Cómo leer e interpretar eficazmente una curva de abanico

Prefacio

En las aceleradas industrias de hoy en día se necesitan sistemas de refrigeración eficientes. Son esenciales para distintas tareas, como la maquinaria industrial, los equipos de telecomunicaciones y la garantía de una vida útil más larga y un mejor rendimiento de una ventilación adecuada. Por eso es importante comprender las curvas de los ventiladores. Las curvas de los ventiladores son herramientas importantes para que los ingenieros y diseñadores de sistemas ofrezcan la mejor selección de ventiladores que se adapte a sus aplicaciones específicas. Si aprende a leer e interpretar las curvas de los ventiladores, podrá mejorar la configuración de la refrigeración y, por tanto, el funcionamiento de los equipos.

Usted puede tener un centro de datos con ventiladores de caja de alto rendimiento o diseñar una intrincada red de ventilación de fábrica. En cualquiera de los dos casos, es fundamental conocer bien el tema de las curvas de los ventiladores. Este artículo profundiza en las curvas de los ventiladores, explicando en qué consisten y cómo podemos entenderlas eficazmente. Además, en este artículo se explica cómo puede alguien utilizar esos conocimientos a la hora de tomar decisiones lo suficientemente racionales al respecto, sobre todo a la hora de elegir ventiladores para sus proyectos.

¿Qué es una curva de abanico?

Es un gráfico que describe el funcionamiento de un ventilador en diversas circunstancias. Muestra la correlación entre la presión estática, el caudal de aire (en pies cúbicos por minuto CFM) y la potencia (caballos de potencia de frenado BHP) del ventilador. Son indispensables para ingenieros, diseñadores e incluso aficionados que necesitan elegir un ventilador adecuado a sus necesidades.

¿Por qué son importantes las curvas de rendimiento de los ventiladores?

Una de las razones por las que las curvas de rendimiento de los ventiladores son importantes es porque, en un principio, proporcionan información útil para controlar los ventiladores. Al comprender las características de rendimiento de un ventilador, se puede encontrar el punto de funcionamiento adecuado para el ventilador en una aplicación determinada. El punto de funcionamiento representa el lugar de la curva de un sistema donde se cruza con la curva de un ventilador, lo que indica que es ahí donde deben situarse el caudal de aire y la presión estática de dicho equipo para satisfacer las demandas de los sistemas.

El segundo uso de las curvas de los ventiladores es evaluar su eficiencia. Los diferentes puntos de funcionamiento indicados en esta curva se pueden analizar para determinar la eficacia y la ineficiencia de este dispositivo cuando se utiliza a estas diferentes velocidades.

Por último, es posible comparar diferentes modelos de ventiladores utilizando sus curvas de rendimiento para saber cuál es el mejor para todos. Cuando haya sido capaz de evaluar varios escenarios, incluyendo la eficiencia, mientras que también teniendo en cuenta acerca de las tasas de flujo de aire y presiones estáticas que son necesarios entonces usted es capaz de elegir uno entre estas muchas opciones con gráficos publicados por los fabricantes que refleja sobre las diferencias reales entre objetos similares.

En resumen, si tu objetivo es refrigerar tu PC de juegos, un centro de datos o un enorme almacén, los conocimientos sobre la lectura e interpretación de las curvas de los ventiladores te llevarán a tomar las decisiones correctas en aplicaciones como éstas.

Componentes clave de una curva de abanico

Para entender a fondo una curva de abanico, es necesario comprender cuáles son sus componentes clave. Analicémoslos uno a uno.

Presión estática

Es la fuerza que ejerce el ventilador para vencer cualquier resistencia en el sistema. Suele medirse en pulgadas de calibre de agua (in. H2O) y muestra la eficacia del ventilador a la hora de impulsar aire en espacios reducidos como disipadores de calor o radiadores; una presión estática más alta significa una mayor capacidad para superar la resistencia.

Volumen de aire (CFM)

El volumen de aire, también conocido como flujo de aire, se refiere a la cantidad total de aire que un ventilador puede mover durante un periodo, que se expresa principalmente en pies cúbicos por minuto (CFM). Esto muestra lo bueno que es un ventilador determinado para mover grandes cantidades de aire, lo que es importante para la refrigeración general del sistema. Cuantos más CFM haya, más aire podrá mover ese ventilador en concreto.

Potencia de frenado (BHP)

El otro aspecto a tener en cuenta a la hora de seleccionar un ventilador es la potencia de frenado, que se refiere a la potencia consumida por este último para que genere el caudal y la presión estática requeridos. Esto tiene un efecto inmediato en la eficiencia de los ventiladores, así como en el uso general de energía dentro de los sistemas, y por lo tanto no debemos olvidar que debemos tener esto en cuenta al elegir estos dispositivos.

