"QUASE TUDO SOBRE REFRIGERAÇÃO NO PC"

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Texto de Marceloguth (LINK PARA TEXTO ORIGINAL COM POSSÍVEIS ALTERAÇÕES):

MSN do autor do texto: marceloflabicar@hotmail.com

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aqui tem um link pra descobri quantos watts o processador dissipa

LINK

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Refrigeração Extrema versus Convencional

O argumento principal para a adoção de técnicas mais eficientes

de refrigeração foi dado com o aumento da dissipação dos novos processadores. Um argumentos óbvios foi a migração para os processos de 0,13 microns em breve 90 nanometros e menores, a medida que reduz o consumo dos futuros processadores revisões de núcleo e até a possibilidade natural de utilização de menores voltagens quando os processos de fabricação ficarem mais maduros.

Embora os contra-argumentos sejam razoáveis, núcleos fabricados

em processos menores terão também menores áreas de contato com o dissipador, dificultando a transferência de calor. Deve-se lembrar também

que, após a migração para 0,13 m não deve haver transições imediatas para outros processos. Isto significa que assim que a Intel lançou o P4 2,5 e 3 GHz, com HT os mesmos valores atuais de dissipação acabarão sendo alcançados, e o pior é que as áreas de contato são menores.

Há também outros argumentos em favor das técnicas extremas. Como será visto adiante, algumas delas refrigeram os componentes a temperaturas bem inferiores à ambiente, por vezes até abaixo de 0°C.

Uma característica interessante dos circuitos CMOS, com os quais as CPUs são construídas, é que a comutação (operação primária realizada pêlos transistores presentes no circuito) pode ser realizada mais rapidamente quanto menor for a temperatura. Mantendo os demais fatores constantes, há ganhos em torno de 5% a cada 10°C de queda. Este fato tem implicações imediatas no campo do overciock, mas também podem ser utilizados pêlos fabricantes. Por exemplo, para que uma dada CPU retirada aleatoriamente da linha de montagem possa ser vendida como confiável em uma

freqüência X, ela deve permanecer estável nas mais altas temperaturas

(dentro de uma margem de segurança, geralmente algo entre 70 e 100°C).

Se a empresa pudesse garantir temperaturas inferiores, uma maior quantidade de processadores poderia ser classificado para altas freqüências.

Outra vantagem evidente das baixas temperaturas é o aumento da

durabilidade dos processadores. Em geral, estes sistemas extremos

são bem mais caros que as soluções térmicas tradicionais, no entanto, é possível reaproveitá-los em boa parte de um equipamento para outro. Dissipadores tradicionais não podem ser reaproveitados quando da transição de slot para socket, por exemplo, e às vezes nem entre sockets/slots similares por causa de pequenas incompatibilidades mecânicas.

Os sistemas aqui abordados normalmente exigem, no pior dos casos,

uma substituição da peça que faz contato com o processador, enquanto o resto permanece intacto. Deve-se lembrar também que tais sistemas,

se manuseados corretamente, podem durar muitos e muitos anos.

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Desvantagens

Embora haja justificativas técnicas suficientes para métodos mais

eficientes de refrigeração, as atuais soluções apresentam alguns obstáculos que impedem uma implementação massifícada destes sistemas.

Há o problema do custo, já mencionado. Apesar de ser um sistema durável, ele exige um grande investimento inicial. Nos EUA, é possível encontrar lojas especializadas em peltiers e watercooling, enquanto que o entusiasta brasileiro depende da importação dos componentes.Um dos outros entraves é o trabalho de montagem. A cautela e o esforço necessários para garantir o

bom funcionamento do sistema são bem maiores, considerando que as potenciais falhas são bem mais catastróficas do que as proporcionadas pela refrigeração convencional. Enquanto um dissipador simples pode no máximo queimar a CPU, a refrigeração ativa é capaz de atingir valores baixíssimos de temperatura e com isso oferecer um risco potencial da condensação da água presente no ar que pode prejudicar o equipamento inteiro.

Seria ideal se a implementação destes sistemas viesse acompanhada de circuitos de monitoração que informassem o usuário de quaisquer anomalias, tais como temperatura ou umidade excessivas.

