Disipadores – Todo lo que debes saber

En el mercado encontramos procesadores y tarjetas gráficas cada vez más potentes, siendo necesarios disipadores proporcionales en rendimiento. Si no fuera por el uso de ellos, los ordenadores como tal no podrían funcionar, al menos los de escritorio o portátiles ya que sus componentes principales se quemarían sin remedio.

En este artículo trataremos de conocer en profundidad los disipadores de ordenador, sus elementos, los fundamentos de funcionamiento y los tipos que existen. Si estás pensado en comprar uno de estos, no te pierdas este artículo, así que ¡empecemos!

Que es un disipador

El disipador es el elemento que se encarga de disipar o de eliminar el calor que genera un componente electrónico debido al uso. Existen muchos tipos de disipadores, como por ejemplo de aire, refrigeración por líquidos o incluso por convección directa en componentes sumergidos en un líquido no conductor. Pero los que trataremos aquí son los disipadores por aire, los más comunes de conectar y los que usan más usuarios.

De hecho, en un ordenador no solamente encontramos un disipador, quizás pensemos que disipador solo es el bloque que está encima de la CPU o sobre la tarjeta gráfica, pero nada más lejos de la realidad. Otros componentes como el chipset de la placa base o el VRM de la misma, también necesitan de disipadores.

Precisamente este último elemento ha ganado bastante protagonismo en los últimos tiempos. El VRM es el sistema de alimentación de energía del procesador, y como tal, debe enviar una gran cantidad de corriente para que funcione, hablamos de entre 90 y 200 amperios (A) a 1,2-15 V aproximadamente. Los MOSFETS son transistores que se encargan de regular la corriente que se envía a la CPU y memoria, por lo que se calientan muchísimo. También encontramos disipadores en la fuente de alimentación por el ismo motivo, y en general en todo chip que funcione a una alta frecuencia.

Cómo funciona realmente: fundamente físico de los disipadores

Todo comienza en la forma en que un componente electrónico genera calor, el cual recibe el nombre de Efecto Joule. Se trata de un fenómeno que se produce al estar los electrones en movimiento en un conductor. En consecuencia, se producirá un aumento de temperatura debido a la energía cinética y a los choques entre ellos. Mientras más intensidad de energía, mayor flujo de electrones habrá en el conductor, y, en consecuencia, mayor calor se desprenderá. Esto es extensible a los chips de silicio, en cuyo interior se condensa una gran cantidad de electrones en forma impulsos eléctricos.

Este fenómeno lo podemos ver perfectamente en esta captura térmica. Cuando un PC está consumiendo gran cantidad de energía, incluso los conductores aumentan de temperatura.

Dicho esto, el disipador no es más que un bloque metálico compuesto de cientos de aletas que está en contacto directo con el chip a través de una pasta térmica. De esta forma el calor generado por el chip pasa al disipador y de éste al ambiente. Por lo general, encima de los disipadores se coloca uno o dos ventiladores para ayudar a eliminar el calor del metal. En esencia, intervienen dos mecanismos de intercambio de calor:

  • Conducción: es el fenómeno mediante el cual un cuerpo sólido más caliente pasa su calor a otro más frío que esté en contacto con él. Eso se produce precisamente entre el IHS de la CPU y el disipador. Luego veremos que hay cierta resistencia térmica entre ellos.
  • Convección: la convección es otro fenómeno de trasferencia de calor que se produce solamente en fluidos, agua, aire o vapor. En este caso, a las aletas del disipador llega aire, preferiblemente a alta velocidad para que sea capaz de coger más calor de las aletas calientes del disipador.

Magnitudes para saber si un disipador es bueno

Visto el funcionamiento desde el punto de vista técnico, todavía nos quedará por conocer las principales magnitudes que intervienen en un buen disipador. Aunque es cierto que muchas de ellas no vienen reflejadas en las especificaciones, para los más curiosos serán interesantes.

