Superando los límites de los sistemas de refrigeración
Este sensor en miniatura se diseñó en el seno del proyecto CORA (Sensor for convective and radiative heat loss), financiado con fondos europeos, con el objetivo de detectar la transferencia térmica provocada, de manera independiente, por convección y radiación. Esta investigación resultaba especialmente interesante para el entorno aviónico, caracterizado por su dureza y por la necesidad de refrigerar los equipos electrónicos y mecánicos. Concretamente, los componentes electrónicos, además de depender del paso de la corriente eléctrica para realizar sus funciones, constituyen focos con una carga térmica elevada provocada por el calor generado por un caudal de corriente al atravesar una resistencia. La miniaturización de estos sistemas ha dado lugar a un incremento muy agudo del calor generado por volumen de unidad. La principal característica del nuevo sensor a instalar sobre la superficie de dichos componentes es su tamaño extremadamente reducido. La flexibilidad de su construcción geométrica también garantiza que, en las mismas condiciones de flujo de aire, un giro del sensor no tendría un efecto notable en el resultado de la medición. Con el sensor CORA, la transferencia térmica se determina mediante módulos comerciales del enfriador termoeléctrico, también denominados módulos Peltier. La temperatura superficial se obtiene con un termopar integrado, mientras que dos sensores de flujo térmico actúan como elementos de detección. Se desarrolló un procedimiento específico de calibración para conseguir la precisión necesaria en las mediciones bajo condiciones extremas y se construyó un dispositivo válido para pruebas con el que comprobar, a nivel experimental, las propiedades térmicas y eléctricas de los componentes del sensor. Además de los elementos de detección, la evaluación abarcó los componentes electrónicos, la conexión eléctrica al sistema de registro de datos y la interfaz gráfica de usuario para la medición y la configuración. Las pruebas confirmaron una resolución de corriente de aproximadamente 2 W/m2, valor que puede mejorarse mediante el filtrado. La colocación de varios sensores en serie permite identificar los puntos calientes y, si es necesario, eliminarlos mediante modificaciones estructurales, lo que posibilita la utilización de áreas más grandes para la refrigeración de los componentes de las aeronaves y la disipación pasiva del exceso de calor. El dispositivo de detección desarrollado en el seno del proyecto CORA resulta especialmente atractivo para las arquitecturas de aeronaves más eléctricas del futuro, las cuales plantearán nuevos desafíos relacionados con la gestión de la energía eléctrica.
Palabras clave
Transferencia térmica, sensor, equipo electrónico, aeronave, CORA, pérdida térmica
