Gestión térmica (electrónica)

Regulación de la temperatura de los circuitos electrónicos para evitar ineficiencias o fallos.

Disipador de calor de aletas rectas de 60×60×10 mm con un perfil térmico y trayectorias de flujo de convección forzada animadas en remolino de un ventilador tuboaxial, predichas mediante un paquete de análisis CFD .
Disipador de calor radial con perfil térmico y trayectorias de flujo de convección forzada en remolino (mediante análisis CFD)
Disipador de calor de aletas con perfil térmico y trayectorias de flujo de convección Dione (mediante análisis CFD)
Disipador de calor en una computadora de estación de trabajo
Impresión artística de un disipador de calor de placa base , renderizada con POV-Ray
Enfriador termoeléctrico de convección libre (enfriador Peltier) con contornos de temperatura de superficie del disipador de calor y trayectorias de flujo de aire más cálido ascendente y aire más frío descendente, predichas mediante un paquete de análisis CFD .
Disipador de calor de CPU con ventilador conectado
Un disipador de calor (aluminio) que incorpora un tubo de calor (cobre)

Todos los dispositivos y circuitos electrónicos generan un exceso de calor y, por lo tanto, requieren una gestión térmica para mejorar la confiabilidad y evitar fallas prematuras . La cantidad de calor emitido es igual a la potencia de entrada, si no hay otras interacciones energéticas. [1] Existen varias técnicas de enfriamiento, incluidos varios estilos de disipadores de calor , refrigeradores termoeléctricos , sistemas y ventiladores de aire forzado , tubos de calor y otros. En casos de temperaturas ambientales extremadamente bajas, puede ser necesario calentar los componentes electrónicos para lograr un funcionamiento satisfactorio. [2]

Descripción general

Resistencia térmica de los dispositivos

Esto se suele citar como la resistencia térmica de la unión a la caja del dispositivo semiconductor . Las unidades son °C/W. Por ejemplo, un disipador de calor clasificado en 10 °C/W se calentará 10 °C más que el aire circundante cuando disipa 1 vatio de calor. Por lo tanto, un disipador de calor con un valor bajo de °C/W es más eficiente que un disipador de calor con un valor alto de °C/W. [3] Dados dos dispositivos semiconductores en el mismo encapsulado, una resistencia de unión a ambiente más baja (R θJ-C ) indica un dispositivo más eficiente. Sin embargo, al comparar dos dispositivos con diferentes resistencias térmicas de encapsulado sin matriz (p. ej. DirectFET MT vs. wirebond 5x6mm PQFN), sus valores de resistencia de unión a ambiente o de unión a caja pueden no correlacionarse directamente con sus eficiencias comparativas. Los diferentes paquetes de semiconductores pueden tener diferentes orientaciones de matriz, diferente masa de cobre (u otro metal) alrededor de la matriz, diferentes mecanismos de unión de la matriz y diferentes espesores de moldeo, todo lo cual podría producir valores de resistencia de unión a carcasa o de unión a ambiente significativamente diferentes y, por lo tanto, podría oscurecer los números de eficiencia general.

Constantes de tiempo térmicas

La masa térmica de un disipador de calor puede considerarse como un condensador (que almacena calor en lugar de carga) y la resistencia térmica como una resistencia eléctrica (que proporciona una medida de la velocidad a la que se puede disipar el calor almacenado). Juntos, estos dos componentes forman un circuito RC térmico con una constante de tiempo asociada dada por el producto de R y C. Esta cantidad puede utilizarse para calcular la capacidad de disipación de calor dinámica de un dispositivo, de forma análoga al caso eléctrico. [4]

Material de interfaz térmica

Un material de interfaz térmica o masilla (también conocido como TIM ) se utiliza para rellenar los huecos entre las superficies de transferencia térmica , como entre microprocesadores y disipadores de calor , con el fin de aumentar la eficiencia de la transferencia térmica . Tiene un valor de conductividad térmica más alto en la dirección Z que en la dirección XY.

Aplicaciones

Computadoras personales

Debido a los recientes avances tecnológicos y al interés del público, el mercado minorista de disipadores de calor ha alcanzado un máximo histórico. A principios de la década de 2000, se fabricaron CPU que emitían cada vez más calor que antes, lo que aumentó los requisitos de sistemas de refrigeración de calidad.

