UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA

Sistema de Refrigeracin lquida

para PC Mantenimiento de computadoras

INTEGRANTES: - Ral Cruz Huacac

- Paolo Villanueva Vsquez - Maria Perea Lipe

- Hugo Flores Cervantes - Ana Luca Portocarrero

- Giordhano Valdez Linares

DOCENTE: Ing. Oscar Vera Ramrez

ILO, 14 de junio de 2013

INGENIERA DE SISTEMAS E INFORMTICA

1

NDICE

RESUMEN2

INTRODUCCION.............................................................................................................................................3

TEORIA.4

Sistema de refrigeracin para PC.4

Los componentes que consta una refrigeracin lquida...4

El bloque4

El radiador.5

Depsitos y fillports..5

La bomba6

Los diferentes mtodos de refrigeracin ..6

La refrigeracin por aire activa.....6

La refrigeracin por aire pasiva....7

Refrigeracin lquida (Water Cooling)8

Refrigeracin lquida (pasiva).9

Refrigeracin lquida (activa)..9

Refrigeracin lquida por inmersin.10

Refrigeracin por metal liquido.11

Refrigeracin Termoelctrica (TEC)....11

Refrigeracin por Heatpipes..12

Dinmica del funcionamiento de la refrigeracin lquida en computadores.....13

Los diferentes elementos a refrigerar en el PC.15

La tarjeta grfica..15

El procesador...16

El Northbridge, Southbridge..16

Los mosfet....17

El disco duro....17

Refrigeracin del Chipset......18

Refrigeracin de la memoria RAM ..18

Refrigeracin de la caja..19

Fuente de alimentacin y caja (Gabinete)..19

METODO EXPERIMENTAL.....20

Montaje del sistema de refrigeracin alternativo.......20

RESULTADOS26

DISCUSION.....28

CONCLUSIONES...28

BIBLIOGRAFIA..29

2

RESUMEN

El objetivo de este trabajo es desarrollar un sistema de refrigeracin alternativo en base a agua como una

alternativa a la refrigeracin convencional, que supla los requerimientos de calor y que disminuya (o en su

defecto mantenga constante) los niveles de ruido del computador consecuencia del overclock (aumento

de la velocidad del procesador)

Cuando un usuario avanzado de PC intenta mejorar aspectos como la estabilidad y rendimiento de su

computador, se enfrenta a un gran problema: el calor para el cual no est diseado el sistema de

refrigeracin convencional. Una alternativa es la refrigeracin lquida, la cual consiste de una serie de

bloques huecos de un metal buen conductor el cual entra en contacto por medio de una de sus caras con

el elemento a refrigerar y que en su interior transporta agua o una solucin de agua y refrigerante,

impulsada por una bomba y que es refrigerada en un radiador, todo estratgicamente ubicados en la

caja de la CPU

3

INTRODUCCION

Como es de conocimiento general, los requerimientos del campo de la computacin, exigen da a da una

capacidad en las maquinas ms alta a la actual, un uso constante y confiable. Desde el punto de vista

del hardware donde los componentes de u computador estn en constante uso, se presenta el problema

del sobrecalentamiento, actualmente mitigado con refrigeracin basada en bancos de aletas y

ventiladores; sin embargo este sistema no satisface por completo las nuevas exigencias del medio, ya

que actualmente se desarrollan procesadores con mayor velocidad y capacidad de procesamiento de

datos que generen ms calor; las tarjetas de video poseen un microprocesador el cual requiere de

refrigeracin, los discos duros con mayor capacidad de almacenamiento de datos giran a mayores

revoluciones generando calor y a su vez requieren refrigeracin ms eficiente, como estos elementos

existen otros con las misas necesidades; los adelantos tecnolgicos existen nuevos sistemas de

refrigeracin. Los computadores son imprescindibles hoy en da, en todas las esferas de la sociedad;

desde el manejo de datos hasta la produccin de televisin pasando por el anlisis de ingeniera,

encontramos la necesidad de la maquinas con un mayor poder de clculo, capacidad de trabajo y por

ende: procesadores, discos duros, tarjetas madres trabajando a mayores frecuencias (mayores

velocidades) y como consecuencia aumentando los niveles de calor generado. Es en este punto donde

entra la refrigeracin lquida como una alternativa a los sistemas de refrigeracin convencionales en base

de aletas.

4

1. TEORIA

1.1 Sistema de refrigeracin para PC

La refrigeracin del PC es muy importante, ya sea en el caso de un PC porttil o de

sobremesa. Si pensamos hacerle overclocking, o queremos un equipo ms silencioso, o

cuando el sistema de refrigeracin 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 ms caros no son

necesariamente los mejores. Por lo tanto en este artculo veremos los diferentes sistemas

de refrigeracin y su inters.

Hay que considerar que el microprocesador no es la nica fuente de calor dentro de nuestro

PC, ni tan siquiera la que ms temperatura produce. Prcticamente todos los elementos

(chipset, memorias, disco duro, unidades pticas y por supuesto la fuente de alimentacin)

son fuentes de calor, siendo el calor producido directamente proporcional al rendimiento de

estos elementos (a mayor rendimiento, mayor temperatura).

