Una PC silenciosa , silenciosa o sin ventilador es una computadora personal que hace muy poco o ningún ruido . Los usos comunes de las PC silenciosas incluyen edición de video, mezcla de sonido y PC de cine en casa , pero también se pueden usar técnicas de reducción de ruido para reducir en gran medida el ruido de los servidores. Actualmente no existe una definición estándar para "PC silenciosa" [1] y el término generalmente no se utiliza en un contexto empresarial, sino por individuos y las empresas que les atienden.
Una definición general propuesta es que el sonido emitido por dichas PC no debe exceder los 30 dB A , [2] pero además del nivel de presión sonora promedio , el espectro de frecuencia y la dinámica del sonido son importantes para determinar si el sonido de la computadora se nota . Es menos probable que se noten los sonidos con un espectro de frecuencia suave (que carecen de picos tonales audibles) y poca variación temporal. El carácter y la cantidad de otros ruidos en el entorno también afectan la cantidad de sonido que se notará o enmascarará , por lo que una computadora puede estar silenciosa en relación con un entorno o grupo de usuarios en particular. [1]
Antes de 1975, aproximadamente, todas las computadoras eran típicamente grandes máquinas industriales/comerciales, a menudo en una ubicación centralizada con un sistema de enfriamiento dedicado del tamaño de una habitación. Para estos sistemas el ruido no era un tema importante.
Las primeras computadoras domésticas , como la Commodore 64 , tenían muy bajo consumo de energía y, por lo tanto, podían funcionar sin ventilador o, como la IBM PC , con un ventilador de baja velocidad que solo se usaba para enfriar la fuente de alimentación, por lo que el ruido rara vez era un problema.
A mediados de la década de 1990, cuando las velocidades de reloj de la CPU aumentaron por encima de los 60 MHz, se agregó "enfriamiento puntual" mediante un ventilador sobre el disipador de calor de la CPU para soplar aire hacia el procesador. Con el tiempo, se incluyeron más ventiladores para proporcionar refrigeración puntual en más lugares donde se necesitaba disipación de calor, incluidas las tarjetas gráficas 3D a medida que se hacían más potentes. Cada vez más, las cajas de computadoras necesitaban agregar ventiladores para extraer el aire caliente de la caja, pero a menos que se diseñaran con mucho cuidado, esto agregaría más ruido.
Energy Star , en 1992, y programas similares condujeron a la adopción generalizada del modo de suspensión entre los productos electrónicos de consumo, y el programa TCO Certified promovió un menor consumo de energía. [3] Ambos agregaron características que permitieron a los sistemas consumir solo la energía necesaria en un momento particular y ayudaron a reducir el consumo de energía. De manera similar, las primeras CPU de bajo consumo y conservación de energía se desarrollaron para su uso en computadoras portátiles, pero pueden usarse en cualquier máquina para reducir los requisitos de energía y, por lo tanto, el ruido.
Las principales causas del ruido de la PC son:
Muchas de estas fuentes aumentan con la potencia de la computadora. Más transistores o más rápidos utilizan más energía, lo que libera más calor. Aumentar la velocidad de rotación de los ventiladores para solucionar este problema (en igualdad de condiciones) aumentará su ruido. De manera similar, aumentar la velocidad de rotación de las unidades de disco duro y de discos ópticos aumenta el rendimiento , pero generalmente también la vibración y la fricción de los rodamientos.
Aunque existen estándares para medir y reportar la potencia sonora producida por elementos tales como componentes de computadoras, a menudo se ignoran. [8] [9] Muchos fabricantes no proporcionan mediciones de potencia sonora. Algunos informan mediciones de presión sonora, pero aquellos que lo hacen a menudo no especifican cómo se tomaron las mediciones de presión sonora. Incluso rara vez se proporciona información tan básica como la distancia de medición. Sin saber cómo se midió, no es posible verificar estas afirmaciones y las comparaciones entre dichas mediciones (por ejemplo, para la selección de productos) no tienen sentido. Las revisiones comparativas, que prueban varios dispositivos en las mismas condiciones, son más útiles, pero incluso entonces, un nivel medio de presión sonora es sólo un factor para determinar qué componentes se percibirán como más silenciosos. [1]
Existen varios métodos para reducir el ruido de la computadora con un costo adicional mínimo o nulo.
