Refrigerar la Raspberry Pi

La Raspberry Pi es simplona. Una placa, sin más. Sin carcasa, sin almacenamiento, … y sin elementos de disipación del calor ni pasiva ni activa. Refrigerar la Raspberry Pi es importante; si le exiges, la temperatura asciende, y sólo el aire que rodea la placa y la CPU, la ”enfría”. La temperatura puede irse a los 75ºC, incluso 80ºC, pero tranquilos, que la ICE Tower viene al rescate.

Y antes de empezar… ¿sabes cómo funciona el sistema de refrigeración de un coche de combustión? Piénsalo unos segundos, porque te ayudará a entender algunas cosas que explicaremos.

¿Cómo afecta el calor a la Raspberry Pi?

Todos los dispositivos modernos se protegen del exceso de calor en su CPU bajando la velocidad de procesado. Cuantos menos megahercios, menos consumo de energía y, por ende, menos generación de calor. A este mecanismo de protección se le denomina Thermal Throttilng, y arranca a los 80ºC en la Pi. 85ºC pueden la muerte del animalillo. Los modelos B+ y 4 tienen un primer límite a los 60ºC y un segundo a los 80ºC.

El efecto inmediato es que baja el rendimiento del dispositivo. Someter a esos esfuerzos continuamente al dispositivo, podría dañarlo. De hecho algunos teléfonos, como medida de protección adicional, se apagan, pero no me consta que la Raspberry Pi haga eso. Por tanto, refrigerar la Raspberry Pi es importante.

¿Cómo saber qué temperatura tiene la Raspberry Pi?

Hay diversas formas de hacerlo, como usar línea de comandos. Yo he instalado la aplicación RPI Monitor que, además de la temperatura, proporciona otros datos interesantes como la carga de CPU, la memoria disponible, etc.

¿Qué hacer para bajar la temperatura de la Raspberry Pi?

Con temperaturas “normales” de trabajo, no debes hacer nada, pero si observas que esas temperaturas alcanzan valores considerables durante períodos “largos”, debes usar algún mecanismo de disipación, bien pasiva, bien activa para refrigerar la Raspberry Pi.

Hace años puse un ventilador de los que usamos en verano (sí, de esos grandes, con pie y todo) para refrigerar un disco duro pinchado en un dock porque podías freír huevos en él debido al intenso y perdurado esfuerzo al que lo estaba sometiendo. Puedes hacer eso… pero no ganarás un premio de decoración, ¿verdad?

Bajar la temperatura es un tema de termodinámica… ¡con la física hemos topado!

Soluciones pasivas 

  • Carcasa de aluminio: carcasa que cubre toda la Raspberry Pi. Absorbe el calor (el aluminio es uno de los mejores metales para la conducción del calor) y se distribuye en toda la superficie de la carcasa. Al tener una gran superficie, en comparación con la superficie de la CPU, la capacidad de transmitir ese calor al medio (el aire) es muy, muy superior.
  • Disipador de aluminio: el principio físico es el mismo que con la carcasa, pero a base de láminas, perpendiculares a la CPU, en contacto con el aire. Trabaja con el mismo principio que las láminas de un radiador de coche.

Soluciones activas

  • Carcasa con ventilador: ¿qué te voy a contar? Pues es la típica solución que tenemos en todos los ordenadores, con una carcasa de plástico y un ventilador integrado que saca el aire adentro.
  • ICE Tower: disipador metálico con ventilador incorporado, combinando disipación pasiva y activa. Trabaja con el mismo principio que un radiador de coche con el aire forzado del ventilador. No me consta que las láminas de disipación sean de aluminio.

La ICE Tower para refrigerar la Raspberry Pi

Es una torre bastante alta, compuesta por 4 pilares que sostienen varias láminas metálicas dispuestas horizontalmente, encargadas de hacer lo mismo que hace las láminas de un radiador de coche: incrementar la superficie en contacto con el aire para eliminar calor.

