Curvas del motor del ventilador de velocidad variable: antecedentes e impacto.

Por Brett C. Ramírez y Jay D. Harmon, Universidad Estatal de Iowa | 06 de diciembre de 2022

A medida que empezamos a adaptarnos al invierno y nos damos cuenta de que el clima frío no desaparecerá pronto, este artículo tiene como objetivo analizar la importancia y el impacto de seleccionar la curva de motor correcta en su controlador para operar ventiladores de velocidad variable. Dado que los altos costos del propano y la electricidad se avecinan para los productores, es imperativo revisar uno de los principales culpables de una costosa factura de energía: la tasa de ventilación inadecuada.

La ventilación representa del 80% al 90% del calor que se pierde en los alojamientos porcinos durante el invierno. El intercambio de aire es fundamental para proporcionar un ambiente saludable al reducir la humedad y los gases nocivos. Dado que la falta de ventilación crea un ambiente insalubre y la sobreventilación desperdicia valiosa energía de calefacción, encontrar el equilibrio adecuado es la clave para el ahorro y la eficiencia energética.

La mayoría de los controladores controlan la velocidad del ventilador cambiando el voltaje. Las tecnologías más nuevas que utilizan variadores de frecuencia o motores con conmutación eléctrica cambian la velocidad del ventilador mediante un voltaje analógico, lo que puede ofrecer ahorros de energía y una gestión más sencilla, pero en este artículo nos centraremos en el control tradicional del ventilador de velocidad variable. Un error frecuente es pensar que el porcentaje leído en el controlador es el porcentaje del flujo de aire total que entregará el ventilador. Este no es el caso.

El porcentaje que se muestra en el controlador cambia linealmente con la temperatura, pero el voltaje asociado con ese porcentaje y la respuesta del motor no son lineales. El controlador produce un voltaje que cambia con la lectura del porcentaje que se muestra en el controlador). El motor utiliza este voltaje para funcionar a las RPM (velocidad) correspondientes. Por ejemplo, para un controlador configurado al 70%, la salida de voltaje es 113 V (MC #1), 130 V (MC #2), 156 V (MC #4), 189 V (MC #5) y 156 V (MC #5). #6). Esta velocidad produce una tasa de flujo de aire (CFM) que entregará el ventilador. Esta interacción es importante para una gestión adecuada del controlador, pero es compleja y no se entiende fácilmente.

Idealmente, el porcentaje de salida a escala completa de un ventilador aumentaría suavemente (linealmente) con la lectura de velocidad variable en su controlador. Si se selecciona la curva del motor adecuada en un controlador, se producirá un aumento relativamente lineal con un aumento en la lectura en el controlador. Es decir, la salida del ventilador (CFM) es casi lineal con la velocidad del ventilador (rpm) para los ventiladores. Sin embargo, hay un punto umbral donde comienza esta relación. Por debajo de este punto, el ventilador girará, pero no entregará aire. Las curvas del motor se utilizan para describir la relación entre el voltaje suministrado al motor y las RPM resultantes. Las curvas del motor varían según la marca y el tamaño del motor, así como también existen diferentes curvas de motor para diferentes motores. Es imperativo que se seleccione la curva del motor correcta en el controlador para que la tasa de ventilación aumente suavemente con el cambio de temperatura.

Las curvas del motor se ingresan en un controlador asociado con ventiladores de velocidad variable. Normalmente se configura una vez y se olvida a menos que se reemplace el motor del ventilador. Si se selecciona la curva del motor incorrecta, pueden ocurrir algunos resultados negativos, como por ejemplo, un ventilador de velocidad variable podría actuar como un ventilador de una sola velocidad, puede ser imposible acercarse a la tasa de ventilación mínima necesaria causando una ventilación insuficiente o excesiva, y /o el motor podría quemarse prematuramente debido a un bajo voltaje. La Tabla 1 muestra los aumentos para un ventilador determinado en diferentes puntos a lo largo de su curva.

En la porción de voltaje más bajo, un aumento de 10 V produce un aumento de 538 cfm. Los siguientes 10 V aumentan el caudal en 471 cfm; sigue siendo un gran cambio. Esto significa que el 85% del aumento total entre 99 y 230 V se encuentra en los primeros 20 V. Los últimos 111 voltios del aumento sólo resultan en un aumento de 181 cfm. Por lo tanto, si se selecciona la curva del motor incorrecta, pequeños cambios en el porcentaje indicado en el controlador podrían resultar en cambios muy pequeños o muy grandes en la salida del ventilador. Ambos pueden conducir a un medio ambiente insalubre o un desperdicio masivo de energía.

La Tabla 2 muestra información similar a la Tabla 1, pero para un ventilador de 24 pulgadas con el porcentaje correspondiente del máximo para voltaje de suministro, velocidad del motor y salida del ventilador. Se observa una respuesta mucho más lineal entre el voltaje de suministro y la velocidad del motor hasta que se alcanza aproximadamente el 60% del voltaje de suministro; luego, pequeños cambios en el voltaje de suministro dan como resultado cambios mayores en la salida del ventilador.

Como se indicó anteriormente, cuando se establece una ventilación mínima, una ventilación insuficiente puede provocar un mal ambiente y una ventilación excesiva puede provocar un desperdicio de energía. Se estima que sobreventilar en un 10% la ventilación mínima en un galpón de destete puede resultar en aproximadamente un 25% más de uso de propano. Una ventilación excesiva del 40%, que puede no ser atípica, puede duplicar el uso de propano. Por supuesto, esto varía según el año, también según el momento de colocación de los cerdos y el clima, pero muchos establos tienen tasas de ventilación mínimas establecidas incorrectamente y esto puede generar un gasto excesivo de energía. Gran parte de esto se debe a configuraciones inadecuadas, curvas de motor inadecuadas o tamaños mínimos de ventilador inadecuados.

Comprenda que el 50 % de la velocidad del motor no equivale al 50 % de la salida del ventilador (CFM) y el 50 % del voltaje de suministro no equivale al 50 % de la velocidad del motor (RPM) o la salida del ventilador (CFM). Además, cada motor responde de manera única al voltaje de suministro y las curvas del motor son diferentes para cada controlador. Encontrar el equilibrio correcto entre la tasa de ventilación mínima y el medio ambiente es clave para un uso exitoso de la energía y la productividad.

Un agradecimiento especial a Mark Oberreuter de AP por los datos del ventilador y del motor.

Fuente: Brett C. Ramirez y Jay D. Harmon, quienes son los únicos responsables de la información proporcionada y son propietarios totales de la información. Informa Business Media y todas sus subsidiarias no son responsables del contenido de este activo de información.

Más información sobre formatos de texto