El overclocking siempre ha implicado mayores necesidades de refrigeración, y los chips inherentemente más calientes significaban más preocupaciones para los entusiastas. Los disipadores de calor eficientes son vitales para los sistemas informáticos overclockeados porque cuanto mayor sea la tasa de refrigeración de un microprocesador, más rápido puede funcionar el ordenador sin inestabilidad; por lo general, un funcionamiento más rápido conduce a un mayor rendimiento. Muchas empresas compiten ahora para ofrecer el mejor disipador de calor para los entusiastas del overclocking de PC . Entre los fabricantes de disipadores de calor de posventa destacados se incluyen: Aero Cool, Foxconn , Thermalright , Thermaltake , Swiftech y Zalman . [ cita requerida ]

Soldadura

En ocasiones se utilizaban disipadores de calor temporales al soldar placas de circuitos, para evitar que el calor excesivo dañara los componentes electrónicos sensibles cercanos. En el caso más simple, esto significa sujetar parcialmente un componente con una pinza de cocodrilo de metal pesado o una abrazadera similar. Los dispositivos semiconductores modernos, que están diseñados para ensamblarse mediante soldadura por reflujo , generalmente pueden tolerar temperaturas de soldadura sin sufrir daños. Por otro lado, los componentes eléctricos, como los interruptores magnéticos de láminas, pueden funcionar mal si se exponen a soldadores de mayor potencia, por lo que esta práctica todavía se usa mucho. [5]

Baterías

En las baterías utilizadas para vehículos eléctricos, el rendimiento nominal de la batería generalmente se especifica para temperaturas de trabajo en algún lugar del rango de +20 °C a +30 °C; sin embargo, el rendimiento real puede desviarse sustancialmente de esto si la batería funciona a temperaturas más altas o, en particular, más bajas, por lo que algunos automóviles eléctricos tienen calefacción y refrigeración para sus baterías. [6]

Metodologías

Disipadores de calor

Los disipadores de calor se utilizan ampliamente en electrónica y se han vuelto esenciales para la microelectrónica moderna. En el uso común, es un objeto metálico que entra en contacto con la superficie caliente de un componente electrónico , aunque en la mayoría de los casos, un material de interfaz térmica delgado media entre las dos superficies. Los microprocesadores y los semiconductores de manejo de potencia son ejemplos de dispositivos electrónicos que necesitan un disipador de calor para reducir su temperatura mediante el aumento de la masa térmica y la disipación de calor (principalmente por conducción y convección y, en menor medida, por radiación ). Los disipadores de calor se han vuelto casi esenciales para los circuitos integrados modernos como microprocesadores , DSP , GPU y más.

Un disipador de calor generalmente consta de una estructura metálica con una o más superficies planas para asegurar un buen contacto térmico con los componentes a enfriar, y una serie de protuberancias en forma de peine o aleta para aumentar el contacto de la superficie con el aire y, por lo tanto, la tasa de disipación de calor.

A veces se utiliza un disipador de calor junto con un ventilador para aumentar la velocidad del flujo de aire sobre el disipador de calor. Esto mantiene un gradiente de temperatura mayor al reemplazar el aire calentado más rápido que la convección. Esto se conoce como sistema de aire forzado.

Placa fría

La colocación de una placa metálica gruesa conductora, denominada placa fría, como interfaz de transferencia de calor entre una fuente de calor y un fluido frío que fluye (o cualquier otro disipador de calor) puede mejorar el rendimiento de refrigeración. En dicha disposición, la fuente de calor se enfría debajo de la placa gruesa en lugar de enfriarse en contacto directo con el fluido refrigerante. Se ha demostrado que la placa gruesa puede mejorar significativamente la transferencia de calor entre la fuente de calor y el fluido refrigerante mediante la conducción de la corriente térmica de una manera óptima. Las dos ventajas más atractivas de este método son que no se necesita potencia de bombeo adicional ni superficie de transferencia de calor adicional, lo que es bastante diferente de las aletas (superficies extendidas).

Principio

Los disipadores de calor funcionan transfiriendo de manera eficiente la energía térmica ("calor") de un objeto a alta temperatura a un segundo objeto a una temperatura más baja con una capacidad térmica mucho mayor . Esta rápida transferencia de energía térmica lleva rápidamente al primer objeto al equilibrio térmico con el segundo, lo que reduce la temperatura del primer objeto y cumple la función del disipador de calor como dispositivo de enfriamiento. El funcionamiento eficiente de un disipador de calor depende de la transferencia rápida de energía térmica del primer objeto al disipador de calor y del disipador de calor al segundo objeto.

