Tutorial Refrigeração Líquida

Conhecendo os blocks, ou waterblocks

Em uma definição simples, o block, ou waterblock como também é conhecido, é a peça que faz contato com o ponto de calor, seja ele uma CPU, uma placa de vídeo ou um northbridge, e tem como função transferir esse calor para a o fluído que circula no sistema, mantendo a temperatura desse ponto de calor o mais próximo possível da temperatura do fluído que está entrando no block.

Muitos desenhistas de blocks esquecem dessa simples definição em seus projetos: um block bom tem que esquentar a águamantendo seu corpo o mais próximo possível da temperatura do fluído que ele recebe. Estou repetindo de propósito, porque esse erro é banal. Já tivemos a oportunidade de testar blocks que mal aqueciam a água, e tinham tanta massa que absorviam grande parte do calor, sem transferi-lo para o fluído.

Outra característica dos blocks é a restrição ao fluxo de água. Todo block, na verdade todo componente do sistema, exerce algum tipo de restrição ao fluxo de água. Quanto maior a restrição, maior será a necessidade de potência da bomba para que o fluxo se mantenha dentro do valor desejável. É nesse ponto que encontramos o primeiro ponto de discórdia entre os projetistas, e que vão determinar conjuntos de bombas e radiadores completamente diferentes de acordo com a opção de block escolhida. A essa restrição damos o nome de Pressure Dropou queda de pressão.

Vamos analisar rapidamente dois modelos clássicos produzidos pelo australiano Cathar, um dos muitos amadores que hoje comercializam seus blocks, e que é adepto dos blocks muito restritivos.

Little River White Water- Ou “pequeno rio de águas claras”, que seria a tradução do conhecido LRWW. A idéia por trás desse block é criar uma restrição muito forte bem em cima do “die” do processador, e expulsar a água por micro canais laterais com grande velocidade, reduzindo a temperatura do block exatamente onde mais interessa, naquele pequeno ponto central que faz contato com o processador. Aliás, é bom que se diga, os micro canais são rasgados no cobre da base a uma profundidade tal que sobram apenas um milímetro de cobre entre a água e o núcleo do processador.

Com essa técnica se consegue temperaturas muito baixas, as mais próximas possíveis da temperatura do fluído na entrada do block, mas será necessária uma bomba de potência mais elevada capaz de vencer essa resistência mantendo o fluxo em um nível elevado. Veremos mais a frente, quando analisarmos as bombas, que os modelos de bomba de maior potência dissipam mais calor na própria água, e por isso será preciso um radiador maior, capaz de dissipar o calor gerado pela CPU e pela bomba, antes de chegar novamente na entrada do block.

O Cascadeé outro modelo desenvolvido pelo Cathar que segue a mesma lógica, e consegue ser melhor do que o LRWW se a bomba for ainda mais potente. A idéia é um “chuveiro” muito pequeno com micro tubos onde cada um deles injeta água em um pequeno poço cavado no cobre, que fica bem no centro do block, a um milímetro do “die” do processador. A água é injetada nesse poço a uma velocidade incrível e sobe pelas suas laterais, para em seguida ser conduzida para o canal de saída. O principio é o mesmo do LRWW, ou seja, promover uma aceleração no fluxo de água exatamente aonde mais interessa e fazer essa água passar muito próximo do processador. O Cascade é ainda mais restritivo ao fluxo do que o LRWW, e por isso talvez não tenha feito tanto sucesso. Seu desempenho é fantástico com bombas de altíssima pressão que custam uma fortuna e são difíceis de instalar em um gabinete. Com bombas baratas e de baixa pressão, seu desempenho é horrível, motivo de críticas agressivas por parte de seus clientes. Os primeiros protótipos tinham também três tubos, mas o desenho foi modificado para operar com apenas dois tubos, um no centro e outro em uma das extremidades.

Danger Den RBX, ou como o Slit Edge, produzido pela BeCooling, uma loja americana.

O Slit Edgetem um desenho baseado em micro canais de formato semi circular na profundidade, como se tivesse sido cortado por um disco vertical. O fluxo de água é conduzido de um lado ao outro por esses canais, por isso só existem dois conectores para as mangueiras. Parte do problema desse block é que os canais tem paredes grossas e são estreitos para o fluxo de água, além disso, quem conhece mecânica dos fluídos pode perceber, como o ponto central dos canais é mais fundo do que as bordas, o a velocidade do fluído desacelera justamente aonde não deveria. Esse desenho acaba provocando um aquecimento na massa do block, além de uma restrição ao fluxo bem razoável. É um bom block, mas não é um campeão porque não seguiu corretamente os princípios que deveriam nortear sua construção. Notem que em todos esses blocks o volume de água que circula dentro do block é muito pequeno, e são blocks que possuem uma massa de cobre bem razoável.

