
Un ventilador comprado para aire al nivel del mar tiene que funcionar con el aire del lugar
Cada curva del catálogo se dibuja en aire de una densidad determinada. En un sitio caluroso, en altura, el mismo ventilador debe hacer su trabajo en un aire que pesa mucho menos.
Se selecciona un ventilador de refrigeración a partir de una curva medida en aire estándar. La clasificación del motor en la misma hoja de datos supone que el aire es el refrigerante. Si se traslada el recinto a una meseta a 2.000 m, en un verano que alcanza los 50 °C, habrá que reconsiderar el ventilador, porque el aire que entra es aproximadamente un 28 % más ligero que el aire que entró en la curva.
Los ingenieros térmicos deben mantener separadas tres preguntas: cuánto calor debe salir del gabinete, cuánto aumento de temperatura del aire permiten los componentes sensibles y cuánta presión debe desarrollar el ventilador a través de la rejilla de entrada real, el filtro, el disipador de calor y la ruta de escape. La temperatura y la altitud cambian la densidad del aire, por lo que las tres respuestas cambian juntas, y el ventilador debe verificarse en la condición de entrada que realmente verá en lugar de en la condición en la que se midió.
Se trata de un trabajo rutinario en equipos de minería, refugios de telecomunicaciones a gran altitud, convertidores de energías renovables, electrónica de potencia exterior y sistemas de transporte. Un recinto puede experimentar un arranque en frío en invierno, un estado estable en caliente en verano, una altitud del sitio y un filtro parcialmente cargado dentro de la vida útil de un solo producto. El punto de diseño es la peor combinación creíble de esas condiciones, no la más conveniente.
El resto de este artículo establece qué le hacen la altitud y el calor al aire, qué le hacen al ventilador, qué le hacen al motor y al rodamiento, y cómo convertir todo eso en un deber que pueda cotizarse y luego validarse.
Lo que primero cambia la altitud y el calor es la densidad del aire
La densidad del aire sigue la ley de los gases ideales: la densidad es igual a la presión absoluta dividida por el producto de la constante específica del gas y la temperatura absoluta, con 287,05 J/(kg K) para el aire seco. Dos condiciones del sitio entran en esa expresión. La altitud reduce la presión barométrica y la temperatura del sitio eleva la temperatura absoluta. Ambos reducen la densidad y se agravan.
El lado de presión es la atmósfera estándar. El nivel del mar es de aproximadamente 101,3 kPa; a 2 000 m es aproximadamente 79,5 kPa y a 4 000 m aproximadamente 61,6 kPa. Estas son las presiones barométricas normales que IEC 60664-1 publica en la misma tabla que utiliza para las autorizaciones eléctricas y concuerdan con las tablas de atmósfera estándar utilizadas en HVAC y en trabajos aeronáuticos. El lado de la temperatura es sencillo: a presión constante, la densidad cae en proporción a la temperatura absoluta.
En conjunto, el aire al nivel del mar a 20 °C tiene una densidad de aproximadamente 1,20 kg/m3, que es la referencia con la que se basan la mayoría de las curvas de los ventiladores. El mismo aire a 50 °C pesa aproximadamente 1,09 kg/m3, aproximadamente un 9 % más ligero. Si se mueve ese aire caliente hasta 2 000 m, la densidad cae a aproximadamente 0,86 kg/m3, aproximadamente un 28 % por debajo de la referencia. A 5.000 m y 50 °C es de aproximadamente 0,64 kg/m3, aproximadamente un 47 % menos.
