¿Por qué es popular el disipador térmico de aluminio extruido?

Ya se trate de refrigerar CPU, componentes electrónicos de potencia o módulos LED, los disipadores son esenciales para evitar el sobrecalentamiento. Los disipadores de aluminio extruido son la opción más común, y se utilizan en dispositivos que van desde ordenadores a unidades industriales.

Los disipadores de aluminio extruido son populares porque la extrusión ofrece una producción rentable, rendimiento térmico y diseño flexible.

Explicaré por qué este proceso funciona tan bien, cómo la conductividad térmica guía la forma, qué geometrías personalizadas son posibles y dónde se utilizan más.

¿Qué hace que la extrusión sea ideal para los disipadores térmicos?

La extrusión es la clave para producir perfiles de disipadores económicos y eficientes en grandes volúmenes.

La extrusión de aluminio puede producir secciones transversales complejas, espaciado estrecho entre aletas y utillaje de bajo coste, todo ello fundamental para las aplicaciones de disipadores térmicos.

Principales ventajas de la extrusión

Cuando diseñé un sistema de refrigeración para una fresadora industrial, la extrusión permitía fabricar miles de aletas en un perfil delgado, algo imposible con el mecanizado o la fundición a ese coste.

¿Cómo influye la conductividad térmica en el diseño?

La conductividad térmica del material indica su capacidad de propagación del calor, un factor crucial para la eficacia del disipador.

La elevada conductividad térmica del aluminio (~205 W/m-K) lo convierte en un buen equilibrio entre rendimiento, peso y facilidad de fabricación.

Comparación de materiales

El cobre conduce el calor casi el doble de bien, pero cuesta más y es más pesado. El aluminio ofrece sencillez, buena conducción y posibilidad de extrusión.

Impacto en el diseño

• Número de aletas y espaciado: Unas aletas más juntas aumentan la superficie. Pero el espaciado debe equilibrar el flujo de aire y la resistencia térmica.
• Grosor de la base: Las bases más gruesas reducen la resistencia térmica pero añaden peso.
• Altura de las aletas: Las aletas más altas mejoran la transferencia de calor, pero pueden balancearse o doblarse.
• Orientación: Las aletas verticales favorecen la convección natural; las horizontales pueden necesitar refrigeración activa.

En mi trabajo sobre matrices de LED, los disipadores extruidos con densas aletas verticales permiten que los LED funcionen 30 °C más fríos con la misma potencia.

¿Qué formas personalizadas son posibles?

La extrusión permite dar forma no sólo a aletas rectangulares, sino a variaciones casi infinitas de la sección transversal.

Se puede extruir casi cualquier sección transversal 2D con una complejidad razonable: aletas divididas, soportes en L, tubos de calor, clips, canales múltiples y puntos de montaje.

Ejemplos de formas

1. Aletas rectas - aletas paralelas clásicas
2. Aletas - pernos extruidos o postes circulares
3. Perfiles de peine o escalera - para huella o caudal de aire específicos
4. Bridas de montaje integradas - agujeros para pernos y ranuras para tornillos incorporados
5. Canales de tubo de calor divididos - integrar directamente las superficies de los tubos
6. Perfiles híbridos - combinar aletas con piezas del chasis o elementos del soporte

La adición de pequeños resaltes, canales y elementos de montaje en una pieza extruida elimina el mecanizado secundario y el montaje.

En un caso, añadí pestañas de montaje incorporadas a los disipadores para los módulos de potencia, ahorrando 15% coste y tiempo de montaje en comparación con la adición de soportes más tarde.

¿Qué industrias las utilizan más?

Los disipadores de aluminio extruido están por todas partes: desde ordenadores hasta paneles solares.

Se utilizan mucho en electrónica, iluminación LED, conversión de potencia, automoción, telecomunicaciones y maquinaria industrial.

Aplicaciones industriales típicas

En el campo de la electrónica solar, diseñamos un perfil de disipador que envuelve el chasis y combina disipador y carcasa en una sola pieza extruida. Esto redujo el tiempo de montaje y mejoró la refrigeración.

?? Profundiza: Cómo afecta la forma al enfriamiento

1. Aletas por pulgada (FPI)

   • Mayor FPI = mayor superficie = mejor disipación del calor
   • Pero demasiadas aletas restringen el flujo de aire y pueden causar la acumulación de puntos calientes.

2. Espesor de las aletas

   • Las aletas más gruesas distribuyen mejor el calor pero pesan más

3. Relación entre la base y la aleta

   • El equilibrio ideal mantiene la propagación del calor en la base al tiempo que proporciona suficiente superficie

4. Orientación del flujo de aire

   • La convección natural frente al aire forzado (ventiladores) afecta a la separación y altura de las aletas

5. Espaciado y canales de flujo de aire

   • Los perfiles pueden incluir canales internos o disposiciones en peine para dirigir el aire

Mediante el análisis CFD, optimicé un perfil extruido para que las aletas de un LED refrigerado por ventilador se mantuvieran a menos de 3 °C de la temperatura base a 100 W de potencia.

Ponte a prueba

Conclusión

• La extrusión es ideal para disipadores: ofrece complejidad, superficie y rentabilidad.
• Conductividad térmica del aluminio alcanza un punto óptimo entre rendimiento y practicidad.
• Perfiles personalizados resolver problemas reales de ingeniería y reducir el número de piezas.
• Industrias de la electrónica a la energía confían a diario en los disipadores de aluminio extruido.

Si necesita ayuda para optimizar el diseño de perfiles, seleccionar aleaciones o verificar el rendimiento térmico, no tiene más que decírmelo.