El diseño más común de un disipador de calor es un dispositivo metálico con muchas aletas. La alta conductividad térmica del metal combinada con su gran área de superficie da como resultado una rápida transferencia de energía térmica al aire circundante, más frío. Esto enfría el disipador de calor y todo aquello con lo que esté en contacto térmico directo. El uso de fluidos (por ejemplo, refrigerantes en refrigeración) y material de interfaz térmica (en la refrigeración de dispositivos electrónicos) garantiza una buena transferencia de energía térmica al disipador de calor. De manera similar, un ventilador puede mejorar la transferencia de energía térmica del disipador de calor al aire.

Construcción y materiales

Un disipador de calor generalmente consta de una base con una o más superficies planas y una serie de protuberancias en forma de peine o aleta para aumentar el área de superficie del disipador de calor en contacto con el aire y, por lo tanto, aumentar la tasa de disipación de calor. Si bien un disipador de calor es un objeto estático, un ventilador a menudo lo ayuda al proporcionar un mayor flujo de aire sobre el disipador de calor, manteniendo así un gradiente de temperatura mayor al reemplazar el aire calentado más rápidamente de lo que logra la convección pasiva sola; esto se conoce como un sistema de aire forzado .

Lo ideal es que los disipadores de calor estén hechos de un buen conductor térmico, como plata , oro , cobre o aleación de aluminio . El cobre y el aluminio se encuentran entre los materiales más utilizados para este propósito en los dispositivos electrónicos. El cobre (401 W/(m·K) a 300 K) es significativamente más caro que el aluminio (237 W/(m·K) a 300 K), pero también es aproximadamente el doble de eficiente como conductor térmico . El aluminio tiene la importante ventaja de que se puede formar fácilmente por extrusión , lo que hace posible secciones transversales complejas. El aluminio también es mucho más ligero que el cobre, lo que ofrece menos tensión mecánica en los componentes electrónicos delicados. Algunos disipadores de calor hechos de aluminio tienen un núcleo de cobre como compensación. La superficie de contacto del disipador de calor (la base) debe ser plana y lisa para garantizar el mejor contacto térmico con el objeto que necesita refrigeración. Con frecuencia se utiliza una grasa conductora térmica para garantizar un contacto térmico óptimo; dichos compuestos a menudo contienen plata coloidal . Además, un mecanismo de sujeción, tornillos o adhesivo térmico sujetan el disipador de calor firmemente al componente, pero específicamente sin presión que pueda aplastar el componente.

Actuación

El rendimiento del disipador de calor (que incluye convección libre, convección forzada, refrigeración por líquido y cualquier combinación de estos) es una función del material, la geometría y el coeficiente general de transferencia de calor de la superficie. En general, el rendimiento térmico del disipador de calor por convección forzada se mejora al aumentar la conductividad térmica de los materiales del disipador de calor, al aumentar el área de superficie (generalmente al agregar superficies extendidas, como aletas o metal espumoso) y al aumentar el coeficiente general de transferencia de calor del área (generalmente al aumentar la velocidad del fluido, como al agregar ventiladores, bombas, etc.).

Las calculadoras de disipadores de calor en línea de empresas como Novel Concepts, Inc. y en www.heatsinkcalculator.com [7] pueden estimar con precisión el rendimiento de los disipadores de calor por convección natural y forzada. Para geometrías de disipadores de calor más complejas, o disipadores de calor con múltiples materiales o múltiples fluidos, se recomienda el análisis de dinámica de fluidos computacional (CFD) (consulte los gráficos en esta página). [ cita requerida ]

Refrigeración por aire convectivo

Este término describe el enfriamiento del dispositivo mediante las corrientes de convección del aire caliente que se dejan escapar de los confines del componente para ser reemplazados por aire más frío. Dado que el aire caliente normalmente sube, este método generalmente requiere ventilación en la parte superior o en los costados de la carcasa para que sea efectivo.

Refrigeración por aire forzado

Si se introduce más aire en un sistema del que se bombea hacia afuera (debido a un desequilibrio en la cantidad de ventiladores), esto se conoce como flujo de aire "positivo", ya que la presión dentro de la unidad es mayor que la del exterior.

Un flujo de aire equilibrado o neutral es el más eficiente, aunque un flujo de aire ligeramente positivo puede resultar en una menor acumulación de polvo si se filtra adecuadamente.

