Tema: Algo de teoria de mi RL casera

01/06/2005, 08:17

Hola a todos, hace un par de meses me decidí a montar mi primer RL, el ruido de mis 8 ventiladores ya me tenia loco y despues de trabajar por ratos todo este tiempo por fin la tengo!!!!. Por aca en México, no hay nada de RL, y lo poco que hay esta por las nubes en precios (que todo es importado, que los aranceles..., ningun distribuidor local, en fin, pretextos para encarecerlo y de recontra hay que pagar fletes 8O ). A todo esto se unen el desconocimiento por sistemas nuevos de enfriamiento de todos los que arman PC´s. Ta´mos en pañales!!!!.

Bien despues de haber superado estos pequeños inconvenientes y de haber recorrido un par de ciudades, opte por revisar todo lo relacionado a la RL casera: blocks, depos, radiadores, cajas, etc, etc. En todos lados encontre pavor a la refrigeracion evaporativa ya que implica tener un circuito abierto (polvo hongos, humedad, limpieza etc, son los problemas que se presentan con ello), se que no es para menos y yo no soy la excepción, pero al no haber alternativas viables economicamente, creo que es lo mejor que puedo conseguir por el momento.

He gastado hasta ahora un total de 80 euros. Aun no me he metido al overclock del CPU, pero ya estoy en camino a ello. De hecho pienso cambiar mi sistema proximamente. Mi sistema actual consta de: Placa Intel PERL 865, procesador Celeron 2 GHZ@2.08 (la placa base solo me da un máx de 4% de over a la velocidad normal del CPU), Grafica: MSI FX5200 T128 200/400@300/510 (con ayuda de mi RL), 1.5 Gb en RAM (kingston 266 MHz), HDD 120 Gb IDE Samsung, CDRW LG 8520B. Todo enfriado por 9 ventiladores: 5 para la t. grafica, 2 para el gabinete, 1 para el disco duro y 1 mas extra en la fuente de poder. Ya se imaginan que concierto!!! uno mas y a volar! :!: .

Antes que nada, me ocupe del bloque del CPU, lo hice con una placa de cobre de 6mm de espesor, le diseñe una serie de canales de 5mm de ancho a lo largo del bloque., con los conectores a los extremos de dichos canales. 2 semanas mas tarde ya estaba listo, probe una mas para afinar sellado y sujecion a la placa y listo!!!. Mi busqueda del radiador fue de otro par de semanas, sin exito, los que habia eran para camion o estaban muy estropeados. Mis intenciones de la RL se fueron a los suelos: ¿con que enfriar?, tras buscar de nuevo en la red varios "watercoolers" me dieron la idea, primero el "bong", luego halle una PC de un coterraneo suyo que adapto un bong y lo denomino "reactor nuclear", otro mas que tomo la fuente de adorno de sus casa y la adapto a su PC, y de otro mas que hizo un bong de 2 mts de alto!!! :lol: , me motivaron a seguir. y diseñe el radiador: aqui mis calculos (busque entre mis apuntes de la escuela... jejeje!)

La forma menos complicada para diseñar un cambiador es pensar en un tubo (de L longitud) horizontal enfriado por un medio (agua, aire, aceite). Hay parametros extras que van complicando el diseño y por los cuales hay variables extras que complican mas el modelo (aletas en el tubo, velocidad del fluido refrigerante, tipo de fluido de enfriamiento, geometria de arreglo del tubo, numero de tubos, geometria del tubo, etc., pero que a la vez mejoran el sistema. En mi caso me fui a lo mas basico un tubo circular horizontal. La base del cambiador de calor es conocer que "entra" y que "sale" en el sistema que hemos definido, en mi caso: El sistema que voy a estudiar es el agua circulando en el interior del tubo en el radiador.

El calor que "entra" (q1) es calor sensible en el agua y "sale" en dos formas: calor sensible que queda en el agua (q2) y calor que se retira del agua por convección (q3) (el potencial de esto esta dado por la diferencia de temperatura entre el agua y la pared del tubo). El agua en todo momento dentro del tubo esta a una temperarura T que no conocemos.

Balance termico (espero no enredar mucho... :!: )

q1 = q2 + q3 (ec 1)

q1 = (3.1416)(Cp)(D)(d)(d)(Vx)(Tx)/4 calor sensible en el agua de entrada al sistema

q2 = (3.1416)(d)(h)(dx)(T - TD) calor retirado por conveccion

q3 = (3.1416)(Cp)(D)(d)(d)(Vx)(Tx+dx)/4 calor sensible que queda en el agua a la salida del sistema.

Donde:

q = calor (Joules, J)
Cp = Calor especifico del agua (a la temperatura promedio del sistema Tm = (TE + TD)/2) (Joules/(kg.ºKelvin), J/(kg.ºK))
d = diametro interno del tubo (metros, m)
dx = incremeto de distancia en el sistema (m)
h = coeficiente de transferencia de calor por conveccion, (
D = densidad del agua ( ala temperatura promedio Tm) (kg/metro cubico, kg/m3).
Vx = velocidad lineal del agua (metros/seg, m/s)
Tx = temperatura a la entrada del sistema definido (ºKelvin, ºK = 273.15 + ºC)
Tx+dx = temperatura a la salida del sistema. (con esta nomenclatura: TL, sera la temperatura a la salida despues de que el agua recorrio los L metros de distancia en el cambiador)

