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BRICOLAJE REFRIGERACIÓN ACTIVA POR PELTIER

El límite de overclocking de un procesador viene determinado por la temperaturaque éste alcanza. Otra forma de refrigerar el chip es, como ya se ha explicado, lautilización de una célula Peltier. En estas páginas se explica cómo crear un siste-ma de enfriamiento de la CPU basado en esta célula.

Refrigeración activa por Peltier

Los sistemas de refrigeración porPeltier no son en absoluto habitualesen el entorno del PC. Los resultados

que se consiguen aplicando este método sóloson necesarios en casos de overclocking extre-mo muy especiales. En función de la potenciade los elementos Peltier que se utilicen en laconstrucción del sistema de refrigeración, seráposible extraer una mayor o menor cantidaddel calor que desprende el procesador. En al-gunos casos, aplicando este método, puedellegar a rebajarse por debajo de los 0ºC latemperatura de trabajo.

1Las células Peltierson pequeñas y fi-nas placas de cerá-

mica que, conectadas a unafuente eléctrica, bombean ytraspasan energía caloríficadesde una de sus superfi-cies a la otra hasta que, enfunción de la potencia de lacélula, alcanzan una diferen-cia térmica estable. Sin em-bargo, el comportamientode estos elementos no se re-duce a la absorción o elimi-nación del calor hasta nive-les limitados por latemperatura ambiente. Lasuperficie que recibe ener-gía térmica puede alcanzartemperaturas tan elevadasque, en ocasiones, superanlos 100º C. La otra superficiesufre el efecto contrario has-ta llegar a situarse por deba-jo de los 0ºC.

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Las células Peltier o TECs (Thermoelectric Cooler, re-frigerador termoeléctrico) pueden adquirirse en algu-nos comercios especializados en electrónica. Existen

modelos de distintas medidas, voltajes y potencia; pero losmás adecuados para montar sobre un procesador de PC alque se le hayan aplicado las técnicas de overclocking son losque miden 30x30 mm ó 40x40 mm. En general, una célulaPeltier de 40x40 mm, 12 V, 6 A y 54 W es suficiente para re-ducir la temperatura de trabajo constante de un procesadorpor debajo de la temperatura ambiente que le rodea.Utilizando dos o tres TECs en paralelo puede aumentarse pro-porcionalmente el efecto refrigerante.

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¿Sabía qué?

La refrigeración mediante célu-las Peltier consigue resultadosmejores que los obtenidos conlos habituales disipadores yventiladores. En lugar de limi-tarse a disipar o reducir el calordel procesador de forma pasi-va, los refrigeradores Peltiertrabajan activamente para en-friarlo por debajo de la tempe-ratura ambiente. El combina-ción con la refrigeración poragua, explicada con detalle enuna unidad anterior, los resul-tados son espectaculares.

Absorción de calor

Expulsión de calor

Superficiede cerámica

Positivo (+)

Negativo (-)

Conductoreléctrico

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EXPERTO EN PC

Algunos modelos deplacas base incorpo-ran mejoras diseña-

das de manera específicapensando en la práctica deloverclocking. Estas nuevascaracterísticas amplían, conmultitud de ajustes y pará-metros de bajo nivel, las habituales opciones disponi-bles en el menú de configu-ración del BIOS. Así, en estasplacas es posible variar deforma manual el voltaje queutiliza el procesador, comoya se ha explicado en ante-riores unidades.