Tubos de calor

Un tubo de calor es un dispositivo de transferencia de calor que utiliza la evaporación y condensación de un "fluido de trabajo" o refrigerante de dos fases para transportar grandes cantidades de calor con una diferencia muy pequeña de temperatura entre las interfaces caliente y fría. Un tubo de calor típico consta de un tubo hueco sellado hecho de un metal termoconductor como cobre o aluminio , y una mecha para devolver el fluido de trabajo del evaporador al condensador. El tubo contiene tanto líquido saturado como vapor de un fluido de trabajo (como agua , metanol o amoníaco ), quedando excluidos todos los demás gases. El tubo de calor más común para la gestión térmica de la electrónica tiene una envoltura y una mecha de cobre, con agua como fluido de trabajo. Se utiliza cobre/metanol si el tubo de calor necesita funcionar por debajo del punto de congelación del agua, y los tubos de calor de aluminio/amoníaco se utilizan para enfriar la electrónica en el espacio.

La ventaja de los tubos de calor es su gran eficiencia en la transferencia de calor. La conductividad térmica de los tubos de calor puede alcanzar los 100.000 W/m K, en contraste con el cobre, que tiene una conductividad térmica de alrededor de 400 W/m K. [8]

Placas de enfriamiento Peltier

Las placas de enfriamiento Peltier / ˈ p ɛ l t i . / aprovechan el efecto Peltier para crear un flujo de calor entre la unión de dos conductores de electricidad diferentes mediante la aplicación de una corriente eléctrica. [9] Este efecto se utiliza comúnmente para enfriar componentes electrónicos e instrumentos pequeños. En la práctica, muchas de estas uniones se pueden disponer en serie para aumentar el efecto a la cantidad de calentamiento o enfriamiento requerida.

No hay partes móviles, por lo que una placa Peltier no requiere mantenimiento. Tiene una eficiencia relativamente baja, por lo que generalmente se utiliza refrigeración termoeléctrica para dispositivos electrónicos, como sensores infrarrojos, que necesitan funcionar a temperaturas inferiores a la temperatura ambiente. Para enfriar estos dispositivos, la naturaleza de estado sólido de las placas Peltier compensa su baja eficiencia. Las uniones termoeléctricas suelen tener una eficiencia de alrededor del 10 % de la del refrigerador de ciclo de Carnot ideal , en comparación con el 40 % que se logra con los sistemas de ciclo de compresión convencionales.

Refrigeración por aire a chorro sintético

Un chorro sintético se produce mediante un flujo continuo de vórtices que se forman alternando breves expulsiones y aspiraciones de aire a través de una abertura, de modo que el flujo neto de masa es cero. Una característica única de estos chorros es que se forman completamente a partir del fluido de trabajo del sistema de flujo en el que se despliegan y pueden producir un momento neto en el flujo de un sistema sin inyección neta de masa al sistema.

Los ventiladores de chorro sintéticos no tienen partes móviles y, por lo tanto, no requieren mantenimiento. Debido a los altos coeficientes de transferencia de calor, la alta confiabilidad pero los caudales generales más bajos, los ventiladores de chorro sintéticos se utilizan generalmente a nivel de chip y no a nivel de sistema para refrigeración. Sin embargo, dependiendo del tamaño y la complejidad de los sistemas, se pueden utilizar para ambos fines en ocasiones. [ cita requerida ]

Aceleración de fluidos electrostáticos

Un acelerador electrostático de fluidos (AFE) es un dispositivo que bombea un fluido, como el aire, sin partes móviles. En lugar de utilizar aspas giratorias, como en un ventilador convencional, un AFE utiliza un campo eléctrico para impulsar moléculas de aire cargadas eléctricamente. Como las moléculas de aire normalmente tienen carga neutra, el AFE primero debe crear algunas moléculas cargadas, o iones. Por lo tanto, hay tres pasos básicos en el proceso de aceleración de fluidos: ionizar las moléculas de aire, utilizar esos iones para empujar muchas más moléculas neutras en una dirección deseada y luego recapturar y neutralizar los iones para eliminar cualquier carga neta.

El principio básico se conoce desde hace tiempo, pero sólo en los últimos años se han producido avances en el diseño y la fabricación de dispositivos EFA que pueden permitirles encontrar aplicaciones prácticas y económicas, como por ejemplo en el microenfriamiento de componentes electrónicos.

