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Ventilador de computadora

Una ilustración 3D de seis ventiladores de 80 mm, un tipo de ventilador que alguna vez se usó comúnmente en computadoras personales (a veces como un conjunto o mezclado con otros tamaños de ventilador)
Un ventilador de PC de 30 milímetros (1,2 pulgadas) colocado encima de uno de 250 mm (9,8 pulgadas)

Un ventilador de computadora es cualquier ventilador dentro o conectado a la carcasa de una computadora que se utiliza para enfriamiento activo . Los ventiladores se utilizan para introducir aire más frío en la carcasa desde el exterior, expulsar el aire caliente del 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 (sopladores/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 la computadora se alimentan y controlan mediante conectores de ventilador de 3 o 4 pines .

Uso de un ventilador de refrigeración

Mientras que en las computadoras personales anteriores era posible enfriar la mayoría de los componentes mediante convección natural ( enfriamiento pasivo ), muchos componentes modernos requieren una refrigeración activa más efectiva. Para enfriar estos componentes, se utilizan ventiladores para alejar el aire caliente de los componentes y aspirar aire más frío sobre ellos. Los ventiladores conectados a los componentes generalmente se usan 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 del ventilador no siempre es un proceso automático. El BIOS de una computadora puede controlar la velocidad del sistema de ventilador integrado de la computadora. 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 compatible con IBM PC , la unidad de fuente de alimentación (PSU) de la computadora casi siempre utiliza un extractor de aire 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 del chasis o de la caja, generalmente un ventilador de escape para expulsar el aire caliente de la parte trasera y, opcionalmente, un ventilador de entrada para aspirar aire más frío a través de la parte delantera, se volvieron comunes con la llegada del Pentium 4 a finales de 2000. [2]

Aplicaciones

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

ventilador de caja

Ventiladores de la carcasa de la computadora: frontal y posterior

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 está demasiado caliente. Los ventiladores de la caja se pueden colocar como ventiladores de entrada , que aspiran aire exterior más frío a través de la parte frontal o inferior del chasis (donde también se puede pasar sobre los bastidores internos de discos duros), o como ventiladores de extracción , que expulsan aire caliente por la parte superior o trasera. Algunas cajas de torre ATX tienen uno o más respiraderos 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 fuentes de calor más grandes.

Los ventiladores de caja axiales estándar tienen 40, 60, 80, 92, 120, 140, 200 y 220 mm de ancho y largo. Como los ventiladores de caja suelen ser la forma de refrigeración más visible en una PC, los ventiladores decorativos están ampliamente disponibles y pueden estar iluminados con LED , fabricados de plástico reactivo a los rayos UV y/o cubiertos con rejillas decorativas. Los ventiladores y accesorios decorativos son populares entre los modders de carcasas . Los filtros de aire se utilizan a menudo sobre los ventiladores de entrada para evitar que entre polvo en la carcasa 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 debe usarse para ventilación de la carcasa. Cuanto más caliente esté el aire de entrada de la fuente de alimentación, más se calentará la fuente de alimentación. A medida que aumenta la temperatura de la fuente de alimentación, la conductividad de sus componentes internos disminuye. Una conductividad reducida significa que la fuente de alimentación convertirá una mayor cantidad de energía eléctrica de entrada en energía térmica (calor). Este ciclo de aumento de temperatura y disminución de la eficiencia continúa hasta que la fuente de alimentación se sobrecalienta o su ventilador de refrigeración gira lo suficientemente rápido como para mantener la fuente de alimentación adecuadamente suministrada con aire comparativamente frío. La fuente de alimentación se monta principalmente en la parte inferior de las PC modernas y tiene sus propias entradas y salidas de aire dedicadas, preferiblemente con un filtro de polvo en la entrada.

ventilador de la CPU

Ventilador de CPU Thermalright Le Grand Macho RT funcionando

Se utiliza para enfriar el disipador de calor de la CPU (unidad central de procesamiento). El enfriamiento eficaz de una fuente de calor concentrada, como un circuito integrado de gran escala, requiere 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 tarjeta gráfica

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

Se utiliza para enfriar el disipador de calor de la unidad de procesamiento de gráficos o la memoria de las tarjetas gráficas . Estos ventiladores no eran necesarios en tarjetas más antiguas debido a su baja disipación de energía, pero la mayoría de las tarjetas gráficas modernas diseñadas para juegos y gráficos 3D 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, las tarjetas gráficas se lanzan con ventiladores axiales o con un ventilador centrífugo , también conocido como ventilador, 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 en caso contrario puede ser innecesario. A medida que se integran más funciones del chipset en la unidad central de procesamiento , se ha reducido la función del chipset y también la generación de calor.

