Vento Iônico:Refrigerando seu computador utilizando tecnologia espacial

Esta tecnologia é nova para o grande público, ainda que já seja utilizada na correção de órbitas e trajetórias de satélites. De fato, agências espaciais em todo mundo falam da possibilidade de explorar planetas e outros sistemas solares, utilizando motores iônicos.

Motores iônicos são utilizados para correção de órbita de satélites.

No caso do motor iônico, a energia elétrica vinda de diversas fontes, tais como reatores nucleares ou painéis solares, carrega eletricamente átomos de um gás.

Tal eletrização faz com que o gás seja expelido em altas velocidades, gerando o empuxo para o satélite ou nave.

Voltando a Terra é possível ver o uso do vento iônico em modernos secadores de cabelos  sendo o mesmo princípio empregado no projeto de um eficiente sistema de refrigeração. Diferentemente dos motores iônicos de naves espaciais, o gás passa a ser o ar que respiramos, onde após a ionização, ocorre o deslocamento do ar.

Criando-se um aparato que permita, tal fluxo de ar passar pelo processador de um computador, renovando o ar interno com o ar mais frio vindo do lado externo, ao gabinete, teremos no final das contas um eficiente sistema de refrigeração para computadores.

A primeira versão foi para Desktops

Em 2007, uma empresa chamada Tessera, especializada em encapsulamento de CIs com sede em São José na Califórnia, desenvolveu a ideia de um cooler iônico para desktops.

Também conhecido como Cooler EHD, Cooler Eletro-Hidrodinâmico, dois anos mais tarde, a Tessera desenvolveu uma versão com dimensões bem menores, permitindo que o mesmo princípio seja aplicado aos cada vez menores notebooks.

Pesquisadores da empresa Tessera e da Universidade de Washington, apresentaram detalhes do sistema de refrigeração iônico no IEEE semi – Therm Symposium, um Simpósio dedicado à concepção térmica de sistemas e componentes eletrônicos.

Dentro do Notebook

De fato, o resfriador iônico licenciado pela Tessera, baseou-se no trabalho do professor de Engenharia Elétrica da Universidade de Washington, Alexander Mamishev e seus colegas.

O grande marco do sistema é não necessitar de peças móveis, permitindo silêncio no processo. Algo muito almejado por diversos profissionais multimídia, por exemplo.

Cooler iônico e sua respectiva fonte de alta tensão. Os 12 V da bateria são elevados até 3.000 V.

Refrigeração em notebooks e netbooks é uma questão muito delicada, pois, por um lado, o espaço entre placas e componentes, obviamente menor se comparado a um desktop, gera tanto ou mais calor quanto seus primos maiores.

Como funciona

O ar é ionizado permitindo o deslocamento do ar.

O refrigerador iônico fica acomodado próximo a um orifício que permite contato com o ar externo ao computador. Para que o calor gerado por componentes internos chegue até o sistema, tubos conduzem o ar quente para dentro do refrigerador.

Internamente temos dois eletrodos, um emissor e outro receptor. Quando submetidos a tensão de 3.000 volts, os íons vão do emissor (eletrodo Corona) ao receptor (eletrodo Coletor), levando consigo moléculas neutras de ar. Este movimentação elétrica “cria” uma brisa, fazendo com que o ar quente saia, sendo substituído por ar frio do exterior do notebook.

Muitas Vantagens

• Redução total do ruído apresentado por ventoinhas convencionais;
• Redução substancial da espessura de produtos e dispositivos eletrônicos;
• Maior flexibilidade nas dimensões de aparelhos, bem como, no custo dos mesmos;
• Aumento da eficiência da refrigeração com ampliação da autonomia da bateria do produto.

A eficiência surpreende

Perfil característico do deslocamento de ar, utilizando uma  ventoinha para computador

A eficiência do cooler iônico é surpreendente: quando comparado a coolers convencionais, instalados em notebooks. Nos primeiros protótipos, um sistema para computadores ultracompactos foi utilizado para comparação.

O consumo médio do sistema convencional é de 11W, sendo que o os primeiros protótipos EHD consumiam 23W com uma eficiência ligeiramente superior, algo em torno de 30%.

