Uso de algoritmos metaheurísticos híbridos para la minimización de entropía en problemas de transferencia de calor en circuitos electrónicos

Hybrid meta-heuristic algorithms for minimizing entropy in heat transfer problems that may be present in electronic circuits

Este artículo presenta el desarrollo y la aplicación de un algoritmo meta-heurístico híbrido, enjambre de partículas + simplex (PSO + SX), para evaluar su comportamiento en la solución de problemas de transferencia de calor en circuitos electrónicos. Se utilizó el criterio de mínima generación de entropía en la obtención de la función objetivo, requerido para el diseño óptimo del dispositivo de enfriamiento. En el contraste de su validez, se utilizaron resultados tomados de la literatura reciente, obtenidos mediante técnicas de optimización determinísticas. Se lograron reproducir los resultados con menor costo computacional (derivado de una programación más sencilla), lo que permite al diseñador concentrarse más en el problema térmico que en la estrategia de solución numérica. El método propuesto es más ventajoso que el método de los multiplicadores de Lagrange, por cuanto no requiere condiciones iniciales cercanas a la solución óptima para asegurar convergencia y precisión, lo que facilita su aplicación a problemas de la vida real.

INTRODUCCIÓN

Por lo tanto, la transferencia de calor entre componentes se ha tornado relevante, ya que este fenómeno puede acarrear graves problemas de funcionamiento para cada uno de ellos y para el proceso como un todo. Así es como el objetivo de este estudio se centra en la interacción térmica entre dispositivos que manejan corriente eléctrica en un circuito. El desarrollo de algoritmos heurísticos ha proporcionado a la ingeniería soluciones prácticas para la optimización de problemas en los cuales no se tiene un patrón de comportamiento común de las variables involucradas.

Por ende, se busca evaluar el potencial de aplicación que tiene el algoritmo híbrido (PSO + SX) para optimizar las variables de diseño de un sistema de enfriamiento con microcanales. El trabajo desarrollado por Tuckerman y Pease (1981) planteó un sistema de enfriamiento que sigue siendo muy aplicado en la electrónica: el uso de microcanales de disipación.