El punto práctico es que la temperatura y la altitud no son problemas separados con correcciones separadas. Actúan sobre una cantidad, la densidad, y todas las consecuencias de este artículo se derivan de ella.
| Altitud | Presión barométrica | Densidad del aire a 20 °C | Densidad contra el nivel del mar |
|---|---|---|---|
| Nivel del mar | 101.3 kPa | 1,20 kg/m3 | 1.00 |
| 1 000 m | 89.9 kPa | 1,07 kg/m3 | 0.89 |
| 2 000 m | 79.5 kPa | 0,94 kg/m3 | 0.78 |
| 3 000 m | 70.1 kPa | 0,83 kg/m3 | 0.69 |
| 4 000 m | 61.6 kPa | 0,73 kg/m3 | 0.61 |
| 5 000 m | 54.0 kPa | 0,64 kg/m3 | 0.53 |
Un ventilador mueve el mismo volumen de aire a cualquier densidad
El error más común en trabajos a gran altitud es esperar que el flujo de aire en metros cúbicos por hora disminuya con la altitud. No es así, o al menos no por ese motivo. Un ventilador es una máquina de volumen constante: a una velocidad determinada, su impulsor barre el mismo volumen cada minuto, independientemente del peso del aire, por lo que el flujo volumétrico permanece donde estaba.
Lo que cambia es todo lo que cabalga sobre la masa. A una velocidad y un flujo fijos, la presión que desarrolla el ventilador es proporcional a la densidad del gas, al igual que la potencia del eje que extrae. Esa es la forma de densidad de las leyes de los ventiladores, y no es controvertida: la guía de temperatura y altitud de Greenheck y el capítulo sobre ventiladores ASHRAE tratan la densidad como una entrada al rendimiento del ventilador en lugar de como un cambio en la capacidad del ventilador.
La segunda mitad del argumento es lo que hace que el resultado sea contrario a la intuición. La presión que exige la ruta del aire también aumenta con la densidad, porque el mismo volumen de aire más fino lleva proporcionalmente menos impulso al filtro, las aletas y las curvas. Por lo tanto, la curva del ventilador y la curva del sistema se contraen en el mismo factor y su intersección no se mueve lateralmente. El flujo volumétrico operativo a una velocidad determinada es casi el mismo en altitud que al nivel del mar.
Vale la pena señalar esto con cuidado, porque afecta en ambos sentidos. Esto significa que un cambio de altitud por sí solo no le cuesta metros cúbicos, por lo que no es necesario cambiar el tamaño de un ventilador simplemente porque el sitio es alto. También significa que el problema real no es visible en absoluto en el eje del flujo de aire. El flujo de aire no cambia en volumen y se reduce en masa, y es la masa la que transporta el calor.
Lo que cuesta el aire menos denso es el enfriamiento, no los metros cúbicos
El calor se elimina por masa de aire, no por volumen de aire. El flujo de aire necesario para transportar una carga de calor determinada con un aumento de temperatura determinado es un flujo másico, y el flujo másico es la densidad multiplicada por el flujo volumétrico. Si la densidad cae un 28 % y el ventilador sigue entregando los mismos metros cúbicos por hora, el aire puede transportar un 28 % menos de calor con el mismo aumento de temperatura, lo que significa que el aumento de temperatura crece aproximadamente un 39 % con la misma carga de calor.
Ese es el número contra el cual diseñar. También es la razón por la que los centros de datos de gran altitud y las estaciones inversoras de meseta están equipados con ventiladores más grandes que sus gemelos al nivel del mar: no porque el ventilador se haya debilitado, sino porque el mismo metro cúbico de aire está haciendo menos trabajo.
El lado de la presión del mismo argumento necesita un paso adicional, y es el paso que los ingenieros de selección suelen omitir. Debido a que la curva del ventilador y la curva del sistema se contraen con la densidad, un servicio expresado en presión real del sitio no se puede leer directamente a partir de una curva de aire estándar. El procedimiento correcto es convertir el servicio a su equivalente de aire estándar: tomar la presión que el sitio realmente requiere y multiplicarla por la relación entre la densidad estándar y la densidad del sitio. La presión equivalente es mayor que la presión del sitio, y ese es el número a ingresar en la curva del catálogo al flujo volumétrico corregido.