  • TDP: El TDP sin duda es el parámetro más importante de un disipador, por ser muy representativo. Llamamos TDP (Thermal Design Power) a la cantidad de calor que se espera que genere un componente electrónico cuando está a su máxima carga. Este parámetro aparece en los procesadores y en los disipadores y no tiene nada que ver con el consumo energético del componente electrónico en sí. Entonces, el procesador está preparado para soportar un máximo TDP, así que un disipador debe tener el mismo o más para que la CPU funcione de forma segura. TDP CPU < TDP Disipador, siempre.
  • Conductividad y resistividad: la conductividad es la capacidad de trasportar calor que tiene un cuerpo o sustancia. Y la resistividad, pues justo lo contrario, la resistencia que presenta a conducir el calor. La conductividad se mide en W/mK (Vatio por Metro Kelvin) y mientras más, mejor.
  • Resistencia térmica: la resistencia térmica es el fenómeno que se opone al paso de calor de un elemento a otro. Es igual que una resistencia eléctrica, mientras más grande sea, más difícil será que el calor pase. En un sistema de refrigeración intervienen muchas resistencias térmicas, por ejemplo, el contacto de la CPU y el disipador, el contacto entre en encapsulado y los núcleos, etc. Por ello se trata de poner elementos con alta conductividad, para evitar estas resistencias.
  • Superficie de contacto: la superficie de contacto no es algo que se dé en las especificaciones, ya que forma parte del diseño del disipador. Si enfrentáramos un plato a un Noctua D15 ¿Cuál diríais que tienen más superficie de contacto? Pues el disipador sin duda alguna. Este parámetro mide el área total que será bañada por el aire. Mientras más aletas, mayor superficie de intercambio, ya que todas ellas tienen dos caras, una tras otra multiplicado por cientos de ellas.
  • Flujo y presión de aire: estos parámetros son relativos a los ventiladores. El flujo de aire es la cantidad de aire que pone en movimiento un ventilador, y se mide en CFM, mientras que la presión estática es la fuerza con la que el aire incide sobre las aletas, y se mide en mmH2O. En un disipador queremos la máxima presión posible con un flujo elevado.

Componentes y partes de los disipadores de calor

Tras ver los parámetros que intervienen en el funcionamiento de un disipador de PC, no es nada idea saber qué elementos forman parte del mismo. O, mejor dicho, cómo está construido un disipador que merezca la pena. Además, veremos los elementos que intervienen justo después de los DIE o núcleos del procesador.

IHS

El IHS o Integrated Heat Spreader, es el encapsulado de la CPU. Aquí comienza todo, ya que es el primer elemento que está en contacto con los núcleos del procesador, los que realmente generan el calor del componente electrónico. Este encapsulado está fabricado en cobre, y el nos procesadores más potentes está directamente soldado al DIE para eliminar la resistencia térmica al mínimo.

De esta forma se asegura que todo el calor posible pase en las mejores condiciones hacia los demás elementos de disipación. Hay chips que no tienen este encapsulado, como por ejemplo las GPU, en ellas, el disipador hace contacto directo con el DIE de los núcleos con ayuda de pasta térmica, por lo que la trasferencia es más eficaz. Al proceso de quitar el IHS y poner en disipador en contacto directo con el DIE se le llama Delidding. Con pasta térmica basada en metal líquido se puede mejorar las temperaturas en hasta 20⁰C o más.

Pasta térmica

El elemento que mayor resistencia térmica hace en el conjunto del disipador. Es muy importante tener una muy buena pasa térmica en chips potentes, ya que su conductividad será mayor. La función de la pasta térmica es mejorar todo lo posible la unión entre IHS o DIE y el bloque frio del disipador.

Aunque nos parezca que un bloque está muy bien pulido, microscópicamente el contacto no es perfecto al ser sólidos, por lo que se necesita un elemento que los una físicamente para que la conducción de calor tenga efecto.

En el mercado tenemos tres tipos de pasta térmica, las de tipo cerámico, por lo general blancas, las de tipo metálico, casi siempre grises o plateada o las de metal líquido que parecen, pues eso, metal líquido. Las de tipo metálico son las más comunes, con una relación rendimiento/precio muy buena y llegando a conductividades de hasta 13 W/mK. Las de metal líquido normalmente se usan para Delidding, y tienen conductividades de hasta 80 W/mK.

Bloque frío

El bloque frío es la base del disipador, la que entra en contacto el procesador o chip electrónico. Normalmente es más grande que el propio IHS, para asegurar la máxima recepción y transferencia de calor.

