El uso de sistemas de enfriamiento líquido para bajar la temperatura de las placas gráficas ayuda a proteger la inversión en GPUs y a conseguir mayores márgenes para overclocking en máquinas de gaming, además de reducir costos operativos en los centros de datos. Es, además, la opción de preferencia cuando se busca evitar el ruido de “secador de cabello” que suelen producir las soluciones de cooling tradicionales basadas únicamente en el movimiento de aire.
El principal inconveniente con las soluciones de enfriamiento líquido es su costo. Es por esa razón que, en el mercado de usuarios finales, están dirigidas al segmento de mayor rango: entusiastas, overclockers, gamers extremos y modders. Sin embargo, hay diversas variantes de estas soluciones, orientadas a distintos usos y lógicamente ubicadas en distintos rangos de precios. También presentan diferentes grados de dificultad para su instalación, en el sentido de que se pueden ensamblar pieza por pieza o bien adquirirse prearmadas. Pero al analizarlas detenidamente, todas las soluciones de enfriamiento líquido constan de estos elementos: bloques de agua (water blocks), reservorio, bomba de agua, radiador/ventilador, fijaciones, tubos y otros accesorios.
La pieza clave de un sistema de enfriamiento líquido es el bloque de agua. Existen bloques de agua para cada componente de una PC. La empresa EK Water Blocks, especializada en esta materia, distingue los siguientes: monoblock para motherboard, bloque de CPU, bloque de GPU, bloque de RAM y bloque de SSD. “Los bloques de agua se usan para transferir el calor desde su origen hasta el líquido que fluye por el interior del bloque”, explica Attila Gobor, blogger y especialista de marketing de EK Water Blocks. “Las micro aletas que incrementan la superficie de cooing y el diseño del canal hacen que el bloque de agua sea una parte crucial del loop que permitirá llevar a cabo los mayores niveles de overclocking”.
BLOQUES DE AGUA
En las placas gráficas existen dos opciones básicas a la hora de implementar bloques de agua que enfríen los componentes: bloques de cobertura completa y bloques sólo para la GPU. El bloque de cobertura completa, tal como su nombre lo indica, ofrece enfriamiento para la mayor parte de los componentes de la placa gráfica: GPU, módulos VRAM, reguladores de voltaje, MOSFETs, etc. Si bien el bloque puede no cubrir la totalidad del PCB de la placa gráfica, incluye a todos los componentes críticos que requieren enfriamiento activo.
El inconveniente de los bloques de cobertura de completa es que están diseñados para un modelo específico de placa, generalmente creados para el diseño de referencia de cada modelo. Dado que los OEMs de placas introducen variaciones sobre los diseños de referencia, un bloque diseñado para una placa de un fabricante puede no servir para el mismo modelo de placa (misma GPU, misma cantidad de memoria) de otro fabricante. Algunos bloques están diseñados específicamente para ediciones premium de ciertas placas. Por estos motivos, la elección de un bloque de cobertura completa es claramente dependiente de la placa sobre la que se vaya a aplicar.
Los bloques sólo de GPU, si bien pueden considerarse menos efectivos que los de cobertura completa debido a que dejan varios componentes sin enfriar, tienen la gran ventaja de la compatibilidad entre placas. Un bloque sólo de GPU puede usarse indistintamente en prácticamente cualquier placa, brindando compatibilidad incluso entre placas con distintas GPUs. Los bloques sólo de GPU pueden incluso ser más efectivos que los de cobertura completa en el enfriamiento del chip gráfico, dado que su diseño particular permite al fabricante crearlo como un bloque de CPU que ofrezca mayor turbulencia y, por ende, mayor refrigeración.
¿AIO, CICLO CERRADO O HECHO A MEDIDA?
Los coolers todo en uno (AIO, all-in-one) son aquellos que proveen todos los elementos necesarios para montar un sistema de enfriamiento líquido en una unidad pre ensamblada y llena de líquido refrigerante. Su costo es relativamente bajo (en comparación con otras soluciones de enfriamiento líquido) y son las más sencillas de instalar y mantener.
“Estas unidades están disponibles en diversos tamaños y son tan fáciles de instalar como un disipador convencional”, explica Gobor. “Sólo hay que asegurarse de que el gabinete cuente con el espacio adecuado para el radiador y que los tubos sean lo suficientemente largos. Los AIO no requieren rellenado y su mantenimiento es prácticamente el mismo que requiere un disipador tradicional”.
Dentro del grupo de los coolers AIO se encuentran los de ciclo cerrado, o CLC (por Closed Loop Coolers). Esta clase particular de coolers no admiten cambios de partes ni rellenado del líquido refrigerante. A pesar de ser publicitados como los más fáciles de instalar, los CLC no son los preferidos de los overclockers. En un largo thread del foro Overclockers.net, varios expertos en la materia argumentan que es preferible un tradicional cooler basado en ventilación que un CLC, concluyendo que estos últimos son desventajosos por su mayor costo, por la mayor cantidad de partes que pueden fallar, por la pérdida de líquido debida a la evaporación y por el peligro de que, ante un derrame de líquido refrigerante, se produzca un daño generalizado en el interior de la PC.
