Ventiladores en paralelo y redundancia N+1

Cuatro ventiladores en paralelo no dan cuatro veces el caudal de aire

El atajo multiplica el flujo de aire libre de un ventilador por la cantidad de ventiladores. Eso describe un plenum ideal sin resistencia en ninguna parte del camino. Un gabinete real tiene un filtro, un disipador de calor, una rejilla y un plenum poco profundo, y estos deciden dónde se asienta la matriz.

La relación que en realidad es verdadera es más estrecha que el atajo. Dos ventiladores idénticos en paralelo suman su caudal de aire a la misma presión estática; dos ventiladores idénticos en serie suman su presión estática al mismo flujo de aire. AMCA establece ambas relaciones para construir una curva combinada, y ANSI/AMCA 210/ASHRAE 51 es el estándar que clasifica el ventilador único a partir del cual se construyen esas curvas. Desde 2023, el conjunto tiene un estándar de clasificación propio: ANSI/AMCA 270-23, Métodos de laboratorio de pruebas aerodinámicas de conjuntos de ventiladores para clasificación, escrito como complemento de 210/51 porque una pared de ventilador no es un ventilador.

La curva combinada es solo la mitad del problema. La otra mitad es la curva del sistema, que es la resistencia de todo lo que tiene que atravesar el aire. Cada filtro, serpentín, disipador de calor, persiana y rejilla contribuyen con una pérdida de presión que crece aproximadamente con el cuadrado del flujo. Donde la curva combinada cruza la curva del sistema es el único punto en el que puede ejecutarse la matriz y siempre se ubica a la izquierda del punto ideal.

En el ejemplo elaborado utilizado a lo largo de este artículo, un solo ventilador se establece a 1 000 m3/h frente a 167 Pa. Dos ventiladores idénticos no entregan 2 000 m3/h; se asientan en 1 225 m3/h y 250 Pa. Cuatro no entregan 4 000 m3/h; se estabilizan en 1 309 m3/h y 286 Pa, lo que supone 1,31 veces el caudal de aire de un ventilador por 2,24 veces la potencia del aire. El atajo predice un punto que no está en absoluto en la curva del sistema, razón por la cual ningún ventilador puede funcionar allí.

N+1 es una declaración térmica, no un recuento. Escribir cuatro ventiladores con uno de repuesto en un dibujo no dice nada hasta que se arreglen tres cosas: el calor que rechaza la electrónica, el ambiente que alcanza el sitio y el estado del filtro al final de su intervalo de servicio. Hasta que se indiquen los tres, N+1 no tiene ningún valor de flujo de aire asociado. Lectura relacionada: fan walls and N+1 airflow in data centers.

La curva combinada suma caudal a una misma presión, no caudales nominales

Se construye una curva combinada sumando el flujo de aire de cada ventilador a la misma presión. Esto es aritmética en la curva, no en el número al aire libre impreso en un catálogo.

Para ventiladores idénticos, la construcción es mecánica: lea la curva de cada ventilador a una presión, sume los valores del flujo de aire y repita con la siguiente presión. El resultado es una curva que se encuentra a la derecha de la curva del ventilador único y se encuentra con el eje vertical a la misma presión de cierre. No se inventa nada sobre la forma, razón por la cual la curva combinada es un objeto de ingeniería legítimo y el atajo de multiplicación no lo es.

Luego intersécala con la curva del sistema y la ganancia se aplana rápidamente. En el modelo utilizado aquí, un ventilador entrega 1 000 m3/h a 167 Pa y cuatro entregan 1 309 m3/h a 286 Pa. El segundo ventilador aporta 225 m3/h, el tercero aporta 61 m3/h y el cuarto aporta 23 m3/h, que es el 1,8 % de lo que ya entregaron tres ventiladores. El cuarto ventilador cuesta una cuarta parte más del hardware instalado, una cuarta parte más de juegos de compuertas y 5,5 W más de potencia de aire por ese 1,8 %.

