Refrigeración de Hardware

La Refrigeración de nuestra PC

Introducción

Cuando hablamos de refrigerar nuestra PC debemos pensarlo de una manera sistémica, integral, total.

Es verdad que cada parte tiene una forma particular de ser enfriada, pero las partes no deben hacernos perder de vista la totalidad de nuestra computadora.

Siempre debemos tener en nuestra mente la norma que dice: “No dejes que el aire caliente se pasee dentro de tu PC; sácalo de inmediato”.

El trabajo que a continuación se presenta, pretende mostrarle al lector los principios básicos que se deben seguir para refrigerar adecuadamente cada componente de nuestra PC. Tiene 5 partes:

• Capítulo 1: Refrigeración del Procesador (CPU)
  1 Refrigeración del Procesador (CPU).
  1.2 Disipador.
  1.2.1 Disipador pasivo.
  1.2.2 Disipador activo.
  Conclusión.
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  Adenda: Los nuevos disipadores Heat Pipe, están evolucionando rápidamente.
  1.3 La silicona termo conductora.
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• Capítulo 2: Refrigeración del Disco Duro
  2) Refrigeración del Disco Duro y de las lectoras grabadoras de CDs
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• Capítulo 3: Refrigeración de las Tarjetas de Video
  3) Refrigeración de las Tarjetas de video.
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• Capítulo 4: El gabinete y los ventiladores
  4) El Gabinete y ventiladores.
  4.1 Recomendaciones.
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• Capítulo 5: Ventiladores y cantidad de aire
  5) Ventiladores y la cantidad de aire que el ventilador puede soplar.
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• Capítulo 6: Las fuentes de alimentación.
  6) Las fuentes de alimentación.

Antes de iniciar la lectura y aprendizaje de cada capitulo sobre la correcta ventilación, debemos saber distinguir entre disipar y ventilar.

Diferencia entre disipar y ventilar.

Disipar consiste en la transmisión directa del calor que tiene un componente al aire.

Ventilar consiste en crear una corriente de aire que fluya alrededor de objetos calientes. Por lo tanto: enfría y además empuja el aire caliente.

1) Refrigeración del Procesador (CPU)

El funcionamiento de los CPUs está íntimamente ligado con la temperatura. Cuando la temperatura se eleva por encima de determinados límites, su comportamiento se vuelve errático y los fallos comienzan a manifestarse: nuestra PC se apaga sin previo aviso. Si la elevación de la temperatura excede el límite establecido por el fabricante, el daño será irreversible y el componente se habrá quemado.

Los primeros procesadores en refrigerarse (mediante disipador y sin ventilador) fueron los 80486. En la actualidad el procesador es lo que primero debemos refrigerar, pues es la parte del equipo que (por ahora) más calor genera.

Por lo tanto, el calor es un factor decisivo en el rendimiento del equipo, no prestarle atención es jugar a la ruleta rusa con nuestro cpu, y arriesgarse a que el procesador se queme. Por cierto, la garantía del fabricante no cubre la falla por recalentamiento.

1.2 Disipador: Un disipador es un artefacto metálico que tiene la propiedad de transferir fácilmente el calor generado en un punto a otro de menor temperatura.

Los disipadores pueden ser pasivos y activos.

1.2.1 Disipador pasivo: se caracterizan por ser construidos con metales como el cobre y el aluminio que tienen un alto índice de transferencia de calor. El objetivo es que el calor del CPU pase al disipador y el disipador transmita a su vez el calor al aire que se supone debe tener menor temperatura.

La calidad de un disipador se mide por la cantidad de superficie de contacto con el aire, es decir: a mayor cantidad de aletas o laminillas con que transfieren el calor al aire del entorno mejor disipador será.



A la fecha este método es insuficiente para refrigerar los procesadores actuales. Por eso hoy, junto con el disipador, se monta sobre el mismo un ventilador que enfríe el disipador soplando aire frío al interior de este y desplazando el aire caliente que está en las aletas o laminillas.




1.2.2 Disipador activo: “Heat Pipe” = “tubo caliente”. Esta nueva tecnología de enfriamiento se caracteriza por alejar rápidamente el calor de la base, mas rápido y eficazmente de lo que lo haría un disipador de cobre macizo y/o con aletas tradicional.


