Disipador de calor de PC: quien lo necesita y tipos de coolers

Entrar a explicar el proceso físico por el cual los componentes electrónicos generan calor es un poco tedioso. Vamos a simplificarlo, explicando las características, aspectos a tener en cuenta de los mismos y los tipos de disipadores que existen.

¿Qué es un disipador?

Lo podemos definir como un elemento que ayuda a eliminar parte del calor generado por los componentes de un ordenador. Su misión fundamental es que estos componentes operen siempre por debajo de unas determinadas temperaturas que podrían dañar el componente.

Actualmente, se requiere disipador en muchos componentes y elementos de un ordenador. Los más conocidos son los específicos para el procesador y la tarjeta gráfica. Algo interesante es que el disipador de la tarjeta gráfica no solo disipa el calor generado por la GPU, también disipa el calor de la VRAM y las fases de alimentación.

Es más, estos son todos los componentes que requieren un disipador de calor, normalmente, en un ordenador:

• Procesador o CPU
• Tarjeta gráfica, pero este disipador no solo se encarga de disipar el calor de la GPU, también refrigera las memorias VRAM y las fases de alimentación de la gráfica
• Fases VRM de alimentación del procesador que se encuentran en la placa base
• Chipset de la placa base
• Unidades de almacenamiento SSD M.2
• Memoria RAM
• Transistores de la fuente de alimentación
• Controladoras, como pueda ser la controladora de red integrada en la placa base

Puedes ver con esto que en un ordenador hay muchos disipadores de calor. Al final, todos hacen lo mismo, aunque no tienen las mismas características.

¿Cómo funciona este elemento?

La misión principal del disipador es transferir el calor, mediante radiación, a otro medio. Normalmente, el medio al que se transfiere el calor es el aire, aunque en algunos casos puede ser un fluido. Dicha transmisión de calor puede ser pasiva o bien, forzada o activa.

Hablamos de disipación pasiva cuando el disipador en cuestión es un bloque con aletas que carece de ventiladores. Si el disipador incorpora uno o más ventiladores que generan un flujo de aire forzado, entonces hablamos de disipación forzada o activa.

Debemos tener en cuenta que la transferencia de calor no es perfecta. Tanto la superficie del chip como la placa de contacto del disipador no son perfectas, existen ondulaciones. Esto genera un mal contacto y, por consiguiente, una mala transferencia de calor. Para corregir esto se utilizan pads especiales o bien un compuesto termoconductor no conductor de la electricidad, denominado pasta térmica.

Vamos, que el funcionamiento básico es la transferencia de calor del procesador (pongamos por caso) al disipador. Al mismo tiempo, el disipador lo radiara al aire o a un líquido, según el tipo de disipador.

Tipos de disipadores más habituales

El funcionamiento de un disipador, como puedes ver, es relativamente simple. Pero, no hay solo un tipo de disipador de calor, hay diferentes tipos o formatos de los mismos. Según su tipología, será más o menos eficiente en la transferencia de calor a otro medio, como el aire o un líquido.

Pasivo

Son todos aquellos disipadores que carecen de elementos mecánicos, como puede ser un ventilador, que ayuden a la disipación del calor. Estos se caracterizan por, en la mayoría de casos, ser de aluminio o cobre. Podemos ver que estos tienen una serie de aletas dispuestas de una manera específica para que el calor pase entre ellas y se «lleve» el calor.

Lo solemos ver en las fases VRM de alimentación del procesador, el chipset, le memoria RAM y la mayoría de SSD M.2. Son una solución muy buena, ya que no generan ruido, pero por contra, no se pueden usar en componentes que vayan a generar grandes temperaturas como la CPU o la GPU. Nota: hay procesadores y tarjetas gráficas de bajo consumo y rendimiento que si permiten usar disipadores pasivos.

Activo

Denominación que recibe cualquier disipador de calor que incluya al menos un ventilador. La función del ventilador es generar un flujo de aire elevado que permita disipar el calor de una manera más rápida y eficiente. Es cada vez más normal que este tipo de disipador se utilice en procesadores y tarjetas gráficas, debido a que cada vez consumen más y generan más calor.

Es interesante que dentro de esta tipología podemos distinguir varios formatos:

• Bloque: Son disipadores conformados por aletas de aluminio (normalmente) de forma cubica o similar. Pueden tener uno o dos ventiladores
• Diseño U: El bloque se divide en dos partes quedándose con un formato tipo «U». Se deja esta «abertura» en el centro para instalar otro ventilador, permitiendo así instalar hasta tres ventiladores
• Perfil bajo o planos: Pensados para ordenadores compactos de formato mini-ITX donde no hay espacio para disipadores de gran formato

Podemos distinguir en todos los casos tres partes fundamentales:

• Base de contacto: Sencillamente, es la parte que está directamente en contacto con el IHS del procesador. Podemos decir que es quien absorbe el calor y lo lleva al resto del disipador
• Heatpipe: Conjunto de tubos, normalmente de cobre, que ponen en contacto la base de contacto con las aletas de aluminio de disipación del calor. Normalmente estos heatpipes por dentro están huecos y llevan un líquido especial que ayuda a la transferencia del calor. El líquido se evapora y cuando se enfría y se vuelve líquido, y así en un círculo constante
• Aletas de aluminio: Fabricar el disipador completamente de cobre es inviable por el peso, de ahí que solo la base de contacto y los heatpipes sean de este material. Las aletas se fabrican en aluminio por ser más ligero y ofrecer una buena capacidad de refrigeración. Estas aletas están atravesadas por los heatpipes. Sobre las aletas de aluminio se instalan ventiladores para aumentar las capacidades de refrigeración

Refrigeración líquida

Cada vez son más los usuarios que apuestan por montar un sistema de refrigeración líquida. Estos sistemas se consideran más «eficientes» en cuanto a la refrigeración de los componentes. Se caracterizan estos sistemas por transferir el calor directamente a un líquido, que normalmente es agua destilada.