Esta es la razón por la que una matriz no está dimensionada según el flujo de aire. Se eligen cuatro ventiladores porque el sitio necesita que un ventilador siga enfriando la carga, porque la carga varía ampliamente y el control por etapas ahorra energía con carga parcial, o porque el espacio mecánico es poco profundo y una pared cabe donde no cabe una voluta. ebm-papst enmarca su gama FanGrid exactamente en esos términos: varios ventiladores pequeños en lugar de uno grande, lo que proporciona redundancia y funcionamiento a prueba de fallos, adaptándose más fácilmente al rendimiento del aire realmente necesario, con control de velocidad continuo.

El contrapeso es que el modelo anterior es una curva cuadrática ilustrativa y una curva de sistema cuadrático. Un ventilador real con una caída pronunciada, un sistema con un filtro que se carga durante su intervalo de servicio y un plenum que no distribuye uniformemente moverán estos números. El objetivo de la aritmética es mostrar qué pregunta hacer, no seleccionar un ventilador. Véase también how to read a fan P-Q curve.

Cuando un ventilador se detiene, los demás ventiladores se mueven a un punto diferente de sus curvas.

Perder un ventilador no significa simplemente restarle su parte. La curva del sistema no se ha movido, por lo que los ventiladores restantes se ubican más lejos a lo largo de sus propias curvas, donde el flujo es mayor y la potencia también puede ser mayor.

Greenheck establece el efecto directamente: con menos ventiladores en funcionamiento, la línea del sistema cruza la curva del ventilador más hacia la derecha que con todos los ventiladores en funcionamiento, por lo que los motores de los ventiladores que se dejan en funcionamiento deben dimensionarse teniendo en cuenta la forma y la pendiente de la curva de caballos de fuerza en esa región. Esa frase es la única razón por la que una prueba de redundancia debe incluir corriente y temperatura, no sólo el flujo de aire.

Las dos direcciones son reales. Con un ventilador axial de paletas, la potencia del eje puede disminuir a medida que los supervivientes avanzan a lo largo de la curva. Con un ventilador curvado hacia adelante, la potencia aumenta, porque la característica de potencia sigue aumentando con el flujo. Entonces, la suposición de que los ventiladores supervivientes estarán ligeramente cargados no es una propiedad general de los ventiladores; es una propiedad de la curva particular que se seleccionó.

En el modelo utilizado aquí, tres ventiladores en marcha de cuatro entregan 1 286 m3/h contra 276 Pa. Cada superviviente ahora transporta 429 m3/h cuando transportaba 327 m3/h en el conjunto completo, lo que representa un 31 % más de flujo de aire y un 26 % más de potencia de aire por ventilador. La matriz cedió el 1,8 por ciento de su flujo de aire y cada motor superviviente se trasladó a un punto de mayor trabajo. Un diseño validado sólo para el flujo de aire no habría notado ninguno de los cambios.

La consecuencia práctica es una lista de pruebas en lugar de un cálculo. Haga funcionar el conjunto con un ventilador apagado en el peor ambiente y el filtro cargado, y registre el flujo de aire, la corriente en cada ventilador superviviente, la temperatura de cada motor superviviente y la velocidad que realmente alcanza cada ventilador. Luego verifique si cada superviviente todavía está en una parte estable de su curva y si al controlador le queda espacio libre. Lectura relacionada: fan tray failure validation.

El ventilador averiado es una apertura a menos que algo la cierre.

En una disposición paralela, los ventiladores comparten una entrada común y una salida común en un plenum. Saque un ventilador y la presión del plenum ahora empuja el aire hacia atrás a través de él.

Greenheck es explícito sobre los requisitos de hardware: los ventiladores en paralelo deben tener algún tipo de compuerta de aislamiento para evitar que el aire de un ventilador en tensión regrese a través de un ventilador que no está en tensión. La compuerta tiene una segunda función, que es impedir que un ventilador en rueda libre se detenga y vuelva a girar, porque esa secuencia es dura para el ventilador, el motor y la estructura.

