área total funcionamiento sin afectar el
    rendimiento del equipo y sin dañarse.
    P Perímetro Es posible lograr esto utilizando
    buenos sistemas de ventilación, un qf
    f =
    buen diseño de la carcasa o en este hAf b
    caso sistemas de arreglos con aletas
    para mejorar la transferencia de calor, Esta ecuación se utiliza para calcular
    ya que entre mayor superficie de la eficiencia de la aleta.
    contacto más fácil será disipar esa
    sinh(mL) + (h / mk ) cosh(mL)
    energía y el chip podrá trabajar de qf = M
    cosh(mL) + (h / mk )sinh(mL)
    manera adecuada.
    Se utiliza la ecuación anterior para
    calcular la tasa de calor de la aleta
    PROBLEMA PLANTEADO qf
    f =
    Se busca seleccionar la mejor hAc ,bb
    configuración de un arreglo de aletas
    Es utilizada para calcular la efectividad
    para disipar el calor en un chip de
    de la aleta
    computadora y pueda trabajar de la
    manera más adecuada. Se toman en
    cuenta dos arreglos diferentes, ambos
    en una base de 53mm x 57mm. Las RESULTADOS
    aletas están fabricadas de aluminio,
    UTILIZANDO SOFTWARE
    tienen sección transversal cuadrada y
    un coeficiente de conducción de 175
    Se utiliza software para facilitar el
    W/m*k. Se suministra air frío a 25 °C y
    cálculo de cada uno de los arreglos, en
    la temperatura máxima que puede
    este caso se utiliza EES.
    soportar el chip es de 75 °C. Se debe
    considerar que para el arreglo B puede
    entrar polvo y cambiar la tasa de calor
    del arreglo.

    Diseño Sección L N h
    A 3x3mm 30mm 54 w
    125
    m2k
    B 1x1mm 7mm 238 w
    375 2
    mk

    METODOLOGÍA DE CÁLCULO

    Son necesarias varias ecuaciones


    para realizar los cálculos y evaluar la
    mejor opción.
    En la tabla se exponen los resultados
    obtenidos, se puede observar que el
    arreglo B tiene una mayor eficiencia
    que el de A, así como que la tasa de
    transferencia de calor Total en muy
    superior que la de arreglo A. Podemos
    observar cómo individualmente una
    aleta de A tiene una mejor tasa de
    transferencia de calor que una de B,
    pero al ser más en el arreglo B se
    compensa.

    Ahora se analiza suponiendo que se


    forma una capa de polvo entre los
    espacios de las aletas. Es necesario
    realizar el cálculo tomando en cuenta
    las resistencias térmicas.
    CONCLUSIONES
    Podemos concluir con base a los
    cálculos realizados y a las gráficas que
    ambos arreglos tienen buenas
    cualidades para disipar el calor y se
    podría utilizar cualquiera de los dos, se
    tendría que analizar el espacio
    Se realiza la tabla con valores de 0 a 5 disponible y los costos. El polvo hace
    mm de polvo y se pueden observar la que haya variaciones en cuanto a la
    variación de la tasa de calor. tasa de transferencia de calor. Entre
    más polvo haya entre cada aleta, la
    tasa de transferencia de calor va
    disminuyendo por lo que su eficiencia
    y efectividad también disminuyen.

    REFERENCIAS

    Theodore L. Bergman, F. P. (2011).


    Fundamentals of heat and mass
    transfer. Hoboken: John wiley and
    sons .

    Con la tabla se puede obtener una


    gráfica en la que podemos observar
    mejor el comportamiento.

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