No caso da refrigeração extrema, o fornecimento de energia também é crítico: a refrigeração ativa costuma exigir a mesma potência dissipada pelo processador, além, é claro, da energia já requisitada pela própria CPU, Como há perdas no sistema, sempre é necessário um pouco mais. Com isto, fontes atuais de 300 - 350 W poderão engasgar, e fontes de valores superiores deverão ter circuitos de boa qualidade para garantir um fornecimento de energia limpa, operando o tempo todo em condições limite. O ideal mesmo é o fornecimento de energia através de uma fonte independente.

Note também que o calor não pode "desaparecer". Ele é meramente dissipado em outro lugar, e em maior quantidade, visto que os sistemas não apresentam eficiência de 100% (assim como qualquer outra máquina térmica real). Dissipar este calor no mesmo ambiente do equipamento afetará o desempenho de componentes ainda refrigerados passivamente (ou sem refrigeração alguma), como o North bridge, placa de vídeo, memória, gerador de clock, e outros.

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Refrigeração Passiva

Antes de analisar técnicas extremas de refrigeração, é necessário revisar o método convencional de refrigeração, identificar suas falhas, e então apontar as soluções disponibilizadas pêlos métodos alternativos.

Um modelo é a melhor maneira de apresentar estes conceitos. A refrigeração utilizando dissipadores e ventoinhas ocorre em dois passos:

1. Condução de calor do processador para o dissipador

2. Transferência do dissipador para o ar ambiente através de convecçào forçada.

O calor é gerado pela CPU em uma taxa conhecida (pode-se consultar valores de pior caso nos manuais dos componentes; por exemplo, T-bird l GHz em 1,75 V: 54,3 W).

Ou seja, a cada segundo, 54,3 joules (J) de energia térmica são gerados, suficiente para aquecer l g de água em 13°C (adicio-

nar 13°C à temperatura inicial de um grama de água). Esta energia térmica deverá ou ser transferida para o dissipador, ou aquecer o

núcleo da CPU.

As leis da física para a transferência de calor por condução indicam que a taxa e transferência é proporcional à área de contato entre os materiais e à diferen-

ça de temperatura entre os dois. Há também uma propriedade dos materiais, a condutividade térmica, que de terminará a eficiência do processo. A

transferência por convecção é mais complexa e ineficiente, no entanto, as

mesmas proporcionalidades citadas para a condução valem.

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Calor Específico

E necessário compreender também a ideia de calor específico de um material. Esta é uma propriedade que indica a quantidade de calor necessária para provocar uma determinada mudança de temperatura. Para elevar l g de água em 1°C, são necessários 4,18 J de energia térmica. No caso de um metal como o alumínio, este valor cai para 0,91 J, e no caso do cobre, 0,39 J. Isto significa que a água esquenta mais lentamente que o alumínio, que por sua vez esquenta mais lentamente que o cobre. O calor específico pode ser entendido como o análogo da inércia na mecânica – uma resistência a mudanças impostas ao material.

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Condução

Quando o computador é ligado, o dissipador estará em temperatura ambiente, enquanto que a CPU atingê altos valores já em frações de segundo. O dissipador passa a esquentar até que, em algum momento, a temperatura se estabiliza (a transferência de calor para o dissipador étotal, e a temperatura do núcleo pára de aumentar). Obviamente, a diferença de temperatura é a responsável pela variação na taxa de transmissão do calor até a chegada ao equilíbrio, já que a área de contato apresenta variações que podem ser consideradas inexistentes Se esta estabilidade ocorre com a temperatura do núcleo muito alta, é sinal de que o conjunto dissipador ventoinha não está realizando seu trabalho corretamente. E possível que parte da energia nem cheque ao dissipador não consiga enviar esta energia ao ambiente (área de contato do dissipador com o ar é pequena ou a ventoinha não oferece um fluxo de ar suficiente).