El tipo de compuerta sigue al tipo de ventilador. En la descarga de ventiladores centrífugos de doble ancho van compuertas de retorno o de palas opuestas. Las compuertas de mariposa son comunes en la descarga de ventiladores tubulares en línea. Las compuertas de aislamiento para ventiladores de plenum deben estar más alejadas del ventilador, ya sea aguas arriba o aguas abajo, porque una compuerta cerca del rodete cuesta presión; los diagramas de Greenheck muestran que la distancia es de 1,5 D a 2 D. Cuando el problema es la rueda libre y no el flujo inverso, la alternativa es un embrague mecánico antirretorno.

Vale la pena poner un número al camino inverso, porque es invisible en todas las curvas de la matriz. Tome una abertura de ventilador de 300 mm, es decir 0,0707 m2, en un plenum mantenido a 286 Pa con aire a 1,15 kg/m3. Por una abertura libre a esa presión pasaría una velocidad de la raíz cuadrada de dos por 286 dividida por 1,15, que es aproximadamente 22 m/s; con un coeficiente de descarga cercano a 0,6, es decir, unos 3 400 m3/h, más de dos veces y media el caudal que mueve toda la matriz. El ventilador detenido es en sí mismo una gran resistencia y bloquea la mayor parte, por lo que el flujo inverso real es mucho menor. El número es importante porque muestra que el camino inverso no es despreciable y no se puede leer en la curva combinada.

Un camino inverso hace dos cosas que una medición de flujo en la salida no mostrará. Cortocircuita parte del flujo de aire, por lo que el perfil de aire se inclina alejándose del vano averiado y algunos componentes electrónicos ven menos aire de lo que sugiere la cifra de salida. Y hace girar el rodete muerto hacia atrás, lo que convierte el siguiente arranque en una carga de choque. Ambas son razones para tratar el dispositivo de aislamiento como parte de la selección del ventilador y no como un accesorio.

La matriz es más grande que los ventiladores que contiene.

Un ventilador se clasifica en una configuración de laboratorio con condiciones de aproximación y descarga definidas. Una matriz se clasifica como un conjunto con una entrada o salida común en un plenum. Todo lo que hay entre esas dos declaraciones es donde los muros de ventiladores pierden rendimiento.

La publicación AMCA 201-23, que reemplaza a 201-02 (R2011), cubre cómo se prueban los ventiladores y cómo se calculan y publican sus calificaciones, revisa las razones por las que el rendimiento disminuye una vez que se instala un ventilador en un sistema y brinda márgenes llamados factores de efecto del sistema que se espera que apliquen los diseñadores. La edición de 2023 revisó la definición de efecto de sistema de descarga sobre la base de la propia investigación de AMCA, lo que recuerda que se trata de una corrección empírica más que de una fórmula ordenada.

ANSI/AMCA 270-23 hace explícito el límite de la matriz. Se aplica a ventiladores con una entrada o salida común en un plenum y permite que la clasificación establezca particiones entre ventiladores, accesorios o características de diseño que afectan el rendimiento aerodinámico y controladores de velocidad que sirven a ventiladores individuales, grupos de ventiladores o todo el conjunto. El número que se obtiene es, por tanto, un número relativo a un conjunto, y el conjunto es lo que debe reproducirse en el armario.

Lo que falla en la práctica suele ser la geometría. Un flujo de aproximación que no es uniforme a lo largo del muro, un ventilador empujado contra un panel lateral, una mampara que no llega hasta el plenum, una corriente que gira instantáneamente sin longitud recta o un filtro cuya velocidad frontal varía a lo largo de su espacio. La carga desigual y los perfiles de velocidad desiguales se retroalimentan entre sí: Greenheck señala que la carga desigual genera diferentes cargas de motor y crea perfiles de velocidad desiguales en el plenum, lo que a su vez puede producir un efecto de sistema en cada ventilador de la pared.

Las medidas que abordan esto no son glamorosas. Mamparas entre ventiladores donde el plenum es amplio. La aproximación y la descarga se mantienen alejadas aproximadamente según las distancias que muestra el fabricante para el tipo de ventilador. La compuerta de aislamiento está alejada del rodete. Y una travesía de velocidades a lo largo del muro en la peor condición del filtro, porque una sola medición en la salida no puede detectar un perfil inclinado. Guía relacionada: static pressure in a fan system.

Los estados en los que hay que probar un diseño N+1

La redundancia se demuestra midiendo cada estado que el sistema verá realmente, no contando los ventiladores en un dibujo.