Acontecimientos recientes

Más recientemente, se están investigando materiales de alta conductividad térmica, como disipadores de refrigeración de diamante sintético y arseniuro de boro, para proporcionar una mejor refrigeración. Se ha informado que el arseniuro de boro tiene una alta conductividad térmica y una alta conductancia de límite térmico con transistores de nitruro de galio y, por lo tanto, un mejor rendimiento que las tecnologías de refrigeración de diamante y carburo de silicio. Por ejemplo, con financiación del Departamento de Defensa de los EE. UU ., se han llevado a cabo investigaciones que utilizan transistores de nitruro de galio de alta densidad de potencia con diamantes sintéticos como conductores térmicos. [10] [11] Además, algunos disipadores de calor están construidos con múltiples materiales con características deseables, como materiales de cambio de fase , que pueden almacenar una gran cantidad de energía debido a su calor de fusión . [ cita requerida ]

Simulación térmica de la electrónica

Las simulaciones térmicas brindan a los ingenieros una representación visual de la temperatura y el flujo de aire dentro del equipo. Las simulaciones térmicas permiten a los ingenieros diseñar el sistema de enfriamiento; optimizar un diseño para reducir el consumo de energía, el peso y el costo; y verificar el diseño térmico para garantizar que no haya problemas cuando se construya el equipo. La mayoría del software de simulación térmica utiliza técnicas de dinámica de fluidos computacional para predecir la temperatura y el flujo de aire de un sistema electrónico.

Diseño

A menudo se requiere una simulación térmica para determinar cómo enfriar eficazmente los componentes dentro de las limitaciones de diseño. La simulación permite el diseño y la verificación del diseño térmico del equipo en una etapa muy temprana y durante todo el diseño de las piezas electrónicas y mecánicas. El diseño teniendo en cuenta las propiedades térmicas desde el principio reduce el riesgo de realizar cambios de diseño de último momento para solucionar problemas térmicos.

El uso de la simulación térmica como parte del proceso de diseño permite la creación de un diseño de producto óptimo e innovador que funciona según las especificaciones y cumple con los requisitos de confiabilidad de los clientes. [12]

Optimizar

Es fácil diseñar un sistema de refrigeración para casi cualquier equipo si se dispone de espacio, potencia y presupuesto ilimitados. Sin embargo, la mayoría de los equipos tendrán una especificación rígida que deja un margen de error limitado. Existe una presión constante para reducir los requisitos de potencia, el peso del sistema y los componentes de coste, sin comprometer el rendimiento ni la fiabilidad. La simulación térmica permite experimentar con la optimización, como modificar la geometría del disipador de calor o reducir la velocidad de los ventiladores en un entorno virtual, lo que es más rápido, más barato y más seguro que la experimentación y la medición físicas.

Verificar

Tradicionalmente, la primera vez que se verifica el diseño térmico del equipo es después de que se ha construido un prototipo. El dispositivo se enciende, quizás dentro de una cámara ambiental, y se miden las temperaturas de las partes críticas del sistema utilizando sensores como termopares. Si se descubre algún problema, el proyecto se retrasa mientras se busca una solución. Es posible que sea necesario un cambio en el diseño de una PCB o una pieza de la carcasa para solucionar el problema, lo que llevará tiempo y costará una cantidad significativa de dinero. Si se utiliza la simulación térmica como parte del proceso de diseño del equipo, se identificará el problema de diseño térmico antes de construir un prototipo. Solucionar un problema en la etapa de diseño es más rápido y más económico que modificar el diseño después de crear un prototipo.

Software

Existe una amplia gama de herramientas de software diseñadas para la simulación térmica de la electrónica, entre las que se incluyen 6SigmaET, IcePak de Ansys y FloTHERM de Mentor Graphics .

Entornos de telecomunicaciones

Se deben tomar medidas de gestión térmica para acomodar equipos con alta liberación de calor en salas de telecomunicaciones. Las técnicas genéricas de refrigeración suplementaria o localizada, así como las soluciones de refrigeración llave en mano desarrolladas por los fabricantes de equipos, son soluciones viables. Dichas soluciones podrían permitir que los equipos con alta liberación de calor se alojen en una oficina central que tenga una densidad de calor igual o cercana a la capacidad de refrigeración disponible en el climatizador central.