En algunos casos, una solución aceptable puede ser reubicar la computadora demasiado ruidosa fuera del área de trabajo inmediata y acceder a ella con cables HDMI/USB/DVI de larga distancia o mediante un software de escritorio remoto desde un cliente ligero silencioso , por ejemplo, basado en un Raspberry Pi , un ordenador en miniatura que ni siquiera utiliza disipador de calor.
Las siguientes son notas sobre los componentes individuales de las PC silenciosas.
La placa base, la CPU y la tarjeta de video son los principales consumidores de energía en una computadora. Los componentes que necesitan menos energía serán más fáciles de enfriar de forma silenciosa. Se selecciona una fuente de alimentación silenciosa para que sea eficiente y al mismo tiempo proporcione suficiente energía para la computadora.
Una placa base basada en un chipset que utiliza menos energía será más fácil de enfriar de forma silenciosa. La subtensión y la subaceleración generalmente requieren soporte de la placa base, pero cuando esté disponible se pueden usar para reducir el uso de energía y la producción de calor y, por lo tanto, los requisitos de enfriamiento.
Muchos conjuntos de chips de placas base modernos tienen puentes norte calientes que pueden venir con enfriamiento activo en forma de un ventilador pequeño y ruidoso. Algunos fabricantes de placas base han reemplazado estos ventiladores incorporando disipadores de calor grandes o refrigeradores con tubo de calor , [12] [13] sin embargo, todavía requieren un buen flujo de aire en la carcasa para eliminar el calor. Los reguladores de voltaje de la placa base también suelen tener disipadores de calor y pueden necesitar flujo de aire para garantizar una refrigeración adecuada.
Algunas placas base pueden controlar la velocidad del ventilador mediante un chip de monitoreo de hardware integrado [14] (a menudo una función dentro de una solución Super I/O [14] ), que se puede configurar a través de BIOS o con un software de monitoreo del sistema como SpeedFan y Argus Monitor . y las placas base más recientes tienen control de ventilador PWM incorporado para uno o dos ventiladores.
Aunque un chip de monitoreo de hardware determinado puede ser capaz de realizar el control del ventilador, [14] es posible que un fabricante de placa base no necesariamente conecte correctamente los pines del encabezado del ventilador de la placa base al chip de monitoreo de hardware, por lo que a veces el control del ventilador de la computadora no se puede realizar en un placa base dada debido a irregularidades en el cableado, aunque el software puede indicar que el control del ventilador está disponible debido al soporte subyacente del propio chip de monitoreo de hardware. [15] Otras veces, puede darse el caso de que una única configuración de control del ventilador afecte a todos los encabezados del conector del ventilador en la placa base al mismo tiempo, incluso si las configuraciones individuales para cada ventilador están disponibles en el propio chip de monitoreo de hardware; El hecho de que estos problemas de cableado sean muy comunes dificulta el diseño de buenas interfaces de usuario de uso general para configurar el control del ventilador. [15]
Las placas base también pueden producir ruido electromagnético audible .
La producción de calor de una CPU puede variar según su marca y modelo o, más precisamente, su potencia de diseño térmico (TDP). La tercera revisión del Pentium 4 de Intel , que utilizaba el núcleo "Prescott", era famosa por ser una de las CPU de mejor funcionamiento del mercado. En comparación, la serie Athlon de AMD y el Intel Core 2 funcionan mejor a velocidades de reloj más bajas y, por lo tanto, producen menos calor.
Las CPU modernas suelen incorporar sistemas de ahorro de energía , como Cool'n'Quiet , LongHaul y SpeedStep . Estos reducen la velocidad del reloj de la CPU y el voltaje del núcleo cuando el procesador está inactivo, reduciendo así el calor. El calor producido por las CPU se puede reducir aún más mediante undervolting , underclocking o ambos.