Los estados no son opcionales. Todos los ventiladores en marcha es el caso de diseño. Un ventilador fuera de servicio es el caso para el que se compró la redundancia. El funcionamiento por etapas es el caso del que depende el ahorro de carga parcial. El filtro cargado es el caso que llega tres meses después de la puesta en servicio, no el día en que se construyó el gabinete. El aislamiento de servicio es el caso que un técnico crea intencionalmente. El sonido también está en la lista: las preguntas finales de Greenheck preguntan si el nivel de sonido es aceptable en todas las condiciones operativas, no sólo en el punto de diseño.

Para cada estado, el registro debe incluir el flujo de aire, la presión estática, la temperatura en el componente más caliente, la corriente en cada ventilador en funcionamiento, la velocidad que realmente alcanza cada ventilador y la respuesta del sistema de alarma. Una prueba que registra solo el flujo de aire total no puede distinguir entre cuatro ventiladores que comparten la carga en partes iguales y tres ventiladores que sostienen la matriz mientras uno está muerto en el muro.

ANSI/AMCA 270-23 le da a la matriz el mismo tratamiento que 210/51 le da a un ventilador, y el detalle de lo que permite declarar es la parte útil. Solo transmisiones de transmisión directa. Mamparas opcionales entre ventiladores. Accesorios opcionales o características de diseño que afectan el rendimiento aerodinámico. Controladores de velocidad opcionales en ventiladores individuales, en grupos o en todo el conjunto, con la potencia eléctrica de los ventiladores declarada por ventilador o para toda la matriz. En otras palabras, la norma espera que la calificación diga cuáles de esos tiene realmente el conjunto, porque cada uno cambia el valor.

Vale la pena copiar esa expectativa en una especificación. Si el conjunto en el sitio tiene particiones y el ensamblaje clasificado no las tenía, la clasificación no describe la instalación. Si el controlador ejecuta grupos de ventiladores y la clasificación fue para todo el conjunto en una señal, se aplica lo mismo. El conjunto probado y el conjunto entregado deben ser el mismo objeto. Guía relacionada: fan sample validation in the real enclosure.

El control decide si el conjunto se comporta como un ventilador o como cuatro.

Una señal de velocidad para cada ventilador es la disposición más sencilla y la más fácil de equilibrar. El control individual agrega alcance y modos de falla propios.

La velocidad adaptada es lo que hace que la curva combinada ideal se acerque a la realidad. Si todos los ventiladores tienen la misma señal y todos los ventiladores tienen la misma curva, todos se ubican en el mismo punto, la división entre ellos es predecible y el perfil de velocidad en el plenum se mantiene uniforme. Este es el arreglo a elegir primero, y es el que asume la aritmética en este artículo.

El control individual es lo que hace que una pared de ventilador sea valiosa a carga parcial. ANSI/AMCA 270-23 permite explícitamente controladores de velocidad en ventiladores individuales, en grupos o en todo el conjunto. Ejecutar un subconjunto a máxima velocidad mientras el resto disminuye la velocidad permite que una matriz grande baje mucho más que un solo ventilador sin salir de su rango eficiente, de donde proviene el ahorro de energía. ebm-papst presenta el mismo argumento para su gama FanGrid: varios ventiladores ajustables se adaptan más fácilmente al rendimiento del aire realmente necesario, lo que aumenta la eficiencia en cada punto de funcionamiento.

El riesgo es una carga desigual. Dos ventiladores a diferentes velocidades se ubican en diferentes puntos de sus curvas, y el ventilador que se empuja más lejos tiene la mayor carga de motor y el mayor ruido. Si se empuja un ventilador a la región de presión donde su curva tiene una caída, puede oscilar a un lado y otro del pico buscando un punto de funcionamiento, lo que se muestra como una oscilación lenta en la velocidad y la corriente en lugar de una falla clara. La guía de Greenheck es mantener el punto de operación con todos los ventiladores funcionando a sin pasar de la presión más baja de la caída, lo que también limita la carga desigual que produce diferentes cargas de motor y perfiles de velocidad desiguales.

