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Ventilador de computadora

Seis ventiladores de 80 mm, componentes habituales en ordenadores personales anteriores (ya sea en pareja o combinados con ventiladores de otros tamaños)
Un ventilador de PC de 30 milímetros (1,2 pulgadas) en un chasis cuadrado de plástico negro que reposa sobre el eje de uno circular de plástico translúcido de 250 mm (9,8 pulgadas) de tamaño.

Un ventilador de computadora es cualquier ventilador dentro o conectado a una caja de computadora que se utiliza para refrigeración activa . Los ventiladores se utilizan para atraer aire más frío hacia la caja desde el exterior, expulsar aire caliente desde el interior y mover el aire a través de un disipador de calor para enfriar un componente en particular. En las computadoras se utilizan ventiladores axiales y, a veces, centrífugos (soplador/jaula de ardilla). Los ventiladores de computadora suelen venir en tamaños estándar, como 92  mm, 120  mm (el más común), 140  mm e incluso 200-220 mm. Los ventiladores de computadora se alimentan y controlan mediante conectores  de ventilador de 3 o 4 pines .

Uso de un ventilador de refrigeración

Mientras que en los primeros ordenadores personales era posible enfriar la mayoría de los componentes mediante convección natural ( refrigeración pasiva ), muchos componentes modernos requieren una refrigeración activa más eficaz. Para enfriar estos componentes, se utilizan ventiladores para alejar el aire caliente de los componentes y atraer aire más frío sobre ellos. Los ventiladores conectados a los componentes se utilizan normalmente en combinación con un disipador de calor para aumentar el área de la superficie calentada en contacto con el aire, mejorando así la eficiencia de la refrigeración. El control de los ventiladores no siempre es un proceso automático. El BIOS de un ordenador puede controlar la velocidad del sistema de ventiladores integrado en el ordenador. Un usuario puede incluso complementar esta función con componentes de refrigeración adicionales o conectar un controlador de ventilador manual con perillas que ajusten los ventiladores a diferentes velocidades. [1]

En el mercado de los equipos compatibles con IBM PC , la fuente de alimentación (PSU) de la computadora casi siempre utiliza un ventilador de extracción para expulsar el aire caliente de la PSU. La refrigeración activa en las CPU comenzó a aparecer en el Intel 80486 y, en 1997, era estándar en todos los procesadores de escritorio. [2] Los ventiladores de chasis o caja, generalmente un ventilador de extracción para expulsar el aire caliente desde la parte trasera y, opcionalmente, un ventilador de entrada para atraer aire más frío por la parte delantera, se volvieron comunes con la llegada del Pentium 4 a fines de 2000. [2]

Aplicaciones

Un ventilador axial de ordenador de 80 mm × 80 mm × 25 mm

Ventilador de caja

Ventiladores de la caja de la computadora: parte delantera y trasera

Los ventiladores se utilizan para mover el aire a través de la carcasa de la computadora. Los componentes dentro de la carcasa no pueden disipar el calor de manera eficiente si el aire circundante es demasiado caliente. Los ventiladores de la carcasa se pueden colocar como ventiladores de entrada , que aspiran el aire exterior más frío a través de la parte delantera o inferior del chasis (donde también puede pasar por los bastidores de los discos duros internos), o ventiladores de extracción , que expulsan el aire caliente por la parte superior o trasera. Algunas carcasas de torre ATX tienen una o más rejillas de ventilación y puntos de montaje adicionales en el panel lateral izquierdo donde se pueden instalar uno o más ventiladores para soplar aire frío directamente sobre los componentes de la placa base y las tarjetas de expansión, que se encuentran entre las mayores fuentes de calor.

