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Ratón para PC

Ordenador con refrigeración líquida

La refrigeración mediante ventiladores es la más utilizada y suele dar muy buenos resultados, pero hay otras opciones que a los usuarios nos viene bien conocer, como, por ejemplo, los sistemas de refrigeración líquida.

Instalar uno de ellos en un PC es relativamente sencillo, y, además, su precio se ha reducido mucho durante los últimos años, por lo que merece la pena conocer qué impacto pueden tener en el rendimiento y la vida útil de nuestro ordenador.


Refrigeración: por qué es tan importante y cuáles son sus principios

Para entender por qué es importante refrigerar correctamente los componentes de un ordenador y qué mecanismos intervienen en este proceso nos viene que ni pintado repasar brevemente en qué consisten los efectos de convección y conducción del calor.

Una parte de la energía eléctrica que requiere un circuito integrado para llevar a cabo su función se disipa en forma de calor, y esa energía térmica tiene necesariamente que ser transportada fuera del núcleo del circuito integrado para evitar que los transistores que contiene superen su umbral máximo de temperatura.

Una parte de la energía eléctrica que requiere un circuito integrado para llevar a cabo su función se disipa en forma de calor y debe ser evacuada para evitar que su temperatura se incremente excesivamente.

La potencia que disipa un microprocesador en forma de calor depende de varios factores, pero los más relevantes son el voltaje que requiere, el número de transistores que incorpora, la frecuencia de reloj a la que trabaja y la tecnología de integración que se ha utilizado en su fabricación.

Es fácil intuir que si contiene más transistores necesitará más energía para trabajar, y este incremento de la energía eléctrica que recibe provocará también un incremento de la energía que disipa en forma de calor.

Además, el incremento de la frecuencia de reloj conlleva que el microprocesador lleve a cabo más operaciones en el mismo tiempo, de manera que los transistores cambiarán de estado con más frecuencia, consumirán más energía y disiparán más calor.

El impacto que tienen el número de transistores y la frecuencia de reloj en el calor que disipan unos componentes tan complejos como lo son un microprocesador o un procesador gráfico es enorme.

Pero el auténtico reto reside en la necesidad de evitar que su temperatura se incremente hasta el punto de provocar que el chip deje de funcionar correctamente o, incluso, acabe dañado.

El primer síntoma de sobrecalentamiento suele adoptar la forma de bloqueos del equipo, reinicios inesperados y, en definitiva, de un comportamiento anómalo tanto del sistema operativo como de las aplicaciones.

Las soluciones de refrigeración líquida que nos propone el mercado actualmente son de dos tipos: los sistemas compactos (conocidos también como «todo en uno») y los paquetes avanzados o personalizables.

  • Los sistemas compactos ocupan menos espacio dentro de la caja, son más baratos y también resultan más fáciles de instalar, pero, a cambio, su eficacia refrigerante suele ser menor que la de las soluciones más avanzadas.
  • Los paquetes avanzados o personalizables son más voluminosas porque incorporan más elementos, más caras y su instalación es más laboriosa, pero pueden ofrecernos una mayor capacidad refrigerante. Y, de propina, suelen venir con sistemas de iluminación LED RGB avanzados que pueden encajar muy bien en los equipos para gaming.

Las soluciones «todo en uno», que son las más baratas y simples, suelen incorporar dos módulos, el conjunto radiador/ventiladores y el paquete bomba/bloque de agua, unidos por los tubos que permiten la circulación del líquido refrigerante.

Todos los elementos vienen previamente conectados, por lo que lo único que tendremos que hacer es instalarlos en el interior del chasis de nuestro PC.

Estos sistemas de refrigeración suelen costar entre 50 y 200 euros en función de su sofisticación y de los materiales que emplean.


