Efectos del calor en el desempeño de la computadora. Disipadores. Naturaleza y efecto del polvo en el rendimiento de los componentes y disipadores.

1. Taller de Mantenimiento 1
Prof. Sebastián de los Angeles

2.  Los componentes electrónicos generan calor de forma
natural durante su funcionamiento debido a la
resistencia eléctrica de los materiales que los forman.

3.  En general, la resistencia aumenta junto con la
temperatura. Esto puede generar un círculo vicioso de
aumento de temperatura que provoque
malfuncionamiento e incluso rotura.

4.  Debido a esto los fabricantes de componentes incorporan
sistemas de enfriamiento y disipación de calor, tanto
activos como pasivos para asegurar la vida útil del
dispositivo.

5.  Los disipadores son dispositivos que absorben el calor
generado por el circuito y lo entregan al aire circundante
de forma más efectiva que los componentes del circuito,
enfriándolo.

6.  Su principal función es la de aumentar la superficie de
contacto con el aire, aumentando así la capacidad de
disipación de calor del circuito.
 Su forma suele incluir aletas que aumentan la superficie
de contacto con el aire y favorecen el flujo de aire entre
ellas.

7.  El aire, al circular entre estas aletas, recibe el calor del
circuito y al calentarse tiende a moverse, este movimiento
provoca una pequeña corriente de aire que atrae más aire
frío para volver a comenzar el proceso.

8.  Si el calor generado por el funcionamiento normal no
resulta peligroso para la operación normal, basta con
que el chasis del dispositivo posea rejillas para la
entrada de aire o el mismo chasis puede actuar como
disipador.
Rejillas de
ventilación

9.  En el caso de los microprocesadores, no basta con este tipo
de enfriamiento pasivo y es necesario el uso de disipadores
de calor más eficaces para evitar daños por
sobrecalentamiento.

10.  A estos disipadores se les suele incorporar ventiladores
para forzar la circulación constante de aire entre las paletas
y acelerar el proceso de enfriamiento.
Temperatura
Máxima
Minima
Flujo de aire
Componente
Disipador

11. 59,6
58,3 57,4 56,5 55,4 54,8 54 53,3 52,7 52 51,5 50,9 50,4 49,9 49,5 49 48,5 48,3 47,8 47,4 47 46,6 46,2 45,8
60,3
54,9
50,6
47,1
44,1
41,5
38,9
37,3
35,6
34
32,6
31,3 30,2 29,2 28,3 27,4 26,6 26 25,3 24,7 24,2 23,8 23,4 23 22,6
0
10
20
30
40
50
60
70 0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
100
105
110
115
120
TEMP. SIN VENTILADOR TEMP. CON VENTILADOR
Temperatura(°C)
Tiempo (s)

12.  Existen también otros sistemas de refrigeración, como ser
mediante líquidos (agua, por ej.)
 Los Datacenters suelen usar complejos sistemas de
refrigeración múltiple: tanto por aire como por agua.

13.  Para asegurar la transferencia de calor entre el
componente y el disipador, las superficies de ambos
deben ser perfectamente lisas para asegurar el
contacto total entre ellas.
Disipador
Componente
Calor
Transferido

14.  Sin embargo, siempre existen rugosidades o
imperfecciones en las superficies de contacto que
dejan espacios vacíos entre el componente y el
disipador, con lo que la transferencia de calor
disminuye notablemente.
Componente
Disipador
Calor
Transferido

15. Las líneas que se ven
son pequeños surcos
que evitan
el contacto total
con el disipador.

16.  Las pastas o grasas térmicas se usan para minimizar el efecto
de estas imperfecciones inevitables, rellenando esos espacios
vacíos y aumentando la transferencia de calor.

17.  Para aumentar su efectividad, la composición de estas pastas
suele incluir partículas metálicas que aumentan su capacidad
de transmitir calor
Componente
Disipador
Calor
Transferido
Pasta Térmica

18.  Otro factor que afecta el rendimiento de las computadoras
es la acumulación de polvo sobre sus componentes.
 El polvo son partículas de materia orgánica e inorgánica de
muy pequeño tamaño que son transportadas por las
corrientes de aire.

19.  El polvo está compuesto (entre otras cosas) de:
◦ Polen
◦ Partículas de piel humana y animal
◦ Pelo humano y animal
◦ Fibras textiles y de papel
◦ Partículas de minerales del suelo
◦ Restos de meteoritos pulverizados en la atmósfera
◦ etc.

20. Microfotografía de polvo casero, aumentado 22 millones de veces
(los colores son falsos, aplicados para distinguir bien los diferentes componentes)

21.  Esta variada composición hace del polvo un elemento
potencialmente peligroso para la salud.
 Las personas alérgicas o asmáticas deben mostrar
especial cuidado al trabajar con superficies cubiertas
de polvo, ya que puede iniciar reacciones alérgicas
bastante molestas y violentas.

22.  El polvo, al acumularse, tiende a concentrarse en montones que se
parecen a material textil: la pelusa.
 La pelusa se forma al combinarse el polvo con material orgánico e
inorgánico de mayor tamaño.
 Su consistencia provoca que resulte muy peligroso para los
sistemas de enfriamiento, ya que puede atorar un ventilador con
mucha facilidad.

23.  El polvo es muy influenciable por los campos
eléctricos, incluso si éstos son muy débiles, y debido a
esto se adhiere con facilidad a cualquier superficie.
 Esto provoca que los dispositivos electrónicos,
constantemente rodeados de un campo eléctrico, sean
especialmente vulnerables a recubrirse de polvo.
Disipador de notebook,
casi totalmente atascado
por el polvo

24.  En contacto con el aire, el componente lentamente
comienza a recubrirse de polvo.

25. Capa de polvo
 Eventualmente esa capa de polvo se vuelve lo suficientemente gruesa
como para evitar la correcta disipación del calor generado, lo cual puede
reducir el rendimiento y la vida útil del mismo.

26.  Las computadoras caseras, debido a su necesidad constante de
refrigeración, en su mayoría mediante aire, son muy sensibles a la
acumulación de polvo, el cual ingresa con el aire por las rendijas
de ventilación y las aberturas de ventiladores, y se adhiere con
facilidad debido a los constantes campos eléctricos que se forman
alrededor de los componentes, disminuyendo poco a poco su
capacidad de disipación y su rendimiento. En casos extremos esta
acumulación provoca sobrecalentamientos y fallas operativas.
 Es recomendable realizar una limpieza completa de la placa madre
y la fuente de alimentación al menos una vez al año para liberarse
de los excesos de polvo acumulado.

27. Material redactado por prof. Sebastián de los Angeles basándose en documentación
obtenida en las siguientes páginas o libros:
• http://en.wikipedia.org/wiki/Heat_sink
• http://en.wikipedia.org/wiki/Computer_cooling
• http://en.wikipedia.org/wiki/Thermal_management_of_electronic_devices_and_systems
• http://en.wikipedia.org/wiki/Dust
• http://en.wikipedia.org/wiki/Thermal_grease
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© Luis Sebastián de los Angeles, 2013
Melo, Cerro Largo, Uruguay