Refrigeración

Review: Ventiladores Noctua IndustrialPPC NF-A14 y NF-F14

[nextpage title=»Introducción» ]

Una de las compañías más reputadas en el sector de la refrigeración es Noctua, quien dispone de ventiladores y disipadores de grandes prestaciones para gran variedad de usos. Los NF-A14 IndustialPPC, son la solución de Noctua para mejorar la refrigeración de sistemas avanzados y profesionales, como pueden ser los servidores. Estos ventiladores de diseño robusto y de alta velocidad, ofrece entre otras cosas, una gran eficiencia aerodinámica y el uso de un motor trifásico, nos ofrece un gran flujo de aire a una gran presión.

Estos ventiladores han sido diseñados para entornos donde se genera mucho calor, por lo tanto se requiere que estos tengan una gran velocidad de funcionamiento, pero Noctua tiene entre sus características más destacadas, ofrecer sistemas silenciosos y estos ventiladores son un gran ejemplo, además, de ofrecer una gran eficiencia energética. Los NF-A14 están construidos con una poliamida reforzada en fibra de vidrio, además de disponer de una certificación de protección contra el agua y el polvo, haciéndolos ideal para ambientes extremos.

Los IndustrialPPC NF-A14 y los IndustrialPPC NF-F12, trabajan a una tensión de 24V y se caracterizan por ofrecer soporte PWM. La tecnología PWM se caracteriza por ofrecer una regulación de dinámica de la velocidad del ventilador, lo cual permite a este trabajar a varias velocidades, según la temperatura y lo que exija la placa base al que está conectado. Estos ventiladores, además, nos ofrecen algo muy importante, como es la protección IP67.

Este tipo de protección protege a las partes sensibles, como son el rotor y el motor, así como los cojinetes SSO2 sobre la entrada de objetos sólidos y de agua. Dicho elemento permite la protección de las partes internas de la entrada contra el polvo de manera fuerte (nivel 6), lo que impide la entrada de polvo bajo ninguna circunstancia, mientras que la segunda cifra es la protección contra el agua. El nivel 7 protege contra la inmersión completa a 1 metro durante 30 minutos, ideal para zonas de alta temperatura, donde se genera calor y se puede generar humedad.


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NOCTUA NF-F12 INDUSTRIALPPC-24V-3000 IP67 PWM

NOCTUA NF-A14 INDUSTRIALPPC-24V-3000 IP67 PWM


[/nextpage] [nextpage title=»Rodamientos SSO2″ ]

Los ventiladores, normalmente usan dos sistemas, los cojinetes y los rodamientos. Ambos tienen problemas. Los cojinetes son muy silenciosos en sus primeros momentos, pero el desgaste aumenta el ruido y la vida útil de los ventiladores que los incorporan, es muy corta y los rodamientos, hacen bastante ruido, aunque tienen una vida útil bastante larga. Noctua ha buscado una solución que tenga una vida útil muy larga y el nivel de ruido sea mínimo y desarrollaron el SSO, un sistema de rodamientos autoestabilizados de aceite presurizado, el cual ha sido revisado para ser mejorado.

El desarrollo de este sistema se basa en su bajo nivel sonoro y la calidad demostrada y testeada en muchos productos, en gran cantidad de productos. Este sistema se basa en un interesante concepto de rodamientos hidrodinámicos basados en aceite que integran un imán, el cual tiene la función de realizar una estabilización automática del eje del rotor. La estabilización mediante un campo magnético, estos rodamientos permiten una precisión mejorada y una longevidad respecto a soluciones de rodamientos de bolas, cojinetes e incluso sistemas hidrodinámicos tradicionales.

Noctua ha optimizado el sistema SSO y lo ha mejorado en esta actualización denominada SSO2. Para este sistema renovado se han usado cojinetes metálicos y un sistema de moldeado por inyección. Disponen de un imán más cerca del eje rotor, generando una fuerza magnética más elevada sobre este. Ofrece, gracias a este sistema, una mayor estabilización, precisión y durabilidad de los ventiladores.


[/nextpage] [nextpage title=»Motor trifasico» ]

Noctua ha apostado por ofrecer calidad en sus productos y en vez de utilizar sistemas de motores monofásicos de cuatro polos, ha optado en estos Noctua IndustrialPPC, un sistema basado en motores trifásicos de seis polos, lo cual, permite un movimiento más suave, sin menos golpes, permitiendo reducir de esta manera las vibraciones y las perdidas energéticas, convirtiéndolos en más eficientes, si cabe.