Depois de diversos aperfeiçoamentos, a comparação com sistemas convencionais teve a inclusão de notebooks de alta performance.

Enquanto coolers de notebooks compactos consomem 11W e outros modelos de alta performance 32W, o novo sistema EHD é capaz de desenvolver uma eficiência 620% superior ao cooler do modelo compacto e 220% acima de sistemas para notebooks de alta performance, sendo que o consumo fica em torno de 30W.

Perfil característico do deslocamento de ar para o sistema EHD.

Através dos gráficos de velocidade do deslocamento de ar, podemos comprovar a melhor eficiência do cooler iônico.

Utilizamos dois caminhos simples para interpretar os resultados:

a) na primeira, comparemos o comprimento de cada um dos vetores, setas, dos gráficos.

Se colocarmos cada uma das setas uma na frente da outra e medirmos o comprimento total, veremos que o sistema EHD dará um comprimento maior, indicando um maior deslocamento de ar;

b) outra forma é avaliar a envoltória, curva que contorna as pontas dos vetores, e calcularmos suas respectivas áreas, novamente será possível observar a maior eficiência do sistema iônico.

Os desafios da tecnologia

Um dos desafios vencidos no projeto do sistema de refrigeração iônico em um notebook, é elevar a tensão de 12 volts da bateria do aparelho para um nível de 3.000 Volts.

Utilizando como base, uma fonte de alimentação de lâmpadas fluorescentes, foi possível aos pesquisadores da Universidade construir um conversor de três centímetros quadrados.

Os primeiros materiais empregados nos eletrodos, apresentaram rápido desgaste.

O segundo maior desafio ainda em estudo é quanto à durabilidade. Manter filamentos em condições de trabalho de no mínimo 30.000 horas é uma das metas atuais dos pesquisadores.

Novos materiais estão sendo empregados nos eletrodos, propiciando durabilidade 40 vezes maior.

O uso de materiais inadequados leva a um rápido desgaste dos eletrodos, porém, os estudos já avançaram para materiais mais apropriados, como podemos ver pela figura.

Câmara de ensaio: avaliação dos efeitos da poeira comum de residências no sistema iônico.

Outro ponto é certificar-se de que a poeira, tão prejudicial aos primos com peças móveis, ventoinhas, não vá prejudicar o sistema iônico. Diversos ensaios controlados estão estudando os efeitos ao cooler, principalmente, na presença de poeira doméstica.

Em breve no seu computador

O vice Presidente sênior da Interconnect, uma divisão de componentes e materiais da Tessera, Craig Mitchell, acredita que o novo produto possa ser comercializado já em 2010. Contudo ainda ninguém sabe se tal tecnologia estará de fato madura e confiável para estar em nossos notebooks tão rapidamente.

É inegável que só existem vantagens, menor consumo, ausência de ruído, nenhuma necessidade de componentes móveis. É interessante notar que os computadores, ainda no século 21, não conseguiram se livrar totalmente de peças móveis. Com o atrito, o dispêndio de energia é muito maior, reduzindo a autonomia de baterias, bem como, deixando o aparelho mais susceptível a danos em caso de quedas.

Experiências mundo a fora

O cooler iônico está chegando e a curiosidade sobre ele só tende a aumentar. Nós encontramos muitas referências sobre pessoas montando seus próprios protótipos.

Este desktop com um cooler iônico experimental que você está vendo na figura, teve um custo aproximado de R$75,00 e tem um tempo aproximado de uma hora para ser montado.

São listados entre os materiais a serem utilizados na montagem: carcaça de uma ventoinha, a caixa cilíndrica de  discos, desses encontrados em grandes lojas com 25 ou 50 discos dentro, entre outros.

A arma secreta de todo o projeto é o uso de componentes de um purificador de ar iônico, mas possivelmente poderá ser adaptado o uso de outras fontes.

Se você estiver interessado em aventurar-se, lembre-se: partes do aparelho estarão trabalhando com alta voltagem e ainda que a corrente não seja muito alta, sempre existem riscos caso o setor de alta tensão seja tocado acidentalmente.

Divirta-se com o seu projeto. O endereço do experimento(em inglês):Cooler iônico experimental

Fonte: Universo PC