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Breve guia ao arrefecimento dos componentes do PC

Para o ajudar a escolher o melhor método elaborámos este pequeno guia que mostra os diversos tipos de arrefecimento que se pode instalar e lhe dá algumas dicas para os manter a funcionar no máximo do desempenho.

[section label=”Principais fontes de calor de um computador” anchor=”1″] Principais fontes de calor de um computador

Todos os componentes electrónicos dissipam alguma energia sob a forma de calor, na grande maioria dos casos nem se nota, no entanto há aqueles que o emitem grandes quantidades:

Processador ou CPU, o componente mais importante de qualquer computador.

GPU. O processador gráfico que, normalmente está montado na placa gráfica.

Reguladores de voltagem, normalmente estão instalados à volta do processador

Chipset da motherboard. Os componentes que tratam de aspectos como a comunicação entre o processador e periféricos como o sistema de armazenagem de dados ou as portas USB.

Memórias RAM de alto desempenho

A regra geral é que quanto maior for o consumo de energia maior será a emissão de calor. No entanto, por vezes esta regra engana um pouco, porque, por exemplo uma fonte de alimentação de computador que consuma 1000W não gera a mesma quantidade de calor que uma placa gráfica que consome 250W.

No que respeita ao calor gerado por um determinado componente, existe um valor que é citado muitas vezes, o TDP, ou Thermal Design Power. Não existe nenhum padrão para este valor, tirando o que é reportado pelo fabricante do componente. O valor do TDP é de grande importância para os fabricantes de hardware de refrigeração de componentes porque indica a quantidade de calor, medida em watts, que o sistema de arrefecimento terá que dissipar para que esse componente funcione à velocidade máxima durante longos períodos de tempo.

Existem duas ideias pré-concebidas acerca do TDP que convém desmistificar:

Valores de TDP baixos querem dizer menos consumo de energia e logo menos calor. Contudo dois componentes com valores de TDP diferentes podem funcionar à mesma temperatura, mas o sistema de arrefecimento do componente com o valor mais alto tem que trabalhar mais intensamente para manter a temperatura a um nível a que o componente possa trabalhar como deve ser.

A segunda, é que o valor de TDP é o mesmo que o consumo de energia. Apesar de ser expresso em Watts, o TDP refere-se a calor e não a energia eléctrica.

 

[section label=”Os efeitos do calor em excesso nos componentes” anchor=”2″]Os efeitos do calor em excesso nos componentes

Ao longo do tempo, as altas temperaturas aceleram o desgaste e diminuem a fiabilidade dos componentes. A perda de fiabilidade afecta a estabilidade de um determinado componente a um certo nível de desempenho. Se começarem a aparecer problemas de fiabilidade devido a overclocking ou ao funcionamento em cargas elevadas, a baixa da velocidade pode fazer com que esse componente se mantenha um pouco mais estável até falhar.

Outro efeito que o calor tem nos componentes electrónicos é o esforço mecânico nesse mesmo componente. Quando os componentes aquecem, expandem, quando arrefecem contraem. A repetição deste ciclo pode causar fadiga no material, que, por sua vez pode causar fissuras. Esses problemas são mais comuns quando as amplitudes térmicas são acentuadas.

Os semicondutores apresentam algumas propriedades interessantes no que respeita à forma como reagem ao calor, porque, ao ultrapassar os 70 graus, a sua resistência eléctrica reduz-se, o que faz com que passe cada vez mais corrente eléctrica através do dispositivo, o que faz com que aqueça mais, até queimar.

Para além dos problemas mecânicos e da redução da resistência dos semicondutores, o calor não afecta de permanentemente mais nenhum componente de um computador.

Quando uma máquina aquece demais perde desempenho porque o software do dispositivo, ao detectar a temperatura mais elevada, reduz a velocidade dos componentes de forma a protegê-los.

 

Tipos de refrigeração

Existem vários métodos de manter os componentes de um computador a temperaturas que lhe permitem funcionar sem problemas, mas cada um usa um método diferente para o conseguir.

Cooler-Master-Unveils-Vortex-Plus-Low-Profile-CPU-Cooler-2

[section label=”Refrigeração a ar” anchor=”3″]Arrefecimento a ar

Esta solução, como o nome indica, usa o ar que entra para dentro da caixa do computador para arrefecer os componentes.

O ar a uma temperatura mais baixa ‘apanha’ o calor dos componentes e quer através das ventoinhas, quer através da convecção leva esse calor para longe dos componentes.