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Convecção

O segundo passo consiste em dissipar o calor para o ar em volta. Neste processo, chamado de convecção, a transferência de calor é muito mais complicada, por isso, é necessário o dissipador- a área de contato entre o ar e o pequeno núcleo do processador seria insuficiente para re-passar ao ambiente toda a energia térmica liberada. O dissipador encarrega-se detransferir, com grande eficiência, a energia térmica para onde há maiores áreas de contato, facilitando o processo de convecção. Ainda assim, por ser um processo bastante ineficiente, a transferência por convecção é o estágio que acaba provocando maiores diferenças de temperatura. Lembre-se que, para ocorrer transferência de calor, deve haver diferença de temperatura. Logo, a transferência por convecção, ao se estabilizar, faz com que haja uma grande diferença de temperatura entre o dissipador e o ambiente - o dissipador deve estar mais quente, é claro. Por outro lado, o dissipador deve estar mais frio do que núcleo da CPU

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Análise

Quais os problemas com este sistema? Essencialmente, deve haver uma diferença de temperatura entre o dissipador e o núcleo para que a transferência de calor possa

ocorrer. Isto significa que, quanto menor a temperatura do dissipador menor também poderá ser a temperatura do núcleo. Os fabricantes já mudaram os materiais, o tamanho e o design, sempre na busca de um dissipador que repasse o calor para o ambiente da melhor forma possível. No entanto, existem limites impostos pela baixa

eficiência inerente ao processo de comvecção. Em particular, o ar é um péssimo condutor de calor quando não está em movimento. Sem uma ventoinha, o ar na vizinhança do dispositivo ficará bastante quente, embora o ar a alguns centímetros de distância esteja mais frio. Portanto, fluxo de ar é essencial para melhorar a eficiência com que o ar fresco é capturado. Outra "falha" relaciona-se com o fato um conjunto dissipador + ventoinha ser um mero dispersador de calor ou como disse acima um conjunto de refrigeração passiva.

Isto significa que o processo não faz nada alem, de facilitar a transferência de energia para o ar, sem realizar nenhum "bombeamento" efetivo entre os meios envolvidos; em outras palavras, é impossível atingir valores de temperatura abaixo dos encontrados

no ambiente. Aliás, é impossível que a temperatura na superfície do dissipador seja igual à do ambiente. Como a diferença de temperaturas seria zero,não haveria mais calor (energia em trânsito) e o dissipador voltaria a esquentar do mesmo jeito.

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Refrigeração a Água

É uma técnica que ataca a ineficiência da transferência de calor por convecção de duas maneiras: aumentando a área de contato e diminuindo a diferença de temperatura entre o ar (sempre o meio final) e o meio condutor de calor, que neste caso é a água. Na sua forma mais simples, ainda é uma forma de refrigeração passiva, no entanto, é possível atingir valores bastante próximos da temperatura ambiente.

Em inglês, o nome da refrigeração que envolve água é watercooling.

O modelo de um watercooler típico é um bloco metálico, preenchido internamente por uma tubulação. Este bloco faz contato com a CPU. Na tubulação circula água, que recebe o calor e o transfere até um radiador, onde este é dissipado para o ar do ambiente. Como o espaço nas adjacências da cpu é limitado, o radiador pode ser colocado em um lugar mais espaçoso, geralmente fora do gabinete. Assim, é possível que este radiador tenha uma grande área de contato, e que seja refrigerado por ventoinhas com grande fluxo de ar, garantindo temperaturas mais homogéneas pêlos motivos expostos acima, diminuindo a diferença de temperatura ligeiramente. Uma vantagem mais sutil da água é o fato de seu calor específico ser superior ao de materiais como cobre ou alumínio. O que isto significa?

Imagine um dissipador como o massivo AERO 7+, feito de 450 gramas de cobre (um dos melho-res disponíveis no mercado - veja que se trata de um Bom dissipador). Supondo que ele esteja refrigerando um T-bird de l GHz que Dissipa 54,3 W) e que sua ventoinha esteja desligada, um cálculo simples

( DQ=mcDT; energia [J] = massa [g] X calor calor especifico [J/(gºC)] X temperatura [ºC])

mostra que ele sofrerá um aquecimento de 0,31ºC por segundo.