En cualquier parte del tubo se necesitan conocer: temperatura de entrada (Tx), temperatura exterior del sistema (TD) a la que estara la parte externa del tubo (como la del aire, en caso de usar un ventilador, o en mi caso la del agua en el deposito). La temperatura de salida, normalmente es la variable de diseño que se busca; tambien lo es la longitud del cambiador. En mi caso queria saber la temperatura de salida a una longitud del tubo de cobre .... a los numeros 8O :

Haciendo un poco de matematicas, simplificando y sustituyendo algunas variables y para no complicarlos mas se llega a la formula siguiente:

TL = TD + ((TE - TD)/exp(zL)) (ec 2)

Donde: z = 4St/d (1/metros, 1/m)

St = el numero de Stanton (St) se calcula asi:

St = h/((D)(Cp)(Vx)) (ec 3)

De este ultimo número no conocemos el coeficiente de transferencia de calor pero afortunadamente, depende de diversos parametros que si podemos calcular: del numero de Reynolds (Re), numero de Prándtl (Pr) y del factor de friccion (Ff) (grafica de Fanning,p-253, "Fundamentos de Transferencia de Calor, Masa y Momentum", Welty, 1998,). Muchas relaciones experimentales se han establecido. Por lo tanto se pueden esperar resultados que difieren entre si pero dan una idea aproximada
de como funcionara el diseño, sin hechar a perder material... jejeje.

Re = (D)(Vx)(d)/v (ec 4)

Donde v = viscosidad dinamica ((Newton)(seg)/metros cuadrados, Ns/m2)

Dependiendo del autor que se tome como referencia, se tiene una correlacion para el numero St, tome tres para ver lo que obtenia de mi modelo:

Bien ya teniendo todo establecido (y despues de bajar de la nube...) tenemos los resultados:

Use el tramo de 2 m de cobre de 8 mm que tenia sin cortarlo, lo conecté a mi bloque (previamente conectado a la bomba con tubo de plastico de 8mm) y medi el
caudal: 54 lts/hr o 0.3 m/s. El sistema sin fugas lo conecte a la PC y probe un buen rato (unas 4 hrs para tener una temperatura en idle constante. Cabe aclarar que el tubo
de cobre en espiral (d= .008) y los meti en el cubo de agua junto con la bomba sumergible.
En un momento dado la temperatura se equilibró en el sistema, con ayuda de unas sondas y un potenciometro medi la temperatura del cubo y a la entrada del tubo de cobre
TE = 28ºC, TD = 22ºC. Tambiente: 20ºC. La temperatura promedio es: 25ºC, por lo que a esta temperatura y con la velocidad del agua de 0.3 m/s:

Re = 2658
Ff = 0.005 (como esta en la region baja de transicion, puede suponerse que esta en el regimen laminar)
St = 0.0025

Los resultados que obtuve son:

L(m tubo) TL (ºC) TL TL
(Reynolds) (Prándtl) (Colburn)

0.0 28.00 28.00 28.00
0.2 25.16 26.72 26.97
0.4 23.67 25.71 26.12
0.6 22.88 24.92 25.41
0.8 22.46 24.30 24.82
1.0 22.24 23.81 24.34
1.2 22.13 23.42 23.94
1.4 22.07 23.12 23.61
1.6 22.04 22.88 23.33
1.8 22.02 22.69 23.10
2.0 22.01 22.55 22.91

Con los resultados que obtuve me incliné por la primer analogia. Segun la prediccion no necesito que el cambiador sea mas grande de 2 m (en total)

El sistema ya terminado consta de una torre de enfriamiento externa hecha en acrilico cristal de 3 mm de espesor(ancho/alto/largo = 14x40x33 cm), En la parte superior estan colocados un ventilador adaptado como aspersor y un ventilador de 8 cm metiendo aire, ambos regulables por un eliminador desde los 1.5 V hasta los 12 V. En la parte media coloque un cambiador de calor de 6 tubos de cobre de 8mm de diam. de 22 cm de largo (longitud total de 1.32 m) , sobre él esta colocado un "rack" de 5 placas de enfriamiento (hechas con tela de plastico para mosquitero de 1 mm de apertura de 24 x 15 cm). Este arreglo esta a 5 cm del nivel maximo del agua dentro del deposito (7 lts), su principal objetivo es proporcionar area de evaporacion para el agua que es dispersada sobre el desde la parte superior. En el fondo del depo, esta colocada una bomba sumergible para pecera(por aca llamada cabeza de poder, que segun da 1600 lts/hr, con una cabeza de presion de 1.5m). En cuanto me sea posible colocare unas fotas para que tengan una idea.

Logre hacer que el agua este a la temperatura ambiente por lo que me puedo aventurar a pensar que puedo con pocas modificaciones en la torre, cambiar mi procesador actual a un p-4 de 2.8 o 3 GHz, o bien cambiar mi placa actual y practicar algo de overclock a mi celeron. Me aventuro a pensar que puedo establecer un modelo que me permita evaluar la eficiencia térmica de los bloques que construi igual y puedo predecir como se comportara mi siguiente bloque ( :twisted: aunque no lo crean no tengo ni una semana con mi maquina en RL que ya estoy pensando en el siguiente proyecto...).

Si gustan, puedo compartirles el modelo que encontre para mi cambiador igual y le encuentran fallas, cualquier comentario es bienvenido. :idea:

PD: la tabla de datos me sale asi no he podido corregir el error, hay 4 columnas , la primera es la distancia L de tubo, la segunda, la tercera y la cuarta son resultados segun el modelo que se escoja para calcular St.