Pues bien, disponemos de una importante cantidad de elementos para disipar esta

temperatura. Los llamados disipadores.

1.2 Los componentes que consta una refrigeracin liquida

Antes de seguir avanzando en el tema es necesario que conozcamos de qu consta un

sistema de refrigeracin lquido. Por tanto a continuacin citaremos los componentes

describiendo la funcin de cada uno de ellos.

1.2.1 El bloque

Es una pieza hueca, generalmente de cobre, con un circuito tallado en su

interior. Este circuito tiene una entrada y salida de agua a travs de unos

racores. su funcin es intercambiar el calor disipado por el micro a travs del

cobre con el agua que circula por l. El agua al pasar por el bloque arrastra el

calor del cobre al chocar con l, y se lo lleva.

En general nos hemos referido al procesador por ser generalmente la pieza

que mas comnmente refrigeramos, pero actualmente tenemos bloques para

casi cualquier elemento del PC: VGA, chipset, memorias, discos duros,

mosfets, etc.

Figura 01: Bloques para PC

5

1.2.2 El radiador

Para que el sistema pueda reutilizar esta agua antes deberemos volver a

enfriarla y para ello entra en accin el radiador. El agua pasa a travs de l y

este disipa el calor a travs de sus aletas. En este punto la refrigeracin puede

ser o bien activa (si el radiador se ayuda de ventiladores para enfriar) mucho

mejor, o bien pasiva en caso de no utilizarlos.

Los radiadores pueden dar ms o menos rendimiento dependiendo de su

construccin o su naturaleza, pueden ser ms o menos restrictivos al igual que

los bloques (en esto influye su construccin) pero aparte de esto podemos

encontrar generalmente tres tipos de radiadores: simples, dobles o triples,

dependiendo de su longitud.

Figura 02: Radiador

1.2.3 Depsitos y fillports

El depsito no es obligatorio en una refrigeracin lquida, aunque si

recomendable. Aparte de ser mucho ms fcil el llenado del circuito a travs

de l, hace que sea ms sencilla la purga del mismo, que consiste en sacar

todas las burbujas para ganar en rendimiento y evitar molestos ruidos en

nuestro circuito.

Algunos en vez de optar por el depsito lo que utilizan es un fillport, que es un

pequeo tapn a travs del cual llenan el circuito con lo cual consiguen

ahorrarse el espacio que ocupa el depsito.

Figura 03: Depsitos y fillports

6

1.2.4 La bomba

Su funcin es mover el agua a travs del circuito. No todas las bombas son

iguales, la cantidad de litros que muevan por hora o la presin son aspectos

muy importantes que afectaran al rendimiento.

Las bombas pueden ir en el circuito de dos formas distintas, bien en lnea

suministrando el agua que les llega por su entrada o sumergidas en un

deposito y tomndola de ah para hacerla fluir por su salida

Figura 04: Formas de bombas para el sistema

1.3 Los diferentes mtodos de refrigeracin

1.3.1 La refrigeracin por aire activa

Un sistema de refrigeracin por aire activa est compuesto de:

Un disipador Un ventilador

En este sistema de refrigeracin, el ventilador situado sobre el disipador evacuar el calor transmitido por el disipador y lo expulsar. El disipador consta de conductos con alta conductividad trmica (o Heatpipes). Tambin existen disipadores que emplean un metal liquido (al interior de los heatpipes), el cual es movido por una bomba electromagntica y ofrece un buen rendimiento pero a un precio aun elevado. La nica compaa que fabrica estos productos es Danamics.

Figura 05: Disipador

7

1.3.2 La refrigeracin por aire pasiva El sistema de refrigeracin por aire pasiva nicamente est compuesto de un disipador, idntico al que acabamos de ver. La ventaja de este sistema es que es totalmente silencioso.

Solo consta de un cooler o radiador que permite la transferencia trmica entre el dispositivo a enfriar con el medio ambiente. Por conveccin natural este aire caliente se mueve por ser ms liviano permitiendo un flujo de aire.

Figura 06: Radiador

Ventajas: No produce ruido. Su durabilidad debido a que no posee mecanismos mviles. Desventajas: Como su transferencia es pasiva no puede dispersar grandes cantidades de calor por lo que no es recomendado para sistemas de gama alta.

8

1.3.3 Refrigeracin lquida ( Water Cooling) Un sistema ms complejo es la refrigeracin por agua. El agua tiene un calor especfico ms alto y una mejor conductividad trmica que el aire, gracias a lo cual puede transferir calor ms eficientemente. Bombeando agua alrededor de una CPU y/o GPU es posible remover grandes cantidades de calor poco tiempo, para luego ser disipado por un radiador ubicado en algn lugar dentro (o fuera) del computador. La principal ventaja de la refrigeracin lquida, es su habilidad para enfriar incluso los componentes ms calientes de un computador. La refrigeracin por agua es cara, compleja e incluso perjudicial en manos sin experiencia ya que el agua puede daar los componentes electrnicos. Menos ruidosos que los basados en refrigeracin por aire, los sistemas de refrigeracin por agua tienen partes mviles y en consecuencia se sabe eventualmente pueden sufrir problemas de confiabilidad. Una avera en un sistema de Watercooling (la bomba dejo de funcionar) no es tan grave como en el caso de la refrigeracin por aire ya que la inercia trmica del fluido es bastante alta, incluso encontrndose esttico no ser fcil para el CPU calentarlo a niveles dainos antes de darse cuenta de este problema.

