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Water cooling : Handbook – Bloques

Buen día, aquí continua la guía de Water Cooling que subí hace unos días, en esta ocasión voy a hablar sobre la interfaz conductora del calor, el metal de contacto o como se le conoce en el medio: Waterblocks. En este momento separo el tema original para enfocarme en los sistemas personalizados ya que en los sistemas All-In-One no existe la posibilidad de elegir el bloque en cuestión.

555084e92cebd8fed9956a9be6a6292fAquí es donde sucede la primer transferencia de energía en el circuito de enfriamiento; la estructura de un bloque es sencilla, una placa de metal (cobre, níquel, acero inoxidable, aluminio) con buenas propiedades de transferencia de calor se encarga de transferir el calor que genera la pieza a enfriar. La placa por el lado contrario está expuesta al flujo donde el líquido transfiere la energía de la placa a los intercambiadores.

Existe una inmensa varierdad de bloques que se distinguen entre sí por muchos factores: estética, material de la placa, material de encapsulado, orientación de aletas (internas), insertos, geometría, resistencia al flujo, multisocket, monosocket, etc. Estos bloques los podemos obtener de la mano de muchos fabricantes como Alphacool, EKwb, Aquacomputer, Watercool (Heatkiller, Koolance, Phobya, XSPC, Swiftech, Bitspower, Thermaltake y las extintas Danger Den, MIPS, entre otras. Cada marca tiene su propia linea o incluso gamas de bloques que se diferencian entre sí por su calidad de construcción así como el tipo de bloque (CPU, GPU, RAM, Motherboard o incluso HDD y PSU).

Metal de contacto

El metal de contacto es el material del que está hecho el bloque y con el que transfiere el calor transmitido por la pásta térmica, el material puede ser cualquiera siempre y cuando sea un buen conductor de calor; en el mercado podemos encontrar al menos 6 metales muy comunes:

  • Cobre
  • Níquel
  • Acero inoxidable
  • Aluminio
  • Latón
  • Bronce

La elección del metal en nuestro bloque puede afectar de 3 formas el circuito entero, los metales en el circuito pueden aumentar o disminuir la presencia de corrosión galvánica, la estética y el rendimiento en general.

Corrosión Galvánica

Probablemente hayan escuchado hablar de este término antes, por lo general viene junto a la frase «‘¡Todo tu circuito debe ser del mismo metal!, la corrosión galvánica es un fenómeno químico que ocurre entre 2 metales distintos y un medio electrolítico, esto implica que un metal le cede iones a otro a través de un medio apropiado. La descripción de libro es la siguiente:

«La corrosión galvánica es un proceso electroquímico en el que un metal se corroe preferentemente cuando está en contacto eléctrico con un tipo diferente de metal (más noble) y ambos metales se encuentran inmersos en un electrolito o medio húmedo.»

Corrosion-Bloque-CPU

Con corrosión – Sin corrosión

Como la descripción lo indica, la corrosión sucede al cumplir las siguientes condiciones:

  • Metales eletroquímicamente distintos se encuentran en el circuito
  • Existe un medio conductivo entre cada metal
  • La exposición entre los metales y un electrolito existe

Metales eletroquímicamente distintos

La primer condición siempre existirá en un circuito tradicional, es algo que realmente no se puede evitar. Elegir bloques del mismo metal es sencillo, un circuito que solo incluye bloques de cobre o bloques de niquel  (los más comúnes en el mercado, probablemente los únicos recomendables) es en teoría resistente a la corrosión, sin embargo siempre existirá una interfaz metalica distinta en el circuito. Insertos de acero inoxidable, fittings de latón o bronce, bombas con impulsores de acero, radiadores de aluminio, espiras de plata, etc. son ejemplos de materiales que implican daño por corrosión.

No obstante, la presencia de metales distintos no significa que la corrosión tenga que ser de un grado alarmante, muchos metales pueden coexistir en contacto eléctrico siempre y cuando mantengan una diferencia aceptable en sus índices de corrosión.