Já com um water cooler em que se tenha instalado uma bomba d'água para movimentar o líquido, tipicamente há passagem de 200 ml (medido no chutometro) Laughing de líquido por segundo dentro do waterblock Realizando os mesmos cálculos (200 ml de

água equivalem a 200 g), tem-se que o aumento de temperatura na água

seria de apenas 0,065°C por segundo, quase 5 vezes menor que o

aero 7+. Assim, o calor é seguramente transferido para o radiador, onde

é dissipado para o ambiente, e apenas com pequeno aumento de

temperatura. De fato, a temperatura da água num sistema bem dimen-

sionado (leia-se: radiador eficiente) é indistingüível da ambiente Como visto anteriormente, circuitos CMOS comutam mais rapidamente em temperaturas mais baixas,o que, entre outras coisas, aumenta achance de overciock bem sucedido eprolonga a vida da CPU (não é o fator mais preocupante).Além disso, supondo-se que o blower do aero 7+ do exemplo falhe, em menos de 4 minutos (não esqueça da temperatura ambiente inicial) a temperatura do processador já estará atingindo o perigoso nível de 100°C, o que pode simplesmente travar a máquina ou até produzir danos na CPU. Já com um watercooler, ao chegar ao valor de 100°C (o quelevaria 18 minutos), iniciará o processo de ebulição. Para transformar a água líquida em vapor são necessários 22 56 J/g. Na prática, como há bastante área de contato com o am

biente para transferência de calor, sua CPU está salva de ser tostada por defeitos deste tipo. Os defeitos mais perigosos dos watercoolers, sem dúvida, estão relacionados a vazamentos. Agua é muito mais perigosa a circuitos eletrônicos do que calor, e portanto, muito cuidado deve ser tomado com vedação, sob pena de inutilizar o computador inteiro. Adquirir kits completos de water cooling é mais seguro do que construí-los do zero, mas também bem mais caro.

Para os interessados, THUNDER VENDE e o site de Tom Leufken www.leufkentechnologies.com e de lan Felts www.ïcooltek.com são bons pontos de partida e de informação.

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Refrigeração Ativa

Para muitos, os métodos passivos são suficientes, mas para os entusiastas de hoje, e quem sabe para as empresas de microprocessadores no futuro, a refrigeração ativa será necessária para atingir limites mais elevados

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Mudança De Fase

Este é o nome do princípio de funcionamento por trás das geladeiras e parelhos de ar-condicionado que também pode ser aplicado à refrigeração de processadores. Mas calma! Não basta colocar seu gabinete aberto em frente ao ar condicionado conheço alguém que fez isso e inutilizou sua placa-mãe graças ao problema de condensação. Este problema ocorre apenas em sistemas de refrigeração ativa e por isso não foi discutido até agora.

Este mecanismo recebe o nome de mudança de fase, porque o calor a

ser dissipado é usado para levar um líquido ao estado gasoso, e mais tarde este gás é convertido novamente em líquido por aplicação de pressão pelo compressor do sistema (altas pressões podem transformar um gás em líquido, mesmo que este esteja na faixa de temperatura de vapor).

Há pouco, foi citado de passagem que a energia necessária para levar água de líquido para vapor é de 2256 J por grama, lembrando que esta transformação corre sem nenhum aumento de temperatura até que tudo tenha evaporado! Esta energia é chamada de calor latente de ebulição. Infelizmente, a água é

inapropriada para ser utilizada nos coolers de mudança de fase, pois o valor de ebulição é de 100°C, bastante alto - as temperaturas objetivadas por este processo são negativas. Obviamente que há líquidos mais apropriados para o serviço, com valores diferentes para o calor latente, porém é possível perceber que as energias envolvidas são bem superiores às encontradas nos processos discutidos até agora.

Para se ter uma ideia, um gabinete com o sistema VapoChïll Çchiü, da empresa dinamarquesa Asetek (www.asetekcomi), é vendido nos EUA por US$675, e pesa mais de 20 kg.Definitivamente, mudança defase não é para qualquer um, e é bastante arriscado tentar construir seu próprio sistema. Mais informações também podem ser conseguidas

com a pioneira KryoTech www.kryotech.com.

link com um flash muit bem feito bem simples de entender como isso funciona.

é so pensar que o evapordor vai estar em contato com a cpu

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PELTIERS

Em se tratando de refrigeração extrema, os peltiers ou TECs são bastante conhecidos, embora a maioria dos novos experimentadores nunca tenha ouvido falar neles. São dispositivos termoelétricos que impressionam pelo tamanho, não mais que cinco centímetros de largura/comprimento e 3 milímetros de altura pelo preço (US$15a30)e pela capacidade de bombear energias térmicas da ordem de centenas de watts mais do que o dissipado por qualquer processador atual ( me digam se eu estiver enganado).

