Novas tecnologias para dissipação de calor

Redação do Site Inovação Tecnológica - 12/12/2003

Duas novas tecnologias para retirar calor de equipamentos eletrônicos poderão permitir que notebooks e outros equipamentos portáteis tenham maior poder de processamento sem correrem o risco de superaquecimento. A criação é dos engenheiros Ari Glezer e Raghav Mahalingam, do Georgia Institute of Technology (Estados Unidos).

A primeira tecnologia consiste em gotas sintéticamente geradas, sustentadas por turbulências criadas por jatos de ar. A segunda utiliza vibrações mecânicas para atomizar líquidos como a água, criando gotículas minúsculas. Nos dois casos, as gotículas são utilizadas para retirar o calor dos componentes eletrônicos.

"Há uma grande preocupação na indústria eletrônica quanto ao gerenciamento térmico," afirma Mahalingam. "Novos processadores estão consumindo mais energia, a densidade dos circuitos está crescendo e há pressão para reduzir o tamanho dos aparelhos. A menos que haja um avanço significativo nos sistemas de baixo consumo [de energia], os sistemas de resfriamento atuais baseados em ventiladores logo não serão suficientes."

Processadores, memórias, placas gráficas, baterias e outros componentes eletrônicos geram calor que deve ser dissipado, caso contrário os componentes fatalmente se queimam. A tecnologia atual utiliza dissipadores metálicos para retirar a energia térmica dos componentes e ventiladores se encarregam de tranferir o calor do dissipador para o ar.

Os jatos de gotículas de água criados pelo novo equipamento são muito mais eficientes do que os ventiladores, que deixam áreas mortas no dissipador, como a parte que é coberta pela própria estrutura do ventilador. Cobrindo toda a área, o sistema de gotículas têm de duas a três vezes maior capacidade de troca de calor, utilizando dois terços da energia de um ventilador.

O novo equipamento também é mais simples e não possui partes móveis. O módulo gerador do jato de gotículas parece-se com um alto-falante, com um diafragma montado no interior de uma cavidade com um ou mais orifícios. Atuadores piezoelétricos ou eletromagnéticos fazem com que o diafragma vibre de 100 a 200 vezes por segundo, sugando e expelindo o ar ao redor da cavidade. O rápido movimento do ar para dentro e para fora do módulo cria jatos pulsantes que podem ser precisamente direcionados para os locais onde o resfriamento é necessário.

Porém, equipamentos militares, componentes automotivos, radares e lasers, podem necessitar de capacidade ainda maior de dissipação, acima de 100 watts por centímetro quadrado e podendo chegar a 1.000 watts por centímetro quadrado.

Nesses casos mais exigentes entra a segunda tecnologia, conhecida como atomização de gotas induzida por vibração ("VIDA: Aibration-Induced Droplet Atomization"), um sofisticado sistema que atomiza líquidos para retirar o calor dos componentes. Vibrações de alta freqüência geradas por motores piezoelétricos criam sprays de minúsculas gotas no interior de uma célula fechada, célula esta fisicamente ligada ao componente que deve ser resfriado.

As gotículas formam um filme sobre a superfície aquecida, permitindo que a energia térmica seja removida por evaporação. O vapor aquecido então condensa, seja nas paredes interiores da célula de resfriamento, seja em tubos que movimentam o líquido dentro da célula. O líquido é então bombeado de volta para o diafragma vibratório e reutilizado. No atual estágio, a célula de 5 centímetros de diâmetro e 2 centímetros de altura é capaz de dissipar até 420 watts por centímetro quadrado.