Refrigeración líquida – Todo lo que debes saber

Los sistemas de refrigeración líquida son cada vez más un reclamo no solo para los gamer a nivel entusiasta, sino para usuarios menos avanzados y aficionados al modding. Pese a poder verlos como elementos más decorativos que un disipador, estos son por lo general mucho mejores sistemas de refrigeración que los disipadores.

En este artículo veremos todo lo que se necesita saber acerca de este componente de PC. Quizás te convenzamos de que tener uno da buenas ventajas en caso de que tengamos un ordenador potente.

Que es una refrigeración líquida y cómo funciona

Todos conoceremos o habremos visto alguna vez el disipador de nuestra CPU, un bloque de aluminio con un ventilador encima. Pues al igual que este, un sistema de refrigeración líquida sirve para retirar el calor del procesador, y no solo de este, sino también de otro hardware como puede ser la tarjeta gráfica, memoria RAM o el VRM.

Eso sí, el fundamento de funcionamiento es bastante diferente a un disipador de aire. 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.

Al igual que ocurre en un disipador, el sistema de refrigeración líquida se basa en dos principios de la termodinámica para funcionar, y un tercero de la mecánica de fluidos.

  • Conducción: la 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. Esto ocurre entre el bloque de refrigeración o bloque frío, y la CPU, el IHS del procesador pasa calor al bloque por el que luego pasará fluido para enfriarse.
  • Convección: la convección es otro fenómeno de trasferencia de calor que se produce solamente en fluidos, agua, aire o vapor. En este caso, la convección actúa en el agua en movimiento del circuito. Por un lado, el bloque de la CPU traslada el calor al fluido, aumentando la temperatura de éste, y por otro lado, el radiador retira este calor a través de sus canales y aletas bañadas por una corriente de aire generada por los ventiladores.
  • Flujo laminar: los fluidos tienen dos tipos de régimen de movimiento, laminar y turbulento. En este caso se pretende siempre que el flujo sea laminar, más ordenado y que sea capaz de absorber más calor por convección.

Medidas y magnitudes

Tras los fundamentos del funcionamiento, convienen saber cuáles son las magnitudes que debemos conocer acerca de los componentes de la refrigeración líquida. Como ocurre en los ventiladores o disipadores, habrá componentes más y menos buenos.

  • Ruido: la bomba es un elemento que tienen motor, por lo que también generará ruido al funcionar. Se mide en dBA.
  • RPM: al igual que los ventiladores, una bomba tendrá sus determinadas revoluciones por minuto. Además, siempre cuentan con control PWM o Analógico.
  • Caudal: el caudal de fluido se mide en L/h (litros por hora), mientras mayor sea éste, más capacidad de refrigeración tendrá el sistema.
  • Presión: la presión se la fuerza que ejerce el líquido en las paredes de los tubos y componentes de disipación. Se mide en bar (bares)
  • Altura de bombeo: en los sistemas personalizados un parámetro importante de la bomba será la altura máxima a la que puede bombear el fluido. De esta forma podremos montar el sistema y asegurarnos que el líquida llegue a las zonas más altas
  • Área y formato del radiador: la capacidad de refrigeración de un radiador se determina por el área máxima que cubre, tanto en grosor como en largo y ancho. Se mide en m2, y mientras más, pues mejor, claro.
  • Conductividad: todos los componentes, sea el fluido o los bloques, tienen una conectividad térmica, que es su capacidad para transportar calor sin oponer resistencia. Se mide en W/m*K (Vatios por Metro Kelvin). La idea es que esta conductividad sea la más alta posible en cada elemento.
  • Parámetros típicos de ventiladores: entre los parámetros típicos de los ventiladores tenemos su presión estática, medida en mmH2O y su flujo de aire, medido en FCM. Toda esta información la tenemos en el artículo de ventiladores: todo lo que necesitas saber.

Tipos de refrigeración líquida

En el mercado podemos encontrar fundamentalmente dos tipos de refrigeración líquida, los sistemas todo en uno, y los sistemas personalizados.