Un buen disipador siempre tiene una base construida en cobre. Este metal cuenta con una conductividad de entre 372 y 385 W/mK, siendo solamente superado por la plata y otros metales más caros. Fijaos la diferencia entre este valor y el que ofrece una pasta térmica.

Tubos de calor

Estamos suponiendo que evaluamos un disipador de buenas prestaciones, y estos siempre tienen tubos de calor o Heatpipes. Al igual que el bloque frío, están fabricados en cobre, o cobre niquelado.

La función de ellos es muy sencilla pero muy importante, coger todo el calor del bloque frío y llevarlo hasta las torres de aletas que hay encima. A veces se hace de una forma muy visual con los heatpipes separando el bloque de las torres, y otras están integrados en el conjunto, como pasa con los Wrait Prism de los AMD.

Torre o bloque aleteado

Después de los dos elementos anteriores, tenemos el disipador propiamente dicho. Es un elemento en forma de torre rectangular o cuadrada provista de una increíble cantidad de aletas unidas entre sí por los heatpipes u otras aletas. Siempre están fabricadas en aluminio, un metal más liviano que el cobre y con una conductividad de 237 W/mK.  El calor se expande en todas ellas, para trasladarlo mediante convección al aire que está en contacto con su superficie.

Ventilador

Consideramos que también forma parte del disipador por hacer la importante tarea de crear un flujo de aire a gran velocidad para que la convección, en lugar de ser natural, sea forzada y elimine más calor del metal.

Los disipadores actuales suelen llevar casi todos uno o dos ventiladores, aunque no necesariamente tienen un tamaño estándar como sí ocurre en los que se venden por separado para los chasis.

Tipos de disipadores

En el mercado también tenemos diferentes tipos de disipadores. Cada uno de ellos está orientado a una funcionalidad distinta, si también los podemos clasificar de distintas formas.

Disipadores pasivo

Un disipador pasivo es aquel que no tiene ningún elemento eléctrico funcionamiento sobre él para ayudarlo a eliminar el calor, por ejemplo, un ventilador. Estos disipadores no se suelen usar para procesadores, aunque sí para chipsets, o VRM. Simplemente son bloques de aluminio o cobre con aletas que expulsan el calor por convección natural.

Disipadores activo

A diferencia de los otros, estos disipadores tienen un elemento encargado de maximizar el intercambio de calor con el ambiente. Los ventiladores que se montan en ellos cuentan con control PWM o analógico de corriente para varias sus revoluciones por minuto en función de la temperatura del procesador. Precisamente por ello, son disipadores activos.

Disipador de torre

 

Si atendemos a su diseño, tenemos también varios tipos, y uno de ellos es el disipador de torre. Esta configuración se basa en un bloque frío provisto de una torre de gran tamaño aleteada no necesariamente unida directamente a él, sino por heatpipes. Podemos encontrar disipadores de una, dos y hasta cuatro torres con diseño extravagantes. Sus medidas suelen rondar los 120 mm de ancho y hasta 170 mm de altura, pensado más de 1500 gramos.

Una característica de estos es que los ventiladores se colocan de forma vertical respecto al plano de la placa base. Esto no anula el hecho de haber modelos con ellos en horizontal.

Disipadores de perfil bajo

A diferencia de los anteriores que tienen una altura considerable, estos apuestan con configuraciones muy bajitas para los chasis estrechos o los espacios reducidos. Se puede considerar que tienen torre, aunque es horizontal. Incluso tienen ventiladores intercalados entre esta torre y el bloque frío.

A diferencia de los anteriores, los ventiladores siempre están colocados en horizontal y paralelos al plano de la palca base, expulsando al aire de forma vertical o axial.

Disipadores blower

Los disipadores blower se utilizan para tarjetas gráficas y otros componentes en forma de tarjetas de expansión. Actualmente también encontramos configuraciones similares para los chipsets de gran potencia como el AMD X570. También los encontramos en HTPC o en NAS, que por su poco espacio son los más eficaces.

Se caracterizan por tener un ventilador centrifugo que absorbe aire y lo expulsa sobre el bloque aleteado de forma paralela a las aletas. En general son peor poción que los disipadores anteriores.

Disipadores de stock

No es un diseño como tal, sino que son los disipadores que el fabricante del procesador incluye en su pack de compra. Los hay de muy buena calidad como los de AMD, y otros muy malos como el de Intel.