O princípio por trás destes componentes, o chamado efeito Peltier foi descoberto pelo físico de mesmo nome no século XIX. Basicamente, usando um arranjo especialmente construído de semicondutores, é possível absorver o calor em um dos lados do dispositivo e entregá-lo ao outro lado. Para aplicações em refrigeração, absorve-se a energia térmica da CPU, que é bombeada para o outro lado. Este é um fato crucial: o calor não desaparece, ele simplesmente é conduzido do "lado frio" para o "lado quente". Não só isso,

mais calor ainda é despejado no lado quente, pois nada trabalha de graça e o peltier precisa dissipar a energia utilizada para realizar o bombeamento. Por isso, é necessário refrigerar o lado quente para que haja absorção de calor no lado frio.

Prever a temperatura obtida por um sistema refrigerado com TECs é uma tarefa complexa. Isso ocorreporque cada dispositivo tem respostas variadas, relacionando tensão e corrente fornecidas, carga térmica (quantidade de calor a ser absorvida no lado frio) e a diferença de temperatura entre os lados do dispositivo.

Alimentá-lo com uma tensão abaixo da esperada ou fornecer uma carga térmica próxima do limite, pode toma-lo até menos eficiente do que a refrigeração passiva comum. Por outro lado, um dimensionamento correto permite a obtenção de temperaturas abaixo de 0°C.

O material com o qual o peltier é construído é um isolante térmico, ou seja, mante-lo desligado da energia enquanto o computador opera, é garantia de destruição de CPUs modernas como um Athion ou Pentium 4. Por outro lado,

mante-lo ligado enquanto não há geração de calor no lado frio (com o processador desligado) provocará condensação quase que certamente. Portanto, o dispositivo deve ser ligado e desligado junto com o resto da máquina. Por último, uma fonte de boa qualidade e com bastante corrente (amperagem) em +12 V, a tensão padrão dos TECs, é necessária, já que eles são grandes consumidores de energia. Dificilmente as fontes genéricas de 300 W que acompanham os gabinetes serão suficientes. A refrigeração do lado quente do peltier é um caso à parte. A Swiftech (wivw.swiftnets.com/) foi uma das primeiras a explorar a ideia de usar water cooling para refrigerar TECs, que por sua vez refrigeram a CPU. Apesar do custo, esta parece ser uma das situações mais racionais, já que um peltier gera quantidades incríveis de nergia térmica, que são dissipadas ao ambiente, e muitos sistemas dissipador+ventoinha são insuficientes para aplacar toda esta energia. Isto leva a ganhos marginais de temperatura no núcleo, enquanto muito calor é jogado ao ambiente em troca. Obter baixas temperaturas no lado quente do peltier é obrigatório para aproveitá-lo ao máximo, e a refrigeração a água tem se mostrado a melhor saída.Um site bastante completo so-bre peltiers, inclusive com a teoria envolvida, é www.tellurex.com

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CONDENSAÇÃO

Com componentes sujeitos a temperaturas inferiores à ambiente, deve-se tomar cuidados especiais com a condensação, que sem dúvida ocorrerá. Aliada a poeira que normalmente se acumula em placas mãe, o líquido acaba se tornando suficientemente condutor para causar danos fatais.

Atualmente já há soluções que minimizam drasticamente a possibilidade de condensação em locais chave. Ao invés de deixar o ar úmido ocupar os vazios, emprega-se cola de silicone, graxa isolante e similares.

Todos os processos de refrigeração ativa sujeitam o sistema à condensação.

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REFRIGERAÇÃO EFICIENTE E ESTABILIDADE

Alta temperatura não combina nem um pouco com os semicondutores utilizados nos pcs. Por definição, quanto maior a temperatura, maior a agitação térmica da “nuvem” de elétrons e das cadeias atômicas Esta agitação proveniente de ruído térmico é de natureza aleatória, não podendo ser controlada e nem prevista, interferindo nocivamente no comportamento dos milhares de nanodispositivos que compõem uma UCP por exemplo. Se um dispositivo semicondutor é exposto a temperaturas excessivamente elevadas, ele pode ser danificado permanentemente. Não é só a energia térmica gerada por conta própria que é prejudicial. Ambientes quentes e processos inadequados de soldagem também são perigosos. Não é à toa que nos cursos técnicos aprende-se que é incorreto manter o ferro de solda por muito tempo em contato com os terminais de qualquer semicondutor.

