Procesadores
Desktop
Administración térmica del sistema

Introducción

Este documento está dirigido a integradores de sistemas profesionales que ensamblan PC con motherboards, chasis y dispositivos periféricos aceptados en el sector. Incluye información y recomendaciones para la administración térmica en sistemas de escritorio que utilizan procesadores Intel® en caja para equipos de desktop. (El término "procesadores en caja" se refiere a los procesadores embalados para su uso por los integradores de sistemas en una caja de venta minorista con un disipador térmico del ventilador y una garantía de 3 años).

El lector debe tener conocimiento general y experiencia con el funcionamiento, la integración y la administración térmica de PC para desktop. Los ensambladores de sistemas que sigan las recomendaciones presentadas aquí pueden proporcionar a sus clientes PC más confiables y se darán cuenta de que menos clientes regresarán con problemas de administración térmica.

Administración térmica

Los sistemas que utilizan procesadores en caja requieren administración térmica. El término administración térmica se refiere a dos elementos principales: un disipador térmico colocado correctamente en el procesador y el flujo de aire eficaz a través del chasis del sistema. El objetivo de la administración térmica es mantener al procesador a la temperatura de funcionamiento máxima o por debajo de ésta.

La administración térmica adecuada se logra cuando se transfiere calor del procesador al aire del sistema, que luego se expulsa del sistema. Los procesadores en caja para equipos de desktop se entregan con un disipador térmico del ventilador de alta calidad que puede transferir eficazmente el calor del procesador al aire del sistema. Es responsabilidad del ensamblador del sistema garantizar el flujo adecuado de aire en el sistema mediante la selección del chasis y los componentes del sistema correctos.

Este documento presenta recomendaciones para lograr un flujo de aire adecuado en el sistema y proporciona sugerencias mejorar la eficacia de la solución de administración térmica del sistema.

Disipador térmico del ventilador

Los procesadores en caja se entregan en varios encapsulados de procesador y se basan en varios zócalos:

  • Encapsulados de Flip Chip Land Grid Array - FC-LGA4, FC-LGA6, FC-LGA8, FCLGA10
  • Zócalo LGA775 / zócalo LGA1150 / zócalo LGA1155 / zócalo LGA1156 / zócalo LGA1366

Todos los procesadores Intel en caja para equipos de desktop se entregan con un disipador térmico del ventilador al cual ya se ha aplicado el material de interfaz térmica en la parte inferior del disipador. El material de interfaz térmica es crucial debido a que proporciona transferencia térmica eficaz del procesador al disipador térmico del ventilador. Siempre hay que asegurarse de que el material de interfaz térmica esté correctamente aplicado antes de seguir las instrucciones del manual de instalación del procesador y del disipador térmico del ventilador. También puede consultar este vínculo para obtener más información acerca de la aplicación del material de interfaz térmica.

Los procesadores en caja también incluyen un cable de ventilador. El cable de ventilador proporciona alimentación al ventilador, para lo cual se conecta a un cabezal de alimentación montado en la motherboard. Los disipadores térmicos del ventilador de los procesadores en caja más actuales ofrecen información sobre la velocidad del ventilador para la motherboard. (Únicamente las motherboards con circuitos de supervisión de hardware pueden utilizar la señal de velocidad del ventilador).

Los procesadores en caja utilizan ventiladores de rodamiento de alta calidad que proporcionan un flujo local aceptable del aire. Esta corriente de aire local transfiere calor del disipador térmico al aire dentro del sistema. Sin embargo, la transferencia de calor al aire del sistema es solamente la mitad de la tarea. Se necesita suficiente flujo de aire en el sistema para poder dar salida al aire. Sin una corriente de aire constante por el sistema, el disipador térmico del ventilador volverá a circular el aire caliente, y por lo tanto, podría no enfriar el procesador de manera adecuada.

Flujo de aire del sistema

El flujo de aire del sistema es determinado por los factores siguientes:

  • Diseño del chasis.
  • Tamaño del chasis.
  • Ubicación de los orificios de entrada y salida de aire del chasis.
  • Capacidad y ventilación del ventilador de la fuente de alimentación.
  • Ubicación de las ranuras del procesador.
  • Colocación de las tarjetas suplementarias y de los cables.