La mayoría de los ventiladores del mercado utilizan motores de tipo monofásico con un estator de cuatro ranuras y un anillo de rotor magnético mediante imán permanente de cuatro polos. Este sistema se conoce como un sistema 1:1, donde las ranuras y los polos son iguales en número. Cuando las bobinas del primer par, reciben corriente, estos generan un campo magnético inverso al del imán atrayéndolo. Esta atracción se vuelve repulsión cuando se igualan los campos magnéticos (serian sur-sur, por ejemplo) y el imán busca el siguiente par que atrae al imán por tener una polaridad inversa (norte-sur, por ejemplo)

Este sistema, mediante al cambo de polarización del imán, permite un giro de 90º, para una alineación. El problema de este salto, genera una torsión del motor elevada cuando los polos del rotor se encuentra entre las ranuras del estator, siendo este de 45º, descendiendo cuando los polos se alinean a 90º, que vuelve a aumentar cuando se pasa al siguiente par de polos, generándose un ángulo de 135º.

Los ventiladores de Noctua hacen uso de motores trifásicos con estator de seis ranuras y un anillo magnético permanente de cuatro polos, generándose así un sistema de 3:2 entre ranuras y polos. Gracias a esta configuración se obtienen dos ventajas fundamentales. La primera ventaja es que, gracias al aumento del número de ranuras y que estén agrupados en tríos, en vez de por parejas, se permite una conmutación entre ranuras más eficiente, reduciéndose las vibración por torsión, haciéndolas más estables.

Como segunda mejora y siendo esta la más destacada, es el ratio de desigualdad entre ranuras y polos, suponiendo esto una mejora en el sistema de polos y ranuras. Al no existir una situación entre los polos y las ranuras, estos se alinean, la torsión no se reduce completamente, lo cual permite al ventilador girar más suevamente, sin necesidad de que la torsión se eleve de nuevo, ya que esta es estable.

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Al no tener una única fase de accionamiento, la zona de descensos en la torsión entre picos, el motor tiene tres fases que se superponen y que contribuyen a una torsión estable. La torsión total, gracias a este sistema, se reduce de manera importante, generándose una tensión total más estable que en los sistemas de motores monofásicos. La torsión estable y continuada, permite un funcionamiento estable mucho más suave, reduciéndose de manera significativa en las vibraciones generadas por la torsión y una reducción del consumo de la energía.

Los ventiladores NF-F12 y NF-A14 utilizaban el sistema de motores Noctua NE-FD1, pero para esos ventiladores, con la finalidad de mejorar la eficiencia y el rendimiento, Noctua ha desarrollado el Noctua NE-FD2 IC para los IndustrialPPC, los cuales ofrecen una mejora de la eficiencia del 10% con respecto la versión anterior. Los NF-A14 requerían 2.25W para funciona a 2000RPM, mientras que los IndustrialPPC requieren solo 2W para funcionar al 100% de la potencia. Gracias a esta mejora en la eficiencia, se convierten en una solución ideal en sistemas automovilísticos, aeronáutica e incluso en electrodoméstico, donde la eficiencia es muy importante.


[/nextpage] [nextpage title=»Flow Acceleration Channels» ]

Uno de los principales problemas a la hora de operar con ventiladores, es que estos generan turbulencias. Estas turbulencias afectan a los flujos de aire, lo cual es un problema. Se suele dar, sobre todo, en la separación de la capa de delimitación del lado de succión, en las aspas del ventilador, concretamente, lo cual provoca un ruido importante debido al vórtice y esto provoca un descenso en la eficiencia energética debido al flujo del aire.

Noctua, para solventar este problema, ha modificado sus ventiladores Noctua A Series, con la tecnología de canales de circulación acelerada en la parte de succión. La disposición de estos canales aumentan la distribución del flujo de aire en el lado de la succión, lo cual mejora el flujo de aire en las regiones cruciales exteriores de las aspas. La separación del flujo es probable que ocurra cuando la velocidad del flujo en el ventilador es baja, cuando este opera a bajas revoluciones. Gracias a la tecnología Flow Acceleration Channels, se aumenta la velocidad, lo cual resulta una separación del flujo significativamente reducida, lo cual reduce el ruido en el vórtice y se mejora la eficiencia del flujo de aire.


