¿Qué es un heat pipe?

¿Qué es un heat pipe?
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En la refrigeración de nuestros ordenadores están siempre presentes; son también llamados tubos de calor, tubos termosifón bifásicos o sencillamente heatpipes. Últimamente, al hablar con gente, me doy cuenta que muchos confunden los heatpipes con simples tubos metálicos, o directamente no entienden la importancia de éstos en una buena refrigeración.

heatpipe

De ser un tubo corriente (que no lo es) funcionaría de la siguiente manera: En un extremo del tubo estaría el procesador (por ejemplo) calentándolo. El calor se movería por conducción hacia el otro extremo, aumentando la temperatura de la barra poco a poco al haber una diferencia de temperaturas. El aire del ambiente, al estar menos caliente, se llevaría parte del calor por convección.

Pero, ¿qué es realmente un heat pipe? Es un tubo hueco en el que hay un fluido que cambia muy fácil de fase entre líquido y vapor, es decir, a temperatura ambiente apenas hacen falta unos grados de más para que pase de líquido a gas y viceversa.
La ventaja es que, además de cumplir lo anterior, un cambio de fase absorbe o cede cantidades ingentes de calor, muchísimo más que lo movido por conducción.

El funcionamiento sería cíclico y de la siguiente forma:
1. El chip calienta un extremo del heatpipe, donde se encuentra el líquido.
2. El líquido se evapora y se expande ocupando todo el volumen del heatpipe.
3. Durante la expansión, al ir rozando las paredes va pasando el calor a las aletas y se enfría.
4. El gas comienza a condensar, se vuelve líquido y cae de nuevo. El proceso se repite.

Dentro de los heatpipes la superficie es extremadamente rugosa, para aumentar la superficie de contacto, y por lo tanto aumentar el calor que se va cediendo. En definitiva, los heatpipes no disipan el calor en si mismo, sólo se encargan de moverlo a las aletas, alejarlo del foco. Una vez en las aletas ya es fácil sacarlo usando ventiladores.
El proceso es semejante al de una nevera, pero en ésta no hay nada que se caliente en exceso, así que se fuerza a cambiar la fase del fluido con un compresor.

La importancia de los heat pipes

como funciona un heatpipe

Forma, longitud, grosor, material… Hay muchísimos factores que influyen en la refrigeración mediante heatpipes.

El factor más importante es el número y diámetro. A más heatpipes y más gordos, más calor se moverá. Hay que tener en cuenta que un pequeño aumento del diámetro puede significar un aumento muy significativo en el volumen del tubo.
La forma también es determinante. Teniendo en cuenta que los líquidos caen por gravedad y los gases ascienden por densidad, siempre es mejor que los tubos de calor acaben arriba y empiecen abajo. Cuantas menos curvas innecesarias hagan mejor, porque evita el estancamiento. En las tarjetas gráficas es complicado teniendo en cuenta su forma y que hay muchas cosas que enfriar.
El material es importante, aunque casi siempre son de cobre por temas de rendimiento/coste y porque la rugosidad interior es fácil de hacer gracias a su ductilidad. Cuanta mejor conductividad térmica tengan mejor.

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