Aula 11 - Refrigeração

Hardware Básico
Refrigeração
Professor: Wanderson Dantas
Ventoinhas
Ventoinhas são pequenos ventiladores que melhoram o fluxo de ar
dentro do computador, trazendo ar frio para dentro do computador e
removendo o ar quente de dentro do computador.
O calor é um dos principais inimigos dos componentes eletrônicos.
Calor em excesso diminui a vida útil de componentes e pode fazer
com que componentes apresentem falhas de funcionamento.
Ventilação Interna
Vamos assumir um gabinete do tipo torre, que é o tipo mais comum.
Tradicionalmente, a fonte de alimentação é instalada no topo do
gabinete. A tendência do ar quente concentra-se no topo do gabinete.
A fonte de alimentação tem uma ventoinha, que puxa o ar quente de
dentro do gabinete e joga-o para fora do computador. O ar frio entra
através de ranhuras normalmente localizadas na frente do gabinete,
muitas vezes com o auxilio de uma ou mais ventoinhas (que também
refrigeram os discos rígidos).
Todo o ar é aquecido pelos componentes internos do computador
tem de passar por dentro da fonte de alimentação. Esse é um enorme
problema, pois o aumento na temperatura da fonte de alimentação faz
com que sua eficiência, sua capacidade de entregar corrente (e,
consequentemente, potencia) e a vida útil dos seus capacitores
diminuam, fazendo com que a fonte, se ela não for bem construída,
apresente problemas em pouco tempo.
Ventilação Interna
Dessa forma, a fonte de alimentação desempenha um papel
crucial na refrigeração interna do computador e, veremos mais
adiante, pouca ou nenhuma atenção é dada na escolha deste
componente.
Duas soluções básicas estão disponíveis para diminuir a
temperatura do ar que entra na fonte de alimentação. A mais
comum é a adição de uma ventoinha no painel traseiro da
placa-mãe. Com isso, o ar que é aquecido pelo processador é
removido por esta ventoinha, diminuindo a temperatura do ar
que entra na fonte de alimentação. A instalação de uma
ventoinha no painel traseiro do gabinete é, portanto,
imprescindível e a maioria dos gabinetes atualmente vem com
esta ventoinha instalada. Se o seu gabinete não tiver esta
ventoinha instalada, recomendo que você instale uma, de modo
a diminuir a temperatura dentro do computador e aumentar a
vida útil dos componentes internos, além de evitar problemas
aleatórios causados pelo superaquecimento de componentes.
Ventilação Interna
A segunda solução, que está sendo usada em gabinetes mais novos, é
colocar a fonte de alimentação na parte inferior do gabinete e não em
sua parte superior. Como atualmente a ventoinha da fonte está na
maioria das vezes localizada em sua parte inferior, a fonte puxa o ar
frio do lado de fora do gabinete para a refrigeração exclusiva da fonte,
fazendo com que este componente opere a uma temperatura mais
baixa do que o normal, que é excelente para aumentar sua vida útil,
sua eficiência e sua capacidade de entrega de potencia.
Ventilação Interna
De modo a diminuir a quantidade de poeira que entra dentro do
computador, alguns gabinetes vêm com filtros de ar em frente às suas
ventoinhas, em particular àquelas que trabalham puxando o ar de fora
do gabinete para dentro, como as ventoinhas frontal, inferior, lateral e
da fonte de alimentação.
Para diminuir a temperatura dentro do computador, alguns gabinetes
vêm com ranhuras em seu painel superior, muitas vezes com
ventoinhas instaladas ou permitindo a instalação desse tipo de
componente. Esta é uma excelente solução, pois, afinal, a tendência
natural do ar quente é subir.
Instalação de Ventoinhas
Ventoinhas empurram o ar em apenas um sentido. O sentido do fluxo
de ar está normalmente impresso na lateral da ventoinha, através de
uma seta que o indica.
Quando uma ventoinha é instalada jogando ar de fora do gabinete
para dentro, dizemos que ela está operando em modo de ventilação.
Quando uma ventoinha é instalada puxando o ar de dentro do
gabinete para fora, dizemos que ela está operando em modo de
exaustão.
