Como ler e interpretar uma curva de ventoinha de forma eficaz

Prefácio

Os sistemas de refrigeração eficientes são necessários nas indústrias actuais de ritmo acelerado. São essenciais para diferentes tarefas, como maquinaria industrial, equipamento de telecomunicações e para garantir uma vida útil mais longa e um melhor desempenho de uma ventilação adequada. É por isso que é importante compreender as curvas dos ventiladores. As curvas dos ventiladores são ferramentas importantes para os engenheiros e projectistas de sistemas, para fornecer a melhor seleção de ventiladores adequada às suas aplicações específicas. Ao aprender a ler e a interpretar as curvas dos ventiladores, poderá melhorar a sua configuração de arrefecimento, o que conduzirá a um bom funcionamento do seu equipamento.

Pode estar a criar um centro de dados com ventiladores de alto desempenho ou a conceber uma rede de ventilação de fábrica complexa. Em qualquer dos cenários, é fundamental ter uma boa compreensão do tema das curvas dos ventiladores. Este artigo aprofunda as curvas dos ventiladores, explicando em que consistem e como podemos compreendê-las eficazmente. Além disso, este artigo explica como alguém pode usar esse conhecimento ao tomar decisões suficientemente racionais, especialmente ao escolher ventiladores para os seus projectos.

O que é uma curva de ventoinha?

É um gráfico que descreve o funcionamento de um ventilador em diversas circunstâncias. Mostra a correlação entre a pressão estática, o caudal de ar (em pés cúbicos por minuto CFM) e a potência (potência de travagem BHP) do ventilador. São indispensáveis para engenheiros, projectistas e mesmo para os ventiladores que precisam de escolher um ventilador adequado às suas necessidades.

Porque é que as curvas de desempenho das ventoinhas são importantes?

Uma razão pela qual as curvas de desempenho dos ventiladores são importantes é porque, em primeiro lugar, fornecem informações úteis para o controlo dos ventiladores. Ao compreender as caraterísticas de desempenho de um ventilador, que podem ser usadas para encontrar o ponto de funcionamento correto para o ventilador numa determinada aplicação. O ponto de funcionamento representa a localização numa curva do sistema onde intersecta com uma curva do ventilador, indicando que é aqui que o caudal de ar e a pressão estática desse equipamento devem ser colocados para satisfazer as exigências dos sistemas.

A segunda utilização das curvas dos ventiladores é a avaliação da sua eficiência. Os diferentes pontos de funcionamento indicados nesta curva podem ser analisados para determinar a eficácia e a ineficácia deste dispositivo quando utilizado a estas diferentes velocidades.

Por último, é possível comparar diferentes modelos de ventiladores utilizando as suas curvas de desempenho, de modo a saber se um é adequado a todos. Quando tiver sido capaz de avaliar vários cenários, incluindo a eficiência, tendo também em mente as taxas de fluxo de ar e as pressões estáticas necessárias, poderá escolher uma entre estas muitas opções com gráficos divulgados pelos fabricantes que reflectem as diferenças reais entre objectos semelhantes.

Em resumo, se o seu objetivo é arrefecer o seu PC para jogos, centro de dados ou grande armazém, então o conhecimento sobre a leitura e interpretação das curvas das ventoinhas ajudá-lo-á a fazer as escolhas certas em aplicações como estas.

Componentes principais de uma curva de ventoinha

Para compreender plenamente uma curva de ventoinha, é necessário compreender quais são os seus principais componentes. Vamos analisá-los um a um.

Pressão estática

Isto significa a força exercida pela ventoinha para ultrapassar qualquer resistência no sistema. É normalmente medida em polegadas de calibre de água (in. H2O) e mostra a eficiência da ventoinha quando se trata de empurrar o ar para espaços apertados, como dissipadores de calor ou radiadores; uma pressão estática mais elevada significa uma melhor capacidade de ultrapassar a resistência.

Volume de ar (CFM)

O volume de ar, também conhecido como caudal de ar, refere-se à quantidade total de ar que uma ventoinha pode movimentar durante um período de tempo, que é expresso principalmente em pés cúbicos por minuto (CFM). Isto mostra a capacidade de uma determinada ventoinha para mover grandes quantidades de ar, o que é importante para o arrefecimento geral do sistema. Quanto maior for o CFM, maior será a quantidade de ar que pode ser movimentada por essa ventoinha em particular.

Potência de travagem (BHP)

O outro aspeto a ter em conta ao selecionar um ventilador é a potência de travagem, que se refere à potência consumida por este último para gerar o caudal e a pressão estática necessários. Este fator tem um efeito imediato na eficiência dos ventiladores, bem como na utilização global de energia nos sistemas, pelo que não devemos esquecer que devemos ter este aspeto em consideração ao escolher estes dispositivos.