Interpretación de las curvas de rendimiento de los ventiladores

Análisis de la presión estática frente a la curva de volumen de aire

La curva de presión estática frente al volumen de aire es la más frecuente en las curvas de ventiladores. Muestra cómo un ventilador dado cambia su presión estática con respecto al caudal de aire. Normalmente, las presiones estáticas disminuyen a medida que aumenta el caudal. Observando este gráfico, se puede saber mucho sobre el comportamiento de su ventilador.

Una curva pronunciada sugiere una mayor idoneidad de un ventilador de este tipo para aplicaciones de alta presión, por ejemplo, refrigeración de CPU y radiadores, mientras que las curvas planas sugieren que es bueno para aplicaciones de gran caudal de aire, como la ventilación de cajas.

El efecto de la velocidad del ventilador en su rendimiento

La velocidad del ventilador es fundamental para determinar su rendimiento. A medida que aumenta la velocidad de rotación, tanto el caudal de aire como la presión estática también aumentan simultáneamente. Sin embargo, el rendimiento no siempre sigue este patrón relativo al cambio de revoluciones por minuto (RPM). Para la mayoría de los ventiladores, hay varias líneas en su curva, cada una de las cuales representa un valor de RPM diferente.

A partir de estas líneas, saber lo que será adecuado para sus necesidades es tan fácil utilizando la línea superior que representa el valor más alto posible para un rendimiento óptimo basado en sus necesidades, así como las preferencias, ya que más ruido resulta de velocidades más altas que ser todo acerca de la eficiencia solamente.

Ejemplos prácticos de análisis de curvas de abanico

Ventiladores axiales de CA Curva de rendimiento

Ejemplo 1: Comprender la curva del ventilador metálico GN120B

La curva del ventilador para el modelo de ventilador axial de CA GN120B Metal y sus posibles implicaciones en el rendimiento del ventilador. Este gráfico muestra dos conjuntos de datos diferentes, uno para frecuencias de funcionamiento de 50 Hz y otro para 60 Hz; el eje x es el caudal de aire (CFM), mientras que el eje y es la presión estática (mmH2O).

Puede observarse que la presión estática disminuye a medida que aumenta el caudal de aire. Por ejemplo, con caudales de aire bajos (aproximadamente cero CFM), la presión estática alcanza un máximo de unos siete mmH2O para 50 Hz y ligeramente inferior a esta cifra para 60 Hz. A unos 80-100 CFM, la presión estática desciende hasta casi cero para ambas frecuencias.

La comparación de estas curvas muestra que el ventilador funciona mejor a 60 Hz. Por ejemplo, cuando se alcanza una presión estática de cuatro mmH2O, el ventilador de 60 Hz da aproximadamente cuarenta pies cúbicos por minuto, mientras que la otra frecuencia da algo menos. Se trata de un caso en el que una rotación más rápida mejora el flujo de aire y, por tanto, la refrigeración en las aplicaciones que lo requieren.

Estas curvas le ayudarán a elegir el ventilador adecuado. Si su instalación requiere una presión estática más alta con un caudal de aire moderado, debería optar por un funcionamiento a 60 Hz. Por otro lado, si necesita un flujo de aire constante con un ruido y un consumo de energía reducidos, entonces lo ideal serían 50 Hz. Con este análisis, estamos seguros de haber seleccionado el disipador que mejor se ajusta a un presupuesto eficiente y que satisface nuestras necesidades generales de refrigeración.

Ejemplo 2: Interpretación del GR5015 Soplador CC Curva del ventilador

En el gráfico se puede observar que a medida que aumenta la velocidad del ventilador (RPM), tanto el caudal de aire como la presión estática mejoran drásticamente. Un ejemplo es cuando a 6500 RPM, el ventilador produce una presión estática de hasta 25 mmAq a bajo caudal de aire (0 CFM), que disminuye gradualmente hasta alcanzar un caudal de aire de 3,5 CFM. En cambio, en un caso como el de 4300 RPM, con más caudal de aire, se rodea de pequeños valores de presión estática máxima desordenados.

Las curvas del ventilador demuestran cómo los ajustes en la velocidad del ventilador pueden controlar la presión y el rendimiento del ventilador. Por ejemplo, las velocidades más altas (6500 RPM) proporcionan mayores cantidades de presión estática y flujo de aire, adecuadas para aplicaciones que requieren una gran velocidad y un sistema de refrigeración potente. Por el contrario, las velocidades de ventilador más bajas (4300 RPM) se asocian a niveles de ruido y consumo de energía reducidos, por lo que se consideran las mejores para fines de refrigeración silenciosa o no intensiva.

