Algunos de los más modernos sistemas de refrigeración para procesadores en los ordenadores, incorporan una tecnología de enfriamiento llamada "Heat Pipe". Está tecnología es una alternativa a la refrigeración tradicional de disipador más ventilador ó a la aparatosa refrigeración líquida. El funcionamiento de los heat pipes es aún poco conocido y en este artículo vamos a tratar de explicarlo.
Un Heat Pipe es un mecanismo de transferencia de calor capaz de transportar grandes cantidades de calor rápidamente de un extremo a otro de su estructura. Su funcionamiento, como se explica a continuación, está basado en el comportamiento de los fluidos en ambientes de baja presión.
El estado físico de un fluido depende de la presión y la temperatura de su entorno, se da la particularidad de que cuanto menor es la presión, menor es también la temperatura que este fluido necesita para experimentar un cambio de estado líquido a gaseoso. Así por ejemplo el agua, que a presión atmosférica (de la tierra) tiene su punto de ebullición a 100 ºC , en un entorno de menos presión, necesitaría menos grados centígrados para entrar en ebullición y pasar a estado gaseoso.
En la práctica los Heat Pipes son tubos huecos y sellados, las paredes internas de estos tubos tienen una estructura capilar o de pequeños canales. Dentro de estos tubos se introduce una pequeña cantidad de fluido a presión muy baja, cercana a la del punto de ebullición de dicho fluido para una temperatura determinada, lógicamente estos parámetros se calculan en la fase de diseño.
El fluido que contienen los Heat Pipes en sistemas de refrigeración para componentes electrónicos, como por ejemplo una CPU, normalmente suele ser agua destilada con varios aditivos, como acetona, metanol, etanol ó tolueno.
Cuando al Heat Pipe se le aplica un determinado calor en uno de sus extremos, el fluido que contiene que hasta ahora estaba en estado líquido, hierve, pasando así a estado gaseoso, y absorbiendo al mismo tiempo el calor de las paredes de esta zona del tubo. El gas encuentra poca resistencia en este ambiente de baja presión y se mueve rápidamente para normalizar la presión interna del tubo, cuando encuentra una zona fría, se condensa sobre la estructura capilar de esta zona, pasando de nuevo a estado líquido y transmitiendo al mismo tiempo su calor a las paredes de esta otra zona del tubo.
El fluido, ahora en estado líquido, retorna gracias a la estructura capilar de las paredes internas del tubo al otro extremo, que al estar caliente propicia que el fluido se vuelva a evaporar, creándose así un ciclo para estabilizar la temperatura a lo largo y ancho del tubo.
Los extremos del tubo se suelen situar: uno soldado o unido a la base del disipador y otro en la zona de disipación del calor. De esta forma un extremo es el encargado de recoger el calor y el otro de transmitirlo al radiador para ser irradiado al aire, por lo tanto siempre hay una zona fría y otra caliente que hacen que las temperaturas dentro del tubo no se estabilicen y no se rompa este ciclo.
La ventaja de los Heat Pipes frente a sistemas de refrigeración tradicionales como un disipador de cobre con su ventilador, es que mientras este último reparte el calor por toda su superficie y depende directamente de la eficacia del ventilador para evacuarlo, el Heat Pipe transporta el problema del calor a otra zona alejada del procesador, zona encargada de transmitir el calor al aire.
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