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 una "PC silenciosa", [1] y el término generalmente no se usa en un contexto comercial, sino por personas y las empresas que los atienden.
Una definición general propuesta es que el sonido emitido por tales PC no debe superar 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 se percibe el sonido de la computadora . Los sonidos con un espectro de frecuencia suave (sin picos tonales audibles) y poca variación temporal tienen menos probabilidades de ser percibidos. 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 ser silenciosa en relación con un entorno particular o un conjunto de usuarios. [1]
Antes de 1975, todos los ordenadores eran, por lo general, grandes máquinas industriales o comerciales, que a menudo se encontraban en una ubicación centralizada con un sistema de refrigeración exclusivo del tamaño de una sala. Para estos sistemas, el ruido no era un problema importante.
Los primeros ordenadores domésticos , como el Commodore 64 , tenían un consumo de energía muy bajo y, por tanto, podían funcionar sin ventilador o, como el IBM PC , con un ventilador de baja velocidad utilizado únicamente para enfriar la fuente de alimentación, por lo que el ruido rara vez era un problema.
A mediados de los años 90, cuando las velocidades de reloj de la CPU aumentaron por encima de los 60 MHz, se agregó un "refrigerador localizado" mediante un ventilador sobre el disipador de calor de la CPU para soplar aire sobre el procesador. Con el tiempo, se incluyeron más ventiladores para proporcionar refrigeración localizada en más lugares donde se necesitaba disipación de calor, incluidas las tarjetas gráficas 3D a medida que se volvían más potentes. Las cajas de computadora necesitaban cada vez más agregar ventiladores para extraer el aire caliente de la caja, pero a menos que se diseñara con mucho cuidado, esto agregaría más ruido.
Energy Star , en 1992, y otros programas similares llevaron 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 que los sistemas consumieran solo la energía necesaria en un momento determinado y ayudaron a reducir el consumo de energía. De manera similar, las primeras CPU de bajo consumo y ahorro de energía se desarrollaron para su uso en computadoras portátiles, pero se pueden usar en cualquier máquina para reducir los requisitos de energía y, por lo tanto, el ruido.
Las principales causas del ruido en el PC son:
Muchas de estas fuentes aumentan con la potencia del ordenador. Los transistores más potentes o más rápidos consumen más energía, lo que libera más calor. Aumentar la velocidad de rotación de los ventiladores para solucionar este problema aumentará (en igualdad de condiciones) su ruido. De forma similar, aumentar la velocidad de rotación de las unidades de disco duro y de discos ópticos aumenta el rendimiento , pero en general también la vibración y la fricción de los cojinetes.
Aunque existen normas para medir y comunicar la potencia sonora emitida por elementos como los componentes de ordenador, a menudo se ignoran. [8] [9] Muchos fabricantes no proporcionan mediciones de potencia sonora. Algunos informan de mediciones de presión sonora, pero los que lo hacen a menudo no especifican cómo se tomaron las mediciones de presión sonora. Incluso rara vez se comunica 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) carecen de sentido. Las revisiones comparativas, que prueban varios dispositivos en las mismas condiciones, son más útiles, pero incluso entonces, un nivel de presión sonora medio es solo un factor para determinar qué componentes se percibirán como más silenciosos. [1]
Existen varios métodos para reducir el ruido de la computadora con poco o ningún costo adicional.
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 a través de un software de escritorio remoto desde un cliente ligero silencioso , por ejemplo, basado en una Raspberry Pi , una computadora en miniatura que ni siquiera usa un disipador de calor.
A continuación se presentan notas sobre los componentes individuales de las PC silenciosas.
La placa base, la CPU y la tarjeta de vídeo son los principales consumidores de energía de una computadora. Los componentes que necesitan menos energía se enfriarán con mayor facilidad y de manera silenciosa. Se selecciona una fuente de alimentación silenciosa para que sea eficiente y proporcione suficiente energía para la computadora.
Una placa base basada en un chipset que consume menos energía será más fácil de enfriar de forma silenciosa. El undervolting y el underclocking generalmente requieren el soporte de la placa base, pero cuando está disponible se pueden utilizar para reducir el uso de energía y la emisión de calor y, por lo tanto, los requisitos de refrigeración.
Muchos chipsets de placas base modernas tienen puentes norte calientes que pueden venir con refrigeración activa en forma de un ventilador pequeño y ruidoso. Algunos fabricantes de placas base han reemplazado estos ventiladores incorporando grandes disipadores de calor o refrigeradores de tubos de calor [12] [13] , sin embargo, aún requieren un buen flujo de aire en la caja 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 del 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 controlar los ventiladores, [14] un fabricante de placas base no necesariamente conecta correctamente los pines del conector del ventilador de la placa base al chip de monitoreo de hardware, por lo que a veces no se puede controlar el ventilador de la computadora en una placa base dada debido a irregularidades en el cableado, aunque el software pueda 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 conectores del ventilador de la placa base al mismo tiempo, incluso si hay configuraciones individuales para cada ventilador disponibles en el propio chip de monitoreo de hardware; estos problemas de cableado son muy comunes y dificultan el diseño de buenas interfaces de usuario de propósito general para configurar el control del ventilador. [15]
Las placas base también pueden producir ruido electromagnético audible .