En la practica los “Heat Pipes” son tubos huecos y sellados. Las paredes internas de estos tubos tienen una estructura capilar o de pequeños canales. Dentro de estos tubos se introduce una pequeña cantidad de fluido a presión muy baja, cercana a la del punto de ebullición de dicho fluido para una temperatura determinada.
El fluido que contienen los Heat Pipes normalmente suele ser agua destilada con varios aditivos, como acetona, metanol, etanol ó tolueno.

Cuando al Heat Pipe se calienta en el extremo que está en contacto con el cpu, el líquido que contiene pasa a estado gaseoso, y en ese instante absorbe el calor de las paredes de esta zona del tubo (es decir de nuestro cpu). En ese estado gaseoso encuentra poca resistencia se mueve rápidamente hacia arriba para normalizar la presión interna del tubo. Cuando encuentra una zona fría, se condensa pasando de nuevo a estado líquido y transfiriendo al mismo tiempo su calor a las paredes de esta otra zona del tubo, y a las láminas de cobre o aluminio que transferirán el calor al aire.(de color rojo cobre en la ilustración).

El fluido, ahora en estado líquido, retorna gracias a la estructura capilar de las paredes internas del tubo al otro extremo, que al estar caliente propicia que el fluido se vuelva a evaporar, creándose así un ciclo repetitivo que se mantendrá indefinidamente mientras exista diferencia de temperatura entre sus extremos.

Esta es la razón por la cual los extremos del tubo se suelen situar; uno soldado o unido a la base del disipador y otro en la zona de disipación del calor. De esta forma un extremo es el encargado de recoger el calor y el otro de transmitirlo al radiador para ser irradiado al aire, por lo tanto siempre hay una zona fría y otra caliente que hacen que las temperaturas dentro del tubo no se estabilicen y no se rompa este ciclo.

Conclusión: La ventaja de los Heat Pipes frente a sistemas de refrigeración tradicionales (como un disipador de cobre con su ventilador), es que mientras este último reparte el calor por toda su superficie y depende directamente de la eficacia del ventilador para evacuarlo, el Heat Pipe transporta (activamente) el calor a una zona alejada del procesador y de menor temperatura, es decir a las láminas de cobre o aluminio que son el radiador; y es en esta zona donde el aire del ventilador acelera el proceso de transferir el calor al medio ambiente.


Conjunto de disipador con un único Heat Pipes (al centro en la ilustración) con dos ventiladores en paralelo: uno introduce y el otro extrae aire.

Esta manera de acomodar los ventiladores ha demostrado ser más eficiente, pues provoca un flujo de aire continuo a través de las aletas del disipador haciendo que transfieran el calor al aire que se encuentra dentro del gabinete.

Adenda:

Los nuevos disipadores Heat Pipe, están evolucionando rápidamente.

Los que se muestran en la imagen superior solucionan dos problemas de los Heat Pipe de primera generación:

1) El material es de aluminio y además hueco, lo que los hace más livianos que los de cobre, y además, tienen un mayor número de laminillas transmisoras de calor.

2) La base es más pequeña y contiene el líquido conductor.

3) El ángulo de inclinación que tienen estos nuevos Heat Pipe, permiten que una vez instalados en la placa madre, se orienten casi verticalmente.

Los Heat Pipe originales, al instalarse en la placa madre adquirían una posición paralela al suelo, y esta posición no ayudaba a que el líquido que tienen en su interior se desplazara naturalmente hacia arriba. Con la nueva posición, el problema es corregido en parte.

1.3 La silicona termo conductora

Algo fundamental para que el disipador cumpla su función correctamente es que las dos superficies (cpu y disipador) se asienten perfectamente. Pero ambas superficies tienen irregularidades, poros y microhuecos que impiden ese contacto pleno y total.

Para compensar estas irregularidades y lograr un contacto completo, se usa una crema térmica. La función de esta “silicona termo conductora” es la de rellenar los micro huecos y la irregularidades de las dos superficies. Sólo es necesario una fina capa en ambas superficies. El exceso puede causar daño.

Es importante recordar que si quitas el disipador por cualquier motivo, debes reemplazar la “silicona termo conductora”, para lo cual deberás limpiar previamente todo rastro de la silicona antigua con alcohol isopropílico, o con acetona (el mismo que usan las mujeres para despintarse las uñas).

Capitulo 2

2) Refrigeración del Disco Duro y de las lectoras grabadoras de CDs

El motor que hace girar a los discos duros produce calor. A mayor número de revoluciones (vueltas) por minuto (rpm) más calor se genera. La necesidad de ma-yor velocidad de transferencia de datos, se solucionó con un incremento de las rpm que pasaron de las 5.400 rpm a las 7.200 y hoy ya tenemos discos duros que giran a 10.000 rpm.