Extraído de Corrosiondoctors.org

Como ejemplo: El niquel y el cobre pueden coexistir manteniendo un bajo ratio de corrosión (mínimo) pues mantienen una diferencia de 0.5 entre sus índices, lo mismo aplica para combinaciones como Cobre-Bronce o Níquel-Bronce.  Hablar de combinaciones Niquel-Plata o Cobre-Plata (muy comunes por la inclusión de elementos de plata como biocida) ya es más riesgoso, una diferencia de 0.15 o 0.20 requiere de un agente anticorrosivo; combinaciones como Níquel-Aluminio o Cobre-Aluminio están fuera de cuestión, diferencias de 0.50 o 0.60 implican corrosión inminente que en poco tiempo puede dejar inutilizable un bloque, a pesar de que son muy pocos los productos hechos de aluminio para enfriamiento líquido me ha tocado ver quienes prefieren utilizar un radiador de carro (aluminio) en circuitos de cobre.

En lo personal recomiendo utilizar cualquier combinación entre níquel (electrolítico), cobre y bronce para un circuito, el uso de un agente anti-corrosivo no es estrictamente necesario y en ocasiones la estética lo requiere (Ej. bloques de níquel y radiadores de cobre). El uso de plata como biocida es algo que en mi opinión ha quedado en el pasado, sus propiedades antibacteriales son por lo general opacadas por su riesgo de corrosión, en la actualidad cualquier pre-mix o concentrado ya incluye biocida y anti-corrosivos orgánicos que reemplazan la necesidad de una espira de plata.

Medio conductivo

Para que exista la corrosión los metales deben estar en contacto con un medio conductor donde los iones puedan viajar, es lo mismo que decir que están eléctricamente conectados, nuevamente esto es algo imposible de evitar. En un circuito de enfriamiento el fluido base es el agua, ya sea mezclada en un concetrado, la base de un premix, agua destilada, desmineralizada, deionizada, bidestilada, etc. El agua por naturaleza no conduce electricidad hasta que ésta es contaminada por impurezas y minerales que permiten el paso de la corriente eléctrica a través de esta, desafortunadamente todos y cada uno de los ejemplos anteriores, a pesar de ser presentados como líquidos «no conductores» tarde o temprano se contaminan dentro del circuito y se vuelven conductivos. Es probable que no pase ni un día antes de que el agua purificada o tu Mayhems X1 premix empiecen a conducir y la presencia de electrolitos sea inevitable (condición #3).

Rendimiento

El rendimiento de un bloque depende de 2 cosas:

  • La más importante: Diseño (resistencia al flujo, geometría de las aletas, uso de insertos)
  • La menos importante: Metal de contacto (Cobre o Níquel)

Los bloques han evolucionado bastante desde los primeros que salieron a la venta, pasaron de ser geometrías planas a canales, aletas, insertos, etc. De vez en cuando se hacen pruebas de rendimiento con cada bloque, la diferencia entre bloques por lo general es despreciable (mantengo incluso una posición dudosa pues la aplicación de pasta térmica en cada prueba puede influir más que el bloque en sí).

La diferencia de conductividad térmica entre el Níquel o el Cobre es escasa, el cobre por naturaleza mantiene una mejor conductividad térmica que el Niquel pero en la vida real la elección puede llegar a costar entre 1 o 2°C de diferencia. El Níquel tiene una razón de existir en el mercado: Estética

Estética

El metal de un bloque juega un papel importante en la estética del sistema (una de las principales razones de este hobby), a pesar de que el cobre es un material que conduce el calor de forma más eficiente, el níquel da una apariencia cromada que se puede adaptar a otros tipos de builds y a diferencia del cobre es considerablemente más resistente a la oxidación.

Oxidarse no es lo mismo que corroerse, la oxidación en un bloque sucede principalmente por su exposición al oxígeno; un bloque de níquel resistirá la oxidación mientras que el cobre puede oxidarse en pocos días hasta con la grasa de los dedos.