Según Telcordia GR-3028, Gestión térmica en centrales de telecomunicaciones, la forma más común de refrigerar internamente los equipos de telecomunicaciones modernos es mediante el uso de múltiples ventiladores de alta velocidad para crear un enfriamiento por convección forzada. Aunque en el futuro se puedan introducir sistemas de refrigeración líquida directa e indirecta, el diseño actual de los nuevos equipos electrónicos está orientado a mantener el aire como medio de refrigeración. [13]

Se requiere un enfoque "holístico" bien desarrollado para comprender los problemas actuales y futuros de gestión térmica. La refrigeración de espacios, por un lado, y la refrigeración de equipos, por el otro, no pueden considerarse como dos partes aisladas de un desafío térmico general. El objetivo principal del sistema de distribución de aire de una instalación de equipos es distribuir el aire acondicionado de manera que los equipos electrónicos se enfríen de manera eficaz. La eficiencia general de la refrigeración depende de cómo el sistema de distribución de aire mueve el aire a través de la sala de equipos, cómo los equipos mueven el aire a través de los bastidores de los equipos y cómo estos flujos de aire interactúan entre sí. Los altos niveles de disipación de calor dependen en gran medida de una integración perfecta de los diseños de refrigeración de equipos y refrigeración de salas.

Las soluciones ambientales existentes en las instalaciones de telecomunicaciones tienen limitaciones inherentes. Por ejemplo, la mayoría de las oficinas centrales más antiguas tienen espacio limitado disponible para las grandes instalaciones de conductos de aire que se requieren para enfriar las salas de equipos con alta densidad de calor. Además, se desarrollan rápidamente gradientes de temperatura pronunciados si se produce una interrupción del sistema de refrigeración; esto ha sido bien documentado mediante modelos informáticos y mediciones y observaciones directas. Aunque se puedan implementar sistemas de respaldo ambiental, hay situaciones en las que no serán de ayuda. En un caso reciente, el equipo de telecomunicaciones de una importante oficina central se sobrecalentó y los servicios críticos se interrumpieron debido a un apagado total del sistema de refrigeración iniciado por una falsa alarma de humo.

Un obstáculo importante para una gestión térmica eficaz es la forma en que se informan actualmente los datos de liberación de calor. Los proveedores generalmente especifican la liberación máxima de calor (de placa de identificación) del equipo. En realidad, la configuración del equipo y la diversidad del tráfico darán como resultado cifras de liberación de calor significativamente menores.

Clases de refrigeración de equipos

Como se indica en GR-3028, la mayoría de los entornos de equipos mantienen pasillos delanteros (de mantenimiento) fríos y pasillos traseros (de cableado) calientes, donde el aire de suministro frío se envía a los pasillos delanteros y el aire caliente se elimina de los pasillos traseros. Este esquema proporciona múltiples beneficios, incluida una refrigeración eficaz de los equipos y una alta eficiencia térmica.

En la clase de refrigeración de salas tradicional utilizada por la mayoría de los proveedores de servicios, la refrigeración de los equipos se beneficiaría de ubicaciones de entrada y salida de aire que ayuden a mover el aire desde el pasillo delantero hasta el pasillo trasero. Sin embargo, el patrón tradicional de adelante hacia abajo hasta arriba hacia atrás ha sido reemplazado en algunos equipos por otros patrones de flujo de aire que pueden no garantizar una refrigeración adecuada de los equipos en áreas de alta densidad de calor.

Una clasificación de equipos (estantes y gabinetes) en clases de Equipos de Enfriamiento (EC) sirve para clasificar los equipos con respecto a las ubicaciones de entrada de aire de enfriamiento y salida de aire caliente, es decir, los esquemas o protocolos de flujo de aire del equipo.

La sintaxis de la clase EC proporciona un “lenguaje común” importante y flexible. Se utiliza para desarrollar objetivos de liberación de calor (HRT, por sus siglas en inglés), que son importantes para la confiabilidad de la red, la planificación de equipos y espacios y la planificación de la capacidad de la infraestructura. Los HRT tienen en cuenta las limitaciones físicas del entorno y los criterios de referencia ambientales, incluida la capacidad de flujo de aire de suministro, la difusión del aire en el espacio del equipo y las interacciones entre la distribución del aire y el equipo. Además de utilizarse para desarrollar los HRT, la clasificación EC se puede utilizar para demostrar el cumplimiento en las hojas de productos, proporcionar especificaciones de diseño internas o especificar requisitos en las órdenes de compra.

