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Noise in components without mechanical parts

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alt Algunos componentes electrónicos pueden hacer ruido incluso aun no teniendo partes móviles. Podemos encontrar en los foros dedicados a la informática montones de hilos diciendo que determinado componente hace ruido "eléctrico".

En este pequeño artículo vamos a hablar de este problema, y de algunas soluciones que pueden permitir llegar a eliminar este tipo de ruidos.

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Introducción

En primer lugar hay que comentar que no es correcto del todo llamar a este tipo de ruido de esta manera, ya que en realidad no es ruido eléctrico en sí. Aunque ya por costumbre lo tendemos a llamar coloquialmente de esta manera. En realidad, el ruido eléctrico es otro concepto totalmente diferente relacionado con el ámbito de la electricidad/electrónica, el el que un ruido en una señal eléctrica es una variación no deseada de dicha señal. Pero este otro ruido del que estamos hablando, es sonido producido por vibración mecánica de elementos eléctricos en un circuito. Lo podemos llamar coloquialmente ruido eléctrico precisamente porque lo producen componentes eléctricos). En concreto, este ruido lo producen condensadores (capacitancias) y bobinas (inductancias) bajo ciertas cargas.

Ruido producido por bobinas/inductancias

Un ejemplo de cómo se produce este ruido: Una bobina genera un campo magnético (los campo eléctricos y magnéticos están relacionados, ver leyes de maxwell), y dicho campo puede producir que la bobina vibre físicamente (a alta frecuencia de vibración). Al vibrar genera ondas de presión de alta frecuencia, que son lo que produce para nosotros ese sonido agudo que oímos. Si la vibración produce algún efecto de resonancia, el efecto es aún mayor (por eso con algunos componentes se puede agravar la situación, depende de más cosas, y por eso hay combinaciones de componentes más críticas).

Yo he sufrido algunas veces este problema en mis ordenadores, recuerdo mi antigua geforce 6600 que crujía como una loca en cuanto ponía algún juego. Era pasiva, mi PC muy silencioso (phantom 500 pasiva, un scythe ninja a bajas rpm, etc.), y ese ruido se me hacía insoportable.

Ruido producido por condensadores

Componentes de un PC que producen ruido eléctrico

Puesto que el ruido lo producen fundamnentalmente las bobinas y condensadores de los circuitos, los componentes más propensos a tener este tipo de ruido son los que tienen estos elementos. Las bobinas y condensadores se utilizan fundamentalmente en las circuiterías de alimentación, y los componentes que tienen este tipo de circuiterías son la fuente de alimentación (obvio), la placa base (diferentes reguladores de voltaje para diferentes partes de la placa) y la gráfica (reguladores de voltaje específicos que van incluídos en la gráfica.

Cuanto mayor estrés tienen estas circuiterías, más propensas son a hacer ruido. Por esta razón, los componentes con mayor tendencia a hacer este ruido son las tarjetas gráficas, ya que normalmente son el componente con mayor consumo del ordenador. Una forma fácil de comprobar si tenemos este tipo de ruido en la gráfica es utilizando la utilidad "Show 3D View" del programa AtiTool, que muestra una animación con un cubo 3D. Este cubo supone una carga elevada de consumo para la gráfica, bastante constante, que suele acentuar de forma clara el ruido "eléctrico" que produce nuestra gráfica (si es que lo tiene).

Entre las gráficas más conocidas por hacer ruidos de este tipo están las últimas generaciones de nvidia: geforce 6xxx, geforce 8xxx, geforce 9xxx, gtx 2xx. Estas gráficas tienen circuiterías de alimentación que no están diseñadas para disminuir el ruido eléctrico, y tienden a hacer ruido prácticamente con cualquier combinación de placa base y fuente de alimentación

Las fuentes de alimentación también suelen tener un ligero ruido de este tipo, la mayoría de las veces inapreciable. Pero en un ordenador muy silencioso (un SilentPC), si acercamos el oído a la fuente, lo más probable es que seamos capaces de escucharlo.