Interpretação das curvas de desempenho da ventoinha

Análise da curva da pressão estática em relação ao volume de ar

A curva de pressão estática contra o volume de ar é a mais encontrada nas curvas de ventiladores. Mostra como um determinado ventilador altera a sua pressão estática em relação ao caudal de ar. Normalmente, as pressões estáticas diminuem à medida que os caudais aumentam. Ao olhar para este gráfico, pode saber muito sobre o comportamento do seu ventilador.

Uma curva acentuada sugere uma maior adequação de uma ventoinha deste tipo a aplicações de alta pressão, por exemplo, arrefecimento de CPU e radiadores, enquanto curvas planas sugerem que é boa para aplicações de elevado caudal de ar, como a ventilação de caixas.

O efeito da velocidade da ventoinha no seu desempenho

A velocidade da ventoinha é fundamental para determinar o seu funcionamento. À medida que se aumenta a velocidade de rotação, o caudal de ar e a pressão estática também aumentam simultaneamente. No entanto, o desempenho nem sempre segue este padrão relativamente à alteração das rotações por minuto (RPM). Para a maioria dos ventiladores, existem várias linhas na sua curva, cada uma representando um valor diferente de RPM.

A partir destas linhas, é muito fácil saber o que se adequa às suas necessidades, utilizando a linha mais alta, que representa o valor mais elevado possível para um desempenho ótimo com base nas suas necessidades e preferências, uma vez que mais ruído resulta de velocidades mais elevadas, para além de se tratar apenas de eficiência.

Exemplos práticos de análise da curva do ventilador

Curva de desempenho dos ventiladores axiais AC

Exemplo 1: Compreender a curva do ventilador metálico GN120B

A curva do ventilador para o modelo de ventilador axial AC GN120B Metal será analisada e as suas prováveis implicações no desempenho do ventilador serão identificadas. Este gráfico mostra dois conjuntos diferentes de dados, um para frequências de funcionamento de 50Hz e outro para 60Hz; o eixo x é o caudal de ar (CFM) enquanto o eixo y é a pressão estática (mmH2O).

Pode observar-se que a pressão estática diminui à medida que o caudal de ar aumenta. Por exemplo, a baixos caudais de ar (aproximadamente zero CFM), a pressão estática atinge um pico de cerca de sete mmH2O para 50Hz e um pouco menos do que este valor para 60Hz. A cerca de 80-100 CFM, a pressão estática cai para quase zero em ambas as frequências.

A comparação destas curvas mostra que o ventilador tem um melhor desempenho a 60Hz. Por exemplo, quando é atingida uma pressão estática de quatro mmH2O, a ventoinha de 60 Hz fornece aproximadamente quarenta pés cúbicos por minuto, enquanto a outra frequência fornece um pouco menos. Este é um caso em que uma rotação mais rápida melhora o fluxo de ar e, consequentemente, o arrefecimento eficaz em várias aplicações que o exijam.

Estas curvas ajudam-no a escolher uma ventoinha adequada. Se a sua configuração requer uma pressão estática mais elevada com um caudal de ar moderado, então deve optar por um funcionamento a 60 Hz. Por outro lado, se precisar de um fluxo de ar constante com ruído e consumo de energia reduzidos, então cinquenta Hz poderá ser o ideal. Isto significa que, através desta análise, temos a certeza de que selecionámos um refrigerador que funciona melhor dentro de um orçamento eficiente e que satisfaz as nossas necessidades gerais de refrigeração.

Exemplo 2: Interpretação do Soprador CC GR5015 Curva da ventoinha

No gráfico, pode ver-se que à medida que a velocidade da ventoinha (RPM) aumenta, tanto o caudal de ar como a pressão estática melhoram drasticamente. Um exemplo é quando a 6500 RPM, o ventilador produz uma pressão estática de até 25 mmAq a um caudal de ar baixo (0 CFM), que diminui gradualmente até atingir um caudal de ar de 3,5 CFM. Por outro lado, num caso como o de 4300 RPMs, com mais caudal de ar, está rodeado de pequenos valores desordenados de pressão estática máxima.

As curvas da ventoinha demonstram como os ajustes na velocidade da ventoinha podem controlar a pressão e o desempenho da ventoinha. Por exemplo, as velocidades mais elevadas (6500 RPM) proporcionam maiores quantidades de pressão estática e caudal de ar, adequados para aplicações que requerem alta velocidade e um sistema de arrefecimento forte. Por outro lado, as velocidades mais baixas da ventoinha (4300 RPM) estão associadas a níveis de ruído e consumo de energia reduzidos, pelo que são consideradas as melhores para fins de arrefecimento silencioso ou não intensivo.