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Los componentes esenciales de cualquier sistema de refrigeración líquida

  • Bloque de agua o placa refrigerante: es el elemento que va colocado directamente sobre la CPU de nuestro ordenador. Incorpora un disipador, habitualmente de aluminio o cobre debido a su elevado índice de termoconductividad, y por su interior circula el líquido refrigerante. La transferencia de la energía térmica del disipador integrado en el microprocesador al disipador del bloque de agua se efectúa mediante el mecanismo de conducción. Y el transporte del calor desde este último disipador al líquido refrigerante que circula por el interior del bloque de agua se lleva a cabo mediante el efecto de convección.
  • Bomba: es el componente que se responsabiliza de suministrar al líquido refrigerante la presión necesaria para propiciar que este se desplace a lo largo de todo el circuito de refrigeración.
  • Depósito: recipiente que contiene buena parte del volumen del líquido de refrigeración. Con frecuencia la bomba y el depósito están adosados, dando forma a un único componente.
  • Líquido refrigerante: es el fluido en estado líquido que se encarga de transportar la energía térmica a lo largo del circuito. Su composición puede variar si comparamos el líquido de varias marcas, pero muchas de ellas suelen usar etilenglicol, que es un compuesto químico orgánico utilizado con frecuencia como anticongelante, y un aditivo que le da color para evitar que pueda ser bebido por accidente. Además, el aditivo tiene una función decorativa porque da al líquido un color que puede encajar bien con los tonos de la iluminación LED instalada en la caja y el sistema de refrigeración.
  • Radiador: elemento metálico (normalmente de aluminio) por cuyo interior circula el líquido refrigerante y a cuya superficie están adosados uno o varios ventiladores. El movimiento de las palas de estos últimos desplaza el caudal de aire necesario para provocar la transferencia de energía térmica desde el líquido refrigerante que circula por el interior del radiador al aire mediante convección. Como resultado de este proceso la temperatura del líquido refrigerante se reduce y la del aire circundante se incrementa, por lo que debe ser expulsado fuera del chasis del PC.
  • Tubos y manguitos: son los conductos, normalmente de policloruro de vinilo (PVC) u otro derivado del plástico, por cuyo interior circula el líquido refrigerante a lo largo de todo el circuito. Pueden ser flexibles o rígidos. Los primeros son más fáciles de instalar que los segundos, pero también suelen ser menos duraderos.
  • Ventilador: va adosado, sobre la superficie del radiador con el propósito de desplazar el caudal de aire necesario para optimizar el intercambio de energía térmica entre el líquido refrigerante y el aire. Cuanta mayor sea la energía cinética (velocidad) de las moléculas del aire más eficiente será la transferencia del calor entre las dos sustancias involucradas en este proceso.


Refrigeración por aire vs refrigeración líquida

La estructura de un sistema de refrigeración por aire es relativamente sencilla. Y es que solo incorporan dos elementos: un disipador, habitualmente de aluminio o cobre, y un ventilador.

El calor disipado por el procesador es transferido mediante conducción por el disipador metálico de la CPU al disipador del sistema de refrigeración.

Al mismo tiempo el ventilador «sopla» sobre este último, incentivando el transporte de energía térmica desde el disipador del sistema de refrigeración al aire mediante convección.

A medida que el ventilador va transportando la energía térmica disipada por la CPU la temperatura del aire en el interior de la caja del ordenador se va incrementando, por lo que es esencial que unos ventiladores adicionales instalados en el interior del chasis se responsabilicen de renovarlo.

Para lograrlo estos ventiladores propician el intercambio del aire caliente del interior de la caja y el aire a temperatura ambiente procedente del exterior mediante un flujo constante.

La simplicidad conceptual de los sistemas de refrigeración por aire es evidente, pero esto no significa que no lleven a cabo su objetivo con eficacia.

Actualmente en el mercado podemos conseguir ventiladores para microprocesadores de mucha calidad y a precios razonables.

Los mejores suelen incorporar disipadores con un diseño que maximiza la superficie de contacto con el aire, de manera que el intercambio de calor entre el metal del disipador y el aire sea lo más eficiente posible.

Además, suelen apostar por metales con un coeficiente de conductividad térmica muy alto, como el cobre, y también por ventiladores capaces de desplazar un caudal de aire considerable, optimizando de esta forma el intercambio de calor entre el disipador y el aire.

Una solución de refrigeración por aire de buena calidad puede resolver las necesidades que tenemos la mayor parte de los usuarios tanto en un escenario de uso convencional como en uno exigente.

Los sistemas de refrigeración líquida, sin embargo, son mucho más complejos.

Nos ayuda a controlar mejor la temperatura en el interior de la caja del ordenador.

Esto es posible debido a que el líquido refrigerante transporta el calor por el interior del chasis gracias a unos tubos de plástico flexible y unos manguitos que previenen su contacto directo con el aire.