CUESTIONES DE MONTAJE
Si bien los bloques de agua de sólo GPU sirven para prácticamente cualquier chip gráfico, su montaje generalmente requiere quitar del medio la solución de cooling que se entrega de fábrica junto con la placa; cosa que puede anular la garantía de la misma. Una vez removida la solución de cooling de fábrica, se debe buscar la forma de ajustar el bloque de agua (con los conductos de entrada y salida de líquido) contra la GPU. Un par de fabricantes de coolers y de accesorios diseñaron dispositivos para simplificar la adaptación de coolers AIO o de ciclo cerrado a prácticamente cualquier placa gráfica.
NZXT lanzó recientemente su adaptador Kraken G12, el cual ofrece una solución de montaje universal para enfriar placas gráficas con coolers AIO estándares. Este adaptador soporta a la mayoría de las más recientes placas AMD y Nvidia, además de ofrecer soporte para placas más antiguas, llegando hasta las series GeForce 500 y Radeon 5000. A su vez, el G12 soporta a la mayoría de los más recientes AIOs, tanto los propios de NZXT (la serie Kraken) como a la serie Hydro de Corsair. De hecho, la compatibilidad entre los coolers de distintas marcas es consecuencia natural de que la mayoría utilizan tecnología de la firma Asetek.
“La posibilidad de utilizar los juegos más recientes con las máximas configuraciones, sin sacrificar performance, es algo que todos los gamers quieren”, dijo Johnny Hou, fundador y CEO de NZXT, al anunciar el Kraken G12. “Mientras que el mercado de accesorios para placas gráficas ha mejorado últimamente, la mayoría de los sistemas de cooling de fábrica sigue sin poder alcanzar los niveles de performance del enfriamiento líquido. Es por esta razón que decidimos diseñar el Kraken G12 de forma tal que fuera fácil de instalar y que soportara a los más recientes coolers AIO”.
Corsair también ofrece varios modelos de adaptadores para instalar enfriamiento líquido sobre placas gráficas, agrupados en la serie Hydro HG10. Dicha serie cuenta con modelos para placas Nvidia GeForce GTX 980, 970, 780, 770, 760, Titan X y Titan Black, y para AMD Radeon R9 290x y 290.
EXIGENCIAS DEL DATACENTER
Además de ser proveedora de tecnología para gran cantidad de soluciones de enfriamiento líquido para PCs, la firma Asetek tienen un importante foco puesto en cubrir las necesidades de cooling de los centros de datos, donde el enfriamiento líquido representa una gran oportunidad para reducir costos operativos. “Dado que el líquido es 4.000 veces mejor en almacenar y transferir calor que el aire, las soluciones de Asetek brindan beneficios inmediatos y mensurables a los centros de datos de todos los tamaños, incluyendo reducciones en costo de mantenimiento y de adquisición, y permitiendo mayores densidades y performance de servidor”, destaca John Hamill, vicepresidente de ventas y marketing de Asetek.
El creciente uso de GPUs en instalaciones de cómputo de alta performance conlleva un incremento en la complejidad de las soluciones de cooling para tales instalaciones. Tal como lo explica MP Divakar, fundador y CEO de la empresa de ingeniería Stack Design Automation, y editor técnico de la publicación Electronics Cooling, “el enfriamiento líquido en servidores basados en GPUs es más complejo que en PCs de escritorio. Debe conocerse el entorno de aplicación de los servidores. Si un servidor basado en GPU debe implementarse como una unidad stand-alone, un circuito de enfriamiento líquido sellado y autocontenido es la solución más efectiva en cuanto al costo. En casos en que existen limitaciones fundamentales de presupuesto, o en centros de datos de transición (con mezclas de racks de baja densidad y enfriamiento por aire con racks de alto consumo y enfriamiento líquido), los circuitos sellados a nivel de server son la opción preferente. Esta alternativa posee la ventaja adicional de que no requiere cambios en la infraestructura existente del data center”.
Según lo explica Asetek, un consumo energético de más de 300 watts por GPU está volviéndose la norma. “Los coolers de GPU ofrecen integración de la bomba de agua y de la placa fría”, señala Hamill. “Dependiendo de cada diseño OEM, estos coolers pueden estar en serie con los coolers de CPU para proveer redundancia en cooling a nivel de nodo. En clusters HPC, suele haber demanda de nodos que contengan sólo GPUs. En estos casos, el cooling de GPU sigue la misma ruta de enfriamiento líquido que los nodos de CPU. Los reguladores de voltaje y otros chips de soporte para las GPUs también pueden requerir enfriamiento líquido. El sistema de cooling modular de alta flexibilidad de Asetek permite la inclusión de todos los componentes dentro del circuito de enfriamiento”.
DISEÑAR EN FRÍO
Se estima que las GPUs actuales (ya sea que se destinen a PCs de gaming o a servidores de alta densidad) pueden generar de dos a tres veces el calor que produce una CPU de alto rango. Es por esta razón que conviene pensar la solución de cooling de la (o las) GPUs como una parte crucial y fundamental de toda computadora moderna, teniendo en cuenta no sólo las necesidades de enfriamiento de los chips gráficos, sino también la disposición física de los componentes y requerimientos de nivel de ruido, para elegir la solución de cooling de GPU más adecuada para cada situación.