Omitir esa conversión generalmente produce un ventilador que parece cómodo en el papel y que tiene poca presión en servicio, porque la curva se leyó a una presión que el ventilador nunca tendrá que desarrollar en el sitio y a un flujo que tendrá que exceder.
| Cantidad | Aire estándar al nivel del mar | Aire del sitio a 2000 m y 50 °C | Resultado |
|---|---|---|---|
| Densidad del aire | 1,20 kg/m3 | 0,86 kg/m3 | 0,72 de la referencia |
| Flujo de aire volumétrico entregado por el ventilador. | 1 000 m3/h | 1 000 m3/h | Sin cambios por densidad |
| Masa de aire movida por hora | 1 200 kg/h | 860 kilogramos por hora | Hasta un 28 % |
| Calor que el aire puede transportar con una elevación de 10 K. | 3,3 kilovatios | 2,4 kilovatios | Hasta un 28 % |
| Aumento de la temperatura del aire a 3,3 kW. | 10 K | 14 K | Hasta 4K |
| Flujo de aire volumétrico para el mismo aumento de 10 K | 1 000 m3/h | 1 390 m3/h | Hasta un 39 % |
El motor es el primer límite y las normas lo reducen según la altitud
La curva del ventilador no es el único documento que supone aire estándar. La potencia del motor también lo hace, y ahí es donde la altitud afecta más. Los devanados del motor se enfrían con el mismo aire que mueve el ventilador, por lo que cuando el aire es más fino, al calor le resulta más difícil salir del marco y el aumento de temperatura para una salida determinada aumenta.
IEC 60034-1 define las condiciones de clasificación estándar como una temperatura ambiente no superior a 40 °C y una altitud no superior a 1 000 m. Por encima de los 1.000 m, la norma exige que se reduzca el aumento de temperatura permitido, a una tasa comúnmente aplicada del uno por ciento del límite de aumento de temperatura por cada 100 m de altitud adicional, que es aproximadamente el 8% por 1.000 m. La alternativa, utilizada cuando se desea un marco más pequeño, es reducir la potencia de salida para mantener el mismo aumento de temperatura.
NEMA MG 1 establece la misma idea como factor de salida y la publica como una tabla. El factor es 1,00 hasta 1 000 m, luego aproximadamente 0,97 a 1 500 m, 0,94 a 2 000 m, 0,90 a 2 500 m, 0,86 a 3 000 m y 0,78 a 4 000 m. Las dos convenciones difieren en la presentación, no en la dirección, y ambas terminan diciendo que la placa de identificación de un motor es un documento a nivel del mar.
El lado de la temperatura del mismo estándar es igualmente importante e interactúa con la altitud. Los sistemas de aislamiento se clasifican según la temperatura del devanado que pueden soportar (130 °C para la clase B, 155 °C para la clase F y 180 °C para la clase H) y la norma proporciona aumentos de temperatura permitidos medidos mediante el método de resistencia de 80 K, 105 K y 125 K para esas clases en una temperatura ambiente de referencia de 40 °C. Un sitio a 50 °C ya ha consumido diez de esos kelvin antes de considerar la altitud.
La consecuencia práctica para la selección del ventilador es que la verificación eléctrica debe realizarse según la densidad y el ambiente del sitio, no según la condición indicada en la placa de identificación. Un ventilador que consume el 80 % de su corriente nominal de un suministro frío de laboratorio puede ser una propuesta diferente a 50 °C y 3 000 m, y la temperatura del devanado, no el flujo de aire, es la lectura que lo decide.
| Altitud | Factor de salida NEMA MG 1 | Tratamiento de la subida de temperatura según IEC 60034-1 | Densidad del aire a 20 °C |
|---|---|---|---|
| Hasta 1.000 metros | 1.00 | Condición nominal | 1,07 kg/m3 a 1.000 m |
| 1 500 m | 0.97 | Límite de subida reducido en un 5 % | 1,00 kg/m3 |
| 2 000 m | 0.94 | Límite de subida reducido en un 8 % | 0,94 kg/m3 |
| 3 000 m | 0.86 | Límite de subida reducido en un 16 % | 0,83 kg/m3 |
| 4 000 m | 0.78 | Límite de subida reducido en un 24 % | 0,73 kg/m3 |
El espacio libre eléctrico tiene que aumentar a medida que el aire se diluye
El aire más fino es un peor aislante. La rigidez dieléctrica del aire depende de la presión del gas y de la distancia entre los conductores, por lo que un espacio que mantenía a raya un voltaje determinado al nivel del mar puede romperse en altitud. IEC 60664-1 soluciona esto multiplicando la distancia mínima por un factor de altitud superior a 2 000 m.