Durante as etapas de fabricação dos semicondutores há diversos processos térmicos que são necessários para a formação física dos nanodispositivos. Temperaturas

controladas podem ser utilizadas para difundir dopantes no substrato semicondutor, por isso, a exposição em temperaturas elevadas por tempo prolongado pode modificar

natureza dos dispositivos e danifica-los permanentemente. É como continuar o processo de fabricação depois que o dispositivo já está pronto, mas o problema é que ele funciona

de maneira inesperada. (“Dopantes” são elementos químicos cuja introdução controlada nos semicondutores altera, sobretudo, as características elétricas do local afetado). Alguns dispositivos exigem tanta energia elétrica que sua construção mecânica não é capaz de transferir o calor apropriadamente, exigindo refrigeração forçada. Praticamente toda energia elétrica requistada na operação de um dispositivo semicondutor é convertida em energia térmica. Uma pequena parte;convertida em ondas eletromagnética, como a luz. Por exemplo, uma UCP requisita uma tensão de 1,5V e 50A de corrente máxima a máxima potencia térmica dissipada será de praticamente 75w Como este exemplo não está longe da realidade, usar uma lâmpada incandescente de 100W é um bom parâmetro para imaginar quanto de energia térmica é dissipada por uma UCP moderna, já que numa lâmpada deste tipo, pouca energia elétrica é convertido em luz.

Além dos efeitos catastróficos que as altas temperaturas podem gerar num semicondutor, o efeito mais comum observado durante a operação é o mau funcionamento dos seus dispositivos, sejam eles analógicos ou lógicos. O ruído térmico pode fazer

com que os sinais saiam dos níveis elétricos esperados, traduzindo-se em operações ilegais ou resultados que não sejam verdadeiros ocasionando travamentos e corrupção de dados. Quanto mais baixos os níveis de tensão adotados, mais suscetíveis ficam os componentes ao ruído térmico. No caso específico das UCPs, os refrigeradores devem ser capazes de absorver e dissipar a energia térmica numa taxa eficiente, que em outros termos, traduz-se em manter a temperatura abaixo de um limite máximo, a partir do qual o ruído térmico se toma insuportável para que os componentes continuem mantendo a integridade lógica e física.

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EFEITOS NA DURABILIDADE

Em curto prazo, temperaturas elevadas deixam o sistema instável. Em longo prazo, além de instabilidade, temperaturas insistentemente elevadas vão contribuindo para degradação dos dispositivos construídos nos substratos semicondutores, como já explicado.

Laughing isso todo mundo sabe né.....

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CONDUÇÃO TÉRMICA NOS DISSIPADORES

Não importa se a função de um circuito integrado é amplificar sons, regular fontes de alimentação ou controlar um PC. Se é necessária refrigeração extra por meio de um receptor de energia térmica, a condução deve ser a melhor possível para poder manter um "tanque de calor" otímizado em volume e massa. São importantes a interface entre o gerador de calor e o tanque. No caso da UCP do PC atual, a interface do lado do gerador está assumindo áreas diminutas, variando entre l a 2 cm2 nos FC-PGA como os Pentium III, Athion e Duron. Já a área da interface dos tanques é bem mais flexível, mas é que de nada adianta, dado o limite imposto pela UCP. São as UCP que mandam na máxima área de contato.Com uma área pequenacomo estas, nenhum micrometro quadrado pode ser desperdiçado. Irregularidades nas superfícies são terríveis. A solução proporcionada até agora consiste em criar duas interfaces que adicionando-se um outro material entre a superfície geradora e tanque. O material mais comumente empregado é um derivado de silicone, comumente conhecido por pasta térmica. A sua consistência pastosa é ideal para preencher microfissuras, vãos e irregularidades das interfaces.

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MELHOR DISSIPADOR

Por natureza, os metais em sua maioria são excelentes condutores térmicos. O arranjo de seus átomos favorece a propagação de energia térmica.