04/06/2005, 02:24

Mas tarde subo las fotos que tengo de mi equipo ya en marcha.

Dado que me he metido mas a la asunto buscar la teoria que se puede utilizar para medir la eficiencia de los bloques (del procesador, de la grafica, chipset, etc), he logrado algunos avances y se los comparto.

Sabemos que en general, cada bloque se comportara en forma diferente segun la forma tenga "esculpida" en la superficie por donde circulará el agua (esto es lo que denominaré "factor de forma del bloque"). También sabemos que la eficiencia general del sistema la definen variables tan importantes como: gasto de agua, procentaje de glicol en el agua, diametro de los tubos, numero de bloques instalados, capacidad del sistema de enfriamiento (en este englobo todos los tipos de cambiadores de calor utilizables: radiadores pasivos, con ventilador, evaporadores, que en general son mas accesibles a todos nosostros; la refrigeracion creo que es tema a parte ya que se disponen de temperaturas que rondan los 0 a 15ºC y no considero que haya que preocuparse por el calentamiento del agua tanto como la mayoria de nosotros). Estos factores de forma, los he agrupado en diferentes formas generales (si alguien tiene otro grupo que lo anexe al listado). Comparto esto con ustedes ya que me imagino que una vez que ya disfrutan de su sistema actual, piensan como yo, que pasaria si tuviera este bloque

, y si cambio por este otro

, ¿que le hago para que funcione mejor

... etc, etc. Puedo compartir con ustedes la teoria, mis resultados, etc, si asi lo desean, ya que yo mismo me no he cansado de cambiar cosas en mi RL: nunca esta terminada :twisted: , siempre hay mas que mejorar...

Bueno a los grupos:

(A) Bloques con aletas

1.- Bloques con aletas transversales rectas, en este grupo se presentan acanalamientos seguidos de aletas rectas con espesor constante y recorren la superficie a lo largo del bloque.

2.- Bloques con aletas segmentadas, en este tipo de bloques se presentan acanalamientos tambien, pero ya sea en forma perpendicular o en diagonal se presentan ademas cortes que originan "bloques mas pequeños" y que dan por consiguiente mayor área de contacto.

3.- Bloques con aletas en espiral

4.- Bloque de tipo laberinto

(B) Bloques con perforaciones verticales,

En este tipo principalmente coloco aquellos que solo tiene perforaciones circulares verticales separadas dentro de un arreglo cuadrado, circular, triangular, etc.[/b]

Se me escapan varios mas pero tal vez ustedes esten usando un bloque diferente, si lo tienen anexenlo a la lista y denme mas tela para cortar...

En principio estoy estudiando el grupo A-1, puesto que es el tipo de bloque que fabrique para mi maquina. Mi bloque tiene 5 aletas de 0.6 cm de ancho x 5 cm de largo x 0.4 cm de alto, separadas por 6 canales de 0.4 cm de ancho , la entrada y salida estan colocadas a los extremos, sobre un par de claros perpendiculares a las aletas: de .9 cm de ancho x 5.4 cm de largo. Este arreglo me da una superficie total de transferencia de calor de 61.4 cm2. Me interesa saber, ¿cuánto calor disipa el procesador en idle, uso normal y en full?, ¿que coeficiente de T.C. por conveccion desarrolla?, de ser posible ¿que parametro debo mover para mejorar la transferencia de calor?, ¿y que temperatura esperaré en el bloque?. Todo con el fin de antes de meterle mano, y pasar por dias con ampoyas en las manos, predecir como funcionara el cambio y si es bueno, pues manos a la obra... :twisted:

Cpu en idle.

La eficiencia termica del conjunto de 5 aletas sumergido en agua es del orden de 98.61% en esta condicion del procesador. El bloque, en idle, alcanza en promedio los 25ºC, cuando la temp. ambiente en promedio es de 24ºC. El agua en el depo tiene 23ºC. Esto despues de dejar la PC 3 hrs sin carga. Para poder determinar la magnitud de transferencia de calor dentro del bloque he supuesto que el agua dentro del bloque esta a 24ºC (promedio entre la temperatura del bloque y del agua en el deposito), he calculado que desarrolla un coeficiente de T.C. de aprox 1630 W/m2.ºK, con un flujo de 0.3 m/s (alrededor de 54 lt/hr). Bajo estas condiciones, el calor que genera el procesador es de aproximadamente 20W.

Cpu en full.

La eficiencia termica del conjunto de 5 aletas es de 98.5%, El bloque en esta condicion mantenido por 1 hora con carga del Sandra) se equilibra asi: t ambiente: 24º, procesador: 31ºC, agua 23ºC. El coeficiente de transferencia de calor esde aprox 1620 W/m2.ºK. El procesador genera aprox. 67W.

En condiciones de trabajo "normales", procesando texto, navegando en internet, leyendo correo electronico, es decir operando en forma normal la PC, el procesador, se estabiliza 27-28 % con una carga de 30 a 60% del procesador. T ambiente: 24ºC, T agua en depo: 23ºC. En estas condiciones el agua retira en bloque del procesador aproximadamente: de 45 a 50 W, desarrolando un coeficiente de aprox 1620 W/m2.ºK.