La torre incorpora un ventilador, que puede girar a 2 velocidades, y que fuerza el paso de aire entre dichas láminas. El ventilador está iluminado con luces led que van cambiando de color (no todo va a ser refrigerar la Raspberry Pi 😉)

Tranquilo, si eres un tío soso y desaborido, hay un ventilador adicional que no lleva luces led. Quitas uno, pones el otro y ya tienes tu Raspberry Pi súper muerma…con lo bonito que es tener un árbol de Navidad 24×7

El montaje es muy sencillo. Sigue las instrucciones del manual que vienen en la caja, aunque yo te recomiendo que ese lo quemes y te mires este otro.

Sed pacientes si tenéis una Raspberry Pi 3B o 3B+ a la hora de colocar sobre la CPU la cinta térmica. ¡Ojo! Hay que poner las 3 tiras para que haya contacto con la torre de disipación.

ICE Tower

Resultados obtenidos

Contexto

Las condiciones ambientales cuentan a la hora de favorecer o no el calentamiento de cualquier dispositivo. Mi Raspberry Pi se encuentra en una habitación donde la temperatura es de unos 28ºC en verano.

En mi Raspberry Pi hay servicios de infraestructura de los que depende mi red, entre otras cosas, por lo que no puedo permitirme el lujo de que la Raspberry Pi se ralentice o falle, especialmente cuando le doy caña con algunos experimentos caseros que hago de tanto en cuanto.

Método

No me he dedicado a hacer tests de carga y a tomar mediciones. He dejado la Raspberry Pi unos días trabajando, la he parado, le montado la ICE Tower y la he arrancado. Al cabo de unos días he sacado una gráfica de temperatura, que es la que podéis ver más abajo.

No veréis en la gráfica temperaturas sobrepasando los 60ºC ¿Por qué? La SD se corrompió antes de comprar la ICE Tower. Tuve que reinstalar todo el sistema operativo, con lo que las mediciones de RPI Monitor de la gráfica son tras la reinstalación, llevando la Raspberry Pi sólo servicios de red básicos, sin más, lo que no implica una carga pesada para ella.

El ventilador lo he conectado al pin de v3 y al de 5v (dos velocidades de giro del ventilador).

Efecto

El efecto de introducir la ICE Tower conectada al pin de 3v se ve claramente en esta gráfica de temperatura.

Gráfica temperatura

La parte alta de la curva corresponde a la ventilación sin ayudas de ningún tipo. La CPU está en un los 60ºC.

Luego hay una caída, porque he parado la Raspberry Pi para montarle el gadget. Al arrancarla nuevamente vemos que la temperatura se mantiene a unos 40ºC, ¡20ºC menos!

Por tanto:

  • Sin disipación la temperatura está en los 60ºC, algún pico de 75ºC
  • Con el ventilador conectado al pin de 3v la CPU ronda los 40ºC (habitualmente 38ºC), con algún pico de 50ºC al hacer actualización de los paquetes del sistema.
  • Sin ventilador (desenchufas el cable rojo del pin de alimentación), la temperatura roza los 45ºC

Conclusión

El descenso de temperatura es notable: 20ºC en líneas generales.

Podría conectar el ventilador al pin de 5v. Tendría más aire forzado y debería bajar más la temperatura, pero no he experimentado un cambio sustancial, por lo que no me merece la pena el consumo adicional y el ligero aumento del murmullo. Un día de estos os hago pruebas de carga que lleven la CPU al límite (con el software stressberry), pruebo y actualizaré los datos de este post.

Pros:

  • La placa queda súper estable, a pesar de que la ICE Tower es un tocho.
  • Es la mejor solución, en mi experiencia, para rebajar el calor en la Raspberry Pi.
  • El manual en PDF está genial.
  • Todo el material que se requiere, incluyendo destornillador, está incluido.
  • Si eres un muermo, tienes un ventilador sin luces de colores.
  • Silencioso, incluso conectado al pin de 5v.

Contras:

  • Es un tocho; no lo puedes esconder en una carcasa, así que tienes que tener la Raspberry Pi “en pelotas”.
  • La torre no entra en contacto con la CPU en la Raspberry Pi 3 B/B+, teniendo que usar todas las tiras de cinta térmica.
  • Con las 3 tiras de cinta térmica sobre la CPU, me queda la duda de si podría haber más contacto con la CPU (falta material), o si se ejerce una presión excesiva sobre ella (sobra material).
  • Cables de alimentación un poco cortos para mi gusto.