Refrigeración del disco duro

Los ventiladores pueden montarse junto a una unidad de disco duro o sobre ella para fines de refrigeración. Los discos duros pueden producir un calor considerable con el tiempo y son componentes sensibles al calor que no deben funcionar a temperaturas excesivas. En muchas situaciones, el enfriamiento por convección natural es suficiente, pero en algunos casos es posible que se requieran ventiladores. Estos pueden incluir:

Múltiples propósitos

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

Se puede montar un ventilador de caja en un radiador unido a la caja, funcionando simultáneamente para enfriar el fluido de trabajo de un dispositivo de refrigeración líquida y 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 computadoras portátiles para juegos y estaciones de trabajo móviles , se pueden usar dos o más ventiladores de alta potencia. En los servidores montados en bastidor , puede funcionar una sola fila de ventiladores 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

Los ventiladores se utilizan, con menos frecuencia, para otros fines como:

Características físicas

Debido a los flujos de aire de gran volumen y baja presión que crean, la mayoría de los ventiladores utilizados en las computadoras son del tipo de flujo axial ; ventiladores tipo centrífugo 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] La cifra del volumen del sonido, expresada en decibelios, también puede ser muy importante para los ordenadores domésticos y de oficina; Los ventiladores más grandes son generalmente más silenciosos para el mismo CFM.

Dimensiones

Las dimensiones y orificios de montaje deben adaptarse al equipo que utiliza el ventilador. Generalmente se usan ventiladores con marco cuadrado, pero también se usan marcos redondos, a menudo para que se pueda usar un ventilador más grande de lo 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 suelen expresar en milímetros. La dimensión proporcionada es el ancho exterior del ventilador, no la distancia entre los orificios de montaje. Los tamaños comunes incluyen 40 mm, 60 mm, 80 mm, 92 mm, 120 mm y 140 mm, aunque 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] tamaños también están disponibles. Las alturas o espesores suelen ser de 10 mm, 15 mm, 25 mm o 38 mm.

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

Normalmente, los ventiladores cuadrados de 120 mm y 140 mm se utilizan cuando los requisitos de refrigeración son exigentes, como en el caso de ordenadores utilizados para jugar, y para un funcionamiento más silencioso a velocidades más bajas. Los ventiladores más grandes generalmente se usan para enfriar cajas, CPU con disipador de calor grande y fuente de alimentación ATX. Los ventiladores cuadrados de 80 mm y 92 mm se utilizan en aplicaciones menos exigentes o donde los ventiladores más grandes no serían compatibles. Los ventiladores más pequeños se suelen utilizar para enfriar CPU con disipadores de calor pequeños, fuentes de alimentación SFX, tarjetas gráficas, puentes norte, etc.

Velocidad rotacional

La velocidad de rotación (especificada en revoluciones por minuto , RPM) junto con la presión estática determinan el flujo de aire de 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 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 a la mitad la velocidad reduce el ruido en unos 15  dB . [22] Los ventiladores axiales pueden girar a velocidades de hasta alrededor de 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 genera un funcionamiento más silencioso, una vida útil más larga y un menor consumo de energía que los ventiladores de velocidad fija. La vida útil de los ventiladores generalmente se calcula bajo el supuesto de que funcionan a la velocidad máxima y a una temperatura ambiente fija.

Presión y flujo de aire.

Un ventilador con alta presión estática es más eficaz para forzar el aire a través de espacios restringidos, como los espacios 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 usar con un disipador de calor. La importancia relativa de la presión estática depende del grado en que la geometría restringe el flujo de aire; La presión estática se vuelve más importante a medida que disminuye el espacio entre las aletas del disipador de calor. La presión estática generalmente se expresa en mm Hg o mm H 2 O.

Tipos de rodamientos

El tipo de rodamiento utilizado en un ventilador puede afectar su rendimiento y ruido. La mayoría de los ventiladores de computadora utilizan uno de los siguientes tipos de rodamientos:

Conectores

Conector de tres pines en un ventilador de computadora

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

Conector Molex de tres pines 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, pequeño, grueso y con dos pestañas polarizadoras en el borde más externo de un lado largo. Los pasadores 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 señal de tacómetro . El número de pieza Molex del receptáculo es 22-01-3037. El número de pieza Molex de los contactos de engarce individuales es 08-50-0114 (estañado) o 08-55-0102 (semichapado en oro). El número de pieza de Molex del cabezal de PCB correspondiente es 22-23-2031 (estañado) o 22-11-2032 (chapado en oro). También se necesitan el pelacables y las herramientas de engarzado correspondientes.
Conector Molex de cuatro pines familia KK
Esta es una variante especial del conector Molex KK 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 de ancho de pulso (PWM) para proporcionar control de velocidad variable. [26] Estos se pueden conectar a cabezales de 3 pines, pero perderán el control de velocidad del ventilador. El número de pieza Molex del receptáculo es 47054-1000. El número de pieza de Molex de contactos de engarce individuales es 08-50-0114. El número de pieza Molex del cabezal es 47053-1000.
Conector Molex de cuatro pines
Este conector se utiliza cuando se conecta el ventilador directamente a la fuente de alimentación. Consta de dos cables (amarillo/12 V y negro/tierra) que conducen y se empalman en un gran conector Molex macho a hembra de cuatro pines en línea. Los otros dos cables del conector proporcionan 5V (rojo) y tierra (también negro), y no se utilizan en este caso. Este es el mismo conector que se usaba en los discos duros antes de que SATA se convirtiera en estándar.
Conector Molex de tres pines 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 enchufes de clavijas son idénticos a los de un conector IC hembra de tres clavijas estándar y a un conector Molex de tres clavijas. 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 clavijas, de varios diseños.