Los factores publicados son 1,00 a 2 000 m, 1,14 a 3 000 m, 1,29 a 4 000 m, 1,48 a 5 000 m, 1,70 a 6 000 m, 2,25 a 8 000 m y 3,02 a 10 000 m, cada uno de ellos referido a la presión barométrica normal a esa altitud. La tabla se reproduce en las notas de aplicación de fabricantes de electrónica de potencia como Danfoss, lo cual es una manera conveniente de ver los números en la forma en que los interpreta un diseñador de convertidores.
Es fácil pasar por alto dos consecuencias en la especificación de un ventilador. El primero está dentro del ventilador: un ventilador EC contiene un convertidor, y el espacio en su tablero de control y la línea de fuga alrededor de sus terminales se eligieron para una altitud determinada. Un ventilador cuya electrónica está dimensionada para 2.000 m no es automáticamente adecuado a 4.000 m, incluso si el rendimiento aerodinámico es adecuado, porque a 4.000 m las distancias necesitan que se les aplique un factor de 1,29.
El segundo está en el recinto que lo rodea. Un gabinete cableado con espacios mínimos al nivel del mar y luego instalado en una meseta necesita espacios mayores, un sistema de aislamiento de mayor clasificación o una tensión soportada de impulso más baja declarada. Esta es una decisión sobre el recinto más que una decisión sobre el ventilador, pero se decide en el mismo documento, y es la razón por la que una cifra de altitud pertenece tanto en la consulta del ventilador como en el dibujo del gabinete.
| Altitud | Presión barométrica normal | Factor para las distancias de aislamiento | Espacio libre de 5,5 mm convertido |
|---|---|---|---|
| 2 000 m | 80.0 kPa | 1.00 | 5,5 milímetros |
| 3 000 m | 70.0 kPa | 1.14 | 6,3 milímetros |
| 4 000 m | 62.0 kPa | 1.29 | 7,1 milímetros |
| 5 000 m | 54.0 kPa | 1.48 | 8,1 milímetros |
| 6 000 m | 47.0 kPa | 1.70 | 9,4 milímetros |
La alta temperatura llega a la grasa del rodamiento antes de que alcance la curva del ventilador
En el lado eléctrico, el límite de temperatura es una clase de devanado. En el aspecto mecánico es el lubricante, y el lubricante falla mucho antes que el acero. En la industria de ventiladores y sopladores, las fallas de los cojinetes son el modo de falla dominante: Rotron, un fabricante de ventiladores que publica el mecanismo, afirma que las fallas de los cojinetes superan en número a las fallas del aislamiento en aproximadamente cuatro a uno, y que la degradación es oxidativa y evaporativa, lo que hace que la relación de Arrhenius sea aproximadamente válida.
La regla general que sigue es la que vale la pena aplicar en una especificación de alta temperatura: la vida útil de la grasa se reduce a la mitad por cada aumento de 15 °C en la temperatura del rodamiento. SKF establece la misma regla en su literatura sobre lubricación con grasa, donde la vida útil de la grasa es la vida útil L10: el momento en el que el 10 % de una población de rodamientos ha fallado. La consecuencia es que mover un rodamiento de 70 °C a 100 °C no reduce su vida útil en un tercio; lo divide por cuatro.
Por este motivo, una cifra de vida útil de un rodamiento sin sus condiciones no es utilizable. Un L10 de 70.000 horas a 40 °C no dice nada sobre el mismo ventilador en un recinto a 70 °C, y nada en absoluto sobre un ventilador en un armario exterior cuyo aire interior alcanza esa temperatura en verano. Las condiciones que pertenecen al número son la temperatura, la velocidad, la orientación del eje, la carga, el ciclo de trabajo y la base de prueba.