La eficacia refrigerante de un sistema de refrigeración líquida de buena calidad puede ser muy alta, pero un sistema de refrigeración por aire bien diseñado también puede ofrecernos un resultado fantástico.

¿En qué condiciones merece la pena apostar por uno u otro?

Los dos factores que nos interesa sopesar para tomar una decisión son las condiciones de trabajo de la CPU y la temperatura ambiental.

En un escenario de uso convencional en el que ejecutamos aplicaciones ofimáticas, de creación de contenidos y videojuegos durante periodos de tiempo que no son excesivamente prolongados un buen ventilador debería permitir al microprocesador trabajar permanentemente dentro de su rango óptimo de temperatura.

Sin embargo, si nos gusta practicar overclocking extremo es posible que nos interese recurrir a la refrigeración líquida.

Esta práctica consiste en manipular los parámetros de funcionamiento de la CPU con el propósito de conseguir que trabaje a una frecuencia de reloj superior a su frecuencia máxima nominal.

Su rendimiento en estas condiciones se incrementa, pero para mantener la estabilidad del sistema y evitar que se produzcan cuelgues y reinicios inesperados suele ser necesario actuar sobre el voltaje.

Y en estas condiciones la CPU se calienta más, y, en consecuencia, disipa más calor.

Si el overclocking no es extremo un sistema de refrigeración por aire de calidad puede ofrecernos un buen resultado, pero si es agresivo es probable que tengamos que recurrir a la refrigeración líquida.

La práctica del overclocking no es el único contexto en el que puede ser interesante apostar por la refrigeración líquida. Si sometemos nuestro ordenador a esfuerzos muy intensos durante periodos de tiempo muy prolongados puede ser recomendable recurrir a esta modalidad de refrigeración.

Un escenario de uso que ilustra bastante bien este contexto es, por ejemplo, el renderizado de modelos tridimensionales.

Si utilizamos nuestro PC para crear y renderizar durante horas modelos en 3D podría ser una buena idea apostar por la refrigeración líquida para conseguir mantener la temperatura de la CPU en todo momento bajo control.

No obstante, cualquier otra tarea que imponga una carga de trabajo muy alta al procesador durante un periodo de tiempo muy prolongado puede beneficiarse de la refrigeración líquida.

Una ventaja adicional de esta modalidad de refrigeración que también puede provocar que algunos usuarios se fijen en ella es su capacidad de ayudarnos a reducir el ruido emitido por nuestro ordenador.

El ventilador que se encarga de refrigerar la CPU en los sistemas por aire suele ser el responsable de buena parte del ruido emitido por nuestro PC.

En el mercado podemos encontrar ventiladores para CPU muy silenciosos, pero los sistemas de refrigeración líquida tienen la ventaja de que no necesitan un ventilador para la CPU. Eso sí, mantienen los ventiladores responsables de actuar sobre el radiador.


¿Es más silenciosa la refrigeración líquida?

La reducción del nivel de ruido es uno de los principales motivos por los que muchos se decantan por los sistemas de refrigeración líquida.

Partiendo de la base de que ambos sistemas utilizan ventiladores para forzar la disipación del calor de los componentes, ese motivo cae por su propio peso ya que, en ambos casos, todo el ruido proviene de la rotación de los ventiladores.

En este aspecto, podríamos volver al punto en el que hablábamos de la eficiencia de la instalación de cada uno de los sistemas de refrigeración.

Si en un sistema de refrigeración por aire se utilizan unos ventiladores silenciosos de calidad y que permitan ajustar su velocidad en función de la temperatura que registran los sensores de la placa base, la refrigeración puede ser prácticamente inaudible cuando el PC se encuentra en reposo y perfectamente soportable cuando se encuentra a pleno rendimiento.

Lo mismo sucede con los sistemas de refrigeración líquida que, dada la mayor densidad de los radiadores obliga a usar ventiladores capaces de ofrecer una mayor presión de aire.

Si no se montan ventiladores que ejerzan la suficiente presión de aire, tendrán que girar a más revoluciones produciendo más ruido. Lo cual los equipara con los sistemas de refrigeración por aire tradicionales.


¿Qué líquido lleva la refrigeración líquida?