Los sistemas todo en uno o AIO, son básicamente circuitos que ya vienen completamente montados por el fabricante con todo lo necesario para instalar y funcionar. Por lo general son mucho más baratos que los siguientes que veremos, aunque solamente podrán refrigerar el procesador gracias a un solo bloque con bomba integrada, un radiador y sus tubos instalados de forma fija y el fluido ya introducido.

El segundo tipo de refrigeración líquida es la personalizada o Custom, que por descarte entenderemos que la tendremos que montar nosotros mismos pieza a pieza. En ellos, los componentes vienen todos por separado, y en la cantidad de que nosotros hayamos pedido. Por ejemplo 3 metros de tubo, dos bloques fríos, un depósito, dos radiadores, etc. De esta forma el circuito se adapta perfectamente a nuestro chasis, con los componentes que queramos refrigerar y con el diseño que estimemos oportuno. Estos sistemas Custom presentan bloques para refrigerar incluso VRM memorias RAM o discos duros.

Todavía hay un tercer método de refrigeración líquida que es por inmersión. Aquí lo que se hace es sumergir todos los componentes electrónicos dentro de un recipiente con un fluido que no es conductor de la electricidad. Estos fluidos son generalmente aceites, los cuales no presentan conductividad eléctrica. En ellos, un sistema de bombeo mantiene el líquido en movimiento para que la convección sea más efectiva.

Componentes de una refrigeración líquida

Veamos más detalladamente los diferentes componentes que intervienen en una refrigeración líquida. En general, todos los sistemas se basan en los mismos componentes, aunque podremos ver ciertas variantes o mayor número de alguno de ellos.

Fluido refrigerante

El fluido de refrigeración es el elemento encargado de llevar la energía térmica desde los componentes hasta el radiador. Normalmente se debe utilizar un fluido que tenga una buena conductividad y una viscosidad media para evitar el flujo turbulento. El fabricante más distinguido de fluidos refrigerantes es Mayhems, el cual cuenta con una gran gama de líquidos para refrigeración personalizada, aunque también suministra a otras marcas como por ejemplo Corsair con su Hydro X.

Los fluidos más usados son normalmente derivados de etilenglicol, o simplemente glicol. Éste es un compuesto químico orgánico fabricado a partir de óxido de etileno, por lo que ciertamente es tóxico. Se presenta con una viscosidad superior al agua siendo incoloro e inoloro, por lo que normalmente se le añaden aditivos de color que ayudan a diferenciarlo frente al agua. Este compuesto se mezcla con agua destilada u otros complementes para formar la mezcla, y al tener un punto de ebullición de 197⁰C hace que sea ideal para refrigerante, de coche o estos sistemas que vemos.

No obstante, en los sistemas todo en uno, el fluido que normalmente se utiliza es agua destilada, o agua pura, la cual presenta un buen rendimiento térmico y no es conductora de la electricidad.

Bomba y depósito

La bomba es el elemento que hace mover el líquido por todo el circuido, si ella no sería posible trasportar el calor desde los componentes electrónicos hasta el radiador. En los sistemas todo en uno esta bomba está normalmente ubicada directamente en el bloque frío, para así simplificar el circuito y optimizar el espacio ocupado. En estos sistemas, cambiar el fluido resulta un poco más complicado ya que debemos purgar bien el sistema para que no quede aire dentro que empeore la circulación.

Por otro lado, en los sistemas personalizados palian este problema de purga del sistema mediante un depósito que integra la bomba. Digamos que es como el vaso de expansión de los coches, un elemento que contiene gran cantidad de fluido a presión ambiente en donde va cayendo por arriba y por abajo una bomba lo pone de nuevo en movimiento. De esta forma también se evita que el circuito aumente de presión debido a la dilatación del fluido por la temperatura.

En el mercado básicamente tenemos dos tipos de bombas para refrigeración la D5 y la DDC con distintas variantes. Las bombas D5 son por lo general más grandes, aunque el sistema de giro del motor es esencialmente el mismo en ambas. Un motor con el eje apoyado en la base donde gira, el cual tienen los imanes que son forzados a girar por los devanados o bobinas colocados en una cámara independiente para que no se mojen.