En la práctica, eso se convierte en tres configuraciones en el controlador: una velocidad mínima por debajo de la cual no se debe pedir que funcione un ventilador, un escalón que nunca cruza la caída y un orden de reinicio definido que hace subir los ventiladores uno a la vez. Guía relacionada: fan control hunting and sensor placement.

Los límites eléctricos cambian cuando falta un ventilador

El flujo de aire no es el único número que cambia cuando un ventilador no está disponible. Los motores supervivientes, el suministro y la protección ven condiciones diferentes al mismo tiempo.

El punto móvil de la curva es el primer límite. Un motor dimensionado desde el punto de funcionamiento de diseño está dimensionado para el punto donde todos los ventiladores comparten la carga. En el estado de un ventilador fuera de servicio, cada superviviente está más alejado a lo largo de su curva, y si la potencia del eje aumenta o disminuye depende de la forma de la característica de potencia en lugar del flujo de aire. La regla segura es dimensionar el motor en el peor de los dos estados y verificar la dirección del cambio en la curva real.

El segundo límite es el ambiente en el que realmente se encuentra el motor. IEC 60034-1 establece las condiciones de referencia para la potencia nominal, una temperatura ambiente de 40 °C y una altitud de 1 000 m, y requiere una reducción fuera de ellas. Una pared de ventilador se encuentra dentro del plenum que está alimentando, por lo que el motor se enfría con aire que ya ha sido calentado por la electrónica situada delante del mismo. Usar la temperatura ambiente como temperatura ambiente del motor es una de las formas más fáciles de perder un margen que nunca existió.

El tercer límite es la topología eléctrica. Cuatro ventiladores en cuatro alimentaciones con cuatro conjuntos de protección significan que una falla eléctrica afecta a un ventilador y el conjunto sigue funcionando. Cuatro ventiladores en una alimentación significan que la misma falla afecta a todo el conjunto, y la redundancia que se pagó en el lado del aire no existe en la práctica. La segmentación de energía pertenece al debate sobre la redundancia junto al recuento de ventiladores. Lectura relacionada: 48 V DC fans compared.

El último límite es la detección. Un ventilador parado en un conjunto de cuatro ventiladores cambia el flujo de aire en menos del 2 %, lo cual está dentro de la tolerancia de la mayoría de las mediciones de flujo de aire y muy dentro de la tolerancia de una lectura de presión en la salida. Sin retroalimentación por ventilador, un ventilador fallido puede pasar desapercibido hasta que falle el siguiente y la matriz pierda finalmente la carga. La retroalimentación de la velocidad por ventilador en comparación con la velocidad ordenada es la única señal que separa una matriz saludable de una afortunada. Guía relacionada: TACH and RD fault validation.

Más motores añaden fuentes acústicas, y la cifra instalada es la que cuenta

Una matriz de ventiladores pequeños suele ser más silenciosa que un ventilador grande, y muchas veces no lo es. La diferencia es cuántas fuentes hay y qué tan uniformemente están cargadas.

La aritmética de fuentes idénticas es simple y es más un piso que una respuesta. Duplicar el número de ventiladores idénticos funcionando en el mismo punto suma 10 veces el logaritmo de dos, que es 3 dB. Cuatro ventiladores añaden 6 dB y nueve añaden 9,5 dB. Esa suma supone que cada ventilador está en el mismo punto de la misma curva, produce la misma potencia sonora e irradia hacia el mismo espacio sin interactuar.

Tres efectos empujan el conjunto instalado por encima de esa suma. Los tonos de paso de aspas de ventiladores nominalmente idénticos pueden coincidir y acumularse en un tono que sobresale del espectro circundante. Dos ventiladores que funcionan a velocidades ligeramente diferentes producen un batido a la frecuencia de diferencia, que es audible incluso cuando ninguno de los ventiladores hace ruido. Y un panel plenum compartido o un marco común transmite un ruido transmitido por la estructura que nunca pasa a través del camino del aire, por lo que no está en los datos del ventilador.