Los ventiladores axiales estándar para cajas tienen 40, 60, 80, 92, 120, 140, 200 y 220 mm de ancho y largo. Como los ventiladores para cajas suelen ser la forma de refrigeración más visible en una PC, los ventiladores decorativos están ampliamente disponibles y pueden estar iluminados con LED , hechos de plástico reactivo a los rayos UV y/o cubiertos con rejillas decorativas. Los ventiladores y accesorios decorativos son populares entre los modders de cajas . Los filtros de aire se utilizan a menudo sobre los ventiladores de entrada, para evitar que el polvo entre en la caja y obstruya los componentes internos. Los disipadores de calor son especialmente vulnerables a obstruirse, ya que el efecto aislante del polvo degradará rápidamente la capacidad del disipador de calor para disipar el calor.

Ventilador de fuente de alimentación

Si bien la fuente de alimentación (PSU) contiene un ventilador, con pocas excepciones, no se debe utilizar para ventilar la caja. Cuanto más caliente esté el aire de entrada de la PSU, más se calentará la PSU. A medida que aumenta la temperatura de la PSU, disminuye la conductividad de sus componentes internos. Una conductividad reducida significa que la PSU convertirá más energía eléctrica de entrada en energía térmica (calor). Este ciclo de aumento de temperatura y disminución de la eficiencia continúa hasta que la PSU se sobrecaliente o su ventilador de refrigeración gire lo suficientemente rápido como para mantener la PSU adecuadamente abastecida con aire comparativamente frío. La PSU se monta principalmente en la parte inferior en las PC modernas, y tiene sus propias rejillas de entrada y salida dedicadas, preferiblemente con un filtro de polvo en su rejilla de entrada.

Ventilador de CPU

Funcionamiento del ventilador de la CPU Thermalright Le Grand Macho RT

Se utiliza para enfriar el disipador de calor de la CPU (unidad central de procesamiento). Para enfriar eficazmente una fuente de calor concentrada, como un circuito integrado de gran escala, se necesita un disipador de calor, que puede enfriarse mediante un ventilador; [3] el uso de un ventilador por sí solo no evitará el sobrecalentamiento del chip pequeño.

Ventilador de la tarjeta gráfica

ASUS GeForce GTX 650 Ti , una tarjeta gráfica PCI Express 3.0 ×16 , que utiliza dos ventiladores para refrigeración

Se utilizan para enfriar el disipador de calor de la unidad de procesamiento gráfico o la memoria en las tarjetas gráficas . Estos ventiladores no eran necesarios en las tarjetas más antiguas debido a su baja disipación de energía, pero la mayoría de las tarjetas gráficas modernas diseñadas para gráficos 3D y juegos necesitan sus propios ventiladores de refrigeración dedicados. Algunas de las tarjetas de mayor potencia pueden producir más calor que la CPU (disipando hasta 350 vatios [4] ), por lo que una refrigeración eficaz es especialmente importante. Desde 2010, se han lanzado tarjetas gráficas con ventiladores axiales o un ventilador centrífugo también conocido como soplador, turbo o ventilador de jaula de ardilla.

Ventilador del chipset

Se utiliza para enfriar el disipador de calor del puente norte del chipset de una placa base ; esto puede ser necesario cuando el bus del sistema está significativamente overclockeado y disipa más energía de lo habitual, pero puede ser innecesario en otros casos. A medida que se integran más funciones del chipset en la unidad central de procesamiento , se reduce el papel del chipset y también la generación de calor.

Refrigeración del disco duro

Se pueden montar ventiladores junto a la unidad de disco duro o sobre ella para enfriarla. Los discos duros pueden producir un calor considerable con el tiempo y son componentes sensibles al calor que no deberían funcionar a temperaturas excesivas. En muchas situaciones, la refrigeración por convección natural es suficiente, pero en algunos casos pueden ser necesarios ventiladores. Estos pueden incluir:

Múltiples propósitos

Se utiliza un pequeño ventilador para dirigir el aire a través del disipador de calor de la CPU de una computadora portátil.