Al ser de mayor tamaño, las D5 tienen más caudal y menor sonoridad, aunque la presión del fluido es menos elevada. Estas bombas se suelen usar en depósitos de sistemas personalizados. En cambio, las DDC con bombas más pequeñas y compactas que mueven el fluido a una mayor presión. Las DDC se suelen utilizar para los sistemas todo en uno integradas sobre el bloque frío.

Bloques fríos

Los bloques fríos o placas de refrigeración son los elementos que se instalan directamente sobre los componentes electrónicos que se desean refrigerar. Estos bloques pueden tener muy diversas formas y diseños, aunque es una constante el que estén fabricados en cobre o aluminio. Son los dos metales más usados, el primero con una conductividad de entre 372 y 385 W/mK según su pureza, y el segundo de 237 W/mK. Evidentemente, mientras mayor sea la conductividad, mejor elección será, por lo que es evidente que el cobre es la mejor opción de largo, ya que solo es superado por la plata y compuestos más caros de fabricar.

Estos bloques tienen una base sólida que hace contacto con el IHS de la CPU o GPU, mientras que en de forma interna, una gran cantidad de canales hacen pasar el líquido por el metal para recoger el calor. Los bloques de los sistemas todo en uno son algo más complejos, ya que integran ahí la bomba. Además, algunos de ellos tienen incluso aletas y ventiladores para retirar parte del calor ya directamente desde la propia base, aliviando así el trabajo que debe realizar el radiador.

Lo bueno es que los fabricantes ponen a disposición del usuario bloques compatibles con memorias RAM, con los VRM de las placas base, por ejemplo, la Asus Maximus XI Formula, o para unidades de almacenamiento SSD o HDD. Las posibilidades son enormes.

Pasta térmica

Pero claro, entre la CPU y el bloque debe de haber un componente que mejore el traspaso de calor, y éste será la pasta térmica. Su funcionamiento, aplicación y características serán exactamente las mismas que en los disipadores normales, mejorar el contacto entre bloque y CPU.

Radiador

El radiador o intercambiador es el componente encargado de enviar el calor que trasporta el líquido al ambiente. Su funcionamiento es exactamente igual que cualquier otro radiador de coche o aire acondicionado, es una gran superficie construida siempre en aluminio provista de una gran cantidad de canales por donde circula el agua caliente en forma de serpentín. A su vez, estos canales están unidos entre sí por un sistema muy denso de aletas delgadas de aluminio que hacen repartir el calor por toda la superficie.

Un radiador no puede hacer correctamente su función sin un sistema de ventilación forzada, por lo que se instalan ventiladores sobre su superficie para generar una corriente de aire perpendicular a las aletas que recogen el calor mediante convección. En esencia en un radiador intervienen dos intercambios por convección agua-metal-aire.

Los radiadores utilizados en los sistemas de refrigeración líquida de PC tienen casi siempre un tamaño estandarizado, con una anchura de 120 o 140 mm y distintas longitudes en función de la cantidad de ventiladores que vayamos a meter. Puede ser de 120, 140, 240, 280, 360 o 420 mm para 1, 2 o 3 ventiladores de 120 mm o de 140 mm. Así mismo, los todo en uno presentan un grosor estándar de 25-27 mm, mientras que en los sistemas personalizados tenemos bloquees que incluso superan los 60 mm para configuraciones extremas.

Ventiladores

Los ventiladores son los encargados de suministrar la corriente de aire necesaria para enfriar el fluido que recorre el radiador. Para ellos, ya disponemos de un artículo en donde explicamos de forma muy detallada su funcionamiento. Aquí, con lo que tenemos que quedarnos es con sus dimensiones, ya que nos encontramos con los de 140 mm y los de 120 mm.

En función de la capacidad de nuestro chasis y del radiador, montaremos unos u otros. Por supuesto los sistemas todo AIO ya incluyen los necesarios, pero aún podemos hacer una configuración extra llamada Push and Pull. Eso consiste en colocar ventiladores tanto en un lado como en el otro del radiador, unos empujarán el aire hacia él, y los otros lo recogerán y lo expulsarán con mayor velocidad. Realmente no se duplica el flujo, aunque para radiadores de gran grosor podría merecer la pena hacerlo.