Instalação de Ventoinhas
Ventoinhas devem ser instaladas de modo a fortalecerem o fluxo de
ar natural do gabinete. Dessa forma, a instalação de ventoinhas no
gabinete deve ser feito conforme apresentado na tabela abaixo
Local
Sentido
Painel Frontal
Ventilação
Painel Traseiro
Exaustão
Painel inferior
Ventilação
Painel superior
Exaustão
Painel lateral
Ventilação
Características Técnicas de Ventoinhas
Tamanho
Valores comuns são 80 mm, 92 mm, 120 mm, 140 mm, 180 mm, 200
mm e 230 mm. A ventoinha tem de ter um tamanho compatível com o
local onde ela será instalada. Por exemplo, você não tem como instalar
uma ventoinha de 140 mm no painel traseiro do seu gabinete se ele
só suportar ventoinhas de 120 mm neste local.
Em geral, quanto maior a ventoinha, maior será seu fluxo de ar e
menor será o seu nível de ruído, pois por causa do seu tamanho ela
pode operar a uma velocidade de rotação menor do que uma
ventoinha menor para gerar o mesmo fluxo de ar.
Características Técnicas de Ventoinhas
Velocidade de Rotação
A velocidade de rotação é dada em rotações por minuto (rpm).
Quanto maior a velocidade de rotação da ventoinha, maior é o fluxo
de ar, porém também maior será o nível de ruído. Uma maior
velocidade de rotação também significa uma menor vida útil, pois o
desgaste do rolamento da ventoinha será acelerado em relação a uma
ventoinha de mesmo tamanho, porém girando a uma velocidade
menor.
Características Técnicas de Ventoinhas
Fluxo de Ar
Quanto mais ar uma ventoinha conseguir mover, melhor. Como
explicado, ventoinhas maiores conseguem mover mais ar a uma
velocidade de rotação menor do que ventoinhas menores, gerando
menos ruído e apresentando mais vida útil.
Características Técnicas de Ventoinhas
Fios e Conectores
Ventoinhas podem ter dois, três ou quatro fios. Dois fios são usados
para a alimentação da ventoinha (+12 V e terra). O terceiro fio,
quando existente, envia ao computador um sinal indicando a
velocidade de rotação da ventoinha. Já o quarto fio permite o controle
da velocidade de rotação da ventoinha através da técnica de
modulação por largura de pulso.
Coolers
Coolers são dispositivos para a refrigeração de processadores,
podendo usar ar, eletricidade ou um líquido para remover o calor
gerado pelo processador.
Mecanismos de Retenção
Processadores da AMD e da Intel usam mecanismos de retenção
diferentes para o cooler. E, no caso dos processadores da Intel, usa-se
um mecanismo de retenção diferente dependendo do modelo do
soquete do processador.
Por conta disso, coolers de processador não são universais; você
deverá verificar se o cooler pretendido é mecanicamente compatível
com o processador a ser usado, além de verificar se ele é capaz de
dissipar a quantidade de calor gerada pelo processador.
Coolers a Ar
Os coolers que acompanham processadores vendidos em caixas, em
geral apresentam baixo desempenho de refrigeração e alto nível de
ruído. Com isso, usuários mais antenados ou aqueles que compraram
processadores avulsos sem um cooler precisam comprar um cooler.
Os coolers a ar funcionam transferindo o calor gerado pelo
processador para um dissipador de calor. Uma ventoinha empurra ar
sobre esse dissipador de calor, removendo o calor do dissipador ou,
falando mais tecnicamente, efetuando uma troca de calor entre o ar e
o dissipador.
Base
A base do cooler é a peça que efetua a transferência de calor entre o
processador e o cooler. Quanto mais polida a base for, melhor, pois
significa que existem menos imperfeições em sua superfície e haverá
maior área de contato entre o processador e a base, melhorando a
transferência térmica.
O melhor material a ser usado na base é o cobre; coolers mais
baratos usam o alumínio, que oferece menor desempenho. Coolers
mais caros usam cobre niquelado, o que dá um aspecto “cromado” à
base em vez da cor alaranjada típica do cobre.
Pasta Térmica
A pasta térmica serve para melhorar o contato entre a base do
cooler e o processador, visto que o contato entre a base do cooler e
o processador não é perfeito, existindo pequenas imperfeições
microscópicas. O papel da pasta térmica é preencher essas
imperfeições.
O papel da pasta térmica não é melhorar o desempenho do cooler.
Por isso, aplicar mais pasta térmica do que o necessário não
melhorará o desempenho de refrigeração. Pelo contrário, testes
comprovam que, de fato, o uso de pasta térmica em excesso piora o
desempenho de refrigeração do cooler.
Testes também comprovam que marcas diferentes de pastas térmicas
têm um desempenho similar, praticamente irrelevante para o usuário.
Dissipador de Calor
O dissipador de calor é normalmente feito em alumínio, cobre ou
cobre niquelado e possui dezenas de aletas. A quantidade e o desenho
dessas aletas variam de acordo com o modelo do cooler.
