Tipos de refrigeración para PC

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 del ordenador 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.

Las ventajas de la disipación pasiva son su simplicidad (es un pedazo de metal), su durabilidad y su bajo costo. Además, no producen ruido. La desventaja es que no puede dispersar grandes cantidades de calor rápidamente. Los heatsinks modernos son incapaces de refrigerar efectivamente una CPU de gama alta, sin mencionar GPU de la misma categoría, sin ayuda de un ventilador.

Refrigeración Activa por Aire

La refrigeración activa por aire es, agarrar un sistema pasivo y ponerle un ventilador que acelere el flujo de aire a través de las aletas del heatsink.

Aunque la refrigeración activa por aire no es mucho más cara que la pasiva, la solución tiene desventajas, ya que, al tener partes móviles es más fácil que se averíe. 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 cada vez más 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 del pc. La principal ventaja de la refrigeración líquida, es su habilidad para enfriar hasta los componentes más calientes de un ordenador.

Sin embargo, la refrigeración por agua es cara, compleja y peligrosa en manos de una persona sin experiencia. Aunque son menos ruidosos que los basados en refrigeración por aire, los sistemas de water cooling tienen partes móviles y en consecuencia pueden sufrir problemas de confiabilidad. Sin embargo, una avería en un sistema de Water cooling, no es tan grave como en el caso de la refrigeración por aire, porque la inercia térmica del fluido es bastante alta e incluso encontrándose estático no será fácil para el CPU calentarlo a niveles peligrosos.

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 este método tiene un es bastante simple, también tiene sus desventajas como el intercambio de piezas para upgrade o reparación.

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. 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 nocivos. 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 fluido 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.

Cambio de Fase

Los sistemas de enfriamiento por cambio de fase se basan en la misma máquina térmica que hay en todas las heladerías. 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.
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 hielo seco.
Estos materiales son usados a temperaturas extremadamente bajas (el nitrógeno líquido a -196ºC y el hielo seco 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.