La emisión de calor de una CPU puede variar según su marca y modelo o, más precisamente, su potencia de diseño térmico (TDP). La tercera revisión de Intel , Pentium 4 , que utilizaba el núcleo "Prescott", era famosa por ser una de las CPU que más calor generaba en el 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 de reloj de la CPU y el voltaje del núcleo cuando el procesador está inactivo, lo que reduce el calor. El calor producido por las CPU se puede reducir aún más mediante subvoltaje , subclocking o ambos.
La mayoría de las CPU modernas de consumo masivo y de valor se fabrican con un TDP más bajo para reducir el calor, el ruido y el consumo de energía. Las CPU Celeron , Pentium e i3 de doble núcleo de Intel 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, generalmente tenían un TDP de 65 W, mientras que las CPU Core 2 Quad eran en su mayoría de 65 a 95 W. Las CPU Athlon II x2 de AMD eran de 65 W, mientras que el Athlon x4 era de 95 W. El AMD Phenom variaba de 80 W en la variante x2 a 95 y 125 W en las variantes de cuatro núcleos. Las CPU AMD Bulldozer tienen un consumo de entre 95 y 125 W. Las APU AMD tienen un consumo de entre 65 W para las variantes de doble núcleo de gama baja, como la A4, y 100 W para las variantes de cuatro núcleos de gama alta, como la A8. Algunos procesadores vienen en versiones especiales de bajo consumo. Por ejemplo, las CPU Intel con menor TDP tienen un consumo de energía T (35 W) o S (65 W).
Las tarjetas de video pueden producir una cantidad significativa de calor. Una GPU rápida puede ser el mayor consumidor de energía en una computadora [16] y debido a las 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:
Las fuentes de alimentación (PSU) son más silenciosas gracias a una mayor eficiencia (que reduce el calor residual y la necesidad de flujo de aire), ventiladores más silenciosos, controladores de ventiladores más inteligentes (aquellos para los que la correlación entre la temperatura y la 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, las fuentes más eficientes, como las que tienen certificación 80+, generan menos calor.
Una fuente de alimentación con la potencia adecuada para el ordenador 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 suelen ser menos eficientes cuando tienen una carga ligera, por ejemplo, cuando el ordenador está inactivo o en reposo. La mayoría de los ordenadores de sobremesa pasan la mayor parte del tiempo con una carga ligera. [19] Por ejemplo, la mayoría de los ordenadores de sobremesa consumen menos de 250 vatios a plena carga, y lo más habitual es que consuman 200 vatios o menos. [20]
Las fuentes de alimentación con ventiladores controlados térmicamente pueden hacerse más silenciosas al proporcionar una fuente de aire más fría y/o menos obstruida, y existen 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 caja 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 voltajes apropiados y se regula para su uso por parte de la computadora. [21] Estas fuentes de alimentación suelen tener valores nominales de vataje más bajos.
Las bobinas eléctricas de las fuentes de alimentación pueden producir ruido electromagnético audible que puede llegar a notarse en un PC silencioso.
Equipar la fuente de alimentación con un cable de alimentación que utiliza un núcleo de ferrita a veces puede ayudar a reducir el zumbido de la fuente de alimentación.
Las cajas diseñadas para generar poco ruido suelen incluir ventiladores silenciosos y, a menudo, una fuente de alimentación silenciosa. Algunas incorporan disipadores de calor para enfriar los componentes de forma pasiva. [22]
Los chasis más grandes proporcionan más espacio para el flujo de aire, disipadores de calor y refrigeradores más grandes y material de amortiguación del sonido.
Los gabinetes optimizados para reducir el ruido [23] [24] suelen tener conductos y particiones dentro del gabinete para optimizar el flujo de aire y aislar térmicamente los componentes. [25] Se pueden agregar fácilmente conductos y respiraderos a los gabinetes regulares. [26]
Las cajas diseñadas para ser silenciosas suelen tener rejillas de alambre o rejillas de ventilador con forma de panal. Ambas son muy superiores al estilo antiguo de rejilla estampada.
Las características que facilitan la gestión ordenada de los cables, como los soportes y el espacio para pasar los cables detrás de la bandeja de la placa base, ayudan a aumentar la eficiencia de enfriamiento.
Los filtros de aire pueden ayudar a evitar que el polvo cubra los disipadores de calor y las superficies, ya que este polvo 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 mediante:
En los ordenadores silenciosos se suelen utilizar grandes disipadores de calor diseñados para funcionar de forma eficiente con poco flujo de aire. [27] [28] [29] A menudo se utilizan tubos de calor para distribuir el calor al disipador de calor de forma más eficiente.