Alternativas

Si un ventilador no es deseable debido al ruido, la confiabilidad o preocupaciones ambientales, existen algunas alternativas. Se pueden lograr algunas mejoras eliminando todos los ventiladores excepto uno en la fuente de alimentación que también extrae aire caliente del gabinete. [27]

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

Otros métodos de enfriamiento incluyen:

Ver también

Referencias

  1. ^ Gordon, Whitson (3 de julio de 2017). "Cómo controlar automáticamente los ventiladores de su PC para un funcionamiento fresco y silencioso". Cómo hacerlo geek . Consultado el 18 de agosto de 2017 .
  2. ^ ab Mueller, Scott 2005. Actualización y reparación de PC . Que Editorial. 16ª edición. págs. 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 11 de febrero de 2017 . Consultado el 14 de febrero de 2017 .
  4. ^ "La nueva RTX 3090 de Nvidia es una GPU monstruosa de 1499 dólares diseñada para juegos de 8K". El borde . Septiembre 2020 . Consultado el 21 de octubre de 2020 .
  5. ^ "Revisión del ventilador de RAM de CoolIT Systems: ¿La memoria realmente 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 las especificaciones". AnandTech . Consultado el 15 de octubre de 2014 .
  7. ^ Pelonis, Sam (4 de noviembre de 2015). "Ventiladores axiales versus centrífugos". Tecnologías Pelonis . Consultado el 18 de agosto de 2017 .
  8. ^ Acosta, Jeremy. "Ventiladores de alto flujo de aire versus ventiladores de presión estática". Juegos y Gears Élite . Archivado desde el original el 29 de marzo de 2020 . Consultado el 17 de febrero de 2017 .
  9. ^ "Ventilador SunOn UF383-100 de 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 EC 2008". evercool.com.tw . Archivado desde el original el 24 de septiembre de 2015 . Consultado el 20 de febrero de 2015 .
  12. ^ "Ventilador negro de 2,5 cm - Solución térmica Akasa". akasa.com.tw . Consultado el 1 de abril de 2015 .
  13. ^ "PAQUETE MINORISTA SERIE 3010 - EVERCOOL". evercool.com.tw . Archivado desde el original el 11 de febrero de 2019 . Consultado el 20 de febrero de 2018 .
  14. ^ "PAQUETE MINORISTA SERIE 3510 - EVERCOOL". evercool.com.tw . Archivado desde el original el 10 de febrero de 2019 . Consultado el 20 de febrero de 2018 .
  15. ^ "Serie de ventiladores EC 3838". evercool.com.tw . Archivado desde el original el 24 de septiembre de 2015 . Consultado el 20 de febrero de 2015 .
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  17. ^ "Ventilador negro de 5 cm - Solución térmica Akasa". akasa.com.tw . Consultado el 20 de febrero de 2018 .
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  20. ^ "Lüfter de 250 mm - SHARKOON Technologies GmbH". Sharkoon.com . Consultado el 1 de abril de 2015 .
  21. ^ "Ventilador gigante silencioso de 360 ​​mm". rexflo.com . Archivado desde el original el 2 de abril de 2015 . Consultado el 1 de abril de 2015 .
  22. ^ "Las 10 mejores técnicas de control del ruido" (PDF) . www.hse.gov.uk. _ Ejecutivo de Salud y Seguridad del Reino Unido .
  23. ^ "28 de mayo de 2020 San Ace | Noticias de productos | Productos | SANYO DENKI".
  24. ^ abc Williams, Melodía. "Bola frente a manga: una comparación en el rendimiento de los rodamientos" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 2 de enero de 2011 . Consultado el 30 de octubre de 2007 .
  25. ^ "Revisión de los ventiladores con carcasa LED Coolermaster Neon". 2003-03-25 . Consultado el 5 de diciembre de 2007 .
  26. ^ "Especificación de ventiladores controlados por PWM de 4 cables" (PDF) . Septiembre de 2005. Archivado desde el original (PDF) el 26 de julio de 2011 . Consultado el 11 de diciembre de 2009 .
  27. ^ Fuentes de alimentación recomendadas de 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). "Chips de enfriamiento con 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