El aire caliente sube y los disipadores de calor: Todo lo que sabes sobre la refrigeración de la electrónica es erróneo

El aire caliente sube y los disipadores de calor

Sobre el Libro

El aire caliente sube y los disipadores de calor: Todo lo que sabes sobre la refrigeración de la electrónica es erróneo (Hot Air Rises and Heat Sinks: Everything You Know About Cooling Electronics Is Wrong) es un libro de 223 páginas escrito por Tony Kordyban. Fue publicado por la editorial ASME Press (American Society of Mechanical Engineers) en el año 1998.

Descripción del Libro

Este popular libro es una recopilación de mitos, errores y lecciones aprendidas de ingenieros en activo relacionados con el campo de la refrigeración de equipos electrónicos. A través de entretenidas anécdotas e historias basadas en su experiencia en Tellabs Operations, Inc. Tony Kordyban cubre las dimensiones básicas de los conceptos de transferencia de calor, en su mayoría a partir de problemas reales que se resolvieron incorrectamente al menos una vez antes de aplicar una técnica correcta. Los 31 capítulos del libro, cada uno sobre un tema importante y relevante, contienen dibujos lineales sencillos para ayudar a ilustrar los conceptos básicos, mientras que el texto proporciona explicaciones técnicas precisas y completas. El enfoque de estudio de casos del libro lo convierte en una referencia extremadamente útil y práctica, y el estilo de escritura claro y entretenido de Kordyban mezcla el tema técnico con el humor y es a la vez interesante e instructivo.

Sobre el autor

Tony Kordyban es especialista en análisis térmico en Tellabs Operations, Inc. un desarrollador y proveedor de equipos de telecomunicaciones que mueve miles de millones de dólares. También ha trabajado en el diseño de embalajes electrónicos y en el análisis térmico en Sola Electric y en los Laboratorios Bell. -Este texto se refiere a una edición agotada o no disponible de este título.

Tabla de Contenido

Capítulo 1: No vendemos aire

Nuestro héroe (el autor) descubre que su nuevo empleador ha incluido en los requisitos de diseño de los productos una especie de folclore de la ingeniería. ¿Debe medir la temperatura real del producto, o sólo la temperatura del aire que sale de las rejillas de ventilación de la parte trasera? Lección: La temperatura de unión como fuente de problemas térmicos.

Capítulo 2: Cada temperatura cuenta una historia

¿A qué temperatura debería estar una resistencia para brillar realmente? ¿Superior o inferior al punto de fusión de la soldadura? Las leyendas de laboratorio siempre mencionan componentes que brillan o soldaduras que se derriten, pero ¿cuál sería la temperatura real? ¿Y cuál es la temperatura ideal para servir un helado? Lección: Poner algunos puntos de referencia en la escala de temperaturas.

Capítulo 3: El control del clima no es natural

Herbie aprende que una cámara ambiental sólo sirve para probar productos que eventualmente se utilizarán sólo en cámaras ambientales. Lecciones: Convección natural vs. forzada; desbordamiento térmico.

Capítulo 4: El diamante es el mejor amigo de un GALD

Lea la letra pequeña de ese epoxi termoconductor. Puede ser un 50% mejor que el epoxi no térmico, pero como conductor sigue siendo un buen aislante. Lección: Conductividad térmica.

Capítulo 5: Líneas en la arena

No le diga a un diseñador de circuitos qué diseño de placa ofrece el peor rendimiento térmico. Lo elegirá como el único que funcionará eléctricamente. Lección: Introducción a la CFD (dinámica de fluidos computacional).

Capítulo 6: ¿Cuándo un disipador de calor no es un disipador de calor?

Más folclore de la tierra de los EE sobre cómo el aluminio tiene la capacidad mágica de absorber el calor como una esponja y enviarlo a un universo paralelo. Lecciones: Convección y superficie; conducción.

Capítulo 7: Compensaciones

Hay compensaciones entre el rendimiento eléctrico, el coste y la temperatura, así que no vale la pena ser DEMASIADO frío. Lección: Límites de funcionamiento de la temperatura de unión.

Capítulo 8: Cfmofobia

Toda una empresa está infectada por el miedo a los dispositivos de aceleración de gases rotativos (ventiladores). Lecciones: Los ventiladores tienen muchos inconvenientes que justificadamente hacen que la gente les tenga miedo, por lo que es mejor planificarlos desde el principio.

Capítulo 9: Sistema de refrigeración por tamiz

Un sistema que se mantiene frío sólo gracias a todas las fugas de aire que se diseñaron accidentalmente en el chasis. Cómo predecir el rendimiento de un sistema de refrigeración que está literalmente lleno de agujeros. Lección: Es casi imposible calcular a mano el flujo de convección natural.

Capítulo 10: Golpear el muro

La convección natural tiene un límite, porque la madre naturaleza no tiene mucha competencia y no se esfuerza en mejorar los procesos. Pero los chips de los ordenadores se calientan cada vez más. Lecciones: Refrigeración por convección natural frente a la forzada.