Tubos

Parte importante de un sistema de refrigeración líquida serán los tubos, ¿cómo podríamos llegar el fluido de un lado a otro sin ellos? Los tubos, al igual que otros componentes, suelen tener una sección estándar que está en los 10 mm (3/8 pulgada) o 13 mm (1/2 pulgada) para los tubos flexibles y de 10 o 14 mm para los rígidos.

En el caso de los sistemas AIO no debemos preocuparnos en exceso por ellos, ya que presenta entre 40 y 70 cm de longitud y vienen completamente montados en el sistema. Éstos, están fabricados casi siempre en caucho y recubiertos de malla textil o de nylon para reforzarlos. Esto permitirá manejarlos de manera segura sin que se doblen o se partan.

Algo distintos son los de los sistemas personalizados, ya que para empezar los tendremos que comprar aparte y con la sección interior y exterior compatible con el resto de elementos de unión. Tenemos por un lado los tubos flexibles, los cuales suelen estar construidos en Policloruro de Vinilo (PVC). Si ventaja es que son flexibles y fáciles de instalar, ya que se adaptan bastante bien a la situación del hardware, aunque ojo, porque se doblan con mucha facilidad. Por otro lado, tenemos los tubos rígidos construidos también en PVC o Polimetilmetacrilato, un compuesto termoplástico que tendremos que calentar para darle la forma adecuada. Con estos últimos, el resultado de los montajes es espectacular.

Racores y elementos de unión

Y por último y no menos importante, tenemos los elementos de unión que se utilizando solo para sistemas personalizados. Los AIO ya vienen con todo instalado, y normalmente las uniones se hacen a presión o con manguitos que no se pueden desmontar.

En cambio, para montar el otro sistema necesitaremos los racores, o uniones en forma de codos, manguitos o divisores para unir los trozos de tuvo. Estos elementos de unión están normalmente construidos en latón, una aleación de cobre y zinc resistente al agua y a la corrosión en buen grado. También podemos encontrarlos directamente en aluminio o cobre, y si son de calidad extrema, en acero inoxidable.

Sistema de iluminación RGB

Y como no, en un sistema de refrigeración líquida la presencia de la iluminación RGB debe ser una prioridad, ya que se trata de que nuestro PC quede espectacular. De hecho, los sistemas cada vez más incluyen ventiladores RGB y también LEDs en el bloque de la bomba. Y ya no hablemos de los custom como por ejemplo el Corsair Hydro X, el cual lleva RGB en todos sus bloques de refrigeración, en el depósito y en los ventiladores.

La mayoría son gestionables directamente mediante software, o en otro caso son compatibles con las tecnologías de iluminación de las placas base, por ejemplo, Asus AURA Sync, MSI Mystic Light, Gigabyte RGB Fusion o ASRock Polychrome.

Montaje de una refrigeración líquida

En el caso de estos sistemas, la decisión no es tan sencilla como en los disipadores de aire, ya que influyen más factores además del tipo de socket al que va destinado. En todo caso, los pasos a dar son distintos si se trata de un AIO o un Sistema custom.

AIO

En los todo en uno, la tarea va a ser bastante sencilla, ya que el sistema viene completamente montado de fábrica y solo tenemos que asegurar la compatibilidad con le lugar al que va destinado. Estos son los factores a tener en cuenta:

  • Socket de la CPU: evidentemente necesitamos un bloque compatible con nuestro equipo, aunque prácticamente todos ofrecen el rango completo de soporte, para AMD e Intel. Solamente los Threadripper se suelen quedar fuera en sistemas más baratos, si tenemos uno de estos, sí que debemos atender a sus especificaciones.
  • Compatibilidad con el chasis: al tener un disipador, necesitamos el espacio suficiente en el chasis para ponerlo. Aquí sí que es importante ver si admite dicho montaje. Que ser normalmente de 240 o 360 mm con un grosor mínimo de 50 mm siendo ventilador + radiador

Y la verdad es que poco más, si acaso, mirar si nuestra placa tiene cabeceras de iluminación para conectar los ventiladores.