[/nextpage] [nextpage title=»Focused Flow Frame» ]

El Focused Flow Frame, ha sido diseñado para obtener un rendimiento mejorado en aplicaciones que requieren un aumento de la presión, como en el caso de disipadores y radiadores. Este marco dispone once álabes que enderezan, canalizan y dirigen el flujo de aire, permitiendo que los ventiladores NF-F12, lo cual permite a estos ventiladores competir en rendimiento contra ventiladores convencionales cuando trabajan a altas velocidades.

Dichos álabes del NF-F12, están dispuestos en una distancia angular variable y disponen del sistema Vortex-Control Notches, unas muescas en el ventilador que mejoran el control del vórtice de aire. Esto permite mejorar la distribución de la emisión de sonido en un amplio espectro de frecuencias, lo cual provoca que el ruido de este ventilador sea más agradable al oído humano.

Al desplazarse los álabes del estator, las aspas del ventilador crean pulsos de presión. Dicha interacción entre el rotor y el estator, se contribuye significativamente la emisión global del ruido del ventilador. La distribución uniforme de los álabes, la constelación relativamente geométrica de las aspas del roto y los alabes son idénticos cada vez que el roto se mueve hacia el siguiente álabe. Cuando una de las aspas del rotor pasa por uno de estos álabes, se crean los mismos pulsos de presión.

Dichos pulsos periodos, a nivel acústico, producen menos sonidos a distintas frecuencias que se manifiestan en picos de frecuencia dentro del espectro acústico del ventilador, lo cual aporta un carácter más distinguible y tonal. Noctua, para minimizar este fenómeno, en los álabes del NF-F12 se han dispuesto a distancia angular variable entre 31º y 37º. Esta medida provoca que la situación geométrica entre las partes del roto y del estator estén ligeramente diferentes cada vez que el rotor se mueve sobre el siguiente álabe, lo cual genera pulsos de presión aerodinámicamente distintos. Esto permite una reducción en el sonido que se distribuye en un amplio rango de frecuencias. Generando un perfil acústico con un ancho de banda más amplio y menos tonal, los álabes en distancia angular variable, hacen de este ventilador más agradable al oído humano y se mezclan de manera más eficiente con el ruido de fondo.

Esta tecnología se implementó por primera vez en un ventilador NF-P12. Estas muestras de control de vórtice son unas medidas diseñadas de manera aerodinámica con dos propósitos diferentes: el primero son las muescas del control del vórtice hacen que el flujo de aire pasen por el lado de succión y de presión de las aspas o álabes que se mezclan más fácilmente en el extremo del eje, lo cual permite una reducción en las turbulencias y una reducción en la perdida de velocidad. Permite al ventilador un aumento en la frecuencia energética superior y una emisión sonora reducida.

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La segunda mejora se basa en las muescas para el control del vórtice, que hacen que el perfil acústico del ventilador sea más agradable para el oído humano. Gracias a estas muescas, los vórtices se reducen, generando cada uno tonalidades ligeramente diferentes. Se debe esto al efecto que tienen una distancia angular variable de los álabes, en la medida de la en que la emisión del sonido se distribuye mejor por las un espectro de frecuencias más amplio y esto perite reducir los picos de frecuencias. Este patrón de sonido se percibe por el usuario de una manera mucho menos molesta y agradable al oído humano.


[/nextpage] [nextpage title=»Marco AAO» ]

Estos ventiladores Noctua están pensados para ser lo más silenciosos posible y es por esto mismo que se ha fabricado para ellos un marco AAO. El marco de optimización acústica avanzada dispone de almohadillas antivibración integradas, así como un diseño de entrada paso a paso y las microestructuras de la parte interna de la superficie, desarrollados por Noctua, lo cual, implica una mejora más profunda en la eficiencia energética y el rendimiento del ventilador.

STEPPED INLET DESIGN

Los ventiladores de esta serie profesional han sido diseñados tipo paso a paso. Esto permite a Noctua una medida avanzada de diseño aerodinámico introducida por primera vez en los ventiladores NF-F12. Esto permite añadir una turbulencia en la entrada de aire del ventilador, diseñado en un sistema paso a paso que facilita la transición de flujo laminar a turbuleno. Dicha medida tiene un efecto muy parecido a la estructura externas de las pelotas de golf, lo cual permite una mejora en la adjunción del flujo del marco, el cual permite la impulsión cuando se introduce más aire y por lo tanto, mejora la eficiencia global del flujo de aire.