Hay un efecto de segundo orden que añaden los sitios de gran altitud. La presión del aire reducida reduce el punto de ebullición del aceite base y acelera su evaporación, por lo que una grasa que es adecuada al nivel del mar a la misma temperatura puede envejecer más rápido en una meseta. En contrapartida, un sitio al aire libre también trae consigo calefacción solar, grandes cambios de temperatura diarios y, en altitud, una exposición ultravioleta más fuerte que ataca los sellos de elastómero. Ninguno de estos se refleja en una única cifra de temperatura y todos acortan la misma vida útil del lubricante.
| Temperatura del rodamiento | La vida frente a la referencia de 70 °C | Qué significa para una cifra cotizada |
|---|---|---|
| 70 °C | 1.0 | Condición de referencia de una tabla de relubricación publicada. |
| 85 °C | 0.5 | La mitad de las horas por 15 °C más |
| 100 °C | 0.25 | Un cuarto de las horas |
| 115 °C | 0.125 | Un octavo de las horas |
| 130 °C | 0.0625 | Un decimosexto, y más que la mayoría de las grasas estándar. |
El aire frío y denso es el segundo caso de sobrecarga
La misma relación que hace que el aire caliente y fino sea difícil para el enfriamiento hace que el aire frío y denso sea difícil para el motor. La potencia del eje aumenta con la densidad, por lo que un ventilador obtiene su mayor potencia cuando el aire es más frío y denso, no cuando el recinto está más caliente. Un ventilador seleccionado para un verano a 50 °C con un margen cómodo puede sobrecargarse en un arranque en invierno.
La aritmética es lo suficientemente simple como para comprobarla a mano. El aire a -20 °C y al nivel del mar tiene una densidad de aproximadamente 1,40 kg/m3, aproximadamente un 17 % por encima de la referencia de 1,20 kg/m3. Si el motor fue dimensionado al 90 % de su clasificación en condición caliente, el arranque en frío puede empujar al mismo ventilador más allá de su clasificación antes de que los devanados se hayan calentado.
Por lo tanto, la verificación es una verificación del motor en dos puntos: el estado estacionario más caliente en la densidad del sitio y el arranque más frío creíble. Donde manda el punto frío, las respuestas habituales son un motor con más margen térmico, un arranque controlado que sube el ventilador progresivamente o una compuerta de arranque en el recorrido del aire. Las dos últimas son decisiones del sistema y están fuera del alcance del proveedor de ventiladores, pero la selección de ventiladores debe dejar espacio para ellas.
El mismo razonamiento se aplica al control de velocidad. Es posible que un ventilador que funciona a velocidad reducida durante la mayor parte del año nunca alcance la condición de arranque en frío a plena potencia, lo cual es una de las razones por las que un variador PWM o EC con una rampa de arranque definida puede comprar un margen que una unidad de velocidad fija no puede. Sin embargo, ese margen no compra nada, a menos que la rampa de inicio se especifique con una tasa máxima en lugar de dejarla en el valor predeterminado del controlador.
La secuencia de selección para un sitio cálido o de gran altitud
Trabajar en un orden fijo mantiene la corrección de densidad en el lugar correcto y evita que una estimación se confunda con una selección. La secuencia siguiente sigue la misma lógica que cualquier otra selección de ventilador, con los pasos de densidad explícitos.
Comience con la carga de calor y limítela en lugar de promediarla: pérdidas del dispositivo en el servicio que importa, más ganancia solar donde el gabinete ve el sol, más cualquier calor aguas arriba que ingrese con el aire de ventilación. Luego fije el aumento de temperatura del aire permitido a partir del componente que tenga el menor margen, no del promedio del recinto.
A continuación, establezca la densidad del sitio a partir de la temperatura más alta del aire y la altitud del sitio juntas, utilizando la ley de los gases ideales sobre la presión de la atmósfera estándar. Convertir el aumento permitido y la carga de calor en un flujo másico, y convertir ese flujo másico en un flujo volumétrico a la densidad del sitio. Ese caudal volumétrico es el que tiene que entregar el ventilador; es mayor que la cifra del nivel del mar por la inversa de la relación de densidad.