Los integradores de sistemas deben asegurarse que haya el flujo de aire a través del sistema para permitir que el disipador térmico funcione de manera eficaz. La atención adecuada al flujo de aire al seleccionar subcomponentes y al ensamblar PC es importante a fin de lograr una buena administración térmica y el funcionamiento confiable del sistema.

Los integradores utilizan varios factores de forma básicos de chasis en los sistemas para desktop, tales como ATX o microATX. También hay una subcategoría de formato microATX que ahora se denomina mini-ITX y que fue desarrollada por Via Technologies a fin de brindar compatibilidad con las plataformas basadas en Intel.

La ventaja que ofrece mini-ITX es que permite una reducción del factor de forma por debajo del umbral de chasis de 8 litros. Si le interesa ese nuevo factor de forma, puede obtener más información en el sitio web de Factor de forma. El nombre del documento es Apéndice de Mini-ITX versión 1.1 para la especificación de la interfaz de motherboard microATX versión 1.2. Este documento contiene el diseño de componentes de sistema de chasis mini-ITX. También contiene comparaciones de la placa de sistema y comparaciones de la colocación del orificio de montaje entre los distintos factores de forma.

En los sistemas que utilizan componentes ATX, el flujo de aire suele ser de delante hacia atrás. El aire se introduce en el chasis a través de los orificios de ventilación del frente y tanto el ventilador de la fuente de alimentación como el ventilador posterior del chasis lo llevan a través del chasis. El ventilador de la fuente de alimentación saca el aire por la parte posterior del chasis. La figura 1 muestra el flujo de aire.

Intel recomienda el uso de motherboards y chasis de formato de forma ATX y microATX en los procesadores en caja. Los factores de forma ATX y microATX ofrecen uniformidad en el flujo de aire hacia el procesador y simplifican el ensamble y la actualización de los sistemas para desktop.

Los componentes de administración térmica ATX difieren de los componentes de Baby AT. En ATX, el procesador se encuentra cerca de la fuente de alimentación, en lugar de estar cerca del panel frontal del chasis. Las fuentes de alimentación que soplan el aire fuera del chasis proporcionan flujo de aire adecuado que aumenta la eficacia de los disipadores térmicos del ventilador. El disipador térmico activo del ventilador del procesador en caja enfría el procesador de forma más eficaz cuando se combina con un extractor de aire en la fuente de alimentación. En consecuencia, el flujo de aire en los sistemas que utilizan el procesador en caja debe pasar desde el frente del chasis directamente a través de la motherboard y del procesador, para salir por los orificios de salida del aire de la fuente de alimentación. Se recomiendan enfáticamente los procesadores en caja con el chasis que se ajuste a la especificación ATX versión 2.01 o posterior. Para obtener más información sobre los diferentes factores de forma, visite el sitio web de Factor de forma. Encontrará una lista de las especificaciones de diseño en la sección Recursos para desarrolladores.

Chasis de torre ATX optimizado para el procesador en caja con un disipador térmico activo del ventilador

Una de las diferencias entre el chasis microATX y el chasis ATX es que puede variar la ubicación y el tipo de la fuente de alimentación. Las mejoras hechas en la administración térmica que se aplican al chasis ATX también se aplicarán a microATX. Para obtener más información sobre el factor de forma microATX, visite el sitio web de microATX. También encontrará una lista de los fabricantes de chasis microATX en el sitio web de microATX*.

La siguiente es una lista de directrices que se debe utilizar al integrar un sistema. Se hace mención de los componentes ATX o microATX específicos cuando es necesario.

