Estudio Experimental y Análisis de la Refrigeración de Componentes Electrónicos mediante la Combinación de un Flujo Cruzado y un Chorro Incidente.
Palabras clave : 
Refrigeración en la electrónica.
Flujo cruzado.
Velocimetría de Imágenes de Partículas.
Termografía Infrarroja.
Diseño de Experimentos.
Combinación óptima.
Fecha de publicación: 
30-ene-2014
Fecha de la defensa: 
18-nov-2013
Resumen
En la presente tesis se presenta un estudio experimental sobre la refrigeración de componentes electrónicos mediante la combinación de un flujo cruzado y un chorro incidente (IJCF) empleando aire como fluido refrigerante. Para el análisis y caracterización de la refrigeración, se ha diseñado y construido un banco de ensayos que representa el canal formado por dos placas de circuito impreso en la cual se montan los componentes electrónicos y se realizan los experimentos requeridos para el estudio de la configuración de flujo antes mencionada. Dichos componentes se han representado mediante unos paralelepípedos construidos de manera que simulan elementos disipadores de calor. Dentro de los experimentos realizados se ha caracterizado el campo de flujo alrededor de un componente. Para ello se ha empleado la técnica experimental de Velocimetría de Imágenes de Partículas (PIV) con el objetivo de medir la velocidad instantánea del flujo en varios planos que cubren el espacio alrededor del componente. La velocidad media y las tensiones de Reynolds se obtuvieron a partir del promedio de la velocidad instantánea. El flujo principal mostró un patrón complejo con diferentes estructuras. Para la caracterización del proceso de trasferencia de calor se empleó la técnica de Termografía Infrarroja para medir las distribuciones de temperatura superficial en cada una de las caras del componente disipando calor. A partir de estas mediciones fue posible determinar las características de la refrigeración del componente para cada caso estudiado partiendo de los números de Nusselt. De los estudios llevados a cabo, se ha realizado uno sobre la configuración básica de flujo IJCF para un componente de altura igual a mitad del canal. En este se ha analizado y discutido diferentes características que poseen las estructuras del campo de flujo alrededor del componente y su influencia sobre los fenómenos de la transferencia de calor, así como la influencia de dos parámetros de operación básicos tales como el número del Reynolds del canal y la relación de números de Reynolds entre el chorro y el canal. Además se ha encontrado una correlación entre el comportamiento térmico y las variables del campo de flujo pudiendo establecer una comparación desde el punto de vista energético entre el método de refrigeración convencional de solo Flujo Cruzado (CF) y la configuración de refrigeración de IJCF. Por último se ha realizado un estudio paramétrico mediante el empleo del Diseño de Experimentos con el objetivo de analizar la influencia de los principales parámetros geométricos y de sobre la transferencia de calor y las características del campo de flujo en el componente. A través de este estudio se ha podido obtener la configuración de flujo óptima mediante la cual la refrigeración del componente alcanza una eficiencia superior en comparación a la que se puede obtener a través de la forma convencional de refrigerar.

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