Este é o método mais básico para conseguir refrigerar os componentes de um computador, é também o mais barato. No entanto as melhores soluções deste tipo são grande e pesadas. Os coolers a ar requerem uma grande circulação de ar, o que, normalmente, quer dizer um nível de ruído maior, de forma a obter a eficácia de outros métodos.

 

Componentes dos sistemas de refrigeração a ar

Dissipador

Dissipador de calor ou heatsink: Uma peça de metal trabalhada que é instalada em cima do componente. Serve para aumentar a superfície de contacto desse componente de forma a que mais calor seja dissipado.

HeatPipe

Heat Pipe/Vapor Chamber: Estes dois componentes usam um liquido que evapora de um lado e é arrefecido do outro. Isto permite construir sistemas de refrigeração eficazes mesmo quando há pouco espaço.

Ventoinha

Ventoinha: Este componente está normalmente instalado por cima, ou ao lado, do dissipador de calor e força o ar a passar pelas lâminas do dissipador aumentado artificialmente a quantidade de ar que passaria se apenas se usasse circulação de ar passiva.

Se o dissipador de calor tiver uma ventoinha trata-se usa um método de refrigeração activa. Se não tiver, o chama-se um dissipador de calor passivo.

 

[section label=”Refrigeração a liquido” anchor=”4″]Arrefecimento a liquido

Liquido

Estes sistemas de refrigeração usam um liquido, normalmente água destilada, como meio de refrigeração primário. O calor é transferido do componente para o liquido que depois é refrigerado através de um radiador que tem uma ventoinha acoplada. A grande vantagem destes sistemas é o facto do liquido ter uma capacidade muito maior de armazenar calor que o ar, por isso conseguem um desempenho muito maior. Isto quer dizer que estes sistemas conseguem manter as temperaturas muito mais baixas nos mesmos componentes com a mesma carga.

 

Componentes dos sistemas de arrefecimento a liquido

Bloco

Bloco: Uma peça, normalmente metálica que se monta directamente em cima dos componentes a refrigerar, serve para canalizar o liquido por cima deles e transferir o calor para o liquido.

Bomba

Bomba: Serve para fazer com que o liquido circule pelo sistema.

Radiador

Radiador: Semelhantes aos dos automóveis, têm um tubo que está montado dentro de lâminas de metal, isto aumenta a superfície de contacto com o ar e faz com que o liquido ao passar no tubo arrefeça rapidamente. Normalmente estes radiadores trabalham em conjunto com uma ou mais ventoinhas.

Reservatoria

Reservatório: Serve para aumentar a quantidade de liquido no sistema, aumentando assim a capacidade de refrigeração. Também serve para remover o ar das tubagens.

 

[section label=”Tipos de refrigeração a liquido” anchor=”5″]Tipos de refrigeração a liquido

 

Circuito fechado

 

CircuitofechadoTrata-se de um sistema fechado que inclui o bloco, bomba e o radiador. Não têm qualquer tipo de manutenção para além da instalação. Isto quer dizer que não pode ser ampliado nem alterado de qualquer forma.

 

Circuito aberto

Aberto

Estes sistemas são construídos peça-a-peça e, por isso, são modulares. Por exemplo, pode começar-se com um sistema simples para refrigerar o CPU e mais tarde adicionar-se um segmento para arrefecer uma placa gráfica ou outro componente.

 

Submerso

Submerso

Nestes sistemas todo o hardware está submerso num liquido, normalmente óleo mineral, devido a este não qualquer condutividade eléctrica. Nestes sistemas pode ser usada uma bomba para fazer passar o óleo por um radiador para o refrigerar.

[section label=”Refrigeração por mudança de fase” anchor=”6″]Refrigeração por mudança de fase

vapochill

A refrigeração por mudança de fase funciona usando o mesmo método usado nos frigoríficos e ares condicionados: um liquido é vaporizado, absorve o calor e depois é bombeado para longe da fonte desse calor. Os coolers que usam esta tecnologia conseguem arrefecer um componente abaixo da temperatura ambiente e, em muitos casos, mesmo para temperatura abaixo do ponto de congelação da água. O grande inconveniente destes sistemas é que se pode formar condensação em cima dos componentes a arrefecer, o que pode causar curto-circuitos. Estes sistemas são muito eficazes em situações de overclocking extremo.