De esto se desprende que el bloque del procesador disipa diferente cantidad de calor dependiendo de la carga que tenga y por tanto sera el trabajo termico que desarrolle el enfriador. En mi caso, el enfriamiento responde con una mayor evaporacion de agua para contrarrestar la carga termica proveniente del procesador (pasando de los 75 ml hasta los 120 ml en una hora!!!). En teoria si incremento el flujo de agua en el bloque hasta 1.1 m/s (que equivale a 200 lt/hr), puedo incrementar el coeficiente de T.C. de calor de los 1620 hasta los 3150 W/m2.ºK. Pero encontre que la eficiencia de las aletas disminuye de 98.5 hasta el 97%, es decir al aumentar el flujo de agua disminuye la eficiencia térmica de las aletas del bloque. Sin embargo el hecho de incrementar el coeficiente en un 194% (por tan solo subir el flujo de agua) puede disminuir la temperatura del bloque hasta los 26ºC (en full!!!!) (claro que en teoria :cry: ), este es un punto a mejorar, lo probare y veremos que tal salio la teoria 8). En forma de calculo: el primer hallazgo importante: "el desempeño del bloque se mejora a aumentar el flujo de agua"

Otra posibilidad que ha sido muy referida en varios foros dice: "si aumentas el area de contacto entre el agua y el bloque, mejoraras el rendimiento"....Para esto, en forma de calculos, voy a diseñar un bloque para soquet 478, con una mayor cantidad de aletas, espero, que a mayor cantidad de aletas, mayor desempeño tendra el bloque y con la misma velocidad de flujo, tendre mejores prestaciones

.... será????, bueno esto se esta volviendo un asunto de mitos... vamos a cazarlos!!!

PD: si tienen mas mitos respecto a la RL. compartanlos, y si esta en posibilidades podemos buscar cuales son buenos y cuales no... me vienen a la mente otros mitos:

"la cantidad de anticongelante define las propiedades del agua"

"la forma de colocar la pasta termica, define como funcionara el bloque"

"mientras mas grueso el bloque, mejor desempeño". Son otros puntos que se pueden transformar en numeros....

05/06/2005, 17:47

vergaa!!!! ni postman escribe tanto....jejeje se que piensas cambiar el cpu ..pero tu proyecto es para enfriar que? no entiendo tanto la habladuria que si esto que si lo otro soy un indio pero güey te pasastes jejeje .....hablas de viscocidad dinamica?? 8O 8O ..sube fotos a ver la RL.

Salu2! y adelante...

PD: yo tambien tengo tu mismo problema...pago de fletes ..los kit's que hay son una mierda ....tarifa minima es traerlo de usa...suerte tu que lo tienes mas cerquita...ejejeje chau!

07/06/2005, 23:28

Hola, perdon por tardarme en responder 8), entre el trabajo, las responsabilidades de la casa, en fin, hacerse de tiempo para el ordenador cuesta...

Estoy tratando de enfriar mi Procesador y mi tarjeta grafica con un par de bloques de cobre caseros mediante el uso de un enfriador tipo evaporativo.

Aun sigo investigando. La nueva es que ya encontre la forma de optimizar mi bloque siguiente para el procesador, en breve tendre el diseño, espero que funcione tal como lo estoy pensando. Sigo recabando informacion, he hallado cosas interesantes respecto al tamaño de las aletas: es mejor un recorrido de maximo lo largo del bloque con una altura maxima de las aletas de 3 cm, mas grande, repercute en mayor calentamiento y menos rendimiento, mas largo impacta en mas calentamiento del agua a la salida. Tres parametros deben balancearse para mejorar el funcionamiento: altura de las aletas, velocidad del agua y longitud de recorrido. Pronto mas detalles.

PD. no he podido subir las fotos de mi RL, ya segui los pasos que se indican en la galeria, pero me regresa un correo de error, espero me puedan auxiliar...

08/06/2005, 01:26

Para subir imagenes : http://www.imageshack.us/

Haber ese radiador,que bomba de agua has utilizado?
fotos,fotos,fotos :lol:

Salu2

08/06/2005, 06:41

Bueno gracias al etimao! Pacorrr ya puedo mostrarles algo del trabajo. No me puli con el radiador, ya que por el momento me interesa ver el funcionamiento de lo que en calculos hallé útil, mas adelante en mi siguiente proyecto afinare los detalles de presentacion. Lo que me preocupa ahora es poder encontrar las mejoras al sistema.

La bomba que use es una bomba sumergible para pecera, la encontre en un centro comercial. Es silenciosa, aunque tiene mas prestaciones de flujo que de presion...

Respecto al empaque para evaporar el agua: primero use tiras de tubo, pero me resultaba dificil la limpieza, a la par que retenian mucho calor y no enfriaban el agua adecuadamente, ya que su retencion es elevada, opte por armar 4 "placas" con tela de plastico para mosquitero, que al colocarlas en forma vertical, redujeron la retencion y aumentaron significativamente el rendimiento, ya que el agua despues de trabajar 12 hrs, solo varia de 19 a 21 ºC (y con los cortes de 19 a 25ºC), con una Tamb desde 19 a 26ºC aprox.

Aun hay mas por hacer y en eso ando :idea:..

Nuevamente gracias Pacorrr!!!

08/06/2005, 13:46

Sí señor... buen trabajo.

Está claro que el evaporativo es uno de los mejores sistemas que existen para refrigerar, pero con dos grandes inconvenientes:

- Tamaño.

- Hay que ir rellenando agua.

