¿Qué tipos de disipadores existen para tu PC?

El sobrecalentamiento es uno de los mayores enemigos de cualquier PC, especialmente si te dedicas a los videojuegos, cargas pesadas de trabajo, o has realizado overclocking, puesto que no solo puede generar una pérdida de rendimiento por throttling, también un daño físico. Aquí, vamos a explorar qué tipo de disipadores de calor hay disponibles para tu PC. Así conocerás cuáles son las ventajas y desventajas de cada uno, y cuál sería el más adecuado para tu caso.

¿Qué es un disipador?

Un disipador, también conocido como heatsink en inglés, es una pieza metálica que se coloca sobre un componente que genera calor por pérdidas por efecto Joule (chip, MOSFET, TRIAC,…) con el fin de ayudarle en la disipación del mismo. Esta pieza suele estar hecha de algún metal o aleación con alta conductividad térmica, para poder absorber el calor por medio de la conducción y disiparlo mediante convección o radiación hacia otro medio, como es el aire que lo rodea.

Para mejorar la disipación, estos elementos suelen estar diseñados con aletas u otro tipo de extensiones para maximizar la cantidad de superficie en contacto con el medio al que se quiere enviar el calor. Como puedes ver en la imagen siguiente, si solo tienes la base plana del disipador, la superficie es la que se consigue al multiplicar al ancho por el largo, mientras que si tiene aletas u otro tipo de protuberancias, se suma la superficie de todas estas extensiones:

Todo esto se consigue mediante un minucioso desarrollo y simulaciones CFD para determinar qué formas y número de extensiones es el más adecuado, según el TDP o potencia disipada para la que hayan sido diseñados…

Tipos de disipadores para PC

En cuanto a los tipos de disipadores para PC, tenemos que destacar varios grupos, según varios parámetros:

Según el flujo de aire

Los disipadores térmicos son componentes que pueden ser tanto pasivos como los activos:

• Disipador pasivo: este tipo no requieren componentes mecánicos ni energía eléctrica para operar. Funcionan mediante la transferencia de calor por conducción y convección natural. El calor generado por los componentes se transfiere al disipador, que luego lo irradia al ambiente circundante. Por sus características, suelen ser más compactos, fiables, y silenciosos.
• Disipador activo: se emplean componentes mecánicos o energía eléctrica para mejorar la disipación de calor, ya que incluyen un ventilador que mueve el flujo de aire y lo acelera, para mejorar su eficiencia. Por tanto, permiten enfriar dispositivos más calientes que los pasivos, aunque hacen ruido y su fiabilidad dependerá en gran medida del rodamiento del ventilador.

Según el material

Los disipadores suelen estar fabricados principalmente de dos materiales por sus propiedades de conductividad térmica y precio, aunque puede haber de otros tipos más exóticos:

• Disipadores de aluminio: el aluminio es un material bastante común, y con un precio rentable. Es ligero y fácil de manipular para su fabricación. Se suelen usar aleaciones 6061 y 6063, aunque las más puras, como la 1050 y 1100 tienen mejores propiedades de conductividad térmica, aunque son más caras. Ten en cuenta que la conductividad térmica del aluminio es en torno a la mitad que la del cobre.
• Disipadores de cobre: tienen una conductividad térmica superior (alrededor de 400 W/m-K).Se utiliza cuando se necesita un mayor rendimiento de disipación. Las aleaciones típicas para las placas de cobre son CDA110 (391 W/mK). Sin embargo, el cobre es más pesado y costoso que su contraparte de aluminio.
• Otros: puede haber algunos casos en los que se utilicen otros metales o aleaciones para fabricar estos disipadores, aunque no son frecuentes. Uno de los metales usados podría ser el oro, ya que ofrece conductividad térmica similar al cobre, pero es realmente caro, y solo se usa para sistemas muy específicos para los que no sirven las soluciones convencionales.

Existen materiales con buenas conductividades térmicas que podrían emplearse para estas tareas, como: El cobre es uno de los mejores conductores térmicos. Su conductividad térmica es de aproximadamente 385 W/m·K; El aluminio también tiene una alta conductividad térmica. Su valor es de alrededor de 220 W/m·K; Aunque no es un metal, el diamante es líder en conductividad térmica. Tiene un valor excepcionalmente alto de 2000-2200 W/m·K, aunque no se hacen disipadores de este material debido a su alto precio y otros inconvenientes; El oro, aunque no es tan común como el cobre o el aluminio, también tiene una buena conductividad térmica. Su valor es de aproximadamente 315 W/m·K; La plata es otro metal con alta conductividad térmica, con un valor de alrededor de 429 W/m·K, aunque tampoco se emplea por los mismos motivos que el oro.

Según el tratamiento superficial

Según el tratamiento superficial, podemos distinguir entre diferentes tipos de disipadores, como:

• Disipador pintado: deberías huir de este tipos de disipadores, ya que suelen tener una pintura para mejorar su aspecto. Esto puede ser positivo a nivel estético, pero si la pintura no es muy buen conductor térmico, estará lastrando la eficiencia del disipador. Algunos casos en los que se emplea este tipos de disipadores son para dispositivos que no se calientan demasiado y que suelen estar a la vida.
• Disipador con baño: existen algunos modelos que pueden tener un baño metálico, por ejemplo, tener un núcleo de cobre, y un baño de oro exterior. Esto podría mejorar en algo el desempeño, pero también podría encarecer el producto demasiado como para que compense.

No olvides que la pasta térmica también es muy importante para que el sistema de disipación funcione correctamente.