La refrigeración líquida o watercooling es una técnica de enfriamiento que utiliza agua como medio refrigerante, logrando así excelentes resultados en la disminución de temperaturas.

El agua, y cualquier líquido refrigerante, tiene mayor capacidad térmica que el aire. Aprovechando este principio, un circuito de refrigeración líquida disipa el calor generado en los componentes del PC usando el agua como fluido refrigerante, enfriándola en un radiador con ventiladores que está en contacto con el exterior de la caja, expulsando el calor fuera de ésta.

Otra variante de este sistema de enfriamiento consiste en utilizar aceite en vez de agua.

Dado que el aceite común no conduce la electricidad, algunos usuarios han probado con éxito la técnica de sumergir la placa base por completo en un recipiente previamente lleno de aceite mineral, y luego hacer que este circule por un radiador de refrigeración por agua normal.

Con este sistema se logra aislar la placa de elementos externos potencialmente perjudiciales, tales como la acumulación de polvo o humedad.

Las desventajas obvias son las que derivan de mantener el computador o sus componentes principales sumergidos en un recipiente lleno de líquido, como degradación de los condensadores de los circuitos por la paulatina penetración del líquido en ellos.


¿Corre riesgo tu ordenador por utilizar una refrigeración líquida AIO?

Los sistemas de refrigeración líquida AIO son unos muy buenos disipadores para refrigerar el PC, pero como su nombre indica contienen líquido en su interior y eso no se lleva muy bien con los componentes electrónicos del equipo.

Muchos fabricantes presumen de que los líquidos refrigerantes que utilizan en sus refrigeraciones líquidas AIO son dieléctricos y que, por lo tanto, no conducen la electricidad.

Sin embargo la realidad es bien distinta, y es que no hay prácticamente ningún material que tenga una resistencia eléctrica tan alta como para no conducir la electricidad, y menos todavía si se trata de un líquido.

Con todo y con eso, y aun en el supuesto de que no conduzca la electricidad, los líquidos siempre pueden causar otros estropicios en el hardware, como por ejemplo la corrosión.


Qué riesgos tiene usar una refrigeración líquida AIO

Los riesgos que este tipo de disipadores entrañan para el equipo son básicamente dos, y el primero y más evidente es que corremos el riesgo de fugas.

Si se produce una fuga, el líquido escapará del circuito cerrado y posiblemente empapará el resto de componentes del PC, pudiendo generarse un auténtico desastre y que podría echar a perder todos nuestros componentes.

Este es un riesgo bastante bajo, no obstante, porque son sistemas que están preparados para que no haya fugas.

Sin embargo, siempre está el riesgo de que dañemos algún componente o tubo de la refrigeración líquida durante la instalación (por doblar demasiado un tubo o golpear el radiador, por ejemplo), y además aunque tienen una gran longevidad, los tubos no dejan de tener juntas de plástico que pueden deteriorarse con el tiempo y el calor, arqueándose y dejando que el líquido los traspase.

También existe el fenómeno de la corrosión galvánica, que viene a ser algo equivalente a lo anterior y que, al final, hará que el líquido termine escapando.

No obstante incidimos en el hecho de que esto es difícil que pase, y de suceder, será si hemos manipulado incorrectamente el dispositivo, si lo hemos golpeado, o cuando ya lleve mucho tiempo funcionando.

Muchos fabricantes dan 5 años de garantía, así que no es algo de lo que debamos preocuparnos a corto plazo.

El segundo riesgo que tiene utilizar una refrigeración líquida AIO es que se estropee la bomba.

Al contrario que los disipadores por aire, que incluso sin ventiladores siguen refrigerando de manera pasiva, un kit de refrigeración líquida AIO necesita que necesariamente la bomba esté empujando el líquido a través del circuito, y si en algún momento deja de hacerlo la temperatura del procesador subirá rápidamente pudiendo hacer que llegue a su límite y que el equipo se nos apague por exceso de temperatura, pudiendo llegar al extremo de que se estropee el procesador.

Así pues, ya lo habéis visto. Usar una refrigeración líquida tiene sus riesgos, que no es que sean preocupantes en exceso, pero desde luego en comparación con un disipador por aire, es bastante más peligroso.

Última actualización el 2020-09-26 / Enlaces de afiliados / Imágenes de la API para Afiliados