El estándar de calificación es un método de laboratorio y así lo dice. ANSI/AMCA 300-24, Métodos de prueba de sonido de ventiladores en sala de reverberación, reemplaza a 300-14, requiere que se registren nuevos datos de prueba en bandas de un tercio de octava y establece que las configuraciones de prueba establecen condiciones de laboratorio que rara vez se pueden cumplir en una situación de campo, y que el estándar no está diseñado para mediciones de campo. Por lo tanto, un nivel de potencia sonora de catálogo para un ventilador es un punto de partida para una predicción sobre el conjunto, no una medición del mismo. Los datos de un tercio de octava son los que hacen visibles los efectos de tono; una sola cifra de dBA los oculta.

La regulación de la eficiencia también se aplica al equipo instalado. ASHRAE 90.1 establece límites en la potencia del sistema de ventiladores en función del flujo de aire, y una matriz que hace funcionar cada ventilador a máxima velocidad con carga parcial puede no cumplir con esos límites incluso cuando cada ventilador individual es eficiente. El escalonamiento es donde la matriz gana su lugar, y también es donde se debe verificar el comportamiento acústico a carga parcial, porque un estado de tres ventiladores tiene una estructura tonal diferente a un estado de cuatro ventiladores. Guía relacionada: fan noise in a real enclosure.

Una matriz de ventiladores aporta redundancia y rango de carga parcial, a cambio de un plenum y más piezas

Un ventilador grande y una pared de ventiladores pequeños pueden satisfacer el mismo flujo de aire y la misma presión. No son equivalentes en lo que hacen con carga parcial, en servicio o en caso de falla.

Lo que aporta la matriz es real. Redundancia sin un segundo ventilador de tamaño completo y sus conductos. Eficiencia de carga parcial, porque con carga baja un subconjunto de ventiladores funciona cerca de su mejor punto en lugar de que un ventilador baje a una región pobre. Un gabinete más corto, porque la sección del ventilador es una pared en el plenum en lugar de una voluta al lado. Y servicio en el que se sustituye un módulo en lugar de un ventilador y su variador.

Lo que cuesta también es real, y se trata principalmente de piezas y conocimientos. Muchos más motores, guardas, conectores, conjuntos de compuertas y canales de control, cada uno con su propio modo de falla. Un plenum que tiene que distribuir el aire uniformemente a través de una pared, lo cual es una tarea de diseño en sí misma. Más fuentes acústicas que pueden coincidir o batir. Y un modo de fallo que es realmente más difícil de ver, porque un ventilador muerto de cuatro no cambia casi nada mensurable en la salida.

ebm-papst expone los argumentos a favor de la matriz por parte de un fabricante que también vende ventiladores grandes: varios ventiladores pequeños en paralelo en lugar de un ventilador grande brindan redundancia y funcionamiento a prueba de fallas, y varios ventiladores ajustables se adaptan más fácilmente al rendimiento del aire realmente requerido, por lo que la eficiencia aumenta en cada punto de operación, con un control de velocidad continuo. Ése es el mismo argumento que plantea este artículo a partir de la curva, expresado en términos de producto.

La prueba de decisión es corta. Elija la matriz cuando el sitio tenga que seguir enfriándose con un ventilador apagado, cuando la carga varíe mucho o cuando el espacio mecánico sea poco profundo. Elija un ventilador grande con modo de espera cuando el espacio sea profundo, la carga sea estable y haya lugar para colocar una segunda unidad de tamaño completo, porque tiene menos motores, menos compuertas y menos cosas que pueden salir mal. Guía relacionada: EC and AC fans in data centers.

Qué puede ofrecer MEGA Tech y qué necesitamos de usted

Construimos ventiladores personalizados DC y EC, axiales y centrífugos curvados hacia atrás, y seleccionamos una matriz por condición de funcionamiento en lugar de por número de pieza.

Tomarse en serio la curva combinada es todo el método. Cuando nos envía un requisito de conjunto, trabajamos a partir de la curva del ventilador a la velocidad real, la resistencia del sistema con el filtro cargado y el estado de falla que usted especifica, e informamos el punto de funcionamiento establecido para todo el conjunto, para el estado de un ventilador fuera de servicio y para los estados intermedios. Podemos suministrar módulos compatibles con una señal de velocidad común, tacómetro por ventilador o detección de rotación para informar fallas, protección contra reflujo adaptada al módulo en lugar de comprarla por separado, particiones donde el plenum es ancho y un paso de montaje y una aproximación que permite que la pared se comporte como el conjunto clasificado.