Capítulo 11: Mantener la cabeza fría

Un ventilador de 25 CFM no da 25 CFM de aire, y Herbie casi pierde la cabeza por ello. La guía para calcular los caudales de los ventiladores se da en el reverso de una servilleta. Lección: La curva de rendimiento del ventilador.

Capítulo 12: Prototipos de temperatura

Enfriar un componente electrónico es diferente a enfriar una fuente de alimentación es diferente a enfriar un ser humano. Establecer objetivos de diseño térmico para un proyecto es algo más que rellenar formularios. Lección: Límites de temperatura de funcionamiento.

Capítulo 13: Datos erróneos

Los libros de datos de los componentes están repletos de especificaciones que sólo son válidas cuando no son importantes, al igual que mi reloj que indica la temperatura, que sólo es preciso cuando no hace demasiado calor o demasiado frío en el exterior. Lección: los límites de temperatura en términos de temperatura del aire no son muy útiles.

Capítulo 14: El pesimismo: Una herramienta de calidad

Herbie y Vlad descubren que dos ventiladores no siempre son más fríos que uno. Lección: Los ventiladores en paralelo no siempre proporcionan redundancia.

Capítulo 15: Soplando en el viento

Ciencia basura y conceptos erróneos en la transferencia de calor. ¿De dónde vienen todas estas tonterías? Empieza con el tiempo de la televisión y el “factor de enfriamiento del viento”. Lección: Ecuación de transferencia de calor por convección forzada.

Capítulo 16: Termopares: La forma más sencilla de medir la temperatura equivocada

La forma más fiable y precisa de medir la temperatura de los componentes también puede explotarle literalmente en la cara si sigue el ejemplo de Herbie. Lección: Cómo funciona un termopar y cómo podría no funcionar.

Capítulo 17: Pero el arco gráfico es bonito

La simulación por ordenador puede predecir la temperatura de los componentes electrónicos incluso antes de que se construyan, y puede equivocarse con ocho decimales, Lección: Más sobre CFD.

Capítulo 18: Demasiado de algo bueno

Los disipadores de calor con aletas parecen tener mucha más superficie en las fotos de las revistas. ¿Cómo es que no funcionan mejor? Lección: la convección funciona con una superficie paralela al flujo de fluido.

Capítulo 19: ¿Software de simulación por ordenador como equipo de pruebas?

Nadie se fía de una simulación por ordenador excepto el tipo que la hizo, y todo el mundo se fía de los datos experimentales excepto el tipo que los hizo. ¿Por qué no combinar los dos y obtener resultados de los que todos puedan desconfiar un poco? Lección: CFD como forma de interpretar los resultados de las pruebas de temperatura.

Capítulo 20: Termotripos

El folclore de los termopares y el debate en curso: ¿Debe soldar sus uniones de termopar o soldarlas? No importa si de todos modos va a medir en el lugar equivocado. Lección: Más detalles sobre el funcionamiento de los termopares.

Capítulo 21: Convección mixta

La convección natural y la convección forzada deberían ser amigas. Por qué hacer que se peleen entre sí, a menos que haya fans de los Chicago Cubs involucrados, y entonces nada tiene que tener sentido de todos modos. Lección: Qué ocurre cuando la convección natural y la forzada trabajan en direcciones opuestas.

Capítulo 22: Una respuesta fiable

¿Cuántos vatios puede manejar con seguridad un componente de 64 plomos? ¿Qué tamaño deben tener las rejillas de ventilación de mi caja? ¿Qué porcentaje del calor sale del lado de la soldadura de una placa de circuito impreso? La respuesta a estas y a la mayoría de las preguntas habituales sobre refrigeración en electrónica es “depende”. Lecciones: Los límites de potencia de los paquetes de componentes y sus limitaciones.

Capítulo 23: ¿Protector solar o cortina de humo?

Un estudio universitario afirma que el protector solar mantiene la piel un 20% más fría que la piel desnuda. Esto es tan obviamente erróneo que incluso un EE puede darse cuenta de ello. Lección: la temperatura no es una escala absoluta.

Capítulo 24: Cuando el 70%C es menos que el 50%C

¿Es más grave una prueba térmica realizada a 70 “C y 1000 pies/min de velocidad del aire que una prueba a 50 “C y o pies/min? No siempre. Lección: La transferencia de calor por convección depende de una combinación de velocidad del aire y diferencia de temperatura, no sólo de la temperatura del aire.

Capítulo 25: Incluso una olla vigilada hierve eventualmente

Roxanne, la becaria, no ha aprendido el folclore de la refrigeración. En lugar de seguir el procedimiento tradicional de laboratorio de esperar una hora y luego registrar la temperatura, en realidad espera hasta que la temperatura alcanza un máximo y se desata el infierno. Lección: Constantes de tiempo térmicas y convección transitoria.

Referencias

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