Construya la curva del sistema a partir de la ruta de aire real (rejilla de entrada, filtro, aletas del disipador de calor, curvas, escape) y convierta el trabajo requerido a su presión equivalente de aire estándar. Luego lea la curva del ventilador con el flujo corregido y la presión equivalente, no con la presión del sitio. Finalmente, verifique el ventilador con los cuatro límites que la cifra del flujo de aire no cubre: aumento de la temperatura del motor en la densidad del sitio, potencia del eje de arranque en frío, vida útil de los cojinetes en la temperatura del sitio y espacio libre eléctrico para la altitud del sitio.
El orden es importante porque los últimos tres controles pueden anular una selección que parecía adecuada en la curva. Un ventilador puede ser aerodinámicamente correcto y aun así ser incorrecto para el lugar, y las comprobaciones son baratas en comparación con una prueba de calificación que debe repetirse.
- Limite la carga de calor, incluida la ganancia solar y el aire caliente entrante.
- Tome la subida de aire permitida del componente con el menor margen.
- Calcule la densidad del sitio a partir de la temperatura del aire más alta y la altitud del sitio juntas.
- Convertir el calor y el aumento permitido en un flujo másico y luego en un flujo volumétrico según la densidad del sitio.
- Convierta el servicio a su presión equivalente de aire estándar antes de tocar la curva del ventilador.
- Verifique el aumento del motor, la potencia de arranque en frío, la vida útil de los cojinetes y el juego eléctrico como límites separados.
Un ejemplo resuelto: 3,3 kW de pérdidas y una subida de aire de 10 K
Tomemos como ejemplo un gabinete electrónico exterior con 3,3 kW de pérdidas que eliminar y un límite de componentes que permita que el aire se eleve 10 K por encima de la entrada. En un banco al nivel del mar a 20 °C, con una densidad de 1,20 kg/m3 y un calor específico de 1 005 J/(kg K), el flujo másico necesario es de aproximadamente 0,328 kg/s, que a esa densidad es muy cercano a 1 000 m3/h.
Coloque ahora el mismo recinto a 2 000 m, donde el aire de verano alcanza los 50 °C. La densidad es de 0,86 kg/m3. Para mantener el aumento de 10 K, el ventilador tiene que mover la misma masa de aire, que ahora ocupa más espacio: alrededor de 1 390 m3/h, o un 39 % más de volumen por hora que al nivel del mar.
El lado de presión necesita el paso de conversión descrito anteriormente. Supongamos que el recorrido del aire real exige 200 Pa a 1 000 m3/h en aire estándar. A 1 390 m3/h el mismo camino exige más, porque la resistencia del sistema aumenta aproximadamente con el cuadrado del flujo: alrededor de 385 Pa en términos de aire estándar. En el sitio, debido a que el aire es 0,72 tan denso, el ventilador solo tiene que desarrollar alrededor de 277 Pa para impulsar ese flujo. El número a introducir en la curva del catálogo es, por tanto, 385 Pa a 1 390 m3/h y el ventilador funcionará en el mismo punto.
Si, en cambio, el recinto mantiene el ventilador que entregaba 1.000 m3/h al nivel del mar, el sistema sigue funcionando, y esa es la trampa. Nada alarma, ninguna lectura del flujo de aire parece incorrecta y el flujo volumétrico es exactamente lo que solicitó el cálculo del nivel del mar. La elevación del aire simplemente aumenta de 10 K a aproximadamente 14 K, lo que puede ser suficiente para llevar el componente más caliente más allá de su límite, y el devanado y el rodamiento se calientan más durante toda la vida útil del producto.
