Sistema de refrigeración

La refrigeración del PC es muy importante, ya sea en el caso de un PC portátil o de sobremesa. Si pensamos hacerle overclocking, o queremos un equipo más silencioso, o cuando el sistema de refrigeración de origen ya no nos satisface, entonces es el momento de cambiar los ventiladores y disipadores, de acuerdo a nuestro presupuesto y a nuestras expectativas. Existen muchas opciones, pero los productos más caros no son necesariamente los mejores. Por lo tanto en este artículo veremos los diferentes sistemas de refrigeración y su interés. 
 

 

Refrigeración Pasiva

La refrigeración pasiva es el método más común para enfriar cualquier cosa. La idea es que el aire a temperatura ambiente enfríe los componentes de la computadora cuando se produce un intercambio de calor. Las técnicas pasivas de enfriamiento consisten en incrementar la superficie de contacto con el aire para maximizar el calor que éste es capaz de retirar. Justamente con el objeto de maximizar la superficie de contacto, los heatsinks consisten en cientos de aletas delgadas. Mientras más aletas, más disipación. Mientras más delgadas, mejor.

Refrigeración Activa por Aire 

La refrigeración activa por aire es, agarrar un sistema pasivo y agregar un ventilador que acelere el flujo de aire a través de las aletas del heatsink. Aunque también se ha visto que en vez de utilizar un ventilador se han utilizados turbinas.
Aunque la refrigeración activa por aire no es mucho más cara que la pasiva, la solución tiene desventajas significativas. Por ejemplo, al tener partes móviles es susceptible de averiarse, pudiendo ocasionar daños irreparables en el sistema si es que esta avería no se detecta a tiempo. También todos los ventiladores hacen ruido. Algunos son más silenciosos que otros, pero siempre serán más ruidosos que los cero decibeles que produce una solución pasiva.

Water Cooling (Refrigeración Líquida)

Otra forma más compleja y menos común es la refrigeración por agua El agua tiene una mejor conductividad térmica que el aire, por lo cual puede transferir calor más eficientemente y a mayores distancias que el aire. Bombeando agua alrededor de un procesador es posible remover grandes cantidades de calor de éste en poco tiempo, para que después sea disipado por un radiador ubicado en algún lugar dentro o fuera de la pc. La principal ventaja de la refrigeración líquida, es su habilidad para enfriar hasta los componentes más calientes de un computador. 

Refrigeración Líquida por Inmersión

Una variación de este mecanismo es la inmersión líquida, en la que un pc es totalmente sumergido en un líquido de conductividad eléctrica muy baja, como el aceite mineral, o como también he visto agua pura (agua destilada) que no contiene impurezas y no contiene minerales ni metales que son lo que le dan la conductividad al agua. El pc se mantiene enfriado por el intercambio de calor entre sus partes, el líquido refrigerante y el aire del ambiente.

 Aunque es completamente distinto al watercooling, de alguna manera este sistema está relacionada. Es un invento mostrado por nanoCoolers, compañía basada en Austin, Texas, que hace algunos años desarrolló un sistema de enfriamiento basado en un metal líquido con una conductividad térmica mayor que la del agua, A diferencia del agua, este compuesto puede ser bombeado electromagnéticamente, eliminando la necesidad de una bomba mecánica. A pesar de su naturaleza innovadora, el metal líquido de nanoCoolers nunca alcanzó una etapa comercial

Refrigeración por Metal Líquido 

Aunque es completamente distinto al watercooling, de alguna manera este sistema está relacionada. Es un invento mostrado por nanoCoolers, compañía basada en Austin, Texas, que hace algunos años desarrolló un sistema de enfriamiento basado en un metal líquido con una conductividad térmica mayor que la del agua, A diferencia del agua, este compuesto puede ser bombeado electromagnéticamente, eliminando la necesidad de una bomba mecánica. A pesar de su naturaleza innovadora, el metal líquido de nanoCoolers nunca alcanzó una etapa comercial

 

  Refrigeración Termoeléctrica


En 1834 un francés llamado Jeab Peltier, descubrió que aplicando una diferencia eléctrica en 2 metales o semiconductores (de tipo p y n) unidas entre sí, se generaba una diferencia de temperaturas entre la unión de estos. Las uniones p-n tienden a calentarse y las n-p a enfriarse (figura de abajo). Este método funciona extrayendo el calor de una determinada superficie y llevándolo hacia su otra cara para disiparlo. La potencia con que enfría es fácilmente modificable dependiendo del voltaje que se le aplique y no contamina porque no utiliza gases novicios. Esta forma es bastante utilizada en el ámbito industrial, pero también se ha llevado al enfriamiento de la PC, la desventaja es el fuerte gasto eléctrico que necesita.
 

Refrigeración por Heatpipes

Un heatpipes es una máquina térmica que funciona mediante un fenómeno llamado "convección natural". Este fenómeno, derivado de la expansión volumétrica de los fluidos, causa que al calentarse los fluidos tiendan a hacerse menos densos, y viceversa. En un mismo recipiente, el calentamiento de la base producirá la subida del fluido caliente de abajo y la bajada del fluido aún frío de la parte superior, produciéndose una circulación. El sistema de heatpipes que se utiliza en los coolers de CPU es un ciclo cerrado en donde un fluído similar al que recorre nuestros refrigeradores se calienta en la base, en contacto con el CPU, se evapora, sube por una tubería hasta el disipador, se condensa y baja como líquido a la base nuevamente.
El transporte de calor que se logra mediante el uso de heatpipes es muy superior al que alcanza un heat sink de metal tradicional.

 

Cambio de Fase

Los sistemas de enfriamiento por cambio de fase se basan en la misma máquina térmica que opera en toda heladera. El principio es el de utilizar a nuestro favor la ley de los gases perfectos y las propiedades termodinámicas de un gas para instigarlo a tomar o ceder calor del o al medio ambiente en distintos puntos del ciclo.
El cambio de fase es el método de enfriamiento preferido en heladeras comerciales y algunos sistemas de aire acondicionado, pero en el campo de la computación se ve muy poco. Algunos técnicos en refrigeración aficionados al overclocking implementaron máquinas artesanales para aplicar refrigeración por cambio de fase al PC, pero en los últimos años se viene viendo de forma cada vez más frecuente la aparición de sistemas comerciales, más compactos, estilizados y caros. 

Criogenia

A través de nitrógeno líquido (LN2) o hielo seco (Dice)

Estos materiales son usados a temperaturas extremadamente bajas (el nitrógeno líquido bullé a los -196ºC y el hielo seco lo hace a -78ºC) directamente sobre el procesador para mantenerlo frío. Sin embargo, después que el líquido refrigerante se haya evaporado por completo debe ser remplazado. Lamentablemente esta forma daña al procesador a lo largo del tiempo por los frecuentes cambios de temperatura es uno de los motivos por los que la criogenia sólo es utilizada en casos extremos de overclocking y sólo por cortos periodos de tiempo.