Por lo tanto, es esencial comprender esta forma de curva de ventilador para poder lograr un rendimiento óptimo en los distintos escenarios en los que se emplean ventiladores. Mientras tanto, el funcionamiento a altas RPM es ideal para aplicaciones que requieren altas presiones junto con velocidad. En los casos en los que se necesiten presiones de ventilador menores manteniendo el silencio durante el funcionamiento, las RPM más bajas serán las más adecuadas.

Aplicar sus conocimientos: Elegir el ventilador adecuado

Con los conocimientos adquiridos sobre las curvas de los ventiladores, es hora de ponerlos en práctica y elegir el ventilador adecuado para su aplicación.

Elegir los ventiladores adecuados utilizando las curvas de los ventiladores

Correspondencia de los datos de la curva del ventilador con los requisitos de la aplicación

Una vez que tenga una idea de lo que necesita, es fácil empezar a comparar las curvas de los ventiladores. De este modo, encontrará el que mejor se adapte a sus necesidades. Dé prioridad a ciertos parámetros a la hora de elegir un ventilador. Entre ellos, el volumen de aire necesario, las pérdidas totales del sistema y el nivel de ruido. El ventilador que compre debe ser capaz de suministrar el volumen de aire necesario y superar todas las pérdidas de presión del sistema.

Supongamos que, por ejemplo, está buscando un ventilador para refrigerar su CPU de alto rendimiento. En este caso, fíjese en los ventiladores que tengan una presión estática elevada, entre otros factores a tener en cuenta. Alternativamente, fíjate en la curva pronunciada de presión vs flujo de aire. Sin embargo, si se trata de ventiladores para carcasas que se supone que mejoran el flujo de aire general del sistema, la historia es totalmente distinta. En este caso, busque ventiladores con altos valores de CFM y curvas más planas.

Mientras tanto, también hay que tener en cuenta otros aspectos en las aplicaciones de energías renovables, como las turbinas eólicas, los módulos fotovoltaicos o los paquetes de baterías que se utilizan con ellos, entre otros. En estos casos, los factores importantes son la alta eficiencia, el bajo nivel de ruido y la resistencia a la corrosión. En primer lugar, hay que elegir ventiladores más eficientes que reduzcan el consumo de energía, antes de seleccionar aquellos que cumplan los requisitos de ruido en las instalaciones en las que se utilizarán. Por último, hay que asegurarse de adquirir un ventilador resistente a la corrosión para evitar daños por oxidación.

Aplicación	Características prioritarias
Refrigeración de CPU de alto rendimiento	Alta presión estática, curva pronunciada de presión vs. caudal de aire
Ventiladores de caja para el flujo de aire general del sistema	Altos CFM, curvas más planas
Energías renovables (turbinas eólicas, módulos fotovoltaicos, baterías)	Alta eficiencia, bajo nivel de ruido, resistencia a la corrosión
Equipos médicos (ventiladores, sistemas de circulación extracorpórea, ventilación de quirófano)	Alta precisión, bajo nivel de ruido, alta fiabilidad

Consejos prácticos para decidir con conocimiento de causa

A continuación le ofrecemos algunas sugerencias prácticas que le ayudarán a elegir bien al comprar un ventilador:

Recuerde que las metodologías de ensayo pueden diferir entre marcas, así que compare siempre las curvas de los ventiladores del mismo fabricante.
El nivel de ruido también es importante, sobre todo para los que quieren un sistema silencioso. Hay que favorecer los ventiladores con un buen equilibrio entre rendimiento y acústica.
Además, no olvide tener en cuenta el tamaño del ventilador y si es compatible con su sistema. Asegúrese de que encajará donde desea colocarlo y también de que tiene un tipo de conector adecuado.
A la hora de tomar decisiones de compra, lea los comentarios y consulte las pruebas comparativas de fuentes acreditadas para saber qué tal se comporta el ventilador en condiciones reales.

Conclusión

Ahora tienes la capacidad de leer e interpretar, como un experto, todos esos gráficos que parecen extraños a primera vista. Esta habilidad también te ayudará, entre otras cosas, a seleccionar los ventiladores adecuados.

Haga coincidir las características de rendimiento de su ventilador con los requisitos de su aplicación para tener éxito. Le permite elegir el ventilador adecuado estudiando sobre su curva y teniendo en cuenta factores como la presión estática, los caudales de aire, los niveles de ruido, etc.

Por lo tanto, la próxima vez que se enfrente a un reto como éste, no se asuste al ver lo que parece un complicado diagrama de curvas. Asuma esta tarea de buen grado, utilizando los conocimientos adquiridos con el fin de tomar decisiones acertadas con respecto a los dispositivos de refrigeración que satisfagan sus necesidades de la manera más eficaz, en lugar de dejarse intimidar por este diagrama.