| Paso | Aire estándar al nivel del mar | Aire del sitio a 2000 m y 50 °C |
|---|---|---|
| Densidad del aire | 1,20 kg/m3 | 0,86 kg/m3 |
| Carga de calor para eliminar | 3,3 kilovatios | 3,3 kilovatios |
| Aumento permitido de la temperatura del aire | 10 K | 10 K |
| Flujo másico requerido | 0,328 kg/s | 0,328 kg/s |
| Flujo volumétrico requerido | 1 000 m3/h | 1 390 m3/h |
| Resistencia del sistema a ese flujo, base de aire estándar | 200pa | 385Pa |
| La presión del ventilador se desarrollará en el sitio | 200pa | 277Pa |
| Aumento del aire si se mantiene el ventilador a nivel del mar | 10 K | alrededor de 14K |
Qué puede ofrecer MEGA Tech y qué necesitamos de usted
Somos un fabricante de ventiladores de refrigeración personalizados. Seleccionamos y construimos ventiladores de refrigeración axiales DC y EC, y unidades centrífugas curvadas hacia atrás donde la presión que exige un filtro, un disipador de calor o un recorrido de aire largo supera lo que un ventilador axial puede soportar con el flujo requerido. La selección se realiza en función de una función establecida (el flujo de aire y la presión estática en ese flujo de aire, corregidos a una densidad establecida) en lugar de en función de un número de pieza. Suministramos una muestra representativa de la producción para que la validación se realice en su recinto, en las condiciones de su sitio, en lugar de en una mesa al aire libre.
Para cotizar un ventilador para un sitio caluroso o de gran altitud, necesitamos el flujo de aire y la presión estática en ese flujo de aire, junto con la temperatura del aire y la altitud que establecen la base de densidad, y la temperatura del aire más alta que verá el ventilador. También necesitamos el voltaje de suministro y su tolerancia, la interfaz de control, retroalimentación y alarma que desea, la disposición del conector y del arnés, el espacio y el montaje disponibles, el objetivo del ruido y el punto en el que se mide, el entorno, incluido el polvo, la humedad y la exposición solar, la vida útil esperada con sus supuestos y el espacio libre eléctrico o el requisito de aislamiento que se aplica a la altitud del sitio.
Nuestro alcance termina en el ventilador de refrigeración y su interfaz. No suministramos el gabinete, el filtro o su carcasa, la unidad de enfriamiento del gabinete o el intercambiador de calor, el controlador de la unidad o su firmware, ni la certificación de seguridad e ingreso del gabinete terminado. Las decisiones sobre la separación y el aislamiento dentro del gabinete pertenecen al diseñador del gabinete, y la decisión de reducción de potencia para el propio motor o convertidor del usuario pertenece a su fabricante. Decir esto es lo que hace que la cita sea utilizable, porque deja claro qué partido responde por qué número.
No le diremos que un candidato es equivalente porque el tamaño del marco coincida. Dos ventiladores de 92 mm pueden diferir en gran medida en la presión que mantienen al flujo que necesita, y la comparación debe realizarse a la misma presión, la misma velocidad y la misma base de densidad. Es por eso que un servicio caluroso o de gran altitud debe anotarse con su temperatura y altitud, y la muestra se valida en el recinto y no en una hoja de datos.
- Envíe el deber como flujo de aire más la presión estática en ese flujo de aire, con la temperatura y altitud que establecen la densidad.
- Indique la temperatura del aire más alta que verá el ventilador, no la temperatura ambiente alrededor del gabinete.
- Indique la altitud del sitio, de modo que se pueda comparar la reducción de potencia del motor, la vida útil de los cojinetes y la holgura eléctrica.
- Indique el límite de ruido y dónde se mide, porque un ventilador más grande comprado para el aire también es una fuente acústica diferente.
- Espere una muestra validada en su recinto; una figura al aire libre no es una validación.
Preguntas frecuentes de ingeniería: selección de ventiladores para sitios cálidos y de gran altitud
Una especificación de ventilador utilizable para un sitio caluroso o de gran altitud es un conjunto de condiciones límite, no un tamaño de estructura ni un voltaje.
P: ¿El flujo de aire en metros cúbicos por hora disminuye con la altitud? R: No por la altitud como tal. Un ventilador mueve el mismo volumen a la misma velocidad sea cual sea la densidad. Lo que cae es la presión que puede desarrollar y la masa de aire que mueve, y es la masa que lleva el calor.