Figura 07: Sistema de refrigeracin liquida

Todo sistema de refrigeracin lquida debe contar con seis componentes

mnimos para su funcionamiento estos deben ser:

El depsito de agua.

El circuito de agua.

La bomba de agua.

El radiador.

Los ventiladores.

Los bloques enfriadores de cada componente.

9

El agua que est almacenada en el bloque es movida por la bomba que da

presin para que pueda pasar por todo el circuito, cuando al agua pasa por el

radiador, (bloque con ventiladores) esta es enfriada gracias a los ventiladores

que hacen fluir el aire a travs de l, una vez enfriada el agua esta se dirige al

bloque situado en cada componente para enfriarlo y repetir de nuevo el

proceso.

La refrigeracin lquida suele ser un circuito cerrado, donde el agua es

calentada por los componentes y enfriada por el radiador continuamente.

Figura 08: Refrigeracin lquida con circuito cerrado

1.3.3.1 La refrigeracin lquida pasiva

La refrigeracin lquida (o watercooling) pasiva utiliza la conductividad natural del material de que estn hechos los disipadores (que reciben el agua que ha sido calentado por los diferentes componentes en el circuito del watercooling). Que yo conozca el nico fabricante de watercooling pasivo es Zalman. La ventaja de este sistema es que es silencioso. El ruido podra ser causado por la bomba, pero los fabricantes teniendo en cuenta esto fabrican bombas silenciosas.

1.3.3.2 La refrigeracin lquida activa

La refrigeracin lquida activa es construida del mismo modo que la anterior, pero el calor almacenado por el disipador es expulsado directamente por los ventiladores situados sobre estos disipadores permitiendo alcanzar un delta muy cercano a cero (delta C= temperatura del componente temperatura ambiente). Este sistema es muy utilizado para el overclocking cuando se desea alcanzar

10

mayores rendimientos y puede hacerse silencioso eligiendo correctamente los componentes. Existen dos sistemas, el sistema de altas perdidas de carga y el de bajas perdidas de carga. Se recomienda para un sistema del primer tipo (los waterblock son los que determinarn si el sistema es del primer tipo o del segundo) una bomba que posea una columna de agua elevada (a qu altura puede hacer subir el liquido la bomba) y para un sistema del segundo tipo una bomba con un caudal elevado. En los dos casos de preferencia utilizar un lquido llamado dielctrico (de conductividad nula) como el Feser F1 para evitar, en caso de fuga, daar los componentes.

Figura 09: Bloque para refrigeracin lquida activa

1.3.4 Refrigeracin Lquida por inmersin:

Una variacin extraa de refrigeracin lquida es la inmersin lquida, en la que un computador es totalmente sumergido en un lquido de conductividad elctrica muy baja, como el aceite mineral. El computador se mantiene enfriado por el intercambio de calor entre sus partes, el lquido refrigerante y el aire del ambiente. Este mtodo no es prctico para la mayora de los usuarios por razones obvias. Pese a que este mtodo tiene un enfoque bastante simple (llene un acuario de aceite mineral y luego ponga su PC adentro) tambin tiene sus desventajas. Para empezar, debe ser bastante desagradable el intercambio de piezas para upgrade.

Figura 10: Sistema de refrigeracin lquida por inmersin

11

1.3.5 Refrigeracin por metal liquido:

Aunque su principio es completamente distinto al watercooling, de alguna manera este sistema est emparentado. Se trata de un invento mostrado por nanoCoolers, compaa basada en Austin, Texas, que hace algunos aos desarroll un sistema de enfriamiento basado en un metal lquido con una conductividad trmica mayor que la del agua, constituido principalmente por Galio e indio. A diferencia del agua, este compuesto puede ser bombeado electromagnticamente, eliminando la necesidad de una bomba mecnica. A pesar de su naturaleza innovadora, el metal lquido de nanoCoolers nunca alcanz una etapa comercial.

Figura 11: Partes de metal lquido de nanoCoolers

1.3.6 Refrigeracin Termoelctrica (TEC): En 1834 el francs llamado Juan Peltier descubrio que aplicando unas diferencias elctricas en 2 metales o semiconductores (de tipo p y n) unidas entre s, se generaba una diferencia de temperaturas entre las uniones de estos. El concepto rudimentario de Peltier fu perfeccinado para que fuera un solo bloque con las uniones semiconductoras, (que generalmente son en base a Seleniuro de Antimonio y Telururo de bismuto) conectadas por pistas de cobre y dispuestas de tal manera que transportara el calor desde una de sus caras hacia la otra, haciendo del mecanimo una "bomba de calor" ya que es capaz de extraer el calor de una determinada superficie y llevarlo hacia su otra cara para disiparlo. Una de las tantas gracias de estos sistemas de refrigeracin es que son bastante verstiles, basta con invertir la polaridad para invertir el efecto (cambiar el lado que se calienta por el fro y viceversa), la potencia con que enfra es fcilmente modificable dependiendo del voltaje que se le aplique y es bastante amable con el medio ambiente ya que no necesita de gases nocivos como los usados en los refrigeradores industriales para realizar su labor. Estas soluciones, que de por s involucran un fuerte aumento del consumo elctrico (toda vez que un peltier es bastante demandante de potencia) no pueden operar por s solas, pues se hace necesario un sistema que sea capaz de retirar calor de la cara caliente del Peltier.