[section label=”Refrigeração Peltier” anchor=”7″]Refrigeração Peltier

Peltier

A refrigeração Peltier funciona através de um princípio termoeléctrico. Quando é aplicada corrente eléctrica a um módulo de refrigeração Peltier, um dos lados fica quente e o outro frio. O lado frio é aplicado em cima do componente a refrigerar. O lado quente é arrefecido usando um dos outros métodos descritos atrás. Estes sistemas caíram em desuso pelo facto de ser necessária a utilização de outros sistemas de refrigeração como o liquido ou a ar. Outros problemas são: a temperatura elevada que o lado quente do módulo Peltier atinge e também o facto do lado frio do módulo poder atingir uma temperatura abaixo da temperatura ambiente, o que pode originar condensação, o que por usa vez pode causar danos no componente que se quer arrefecer.

 

[section label=”Conselhos para escolher e montar um sistema de arrefecimento” anchor=”8″]Conselhos para que quer montar um sistema de arrefecimento no computador

Aqui ficam alguns conselhos para quem quer alterar ou renovar o sistema de refrigeração dos componentes do computador.

 

Que tipo de sistema escolher?

Na grande maioria dos casos o melhor sistema de todos é também o mais simples: os a ar. Quando está calor, os componentes do computador têm tendência de aquecer um pouco, no entanto todos os componentes modernos que necessitam de arrefecimento activo conseguem também evitar queimar-se se o sistema de arrefecimento não conseguir lidar bem com a temperatura.

Se quiser actualizar o sistema que já tem pense primeiro em aumentar o tamanho do dissipador e só depois mexer na quantidade e tipo de ventoinhas.

O arrefecimento a liquido deve ser considerado se quiser fazer overclocking aos componentes, ou se o computador estiver a funcionar com muita carga em ambientes quentes.

 

Ventoinhas

Quando escolhe uma ventoinha tem que considerar dois factores: o fluxo de ar, que é medido em CFM, pés cúbicos por minuto, e o ruído que é medido em decibéis ou dB.

Ventoinhagrande
Exemplo de uma ventoinha de grandes dimensões.

Se estiver à procura de um grande fluxo de ar e pouco ruído, a ventoinha tem que ter grandes dimensões. No que respeita ao ruído, qualquer coisa abaixo dos 40 dB é silenciosa, quando se chega aos 50 já se nota muito.

Ligacoes-ventoinhas

A grande maioria das ventoinhas usa cabos de energia com três condutores para ligar à motherboard ou ao controlador. Para além da energia estes cabos também servem para que o software da motherboard consiga alterar a velocidade de rotação da ventoinha consoante a temperatura dos componentes. Existem algumas ventoinhas que têm cabos com quatro condutores, mas se a sua motherboard só tiver entradas para ventoinha com três pinos pode usá-los na mesma desde que respeite a forma de ligação.

 

Tipo de caixa e arrumação

As caixas de computador maiores permitem uma maior circulação de ar e menos obstruções. No caso de usar uma caixa com menos espaço terá que se certificar de que os componentes que necessitam de maior arrefecimento têm saídas de ar para o exterior perto.

Circulacao

Por outro lado, se quiser reduzir o ruído usa uma caixa com muitas aberturas.

No que respeita às ventoinhas existem dois métodos populares de montagem:

Pressão negativa: Há mais ar a sair da caixa do que a entrar. A ideia subjacente é que o ar quente é expelido rapidamente de dentro da caixa, o que faz com que o ar mais frio entre em grandes quantidades pelas aberturas da caixa devido ao facto da pressão do ar ser menor dentro da caixa. No entanto este tipo de arranjo faz com que a poeira também seja sugada em grandes quantidades em conjunto com o ar. O ar quente também pode voltar a ser sugado para dentro da caixa.

Pressão positiva: Há mais ar a entrar na caixa, o que, segundo os defensores deste método, cria um ambiente mais limpo dentro da caixa evitando a acumulação de sujidade e poeira. Também evita que o ar quente volte a entrar dentro da caixa.

Lembre-se da limpeza

Qualquer que seja o método a usar, a ideia base é que o sistema de arrefecimento só é eficaz se estiver limpo. A sujidade impede o fluxo do ar, o que faz com que os componentes sobreaqueçam.

Sujidade

O interior dos computadores deve ser limpo pelo menos uma vez por mês. O ideal é usar uma lata de ar comprimido que se consegue encontrar nas lojas de electrónica, ou se não tiver acesso a uma sopre. Mas nunca use pincéis ou aspiradores porque a electricidade estática pode danificar os componentes.

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