La mayoría de las CPU modernas y económicas están fabricadas con un TDP más bajo para reducir el calor, el ruido y el consumo de energía. Las CPU Intel Celeron , Pentium e i3 de doble núcleo generalmente tienen un TDP de 35 a 54 W, mientras que las i5 e i7 generalmente tienen entre 64 y 84 W (versiones más nuevas, como Haswell ) o 95 W (versiones más antiguas, como Sandy Bridge) . ). Las CPU más antiguas, como Core 2 Duo, normalmente tenían un TDP de 65 W, mientras que las CPU Core 2 Quad tenían en su mayoría entre 65 y 95 W. Las CPU Athlon II x2 de AMD tenían 65 W, mientras que el Athlon x4 tenía 95 W. El AMD Phenom osciló desde 80 W en la variante x2 hasta 95 y 125 W en las variantes de cuatro núcleos. Las CPU AMD Bulldozer oscilan entre 95 y 125 W. Las APU AMD oscilan entre 65 W para las variantes de doble núcleo de gama baja, como la A4, y 100 W en las variantes de cuatro núcleos de gama alta, como la A8. Algunos procesadores vienen en versiones especiales de bajo consumo. Por ejemplo, las CPU de TDP más bajo de Intel terminan en T (35 W) o S (65 W).
La tarjeta de video puede producir una cantidad significativa de calor. Una GPU rápida puede ser el mayor consumidor de energía en una computadora [16] y, debido a limitaciones de espacio, los refrigeradores de tarjetas de video a menudo usan pequeños ventiladores que funcionan a altas velocidades, lo que los hace ruidosos.
Las opciones para reducir el ruido de esta fuente incluyen:
La fuente de alimentación (PSU) se vuelve más silenciosa mediante el uso de una mayor eficiencia (que reduce el calor residual y la necesidad de flujo de aire), ventiladores más silenciosos, controladores de ventilador más inteligentes (aquellos para los cuales la correlación entre temperatura y velocidad del ventilador es más compleja que lineal), disipadores de calor más efectivos y diseños que permiten que el aire fluya con menos resistencia. Para un tamaño de fuente de alimentación determinado, los suministros más eficientes, como los certificados 80 plus, generan menos calor.
Una fuente de alimentación de potencia adecuada para la computadora es importante para lograr una alta eficiencia y minimizar el calor. Las fuentes de alimentación suelen ser menos eficientes cuando tienen una carga ligera o pesada. Las fuentes de alimentación de alto voltaje normalmente serán menos eficientes cuando tienen una carga ligera, por ejemplo, cuando la computadora está inactiva o en suspensión. La mayoría de las computadoras de escritorio pasan la mayor parte del tiempo con poca carga. [19] Por ejemplo, la mayoría de las PC de escritorio consumen menos de 250 vatios a plena carga, y lo más típico es 200 vatios o menos. [20]
Las fuentes de alimentación con ventiladores controlados térmicamente se pueden hacer más silenciosas proporcionando una fuente de aire más fría y/o menos obstruida, y hay disponibles fuentes de alimentación sin ventilador, ya sea con grandes disipadores de calor pasivos o que dependen de la convección o el flujo de aire de la carcasa para disipar el calor. También es posible utilizar fuentes de alimentación de CC a CC sin ventilador que funcionan como las de las computadoras portátiles, utilizando un bloque de alimentación externo para suministrar energía de CC, que luego se convierte a los voltajes apropiados y se regula para su uso en la computadora. [21] Estas fuentes de alimentación suelen tener potencias nominales más bajas.
Las bobinas eléctricas de las fuentes de alimentación pueden producir un ruido electromagnético audible que puede hacerse perceptible en una PC silenciosa.
Equipar la fuente de alimentación con un cable de alimentación que utilice una perla de ferrita a veces puede ayudar a reducir el zumbido de la fuente de alimentación.
Los gabinetes diseñados para un bajo nivel de ruido generalmente incluyen ventiladores silenciosos y, a menudo, vienen con una fuente de alimentación silenciosa. Algunos incorporan disipadores para enfriar los componentes de forma pasiva. [22]
Los gabinetes más grandes brindan más espacio para el flujo de aire, refrigeradores y disipadores de calor más grandes y material de amortiguación del sonido.
Las cajas con ruido optimizado [23] [24] a menudo tienen conductos y particiones dentro de la caja para optimizar el flujo de aire y aislar térmicamente los componentes. [25] Se pueden agregar fácilmente respiraderos y conductos a las cajas normales. [26]
Las cajas diseñadas para ser silenciosas suelen tener rejillas de alambre o rejillas de ventilador en forma de panal. Ambos son muy superiores al estilo antiguo de parrilla estampada.
Las características que facilitan una gestión ordenada de los cables, como soportes y espacio para pasar cables detrás de la bandeja de la placa base, ayudan a aumentar la eficiencia de la refrigeración.