12

Este sistema complementario suele ser de enfriamiento por aire o por agua. En el primero de los casos el concepto se denomina Air Chiller y hay productos comerciales como el Titan Amanda que lo implementan. El segundo caso se denomina Water Chiller, es bastante ms efectivo (por la mejor capacidad del agua de retirar calor de la cara caliente) y tambin hay productos, como el Coolit Freezone, que implementan el sistema.

Figura 12: Coolit Freezone

1.3.7 Refrigeracin por Heatpipes Un heatpipe es una mquina trmica que funciona mediante un fenmeno llamado "conveccin natural". Este fenmeno, derivado de la expansin volumtrica 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 producir la subida del fluido caliente de abajo y la bajada del fluido an fro de la parte superior, producindose una circulacin. 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 tubera hasta el disipador, se condensa y baja como lquido a la base nuevamente. El transporte de calor que se logra mediante el uso de heatpipes es muy superior al que alcanza un disipador de metal tradicional, por delgadas o numerosas que sean sus aletas. Sin embargo, sera poco ambicioso dejar que los heatpipes hicieran todo el trabajo, por lo que los productos comerciales que han incorporado el elemento heatpipe complementan su alta capacidad de transporte de calor con voluminosos panales de aluminio o cobre (en buenas cuentas, un heatsink) y ventiladores que mueven bastante caudal de aire.

13

Figura 13: Esquemas para sistema de refrigeracin heatpipes

1.4 Dinmica del funcionamiento de la refrigeracin lquida en computadores

La dinmica de funcionamiento del sistema es bastante sencilla, este es un sistema cerrado

que utilizando un refrigerante en este caso y que aprovecha la alta conductividad trmica del

cobre para retirar el calor de desecho de los elementos significativos que conforman el

computados (chip del procesador, chip de la board, y chip de la tarjeta de video), para luego

retirarlo de la CPU al ambiente por medio de un intercambiador de calor de tubos aleteados

de esta forma se mantienen las temperaturas de operacin optima para cada elemento del

computador.

14

Figura 14. Esquema de funcionamiento de la refrigeracin liquida

El refrigerante (agua) fluye por las mangueras que comunican al sistema y transmiten el

fluido, en esta parte el flujo presenta algunas prdidas debidas a rozamiento, y por el

choque del agua con las superficies internas de los bloques. El refrigerante pasa a travs de

los bloques intercambiadores de calor en donde toman el calor que estos estn conduciendo

y el cual proviene de los elementos generadores de calor, procesador, chip set de la board,

y el chip de tarjeta de video, como vemos son tres bloques intercambiadores de calor y

aunque cada uno tiene la misma funcin, las condiciones de trabajo cambian debido a las

temperaturas de operacin de cada elemento, el procesador trabaja con una temperatura de

T [C] en condiciones normales y disipa un calor de Q [W], parte de este calor es absorbido

por el refrigerante (agua) el cual se desplaza por el sistema con un caudal de V y una altura

de H producido por la bomba, despus de que pasa por este bloque del chip set de la board

el cual opera a una temperatura de T [C] y disipa un calor de Q[W] en esta parte el agua

incrementa un poco mas su temperatura debido a la transferencia del calor de este bloque al

agua, sin embargo de ah el agua pasa por el tercer y ltimo bloque el de chip de la tarjeta

de video, este opera a una temperatura de T [C] en condiciones normales y disipa un calor

de Q [W] segn indicaciones del fabricante.

Una vez el agua sale de este bloque pasa por el depsito donde reposa por un momento

para luego de regresar a la bomba, la cual la impulsa al sistema para pasar por el

intercambiador de calor de tubos aleteados (radiador) el cual presenta una conveccin

forzada producida por un ventilador en este elemento de calor ganado por el agua es

trasmitido al medio, y as se cumple el ciclo que empieza de nuevo.

15

1.5 Los diferentes elementos a refrigerar en el PC

El PC posee diversos componentes que soportan temperaturas ms o menos elevadas y

por lo tanto necesitan ser refrigeradas.

1.5.1 La tarjeta grfica

La tarjeta grfica es un componente esencial del PC y necesita una buena ventilacin. En primer lugar veamos los sistemas de ventilacin que vienen de fbrica. Hay dos sistemas: la ventilacin pasiva (sin ventilador) y la activa (con ventilador). Los sistemas pasivos son muy utilizados con las tarjetas grficas de entrada de gama. Por lo general estn constituidos de un pequeo disipador de plstico que permite ser integrado en las micro carcasas o en un media center. Tambin podemos encontrarlos con algunas tarjetas de gama alta. Sin embrago, el sistema all es mucho ms sofisticado. Por lo general, los heatpipes salen del GPU y van detrs de la tarjeta a fin de disipar el calor mediante la circulacin del aire presente dentro de la carcasa. En el caso de que la carcasa no est lo suficientemente ventilada, la temperatura del GPU puede aumentar y habrn problemas en el PC se apagar si las opciones de seguridad relativas a la temperatura estn activadas y podra quemarse si estas opciones de seguridad estn desactivadas. Los sistemas activos son los ms utilizados y cubren todas las gamas. Todos estn compuestos de un disipador sobre el que es fijado un ventilador. Por lo tanto, la eficiencia depender de algunos criterios:

El dimetro del ventilador La velocidad de rotacin El diseo Los materiales utilizados en el disipador El tamao del disipador

El dimetro del ventilador, asociado a su velocidad de rotacin (y el diseo de las paletas) determinar el flujo de aire que es capaz de generar. El tipo de material de que esta hecho el disipador determinar su eficiencia (esto ser detallado ms adelante) y el tamao del disipador determinar la superficie de disipacin; a mayor superficie la temperatura ser ms baja con la condicin de tener un buen ventilador.

Figura 15: Tarjeta grafica

16

1.5.2 El procesador

El [procesador], tambin llamado CPU (Central Processing Unit) es un componente indispensable para el funcionamiento del PC. Por lo que es necesario refrigerarlo. Los ventiladores que vienen de fbrica con Intel y AMD por lo general no son los mejores cuando se desea un equipo silencioso o hacer overclocking. Por lo tanto habr que cambiarlos por otros y evidentemente existen diferentes sistemas:

El watercooling La refrigeracin pasiva La refrigeracin activa

Para el watercooling, aqu tambin habr que tener en cuenta que es costoso. Ser necesario un waterblock de calidad para evitar que el flujo de agua se frene o simplemente para obtener un buen rendimiento. El sistema de refrigeracin pasiva, completamente silencioso ya que no utiliza ventilador, es recomendado cuando se quiere tener un equipo silencioso, de preferencia en una carcasa un poco grande (18 cms mnimo) y bien ventilada. La eleccin es un poco difcil ya que existen una gran variedad. Algunos excelentes sistemas fabricados por [ Thermalright], [ Noctua] o [ Scythe] (por no citar a todos) sern suficientes en este sistema. Pero cuidado! Antes de comprar, es necesario leer los test de los disipadores sin ventilador y averiguar acerca de la compatibilidad con el socket. Adems si la carcasa es lo suficientemente grande y si la placa base es compatible. Habr que estar atentos los primeros das con este tipo de sistema. Este sistema no es recomendado pare el overclocking, para esto ve el sistema activo.

En cuanto al sistema activo, es posible utilizar uno y tambin tener un equipo silencioso. En este caso deberemos prestar atencin a los decibeles (

17

Si uno no es apasionado del overclocking, entonces no necesitar cambiar este sistema, ms aun cuando un cambio del los heatpipes requiere cambiar el disipador del NorthBridge, del Southbridge y de los mosfet. Pero si deseas hacer overclocking, la temperatura del NorthBridge es muy importante. Todos los sistemas actuales (y de buen rendimiento) son pasivos, pero a veces se recomienda agregar un ventilador. Los disipadores ms potentes tienen la forma de una torre por lo que habr que tomarlo en cuenta en el caso de que tengamos un Crossfire o un SLI: el disipador podra molestar. La otra solucin, menos costosa, se presenta bajo la forma de un pequeo disipador de cobre y es una buena alternativa al sistema de gama baja de aluminio. Sin embargo, habr que verificar la lista de placas base compatibles en el sitio del fabricante del disipador Northbridge/SouthBridge.

Figura 16: Refrigeracin del NorthBridge y del Southbridge

1.5.4 Los mosfet Los mosfet, situados cerca del socket del procesador son semiconductores que a veces pueden inflarse, e incluso explotar, cuando se sobrecalientan demasiado. Esto sucede por lo general cuando se ha hecho overclocking sin tomar precauciones, por lo que es imprescindible colocar (si no lo hubiera) o cambiar el sistema de disipacin cuando se desea hacer overclocking o cuando se cambia el disipador del Northbridge y estos dos componentes estn unidos por un heatpipe. Tambin los mosfet pueden ser integrados a un circuito de watercooling.

1.5.5 El disco duro Algunos discos duros tienen tendencia a recalentar mucho. Por lo tanto es posible integrarlos a un circuito de watercooling, poner el disco duro en un sistema pasivo compuesto de un disipador plano y de heatpipes para disipar el calor, o tambin un sistema pasivo con ventiladores para permitir una difusin ms rpida y eficaz del calor, o poner sobre el disco simplemente un sistema compuesto de varios ventiladores. Una vez este sistema integrado, los discos ocuparn ms espacio y algunos pueden no caber en las habituales bahas de 3.5 pulgadas, por lo que ser necesario colocarlos en la parte superior de la carcasa, en una baha de 5.25 pulgadas.

18

1.5.6 Refrigeracin del Chipset

Los chipset de las placas base suelen incorporar una refrigeracin pasiva,

algunas ms completas con sistemas heat pipe y otras ms simples como un

sencillo disipador de aluminio. Si queremos mejorar el sistema de refrigeracin

del chipset debemos de mejorar la refrigeracin pasiva, o bien, incluir un

ventilador a la refrigeracin pasiva con la que contamos.