P: Entonces, ¿por qué las instalaciones a gran altitud necesitan ventiladores más grandes? R: Porque la tarea de enfriamiento es un flujo másico. Para entregar la misma masa de aire por hora en aire más fino, el ventilador tiene que mover proporcionalmente más volumen, lo que significa un ventilador más grande o una velocidad más alta.
P: ¿Puedo corregir una cifra de flujo de aire al nivel del mar según la relación de densidad? R: Sólo como primera pantalla, y sólo cuando se entienda la dirección de la corrección. El flujo volumétrico no cambia, la presión y la potencia aumentan con la densidad, y el flujo volumétrico requerido para un servicio de refrigeración determinado aumenta con la inversa de la relación de densidad.
P: ¿Qué cifra de reducción de potencia uso para el motor? R: Ya sea la reducción del aumento de temperatura en IEC 60034-1 o el factor de salida en NEMA MG 1, aplicado según lo establecido estándar y confirmado con el fabricante del motor. La placa de identificación es un documento de 40 °C y 1 000 m.
P: ¿Cuánto margen debo dejar para la altitud y el calor? R: Suficiente para cubrir la diferencia entre la temperatura ambiente supuesta y la medida, más la densidad a la temperatura más alta. Cuando los componentes ya están cerca de sus límites, el margen en flujo volumétrico es más barato que el margen adquirido con la velocidad del ventilador.
P: ¿Un filtro cambia la respuesta? R: Cambia la curva del sistema y por tanto el punto de funcionamiento. Un filtro cargado en altitud mueve el punto de operación en la misma dirección que al nivel del mar, pero partiendo de una capacidad de presión más baja, por lo que los dos efectos se suman.
P: ¿Qué debe incluir una prueba de muestra caliente y a gran altitud? R: El ventilador representativo de la producción en el gabinete real o representativo, con la rejilla, el filtro y el disipador de calor reales, a la temperatura del aire más alta y a la temperatura más baja, en todo el rango de voltaje, con flujo de aire, presión, corriente, temperatura del devanado o de la caja, temperatura de los componentes, ruido y respuesta de alarma registradas.
P: ¿Cuándo se justifica un ventilador personalizado? R: Cuando un ventilador estándar no alcanza el flujo volumétrico o la presión en ese flujo para la densidad del sitio, o la temperatura y las condiciones de vida del sitio, o la interfaz de control, conector, montaje o protección ambiental que la instalación necesita. Personalice según las restricciones medidas y luego valide la muestra.
Preguntas para una revisión de diseño
Estas son las preguntas que deciden si la selección de un ventilador caliente o de gran altitud sobrevivirá a una revisión del diseño y una prueba de campo, y vale la pena plantearlas antes de pedir el ventilador y no después de que se haya calificado el gabinete.
- ¿Cuál es la temperatura del aire más alta que verá la entrada del ventilador y qué medida la respalda?
- ¿Cuál es la altitud del sitio? ¿Se ha utilizado para establecer la base de densidad en lugar de tratarla como un margen separado?
- ¿El deber se expresa como flujo de aire más la presión estática en ese flujo de aire, en función de la densidad establecida?
- ¿Se ha convertido el flujo volumétrico requerido del flujo másico de enfriamiento a la densidad del sitio?
- ¿Se ha convertido el servicio a una presión equivalente de aire estándar antes de leer la curva del ventilador?
- ¿Se ha verificado el motor en la densidad y el ambiente del sitio, con respecto a la reducción de potencia que exige la norma?
- ¿Se ha comprobado el mismo motor en el arranque más frío creíble, cuando el aire es más denso y la potencia del eje es mayor?
- ¿La cotización de vida útil del rodamiento incluye su temperatura, velocidad, orientación, carga y ciclo de trabajo, o solo una cantidad de horas?
- ¿El espacio libre eléctrico dentro del gabinete y dentro de cualquier componente electrónico del ventilador EC cumple con el factor de altitud del sitio?
- ¿Se especifica la prueba de muestra con la rejilla, el filtro y el disipador de calor reales, en ambos extremos de temperatura, y se anotan las lecturas antes de que comience la prueba?

