¿Qué son los Difusores de Calor?
Los difusores de calor son componentes utilizados para eliminar el calor en ordenadores y otros equipos electrónicos.
Los componentes sometidos a grandes cargas generan mucho calor durante su funcionamiento. Si este calor no se disipa, la temperatura en el interior del equipo puede aumentar y provocar fallos de funcionamiento. Un difusor de calor es un componente plano fijado a dichos componentes sometidos a grandes cargas, normalmente de metal (por ejemplo, aluminio).
Los difusores de calor absorben el calor generado por los propios componentes muy cargados y conducen y distribuyen el calor sobre una gran superficie. Como resultado, el calor se distribuye uniformemente, evitando que aumente la temperatura interna del equipo.
Aplicaciones de los Difusores de Calor
1. Campos de la Informática y las Comunicaciones
Las aplicaciones incluyen CPU y GPU de ordenador, memoria (dispositivos de almacenamiento), unidades de disco duro e impresoras.
CPU son las siglas de Unidad Central de Procesamiento, el componente de un sistema informático que se encarga principalmente del procesamiento aritmético y de control.
Los dispositivos relacionados con la conducción automatizada son actualmente una de las áreas de mayor atención, que involucran no solo a los fabricantes de automóviles sino que también a los fabricantes de productos eléctricos, la industria de TI y otros nuevos participantes.
2. Electrónica del Automóvil
Algunos ejemplos son las unidades de control del motor ECU y las unidades de control del sistema de frenos de los automóviles.
Una ECU (Engine Control Unit) es una unidad de control del motor de un automóvil o un avión. Controla la velocidad del motor, la inyección de combustible y la sincronización del encendido para optimizar la eficiencia del motor y reducir el consumo de combustible y las emisiones.
3. Electrónica de la Aeronave
Incluye los equipos de aviónica y los equipos de comunicaciones.
El equipo de aviónica es un término genérico que designa el equipo electrónico necesario para el funcionamiento y la operación de las aeronaves. Los difusores de calor también desempeñan un papel importante en los equipos de aviónica de las aeronaves.
Por ejemplo, en equipos electrónicos como las pantallas utilizadas en los paneles de instrumentos de los aviones, se utilizan difusores de calor para la CPU y la GPU, que son piezas de alta carga. Los difusores de calor también se utilizan en los equipos de comunicación de los aviones.
Por ejemplo, en las tarjetas de interfaz utilizadas en los equipos de navegación y comunicación de los aviones, se utilizan difusores de calor en las partes de alta carga de los chips para distribuir el calor uniformemente y mantenerlos funcionando correctamente.
Una tarjeta de interfaz es un tipo de tarjeta de expansión informática que proporciona una interfaz (un medio o método para que diferentes sistemas o componentes se comuniquen o funcionen entre sí) entre un ordenador y los dispositivos periféricos. Incluyen principalmente tarjetas de red, tarjetas de sonido y tarjetas gráficas.
4. Sector de los Electrodomésticos
Incluyen los compresores utilizados en los sistemas de refrigeración de frigoríficos, aires acondicionados y congeladores, así como las CPU, GPU, memorias y fuentes de alimentación de smartphones, tabletas y otros dispositivos.
5. Campo de los Componentes Electrónicos
Entre ellos se encuentran los dispositivos semiconductores, los LED y los condensadores electrolíticos. Dispositivos semiconductores es un término genérico para dispositivos electrónicos fabricados a partir de materiales semiconductores utilizados para controlar señales eléctricas.
Hay varios tipos de dispositivos semiconductores, como transistores, diodos, circuitos integrados (CI) y dispositivos ópticos, etc. LED son las siglas de Light Emitting Diode (diodo emisor de luz), un tipo de dispositivo semiconductor que emite luz cuando pasa electricidad a través de él.
Un condensador electrolítico es un componente eléctrico que almacena electricidad y está formado por un electrolito entre dos placas metálicas (electrodos).
6. Ámbito Médico
Algunos ejemplos son los dispositivos láser (equipos de cirugía, terapia y diagnóstico por láser) y los generadores de ultrasonidos (equipos de diagnóstico por imagen y terapia por ultrasonidos).