Si utilizan ventiladores, los PC silenciosos 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 los chasis o los disipadores de calor lo permiten. Entre los fabricantes de ventiladores silenciosos se incluyen Nexus, EBM-Papst, [30] Yate Loon, Scythe, [31] y Noctua . [32] SPCR [33] [34] y MadShrimps han publicado estudios comparativos exhaustivos . [35] [36]
El ruido del ventilador suele ser proporcional a la velocidad del ventilador, por lo que los controladores de ventiladores se pueden utilizar para reducir la velocidad de los ventiladores y elegir con precisión la velocidad del ventilador. Los controladores de ventiladores pueden producir una velocidad fija del ventilador utilizando una resistencia en línea o un diodo; o una velocidad variable utilizando un potenciómetro para suministrar un voltaje más bajo. La velocidad del ventilador también se puede reducir de forma más cruda al conectarlos a la línea de 5 voltios de la fuente de alimentación en lugar de la línea de 12 voltios (o entre los 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 ventiladores 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 ventiladores encienden el ventilador a 12 V, luego bajan el voltaje después de unos segundos.
Sin embargo, el control del ventilador PWM es la opción más sencilla y eficiente para las placas base modernas que tienen conectores para ventiladores PWM. El control del ventilador PWM alterna rápidamente entre suministrar al ventilador voltaje completo y sin voltaje para controlar la velocidad de rotación. Normalmente, el chipset de la placa base proporciona datos de temperatura de sensores en la propia CPU para controlar la velocidad.
El ruido de los cojinetes y del motor es un factor importante a tener en cuenta. Los ventiladores de montaje suave (por ejemplo, con aisladores de goma 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 rotativos y pueden consumir menos energía. [38] [39] Intel, Murata y otros han realizado recientemente desarrollos sobre el uso de ventiladores piezoeléctricos en PC de escritorio. [ cita requerida ]
La refrigeración por agua [40] es un método de disipación de calor que se realiza mediante la transferencia de 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 circula por 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 , puentes norte , puentes sur , unidades de disco duro , memoria , módulos reguladores de voltaje (VRM) e incluso fuentes de alimentación se pueden enfriar por agua por separado; [41] de hecho, toda la PC se puede sumergir, en algunos casos.
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 de 2,5" generalmente vibran menos, son más silenciosos y consumen 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 transfieren a la carcasa y que se amplifican con ella, los discos duros se pueden montar con tacos de goma blanda, suspender con elásticos o colocar sobre espuma blanda o Sorbothane . Las carcasas para discos duros también pueden ayudar a reducir el ruido de la unidad, pero se debe tener cuidado para garantizar que la unidad reciba una refrigeración adecuada; las temperaturas de los discos suelen controlarse mediante 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]) todavía son aproximadamente cuatro veces más caras por unidad de almacenamiento que los discos duros de consumo. [48]
En algunos casos, pueden resultar 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 solo se accede cuando es necesario, o con almacenamiento conectado a la red , donde los discos duros tradicionales menos silenciosos se mantienen remotos.
Las unidades ópticas se pueden ralentizar mediante software para silenciarlas, como Nero DriveSpeed, o emularlas mediante programas de unidades virtuales como Daemon Tools para eliminar el ruido por completo. Se pueden utilizar unidades ópticas de portátiles, que suelen ser más silenciosas, aunque esto puede deberse a que tienden a funcionar más lentamente (normalmente a una velocidad de CD de 24× y a 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 vídeo. Para las operaciones de reproducción, solo se requiere una velocidad de 1x (o en tiempo real).
Un monitor CRT puede producir ruido de bobina , al igual que la fuente de alimentación externa para un monitor LCD o el convertidor de voltaje para la luz de fondo del monitor. Los monitores LCD tienden a producir el menor ruido (zumbido) cuando están en brillo completo. [7] Reducir el brillo usando la tarjeta de video no introduce zumbido, 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 incorporada en la carcasa de la pantalla.
En el pasado, las impresoras especialmente ruidosas, como las matriciales y las de tipo margarita, solían guardarse 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 notebooks generalmente no tienen ventiladores de fuente de alimentación o ventiladores de tarjeta de video, generalmente usan discos duros físicamente más pequeños y componentes de menor potencia. Sin embargo, los ventiladores de CPU de las laptops 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 patentados hacen que silenciarlos sea más difícil.
Sin embargo, muchos ordenadores portátiles y netbooks no utilizan ventiladores de refrigeración en absoluto. [51] [52] [53] [54] [ necesita actualización ]
Las computadoras portátiles sin ventilador ( tabletas , subnotebooks , Chromebooks , ultrabooks y PC 2 en 1 ) que funcionan con 10-15 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 primera CPU del iPad, la ARM Cortex-A8, fue el primer diseño de Cortex que se adoptó a gran escala en dispositivos de consumo. [56]