Los filtros de aire pueden ayudar a evitar que el polvo cubra los disipadores de calor y las superficies, lo que impide la transferencia de calor y hace que los ventiladores giren más rápido. Sin embargo, el filtro en sí puede aumentar el ruido si restringe demasiado el flujo de aire o no se mantiene limpio, lo que requiere un ventilador más grande o más rápido para manejar la caída de presión detrás del filtro.
El interior de una caja se puede revestir con materiales amortiguadores para reducir el ruido de la siguiente manera:
En computadoras silenciosas se utilizan a menudo disipadores de calor grandes diseñados para funcionar de manera eficiente con poco flujo de aire. [27] [28] [29] A menudo, los tubos de calor se utilizan para distribuir el calor de manera más eficiente al disipador de calor.
Si es que utilizan ventiladores, las PC silenciosas suelen utilizar ventiladores de baja velocidad más grandes de lo habitual con motores y cojinetes silenciosos. El tamaño de 120 mm es común y se utilizan ventiladores de 140 mm cuando las cajas o los disipadores de calor lo permiten. Los fabricantes de ventiladores silenciosos incluyen Nexus, EBM-Papst, [30] Yate Loon, Scythe, [31] y Noctua . [32] SPCR [33] [34] y MadShrimps han publicado extensos estudios comparativos. [35] [36]
El ruido del ventilador suele ser proporcional a la velocidad del ventilador, por lo que se pueden utilizar controladores de ventilador para reducir la velocidad de los ventiladores y elegir con precisión la velocidad del ventilador. Los controladores de ventilador pueden producir una velocidad fija del ventilador utilizando una resistencia o diodo en línea; o una velocidad variable usando un potenciómetro para suministrar un voltaje más bajo. La velocidad del ventilador también se puede reducir de manera más cruda conectándolos a la línea de 5 voltios de la fuente de alimentación en lugar de a la línea de 12 voltios (o entre las dos para una diferencia de potencial de 7 voltios, aunque esto paraliza la detección de velocidad del ventilador). [11] La mayoría de los ventiladores funcionarán a 5 voltios una vez que estén girando, pero es posible que no arranquen de manera confiable a menos de 7 V. Algunos controladores de ventilador simples solo variarán el voltaje de suministro de los ventiladores entre 8 V y 12 V para evitar este problema por completo. Algunos controladores de ventilador encienden el ventilador a 12 V y luego bajan el voltaje después de unos segundos.
Sin embargo, el control del ventilador PWM es la opción más fácil y eficiente para las placas base modernas que tienen cabezales de ventilador PWM. El control del ventilador PWM alterna rápidamente entre alimentar el ventilador con voltaje completo y sin voltaje, para controlar la velocidad de rotación. Normalmente, el chipset de la placa base proporciona datos de temperatura desde sensores en la propia CPU para controlar la velocidad.
El ruido de los rodamientos y del motor es una consideración importante. Los ventiladores de montaje blando (por ejemplo, con aisladores de caucho o silicona) pueden ayudar a reducir la transferencia de la vibración del ventilador a otros componentes. [37]
Los ventiladores piezoeléctricos suelen ser más silenciosos que los ventiladores giratorios y pueden consumir menos energía. [38] [39] Intel, Murata y otros han desarrollado recientemente el uso de ventiladores piezoeléctricos en PC de escritorio. [ cita necesaria ]
La refrigeración por agua [40] es un método de disipación de calor transfiriendo el calor a través de un material conductor que está en contacto con un líquido, como agua desmineralizada con un aditivo para evitar el crecimiento bacteriano. Esta agua viaja en un circuito que normalmente contiene un depósito, un radiador y una bomba. Las modernas tecnologías de bombas de 12 V CC permiten diseños extremadamente potentes y silenciosos.
Al transferir eficientemente el calor del dispositivo a un intercambiador de calor separado que puede usar disipadores de calor o ventiladores más grandes, la refrigeración por agua puede permitir un funcionamiento general más silencioso. Dispositivos como GPU , Northbridges , Southbridges , unidades de disco duro , memorias , módulos reguladores de voltaje (VRM) e incluso fuentes de alimentación pueden refrigerarse por agua por separado; [41] de hecho , en algunos casos, toda la PC puede quedar sumergida.