No estamos hablando de una oxidación grave, sólamente es la presencia superficial de óxido de cobre, una tallada con Brasso o incluso vinagre o salsa de tomate es suficiente para limpiar el cobre. Sólamente es un aspecto a considerar a largo plazo para cuidar la estétic del build.

Concluyendo la parte técnica sobre los metales, es hora de hablar realmente de waterblocks.

Waterblocks: CPU

Gran variedad de marcas fabrican bloques de CPU, es la pieza encargada de transferir el calor del CPU al circuito, hay gran variedad de colores y formas. Considerando la importancia del metal y la construcción del bloque, lo siguiente para elegir un bloque para tu circuito es la estética general del bloque.

Algunos bloques tendrán un rendimiento mejor que otros, su calidad de construcción será superior al resto (Watercool / Aquacomptuer) o utilizaran insertos o no, pero el mejor consejo es compra el que se te haga más bonito o vaya más acorde al resto de tus bloques.

Algunos benchmark  de bloques de CPU dicen lo siguiente:

«Summer 2014 Waterblock Roundup» – Overclock.net

La diferencia entre cada bloque es de a lo mucho 3°C (exceptuando al EK LTX CSQ y Apogee XL), es más probable que la diferencia haya sido por el grosor de la pasta en cada aplicación que por el bloque en sí.  Casi cualquier bloque decente es bueno para usar, todos los bloques del mercado utilizan la cuerda G1/4 en sus entradas así como el resto de los componentes.

Como última recomendación, otras cosas que hay que confirmar sobre el bloque antes de comprarlo:

  • La separación entre los agujeros de entrada y salida tienen una distancia apropiada para que no exista interferencia entre tus fittings
  • El backplate o sistema de montura para tu motherboard o socket venga incluído
  • Si utiliza insertos, asegurarse de que vengan incluídos los adecuados para el socket (Ej. EK Supremacy EVO)

Mis recomendaciones personales para bloques al día de hoy (opinión basada en calidad de construcción, precio y rendimiento teórico):

  • Heatkiller IV/III- Watercool
  • Kryos – Aquacomputer
  • Supremacy EVO – EKwb
  • Supremacy MX – EKwb
  • Summit – Bitspower
  • 380i – Koolance

Waterblocks: GPU

Al igual que el CPU, un waterblock para GPU reduce considerablemente la temperatura de una tarjeta de vídeo, gracias a esto podemos aumentar las frecuencias de core y memoria (OC) sin preocuparnos en que la tarjeta disminuya las frecuencias para mantener temperaturas bajas. Por lo general las marcas que elaboran bloques de CPU también fabrican bloques de GPU; las consideraciones de un bloque de GPU son básicamente las mismas con un pequeño extra.

  • Material
  • Compatibilidad
  • Zona activa para VRMs

Compatibilidad

Como sabrán, existen tarjetas de vídeo de referencia y con PCB «aftermarket», la compatibilidad de un bloque con una tarjeta de vídeo es escencial, me atrevería a decir que si en un principio se tiene contemplado enfriar una GPU con agua te asegures que existen bloques antes de comprarla.

Para ahorrarnos el trabajo, EKwb ha creado una herramienta para verificar si nuestro hardware tiene bloques disponibles (fabricados por EKwb), de cualquier forma EKwb es la empresa que más presencia tiene en cuanto a bloques para no-referencia junto a Alphacool, el resto de las marcas por lo general solo fabrica bloques para tarjetas de referencia.

http://configurator.ekwb.com/

Revisar el modelo y revisión de la tarjeta también es esencial, en ocasiones sucede que el fabricante de tarjetas hace pequeñas modificaciones en revisiones posteriores y eso puede ocasionar interferencia con los bloques actuales.

