Conocimiento

En procesos industriales, una transferencia de calor intercambia el calor generado por un dispositivo lejos de ese dispositivo a un medio fluido, como aire o un líquido refrigerante. De esta manera, el calor se dispersa, lo que facilita el mantenimiento del dispositivo a niveles de temperatura óptimos. Este proceso se emplea comúnmente en numerosos dispositivos domésticos e industriales, como computadoras, semiconductores y optoelectrónica, donde la capacidad de disipación de la parte o componente no es suficiente para regular el calor por sí mismo. Este proceso también se conoce como disipador de calor.

Un disipador de calor bien diseñado maximizará el área de superficie en contacto con el medio de enfriamiento que lo rodea. Los factores importantes que afectan el rendimiento general y la eficiencia de un disipador de calor son la velocidad del aire, el material utilizado, el diseño de la protuberancia y el tratamiento de la superficie.

Los materiales más comunes utilizados para la transferencia efectiva de calor son el cobre y el aluminio, ya que estos metales son, con mucho, los mejores conductores de calor. Y aunque el cobre tiene muchas propiedades deseables, como su eficiencia térmica, la versatilidad, el peso ligero y el bajo costo del aluminio lo convierten en una excelente opción para aplicaciones de transferencia de calor.

¿QUÉ TIPOS DE PROCESOS UTILIZAN INTERCAMBIOS DE CALOR?

Las instalaciones industriales, como las plantas de energía nuclear y de combustibles fósiles tradicionales, las plantas químicas, las plantas de desalinización y las instalaciones marinas utilizan aleaciones metálicas para tubos de intercambio de calor. La resistencia a la corrosión es una propiedad importante en tales instalaciones, especialmente en ambientes de agua salada. Tanto el cobre como el aluminio ofrecen aleaciones que funcionan bien en estas aplicaciones.

Otra aplicación común para las aleaciones de metal con buena conductividad térmica son los utensilios de cocina, ya que desea poder transferir rápidamente el calor de la estufa a los alimentos que se encuentran dentro. El aluminio es una opción popular en ollas y sartenes de metal gracias a su combinación favorable de alta conductividad y bajo costo.

Debido a que el aluminio conduce el calor aproximadamente seis veces mejor que el acero, su mayor conductividad térmica lo convierte en una opción popular para la soldadura y la reparación de moldes. Las soldaduras de aluminio se solidifican más rápido y generan una mejor soldadura de retención. La alta conductividad térmica asegura que el calor aplicado a una porción del metal se transfiera rápidamente a las otras secciones, permitiendo que el metal conserve su estabilidad mientras soporta temperaturas más altas. Sin embargo, para minimizar cualquier degradación de la calidad, el aluminio debe soldarse con un calor de alta intensidad a una velocidad rápida.

Como se mencionó anteriormente, un tipo específico de transferencia de calor es un disipador de calor, donde el calor generado por un dispositivo electrónico o mecánico se transfiere a un material de enfriamiento, como aire o fluido. Las computadoras y otros dispositivos electrónicos usan tales transferencias de calor para enfriar las unidades centrales de procesamiento y los procesadores gráficos, que tienden a generar temperaturas muy altas que pueden dañar otros componentes dentro del dispositivo. Las aleaciones de aluminio también se usan comúnmente en las aplicaciones de disipadores de calor empleadas en láseres de alta potencia, placas de circuitos, equipos automotrices, dispositivos de comunicaciones y satélites, amplificadores de audio y equipos de iluminación.

¿POR QUÉ UTILIZAR ALEACIONES DE ALUMINIO PARA LA TRANSFERENCIA DE CALOR?

Las aleaciones de aluminio tienden a ser altamente maleables, lo que permite una variedad mucho mayor en los diseños de perfiles de extrusión de disipadores de calor de aluminio. Debido a que el aluminio es un buen conductor de calor y un reflector de calor, es una excelente opción para aplicaciones de intercambio de calor y como escudo térmico. La aleación de aluminio viene en una gama más amplia de temple a bajo costo en comparación con otros metales. En particular, el aluminio se puede conformar en papel de aluminio, aletas u hojas, por lo que es perfecto para aplicaciones de disipador de calor de todas las rayas.

Los mecanismos de enfriamiento a menudo requieren materiales de alta resistencia con un peso ligero. Solo el aluminio, con sus mejoras en la extrusión de aluminio, ofrece la combinación correcta a costos asequibles. El aluminio ha demostrado repetidamente que tiene una mayor relación resistencia / peso que el acero, el latón o el cobre. Los disipadores de calor de aluminio también pueden conectarse a tierra, una consideración importante en muchas industrias.

Otra ventaja del aluminio es su baja temperatura de fusión que facilita la extrusión, el estampado o la fundición, al tiempo que ofrece altos niveles de complejidad de forma, capacidad dimensional y otras propiedades para aplicaciones de alto volumen. En particular, el aluminio moldeado por inyección puede tener una densidad menor, pero su conductividad térmica sigue siendo alta. Si bien los disipadores de calor de aluminio extruido o fundido a presión pueden ser más fáciles de procesar debido a sus elementos de aleación, estas impurezas son realmente perjudiciales para las propiedades térmicas. Es por eso que el aluminio moldeado por inyección de metal más puro ofrece una mayor conductividad térmica.

¿QUÉ ALEACIONES DE ALUMINIO SON MEJORES PARA USAR?

Cuando se trata de seleccionar la aleación de aluminio para su uso en una aplicación de transferencia de calor, es importante elegir la correcta. El temple de la aleación también es muy importante. Mientras que la aleación de aluminio 1050A tiene uno de los valores de conductividad térmica más altos, es mecánicamente suave. Las aleaciones de aluminio más comunes utilizadas en los disipadores e intercambiadores de calor son 6060 (baja tensión), 6061 y 6063.

RESUMEN

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