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Las células Peltier no generan o eliminan el calor, tansólo lo trasladan o bombean de un punto a otro.Cuando uno de los lados de la célula alcanza una tem-

peratura muy baja, la superficie contraria se calienta con unaintensidad parecida. Para aplicar este efecto sobre un procesa-dor, la superficie del TEC que pierde calor debe orientarse ha-cia el chip principal del mismo con el fin de que reciba el calorque éste genera. El TEC conduce el calor hasta la superficieopuesta de la célula, por lo que, para enfriar el procesador conla mayor rapidez posible, debe acoplarse un buen disipador yconseguir la máxima ventilación. En teoría, un TEC que tengalas características indicadas anteriormente, puede bombear ca-lor y conseguir, bajo ciertos parámetros, hasta 70º C de dife-rencia entre la superficie fría y la caliente. Otros factores quedeben tenerse en cuenta a la hora de calcular la capacidad derefrigeración real son la rapidez a la que el TEC intercambia elcalor o la potencia que desprende el procesador. Contando conun buen disipador y un TEC de dichas características, la tempe-ratura máxima que alcanzaría un procesador en condicionesnormales no sobrepasaría los 20º C.

4Un procesadorCeleron 333 que tra-baje a la frecuencia

original y cuente con un disi-pador normal, puede alcan-zar temperaturas cercanas alos 60º C en el interior delchip. Al aplicarle un over-clocking con una serie incre-mental de frecuencias FSB,la temperatura va aumen-tando hasta llegar a unos ni-veles críticos que, en mu-chas ocasiones, provocaninestabilidad y cuelgues es-porádicos del sistema.

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No son muchos los materiales necesa-rios para el montaje del refrigeradorpor Peltier. En primer lugar se necesita

una placa rectangular de aluminio o de cobreque tenga un grosor de entre 1 y 2 mm. Susmedidas y los agujeros de anclaje deben coin-cidir con los del disipador ya que, finalmente,debe quedar ubicada entre éste y el procesa-dor. Es imprescindible que la placa sea total-mente lisa y que el contacto con la superficiedel procesa-dor sea ópti-mo para, deesta forma,poder reali-zar el inter-cambio tér-mico.

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Cara caliente

Cara fría Célula Peltier

Aislante Aislante

Procesador

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BRICOLAJE REFRIGERACIÓN ACTIVA POR PELTIER

Sobre la primera capa de material ais-lante debe situarse la placa de alumi-nio que entrará en contacto con la su-

perficie del procesador y efectuará elintercambio térmico. Por tanto, esta placa re-cibirá todo el calor que necesita disipar el pro-cesador. La incorporación de un TEC provocaque la cantidad de calor que se debe transferirsea mucho mayor de lo habitual, por lo que

conviene op-timizar almáximo lacapacidadde conduc-ción de lassuperficiesen contactoaplicándolesuna fina ca-pa de silico-na térmica.

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Los distintos elementos que compo-nen el refrigerador sólo han de inter-cambiar calor por aquellos puntos

donde sea necesario. Por tanto, hay que redu-cir al máximo las posibles pérdidas de tempera-tura (en forma de frío y calor) que tienen todoslos elementos, para lo cual hay que mantener-los térmicamente aislados. La mejor forma dehacerlo es usando algún tipo de espuma o ma-terial sintético con propiedades aislantes ya

que son fáci-les de mani-pular y pue-denrecortarsepara conse-guir que ten-gan la mis-ma formaque el disi-pador y laplaca de me-tal conduc-tor.

8Partiendo del procesador como basede este montaje, deben colocarse su-cesivamente, y en el orden correcto,

todos los elementos y capas de material ais-lante que serán necesarios para optimizar elflujo de intercambio entre el procesador y elrefrigerador por Peltier. En la parte posteriordel procesador debe colocarse un recorte dematerial aislante que evita las pérdidas detemperatura por contacto directo con el am-biente. De no hacerlo así, el trabajo de la célu-la Peltier quedaría en parte neutralizado. En la cara anterior de la tarjeta del procesadordebe colocarse otro recorte de material ais-lante. En él debe practicarse una apertura rec-tangular que sólo deje sin aislar la superficiede contacto del chip principal. De esta formase consiguen minimizar las posibles pérdidasen el intercambio térmico con el disipador.