24/11/2005, 17:21

que buena, no se si la gente sabe apreciar cuanto trabajo te ha llevado esto, parece ser que por acá somos mas comodones y preferimos comprar a exprimirnos los sesos y hacer MODDING!

aqui he visto dos ejemplos, visualmente mas faciles de comprender, sacados de los apuntes de mi uni que tu dejaste.

creo que es lo imprescindible para comprender el funcionamiento.

Treeeeemendo, tu si que sabes.

por lo que veo... calculando el calor generado por los elementos a refrigerar, se pueden deducir las temperaturas que podrias obtener en cualquier sistema.

Personalmente, pienso que en el post te has cebado escribiendo, es muy interesante todo pero te faltaba sintetizar, algo mas comodo de leer.

Joder, con tiempo y arte...lo que se puede llegar a hacer.

En si es una idea genial, lo unico que es el tema de la aparatosidad del invento y su mantenimiento, pero vamos, que esta genial, para mi... supera a muchisimas liquidas del mercado, porque el efecto que conseguimos es como si tuvieramos un area de disipacion enorme.

ya leere mas detenidamente todo

24/11/2005, 18:21

El sisteme evaporativo es uno de los mejores sistemas que hay, de hecho, es el que tuilizan en las centrales nucleares, pero, bajo mi punto de vista, es poco práctico para nuestras RLs.

24/11/2005, 20:42

El sisteme evaporativo es uno de los mejores sistemas que hay, de hecho, es el que tuilizan en las centrales nucleares, pero, bajo mi punto de vista, es poco práctico para nuestras RLs.

Tienes razón, en la parte de limpieza, es poco atractivo. Sin embargo, me hubiera resultado hasta mas complicado hacerme de un radiador de auto. En primera el costo, aqui aunque sea de "deshuesadero" sale muy caro y ni que pensar en uno nuevo... 8O y el trabajo que despues me implicaba desmontar uno.

Además de no tener conocimientos de mecánica automotriz, no tengo todas las herramientas a la mano 8O como para "tasajear un coche viejo", jeje, los radiatas que vi desmontados o de plano habia que reconstruirlos o darles una limpieza con acido para dejarlos presentables, al final es casi el mismo trabajo 8O.

Me he valido de lo que he aprendido en mi profesión para montar un sistema de RL completamente "casero", si hago cuentas posiblemente hasta me halla salido mas caro, pero a diferencia de comprar los componentes en "cash" en una tienda, te puedes dar la libertad de ir "gastando a plazos" y no de golpe 8O.

Personalmente, pienso que en el post te has cebado escribiendo, es muy interesante todo pero te faltaba sintetizar, algo mas comodo de leer.

Tal vez me extendí mucho en la introduccion, pero la verdad es que no quice dejar cabos sueltos

ya que me ha gustado mucho el tema y me la crei cuando puse Teoría... pues... jeje

.

Para completar la parte teórica he hecho un experimento que permitira ver el potencial que tiene este tipo de sistemas.

24/11/2005, 21:36

Hace tiempo que he dejado de subir mensajes a este post. Por diferentes circunstancias: familia, trabajo, etc, etc no habia comentado los avances con mi proyecto.

El enfoque que lo voy a dar es el relacionado con el principio físico que he usado para montar mi RL. Los detalles generales ya los he mencionados lineas atrás. Ahora ha llegado a mis manos una mejor cámara, por lo que ya tengo todas las herramientas para compartir los hallazgos.

El principio al que me refiero: es el "enfriamiento evaporativo de agua". Bajo este principio se han usado para la PC sistemas de RL que se han denominado como "bongs". He hecho algo diferente y me he basado en el diseño de las torres de enfriamiento industriales para usar este principio en la PC.

Bien llego la hora de la experimentación, para demostrar como es que trabaja el sistema.

Objetivo: Desmostrar como funciona el principio de "enfriamiento evaporativo"

Material:

Un ventilador de 8 cms, conectado a un eliminador de bateriar con selector de voltaje (fijado en 7.5 V)
Sonda termica cuya resistencia electrica disminuye al aumentar la temperatura
Termometro de mercurio de -35 a 50ºC calibrado con estandar ASTM
Multimetro analogico (se estropeo el digital)
Cronómetro.

Procedimiento:
1.- Ubicar la sonda termica sobre el bulbo del termometro de mercurio, de tal forma que practicamente esten en contacto durante todo el experimento

2.- Ubicar el conjunto cerca del ventilador, ubicado de tal forma que mantenga un flujo de aire directo sobre el bulbo y la sonda

3.- Ajustar voltimetro para que mida resistencia electrica en el rango 10x (la lectura se multiplica por 10 y se tiene resultado en Omhs)

4.- Llevar a cabo la mediciónes siguientes:

(a) Sin ventilador, tras esperar unos 5 minutos, medir la temperatura y la resistencia. Esto para establecer las condiciones iniciales. Ajustar cronometro a ceros
Es importante no tocar la sonda ni el bulbo en este paso, para no meter errores en la lectura inicial. Dejar unos 5 minutos con el ventilador a pagado para obtener datos reales

(b) Activar ventilador. Activar cronometro. Medir la temperatura y la resistencia tras 30 minutos, para asegurar equilibrio.

(c) Apagar el ventilador. No detener el cronometro. Esperar 5 minutos. Colocar una gota de agua en el conjunto bulbo-sonda. Esperar otros 5 minutos y medir resistencia y temperatura.

(d) Activar ventilador. Tomar datos de temperatura y resistencia a a los 5 minutos.