A primeira coisa que se nota é a grande diferença que há para os materiais de conformação de interface. Os metais geralmente são centenas de vezes mais eficientes do que pasta térmica ou EMF (elastomero) e milhares de vezes mais eficientes do que o ar.Dentre os metais mais susceptíveis à industrialização, o cobre tem uma condutividade térmica muito melhor do que a do alumínio, mal seu custo mais elevado, tanto por conta da matéria bruta quanto da dificuldades adicionais de fabricação, gera rejeição do mercado. O cobre custa cerca de 18% mais do que o alumínio mais puro e quase 55% mais caro do que liga de alumínio (alumínio com impurezas metálicas, o que é muito comum). A liga de alumínio (aluminum alloy) é empregada na maioria dos dissipadores.

Além da condutividade térmica, uni outro fator é importante para avaliar o melhor material para constituir um dissipador. Trata-se à capacidade térmica, parâmetro que indica a facilidade do material em alterar a sua temperatura por causa de calor. Dois fatores são cruciais para determinação desta capacidade: calor específico e massa. E termos de dissipação, quanto maior eles forem, melhor. Ambos contribuem igualmente para controlar a capacidade térmica. Neste caso, alumínio e cobre são opções igualmente viáveis. Mas como, se o calor específico do cobre é bem inferior? Acontece que a dencidade do cobre (8,9 g/cm3) é bem superior à do alumínio (2,8 g/cm1),.possibilitando que num mesmo volume haja mais massa. Quanto maior a capacidade térmica, mais uma peça demorará a esquentar ou esfriar, o que muitos gostam de chamar de inércia térmica. Ocupando exatamente um mesmo volume, o cobre tem uma capacidade térmica 35% superior à do alumínio Note que capacidade e condutividade térmicas são conceitos bem diferentes e independentes.

Um bom dissipador deve ter alta, condutividade e capacidade.O cobre é definitivamente O melhor material para constituir um dissipador, mas o alumínio também apresenta boas características. É possível encontrar alguns dissipadores feitos totalmente de cobre, mas eles são mais caros. O que está se tornando mais comum são dissipadores de alumínio que recebem um banho de cobre da sua base até uma dada altura, com o único propósito de melhorar a condução térmica.

Dissipadores grandes e com bastante massa são melhores, porém, não é toda placa mãe ou processadorque tem estrutura para suportá-los.

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FUNCIONAMENTO DOS COOLERS

Para manter a temperatura dos circuitos integrados em níveis aceitáveis é necessário que a energia térmica seja de alguma forma retirada. Há três maneiras básicas para que isto ocorra: convecção, irradiação e condução. Para que qualquer destes processos ocorra, é sempre necessário que haja diferenças de temperatura.

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COMO FUNCIONA UM COOLER

Para manter a temperatura favorável. Se não houver diferença, o sistema estará em equilíbrio e então não há calor (energia térmica em trânsito).

A primeira maneira, convecção, é aplicável ao transporte de energia térmica em gases, líquidos e plasma. Isto ocorre entre os circuitos integrados e o ar à sua volta. Só haverá energia térmica sendo dissipada do circuito se a temperatura do ar em sua proximidade for inferior à sua própria temperatura. Neste caso ocorre um movimento natural das partículas dos gases e líquidos, formando o que se chama de correntes de convecção. Esta formação natural ocorre porque as partículas ganham energia e daí movem-se mais rapidamente diminuindo a sua concentração e conseqüentemente reduzindo a densidade em regiões específicas. A redução localizada da densidade promove um movimento de maneira relativamente ordenada. O material menos denso procura ficar por cima do mais denso. Quando há um incêndio, as correntes de convecção são violentas e é possível notar facilmente que há correntes de ar. O mesmo pode ser visto numa panela com água em aquecimento ou ebulição.

O segundo modo citado, irradiação, é promovido pela geração de ondas eletromagnéticas com comprimentos de onda predominantemente na região do infravermelho.

Todo corpo com temperatura acima de zero absoluto (zero Kelvin) irradia, isto é, qualquer objeto material irradia, já que o zero absoluto não é palpável, pelo menos é o que revelam as pesquisas conduzidas até agora.

Estas ondas podem ser absorvidas por outros objetos e partículas. Quando se aproxima a mão de um objeto com temperatura elevada, a irradiação é o processo predominante da causa da sensação térmica. Por outro lado, quando.