Un ventilador de caja puede montarse en un radiador conectado a la caja, que funciona simultáneamente para enfriar el fluido de trabajo de un dispositivo de refrigeración líquida y para ventilar la caja. En las computadoras portátiles , un solo ventilador a menudo enfría un disipador de calor conectado tanto a la CPU como a la GPU mediante tubos de calor . En las computadoras portátiles para juegos y las estaciones de trabajo móviles , se pueden usar dos o más ventiladores de alta resistencia. En los servidores montados en bastidor , una sola fila de ventiladores puede funcionar para crear un flujo de aire a través del chasis de adelante hacia atrás, que se dirige mediante conductos pasivos o cubiertas a través de los disipadores de calor de los componentes individuales .

Otros fines

Con menor frecuencia, los ventiladores se utilizan para otros fines, como:

Características físicas

Debido a la baja presión y los flujos de aire de alto volumen que crean, la mayoría de los ventiladores utilizados en las computadoras son del tipo de flujo axial ; centrífugos y de flujo cruzado . [7] Dos especificaciones funcionales importantes son el flujo de aire que se puede mover, generalmente expresado en pies cúbicos por minuto (CFM), y la presión estática. [8] Expresado en decibeles, el valor del volumen del sonido también puede ser muy importante para las computadoras del hogar y la oficina; los ventiladores más grandes generalmente son más silenciosos para el mismo CFM.

Dimensiones

Las dimensiones y los orificios de montaje deben ser adecuados para el equipo que utiliza el ventilador. Normalmente se utilizan ventiladores con marco cuadrado, pero también se utilizan marcos redondos, a menudo para poder utilizar un ventilador más grande que el que permitirían los orificios de montaje (por ejemplo, un ventilador de 140 mm con orificios para las esquinas de un ventilador cuadrado de 120 mm). El ancho de los ventiladores cuadrados y el diámetro de los redondos se indican normalmente en milímetros. La dimensión indicada es el ancho exterior del ventilador, no la distancia entre los orificios de montaje. Los tamaños más habituales son 40 mm, 60 mm, 80 mm, 92 mm, 120 mm y 140 mm, aunque también están disponibles tamaños de 8 mm, [9] 17 mm, [10] 20 mm, [11 ] 25 mm , [ 12 ] 30 mm, [13] 35 mm, [14] 38 mm , [15 ] 45 mm, [ 16] 50 mm, [17] 70 mm, [18] 200 mm, 220 mm, [19] 250 mm [20] y 360 mm [21] . Las alturas o grosores suelen ser de 10 mm, 15 mm, 25 mm o 38 mm.

Tamaños de ventiladores de izquierda a derecha: 140 mm, 120 mm, 92 mm, 80 mm, 60 mm, 50 mm y 40 mm.

Por lo general, los ventiladores cuadrados de 120 mm y 140 mm se utilizan cuando los requisitos de refrigeración son exigentes, como en el caso de ordenadores que se utilizan para jugar y para un funcionamiento más silencioso a velocidades más bajas. Los ventiladores más grandes se suelen utilizar para refrigerar carcasas, CPU con disipadores de calor grandes y fuentes de alimentación ATX. Los ventiladores cuadrados de 80 mm y 92 mm se utilizan en aplicaciones menos exigentes o cuando los ventiladores más grandes no serían compatibles. Los ventiladores más pequeños se suelen utilizar para refrigerar CPU con disipadores de calor pequeños, fuentes de alimentación SFX, tarjetas gráficas, puentes norte, etc.

