Tipos de cojinetes de ventilador de caja: diferencias y comparación

Optimizar el flujo de aire de su PC es una de las tareas más importantes en su conjunto en el proceso de construcción de PC. Desafortunadamente, también es el que los constructores novatos descuidan con demasiada facilidad. El enfriamiento por aire sigue siendo la forma más eficiente y rentable de enfriar los componentes de su PC, y el flujo de aire de la carcasa juega un papel vital en el rendimiento de refrigeración por aire de sus disipadores de calor y tarjetas gráficas en la carcasa. Esta tendencia también continúa con los enfriadores de líquido, ya que los radiadores de esos enfriadores también necesitan mucho aire que se mueva a través de ellos para llevar a cabo su función de manera efectiva.

Los ventiladores de caja de Noctua se encuentran entre los mejores de la industria – Imagen: Noctua

Aquí es donde entran en juego los ventiladores de caja. Los ventiladores de caja no solo son algunos de los componentes más importantes de cualquier construcción de PC, sino que también son fácilmente uno de los menos valorados. Los constructores novatos, así como los entusiastas, pueden caer en la mala idea de ahorrar unos dólares en ventiladores de caja comprando otros baratos de calidad o comprando menos ventiladores de los que necesitan. Los ventiladores de caja de alta calidad cuestan un poco más en lo que respecta a los ventiladores, pero a menudo son los que brindan el mayor rendimiento, los niveles de ruido más silenciosos y una vida útil prolongada. El tipo de cojinete de los ventiladores de caja juega un papel importante en estos tres parámetros y es importante conocer las diferencias entre los tres tipos de cojinetes antes de tomar una decisión de compra.

Cojinetes de ventilador

Entonces, ¿qué son exactamente estos rodamientos? Para entender esto, primero tenemos que diseccionar la anatomía del propio ventilador. Al ser un componente relativamente simple, no hay mucho que hacer debajo del capó. El ventilador funciona mediante un rotor que gira sobre un cojinete para desplazar el aire. Para que un ventilador sea confiable, la función del rodamiento es extremadamente importante en el diseño general del ventilador. Esto se debe a que el ventilador puede girar miles de veces por minuto y, en cada rotación, se ejerce una gran cantidad de tensión en el rodamiento. Además, también se supone que el ventilador tiene una vida útil de muchos años. Eso puede significar cientos de miles de rotaciones del ventilador, y los cojinetes internos tienen que mantenerse al día con ese nivel de rendimiento.

Los ventiladores usan cojinetes para mantener la rotación de la hoja eficiente – Imagen: GamersNexus

Cuando hablamos de rodamientos de ventiladores, debemos tener en cuenta algunas cosas. En primer lugar, tenemos que entender qué tipo de cojinete utiliza el ventilador. Estos pueden ser cojinetes de manguito, bolas y fluidodinámicos con algunas variaciones menores. Después de eso, debe observar la vida útil del ventilador con respecto a los rodamientos que se utilizan en su interior. Además, también habrá que considerar los niveles de ruido generados por los ventiladores, lo que determinará si el rodamiento está haciendo su trabajo correctamente y qué nivel de obstrucción suele enfrentar el motor. La orientación de montaje de los ventiladores también puede ser algo a considerar en algunos ventiladores con cojinetes de manguito porque se han observado ciertas diferencias en la vida útil de estos ventiladores según su orientación.

Estos son los diferentes tipos de rodamientos y cómo funcionan.

Cojinetes de manguito

El eje central de un ventilador con cojinete de manguito está encerrado en una estructura que se asemeja a un manguito, de ahí el nombre. El aceite se utiliza para lubricar y facilitar la rotación. El manguito asegura que el rotor se mantenga en la posición correcta y también preserva el espacio entre el rotor y el estator. Además, existe una cierta protección que ofrece el manguito al eje.

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El mecanismo de un cojinete de manguito – Imagen: CuiDevices

Los ventiladores con cojinetes de manguito suelen ser económicos, sencillos y bastante resistentes. Esto significa que estos ventiladores se utilizan en una gran cantidad de aplicaciones. Son de diseño simple, lo que significa que son menos propensos a fallar. Los ventiladores con cojinetes de manguito también son bastante resistentes, lo que significa que pueden funcionar en entornos hostiles y, por lo tanto, tienen muchas aplicaciones industriales. Los ventiladores con cojinetes de manguito también son algunos de los ventiladores más silenciosos, lo que siempre es una buena característica cuando se trata de ventiladores de caja. Debido a su naturaleza simple, a menudo se utilizan en pequeños juguetes o artilugios.