Refrigeración Custom

Esto ya es harina de otro costal, porque somos nosotros lo que tenemos que montar por completo el sistema. Respecto a lo antes comentado para los AIO, estamos exactamente en las mismas condiciones, aunque claro, debemos atender a la compatibilidad con otros componentes. Existen bloques fríos para distintas GPU, por ejemplo, Nvidia RTX, GTX etc. y uno de estos sistemas de seguro que lo vamos a implementar también en la nuestra. Será muy importante saber si el sistema en cuestión dispone de bloques compatibles con nuestra GPU. Par los modelos de referencia casi siempre hay disponibles, pero para las tarjetas gráficas ensambladas por las marcas es más complicado.

Otro factor importante será la elección del chasis, porque no todos admiten la instalación de depósitos de bombeo. De igual forma, los tubos flexibles son más sencillos de colocar y más versátiles, pero los rígidos dan un espectacular aspecto.

Finalmente debemos estudiar la forma en que vamos a diseñar el circuito, y existen varias formas que se pueden considerar estándar:

Bombeo de agua fría:

Personalmente es la que más nos gusta. El esquema de circuito a usar será de Bomba -> Bloque CPU + GPU -> Radiador -> Depósito -> Bomba. De esta forma el agua al depósito llega lo más fría posible tras pasar por el radiador para evitar que este se empañe si es transparente y con RGB. Además, pasa por los bloques con mayor presión por lo que su efectividad será mejor.

Bombeo de agua caliente:

Este sistema tiene un bucle de Bomba -> Radiador -> Bloque CPU + GPU -> Depósito -> Bomba. Lo bueno de éste, es que parte del calor es disipador en el propio depósito, pero lo malo es que al pasar por el circuito del radiador pierde presión. Además, el calor hará que se empañe el depósito y si son temperaturas altas podríamos estar en problemas.

Sistema de doble etapa:

En esta configuración introducimos un segundo radiador en el circuito, sea cual sea la configuración elegida. Éste puede situarse entre los bloques de CPU y GPU, o ir consecutivo con el primer radiador.

Mantenimiento

Estos sistemas requieren en principio el mismo mantenimiento que el resto de componentes. Aunque se añade un factor importante como es el líquido, que inevitablemente se va desgastando ya sea AIO o Custom.

En el primer caso, es un sistema totalmente cerrado, por lo que en principio debería de mantenerse invariable, pero en algunos sistemas es posible que necesite rellenarse tras unos años, 1, 2 o 3. Eso lo notaremos por un aumento de temperaturas en los componentes a refrigerar o ruido en la bomba.

En los sistemas custom, el líquido debe ser cambiado con más frecuencia, 1 o 2 años.

Ventajas y desventajas de los sistemas de refrigeración líquida

Para finalizar, vamos a ver cuáles son las ventajas y desventajas que nos ofrecen estos sistemas de refrigeración frente a los disipadores de aire tradicionales.

Ventajas:

  • Sistema más eficaz para enfriar componentes.
  • Orientado a configuraciones con capacidad de overclocking, y componentes de alto rendimiento
  • Más ordenados y con menos espacio ocupado en la placa
  • Al tener los ventiladores fuera de la placa, los componentes se ensucian menos
  • Es posible refrigerar no solo CPU, sino también GPU e incluso discos duros, VRM y memorias RAM si la placa es compatible
  • Fácil instalación para los AIO
  • Mejor estética y capacidad de personalización
  • Totalmente adaptable a las necesidades del usuario

Desventajas:

  • Son más caros que los disipadores
  • Necesitamos un chasis compatible
  • El introducir líquido activa el riesgo de fugas

Conclusión y guía de mejores refrigeración líquida

Creemos no habernos dejado nada atrás respecto a este asunto, ya que hemos visto en profundidad todos los elementos que componentes los sistemas de refrigeración, así como sus fundamentos de funcionamiento. Os dejamos ahora con nuestra guía de las mejores líquidas que podemos encontrar en el mercado.

¿Has utilizado alguna vez una refrigeración líquida? ¿Crees que merece la pena? ¿AIO o Custom?

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