Velocidad de rotación

La velocidad de rotación (especificada en revoluciones por minuto , RPM) junto con la presión estática determinan el flujo de aire para un ventilador determinado. Cuando el ruido es un problema, los ventiladores más grandes y de giro más lento son más silenciosos que los ventiladores más pequeños y más rápidos que pueden mover el mismo flujo de aire. Se ha descubierto que el ruido del ventilador es aproximadamente proporcional a la quinta potencia de la velocidad del ventilador; reducir la velocidad a la mitad reduce el ruido en aproximadamente 15  dB . [22] Los ventiladores axiales pueden girar a velocidades de hasta aproximadamente 38.000 rpm para tamaños más pequeños. [23]

Los ventiladores pueden controlarse mediante sensores y circuitos que reducen su velocidad cuando la temperatura no es alta, lo que da como resultado un funcionamiento más silencioso, una vida útil más prolongada y un menor consumo de energía que los ventiladores de velocidad fija. La vida útil de los ventiladores generalmente se calcula suponiendo que funcionan a la velocidad máxima y a una temperatura ambiente fija.

Presión y caudal de aire

Un ventilador con alta presión estática es más eficaz para forzar el paso del aire a través de espacios restringidos, como los huecos entre un radiador o un disipador de calor; la presión estática es más importante que el flujo de aire en CFM al elegir un ventilador para su uso con un disipador de calor. La importancia relativa de la presión estática depende del grado en que el flujo de aire esté restringido por la geometría; la presión estática se vuelve más importante a medida que disminuye el espacio entre las aletas del disipador de calor. La presión estática suele expresarse en mm Hg o mm H 2 O.

Tipos de rodamientos

El tipo de cojinete que se utiliza en un ventilador puede afectar su rendimiento y el ruido que produce. La mayoría de los ventiladores de ordenador utilizan uno de los siguientes tipos de cojinetes:

Conectores

Conector de tres pines en un ventilador de computadora

Los conectores que se suelen utilizar para los ventiladores de ordenador son los siguientes:

Conector Molex de tres pines de la familia KK
Este conector Molex se utiliza para conectar un ventilador a la placa base u otra placa de circuito. Es un conector hembra en línea rectangular, grueso y pequeño con dos pestañas polarizadoras en el borde más externo de un lado largo. Los pines son cuadrados y tienen un paso de 0,1 pulgadas (2,54 mm). Los tres pines se utilizan para tierra, alimentación de +12 V y una señal de tacómetro . El número de pieza Molex del receptáculo es 22-01-3037. El número de pieza Molex de los contactos de crimpado individuales es 08-50-0114 (estañado) o 08-55-0102 (semidorado). El número de pieza Molex del cabezal de PCB correspondiente es 22-23-2031 (estañado) o 22-11-2032 (dorado). También se requieren un pelacables y herramientas de crimpado correspondientes.
Conector Molex de cuatro pines de la familia KK
Esta es una variante especial del conector KK de Molex con cuatro pines pero con las características de bloqueo/polarización de un conector de tres pines. El pin adicional se utiliza para una señal de modulación por ancho de pulso (PWM) para proporcionar un control de velocidad variable. [26] Estos se pueden conectar a cabezales de 3 pines, pero perderán su control de velocidad del ventilador. El número de pieza de Molex del receptáculo es 47054-1000. El número de pieza de Molex de los contactos de engarce individuales es 08-50-0114. El número de pieza de Molex del cabezal es 47053-1000.
Conector Molex de cuatro pines
Este conector se utiliza para conectar el ventilador directamente a la fuente de alimentación. Consta de dos cables (amarillo/12 V y negro/tierra) que conducen a un conector Molex macho a hembra de cuatro pines en línea y se empalman en él. Los otros dos cables del conector proporcionan 5 V (rojo) y tierra (negro también), y no se utilizan en este caso. Este es el mismo conector que se utilizaba en los discos duros antes de que SATA se convirtiera en el estándar.
Conector Molex de tres pines de la familia PicoBlade
Este conector se utiliza con ventiladores de portátiles o cuando se conecta el ventilador a la tarjeta de vídeo.
Propiedad de Dell
Este conector patentado de Dell es una expansión de un conector IC hembra simple de tres pines, al agregar dos pestañas en el medio del conector en un lado y una pestaña de bloqueo en el otro lado. El tamaño y el espaciado de los conectores de pines son idénticos a los de un conector IC hembra de tres pines estándar y un conector Molex de tres pines. Algunos modelos tienen el cableado del cable blanco (sensor de velocidad) en el medio, mientras que el conector Molex estándar de 3 pines requiere el cable blanco como pin n.° 3, por lo que pueden existir problemas de compatibilidad.
Otros
Algunos ventiladores de computadora utilizan conectores de dos pines, de varios diseños.