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Precacuciones

Al acoplar la refrigeración por Peltier a un PC, es conveniente desactivar los siste-mas ACPI y APM. Cuando en condiciones normales el procesador se calienta has-ta llegar a los 80º C, el refrigerador por Peltier puede rebajar esa temperaturahasta situarla entre 15º C y 20º C.

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La célula Peltier debe colocarse sobrela placa de aluminio para establecer elárea de contacto e intercambio térmi-

co. La cara superior del TEC (la placa cerámicaque no conecta con los cables de alimentaciónde la célula), es la que debe contactar con laplaca de aluminio para extraer el calor y enfriar-la. Al igual que ocurría en la zona de contactoentre el procesador y la placa de aluminio, aquítambién es de vital importancia maximizar lasuperficie de contacto con silicona térmica.Puede aprovecharse este momento para aplicarla silicona sobre la otra cara de la célula.

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EXPERTO EN PC

El disipador debe tener las máximasdimensiones posibles para absorbertodo el calor que recibirá. Pueden

unirse dos disipadores y montar varios venti-ladores para enfriarlos, pero también es ne-cesario aumentar la ventilación interna de lacaja para que, finalmente, no se acumule elcalor y este pueda ser expulsado fuera de lacaja del PC (en la siguiente unidad se profun-diza en este tema).

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Los elementos que componen el refri-gerador por Peltier pueden agruparseen dos secciones térmicas muy claras.

Por una parte están el procesador y los com-ponentes que se enfrían o pierden temperatu-ra; por la otra, los que se calientan o absorbenel calor. Resulta imprescindible que el TEC seael único elemento que transmita calor entrelas dos secciones. Es necesario, incluso, impe-dir la transmisión o transferencia que puedecausar el espacio que hay entre ellas. Paraello deben separarse las dos secciones conuna lámina de material aislante que evite elintercambio de calor o frío entre la placa dealuminio y el disipador que finalmente debecolocarse sobre la cara “caliente” de la célulaPeltier. Para evitar pérdidas, el agujero en elaislante debe ajustarse exactamente a las di-mensiones de la célula.

12Finalmente hay queunir y sujetar todoslos elementos que

forman el refrigerador. Nopueden utilizarse tornillos oanclajes metálicos ya quepodrían transferir calor entrelas dos secciones. Una posi-ble solución consiste en uti-lizar bridas de cierta calidad,aunque debe tenerse muchocuidado a la hora de cerrar-las. Las dos bridas debenapretarse por igual para que hagan la mismafuerza y presión sobre todos los elementosque han de mantener unidos. Las bridas nodeben ejercer una fuerza excesiva sobre lospuntos de anclaje de la placa del procesadorpuesto que pueden doblarla ligeramente ymalograr el contacto de las superficies detransferencia del refrigerador.

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Resultados óptimos

Los resultados que se obtienen con un sistema de refrigeración activo por Peltierson extraordinarios e inalcanzables con los sistemas de disipación pasivos. Paradisfrutar de sus prestaciones, únicamente es necesario extremar los cuidados ala hora de aplicar esta tecnología y conocer las limitaciones e inconvenientes queesta puede presentar.

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El comportamiento de un sistema derefrigeración por Peltier puede sermuy distinto en función de la tempe-

ratura que tenga el elemento que se debaenfriar. El efecto Peltier provoca una diferen-cia térmica específica según la potenciaeléctrica aplicada. La temperatura de la in-mensa mayoría de los procesadores sólo semantiene estable (eso sí, dentro de unos lí-mites) cuando el PC no está configurado conlos sistemas de gestión y control de energíaACPI o APM. En aquellos PCs en los que nose configura el modo de ahorro de energíadel procesador, la temperatura acostumbra aser muy elevada, pero permanece establecon pequeñas oscilaciones. Al activar ACPI yAPM, cuando el procesador permanece enreposo, se activa el ahorro de energía y, co-mo consecuencia de ello, se reduce la tem-peratura del chip.

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