El incremento de calor se empezó a notar, y se hizo necesario empezar a refrigerar los discos duros. La carcasa del disco está diseñada de modo que transmita el calor generado en el interior del disco hacia el exterior.

Aunque es muy raro que en condiciones normales un disco tenga fallos de escritura/lectura por exceso de calor, un disco que trabaje constantemente a una temperatura elevada verá considerablemente acortada su vida útil.


Por lo tanto, debemos darle al disco duro una corriente de aire que fluya por su superficie y disipe el calor producido en su interior.

Ventilar un disco duro no es estrictamente necesario, pero mejorará la longevidad del mismo. La mejor solución es, a mi juicio, usar disipadores con dos pequeños ventiladores instalados como en la imagen que se muestra.

En el caso de las lectoras grabadoras de CDs, la solución es similar y además urgente. Recordemos que el láser genera calor y que normalmente hablamos de “quemar un CD”.

Por lo tanto una lectora grabadora de CDs, es una fuente generadora de calor que se encuentra en el interior de nuestro gabinete. Y como sabemos: El calor no debe pasearse dentro de nuestra PC, por lo tanto, debemos expulsarlo de inmediato.

Capítulo 4

4) El Gabinete y los ventiladores

Es importante entender que: el calor generado sólo saldrá del gabinete en forma (principalmente) de aire caliente. Por lo tanto, para expulsar el aire caliente debemos introducir aire frío.

Debemos ventilar nuestro gabinete (creando una corriente de aire) para que el aire que fluya en su interior esté siempre a la menor temperatura posible. Cuanto más "aire frío" podamos introducir dentro del gabinete más calor se podrá disipar de los componentes.

Debemos pensar en dos cosas complementarias:

a) sacar el aire caliente
b) meter aire frío.

La mejor forma es que el aire caliente salga por detrás, y el aire frío entre por delante, tal como se muestra en el esquema.

Lógicamente si en nuestro gabinete no hay un ingreso de aire fresco, el aire que sople el ventilador sobre el procesador (y los otros componentes), no estará frío y la refrigeración será poco efectiva. Es por eso muy importante de que exista un ventilador que introduzca aire frío del exterior.

En la foto se muestra un gabinete sin ingreso de aire

En la foto se muestra un ingreso de aire por la parte delantera. Parece turbina de avión, y a algunas personas no les gusta.

Por eso se han diseñado los gabinetes de múltiples formas, en especial con ingreso del aire frío en la tapa lateral. En la fotografía se ven dos ventiladores “metiendo aire” al gabinete. Se observa también un ventilador “sacando aire” en la parte posterior y a la altura del cpu.

Se recomienda:

Primero:
Adquirir:
a) Un gabinete que permita instalar todos los ventiladores adecuados para nuestra computadora.

b) Evitar los gabinetes cerrados y que impiden el ingreso del aire fresco del exterior.

c) Usar los nuevos cables “redondeados” en vez de las cintas, para facilitar el flujo de aire en el interior del gabinete.

Segundo:
Instalar como mínimo:
a) Un ventilador en la parte inferior delantera, metiendo aire, o, un ventilador exactamente frente al cpu, en la tapa lateral y que meta aire al gabinete.

b) Un ventilador grande (o dos chicos) en la parte posterior, sacando aire.

c) Un ventilador en forma de tarjeta para la Tarjeta de video.

d) Un ventilador para el disco duro.

e) Buscar ventiladores que tengan el mayor CFM (pies cúbicos por minuto

f) Buscar ventiladores “ball bearing” por ser de mejor calidad y de mayor duración. (Ver capítulo 5)

Capítulo 5

5) Ventiladores y la cantidad de aire que el ventilador puede soplar:

Hay una medida para esto y se llama: CFM. (Cúbicos pies por minuto).

La capacidad de producir un flujo de aire suele estar estrechamente relacionada con la velocidad de giro (en r.p.m.) del ventilador y con el tamaño de las aspas.

El ruido de un ventilador está asociado a la velocidad: a mayor velocidad, mayor ruido.

Por lo dicho, se puede obtener una alta CFM y poco ruido, poniendo ventiladores de aspas grandes y bajas rpm.