Figura 17: Refrigeracin de chipset

1.5.7 Refrigeracin de la memoria RAM

Tambin podemos encontrar este tipo de disipadotes para refrigerar los

mdulos de memoria RAM, aunque muchos, no consideran las memorias como

punto caliente, estas necesitan mantener una temperatura para un correcto

funcionamiento y no reducir su vida til.

El modelo que les mostramos a continuacin corresponde al fabricante Xilence

su aspecto futurista nos muestra sus dos tubos de calor que mejora la

resistencia trmica un 38,6%, su peso es de 0.2kg y su precio ronda los 25

aprox.

Figura 18: Refrigeracin de memoria RAM

19

1.5.8 Refrigeracin de la caja

Debemos de mantener la caja correctamente refrigerada, ya que si el aire que

circula por su interior es caliente, de poco nos servir tener grandes

disipadores y ventiladores.

Una caja bien refrigerada mete aire de fuera hacia su interior por su parte

inferior, y extrae el aire caliente de su interior por la parte superior de la caja.

De esta manera conseguiremos aprovechar de manera ptima el flujo de aire

que circula por la caja, ya que el aire caliente tiende a subir y el aire frio tiende

a permanecer en el inferior de la caja.

El aire frio que entra va calentndose y subiendo hasta que es expulsado.

Existen diferentes modelos de ventiladores para mantener el flujo de aire de

nuestra caja, debemos saber que cuanto ms dimetro tenga el ventilador

mayor ser el flujo de aire y menor ser el ruido que emita.

Ser cuestin de mirar que modelos se ajustan mejor a nuestras necesidades

de ruido, precio, tamao y diseo.

1.6 Fuente de alimentacin y caja (Gabinete)

Una parte muy importante que atae a la refrigeracin es la fuente de alimentacin. La

fuente de alimentacin es un gran generador de temperatura, no solo por las temperaturas

que alcanza sino por el tamao que tienen. Es fundamental para un buen funcionamiento

del ordenador que est perfectamente refrigerada, ya que adems cada vez son ms

potentes y por lo tanto general ms calor.

Tambin es muy importante la refrigeracin de la caja en s, ya que de poco nos va a servir

un buen sistema de disipadores si despus no evacuamos el calor generado del interior de

la caja.

Para ello disponemos de una muy amplia gama de ventiladores. Los hay di diferentes

tamaos (8, 9 y 12 cms.), con velocidad variable, con luz, etc.

Figura 19: Ventiladores

20

2. METODO EXPERIMENTAL

2.1. Montaje del sistema de refrigeracin alternativo

El montaje del sistema alternativo se detalla a continuacin de manera grafica.

1) Para este montaje se ha escogido un kit de la marca taiwanesa, aunque los componentes bsicos necesarios y los pasos a dar sern similares con sistemas de cualquier otro fabricante. Es aconsejable, sin embargo, no mezcla componentes de distintos fabricantes, ya que eso podra dificultar el ensamblaje de los componentes.

Figura 20: Componentes bsicos

2) El kit se compone de tres tubos de goma con espiral de metal interior (para que no se aplasten o se doblen y el flujo de agua se mantenga), cinta selladora de tefln, destornillador plano y de estrella intercambiable, dos tiras grandes de forro autoadhesivo, grasa trmica, adaptador para Pentium 4 y procesador clsico de tipo Socket 7, bloque de agua y depsito especial con termmetro.

Figura 21: Tubos de goma

3) Ser necesario adquirir por separado el radiador/ventilador, fabricado con una estructura interna especial y hecho de zinc, aluminio y cobre; y la bomba de agua, especialmente fabricada para su colocacin en el interior del depsito. El radiador necesita un mnimo de medio litro de agua para funcionar correctamente, siendo el circuito de agua de abajo arriba y el flujo de aire de dentro afuera. Para mayor conocer con mayor detalle sobre el radiador ver el anexo (caractersticas y precios aproximados)

21

Figura 22: radiador

4) Es importante realizar el siguiente montaje fuera de la caja del ordenador. Una vez se ha comprobado su buen funcionamiento e impermeabilidad, puede procederse a colocar los elementos en su lugar definitivo. Lo primero ser montar la bomba en el interior del depsito. Aunque la bomba lleva un caete plstico para asegurar su compatibilidad con sistemas de terceros, el depsito del kit Senfu permite, gracias a un tubo de goma interior, conectarla directamente a la salida de agua.

Figura 23: Montaje de la bomba en el interior de depsito

5) Para sellar completamente el depsito ser necesario enrollar un trozo de forro

autoadhesivo alrededor del cable de alimentacin en el punto donde coincide con la abertura de salida, utilizando tanta cinta de tefln como sea necesario. Una vez realizada esta operacin, se proceder a cerrar el depsito con los ocho tornillos de la caja.

Figura 24: cubrimiento completo del depsito

22

6) Se procede ahora a la conexin de uno de los tubos de goma a la salida de agua del depsito. No es necesario que el alambre se introduzca en los agujeros, simplemente basta con meter previamente la rosca en el tubo, deslizar el tubo en el cao del depsito, aplicar tefln, tanto como fuera necesario, y finalmente enroscar la rosca para dar un correcto acabado al montaje.