Refrigeración líquida

Estos sistemas están formados por un circuito cerrado de agua destilada o cualquier otro líquido que se pueda utilizar. Este líquido permanece en continuo movimiento gracias a una bomba o a un depósito provisto de una bomba para que vaya pasando por los diferentes bloques instalados sobre el hardware que se desea refrigerar. A su vez, el líquido caliente pasa por lo que es en esencia un disipador de calor en forma de radiador, más o menos grande, provisto de ventiladores. De esta forma el líquido se vuelve a enfriar, repitiéndose el ciclo indefinidamente mientras nuestro equipo esté en marcha.

Disipador de portátil

En una categoría especial podemos meter el disipador de los portátiles, unos sistemas que merece la pena de ver en acción porque algunos están realmente trabajados.

Estos disipadores son bastante especiales, porque exprimen al máximo el fenómeno de la conducción. Gracias a bloques fríos instalados sobre GPU y CPU de los que salen largos heatpipes de cobre desnudo de gran grosor llevando el calor hasta la zona de disipación. Esta zona se compone por uno, dos o hasta cuatro ventiladores centrífugos que expulsan el calor hacia fuera entre unos pequeños bloques aleteados.

Qué tener en cuenta para su montaje

El montaje de un disipador de PC no es una tera demasiado complicada, y tampoco son muchos los factores a tener en cuenta a la hora de montar uno, al solo efecto de la compatibilidad y las medidas del mismo.

Nos referimos a la compatibilidad con la plataforma que tenemos en nuestro PC. Cada fabricante tiene sus propios sockets en donde instalar los procesadores, por lo que los agarres y tamaño no son los mimos. Por ejemplo, Intel tiene actualmente dos: el LGA 2066 para la gama X y XE Workstation, y el LGA 1151 para los Intel Core ix de escritorio. Por otro lado, AMD cuenta también con dos, el AM4 para los Ryzen, y el TR4 para los Threadripper, aunque estos casi siempre van con refrigeración líquida. En todo caso, los disipadores disponibles que no son de stock siempre traen sistemas de montaje compatible con todos los sockets.

Respecto a las medidas, son dos las que debemos tener en cuenta. Por un lado, la altura del disipador, que debemos compararla con la altura admisible con nuestro chasis, dirigiéndonos a las especificaciones de éste. Por otro lado, la anchura y el espacio disponible para memorias RAM. Los disipadores de gran tamaño ocupan tanto que se meten encima de las memorias RAM, por lo que debemos conocer qué perfil admiten estos.

Un tercer elemento importante es saber si el disipador trae jeringa de pasta térmica o ya preinstalada en el bloque.  La mayoría sí que la traen, pero no está demás asegurarnos por si tenemos que comprarla aparte.

Ventajas e inconvenientes de los disipadores

Al igual que hicimos en el articulo de la refrigeración líquida, aquí también vamos a ver las ventajas e inconvenientes de utilizar disipadores.

Ventajas

  • Alta compatibilidad con CPU
  • Tamaños casi para todos los gustos
  • Baratos y eficaces incluso para procesadores potentes
  • Pocos cables y fácil instalación
  • Más fiables que la refrigeración líquida, sin fluido ni bombas que pueden fallar
  • Sencillo mantenimiento, solo limpiar el polvo

Desventajas

  • Para procesadores con más de 8 núcleos pueden venir justos
  • Ocupan mucho espacio y son pesados
  • Limitaciones por la altura de chasis y altura de las RAM
  • Estética poco refinada

Conclusión y guía de los mejores disipadores para PC

Finalizamos este artículo en el que tratamos en profundidad el tema de los disipadores. Sobre todo, nos hemos centrados en su funcionamiento y sus fundamentos de construcción y componentes, ya que es uno de los temas menos tratados por lo general.

Un buen disipador puede suplir perfectamente la necesidad de una refrigeración líquida, ya que en le mercado hay configuraciones tan brutales como los Noctua NH-D15s, Gamer Storm Assassin, o los enormes Scythe Ninja 5 y Cooler Master Wraith Ripper. Ahora os dejamos con nuestra guía.

¿Qué disipador tienes en tu PC? ¿Prefieres disipadores de aire o refrigeración líquida?

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