Los ventiladores con cojinetes de manguito también son el tipo más común de ventiladores de caja en el mundo de la informática. Son asequibles, fáciles de fabricar, tienen un perfil de sonido silencioso y tienen una vida útil razonable de alrededor de 40.000 horas (a 60 ° C). Tienen una tendencia a desarrollar zumbidos en la línea cuando se montan en posición horizontal. Esta es la razón por la que los ventiladores con cojinetes de manguito se montan mejor en posición vertical, la razón de esta excepción es el sistema de lubricación.

También hay algunos aspectos preocupantes de los ventiladores con cojinetes de manguito. Estos ventiladores tienden a fallar catastróficamente y, a menudo, sin previo aviso. También pueden sufrir fallas inmediatas a temperaturas superiores a 70 ° C debido a la forma en que está organizado su sistema de lubricación. Como se mencionó anteriormente, sufren un fuerte deterioro cuando se instalan en posiciones no verticales.

Rodamientos de bolas

El diseño de ventiladores con cojinetes de bolas es una forma de combatir algunas de las deficiencias del diseño de ventiladores con cojinetes de manguito. Los diseños de ventiladores con cojinetes de bolas utilizan un anillo de bolas alrededor del eje para resolver los problemas de oscilación del rotor y desgaste desigual. Los cojinetes ofrecen una fricción reducida en comparación con los diseños de manguitos y los resortes pueden ayudar con cualquier inclinación del ventilador que pueda ser inducida por el peso del rotor. La mayoría de los diseños de motores de ventiladores tienen dos cojinetes separados por resortes. Si los resortes se colocan alrededor del eje, el dispositivo se puede operar en cualquier ángulo u orientación, lo que da como resultado un diseño más confiable.

El mecanismo de un ventilador de rodamiento de bolas – Imagen: CuiDevices

En general, los ventiladores con cojinetes de bolas son menos propensos al desgaste y pueden funcionar a temperaturas más altas en cualquier orientación. Sin embargo, los ventiladores con rodamientos de bolas son más costosos de fabricar debido a su naturaleza un poco más compleja y, por lo tanto, también son menos resistentes. También son un poco más ruidosos en comparación con los ventiladores con cojinetes de manguito. Los ventiladores de cojinetes de bolas se utilizan ampliamente en aplicaciones industriales como sopladores para secadores industriales o en sistemas de refrigeración de componentes electrónicos. Las aplicaciones empresariales y de servidor refrigeradas tienden a favorecer también a los ventiladores con rodamientos de bolas por su rendimiento y longevidad.

Debido a su diseño avanzado, los rodamientos de bolas duran considerablemente más que los ventiladores con cojinetes de manguito, con un promedio de 60 a 75.000 horas (a 60 ° C) en comparación con los 40.000 ventiladores de cojinetes de manguito. Los rodamientos de bolas también pueden tolerar temperaturas más altas mejor que los rodamientos de deslizamiento. También se pueden montar en cualquier orientación sin preocuparse por la degradación. Los ventiladores con cojinetes de bolas utilizan un sistema de cojinetes de contacto puntual en lugar de contacto lineal, lo que genera menos fricción. Sin embargo, son un poco más ruidosos como se mencionó anteriormente, y su sistema de lubricación puede fallar lentamente con el tiempo, causando un aumento gradual del ruido.

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Cojinetes fluidos

Los cojinetes de fluido son esencialmente una versión modificada de un diseño de cojinete de manguito. Utilizan la propia rotación del ventilador para estabilizar el ventilador y mejorar drásticamente el rendimiento de la lubricación, y eso da como resultado un ventilador extremadamente silencioso con una larga vida útil.

Los cojinetes de fluido utilizan una tecnología de ciclos de fluido y, como resultado, tienden a generar el nivel de ruido más bajo de todos los tipos de cojinetes que se analizan aquí. También son excelentes en términos de vida útil, ya que estos rodamientos tienen la vida útil esperada más alta de todos los tipos de rodamientos enumerados aquí. La vida útil de los cojinetes fluidos puede alcanzar desde 100.000 horas en el extremo inferior (40-70 ° C) hasta más de 300.000 horas, que es un tiempo extremadamente largo para un ventilador en rotación.

Ejemplo de cojinetes de fluidos hidrodinámicos – Imagen: NASA

Los ventiladores que utilizan las configuraciones de dinámica de fluidos permanecen muy silenciosos durante toda su vida útil. También se pueden montar en cualquier dirección y no tienen preferencia axial como ventiladores de manga. Además, los cojinetes de dinámica de fluidos se prefieren generalmente por la sostenibilidad y el silencio relativo en PC y máquinas de alto rendimiento de esta naturaleza. También pueden impulsar el mismo aire o más (en CFM) que cualquier otro ventilador de su clase. Esto hace que los cojinetes de ventilador fluidodinámicos sean los mejores en todos los departamentos.