Figura 25: conexin de tubos de goma a la salida de agua del depsito

7) Para enfriar el agua del circuito antes de que entre en el bloque, se utilizar un radiador refrigerado por aire especialmente diseado para tal fin. El radiador de Senfu est pensado para colocarse en el interior de la caja del ordenador, como se desprende del tipo de cables de alimentacin que incorpora (con adaptadores para tomas de tres y cuatro pines), pero podra conectarse exteriormente utilizando un transformador del voltaje adecuado. Tambin puede darse salida a los tubos y cables elctricos a travs de una de las ranuras PCI libres en la caja del ordenador.

Figura 26: El radiador Senfu

8) Tras atornillar las roscas en los pequeos tubos de entrada y salida de agua con el objetivo de agrandar su dimetro, se coloca el tubo de salida del bloque de agua a una de las bocas del radiador, sellndolo con cinta y con una cincha de plstico (incluida en el paquete) para que el sistema sea ms seguro. Tras enfriarse en el radiador, el agua saldr por el otro extremo, al que se acoplar el segundo de los tubos.

23

Figura 27: Tubos de entradas y salidas

9) El tubo de salida del agua del radiador se lleva a una de las entradas del bloque de agua, realizando su unin y sellado de la misma forma que se ha explicado anteriormente. Se ha completado la misin de llevar el agua hasta el bloque que ir sobre el procesador.

Figura 28: Entradas de bloque de agua.

10) Despus de enfriar el procesador, el agua caliente sale por el ltimo de los tubos, que se habr de montar en el otro extremo del bloque.

Figura 29: Bloque extremo

24

11) El agua volver al depsito por el tubo que se acoplar a la entrada libre del depsito de agua. El montaje exterior ha finalizado. Se proceder entonces a llenar el depsito por el tapn de rosca practicado en la parte superior y, tras cerrarlo, se desatornillar la pequea vlvula de aire para liberar la presin del aire del recipiente cerrado.

Figura 30: Llenado de depsito

12) Tras probarse durante el tiempo suficiente la estanqueidad del circuito, se puede ya proceder a colocar el bloque de agua en su lugar sobre el procesador. No hay que olvidar antes aplicar una buena cantidad de grasa trmica sobre la superficie del chip. En un Pentium 4, se colocan las barras base en los agujeros practicados en el soporte plstico del ventilador.

Figura 31: Colocacin el bloque de agua en su lugar sobre el procesador

13) La posicin correcta del bloque con respecto al procesador est marcada sobre el mismo bloque, marca que debe coincidir con el tornillo de la barra superior que se coloca entre las guas de plstico. Entonces se proceder a fijar la barra superior atornillando el tornillo central a la parte superior del bloque y las barras laterales a las barras inferiores, ya colocadas sobre el soporte del ventilador.

25

Figura 32: Atornillamiento en la barra superior del bloque

14) Hay que mantener en todo momento la temperatura por debajo del mximo marcado en el termmetro del depsito. Si la temperatura subiera por encima de esa marca, ello significara que el procesador se est calentando demasiado y que el agua no llega lo suficientemente fra hasta l, con lo cual habra que aplicar mayor potencia de bombeo y/o aadir un radiador suplementario al circuito.

Figura 33: Termmetro del depsito Nota importante Antes de encender el ordenador, debe hacerse funcionar el sistema durante unos minutos. Al principio los conductos del sistema de refrigeracin estarn vacos, de manera que si se conecta el PC, el procesador empezar a funcionar sin refrigeracin alguna. En algunos procesadores, especialmente si se les ha efectuado un overclocking, esta situacin har que se quemen en pocos segundos. Por eso, antes de arrancar el PC debe encenderse la bomba de agua, vigilando los tubos de goma hasta que estn completamente llenos. Golpearlos suavemente facilitar su llenado as como la eliminacin de burbujas de aire de su interior.

26

3. RESULTADOS

RESULTADOS TESTEO DE LA TARJETA DE VIDEO

El intento de overclockear la tarjeta de video con la refrigeracin convencional no tuvo xito,

cualquier alteracin que se realiza en las caractersticas de fabrica de la tarjeta en pro de un

incremento del rendimiento de la misma torna a la tarjeta inestable debido al incremento del calor a

disipar como consecuencia del aumento de la frecuencia de la GPU de la tarjeta (pequeo

procesador que se encarga de manipular los grficos).

En la figura 35 se muestra el resultado del benchmarking realizado con 3D Mark como viene de

fabrica (GPU a 250 MHz y RAM a 330 MHz).

Al implementar la refrigeracin lquida y un software especial que permite manipular la frecuencia de

la GPU y la RAM interna en pequeos incrementos hasta alcanzar una frecuencia de la GPU de 331

MHz y en la RAM de 350 MHz que comparados con 250 MHz y 330 MHz para la GPU y la RAM

respectivamente sin ovrclocking esto en ultimas significa un rango de overclocking de 32% y un

incremento en el rendimiento ms o menos en igual magnitud ya que aumentamos directamente la

capacidad de procesamiento de la tarjeta. La figura Y muestra las caractersticas de la tarjeta bajo

condiciones mximo overclocking con refrigeracin lquida.

