Desde hace mucho tiempo, se conocen los denominados fenómenos termoeléctricos o termoelectricidad. Cuando dos metales distintos a temperaturas diferentes se ponen en contacto formnado una unión denominada bimetálica, entre ambas caras o lados se genera una Fuerza Electromotríz, (corriente eléctrica). Esto es conocido como efecto Seebeck, y es la base del funcionamiento de los termopares, sensores con los que podemos medir temperaturas, muy comunes en los componentes de los PC (CPU, placa base, GPU etc...).
El efecto contrario, es decir, cuando aportamos corriente eléctrica a través de la unión de dos metales, se produce un flujo de calor de un metal a otro, de forma que se calienta una parte mientras se enfría la otra. Este es el fenómeno conocido como Efecto Peltier y es el que vamos a aprovechar en este artículo para tratar de refrigerar componentes del PC, en concreto vamos a tratar de mejorar las temperaturas en una tarjeta gráfica Nvida Quadro 4000. Este tipo de tarjeta que se usa para diseño gráfico, es conocida por la dificultad para mantenerla a temperaturas normales que no excedan los 70 u 80 ºC.
La Nvidia Quadro, como hemos conmentado es una tarjeta muy potente, ya tiene algunos años desde su lanzamiento, pero sigue siendo perfectamente válida tanto en diseño como en gaming.
Características:
-Nº de núcleos CUDA: 256.
-Gigaflops en precisión simple: 486,4.
-Gigaflops en precisión doble: 243,2.
-Memoria gráfica: 2Gb GDDR5 de 256 bits.
-Ancho de banda: 89,6 Gb/s.
-Resolución a 60 Hz: 2560 x 1600.
Esta gráfica la tengo montada en una workstation HP Z-400 que usamos en casa para juegos, la cual rinde excelentemente en este tipo de aplicaciones. El problema es que cuando entra en uso la tarjeta gráfica, alcanza temperaturas de entre 70 y 80 ºC. Con máximos de 100 ºC con benchmarks muy exigentes de MSI Kombustor.
Para reducir estas temperaturas unos grados, (aproximadamente 10ºC) recurrí a unas células Peltier que adquirí por Amazon a bastante buen precio ( sobre 2,75 € la unidad).
MATERIALES UTILIZADOS Y CARACTERÍSTICAS:
-Celda Peltier TEC1-12706.
- -Tensión de funcionamiento: 12 V.
- -Intensidad: 6A.
- -Potencia elécrica: 72 W.
-Disipador Heatpipes para microprocesador AMD Wraith Cooler para CPU de 8 núcleos. Este disipador está diseñado para disipar una TDP de aproximadamente 125 W.
PROCEDIMIENTO:
Dado que es complicado montar la Peltier directamente en la CPU, basicamente por tener un espesor de unos 5 mm, opté por ponerla sobre una placa metálica negra situada justo por debajo del micro de la tarjeta por la otra cara del circuito impreso.En el siguiente video se puede apreciar la zona de montaje:
Hay que saber elegir qué cara de la célula ponemos hacia abajo y nos aseguraremos que sea la que enfríe. SIEMPRE HAY QUE COMPROBARLO PREVIAMENTE ya que de situar la célula peltier del revés corremos el riesgo de quemar o dañar algún componente. Para comprobar el lado que refrigera, se deben conectar los polos a la fuente de alimentación de 12 V (amarillo + y negro -) sin situar nada, es decir fuera del PC. Pondremos la cara que calienta de la célula en el disipador de calor y conectamos el ordenador. Veremos cómo se enfría la otra parte y que el disipador va retirando el calor de la zona caliente.
MONTAJE DEL SISTEMA:
En el siguiente vídeo os muestro como se monta el sistema y como se conecta a la fuente de alimentación. Hay que poner pasta térmica en cada lado de la celda para ayudar a intercambiar el calor. Para la alimentación de las células, tenemos que contar con que nuestra fuente de alimentación sea capaz de proveer 72 W de energía por cada célula instalada.
Como ya comenté en el artículo MONTAJE ÓPTIMO DEL SISTEMA DE REFRIGERACIÓN EN EL PC, la ventilación debe ir desde el frontal del PC por la parte baja hacia la parte trasera superior. En este caso, le monté al Workstation un ventilador Arctic Cooling de 120 mm en la parte delantera para admisión de aire hacia la GPU.
RESULTADOS:
El resultado fue que obtuve temperaturas en la gráfica de unos 49ºC en modo idle. y temperaturas de unos 76 ºC en pruebas con MSI Kombustor. La verdad es que se pueden mejorar. A conticuación os pongo el vídeo con los resultados.
Hay que apuntar que las celdas Peltier tienen un rendimiento termodinámico muy bajo esto es, que la potencia eléctrica consumida que generan es muy superior a la frigorífica generada. Esto limita este tipo de elementos a aplicaciones muy puntuales, por ejemplo en lugares en los que la refrigeración líquida sea un peligro o inconveniente.
Tambien hay que decir que el rendimiento de las Peltier es mayor en tanto en cuanto la disipación de calor en el foco caliente sea más efectiva y el enfriamiento del foco frío sea mejor. Es decir que rinde mejor si programamos el ventilador de la GPU al altas revoluciones con temperaturas moderadas (p.e. un funcionamiento del ventilador del 70% con temperatuas en la GPU de 45-50ºC).
En una próxima publicación os mostraré una mejora con 2 células Peltier montadas en Paralelo.