En caso de no existir un bloque entero para tu tarjeta, puedes optar por alguna solución universal como EK Thermosphere o Heatkiller Core, éstas soluciones solo enfrían el chip de la GPU. La compatibildad es más amplia pero es necesario confirmarla con anticiáción.

Enfriamiento para VRMs

Un bloque de GPU puede enfriar 3 cosas, el core (chip), módulos de RAM y reguladores de voltaje, enfriar los reguladores es algo que un bloque (entero) de GPU decente puede hacer, una sección del bloque mantiene contacto con los VRM e igualmente son enfriados de forma activa.  Algunos bloques no enfrían los reguladores dejando un espacio para enfriamiento pasivo.

Heatkiller 7970 – Watercool    Enfriamiento activo de VRMs

Razor 290x – XSPC    Enfriamiento pasivo de VRMs (hueco)

A diferencia de los bloques de GPU, la geometría de un bloque es muy importante, las caídas de presión que se puedan generar, así como el área de contacto en la zona metánica determinan la calidad de construcción y rendimiento de un bloque. Es preferible comprar un bloque de buena calidad interna en lugar de comprar bloques que solo se ven bonitos por fuera.

KOMODO 290x – Swiftech    Calidad cuestionable

Recomendaciones personales: Aquacomputer, Watercool, EKwb, Koolance

Waterblocks: Motherboard y RAM

No les voy a mentir, los bloques de Motherboard (VRMs/MOSFET, NorthBridge, SouthBridge, Chipset) y memorias RAM existen pero su impacto en un sistema de enfriamiento líquido es visual. Es raro encontrar bloques de motherboard para un modelo y revisión en específico, EKwb y Heatkiller son los principales fabricantes de bloques específicos, alternativas universales como los bloques de Koolance MVR-100/40 o CHC-122 funcionan también.

La función de estos bloques es la de reemplazar los disipadores originales por bloques que se acoplen visualmente al circuito.

La compatibilidad es igual de estricta que con las tarjetas de vídeo, si no existen bloques para tu modelo tu única alternativa son los bloques universales como el MVR-100 y el CH-122, incluso así la compatibilidad de los bloques universales debe ser cuidadosamente analizada por uno mismo con vernier en mano, no todas las tarjetas madre soportan los bloques universales.

Los bloques de memoria RAM son mucho más versatiles, son prácticamente universales. Existen bloques especialmente diseñados para Corsair Dominators gracias a la facilidad con la que se puede desmontar el disipador original, para el resto de las RAMs es necesario retirar el disipador entero para instalar los disipadores del kit a instalar.

Entre los principales fabricantes de kits para memorias RAM están: XSPC, EKwb, Alphacool, Koolance, Bitspower y la extinta MIPS.

La capacidad de transferencia de calor de estos bloques está limitada por un factor natural: área de contacto. Los bloques utilizan canales muy pequeños en el caso de las motherboards y los disipadores de RAMs mantienen muy poco contacto entre el metal y las memorias. Éstos bloques son para fines estéticos, recuerda que entre más bloques tengas más restricción añades al circuito, en lugar de beneficiarte con los bloques lo más probable es que disminuyas el flujo total del sistema.

Exra: Hay gente muy apasionada en el hobby, hay quienes pueden llegar a comprar bloques de discos duros, bloques para Aquaero o ¡fuentes de poder con bloques!, la ventaja de rendimiento es nula, sin embargo cada build es único y el mercado está abierto a cualquier locura que el consumidor desee, no es para nada necesario contar con bloques de este tipo para el consumidor promedio.

Con esto concluyo la segunda parte de la guía, la instalación de bloques estará incluída en la última parte. Espero que les haya gustado y haya sido de utilidad para cualquier proyecto que tengan en mente.

¡Nos vemos en la tercera parte!.

Water cooling : Handbook – Radiadores

Autor

Entusiasta amante de la tecnología además de Ingeniero Mecatrónico - Especialista en el Watercooling, hardware de alto rendimiento y redes de datos CISCO.
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