Los radiadores proporcionan un manejo térmico para componentes en equipos electrónicos o mecánicos que no pueden disipar el calor lo suficiente a temperaturas moderadas. Por ejemplo, se utilizan para enfriar la unidad central de procesamiento (CPU) y la unidad de procesamiento de gráficos (GPU), transistores de energía y otros dispositivos semiconductores de alta potencia en las computadoras, así como dispositivos optoelectrónicos como láseres y LED. Los radiadores protegen a los componentes críticos del daño o la pérdida de rendimiento al disipar el calor.
El diseño y la función del radiador varían según la configuración del dispositivo. Por lo general, transfieren el calor de los componentes de alta temperatura a través de medios de fluido de baja temperatura (refrigerante de aire o líquido). Están diseñados para tener la superficie máxima en contacto con el medio de enfriamiento. Debido a la conducción natural, el calor se mueve hacia el medio a través del radiador, y la conducción natural ocurre cuando la temperatura ambiente es más baja que la temperatura del radiador. El fluido pasa a través de la superficie del radiador y mueve el calor de la superficie al medio ambiente a través de la difusión y convección térmica. Una superficie más grande puede mejorar esta capacidad.
Tipos de radiadores: pasivo, activo e híbrido
Los radiadores pasivos funcionan a través de la convección natural. El aire caliente boyante genera flujo de aire en el sistema. La ventaja de un sistema de radiador pasivo es que no requiere una fuente de energía o sistema de control secundario para operar.
En comparación con los sistemas pasivos, los radiadores activos son más efectivos para reducir el calor. Utilizan el aire forzado generado por el movimiento de los ventiladores, sopladores o equipos en sí para aumentar el flujo de fluido a través del área caliente. Un ejemplo es cuando el ventilador en una computadora se enciende cuando la computadora se calienta. Las fuerzas del ventilador no cedieron el aire a través de la superficie del radiador, lo que permite expulsar más calor del sistema general.
El disipador de calor híbrido combina ciertos aspectos de los disipadores de calor pasivos y activos. El requisito de temperatura determina el modo de operación del sistema. Cuando la temperatura es baja, el sistema se basa en el enfriamiento pasivo. Cuando la temperatura alcanza un cierto nivel, el aire forzado (enfriamiento activo) se activa para mejorar la capacidad de enfriamiento del sistema de radiador.
Material de disipador de calor
La conductividad térmica de un radiador depende de su material. El material del radiador absorbe la energía térmica y la transfiere al medio ambiente para lograr un enfriamiento eficiente. Requieren alta capacidad de calor y conductividad térmica. El aluminio y el cobre generalmente se usan porque tienen una alta conductividad.
Las aleaciones de aluminio 6060, 6061 y 6063 se usan comúnmente para disipadores de calor debido a sus valores de conductividad térmica. Estos valores dependen del templado de la aleación. El templado es una técnica de tratamiento térmico que aumenta la dureza de una aleación al reducir su dureza.
El cobre tiene el doble de la conductividad térmica del aluminio y es resistente a la corrosión y la contaminación biológica. También tiene propiedades antibacterianas. Sin embargo, el cobre tiene una densidad tres veces que la del aluminio, es más costoso y tiene una ductilidad más pobre.
Mercado y aplicaciones:
Automóviles, electrónica de consumo, comunicación de datos y telecomunicaciones, industrial, médico, militar y aeroespacial, electrónica de transporte, incluidas computadoras (CPU y GPU), vehículos (controladores de vehículos eléctricos), paquetes de baterías, telecomunicaciones.
