Entenda por que eletrônicos superaquecem — e como isso os danifica

Desde notebooks até TVs, todo eletrônico utilizado no dia a dia esquenta um pouco. Isso acontece por um efeito natural da relação entre a eletricidade que os faz funcionar e os meios por onde a corrente circula. Fios, traços em placas lógicas e componentes como resistores e capacitores — além dos próprios circuitos integrados de todos os tipos e tamanhos — acabam esquentando conforme o uso.

O fenômeno normal e, até aqui, inevitável, mas há pontos importantes a considerar na relação entre o funcionamento dos seus aparelhos e a quantidade de calor que eles geram — e até que ponto é seguro expor componentes à alta temperatura. A seguir, abordamos esse assunto mais a fundo de forma que você compreenda por que o seu eletrônico esquenta, e qual é o efeito do calor na performance e também na durabilidade dos seus dispositivos.

Eletricidade e calor

Há uma relação intima entre a circulação de energia elétrica e o aquecimento de circuitos eletrônicos. O efeito é um fenômeno físico, que ocorre em virtude do fato de que qualquer condutor oferece algum nível de resistência à passagem da corrente elétrica.

De maneira mais simples, quando você liga seu PC, a energia que circula pelos cabos, fios, traços na placa-mãe ou circuitos lógicos no interior de chips encontra algum nível de resistência física à sua passagem. Como energia não desaparece e não pode ser destruída, o efeito dessa resistência é medido em calor.

Embora natural, o calor emitido durante o funcionamento de um eletrônico tem alguns efeitos negativos. Além de um índice de ineficiência — o calor pode ser entendido como uma quantidade apreciável de energia que não está virando informação, por exemplo —, as altas temperaturas podem representar custos enormes de manutenção e degradação da qualidade dos circuitos eletrônicos, reduzindo sua vida útil.

Exemplos de danos causados por calor

Circuitos eletrônicos em nossos equipamentos atuais são estruturas microscópicas, delicadas e de alta sofisticação. Quando expostas a calor excessivo, essas estruturas podem sofrer danos físicos irreparáveis, tornando o componente inutilizável. Um exemplo simples de dano por calor ocorre quando um processador é submetido a um overclock agressivo, ou opera sem nenhum tipo de controle de temperatura.

Além desse tipo de dano, em que o estrago ocorre em poucos instantes dada a exposição a uma temperatura muito alta e fora dos parâmetros de design do componente, o calor excessivo pode ter um efeito acumulado ao longo do tempo. Se seu dispositivo funciona o tempo todo perto do limite de temperatura, há chances de que esse regime de funcionamento esteja lentamente danificando estruturas internas do seu equipamento, encurtando a vida útil até um ponto sem retorno em que o aparelho deixa de funcionar.

Outro tipo de dano provocado pelo calor é o de ruptura de pontos de solda. Consoles de PlayStation 3 (PS3) e Xbox 360 eram particularmente sensíveis ao problema. Quando aqueciam demais, os videogames de Sony e Microsoft iam lentamente derretendo pontos de solda que ligavam processadores às placas-mãe. Dependendo do ponto de solda rompido, o console podia deixar de funcionar e precisava ser submetido a um complexo processo de reparo.

Todo equipamento eletrônico gera calor quando em funcionamento porque todo meio oferece algum tipo de resistência à corrente. Mas por que seu PC esquenta muito mais do que o seu relógio inteligente ou celular? A razão para os diferentes níveis de calor gerados por circuitos está no design de cada um deles. Seu PC é projetado para funcionar com um nível de dissipação térmica — ou a capacidade de trocar calor com o ambiente, geralmente medida em Watts — muito maior do que a do seu relógio de pulso.

Essa característica permite que seu PC tenha muito mais performance, mas como precisa desaguar muito mais calor, tende a ser bem maior e emitir mais barulho. Por outro lado, seu relógio de pulso não pode esquentar muito porque vai liberar calor de forma passiva, já que não há espaço para uma ventoinha. A contrapartida é que o relógio vai gastar muito menos eletricidade para funcionar, tornando-o adequado para ser alimentado por uma bateria.

Essa realidade revela um aspecto importante: quanto maior é a capacidade de processamento, geralmente, maior é o calor gerado pelo equipamento. Em casos extremos, como em datacenters ou fazendas de mineração de criptomoedas, o calor gerado por centenas de máquinas rodando a 100% o tempo todo é um enorme problema técnico, que representa custos de operação na casa dos milhões de dólares.

Recentemente, a Microsoft tem colocado servidores no fundo do mar para usar a água na refrigeração de seus equipamentos. Como a água tem uma capacidade maior de troca de calor do que o ar, o datacenter submerso tende a rodar mais frio e gasta menos energia. Além disso, ele pode representar uma economia grande no médio e longo prazo por conta da diminuição de despesas relacionadas ao gasto com ar-condicionado e à própria troca de máquinas com defeito por conta do calor.

O sonho dos supercondutores

Você talvez já tenha ouvido falar em supercondutores. São materiais com uma capacidade fundamental: a de permitir a circulação da corrente elétrica sem oferecer resistência à sua passagem. Um eletrônico com circuitos feitos com um material desse tipo teria uma performance dezenas de vezes superior a um equivalente atual, além de ser muito mais eficiente energeticamente e não esquentar durante o uso.

Pesquisadores vêm trabalhando há algumas décadas na busca desse tipo de material. Já é possível manter materiais como supercondutores a temperaturas muito baixas e, atualmente, investiga-se materiais que ofereçam esse comportamento a temperaturas ambiente.

Com informações de Element5, Mashable, TechPenny e Engadget