Refrigeración Activa por Aire
La refrigeración activa por aire es, en palabras sencillas, tomar un sistema pasivo y adicionar un elemento que acelere el flujo de aire a través de las aletas del heatsink. Este elemento es usualmente un ventilador aunque se han visto variantes en las que se utiliza una especie de turbina.
En la refrigeración pasiva tiende a suceder que el aire que rodea al disipador se calienta, y su capacidad de evacuar calor del disipador disminuye. Aunque por convección natural este aire caliente se mueve, es mucho más eficiente incorporar un mecanismo para forzar un flujo de aire fresco a través de las aletas del disipador, y es exactamente lo que se logra con la refrigeración activa.
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 (en otras palabras, si un sistema pensado para ser enfriado activamente queda en estado pasivo por mucho tiempo). En segundo lugar, aunque este aspecto ha mejorado mucho 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.
1.3 Lectura Opcional... ¿Por qué son útiles los disipadores?
Es bastante obvio que mientras más superficie tenga un heatsink mejor será su disipación, pero también es cierto que en cualquier ciclo todo intermediario, por perfecto que sea, es un estorbo. Es igual que cuando vas añadiendo cables entre un equipo de música y los parlantes: mientras más cables, más se deteriora la señal, y esto ocurre por simple entropía aunque uses cables de oro. Entonces, cuál es el beneficio de usar un disipador? Por qué no sería mejor dejar que el componente electrónico se entendiera directamente con el aire? Esto es porque además de la superficie en este fenómeno interviene una propiedad llamada conductividad térmica, la capacidad de un material de canalizar el calor.
Hagamos el siguiente ejercicio. Supongamos que tenemos un CPU gigante cuyo core está a la intemperie y tiene 1 cm2 y que por otro lado tenemos un disipador de cobre que en su base tiene una superficie de 1 cm2 y que gracias al uso de cientos de aletas minúsculas ofrece al aire una superficie de contacto de 1000 cm2.
La Ley de Fourier indica que el flujo de calor es directamente proporcional a la superficie de contacto y a la constante de conductividad térmica, por lo que si hacemos un "coeficiente conjunto" definido como el producto de superficie por conductividad, tendremos un indicador comparativo de la capacidad de transferir calor.
Considerando que la conductividad térmica del aire es algo así como 0.02 W/m2 ·°K y la del cobre es de 380 W/m2 ·°K, la capacidad del CPU "pelado" de transmitir calor al aire tiene un coeficiente conjunto de
0.01 m2 x 0.02 W/m2 ·°K = 0.0002 W/°K
mientras que la capacidad de transmitir calor del CPU al disipador es de:
0.01 m2 x 380 W/m2 ·°K = 3.80 W/°K
a su vez, la capacidad del disipador de transmitir calor al aire es de
10 m2 x 0.02 W/m2 ·°K = 0.2 W/°K
Evidentemente, el cuello de botella está en la interfaz cobre-aire y no en el contacto CPU-cobre, pero lo importante es que, aunque el paso de calor del CPU al disipador no es perfecto por ejemplo porque el contacto entre las superficies es irregular, y aunque en la segunda mitad de la cadena el cobre igual tendrá que lidiar con la baja conductividad del aire, la capacidad de evacuar calor usando al disipador como intermediario es 1000 veces mayor que la del CPU pelado.
La refrigeración activa por aire es, en palabras sencillas, tomar un sistema pasivo y adicionar un elemento que acelere el flujo de aire a través de las aletas del heatsink. Este elemento es usualmente un ventilador aunque se han visto variantes en las que se utiliza una especie de turbina.
En la refrigeración pasiva tiende a suceder que el aire que rodea al disipador se calienta, y su capacidad de evacuar calor del disipador disminuye. Aunque por convección natural este aire caliente se mueve, es mucho más eficiente incorporar un mecanismo para forzar un flujo de aire fresco a través de las aletas del disipador, y es exactamente lo que se logra con la refrigeración activa.
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 (en otras palabras, si un sistema pensado para ser enfriado activamente queda en estado pasivo por mucho tiempo). En segundo lugar, aunque este aspecto ha mejorado mucho 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.
1.3 Lectura Opcional... ¿Por qué son útiles los disipadores?
Es bastante obvio que mientras más superficie tenga un heatsink mejor será su disipación, pero también es cierto que en cualquier ciclo todo intermediario, por perfecto que sea, es un estorbo. Es igual que cuando vas añadiendo cables entre un equipo de música y los parlantes: mientras más cables, más se deteriora la señal, y esto ocurre por simple entropía aunque uses cables de oro. Entonces, cuál es el beneficio de usar un disipador? Por qué no sería mejor dejar que el componente electrónico se entendiera directamente con el aire? Esto es porque además de la superficie en este fenómeno interviene una propiedad llamada conductividad térmica, la capacidad de un material de canalizar el calor.
Hagamos el siguiente ejercicio. Supongamos que tenemos un CPU gigante cuyo core está a la intemperie y tiene 1 cm2 y que por otro lado tenemos un disipador de cobre que en su base tiene una superficie de 1 cm2 y que gracias al uso de cientos de aletas minúsculas ofrece al aire una superficie de contacto de 1000 cm2.
La Ley de Fourier indica que el flujo de calor es directamente proporcional a la superficie de contacto y a la constante de conductividad térmica, por lo que si hacemos un "coeficiente conjunto" definido como el producto de superficie por conductividad, tendremos un indicador comparativo de la capacidad de transferir calor.
Considerando que la conductividad térmica del aire es algo así como 0.02 W/m2 ·°K y la del cobre es de 380 W/m2 ·°K, la capacidad del CPU "pelado" de transmitir calor al aire tiene un coeficiente conjunto de
0.01 m2 x 0.02 W/m2 ·°K = 0.0002 W/°K
mientras que la capacidad de transmitir calor del CPU al disipador es de:
0.01 m2 x 380 W/m2 ·°K = 3.80 W/°K
a su vez, la capacidad del disipador de transmitir calor al aire es de
10 m2 x 0.02 W/m2 ·°K = 0.2 W/°K
Evidentemente, el cuello de botella está en la interfaz cobre-aire y no en el contacto CPU-cobre, pero lo importante es que, aunque el paso de calor del CPU al disipador no es perfecto por ejemplo porque el contacto entre las superficies es irregular, y aunque en la segunda mitad de la cadena el cobre igual tendrá que lidiar con la baja conductividad del aire, la capacidad de evacuar calor usando al disipador como intermediario es 1000 veces mayor que la del CPU pelado.