Dichas mejoras, ofrecen algunas mejoras aerodinámicas, las cuales tiene un diseño de entrada paso a paso, que también reduce los ruidos tonales de entrada provocados por la entrada de un flujo laminar. Gracias a esta modificación en el diseño del flujo turbulento, produce un perfil de ruido con un ancho de banda mayor. Gracias a esta mejora en el diseño de la entrada paso a paso contribuye a la mejora de las cualidades acústicas de dicho ventilador, que permite que este integre mejor con un ruido de fondo y resulte más agradable para el oído humano.


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Los ventiladores de Noctua admiten diferentes complementos. Estos complementos son esquineras de goma que permiten reducir las vibraciones y mejoran el ruido y un sistema de soportes de goma, los cuales tienen la misma funcionalidad, la reducción del ruido y de las vibraciones.

Noctua NA-SAVP1 son unas esquinas, que podemos elegir en una variedad de colores. Estas variaciones Chromax, permiten a los usuarios personalizar el color de los ventiladores, identificando el sistema al cual está destinado o la función que estos tienen dentro del sistema. Este kit dispone de dieciséis paneles anti-vibración NA-AVP1 compatible con ventiladores de 120/140mm. Se ha fabricado con una silicona suave, para minimizar la transición de pequeñas vibraciones, mientras que se mantienen la compatibilidad con tornillos estándares para ventilador.

Noctua NA-SAV2, son un conjunto de soportes para instalar los ventiladores en el chasis sin tornillos. Los NA-SAV2 tienen un total de veinte soportes de estos para anclar cinco ventiladores. Cuando se reemplazan los tornillos de los ventiladores, permitiendo así una instalación rápida y sencilla, reduciendo la vibración en los orificios de anclaje del ventilador sobre la torre. Tienen un diseño de doble cara, para que se puedan instalar fácilmente en espacios reducidos y gracias al uso de estas gomas de alta calidad, estos tienen la característica de ser suaves y resistentes. La sustitución de los tornillos para ventiladores, por este sistema, reduce de manera importante los ruidos programados por estructuras sólidas y hace que este conjunto sea el complemento ideal para los ventiladores que estamos analizando.


[/nextpage] [nextpage title=»Conclusión» ]

Los Noctua IndustrialPPC NF-A14 y NF-F12, son unos ventiladores muy potentes y eficientes, que ofrecen un gran rendimiento. Estos ventiladores, con mejoras significativas en rendimiento y nivel de ruido, con respecto a otras soluciones del mercado. Dichos ventiladores tiene unas prestaciones únicas, como los rodamientos SSO2, que ofrecen menos desgaste y menos sonoridad, la colocación de las aspas, pensando en la reducción del sonido es un factor fundamental y el disponer de un estator, formado por un motor trifásico, que evita la pérdida de fuerza cuando la onda sinusoidal pasa por cero.

Algo de lo que nos hemos dado cuenta, es que no todas las placas base son capaz de administrar bien estos ventiladores. Esto es debido a que la mayoría de ventiladores del mercado usan motores monofásicos y los IndustrialPPC son trifásicos. Las placas base en muchos casos no están listos para soportarlos, esto provoca que no interactúen correctamente en placas base pensadas para el usuario medio. Hay que destacar que están pensados para entornos profesionales y estos suelen soportar sin problemas este tipo de ventiladores.

Estos nuevos IndustrialPPC, no solo son mejores a nivel sonoro, las mejoras introducidas en este ventilador, le han concedido una mejora en lo que respecta a la eficiencia energética. Dichos ventiladores, son más eficientes, pero sin reducir la potencia. Algo cada vez más fundamental, es que los ventiladores tengan soporte PWM. Esto permite al ventilador en cuestión, variar la velocidad de funcionamiento entre un rango, establecido en este caso por Noctua, permitiendo un ahorro energético y una reducción del ruido debido a la reducción en la velocidad de funcionamiento.


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Roberto Solé

Director de Contenidos y Redacción de esta misma web, técnico en sistemas de generación de energía renovables y técnico electricista de baja tensión. Trabajo delante de un PC, en mi tiempo libre estoy delante de un PC y cuando salgo de casa estoy pegado a la pantalla de mi smartphone. Cada mañana cuando me levanto cruzo el Stargate para hacerme un café y empezar a ver vídeos de YouTube. Una vez vi un dragón... ¿o era un Dragonite?

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