Há dois problemas comuns a todos esses modelos: são ótimos com processadores com núcleos expostos, como o AthlonXP, mas não são tão bons com os modelos encapsulados, como o Pentium 4 ou Athlon 64, que possuem uma chapinha protetora. Acho que vocês já entenderam porque, não é? O sucesso desses blocks se dá porque toda concentração de fluxo se dá em uma região muito pequena em cima do “die” do processador. No caso dos processadores encapsulados, a área de calor é dispersa por uma superfície maior e a distância entre a água e o núcleo aumenta, por causa da espessura do encapsulamento.

O outro problema é o entupimento dos micros canais ou micro tubos. Se o fluído não estiver sido preparado com precisão para não apresentar resíduos ou corrosão ao longo do tempo, algo difícil para a maioria dos usuários, esses blocks tendem a entupir, e vão requerer uma manutenção periódica.

Vamos ver agora blocks que seguem princípios totalmente opostos, onde há pouca restrição ao fluxo, um grande volume de água interno. E que oferecem um ótimo desempenho com sistemas de baixa pressão.

WCBR rev.2- Esse excelente block é nacional, feito em Juiz de Fora-MG, pela

www.watercoolerbr.com e contou com a ajuda de verdadeiros “feras” sobre refrigeração líquida brasileiros. O conceito desse block é ter a menor massa possível, canais largos e muito turbilhonamento. Esse é o segredo para blocks de baixa restrição, e a primeira versão do WCBR não atendia todos esses aspectos e passou por algumas mudanças até chegar à versão atual.

Os canais foram alargados, as paredes foram reduzidas a fim de reduzir a massa total, a espessura na parte inferior, que fica em contato com o processador foi reduzida até o limite da resistência do material sem deformação. Uma mola de cobre eletrolítico, o mesmo usado na construção do block, foi introduzida dentro do canal para criar um turbilhonamento que maximiza o contato das moléculas da água com a superfície metálica do block, e a base foi polida com extremo cuidado, garantindo um ótimo contato com o processador.

Os conectores de entrada foram modificados para ½ polegada, menos restritivos e mais compatíveis com as bombas e mangueiras nacionais de boa qualidade. O resultado é um ótimo block, que funciona bem tanto com bombas de baixa pressão, quanto em sistemas de alta pressão, igualando os resultados dos melhores modelos restritivos que mostramos acima e até ultrapassando aqueles quando a CPU for encapsulada, como o Pentium 4 ou Athlon64.

Sabendo disso, o desenvolvedor criou tampas diferenciadas para Athlon XP e Pentium 4, e ainda criou uma para Athlon64 que é compatível também com Athlon XP caso haja espaço em volta do soquete. Os conectores foram trabalhados individualmente para oferecer menos restrição ao fluxo, diminuindo qualquer “degrau” quando conectado a uma mangueira de Silicone. Os ângulos de entrada e saída foram suavizados e seu diâmetro interno de passagem ficou maior. Tudo isso para diminuir o pressure drop(queda de pressão) que é fatal em um sistema fechado. O WCBR já está em nosso laboratório, e seu desempenho será apresentado na próxima parte desse artigo.

ZALMAN ZM-WB2 -Esse block desenvolvido pela Zalman também é de baixo fluxo e oferece uma boa performance para sistemas de baixa pressão. A Zalman recentemente lançou seu kit completo, com bomba de 12v e uma radiador passivo em forma de torre que promete resultados excelentes em termos de silêncio, mantendo a performance em um nível aceitável para um usuário comum.

As qualidades da construção e do acabamento impressionam bastante. A massa nos pareceu um pouco elevada, e a combinação do alumínio anodizado em azul usado na tampa com o cobre da base podem causar corrosão caso haja algum problema com o tratamento anodizado. Por ser um block para bombas de baixa pressão, os conectores são estreitos, embora existam no kit que acompanha o block outros tamanhos variando o encaixe externo com a mangueira, mas sempre com a mesma espessura interna. Outra vantagem do block da Zalman é sua compatibilidade com Athlon XP, Athlon64 e Pentium 4.