Los discos duros más antiguos utilizaban motores con cojinetes de bolas , pero los discos duros de escritorio más recientes utilizan motores con cojinetes de fluido más silenciosos . [42]
Los discos duros más pequeños con factor de forma de 2,5" generalmente vibran menos, son más silenciosos y utilizan menos energía que los discos tradicionales de 3,5", [42] [43] pero a menudo tienen menor rendimiento y menos capacidad, y cuestan más por gigabyte .
Para minimizar las vibraciones de un disco duro que se transfiere a la carcasa y que ésta las amplifica, los discos duros se pueden montar con pernos de goma blanda, suspender con elásticos o colocar sobre espuma blanda o Sorbothane . Los gabinetes de disco duro también pueden ayudar a reducir el ruido de la unidad, pero se debe tener cuidado para garantizar que la unidad reciba la refrigeración adecuada; las temperaturas del disco a menudo se controlan mediante el software SMART .
Una unidad de estado sólido no tiene componentes mecánicos móviles y funciona silenciosamente, [44] [45] [46] [47] pero (a partir de 2016 [actualizar]) siguen siendo aproximadamente cuatro veces más caras por unidad de almacenamiento que las unidades de disco duro de consumo. [48]
En algunos casos, pueden ser adecuados otros métodos de almacenamiento en estado sólido:
Todas las formas de almacenamiento de estado sólido son más caras que las unidades de disco giratorio tradicionales, por lo que algunos diseños de PC silenciosos los utilizan junto con un disco duro secundario al que sólo se accede cuando es necesario, o con almacenamiento conectado a la red , donde los tradicionales son menos silenciosos. los discos duros se mantienen remotos.
Las unidades ópticas pueden ralentizarse mediante software para silenciarlas, como Nero DriveSpeed, o emularse mediante programas de unidades virtuales como Daemon Tools para eliminar su ruido por completo. Se pueden utilizar unidades ópticas para portátiles, que tienden a ser más silenciosas; sin embargo, esto puede deberse a que tienden a funcionar más lentamente (normalmente una velocidad de CD de 24×, una velocidad de DVD de 8×). Algunas unidades de DVD tienen una función, comúnmente llamada Riplock , que reduce el ruido de la unidad al ralentizarla durante la reproducción de video. Para operaciones de reproducción solo se requiere velocidad 1x (o en tiempo real).
Un monitor CRT puede producir ruido de bobina , al igual que la fuente de alimentación externa de un monitor LCD o el convertidor de voltaje para la luz de fondo del monitor. Los monitores LCD tienden a producir el menor ruido (quejido) cuando tienen el brillo máximo. [7] Reducir el brillo usando la tarjeta de video no produce ruidos, pero puede reducir la precisión del color. [7] Un monitor LCD con una fuente de alimentación externa escondida producirá un ruido menos perceptible que uno con la fuente de alimentación integrada en la carcasa de la pantalla.
En el pasado, las impresoras particularmente ruidosas, como las de matriz de puntos y las de tipo margarita , solían alojarse en cajas o armarios insonorizados, y se puede utilizar la misma técnica con las impresoras modernas para reducir el ruido percibido. Otra solución es conectar la impresora en red y ubicarla físicamente lejos del área de trabajo inmediata.
A diferencia de las PC de escritorio, las computadoras portátiles y portátiles generalmente no tienen ventiladores de fuente de alimentación o ventiladores de tarjetas de video, generalmente usan discos duros físicamente más pequeños y componentes de menor consumo. Sin embargo, los ventiladores de la CPU de las computadoras portátiles suelen ser más pequeños, por lo que no necesariamente son más silenciosos que sus contrapartes de escritorio: un área de ventilador más pequeña requiere velocidades de ventilador más rápidas para mover la misma cantidad de aire. [50] Además, el espacio limitado, el acceso limitado y los componentes propietarios hacen que silenciarlos sea más difícil.
Sin embargo, varios portátiles y netbooks no utilizan ningún ventilador de refrigeración. [51] [52] [53] [54] [ necesita actualización ]
Las computadoras portátiles sin ventilador ( tabletas , subportátiles , chromebooks , ultrabooks y PC 2 en 1 ) que funcionan con entre 10 y 15 W [55] en CPU móviles (más comúnmente procesadores ARM ) se hicieron populares después de las netbooks , pero principalmente después de la introducción del primer iPad en 2010. La CPU del primer iPad, el ARM Cortex-A8, fue el primer diseño de Cortex que se adoptó a gran escala en dispositivos de consumo. [56]
