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Resistencia Térmica de Disipador de 7.6cm en diferentes longitudes. Anodizado, Aletas hacia Arriba y disipación Pasiva

Publicado por Leonardo Moreno Urbieta en

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Fig.1 Muestra los datos experimentales (columna izquierda) y los coeficientes de ajuste para una ecuación de la forma Axb+C. Las diferentes curvas corresponden a diferentes longitudes (10,20,30,40,50 y 60cm) en un disipador de 7.6cm de ancho con Anodizado Negro y las aletas hacia arriba en disipación pasiva. [NOTA: Si la imagen se ve muy pequeña, se ve mucho mejor si la abres en una pestaña nueva]

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 Fig. 2. Muestra el disipador usado para las pruebas. La flecha con letra 'g' indica la dirección de la gravedad. El punto A indica la zona donde realicé las mediciones de temperatura (el termopar va dentro de un orificio en la base del disipador, como se ve en la Fig. 3 de este otro post). La resistencia usada fue una OMEGA de poliamida de 7.6cm x 7.6cm modelo KHVLA-303/10. La resistencia siempre está ubicada a la mitad del disipador para todas las longitudes.


En este blog post presento las ecuaciones que pueden ayudar a predecir la temperatura que alcanzaría el disipador de 7.6cm en longitudes de 20,30,40,50 y 60cm.

Para todas las longitudes de la Fig.1 realicé las mediciones con un termopar dentro de la base del disipador (punto A de la Fig. 2). El elemento eléctrico que genera el calor es una resistencia de poliamida OMEGA de 7.6cm x 7.6cm.

En general, la resistencia térmica de un disipador comercial se presenta como el coeficiente de una ecuación lineal Ax + b [Ec. 1], donde A es el coeficiente que representa la resistencia térmica, x es la potencia en calor entregada por el dispositivo y b idealmente sería la temperatura ambiente (cuando x=0)

Sin embargo, en todas las mediciones que he realizado con el tiempo y en el caso de disipación pasiva, un ajuste lineal no parece adecuado sobre todo cuando se incluyen potencias de calor entregado entre 5 y 10W.

Es por ello que mejor opté por generar un ajuste con una ecuación potencial que tuviera un mejor acercamiento a los datos experimentales, pues es de mayor utilidad para mis clientes.

La ecuación potencial tiene la forma Axb+C [Ec. 2]. La Fig.1 contiene los datos experimentales así como las líneas de ajuste y las gráficas con los coeficientes de la Ec.2.

Para mayor claridad, a continuación presento las ecuaciones completas con sus respectivas longitudes.

Longitud (cm)  Ecuación de Resistencia Térmica
20 T = 3.508 * W 0.795 + 24.76
30 T = 2.780 * W 0.810 + 24.73
40 T = 2.194 * W 0.843 + 24.80
50 T = 2.048 * W 0.848 + 24.59
60 T = 1.855 * W 0.864 + 24.72

 

Tabla 1. Muestra las ecuaciones que predicen la temperatura del disipador en función del calor entregado. La variable W corresponde a la cantidad de calor entregado al disipador y T es la temperatura del disipador en el punto A [Fig.2]. Calibrado a una temperatura ambiente de 25ºC.

Observaciones:

1) Todas las temperaturas están normalizadas a 25ºC. Para obtener la temperatura del disipador correspondiente a una temperatura ambiente diferente, solo hay que sumar o restar la diferencia con respecto a 25ºC. Ejemplo: La ecuación para una longitud de 20cm predice una temperatura de 103ºC para una cantidad de calor de 50W a una temp. ambiente de 25ºC. Para una temp. ambiente de 30ºC, la temperatura sería de 108ºC.

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