Resultados:

Este el el arreglo del equipo antes del experimento:

Esta es la lectura despues de esperar 5 minutos con el ventilador apagado, antes de iniciar la primer prueba:

Tras 21 minutos, vemos que el sol esta calentando la habitacion

Al parar la prueba y dejar que se equilibre

Vemos que ha respondido al calentamiento de la habitacion, pero practicamente no hay cambios apreciables en la temperatura.

Ahora colocamos una gota de agua en la zona bulbo-sonda,

yo creo que no esperamos mucho ya que el agua se esta evaporando!!!, encendemos el ventilador

En menos tiempo del que se podria esperar, tenemos un enfriamiento neto de 4.5ºC abajo de la temp ambiente!!!

Las condiciones al final de la prueba son: Humedad ambiental 40%, Tamb: 18ºC. El punto de rocio que hemos obtenido está en 13.5ºC (por tablas esta en aprox 11ºC). El punto de rocio en el que puede ocurrir condensacion esta en los 5ºC.

Conclusion:
Este sistema es mejor que una RL normal de circuito cerrado.

Depende mucho de la humedad ambiental y de como este configurado el equipo. Sin embargo la mas alta temperatura que podemos esperar en el agua del deposito en la zona de enfriamiento es la temperatura de bulbo humedo que en el 100% de humedad es igual a la Tambiente y es igual a la temperatura del punto de rocio del agua.

El potencial "máximo" de enfriameineto del agua que podemos tener está relacionado directamente con la humedad y la temperatura ambientales. Asi vemos que la menor temperatura que podremos alcanzar es la de bulbo humedo.

El limite en el cual puede ocurrir condensación es la temperatura de rocío o "dew point", que esta varios grados mas abajo de la temperatura de bulbo humedo.

Dos parametros deben considerarse antes de pensar en montar un sistema de este tipo: % Humedad y Temperatura de rocío. Una buena forma de saber si sirve o no es monitorear el clima durante un par de semanas, con ayuda de un visor de clima como este:
http://www.singerscreations.com/AboutWeatherWatcher.asp

Para tener un sistema equiparable en rendimiento, deberan tenerse volres de humedad comprendidos entre 30% y 100%, considerando un 100% relativo a la epoca de lluvias.

Saludos

25/11/2005, 02:33

Dios, me lo voy a imprimir para leer todo de camino al curro en el metro,

25/11/2005, 13:23

cojonudo, experimento mas que demostrado, haber si le digo a un colega que se pase por aqui, la va a gozar

05/01/2007, 19:16

cprcrack

Para no meterme en líos de números, a grosso modo, el fenómeno que aprovecha la torre, consiste en enfriar el agua a costa de la pérdida de una parte de su masa en forma de vapor, auxiliado de una corriente continua de aire.

Haber si no me lío: cuando a una gota de agua, le haces pasar una corriente de aire, la gota comenzará a perder parte de su masa en forma de vapor, el cual es arrastrado por la misma corriente de aire.

Durante el cambio de liquido a vapor, las moléculas del agua tienen que absorber energía para abandonar el líquido. Cómo ésta energía es muy grande (pero muy grande) y solo el líquido es el que la tiene, el resultado que se obtiene, es que el liquido reduce su temperatura para mantener la evaporación.

Como la gota no se evapora por completo, después de atravesar la corriente de aire, queda con menos masa y con una temperatura menor. De esta forma la masa de líquido que se escurre, comenzará a enfriar a la masa total de agua del depósito, como en el caso de la torre.

Este proceso de enfriamiento no es infinito, depende de la humedad inicial de la corriente de aire que se usa para evaporar el agua. Y también depende de la temperatura de rocío del medio ambiente en el que se ubica el sistema.

La T de rocío, es la T en la que el agua contenida en el ambiente, comienza a condensar. En las playas o zonas con humedad muy alta, la condensación se da en forma espontánea apenas se alcanza la T ambiente. Esto limita el uso de este tipo de sistemas a climas en los que la humedad ambiental no es permanentemente del 100%.

Un criterio de diseño, basado en la experimentación de muchos años, indica que una buena torre de enfriamiento tendrá una diferencia entre la T minima de la cámara de enfrimiento y la T de rocío de mínimo 5ºC. Menos de eso es imposible lograrlo sin equipos de refrigeración.

Gracias a este fenómeno, puedo tener el procesador a temperaturas por debajo de la T ambiente.

¿Y la condensación?, bueno como la T de rocío en el lugar donde tengo el equipo, es del orden de 8 a 10ºC y en el mejor de los casos como en invierno, hasta de 10 o 15ºC por debajo de la T ambiente, la condensación no puede ocurrir tan facilmente.

La razón es que el agua cuando se enfría muy bien, apenas se queda entre 3 y 5ºC por debajo de la T ambiente, no más que eso. Veamos un ejemplo concreto para que me entiendas mejor pro que no se da la condensación aun a pesar de estar por debajo de la T ambiente.

T Ambiente: 17ºC
T agua en la torre: 12ºC
T mínima de la cámara de enfriamiento: 10ºC
T de rocío: 4 ºC
T del CPU en IDLE: 12-13ºC
T full: 20ºC
Procesador: D 345 3060@4200 MHz

Diferencia entre T minima de la cámara de enfriamiento - T de rocío = 10 - 4 = 6ºC.

Como la menor temperatura de la torre está 6ºC por encima de la T de rocío, la condensación no ocurre.

