Como funcionam os sistemas de refrigeração a líquido

Conhecidos por muitos como “coolers de água” ou “sistemas de resfriamento à base d’água”, os sistemas de refrigeração a líquido são produtos raros. Não que as fabricantes não tenham interesse ou mercado para comercializar este tipo de produto, mas pelo simples motivo de que, ao menos no Brasil, este tipo de tecnologia chega com valores abusivos.

Aos que nunca sequer ouviram falar neste tipo de sistema de refrigeração, vale a pena fazer uma pausa antes de entrarmos no quesito funcionamento. Os “coolers à base d’água” são componentes essenciais em computadores em que a temperatura do processador é elevada. Vale frisar que a palavra “elevada” não é aplicável a computadores em que a temperatura está acima do normal por motivos de desgaste da ventoinha ou desgaste da pasta térmica.

Os sistemas de refrigeração a líquido são recomendados para computadores em que a ventilação do gabinete não é boa o suficiente e, principalmente, para consumidores que adquiriram computadores com configurações de alto nível (entenda processadores e placas de vídeo de última geração).

Evidentemente, há outros benefícios além da redução de temperatura. O resfriamento à base de líquido reduz o nível de ruído consideravelmente, justamente porque não existe uma ventoinha ativa o tempo todo. Além disso, por conseguir refrigerar o processador de forma mais eficiente, este sistema prolonga a vida da CPU e garante a execução de tarefas com maior eficiência (visto que altas temperaturas costumam prejudicar o desempenho do PC).

Nota: o exemplo acima é baseado em um sistema com bomba integrada, o qual não conta com reservatório.

E assim seu processador fica bem frio...

Como você pôde reparar no infográfico, um sistema de refrigeração a líquido não possui muitos componentes. Vale salientar, no entanto, que existem diferentes modelos para realizar esta função. São diversas fabricantes, versões semelhantes do mesmo produto e, ainda, diferentes métodos de funcionamento. Claro que não podemos abordar cada sistema separadamente, por isso realizamos este artigo com base nos modelos mais comuns.

Um sistema de refrigeração pode ter dois ou mais componentes, mas o que vamos abordar conta com cinco itens principais. O primeiro deles é a bomba integrada. Esta peça vai instalada em cima do processador, encobrindo-o totalmente e mantendo outros componentes escondidos. A bomba integrada serve para puxar e empurrar o fluido que vai refrigerar a CPU.

Abaixo da bomba integrada temos um dissipador, também conhecido como “prato frio”. Este item funciona de forma idêntica aos dissipadores comuns, mas não tem o mesmo tamanho. O objetivo deste dissipador é “puxar” o calor do processador. Apesar de parecer uma tarefa complexa, o dissipador não precisa realizar absolutamente nada.

O “prato frio” não passa de um pedaço de metal que segue as leis da física. Basicamente, o que vai ocorrer é que a CPU vai esquentar muito e, com isso, o calor vai se espalhar até que a temperatura atinja um ponto de equilíbrio. Todavia, o processador não mantém o calor para si e compartilha com o fluido que está encostado, quase que diretamente, nele.

O líquido aquecido, então, precisa ser afastado do processador e para realizar tal tarefa a bomba integrada deve entrar em ação. A bomba empurra a solução, com temperatura elevada, para longe do processador. O fluido é guiado pela mangueira até o radiador (também conhecido como trocador de calor).

O radiador é uma peça bem comum, presente em carros, geladeiras e outros tantos produtos. E que tem uma função importante: trocar calor entre a solução e o ar. Nos computadores a função é a mesma, de modo que o fluido que entra no radiador — através dos tubos — é resfriado para então retornar ao processador.

Acontece que nem sempre o radiador consegue refrigerar o fluido, visto que esse resfriamento está condicionado ao tamanho do radiador e à temperatura do líquido. Nestes casos, alguns sistemas de refrigeração a líquido ativam uma ventoinha no gabinete — ou acoplada ao radiador —, a qual ajuda a empurrar (caso ela esteja na parte frontal do gabinete) ou puxar (se estiver instalada na parte traseira) o ar quente para fora.

Depois que a temperatura da solução voltou ao normal, o radiador direciona-o pela mangueira até a bomba integrada. Esta puxa o líquido para cima do processador, o qual vai esquentar o fluido novamente. E assim o ciclo se repete sucessivamente.

Só para esclarecer, este processo não é tão demorado quanto parece. Ele é contínuo, pois a quantidade de fluido no sistema de refrigeração é suficiente para que enquanto certa quantia está saindo do processador, outra já esteja chegando.