Por conseguinte, é essencial compreender esta forma de curva da ventoinha para que se possa obter um desempenho ótimo em diferentes cenários em que as ventoinhas são utilizadas. Entretanto, o funcionamento a RPMs mais elevadas é ideal para aplicações que requerem pressões elevadas associadas à velocidade. Nos casos em que são necessárias pressões menores do ventilador, mantendo o silêncio durante o funcionamento, as RPMs mais baixas serão mais adequadas.

Aplicar os seus conhecimentos: Escolher o ventilador certo

Com os seus novos conhecimentos sobre as curvas dos ventiladores, é altura de os pôr em prática e escolher o ventilador certo para a sua aplicação.

Escolher as ventoinhas certas utilizando as curvas das ventoinhas

Correspondência dos dados da curva do ventilador com os requisitos da aplicação

Quando tiver uma ideia do que precisa, é fácil começar a comparar as curvas das ventoinhas. Desta forma, encontrará uma combinação adequada. Ao escolher um ventilador, dê prioridade a determinados parâmetros. Estes incluem: o volume de ar necessário, as perdas totais do sistema e o nível de ruído. O ventilador que comprar deve ser capaz de fornecer o volume de ar necessário e ultrapassar todas as perdas de pressão no sistema.

Suponha que, por exemplo, está à procura de uma ventoinha para arrefecer o seu CPU de alto desempenho. Neste caso, concentre-se em ventoinhas com elevada pressão estática, entre outros factores a considerar. Em alternativa, procure uma curva acentuada de pressão vs. fluxo de ar. No entanto, é diferente se estivermos a falar de ventoinhas de caixa que supostamente melhoram o fluxo de ar geral do sistema, o que é uma história totalmente diferente. Neste caso, procure ventoinhas com classificações CFM elevadas e curvas mais planas.

Entretanto, há também outros factores a ter em conta nas aplicações de energias renováveis, tais como turbinas eólicas, módulos fotovoltaicos ou conjuntos de baterias utilizados com eles e assim por diante. Nestes casos, os factores importantes incluem: elevada eficiência, baixo ruído e resistência à corrosão. Começa-se por escolher ventiladores com maior eficiência, reduzindo assim o consumo de energia, antes de selecionar os que cumprem os requisitos de ruído nas instalações onde serão utilizados.

Aplicação	Caraterísticas prioritárias
Arrefecimento da CPU de elevado desempenho	Pressão estática elevada, curva acentuada de pressão vs. caudal de ar
Ventoinhas da caixa para o fluxo de ar global do sistema	Classificações CFM elevadas, curvas mais planas
Energias renováveis (turbinas eólicas, módulos fotovoltaicos, baterias)	Alta eficiência, baixo ruído, resistência à corrosão
Equipamento médico (ventiladores, sistemas de circulação extracorporal, ventilação do bloco operatório)	Alta precisão, baixo ruído, alta fiabilidade

Conselhos práticos para tomar decisões informadas

Seguem-se algumas sugestões práticas que o ajudarão a fazer boas escolhas ao comprar uma ventoinha:

Lembre-se que as metodologias de teste podem diferir entre marcas, por isso compare sempre as curvas das ventoinhas do mesmo fabricante.
O nível de ruído também é importante, especialmente para aqueles que querem ter um sistema silencioso. As ventoinhas com um bom equilíbrio entre desempenho e acústica devem ser preferidas.
Além disso, não se esqueça de ter em conta o tamanho da ventoinha e se é compatível com o seu sistema. Certifique-se de que se adapta ao local onde pretende colocá-la e que possui um tipo de conetor adequado.
Ao tomar decisões de compra, leia as avaliações e analise os benchmarks de fontes respeitáveis para saber como o ventilador se comporta em condições reais.

Conclusão

Agora tem a capacidade de ler e interpretar, como um perito, todos os gráficos que parecem estranhos à primeira vista. Esta competência também o ajudará a selecionar os ventiladores adequados, entre outras coisas.

Combine as caraterísticas de desempenho do seu ventilador com os requisitos da sua aplicação para ter sucesso. Permite-lhe escolher o ventilador certo, estudando a sua curva e tendo em conta factores como a pressão estática, os caudais de ar, os níveis de ruído, etc.

Portanto, quando se deparar com um desafio como este da próxima vez, não entre em pânico ao olhar para o que parece ser um diagrama de curvas complicado. Aceite esta tarefa de bom grado, utilizando os conhecimentos adquiridos para tomar decisões sensatas relativamente aos dispositivos de refrigeração que satisfazem as suas necessidades de forma mais eficaz, em vez de se deixar intimidar por este diagrama.