Lo que necesitamos de usted es la lista que convierte una consulta de ventilador en una selección de ventilador. El flujo de aire que necesita la carga y la presión estática en ese flujo de aire. La temperatura ambiente y la altitud del sitio. La tensión de alimentación y la tolerancia a la que se mantiene. La interfaz de control, ya sea una entrada PWM, una señal de 0 a 10 V, un comando de velocidad a través de un bus de campo o un simple encendido y apagado. El conector y el acceso al cableado en el armario. El espacio que puede ocupar la pared del ventilador, incluida la profundidad delante y detrás del rodete en lugar de solo la abertura de la pared. El límite del sonido en la frontera. El supuesto de vida en horas y el perfil operativo detrás del mismo. Y el estado de falla por probar, que incluye nombrar qué ventilador cuenta como repuesto y qué pueden hacer los ventiladores restantes mientras está apagado.

Dónde está nuestro límite. No diseñamos el gabinete de control, el filtro, el intercambiador de calor o el gabinete, y no certificamos el desempeño térmico de su conjunto completo. Lo que podemos hacer es seleccionar el ventilador, construir una muestra y validar la muestra en el conjunto en el que se enviará, a la presión que realmente presenta el sistema, incluso con un ventilador no disponible. Si la única prueba disponible es un banco en aire libre, lo diremos, porque una cifra en aire libre no es la que producirá el plenum.

Una solicitud que recibimos a menudo merece una respuesta directa. Un ventilador de repuesto con el mismo tamaño de bastidor y el mismo caudal en aire libre no es intercambiable con el ventilador al que reemplaza en una disposición paralela. La curva combinada depende de la forma de cada curva de ventilador, no de sus puntos extremos, por lo que un sustituto con una forma de curva diferente mueve el punto establecido de todo el conjunto y puede empujar a un ventilador superviviente fuera del rango estable. Envíenos la curva del ventilador que va a reemplazar y la resistencia del conjunto, y combinaremos ambas. Lectura relacionada: replacing a fan and validating the operating point.

• Envíe la curva del ventilador, no solo el flujo de aire libre, para que se pueda construir la curva combinada.
• Indique la resistencia con el filtro cargado, al final de su intervalo de servicio.
• Indique el estado de falla a probar: qué ventilador es el de repuesto y qué pueden hacer los demás mientras tanto.
• Indique si los ventiladores comparten una alimentación y un dispositivo de protección, o tienen protección separada.
• Proporcione profundidad al plenum delante y detrás del rodete, no solo la abertura de la pared.
• Nombre el límite de sonido en el límite y el rango de velocidad que usará el controlador.

Preguntas frecuentes de los ingenieros: ventiladores paralelos y refrigeración N+1

El conjunto es un sistema con comportamiento aerodinámico, eléctrico y acústico propio. Estas son las preguntas que surgen con más frecuencia.

P: ¿Dos ventiladores idénticos duplican el flujo de aire? R: No, no en una instalación. Su curva combinada ideal agrega flujo a igual presión, y la curva del sistema compartido decide dónde se asienta la matriz. En el ejemplo trabajado aquí, cuatro ventiladores entregaron 1,31 veces el flujo de aire de uno, no cuatro veces.

P: ¿El N+1 tiene simplemente un ventilador desconectado? R: No. N+1 es una declaración sobre el flujo de aire, la carga del motor y la temperatura de los componentes en el estado de un ventilador fuera de servicio en el peor ambiente y el filtro cargado. Un ventilador aislado eléctricamente pero completamente abierto hidráulicamente no es un repuesto, es un camino inverso.

P: ¿Por qué el flujo de aire apenas cambia cuando uno de los cuatro ventiladores se detiene? R: Porque los supervivientes se alejan más a lo largo de sus curvas y recogen la mayor parte del flujo perdido. La matriz cede el 1,8 % de su flujo de aire en el modelo aquí, mientras que cada ventilador superviviente produce un 26 % más de potencia de aire, razón por la cual la corriente y la temperatura, no el flujo de aire, son los números que revelan la falla.