PD: debo una buena actualización con resultados de la torre. El prototipo ya ha sido dejado atrás y he tomado diversas mejoras en mi nueva torre, la cual tiene apenas 4 meses de haber sido terminada. Actualmente estoy corriendo diferentes pruebas con el CPUBurn para determinar los limites de la torre. Ya les comparto los resultados en cuanto concluya las pruebas.

05/01/2007, 21:31

Iniciado por CygnusX

Para no meterme en líos de números, a grosso modo, el fenómeno que aprovecha la torre, consiste en enfriar el agua a costa de la pérdida de una parte de su masa en forma de vapor, auxiliado de una corriente continua de aire.

Haber si no me lío: cuando a una gota de agua, le haces pasar una corriente de aire, la gota comenzará a perder parte de su masa en forma de vapor, el cual es arrastrado por la misma corriente de aire.

Durante el cambio de liquido a vapor, las moléculas del agua tienen que absorber energía para abandonar el líquido. Cómo ésta energía es muy grande (pero muy grande) y solo el líquido es el que la tiene, el resultado que se obtiene, es que el liquido reduce su temperatura para mantener la evaporación.

Hasta aquí lo entiendo, haber si consigues que entienda el resto... :roll:

Iniciado por CygnusX

Como la gota no se evapora por completo, después de atravesar la corriente de aire, queda con menos masa y con una temperatura menor. De esta forma la masa de líquido que se escurre, comenzará a enfriar a la masa total de agua del depósito, como en el caso de la torre.

Que significa esto? Haber, el agua se evapora gracias al vientillo que le das, y eso hace enfriarse al agua no-evaporada, pero luego, a donde va el vapor de las gotas evaporadas? Fuera de la caja? Vuelve a caer al agua? Si vuelve a caer al agua xq no vuelve a llevar su calor a ésta?

Haber si la base me queda clara: la cosa es enfriar el agua dandole aire? Como puede ser eso mas eficiente que enfriarla con un radiador común?

Haber si consigues explicarmelo como para que lo entienda, que el tema es interesante... :lol:

06/01/2007, 01:32

Mira lineas atrás puse un experimento con el que se puede comprobar. Usé un termómetro de mercurio, un ventilador y una termorresistencia acoplada a un voltímetro. Dale un vistazo, yo creo que muchas de tus preguntas se resolverán mejor. Y lo que a continuación te voy a explicar, creo que me lo entenderás mejor.

Voy a tratar de explicártelo simple: después de que haz hecho ejercicio, digamos después de una media hora de correr en el parque. El cuerpo comienza a liberar líquidos a través de la piel. Principalmente agua. Este mecanismo, es en sí una aplicación del fenómeno del "enfriamiento evaporativo". Cuando una corriente de aire incide sobre esas gotas de agua, estas se empiezan a evaporar, retirando el exceso de calor de la piel, dándonos la sensación de enfriamiento como resultado de esa perdida de agua.

Tanto en este ejemplo, (un tanto burdo pero bastante ilustrativo del fenómeno) como en la torre, el agua que se evapora lo hace a una temperatura constante igual a la T ambiente. Ese vapor pasa a la corriente de aire y se retira sin retornar al sistema. Es decir, a costa de enfriar el agua de esta forma, la masa total de agua se va reduciendo para mantener el proceso contínuo.

¿Porque razón (hablando de temperaturas) es mas eficiente que una RL normal?

En una RL normal: depo-bomba-bloques-radiador-depo, no se necesita de un gran volumen de agua para mantener el sistema, basta con mantener una circulación continua de agua, que retire el calor de los bloques y lo elimine con ayuda del radiador.

En este sistema la menor temperatura que el agua puede alcanzar es la T ambiente y eso suponiendo que poseemos un radiador de longitud infinita y 100% eficiente. Como esto es prácticamente imposible, el agua del circuito se mantiene varios grados por encima de la T ambiente.

En la RL por enfriamiento evaporativo, la temperatura menor que se puede lograr simpre es menor que la T ambiente, por lo que el agua tiende al alcanzar temperaturas por debajo de la T ambiente.

He estado haciendo pruebas con el sistema usando el CPUBurn durante 1 hora. En este caso el micro no tiene overclock. La potencia máxima que disipa bajo estas circuntancias es de 73 Watts aprox.

En esta otra prueba, el micro lo llevé hasta 4187 MHz. Bajo estas circunstancias el micro disipa aprox 100 Watts. De nuevo apliqué el CPUBurn durante 1 hora.

Como puedes ver, la menor temperatura que se puede conseguir (a la que he denominado Temperatura de la cámara de enfriamiento), está varios grados por debajo de la T ambiente, en el experimento 5ºC por debajo.

El agua que no se evapora y retorna al depósito, tiende a aproximarse a la temperatura de la cámara de enfriamiento, aun cuando se somete al 100% de carga en el CPU. Cuando se retira la carga y el CPU retorna a niveles de uso del 0% (IDLE), los gráficos muestran como la torre obliga a que las condiciones iniciales se restablezcan bastante rápido: entre 10 y 15 minutos después de finalizada la prueba (micro sin OC).

En el caso del micro con OC, ese tiempo de recuperación, se exteiende hasta 35-40 minutos

Durante ese tiempo, el volumen de agua del depósito se ha reducido a un ritmo constante, ya que el agua la retira el aire en forma de vapor no condensante.

Sin OC, esa velocidad de evaporación es del orden de 90 ml/hr.

Con OC, esa velocidad es de aprox 120 ml/hr.