Figura 34: tarjeta de video con overclocking y refrigeracin liquida

Por ltimo, sometemos la tarjeta a la prueba de rendimiento con el 3D Mark de los cual obtenemos

como resultado que le rendimiento global en el rendimiento de la tarjeta de video (ponderando los

desempeos de la GPU y la RAM) es de aproximadamente 29%.

Cabe recordar que la nica forma de alcanzar este incremento en el rendimiento en la tarjeta grafica

fue la implementacin de la refrigeracin lquida, con la refrigeracin convencional no es posible

variar los parmetros de rendimiento de la tarjeta como para obtener una variacin perceptible en

este.

27

Figura 35: Resultado 3D Mark mximo overclocking y refrigeracin liquida

Por ltimo se realiza una tabla a manera de resumen de los principales parmetros computacionales

y fsicos en todos los estados en los que se trabajo el computador con los sistemas de refrigeracin.

TABLA 01: Comparacion de sistema convencional y sistema alternativo

ESTADO TEMPERATURAS CALOR DE DESECHO

CAPACIDAD DEL SISTEMA DE

REFRIGERACIN

INCREMENTO EN EL

RENDIMIENTO (%)

SIN OVERCLOCKING

RC*

BOARD=41C PROC=36C

BOARD=14 w PROC=28 W

BOARD=20 W PROC=34 W

0

OVERCLOCKING @1723 MHz RC

BOARD=50C PROC=45C

BOARD=16 w PROC=32 W

BOARD=20 W PROC=34 W

8

OVERCLOCKING @2380 MHz RL**

BOARD=43C PROC=38.5C

BOARD=30 w PROC=70 W

BOARD=114 w PROC=281 W

47.25

TARJETA DE VIDEO (RC)

GPU=38C GPU=15 W GPU=20 W 0

TARJETA DE VIDEO (RL)

GPU=40C GPU=30 W GPU=71 W 29

*REFRIGERACION CONVENCIONAL

**REFRIGERACION LIQUIDA

28

4. DISCUSION

La refrigeracin de equipos informticos, dispositivos y componentes, lleva siendo una importante caracterstica desde tiempo atrs, y con el aumento de la potencia de los ordenadores, cada vez es algo que ms personas se tienen que plantear. Ante los aumentos de temperatura, y con el objetivo de evitar los problemas que pueden producir los calores excesivos en los equipos, la refrigeracin es un paso a tener en cuenta. Pero y aunque lo ms obvio es recurrir a dispositivos, coolers y placas de refrigeracin profesionales, como las fabricadas por Scythe, Arctic Cooling y Coolermaster, hay otras personas que optan por mtodos caseros rudimentarios. Y como es de imaginar, los resultados no son siempre positivos, existiendo curiosidades y consecuencias que merece la pena conocer. A continuacin nos muestras algunas ventajas y desventajas con el sistema de refrigeracin lquida

en PC (agua, aceite o lquido enfriador).

Ventajas y desventajas

Este tipo de mtodo para enfriar computadoras ofrece muchas ventajas y desventajas que se muestra los siguientes:

Ventajas:

Mayor eficiencia que un equipo de enfriamiento por aire (ventiladores y dispersores), los lquidos trasportan de mejor manera el calor y mantiene mas frio el equipo.

Reduccin del ruido, el equipo al ser enfriado por lquido evita el uso de los ventiladores lo que se traduce como menor cantidad de sonido ya que se evitan las vibraciones y el movimiento de los ventiladores.

Mayor poder de procesamiento, el tener mayor eficiencia de dispersin del calor permite usar procesadores de mayores capacidades ya que el calor no ser un problema con este tipo de refrigeracin.

Desventajas:

El precio, los sistemas de enfriamiento lquido son ms caros que los de aire ya que se deben de hacer varias modificaciones al equipo y a la caja que son mucho ms costosos.

Pocas opciones comerciales, los sistemas de refrigeracin lquida son todava poco comercializados por lo que se encuentran pocos equipos con esta opcin de refrigeracin.

Peligros, el contar con uno de estos sistemas conlleva a tener ms factores de riegos para el equipo ya que si se rompe algn tubo o existe alguna filtracin a los equipos electrnicos del equipo este sufrir un corto circuito lo cual es muy peligroso.

5. CONCLUSIONES

La temperatura de operacin del sistema se pueden disminuir algunos grados al aumentar el tamao

del radiador, pero esto incrementara al costo adems del espacio que este ocupa en el sistema,

siendo este ltimo variable crtica de diseo. Esta disminucin neta de la temperatura no implica una

variacin perceptible en el rendimiento o la estabilidad del computador, por esta razn no se justifica

llevar a cabo esta alteracin en el radiador.

La refrigeracin lquida en los ordenadores PC se est haciendo una prctica ms popular, ste mtodo de enfriamiento consiste en enfriar y dispersar el calor que genera el ordenador mediante medios lquidos de dispersin en vez del sistema tradicional aire (ventiladores).

29

6. BIBLIOGRAFIA

o C/Ramn i Cajal, SISTEMA DE REFRIGERACIN LQUIDA PARA MICROPROCESADORES, Mod. PIC12L

o Bricolaje, REFRIGERACIN POR AGUA

o ESFRBR , Refrigeracin del PC