  • Los orificios de ventilación del chasis deben ser funcionales y no debe haber una cantidad excesiva de ellos: Los integradores de sistemas deben tener cuidado de no seleccionar un chasis que contenga solamente orificios de ventilación cosméticos. Los orificios de ventilación cosméticos están diseñados para aparentar que permiten la entrada de aire en el chasis, pero no en realidad no entra nada de aire o entra muy poco. También se deben evitar los chasis con orificios de ventilación excesivos. Por ejemplo, si cuenta con un chasis Baby AT con orificios de ventilación de gran tamaño en todos los lados, entonces el aire ingresa cerca de la fuente de alimentación y sale inmediatamente por los orificios de la fuente de alimentación o por los orificios cercanos. Por consiguiente, fluye muy poco aire por el procesador y otros componentes. En los chasis de formato ATX y microATX, las pletinas de E/S deben estar presentes. Sin las pletinas, los orificios de E/S podrían permitir la ventilación excesiva.
  • Los orificios de ventilación deben estar colocados correctamente: Los orificios de entrada y salida de aire deben estar debidamente ubicados en el sistema. La mejor ubicación de los orificios de ventilación es aquella que permita que el aire entre al chasis y fluya por una ruta en el sistema a través de diversos componentes y directamente hacia el procesador. La ubicación específica de los orificios de ventilación depende del chasis. En la mayoría de los sistemas Baby AT para equipos de desktop, el procesador se encuentra cerca de la parte del frente, por lo que funcionan mejor los orificios de entrada del aire en el panel frontal. En los sistemas Baby AT en torre, funcionan mejor los orificios de ventilación en la parte inferior del panel frontal. En los sistemas de formato ATX y microATX, los orificios de ventilación deben colocarse tanto debajo en la parte frontal como debajo en la parte posterior del chasis. Además, en sistemas de formato ATX y microATX, deben instalarse pletinas de E/S a fin de que el chasis circule el aire correctamente. La falta de un I/O shield puede interrumpir el flujo de aire adecuado o la circulación adecuada dentro del chasis.
  • Dirección de flujo de aire de la fuente de alimentación: La fuente de alimentación debe tener un ventilador que circule el aire en la dirección correcta. Para la mayoría de los sistemas ATX y microATX, las fuentes de alimentación que actúan como extractor para sacar el aire del sistema funcionan mejor con disipadores térmicos activos del ventilador. En la mayoría de los sistemas Baby AT, el ventilador de la fuente de alimentación funciona como extractor que saca el aire del sistema fuera del chasis. Algunas fuentes de alimentación tienen marcaciones que indican la dirección del flujo de aire. Asegúrese de utilizar la fuente de alimentación adecuada según el factor de forma del sistema.
  • Capacidad del ventilador de la fuente de alimentación: Las fuentes de alimentación de PC contienen un ventilador. Dependiendo del tipo de fuente de alimentación, el ventilador circula el aire ya sea hacia adentro o hacia afuera del chasis. Si los orificios de entrada y salida del aire están debidamente colocados, el ventilador de la fuente de alimentación puede sacar suficiente aire en la mayoría de los sistemas. En algunos chasis donde el procesador funcione a alta temperatura, el cambio a una fuente de alimentación con un ventilador de mayor capacidad puede mejorar considerablemente el flujo de aire.
  • Ventilación de la fuente de alimentación: Debido a que casi todo el aire circula a través de la fuente de alimentación, ésta debe estar bien ventilada. Seleccione una unidad de fuente de alimentación con orificios de ventilación grandes. El protector de criba de tela metálica para el ventilador de la fuente de alimentación ofrece mucho menos resistencia de flujo de aire que las aberturas estampadas en la cubierta metálica de la unidad de la fuente de alimentación. Asegúrese de que los cables de la unidad disquete y del disco duro no bloqueen los orificios de ventilación de la fuente de alimentación dentro del chasis.
  • Ventilador del sistema: ¿Se debe utilizar? Algunos chasis pueden contener un ventilador de sistema (además del ventilador de la fuente de alimentación) para facilitar el flujo de aire. Por lo general, se utiliza el ventilador de sistema con los disipadores térmicos pasivos. Con los disipadores térmicos de ventilador, el ventilador del sistema podría tener resultados mixtos. En algunas situaciones, el ventilador de sistema mejora el sistema de enfriamiento. Sin embargo, a veces uno de los ventiladores del sistema recircula el aire caliente dentro del chasis, reduciendo así el rendimiento del disipador térmico del ventilador. Al utilizar procesadores con disipadores térmicos de ventilador, en lugar de agregar un ventilador de sistema, por lo general es mejor cambiar la fuente de alimentación por una con un ventilador más potente. La prueba térmica con un ventilador de sistema y sin el ventilador mostrará la mejor configuración para el chasis específico.
  • Dirección de flujo de aire del ventilador de sistema: Al utilizar un ventilador de sistema, asegúrese de que éste circule el aire en la misma dirección que el flujo de aire del sistema en general. Por ejemplo, el ventilador de un sistema Baby AT podría operar como ventilador de absorción que introduce más aire por los orificios de ventilación del frente del chasis.
  • Protección contra puntos calientes: Un sistema puede tener un flujo de aire potente, pero todavía contener puntos calientes. Los puntos calientes son zonas dentro del chasis que son considerablemente más calientes que el resto del aire del chasis. Dichas áreas podrían crearse debido a la colocación incorrecta de los extractores de aire, las tarjetas de adaptador, los cables o los soportes del chasis y los subcomponentes que bloqueen el flujo de aire dentro del sistema. Para evitar puntos calientes, coloque extractores de aire donde sea necesario, cambie la posición de las tarjetas de adaptador de longitud completa o utilice tarjetas de mitad de longitud, cambie la ruta habitual de los cables y átelos, y asegúrese de que se suministre espacio alrededor del procesador y por encima de éste.