A grandes rasgos, una refrigeración líquida tiene los siguientes elementos:

• Bomba: Su misión es «sencilla», mover el líquido por todo el circuito
• Bloque: Elemento que se instala sobre la CPU y por donde pasa el líquido que «absorbe» el calor
• Radiador: Parte por donde pasa el líquido destinado a eliminar el calor del líquido refrigerante
• Líquido refrigerador: Habitualmente se utiliza agua destilada, que evita la aparición de elementos indeseables como el moho
• Ventilador: Tiene la tarea de generar un flujo de aire forzado a través del radiador para potenciar la disipación de calor
• Tubos: Conectan la bomba, el bloque y el radiador, y es por donde circula el líquido

Por otro lado, hay dos variantes de sistemas de refrigeración líquida. Estos son:

• All-in-One / AIO: Estos son sistemas de refrigeración líquida que se venden montados. No requiere de conocimientos técnicos específicos, se instala de manera rápida y sencilla
• Custom: Aquí las partes se venden por separado y se pueden configurar según quiera el usuario. Montar estos sistemas es más costoso, ya que el montaje es lento, las partes suelen ser caras y, además, requiere conocimientos técnicos importantes

Sistemas de refrigeración poco habituales

Los mencionados anteriormente son los más habituales en cualquier sistema informático actual. Hay otros sistemas de refrigeración de componentes menos habituales que también se usan, pero en casos muy concretos.

Refrigeración por inmersión

Dicho sistema de refrigeración se basa en la inmersión de los componentes en un líquido no conductor de la electricidad. Si bien esta técnica se utiliza habitualmente para servidores y data centers, también se puede usar para otros sistemas. Actualmente, se fabrican líquidos sintéticos basados en siliconas y otros elementos.

Este sistema ahora se ha modernizado, pero hace décadas que existe la refrigeración por inmersión. Durante años se han usado aceites domésticos, como son el de aceituna y girasol para esto. Ambos tipos de aceite no son conductores de la electricidad y permiten una buena refrigeración. El gran problema es que limpiar el aceite es un enorme problema por su viscosidad, por eso no se hace de manera general.

Celdas Peltier

Son un tipo de celdas cerámicas con dos caras independientes electro reactivas. Esto quiere decir que una de las caras se calienta y la otra se enfría. Lo que se suele hacer es montar un sistema de refrigeración líquida basado en este sistema. El líquido caliente pasa por esta zona fría y la refrigeración se mejora enormemente, trabajando el sistema a una temperatura inferior.

Si bien tienen la ventaja de refrigerar el líquido a mayor velocidad, tienen muchos problemas. El primero y más importante, es que son muy ineficientes, ya que consumen mucha electricidad. Además, presenta riesgo de quemaduras, riesgo de contactos eléctricos directos y también genera condensación.

Nitrógeno líquido

Este sistema de refrigeración para componentes se usa exclusivamente para overclocking extremo. Indicar que el overclocking extremo no es más que subir la frecuencia de trabajo del procesador o de la tarjeta gráfica todo lo posible. Lo que sucede en estos casos es que la generación de calor es enorme y un disipador por aire e incluso, una refrigeración líquida no podría manejar tanto calor.

Para este sistema se utilizan bloques de cobre puro especiales con forma de vaso, por decirlo de algún modo, que se denominan «pots». Dentro se va introduciendo nitrógeno líquido poco a poco para que la temperatura este por debajo de los 0 ºC, pero en unos rangos concretos.

Tiene muchos problemas esta práctica, siendo la primera que el nitrógeno líquido es muy peligroso y podría generar quemaduras en la piel. Además, es un producto químico peligroso que no puede (o no debería) manejar cualquiera. Por si fuera poco, este sistema genera mucha condensación, lo cual es peligroso al poder generar cortocircuitos. Algo interesante es que para evitar que la condensación toque los circuitos eléctricos se usa arroz, plastilina o blu-tac.

Hielo seco

No es una práctica habitual, pero es el mismo principio que el sistema del nitrógeno líquido. A efectos prácticos se usan los mismos «pots», pero aquí no se introduce un líquido, sino bloques de hielo seco. Este hielo seco no es más que bloques de CO2 solidificado que se van «evaporando».

A nivel de seguridad, es mejor que el nitrógeno líquido, pero claro, hablamos de un elemento también peligroso. Se debe usar al aire libre o en espacios muy grandes, ya que el CO2 es toxico para las personas y puede generar asfixia.