Algunos ventiladores disponen de termostato y ofrecen velocidad de giro variable, para que nuestro ventilador sea silencioso cuando la CPU no esté muy caliente y aumente su velocidad de giro (para mejorar la refrigeración) cuando la temperatu-ra de la CPU aumente.

Hay que tener en cuenta que los ventiladores de calidad, tienen rodamientos de bolas (ball bearing). Es conveniente levantar la pegatina (etiqueta) del ventilador y echar unas gotitas de aceite una vez cada 2-3 meses. Con eso facilitamos el giro del ventilador y evitamos una eventual deformación de las bolas de los rodamientos.

Cuando no lubricamos los ventiladores, aparece un ruido intenso (como un chirrido) cuando prendemos la PC, y que desaparece a los pocos minutos de usar el ordenador. La causa del ruido es la deformación de las bolas de los rodajes del ventilador. El ruido va disminuyendo según el ventilador gira y las bolas de los rodamientos se calientan.

Lubricarlos en ese momento ayudará a prolongar la vida útil del ventilador, pero ya estamos advertidos que esos rodamientos tienen un daño y que deberá ser reemplazado en el corto plazo.




Recomendaciones:

1) Hay que buscar ventiladores que indiquen los CFM (pies cúbicos por minuto), pues sólo los fabricantes serios ponen en las etiquetas este dato técnico muy importante.

2) Adquirir los ventiladores que tengan el mayor CFM, pues la mayor cantidad de aire es lo que nos conviene.

3) Que sean de aspas grandes (10 ó 12 cm.) y pocas r.p.m. para que no hagan ruido.

4) El aceite 3 en 1 es adecuado para la lubricación, pero acabo de probar con aceite multigrado SAE 10 – 40 y funciona muy bien. Este aceite multigrado para motores de gasolina tiene un conjunto de características que lo hacen mejor que el monogrado, fundamentalmente porque mantienen una viscosidad constante desde baja hasta altas temperaturas.

5) Si la pegatina pierde su adherencia, se puede reemplazar con cinta Maskin Tape.

La mayoría de estos ventiladores poseen contactos con tres hilos. Vamos a dejar en claro que los cables rojo y negro cumplen la función de alimentación, siendo positivo y negativo respectivamente.

En cambio, el amarillo se encarga de informar la cantidad de revoluciones por minuto a las que se encuentra trabajando.

En algunos casos es conveniente usar adaptadores que permitan conectar un ventilador de 10 cm o de 12 cm en un hueco de 8 cm.

Para esto se emplean los adaptadores como el que se muestra a continuación.

Capítulo 6

6) Las fuentes de alimentación.

Un problema común en las PCs es el de las fuentes de energía que se queman por no tener la potencia adecuada para atender a las necesidades de energía de nuestra PC.

Los fabricantes de PCs, hoy recomiendan tres cosas para las fuentes de alimentación:

1) Nuestra fuente debe tener una capacidad 20% mayor que la demanda teórica total de los componentes instalados. Esto significa que las fuentes no deben trabajar al 100% de su capacidad, sino tan sólo al 80%.


Hoy se recomienda para equipos “normales” fuentes que tengan una capacidad de por lo menos 400 vatios para consumos teóricos de 320 vatios.

2) La fuente debe tener una buena ventilación, pues al trasformar los 220 voltios de corriente alterna en voltajes de corriente continua (3.3 , 5 y 12 voltios), genera una gran cantidad de calor.

3) Aprovechar que la fuente se instala en el interior del gabinete, exactamente encima del cpu, y que es conveniente que se le agregue un segundo ventilador “sacando aire” para que acelere la extracción del aire caliente del interior del gabinete.

En la foto se debe observar cuatro cosas:


1) El ventilador interior de la fuente es de 12 cm. de diámetro, y está exactamente encima del procesador, ayudando a extraer el aire caliente del procesador.

2) El disipador es un Head Pipe de un solo tubo y que tiene instalado un único ventilador.

3) El ventilador del disipador sopla en dirección del ventilador trasero y este ventilador trasero está “sacando” el aire caliente del gabinete. Es decir: “trabajan en equipo”.

4) Ya no se usan los cables de “cinta”, si no los nuevos cables (redondos) para los discos duros y para el lector grabador de CDs, de esa manera no interfieren con el flujo de aire del interior del gabinete.


Aquí se cumple la norma: “No deje que el aire caliente se pasee dentro de la PC. Hay que sacarlo de inmediato”.