La clasificación de refrigeración de salas (RC-Class) se refiere a la forma en que se acondiciona (enfría) el espacio general del equipo. El objetivo principal de las RC-Classes es proporcionar una clasificación y descripción lógica de los esquemas o protocolos de refrigeración de salas heredados y no heredados en el entorno de la oficina central. Además de utilizarse para desarrollar HRT, la clasificación RC se puede utilizar en especificaciones de diseño internas de la oficina central o en órdenes de compra.

Las clases de refrigeración suplementaria (SC-Class) proporcionan una clasificación de las técnicas de refrigeración suplementaria. Los proveedores de servicios utilizan soluciones de refrigeración suplementaria/localizada para complementar la capacidad de refrigeración (por ejemplo, para tratar la aparición de “puntos calientes”) proporcionada por el protocolo general de refrigeración de la sala, tal como se expresa en la RC-Class.

Impacto económico

El consumo de energía de los equipos de telecomunicaciones representa actualmente un alto porcentaje de la energía total consumida en las oficinas centrales. La mayor parte de esta energía se libera posteriormente en forma de calor al espacio circundante de los equipos. Dado que la mayor parte del consumo de energía restante de la oficina central se destina a enfriar la sala de equipos, el impacto económico de hacer que los equipos electrónicos sean energéticamente eficientes sería considerable para las empresas que utilizan y operan equipos de telecomunicaciones. Reduciría los costos de capital para los sistemas de soporte y mejoraría las condiciones térmicas en la sala de equipos.

Véase también

Referencias

  1. ^ Cengel, Yunus; Ghajar, Afshin (2015). Transferencia de calor y masa: fundamentos y aplicaciones (PDF) . McGraw Hill. pp. Capítulo 15. ISBN 978-0073398181.
  2. ^ "Manual técnico de OSHA (OTM) - Sección III: Capítulo 4 - Estrés térmico - Administración de seguridad y salud ocupacional". www.osha.gov .
  3. ^ "El efecto del enfriamiento por aire forzado en las clasificaciones térmicas de los disipadores de calor" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 2016-03-03 . Consultado el 2010-06-29 .
  4. ^ 4 CUESTIONES SOBRE MATERIALES - Materiales para el empaquetado y la interconexión electrónicos de alta densidad - The National Academies Press. 1990. doi :10.17226/1624. hdl :2060/19900017733. ISBN 978-0-309-04233-8.
  5. ^ "Interruptores Reed - Electrónica en Meccano". www.eleinmec.com .
  6. ^ "Gestión térmica de la batería". www.mpoweruk.com .
  7. ^ "Calculadora de disipador de calor: análisis y diseño de disipadores de calor en línea". heatsinkcalculator.com .
  8. ^ "Tubos de calor de enfriamiento localizado: cuándo utilizar tubos de calor, placas HiK™, cámaras de vapor y enfriamiento por conducción". www.1-act.com .
  9. ^ "Referencia técnica termoeléctrica: Introducción al enfriamiento termoeléctrico". Ferrotec . Consultado el 30 de abril de 2014 .
  10. ^ "Un nuevo chip recubierto de diamantes artificiales promete radares más pequeños y potentes". Defense One . 2023-11-16 . Consultado el 2023-11-30 .
  11. ^ Manuel, Rojoef (17 de noviembre de 2023). "Raytheon modernizará sensores de radiofrecuencia tácticos para DARPA". The Defense Post . Consultado el 30 de noviembre de 2023 .
  12. ^ "Libro blanco: Simulación térmica en el proceso de diseño". Archivado desde el original el 4 de marzo de 2016. Consultado el 27 de agosto de 2015 .
  13. ^ GR-3028-CORE, Gestión Térmica en Centrales de Telecomunicaciones: Thermal GR-3028, Telcordia.

Lectura adicional

  • Ogrenci-Memik, Seda (2015). Gestión del calor en circuitos integrados: monitorización y refrigeración en chip y a nivel de sistema . Londres, Reino Unido: The Institution of Engineering and Technology. ISBN 9781849199353.OCLC 934678500  .
  • "Las nuevas láminas de nanotubos de carbono ofrecen el mejor rendimiento de disipación de calor del mundo". IEEE Spectrum: noticias sobre tecnología, ingeniería y ciencia . 7 de diciembre de 2017. Consultado el 9 de diciembre de 2017 .
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