Sin embargo, hay un inconveniente significativo en esta tecnología. Los ventiladores de dinámica de fluidos son un poco más caros que los ventiladores comparables que utilizan otras tecnologías. Esto puede significar unos pocos dólares aquí y allá a nivel de consumidor, lo que es una buena ganga para un ventilador con una larga vida útil con un funcionamiento silencioso. Sin embargo, la historia podría ser un poco diferente a nivel industrial.

Diferencias

Las principales diferencias entre los tres tipos de rodamientos no radican en su rendimiento como ventilador, sino principalmente en sus niveles de ruido, vida útil y precios. En la parte inferior del bastidor, tenemos ventiladores con cojinetes de manguito. Estos ventiladores tienden a tener una vida útil razonable que no son notables, son silenciosos al comienzo de su vida útil y son realmente asequibles, por lo que la mayor parte del mercado de ventiladores de carcasa de PC todavía emplea este diseño de cojinete.

A continuación tenemos los ventiladores con cojinetes de bolas que mejoran significativamente la vida útil de los ventiladores con cojinetes de manguito, pero tienden a ser un poco más ruidosos y un poco más caros también. Finalmente, tenemos los ventiladores con cojinetes de fluido que tienen los niveles de ruido más bajos y la vida útil más larga entre los tres, pero también tienden a ser más caros que cualquiera de los tipos de cojinetes mencionados anteriormente.

La selección de una opción de cojinete de ventilador en particular también depende de su elección de carcasa. Si su caja tiene ventiladores de 140 mm o más, no debería experimentar ningún nivel de ruido intolerable y, por lo tanto, puede comprar ventiladores que utilicen cojinetes de manguito o cojinetes de bolas. Sin embargo, si tiene una carcasa asequible y está restringido a varios ventiladores de 120 mm, probablemente valga la pena invertir en ventiladores con cojinetes de fluido para una mayor longevidad y menores niveles de ruido. En un momento dado, obtiene rendimientos decrecientes, por lo que sería prudente equilibrar el presupuesto de la caja con los ventiladores juntos para que no termine gastando más en ventiladores con cojinetes de fluido que en la caja real.

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Optimización del flujo de aire

Configurar el flujo de aire de su carcasa es una parte extremadamente importante de la construcción de una PC, y los ventiladores de la carcasa juegan un papel muy importante en ellos. Primero, debe decidir qué tipo de presión desea generar en el sistema. La mayoría de los entusiastas de las PC se inclinan por la presión positiva que reduce la acumulación de polvo en la PC y, en general, también proporciona mejores térmicas.

Para crear una presión positiva dentro del sistema, la cantidad de ventiladores de admisión debe ser mayor que la cantidad de ventiladores de extracción en el sistema. Los sistemas de presión negativa tienen más ventiladores de escape que de admisión y esa también puede ser una buena configuración bajo ciertas condiciones. La presión negativa tiene un gran inconveniente de acumulación de polvo debido al hecho de que el aire entra en la carcasa a través de pequeños rincones y hendiduras, por lo que la acumulación de polvo es un problema bastante importante.

Presión de caja positiva frente a negativa – Imagen: HotHardware

Además, los ventiladores de caja deben seleccionarse de acuerdo con sus necesidades. Hay dos categorías principales de ventiladores de PC en el mercado. Estos incluyen los ventiladores enfocados en el flujo de aire y los ventiladores de presión estática. Los ventiladores enfocados en el flujo de aire son mejores para la ventilación de la caja, ya que son capaces de mover una gran cantidad de aire sin hacer demasiado ruido si tienen uno de los mejores tipos de rodamientos. Los ventiladores de presión estática deben instalarse en radiadores para refrigeración por agua, ya que los radiadores son obstáculos semipermeables en la trayectoria del flujo de aire. La instalación de ventiladores de caja enfocados en el flujo de aire normal en un radiador puede resultar en una fuga de aire de los lados del radiador porque el ventilador no tiene suficiente presión estática para empujar el aire a través de las aletas del disipador de calor. Estos factores deben tenerse en cuenta antes de tomar una decisión de compra de un ventilador de PC. Además, nuestra selección recomendada de ventiladores para carcasas de PC también puede ser útil en este sentido.

Ultimas palabras

Los ventiladores de PC utilizan un sistema de cojinetes para mantener las palas móviles de los ventiladores funcionando de manera eficiente y sin problemas. Hay tres tipos comunes de rodamientos disponibles en varios productos en el mercado actual, y es importante comprender las diferencias entre ellos antes de tomar una decisión de compra. Si bien los ventiladores de cojinete de manguito básicos pueden ser adecuados para la mayoría de las versiones de PC y otras aplicaciones, los compradores pueden optar por los ventiladores de cojinetes de bolas o de cojinetes de fluido por un precio más alto si quieren un mejor rendimiento acústico y una vida útil más larga del ventilador.

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