O dissipador de calor serve para trocar o calor que foi transferido da
base do cooler com o ar.
Ventoinha
Coolers normalmente usam uma ventoinha para forçar a troca de
calor do dissipador de calor com o ar. Quando há uma ventoinha
instalada, o dissipador de calor é também chamado ativo. Coolers
voltados a computadores silenciosos não usam ventoinhas, sendo
chamados passivos.
Coolers Termoelétricos
Os coolers termoelétricos, também chamados TEC ou “bombas de
calor”, usam uma placa de efeito Peltier para transferirem calor de um
lado da placa para o outro lado da placa. Esta placa é composta de
material semicondutor e o calor é, portanto, transferido de um lado
para o outro eletricamente.
Alguns coolers a ar topo de linha usam esta tecnologia em adição ao
que já foi estudado.
Refrigeração Líquida
A refrigeração líquida usa o mesmo princípio da refrigeração a ar,
porém usa líquido para transferir calor da base para o dissipador de
calor.
Além de apresentar maior desempenho, a refrigeração líquida oferece
um nível de ruído menor do que o proporcionado por coolers a ar
com ventoinhas.
Refrigeração Líquida
Este sistema é também chamado “water cooler”, porém é importante
saber que o líquido dentro do sistema não é composto somente de
água, mas sim água com um aditivo similar ao usado por radiadores de
carro.
O dissipador de calor do sistema de refrigeração líquida é chamado
radiador ou trocador de calor, enquanto que a base é chamada bloco
ou placa fria.
Sistemas Avulsos
Os sistemas de refrigeração líquida avulsos precisam ser montados
pelo usuário. Após montado, o sistema precisa ser preenchido com
líquido refrigerante.
Este tipo de sistema é mais caro e dá mais trabalho, porém permite
uma maior flexibilidade de configuração.
Sistemas Avulsos
Por exemplo, o usuário pode usar um mesmo sistema para refrigerar
não só o processador, como também o processador de vídeo e o
chipset da placa-mãe, supondo que ele tenha comprado placas frias
compatíveis com esses outros componentes. Além disso, o usuário
pode expandir o seu sistema no futuro, adicionando a refrigeração
desses outros componentes, o que não é possível em sistemas
selados.
Bomba
A bomba faz com que o líquido dentro do sistema fique circulando
constantemente. Em geral, a base da bomba usa o mesmo padrão de
furacão que ventoinhas, permitindo que você facilmente instale a
bomba no painel inferior do gabinete, em gabinetes que trazem
suporte para uma ventoinha em seu painel inferior.
Tanque de Expansão
O tanque de expansão, também chamado reservatório, garante que
não haverá pressão excessiva dentro do sistema. Este componente
muitas vezes é acoplado à bomba.
Bloco do Processador
Também chamada placa fria, é o equivalente à base dos coolers a ar. O
líquido que está circulando dentro do bloco resfria o bloco, e o
líquido é aquecido. Dessa forma, o líquido entra frio no bloco e sai
quente dele.
Radiador
Também chamado trocador de calor, é responsável por refrigerar o
líquido, que está vindo aquecido do processador. O radiador usa uma
ou mais ventoinhas.
Sistemas Externos
Há no mercado alguns sistemas de refrigeração líquida onde o
radiador, a bomba e o tanque de expansão estão localizados em um
gabinete externo ao computador.
Assim, você precisa apenas instalar o bloco sobre o processador,
instalar as mangueiras e preencher o sistema com líquido refrigerante.
Neste caso, você terá de usar um gabinete com orifícios para a
passagem das mangueiras.
Sistemas Selados
Os sistemas selados são bem mais simples, mais baratos e mais fáceis
de serem instalados do que os sistemas avulsos, sendo recomendados
a usuários comuns que querem ter o maior desempenho e menor
nível de ruído oferecido pelos sistemas de refrigeração líquida, mas
não querem ter o trabalho de montar um.
Nesses sistemas, a bomba está embutida no bloco do processador, e o
sistema já vem com o líquido refrigerante em seu interior. Em
sistemas selados, a pasta térmica geralmente já vem aplicada de fábrica
no bloco do processador, facilitado ainda mais a instalação do sistema.
O radiador desse tipo de sistema tem o mesmo tamanho da
ventoinha, permitindo que você instale o radiador em um local
originalmente destinado a uma ventoinha de mesmo tamanho,
normalmente substituindo a ventoinha traseira do gabinete.