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Le ventole del PC 
Il rumore

 

Il rumore

La maggior parte dei costruttori fornisce, nel foglio dati della ventola, una indicazione sulla rumorosità del prodotto. Sicuramente una ventola che dichiara 12dB(A) sarà molto meno rumorosa di quella che dichiara 32 dB(A), ma questo dato può, a volte, essere molto fuorviante. 
Innanzitutto la rumorosità è misurata dal costruttore in condizioni specifiche, ma comunque sempre con la ventola libera sul piano di misura; questo non tiene conto né delle vibrazioni, che potrebbero essere amplificate dallo chassis su cui è fissata, nè dalle resistenze che il flusso d' aria incontra nel momento in cui la ventola la aspira attraverso una griglia che ne occlude parzialmente l' imboccatura e la soffia in uno spazio chiuso ricco di angoli. Ne deriva che, assai frequentemente, una ventola molto silenziosa al banco, diventa significativamente fastidiosa una volta installata.

Non entriamo qui in una dettagliata dissertazione sul rumore, che trattato in altre pagine; ci limitiamo a ricordare alcuni punti importanti.

Quantitativamente, il rumore è una grandezza assai difficile da valutare,  perchè si tratta di un dato in cui convergono non solo elementi assoluti (pressione sonora, energia, frequenza, ecc) numerabili e misurabili, ma anche altri relativi all' ascoltatore, che, soggettivamente, può valutare in modo molto diverso una fonte di rumore da un' altra.
Il rumore non è misurato, quindi, come dato assoluto, ma come relazione, in dB (deci Bel). Inoltre, per cercare un approccio quanto più possibile realistico, dato che la sensibilità ai suono dell' orecchio umano non è lineare, le misure si effettuano "pesando" la risposta secondo alcune curve, la più usata delle quali in questo ambito di piccoli valori è la A, da cui dB(A), ovvero decibel secondo la curva di valutazione A, che è appunto quella che simula la risposta media dell' orecchio.

Va ancora una volta ricordato che il decibel è una misura logaritmica, quindi il rapporto tra due diversi valori ha un senso differente che se fosse tra valori con una relazione lineare.
Ad esempio, alcune differenze tra due valori in dB :

  • 3 dB : limite medio della differenza di udibilità tra due diverse fonti. Ovvero tra un rumore valutato 10dB ed uno valutato 12 dB è ben difficile che l' orecchio umano medio percepisca una qualsiasi differenza.

  • 5 dB : valore medio di una differenza apprezzabile. Ovvero tra un rumore valutato 10dB ed uno valutato 15 dB è normale che un orecchio umano medio percepisca una differenza.

  • 10 dB : il suono appare doppio. Ovvero, riducendo un suono di 10dB, ad esempio da 40 a 30, il suo valore per l' ascoltatore sarà dimezzato.

A questo riguardo va chiarito che curve e risposte medie sono perlappunto medie, dato che è assai probabile che la capacità auditiva di ognuno sia diversa dalla curva standard; ad esempio un giovane potrà percepire senza difficoltà suoni oltre i 18000 Hz e trovarli sgradevoli (il classico gesso sulla lavagna) mentre un anziano non ne sarà minimamente disturbato, avendo perso la possibilità di udire la gamma acuta. Inoltre è probabile che certe qualità o tonalità di suono siano più o meno sgradite al singolo ed è quindi è possibile che, anche a parità di dB(A), una ventola "suoni" meglio di un' altra .

In particolare, la frequenza del rumore generato dalle pale, che può anche essere una delle componenti maggiori, si può valutare approssimativamente moltiplicando la velocità per il numero delle pale; a pari velocità, una ventola con 9 pale tenderà a produrre una tonalità più acuta di quella prodotta da una a 7, ma anche questa è solo una indicazione di massima.

Il rumore è evidentemente legato alla velocità di rotazione : maggiore è la velocità, maggiore sarà il rumore; una ventola a 7000 rpm tenderà ad essere molto più udibile di una a 1500 rpm.

Così pure maggiore sarà portata, maggiore sarà il possibile rumore : a parità di giri, una ventola di spessore 10 mm tenderà ad essere meno rumorosa di una di spessore 28 mm.

Per quello che riguarda velocità e portata c'è da rilevare che non sempre è meglio una sola ventola di grande prestazione (e sensibile rumore), ma è possibile che l' installazione di più ventole meno veloci (e meno rumorose) dia dei risultati migliori, sia per l' efficacia dell' azione raffreddante, sia per il rumore complessivo. Infatti il rumore prodotto da più ventole uguali non si somma come valore assoluto, essendo il decibel una unità logaritmica : due ventole da 10dB non producono 20 dB di rumore, ma solo 13 dB.
Se le le ventole sono molto diverse tra di loro, diventa difficile valutare teoricamente il rumore risultante, anche perchè, una volta installate nel case, daranno origine a flussi di aria diversi che a loro volta contribuiranno più o meno alla generazione del rumore. 