Según su diseño interno

Por otro lado, también podemos diferenciar entre diferentes tipos de disipadores para PC si atendemos a su diseño:

• Disipadores de metal sólido: están compuestos por una base que absorbe el calor y un conjunto de aletas o extensiones desde los cuales se disipa el calor al aire circundante. Por lo general, estos son los tipos de disipadores menos costosos.
• Disipadores de líquido activo:  utilizan líquido bombeado con una configuración en la que la bomba y el radiador están alejados de la fuente de calor. El líquido se bombea hacia una placa fría o bloque que está unida a la fuente de calor. Luego, el líquido regresa al conjunto de aletas para ser enfriado de forma pasiva o activa, si existe un ventilador. Aunque es muy eficaz para eliminar el calor, suele ser algo más caro.
• Disipadores de dos fases (heatpipes) o pasivo: en este tipo de refrigeración líquida pasiva, lasas cámaras de vapor y los tubos de calor son los dispositivos de dos fases más comunes y se pueden incorporar en conjuntos de disipadores de calor para aumentar el rendimiento. El rendimiento general del conjunto de disipadores de calor mejora debido a la alta conductividad térmica de estos dispositivos de dos fases, colocando a estos sistemas entre los disipadores sólidos convencionales y los sistemas líquidos activos. Los tubos suelen tener un líquido a muy baja presión que al entrar en contacto con la superficie caliente se evapora, sube hacia el extremo frío del disipador, se enfría y vuelve a precipitarse cuando se condensa nuevamente para empezar el ciclo. Hay que decir que estos sistemas pueden ser tanto pasivos a nivel de aire, como también activos, si se agrega un ventilador para mejorar aún más el rendimiento.

Según el método de fabricación

Existen varios métodos de fabricación comunes para los disipadores de calor utilizados en combinación con tubos de calor o cámaras de vapor. A continuación, describiré estos métodos y sus características:

• Disipadores mecanizados por CNC: este proceso de mecanizado, parte de un bloque del metal elegido para hacer el disipador. Mediante un software, se carga el diseño en la máquina CNC y ésta irá retirando el material necesario para conseguir el resultado final mediante una fresa o broca. Esto permite realizar diseños complejos, para mejorar la conductividad térmica. Sin embargo, pueden ser más caros de producir y se desperdicia gran cantidad de material. Por ello, no son ideales para productos de bajo coste y de producción en masa a gran escala. Además, se podría generar estrías o rayas superficiales que podrían mermar la disipación si no se usa una pasta térmica.
• Disipadores forjados y fundidos: estos otros diseños tienen un bajo coste de producción, y son ideales para producir en grandes volúmenes en ambos casos. Sin embargo, no son aptos para producirlos en bajas cantidades, ya que se necesita de un proceso costoso para conseguir los moldes para comenzar a fabricarlos. Los disipadores forjados permiten mayor flexibilidad de diseño para estructuras intrincadas, mientras que los fundidos están limitados a aletas más gruesas, lo que los hace ideales para tapas de carcasas utilizadas en aplicaciones de convección natural. Por lo general, ofrecen un buen rendimiento térmico, y pueden tener un acabado superficial mejor que los CNC.
• Disipadores Zipper Fin (aletas tipo cremallera): se fabrican las aletas y luego se unen entre sí. Este otro diseño da como resultado disipadores de bajo peso, con aletas muy delgadas, y con una alta densidad de aletas. Gracias a ello, tienen una integración sencilla con dispositivos de dos fases, y son utilizado para productos de alto rendimiento.
• Disipadores Skived Fin (aletas escalonadas): se van labrando a partir de un bloque sólido de metal, y se van loncheando las aletas mediante una cuchilla de metal. Excelentes propiedades térmicas, aletas delgadas, alto aspecto de aleta y bajo costo de herramientas. Las aletas pueden doblarse fácilmente.
• Disipadores Bonded Fin (aletas unidas): las aletas se fabrican y luego se sueldan o unen a la base. En estos otros casos, pueden ser una solución apta cuando se necesita disipar una cantidad de calor muy grande. Y, la base puede estar hecha de un material diferente a las aletas.
• Disipadores extruidos: son muy rentables, pero ofrecen limitada flexibilidad de diseño sin operaciones secundarias como el mecanizado por CNC. Por tanto, son solo aptos para diseños más simples. Además, no todos los metales se presta a este tipo de extrusión…

Conclusión ¿Cuál elegir?

Los disipadores de calor para PC son elementos muy necesarios para muchos chips y elementos que producen gran cantidad de calor, como puede ser la CPU, GPU, memoria RAM, SSD, chipset, MOSFET, PSU, etc. Y, por ello, es importante elegir el tipo adecuado según las necesidades de diseño y los requisitos de volumen.

Las mejores soluciones para chips con un alto TDP como la CPU o GPU, sería elegir disipadores activos por aire y con heatpipes, que sean de cobre, sin ningún tipo de tratamiento superficial. Esa sería la mejor base. No obstante, si se quieren mejores resultados, se debería optar por una solución líquida activa.

En el caso de los equipos portátiles, o con poco espacio disponible, lo ideal es optar por disipadores de cobre, con heatpipes, y de tipo pasivo, para ahorrar espacio. No obstante, en la actualidad existen ventiladores bastante compactos para estos equipos, lo que puede mejorar aún más su eficiencia. Aunque bien es cierto que para dispositivos móviles, aún se suelen usar sistemas activos dado el poco espacio, incluso los dispositivos móviles gaming suelen prescindir de ventilador, con soluciones pasivas de dos fases.

Para finalizar, en cualquiera de los casos, deberías elegir un disipador por medio de forjado o fundición, o de tipo Bonded Fin. Estos son los mejores métodos para conseguir las mejores prestaciones.

Te aconsejo leer nuestras guías con los mejores sistemas de refrigeración por aire y refrigeración líquida que puedes encontrar en el mercado.

Espero haberte ayudado, no olvides comentar…