Nota: alguns sistemas de refrigeração a líquido contam com um reservatório, o qual serve para manter parte do fluido armazenada, possibilitando que o radiador tenha mais tempo para refrigerar a solução líquida.

Uma parte é água

Os chamados “water coolers” ou “coolers de água” recebem este nome por utilizarem a água como elemento principal para refrigeração dos componentes. No entanto, as soluções utilizadas nos sistemas de refrigeração, em geral, possuem determinada porcentagem de outros elementos químicos.

Nem todas as fabricantes revelam o tipo de aditivo que utilizam, mas sabe-se que existem sistemas com propilenoglicol e outros com agentes anticongelantes e anticorrosivos. Estes componentes extras servem para que a água não ferva (em casos de altíssimas temperaturas), não perca sua composição mais pura e também para melhorar a temperatura mínima — de modo que o fluido não congele em casos de refrigeração acima do necessário.

Além deste fluido padrão, existem versões para melhorar o resfriamento de outras maneiras. No site Koolance há um líquido refrigerante preparado para conduzir pouca eletricidade, segundo a fabricante, este produto é recomendado em alguns casos, pois apesar de evitar problemas com a energia elétrica, ele não refrigera um pouco menos que os produtos comuns.

Vale salientar, no entanto, que nem mesmo água, tampouco o fluido como um todo são os únicos responsáveis pelo resfriamento do processador. O dissipador, o radiador, a bomba e até mesmo os tubos são preparados para manter as mais baixas temperaturas. Deste modo, a “água” é apenas o condutor que vai retirar o calor do processador.

Detalhe: os sistemas de refrigeração a líquido que necessitam de substituição do fluido devem sofrer uma manutenção a cada dois ou três anos, pois após este período a solução já não deve ter a qualidade reduzida drasticamente.

Refrigeração em mais componentes

Os sistemas de refrigeração a líquido ficaram muito modernos. A princípio a funcionalidade era resfriar apenas a CPU, todavia, com o surgimento de placas de vídeo mais potentes, as fabricantes adaptaram os produtos para que eles pudessem refrigerar as VGAs também.

Obviamente, para utilizar esse tipo de solução em uma placa gráfica, o usuário deve ter no mínimo uma placa de última geração — em placas de desempenho intermediário pode ser um desperdício. A instalação em placas de vídeo é relativamente simples, mas nem todos os sistemas de refrigeração vêm prontos para refrigerar placas gráficas.

Aqueles que são capazes de resfriar mais de um componente vêm acompanhados de adaptadores e mais tubos. Normalmente, estes sistemas são ideais para resfriar múltiplas placas e conseguem, inclusive, refrigerar o chipset da placa mãe.

Normalmente, chips que necessitam de resfriamento vêm acompanhados de um cooler, mas com a utilização de um sistema à base de líquido, a temperatura fica mais baixa e, consequentemente, tende a aumentar a estabilidade, abrindo espaço para overclocks. Claro que, sistemas como estes são ainda mais caros, pois exigem mais de um radiador, reservatório de alta capacidade e bombas integradas para cada componente.

Ainda mais gelado!

Para algumas situações, o sistema de refrigeração a líquido — que utiliza um fluido à base d’água — não é suficiente.  Nestes casos, os entusiastas apelam para o resfriamento com nitrogênio líquido. Para este tipo de atividade, não existe um produto comercial específico, pois as fabricantes de processadores não planejam que uma CPU opere na frequência de 8,2 GHz.

Como você bem deve saber, este processo de elevação na “velocidade” (em teoria a velocidade aumenta, mas o clock da CPU é que tem seu valor modificado) do processador é conhecido como overclock e só é realizado por experts no assunto.  No caso do atual recordista, a frequência de um Celeron foi alterada de 3,2 GHz para 8,2 GHz. Como isto representa mais do que o dobro de operações suportadas, fica evidente que a CPU vai esquentar acima do normal.

E para esfriá-la, somente com uma solução capaz de atingir temperaturas negativas. No caso do nitrogênio, é possível manter a temperatura abaixo de -100 ^oC, mas por não haver um equipamento apropriado, os entusiastas precisam adaptar um tubo em cima do processador e derramar o nitrogênio aos poucos para que a CPU esfrie rapidamente e não corra o risco de queimar.

Você possui um computador com sistema de refrigeração a líquido? Já viu algum computador que precisasse de nitrogênio para funcionar? Compartilhe seus comentários e experiências.