Tipos de Difusores de Calor
Existen varios tipos de difusores de calor, a saber
1. Difusores de Calor Metálicos
Los difusores de calor metálicos están hechos de metales como el aluminio o el cobre y tienen una alta conductividad térmica y durabilidad. Los difusores de calor metálicos suelen utilizarse en pequeños dispositivos electrónicos, como ordenadores.
2. Esparcidores de Calor Cerámicos
Los dispersores térmicos cerámicos están hechos de cerámica, pueden soportar altas temperaturas y se utilizan principalmente en equipos industriales, automóviles, aviones y centrales eléctricas que se utilizan en entornos de altas temperaturas.
3. Difusores de Calor Poliméricos
Los difusores de calor poliméricos están hechos de termoplásticos y pueden fabricarse a bajo coste. Los difusores de calor poliméricos se utilizan principalmente en pequeños dispositivos electrónicos, pero también en componentes de carga relativamente baja debido a su baja conductividad térmica.
4. Difusores de Calor de Carburo de Silicio
Los difusores de calor de carburo de silicio están hechos de carburo de silicio, que tiene una alta conductividad térmica, y se utilizan en equipos industriales y aeronaves utilizados en entornos de alta temperatura y alta presión.
El carburo de silicio es un compuesto formado por carbono y silicio, representado por la fórmula química SiC. Este compuesto se caracteriza por su alta resistencia al calor, resistencia a la corrosión, dureza, estabilidad química y rendimiento como semiconductor.
5. Esparcidores de Calor de Grafito
Los dispersores térmicos de grafito son materiales conductores del calor hechos de grafito, que tiene una alta conductividad térmica y se utilizan principalmente para refrigerar dispositivos electrónicos y semiconductores.
El grafito tiene una conductividad térmica superior a la del aluminio y es más ligero, por lo que resulta ideal para refrigerar equipos electrónicos. El grafito también tiene un bajo coeficiente de expansión térmica, lo que garantiza un rendimiento estable en entornos de altas temperaturas.
Los disipadores de calor de grafito tienen una microestructura densa y uniforme y una excelente conductividad térmica. Esto permite que el calor se disperse uniformemente en entornos de alta temperatura, evitando la transferencia de calor a los equipos y componentes circundantes. Los dispersores de calor de grafito son también muy finos, lo que permite flexibilidad en el diseño y disposición de los componentes.
El grafito es un alótropo del carbono con una estructura cristalina formada por capas planas muy finas de carbono. El grafito, al igual que el diamante, es un alótropo del carbono, pero a diferencia de éste, es muy blando.
Propiedades de los Difusores de Calor
1. Dispersión del Calor
Los difusores de calor se colocan alrededor de los componentes calientes y dispersan el calor en una amplia zona, impidiendo que se concentre y, por tanto, que el componente se sobre caliente. Están disponibles en varias formas y tamaños.
2. Durabilidad
Los difusores de calor son muy duraderos y pueden utilizarse durante largos periodos de tiempo. Especialmente los de alta calidad son menos propensos a la deformación térmica y la degradación, por lo que mantienen un rendimiento estable.
Se utilizan materiales metálicos, como el aluminio y el cobre, y no metálicos, como la cerámica, y están diseñados para adaptarse a las características y el rendimiento del equipo y a las condiciones ambientales.
Los difusores de calor se utilizan tanto en pequeños equipos electrónicos como en grandes equipos industriales, automóviles, aviones y centrales eléctricas. Estos aparatos están expuestos a temperaturas y presiones más elevadas, por lo que requieren una mayor durabilidad.
Más Información sobre los Difusores de Calor
Diseño Adecuado de Difusores de Calor
Los difusores de calor son cada vez más importantes debido a los avances en la tecnología de tratamiento térmico en consonancia con la creciente densidad de dispositivos semiconductores integrados.
El calor generado por los dispositivos semiconductores que funcionan a altas velocidades es extremadamente localizado y puede alcanzar temperaturas lo suficientemente altas como para destruir los propios dispositivos.
Por ello, el diseño y la disposición adecuados de los ifusores de calor pueden evitar el sobrecalentamiento de los elementos semiconductores y permitir un funcionamiento de alta velocidad y alto rendimiento. Los difusores de calor también mejoran la fiabilidad y prolongan la vida útil de los dispositivos semiconductores.