Pero en ambos casos, la torre se mantiene prácticamente con pocos grados de diferencia. Para definir correctamente las temperaturas de equilibro, voy a hacer pruebas de 2 y 4 hrs con el CPUBurn.

Asi mismo, voy a reinstalar el disipador inbox del micro, para cotejar los resultados, y de esta forma obtener una comparativa mas completa.

06/01/2007, 04:37

wau! q pasada, creo que ya he entendido más o menos como va, sobre todo el hecho de que se pierdan 100 ml/h me ha hecho que la cosa encaje. Los graficos tiene unos datos envidiables, la verdad es que la eficiencia de tu sistema es espectacular. 8)

Aunque le veo un inconveniente para casos más normales (jiji es q tu caso es la caña): se pierde +o- 1 litro cada 10 horas! Supongo que el deposito tendrá que ser enorme, y además tendrás que rellenarlo de vez en cuando... cada cuanto lo llenas con cuanta cantidad?

Otra cosa: el sistema no hace que la habitación en la que está tenga un ambiente cada vez más humedo y por lo tanto el sistema vaya rindiendo un poco peor a medida que la humedad del ambiente aumenta? Se nota la humedad en el ambiente? Y la temperatura de la habitación aumenta aunque sea un poco?

Saludos crack.

PD: Yo en mi pueblo como hay mucha humedad usamos unas "Bolas secas", se llaman así

que deshumidifican el ambiente con una especie de sal que recoje el agua y luego ésta cae al fondo de la bola. Crees que se podría convinar en tu sistema para crear un "circuito" que no humidifique mucho el ambiente o que consiga incluso hacer que la pérdida de agua sea mucho menor? (aunque probablemente ésto tambien empeoraria el rendimiento, pero habría que ver en que medida...)

06/01/2007, 07:10

Gracias, pero me falta mejorar mucho las gráficas, sin embargo espero que te hallan ayudado con la explicación.

Efectivamente, este tipo de sistemas requieren "una recarga de combustible", y creo yo es su principal desventaja. Sin embargo como experimento me gusta y más porque todo lo construí en casa

.

Por el momento creo que lo tendré en uso un rato más, hasta que haga una actualización, pero aun eso solo son planes.

Otro punto en contra es el tema referente al ingreso de polvo. Desde un punto de vista práctica, esto hasta es benéfico, ya que me permite mantener una atmósfera mas limpia en la habitación. Lo malo es a la hora de limpiar, pero la verdad es que es muy poco y para nada me pesa darle mantenimiento ya que sus prestaciones bien valen la pena.

El depósito tiene un volumen total de: 9.53 lts. Pro el tipo de bomba que uso (sumergible), hay un volumen que no puedo usar, está definido por la altura de succión de la bomba. Descontando ese volumen unos 3.53 lts aprox. Quedan disponibles para el enfriamiento 6 lts.

Estos 6 lts son los que le dan la autonomía al sistema.

Micro sin OC 6000/90 = 66.6 hrs (poco mas de dos días y medio de operación continua)
Micro con OC 6000/120 = 50 hrs (poco mas de dos días continuos)

Difícilmente he llegado a superar 6 hrs de uso continuo en promedio 3 hrs es lo máximo.

En promedio cada 20 dias mas o menos le doy una limpieza general y recargo agua.

Algunas fotos de la torre

Los elementos que usé

La torre terminada antes de instalarla al lado de la PC

Ahora algunos detalles de los componentes:

Depósito: 9.53 lts total, 6 lts efectivos.
Bomba: tipo sumergible: 1600 lts/hr nominales. 600 lts/hr reales. 1.2 m de columna.

La bomba impulsa el agua del depósito hacia el bloque del CPU

De allí el agua pasa al bloque de la VGA

Al retornar al a torre, esta agua "caliente" primero ingresa al cambiador de calor.

Este cambiador se ubica justo debajo de la cámara de enfriamiento, en la zona de mas baja temperatura posible. De esta forma, el agua "más caliente" entra en contacto con la más fría, aprovechando de esta forma todo el potencial de enfriamiento.

Luego que el agua ha circulado por el cambiador de tubos de cobre de un paso (equivalente a 1.6 m de longitud). Pasa a una cámara de dispersión.

En esta cámara he incorporado un ventilador adaptado para manejar agua. Su función básicamente es la de dispersar el agua sobre la cámara de enfriamiento.

Como se aprecia en las fotos, la cámara de enfriamiento, es un conjunto de 6 rejilas verticales de tela de mosquitero. Su función es la de mantener una película permanente de agua.

Sobre la cámara está ubicado un ventilador de 12 cms. Este ingresa el aire directamente sobre las rejillas verticales. De esta forma proporciona la corriente contínua de aire que permite llevar a cabo el enfriamiento evaporativo.

El agua se enfría y evapora a la vez en esta sección de la torre, para finalmente retornar al deposito, reiniciando el ciclo.

El aire sale por el frente de la torre. Debido a lso cambios de dirección, el aire pierde presión, por lo que es necesario extraerlo de la torre. Para ello en el frontal diseñé un ducto cuadrado equipado con un ventilador de 8 cms

Ahora bien, el aire en la habitación no se satura, aun a pesar de que el volumen de agua se ve que es mucho. Sin embargo estamos hablando de un litro de agua en diez horas de operación. Y como normalmente la ocupo máximo unas 6 horas (muy rara vez), ni se nota. Además en la habitación tengo buena ventilación y no hay forma de que se acumule la humedad tanto como para para reducir su rendimiento