El ruido eléctrico puede aparecer no sólo por un único componente, sino que está además relacionado con combinaciones de componentes: una gráfica puede hacer ruido con una fuente de alimentación y placa base determinadas, pero al cambiar la placa o la fuente puede desaparecer el ruido. Por esta razón, muchos usuarios buscan combinaciones conocidas que no sean ruidosas.

En este hilo de discusión en el foro N3D donde se va actualizando una lista de combinaciones ruidosas y no ruidosas de diferentes usuarios

Soluciones

Este problema tiene algunas soluciones, que se comentan a continuación:

  • Elegir componentes que sepamos de antemano que no generan estos ruidos:

    Puede parecer obvio, pero es la mejor solución posible al problema. Hay ciertos componentes que por la calidad de sus elementos son propensos a este tipo de ruido, y lo mejor es evitarlos. En el enlace comentado anteriormente podéis ver una lista de combinaciones de componentes ruidosas/no ruidosas. Lo más acertado es buscar componentes que incluyan condensadores de estado sólido de calidad y bobinas de ferrita convenientemente encapsuladas y aisladas.

    Las bobinas con menor tendencia a hacer ruido son las de ferrita encapsuladas, como ésta de la foto:


    Ferrite choke

    A diferencia de las de bobinas de toda la vida sin encapsular, de menor coste, que son las que mayor tendencia a hacer ruido tienen:


    alt

    Y los condensadores con menor tendencia a hacer ruido son los de estado sólido, como ésta de la foto:


    Solid capacitor

    A diferencia de los condensadores electrolíticos habituales sin encapsular, más baratos, y que son las que mayor tendencia a hacer ruido tienen:


    Capacitor

  • Cambiar de componentes:

    Si ya tenemos unos componentes, una solución obvia es cambiarlos, pero está claro que esta es la última solución que queremos por razones obvias... nos supone un coste adicional y dejar de usar los compoenentes que ya tenemos. Por esta razón, nos interesa estudiar primero alguna de las soluciones que se proponen a continuación.

  • Cambiar la carga eléctrica de los componentes:

    Cambiando la carga que soportan las diferentes circuiterías de alimentación se puede conseguir que los elementos problemáticos vibren a distinta frecuencia y dejen de producir el problema. A veces un poco de undervolting o de overvolting en el micro o gráfica soluciona el problema. En mi caso, con un micro antiguo (Athlon64 3200+) simplemente con variar 0.01V el voltaje, dejaba de hacer ruido el sistema. Una pequeña diferencia de voltaje suponía una gran diferencia en el ruido que producía el ordenador. Exiten diferentes formas de hacer undervolting/overvolting, bien mediante software, por bios, o mediante actuaizaciones de firmwares

  • Forzar vsync en la gráfica:

    Muchas gráficas modernas hacen este tipo de ruido al calcular demasiados frames por segundo. Activando la opción de vsync se reduce en muchas ocasiones el ruido (al limitar el número de frames por segundo a la frecuencia de refresco del monitor). Esto funciona por ejemplo con bastantes GTX260/GTX280. Es una de las soluciones más fáciles de probar, y que en muchos casos produce diferencias radicales.

  • Mejorar la alimentación filtrando ruidos:

    Muchas veces el problema viene de una señal eléctrica sucia a la entrada del PC (eso es ruido eléctrico del de verdad...). Se puede tratar de filtrar el ruido de la entrada con algún estabilizador de tensión (un ups por ejemplo) o similares. En muchos casos esto elimina el problema (al eliminar frecuencias parásitas en el voltaje). También se han reportado casos en los que simplemente cambiando el cable de alimentación del PC por otro también se soluciona el problema.

  • Buscar los condensadores/bobinas que hacen ruido e insonorizarlos:

    Éste es el método más elaborado, que consiste en detectar los elementos problemáticos y aislarlos utilizando algún material (líquido/resina) para recubrirlos. Existen sustancias especiales para este objetivo, utilizadas incluso en entornos industriales. Se pueden utilizar incluso sustancias como laca de uñas o pegamento (tipo "loctite"). El método para hacerlo se explica en este interesante artículo.

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