Per schematizzare, possiamo dire che, nella rotazione della ventola, il rumore deriva da varie cause. Possiamo identificare :

  1. rumore prodotto dalla rotazione dell' albero sul suo supporto, dipendente dal genere di supporto e dalla precisione della lavorazione delle parti
  2. rumore dovuto alla rotazione delle pale che aspirano e spingono l' aria, dipendente dal loro disegno aerodinamico, dal numero, dal materiale con cui sono realizzate. In questo va compreso anche il rumore dovuto al flusso dell' aria che, attraversando il corpo della ventola, si trova a formare vortici e turbolenze. Si tratta di rumore a larga banda, generato dalle pale che tagliano l' aria. Può essere ridotto solamente dal costruttore, intervenendo nel disegno aerodinamico delle pale stesse.
  3. rumore dovuto alle vibrazioni che una irregolare equilibratura della parte rotante trasmette al corpo della ventola e quindi alla parete su cui è fissata
  4. rumore dovuto al flusso dell' aria che forma turbolenze sugli ostacoli costituiti dalla griglia di aspirazione e da quelli all' interno del case, dalla formazione di vortici e turbolenze. Turbolenze sono create dal flusso dell' aria in pressione che genera rumore a larga banda quando urta, perdendo parte della sua energia, su ostacoli, spigoli, ecc.

Il primo punto riguarda essenzialmente il sistema con cui l' albero rotante è supportato dallo statore. Di questo abbiamo già accennato in alcune pagine precedenti e, come abbiamo visto, esistono numerosi sistemi, ognuno con punti a favore e contro. Per quanto riguarda il rumore, i cuscinetti a sfere o ibridi bronzine.cuscinetti sono quelli più rumorosi, anche se garantiscono elevata durata nel tempo. Le bronzine metalliche , almeno inizialmente, sono molto più silenziose, hanno un basso costo, ma hanno una vita media minore. Vanno meglio i supporti ceramici, sia bronzine che assi ceramici, come pure i cuscinetti idraulici o i supporti a sospensione magnetica, anche se il costo può diventare elevato.

Il secondo punto riguarda il rumore che il sistema delle pale produce nel mettere in movimento l' aria. Questo genere di rumore dipende strettamente da come è progettata la ventola da un punto di vista aerodinamico e non riguarda per nulla il modo con cui la parte rotante è sostenuta. Questa componente può assumere una importanza notevole, superando di gran lunga il rumore prodotto dagli altri fattori. Quindi si può avere benissimo una ventola su cuscinetti meno rumorosa di una su bronzine, perchè meglio progettata dal punto di vista dei flussi dell' aria.  

Questo rumore dovuto alla rotazione ed all'a ria che passa tra le pale è molto legato a come la ventola è progettata e realizzata nel suo complesso, comprendendo anche il materiale con cui è costruita. In primo luogo, la forma più o meno aerodinamica delle pale e del condotto dell' aria sono determinanti, spesso incidendo sul rumore prodotto più della velocità di rotazione : a pari velocità, due ventole di costruttori diversi, realizzate su progetti aerodinamici differenti, produrranno un rumore differente.

Al terzo punto, va considerato che il dato di rumore fornito dal costruttore riguarda la dinamica della ventola, ma non considera eventuali vibrazioni dovute alla non perfetta equilibratura delle parti rotanti; queste vibrazioni, spesso ben poco percettibili con la ventola sul banco, possono diventare una fonte di rumore fastidioso quando la parete su cui la ventola è montata va in risonanza alla frequenza della vibrazione e la amplifica come una cassa armonica. Capita nella pratica che una ventola da 120 mm a bassa velocità, che al banco risulta inaudibile, una volta installata nello chassis dia origine ad un rumore sensibile. Solitamente questo problema si risolve semplicemente utilizzando dei supporti in gomma morbida che abbattono le vibrazioni.

Per ultimo va considerato che la ventola aspira un flusso di aria che può essere considerevole, solitamente attraverso una griglia, più o meno fitta, che ha come scopo l' evitare che finiscano in mezzo alle pale rotanti dita (che potrebbero danneggiarsi...)  o altri oggetti (che potrebbero danneggiare la ventola). L' aria in uscita, poi, viene spinta nel vano chiuso dello chassis dove sono contenuti supporti dei dischi, cavi, schede, tutti elementi di ostacolo, che tenderanno a cerare vortici e turbolenze. L' aria, poi, dovrà uscire da feritoie o fessure più o meno ampie o volute, con effetti similari. Lo stesso discorso vale per una ventola che espelle aria dal case. Ogni cosa che si trova sul flusso dell' aria sarà una fonte potenziale di rumore e questo sarà tanto più intenso quanto maggiore sarà l' energia impressa all' aria in movimento.
Questa componente del rumore, quindi, non dipende dalla struttura meccanica della ventola, ma da come essa è installata (e, ovviamente, dalle sue caratteristiche di portata e velocità). Ne deriva che una ventola provata al banco in aria libera potrà essere inaudibile, mentre, una volta installata al suo posto, l' aria mossa darà origine a un suono ben sensibile.

I disturbi che si creano nel posizionamento della ventola possono essere la causa maggiore del rumore, soprattutto se si ha a che fare con ventole progettate per un basso rumore : esse saranno sensibili ai disturbi del flusso d' aria più di una ventola rumorosa in partenza. Inoltre, diversi modelli di ventole reagiranno in modo diverso nella stessa situazione. Questo non è facilmente determinabile a priori; ad esempio, il flusso d' aria che vada a colpire una superficie, molto vicina, con un certo angolo, oppure costretto a passare in una grigliatura, potrà trasformare parte della sua energia in rumore ad una certa tonalità, che, nella ventola provata in aria libera, era del tutto assente.

In conclusione, la diversa disposizione delle ventole o la modifica della circolazione dell' aria all' interno del case possono essere una soluzione definitiva sia all' aumento dell' efficienza che alla riduzione del rumore, ma sono da verificare caso per caso.

 


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Aggiornato il 05/04/07.