P: ¿Se puede confiar en que los motores supervivientes funcionen a menor temperatura porque hay un ventilador menos? R: No sin comprobar la curva. Con un ventilador axial de paletas, la potencia del eje puede disminuir a medida que aumenta el flujo; con un ventilador curvado hacia adelante aumenta, porque la característica de potencia sigue aumentando. Dimensione el motor en el peor estado de diseño y en el estado de un ventilador fuera de servicio.

P: ¿Todos los ventiladores de un conjunto paralelo necesitan una compuerta? R: La guía de Greenheck es que los ventiladores en paralelo deben tener algún tipo de compuerta de aislamiento para evitar que el aire de un ventilador en tensión regrese a través de un ventilador que no está en tensión. La compuerta también evita que un ventilador en rueda libre se detenga y se vuelva a arrancar, lo que perjudica al ventilador y al motor.

P: ¿Todos los ventiladores deberían funcionar a la misma velocidad? R: La misma velocidad en todos los ventiladores es más fácil de equilibrar y es lo que hace que la curva combinada ideal se acerque a la realidad. ANSI/AMCA 270-23 permite controladores de velocidad en ventiladores individuales, grupos o en todo el conjunto, por lo que se permiten velocidades desiguales, pero deben validarse para cargas desiguales y para la oscilación a través de una caída de la curva.

P: ¿Por qué una matriz puede ser más ruidosa que la suma de sus ventiladores? R: Tonos de paso de aspas coincidentes, un ritmo entre ventiladores a velocidades ligeramente diferentes y caminos estructurales a través de paneles compartidos. ANSI/AMCA 300-24 registra nuevos datos de sonido en bandas de un tercio de octava y afirma que no es un método de medición de campo, por lo que se debe medir un conjunto instalado en el límite.

P: ¿Cuándo una matriz es la respuesta incorrecta? R: Cuando el espacio es lo suficientemente profundo para un ventilador grande, la carga es estable y se puede instalar un ventilador de reserva. Menos motores, menos compuertas y menos canales de control significan menos formas de derrotar silenciosamente el diseño.

Preguntas para una revisión de diseño

Llévelos a revisión con las curvas del ventilador y la resistencia medida en la mesa, no con un recuento de ventiladores.

Una revisión del diseño de una matriz paralela genera una pequeña cantidad de preguntas, y casi todas pueden responderse antes de construir algo. Si la respuesta a cualquiera de ellas es un número que el fabricante imprimió para un banco en aire libre, ese artículo está abierto.

• ¿Qué flujo de aire necesita la carga y a qué presión estática se requiere ese flujo de aire?
• ¿Qué resistencia presenta el sistema con el filtro cargado, al final de su intervalo de servicio?
• En la curva combinada, ¿dónde está el punto establecido con todos los ventiladores en funcionamiento y está dentro del rango estable?
• Si un ventilador no está disponible, ¿qué flujo de aire queda y dónde se ubica cada ventilador superviviente en su propia curva?
• ¿Los motores supervivientes están dimensionados para el estado de un ventilador fuera de servicio y la potencia del eje aumenta o disminuye en ese estado?
• ¿Todos los ventiladores de la pared están equipados con un dispositivo de aislamiento y se cierran cuando el ventilador se detiene?
• ¿Se puede hacer girar el ventilador inactivo hacia atrás mediante flujo inverso y qué hace la secuencia de reinicio al respecto?
• ¿Los ventiladores comparten un suministro y un dispositivo de protección, o la falla está contenida en un ventilador?
• ¿Cómo se detecta un ventilador parado si el caudal de aire total cambia menos del 2 %?
• ¿Cuál es el nivel de sonido en el límite en cada estado escalonado, medido en bandas de un tercio de octava?
• ¿El conjunto que se probará es el mismo que se entregará, incluidas las particiones y los controladores?
• ¿Cuál es la velocidad mínima a la que se le puede pedir que funcione cada ventilador y dónde está escrito en la configuración del controlador?