Um objeto está frio em relação à mão, as correntes de convecção e a umidade do ar são as responsáveis principais pela sensação.

O terceiro modo, condução, ocorre quando há dois meios em contato, seja sólido, líquido ou gás. A superfície de encontro, chamada de interface, é crucial para a eficiência da condução.

Ao tocar um objeto, a condução é o fenômeno predominante na determinação da sensação de quente ou frio.

Num cooler operam os três modos de transferência de energia térmica, cada um com grau diferente de importância. A condução é provavelmente o mais importante fenômeno a ser observado, mas a convecção também é fundamental. A irradiação é a menos relevante, já que não pode ser muito melhorada, além de contribuir pouco para a dissipação.

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PASTA TÉRMICA

As pastas térmicas tradicionais são compostas de silicone especialmente preparado para conduzir energia térmica.

Com mais de trinta anos de emprego, a pasta de silicone continua imbatível na sua capacidade de conduzir energia térmica. Apesar desta significativa qualidade, há alguns aspectos críticos.

Depois de algumas centenas de ciclos de aquecimento, a pasta começa a perder as suas características iniciais, podendo ressecar, migrar e formar blocos isolados. O processo ocorre gradativamente e em dado ponto da degradação toma-se indispensável a sua remoção e substituição.

Há pastas boas e ruins. A condutividade térmica das melhores pode ultrapassar 2,5 W/(m-K) (Watt por metro vezes Kelvin). Tipicamente considera-se 1,5 W/(m-K),

mesmo assim, um bom valor .

Pastas Exóticas

Eram mais comuns no mercado japonês e norte-americano, mas há algum tempo já se encontra com facilidade no Brasil há pastas de silicone misturadas a pó de cobre ou óxido de alumínio, prata. Estas pastas possuem uma condutividade térmica melhor do que a pasta de

silicone nativa, mas possuem o grande inconveniente de abaixarem tremendamente a tensão de ruptura, afinal, trata-se de adição de metais.

Quando se emprega este tipo de composto é imperativo não contaminar contatos e componentes de superfície, sob pena de danos irreparáveis por causa de curto-circuito. A pasta de silicone, por si só, é um bom isolante, assim como os elastomeros.

Este último apresenta uma tensão de ruptura superior a 4000 V.

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UM POUCO MAIS SOBRE WATERCOOLING

Quem pensa que o sistema de refrigeração liquida é uma tendencia meio recente esta enganado. Alias a tecnica na verdade veio dos grandes mainframes que na decada de 80 começarama a utiliozar a agua para a refrigeração e a IBM foi quem introduziu essa solução comercialmente pela primeira vez em um de seus modelos o 9021 que na epoca é o mais mais rapido de sua mainframes.

Hoje com o aumento na velocidade dos processadores a diminuição do tamanho do die faz com que a dissipação de calor fique cada vez mais dificil.

Um watercooler tem como objetivo buscar temperaturas proximas á temperatura ambiente usando um fluxo de agua para transportar a energia termica de um lugar para outro (do block para o radiador).

Se um sitema de watercooler for bem construido pode realmente ter uma eficiencia bem melhor que um cooler a ar que opera só trocando calor com o ar.

Um watercooler e composto por 4 peças basicas em qualquer watercooler, o block que fica em contato com o processador, a bomba que movimenta o fluido do sistema e o radiador que refrigera esse fluido e o reservatorio que é necessario para encher o sistema e retirar as bolhas do fluido proveniente da bomba, o reservatorio pode ser substituido por outra solução como o “T” existem tambem varios outros acessorios como medidores de fluxo reles de bombas termometros etc etc.

O segredo para montar um bom watercooler é ter um balenceamento para se obter um bom desempenho. Não adianta ter o melhor block do mundo e ter uma bomba que não ter preção suficiente para empurar a agua depois do sitema montado, ou ter um radiador enorme com fans ineficientes...

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Comentários meus (DiRaOL):

Para voce que esta tentando montar um sistema deste o melhor coisa a fazer é procurar perguntar as pessoas que já o tem para esclarecer as duvidas.... Eis aqui um local bom para perguntas sobre WaterCooling, com muitas pessoas que têm o sistema e outras que já montaram o próprio sistema

Qualquer dúvida criem um novo tópico perguntando sobre..

Editado Julho 27, 2005 por diraol