Prueba térmica

Las diferencias que existen entre las motherboards, los chasis y las fuentes de alimentación afectan la temperatura de funcionamiento de los procesadores. Se recomienda enfáticamente que se realicen pruebas térmicas al comenzar a utilizar nuevos productos y al elegir a un nuevo proveedor de motherboards o de chasis. Las pruebas térmicas pueden mostrar si una configuración específica de chasis, fuente de alimentación y motherboard brinda el flujo de aire adecuado en los procesadores en caja.

Las pruebas hechas con las herramientas de medición térmica adecuadas pueden validar la administración térmica apropiada o demostrar la necesidad de mejorar la misma. La verificación de la solución térmica de un sistema específico permite que los integradores minimicen el tiempo de prueba al mismo tiempo que incorporan las crecientes demandas térmicas de las posibles actualizaciones hechas por el usuario final en el futuro. El hecho de probar un sistema representativo y un sistema "actualizado" ofrece la confianza de que la administración térmica del sistema será aceptable durante la vida útil del sistema. Los sistemas actualizados pueden incluir tarjetas adicionales extra, soluciones de gráficos con mayores requisitos de energía o unidades de disco duro que se ejecuten a mayor temperatura.

Se deben hacer pruebas térmicas en cada configuración de chasis, fuente de alimentación y motherboard utilizando los componentes que disipen la mayor cantidad de energía. Las variaciones en la velocidad del procesador, las soluciones de gráficos, etc., no requieren de pruebas térmicas adicionales si se realizan pruebas con la configuración de mayor disipación de energía.

Resumen

Todos los sistemas para desktop basados en procesadores Intel en caja requieren administración térmica. Los procesadores en caja ofrecen disipadores térmicos del ventilador de alta calidad que proporcionan un excelente flujo de aire local. Es responsabilidad del integrador garantizar la administración térmica adecuada del sistema mediante la selección de chasis, motherboards y fuentes de alimentación que proporcionen flujo de aire adecuado a través del sistema. Algunas características específicas del chasis que afectan el flujo de aire del sistema incluyen el tamaño y la capacidad del ventilador de la fuente de alimentación, la ventilación del chasis y los ventiladores de sistema adicionales. Se deben hacer pruebas térmicas en cada combinación de chasis, fuente de alimentación y motherboard a fin de verificar la solución de administración térmica y garantizar que el procesador en caja esté funcionando por debajo de su temperatura máxima de operación.

Esto se aplica a:

Procesador Intel® Celeron® para equipos de desktop
Procesador Intel® Core™ i3 para equipos portátiles
Procesador Intel® Core™ i5 para equipos de desktop
Procesador Intel® Core™ i7 para equipos de desktop
Procesador Intel® Core™ i7 Extreme Edition
Procesador Intel® Core™2 Duo para equipos de desktop
Procesador Intel® Core™2 Extreme
Procesador Intel® Core™2 Quad
Procesador Intel® Pentium® 4 Extreme Edition
Procesadores Intel® Pentium® 4
Procesador Intel® Pentium® D
Procesador Intel® Pentium® Extreme Edition
Procesador Intel® Pentium® para equipos de desktop

ID de solución: CS-030609
Última modificación: 14 de noviembre de 2014
Fecha de creación: 29 de junio de 2009
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