Alternativas

Si no es conveniente instalar un ventilador, ya sea por cuestiones de ruido, fiabilidad o medioambientales, existen algunas alternativas. Se pueden lograr algunas mejoras eliminando todos los ventiladores de la fuente de alimentación, excepto uno, que también extrae el aire caliente de la carcasa. [27]

Los sistemas se pueden diseñar para utilizar únicamente refrigeración pasiva, lo que reduce el ruido y elimina las piezas móviles que pueden fallar. Esto se puede lograr de las siguientes maneras:

Otros métodos de enfriamiento incluyen:

Véase también

Referencias

  1. ^ Gordon, Whitson (3 de julio de 2017). "Cómo controlar automáticamente los ventiladores de su PC para un funcionamiento silencioso y fresco". How-To Geek . Consultado el 18 de agosto de 2017 .
  2. ^ ab Mueller, Scott 2005. Actualización y reparación de PC . Que Publishing. 16.ª edición. pp. 1274–1280
  3. ^ Acosta, Jeremy. "Refrigeración por aire o refrigeración líquida para PC: ¿qué elegir y por qué?". Juegos y engranajes . Archivado desde el original el 2017-02-11 . Consultado el 2017-02-14 .
  4. ^ "La nueva RTX 3090 de Nvidia es una GPU monstruosa de 1499 dólares diseñada para juegos en 8K". The Verge . Septiembre de 2020 . Consultado el 21 de octubre de 2020 .
  5. ^ "Revisión del ventilador de RAM de CoolIT Systems: ¿Realmente la memoria necesita un ventilador?" . Consultado el 5 de febrero de 2013 .
  6. ^ Anand Lal Shimpi (9 de agosto de 2006). "Mac Pro de Apple: una discusión sobre especificaciones". AnandTech . Consultado el 15 de octubre de 2014 .
  7. ^ Pelonis, Sam (4 de noviembre de 2015). "Ventiladores axiales y centrífugos". Pelonis Technologies . Consultado el 18 de agosto de 2017 .
  8. ^ Acosta, Jeremy. "Ventiladores de alto flujo de aire frente a ventiladores de presión estática". Juegos y engranajes Elite . Archivado desde el original el 2020-03-29 . Consultado el 2017-02-17 .
  9. ^ "Ventilador SunOn UF383-100 8×8×3 mm" (PDF) . Consultado el 7 de marzo de 2015 .
  10. ^ "Serie de ventiladores EC 1708". evercool.com.tw . Archivado desde el original el 15 de mayo de 2015. Consultado el 20 de febrero de 2015 .
  11. ^ "Serie de fans de EC 2008". evercool.com.tw . Archivado desde el original el 24 de septiembre de 2015. Consultado el 20 de febrero de 2015 .
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  27. ^ Fuentes de alimentación recomendadas para Silent PC Review , consultado el 1 de agosto de 2010
  28. ^ Greene, Kate (19 de mayo de 2009). "Una computadora portátil refrigerada con viento iónico | MIT Technology Review". Technologyreview.com. Archivado desde el original el 15 de noviembre de 2011. Consultado el 20 de febrero de 2015 .
  29. ^ Patel, Prachi (22 de agosto de 2007). "Refrigeración de chips con una brisa de iones | MIT Technology Review". Technologyreview.com. Archivado desde el original el 7 de junio de 2011. Consultado el 20 de febrero de 2015 .

Enlaces externos