¿Cómo calcular CFM y presión estática para ventiladores de gabinete?

Por qué los CFM y la presión estática deben calcularse juntos

Un ventilador centrífugo de gabinete, también llamado ventilador tipo caja, alberga el impulsor, el motor y la voluta dentro de un gabinete sellado que reduce el ruido y protege las partes internas del polvo. La elección de la unidad equivocada casi nunca se debe a la elección de un ventilador "débil": se trata de calcular los CFM y la presión estática por separado en lugar de hacerlo juntos. Un ventilador clasificado para 3000 CFM solo ofrece ese número con resistencia cero. Una vez conectado a los conductos, filtros y rejillas, el flujo de aire real disminuye a medida que aumenta la resistencia. Esta es la razón por la que cada hoja de datos de ventiladores de gabinete muestra una curva de rendimiento en lugar de un solo número, y por qué es necesario calcular ambos valores antes de elegir un modelo.

Paso 1: Calcule los CFM requeridos

Hay dos formas comunes de llegar al flujo de aire requerido para un ventilador centrífugo de gabinete, y el método correcto depende de si el objetivo es la ventilación general o la eliminación del calor del equipo.

Método A: cambios de aire por hora (ACH): Esto es estándar para habitaciones, talleres, cocinas y recintos.

CFM = (Largo x Ancho x Alto en pies x ACH requerido) / 60

Método B - Eliminación de carga de calor: Esto se aplica cuando el ventilador enfría gabinetes eléctricos, gabinetes de servidores o equipos de proceso.

CFM = Carga de calor (BTU/hr) / (1,08 x aumento de temperatura permitido en grados F)

La siguiente tabla enumera las tasas típicas de cambio de aire utilizadas en aplicaciones comunes. Estos son valores de referencia iniciales: los códigos locales y los datos del fabricante del equipo siempre deben tener prioridad cuando estén disponibles.

Paso 2: Calcule la presión estática requerida en Pa

La presión estática es la suma de cada punto de resistencia que encuentra el aire entre la entrada del ventilador y el punto de descarga. Cada componente agrega una pérdida mensurable, y estas pérdidas se suman en lugar de promediarse. Omitir incluso un componente (un solo filtro o un solo codo de 90 grados) es una de las razones más comunes por las que un ventilador de gabinete tiene un rendimiento inferior después de la instalación.

Una vez que se hayan sumado todos los componentes a lo largo del camino, aplique un margen de seguridad del 10 al 15 por ciento para cubrir la acumulación de polvo en los filtros con el tiempo y variaciones menores en el campo con respecto al diseño original. Este total ajustado es la presión estática que el ventilador centrífugo del gabinete debe superar.

Ejemplo resuelto: dimensionamiento de un ventilador de gabinete para una habitación de 500 metros cúbicos

El siguiente ejemplo muestra ambos cálculos llevados desde las entradas sin procesar hasta un objetivo final de selección de ventilador, utilizando un espacio de taller que necesita 6 cambios de aire por hora y tiene un filtro, dos codos y 15 metros de conductos instalados.

El objetivo de selección para este proyecto es un ventilador centrífugo de armario capaz de entregar aproximadamente 3.000 m3/h a una presión estática de 150 Pa, no sólo una cifra por sí sola.

Lectura de la curva del ventilador para confirmar el punto de funcionamiento

La hoja de datos de cada ventilador centrífugo de gabinete incluye una curva de rendimiento que representa el flujo de aire en el eje horizontal frente a la presión estática en el eje vertical. La curva se inclina hacia abajo porque el flujo de aire y la presión se contraponen dentro del mismo ventilador. Para confirmar que un modelo se ajusta a un proyecto, encuentre el valor CFM calculado en el eje horizontal y el valor Pa calculado en el eje vertical; el punto donde se encuentran estos dos valores debe ubicarse en la curva o ligeramente por debajo, nunca por encima de ella. Un punto de funcionamiento calculado que cae por encima de la curva significa que el ventilador es de tamaño insuficiente para el sistema y el flujo de aire será insuficiente una vez instalado. Un punto muy por debajo de la curva suele indicar un ventilador de gran tamaño, lo que desperdicia energía y aumenta el ruido de funcionamiento más allá de lo que necesita el espacio.

Explore la serie de ventiladores centrífugos de gabinete Jiale

Los siguientes modelos ilustran la gama de plataformas de ventiladores centrífugos utilizadas para aumentar el flujo de aire y la presión según los objetivos calculados anteriormente, desde unidades de gabinete cerradas hasta ventiladores compactos accionados por CA adecuados para sistemas de conductos.

Ventiladores de motor tipo caja serie BMF Ventilador de gabinete Ventilador de rotor externo DDM 160-250 Centrífuga de CA Ventilador centrífugo de CA LKZ 7-7-250W Centrífuga de CA Ventilador de turbina delantera LKZ 8-8-300W Centrífuga de CA Extractor de caracol LKZ 9-9-550W Centrífuga de CA

Errores comunes que conducen a un ventilador de tamaño insuficiente

La mayoría de las quejas sobre un flujo de aire débil después de instalar un ventilador de gabinete se remontan a uno de los errores a continuación en lugar de a una unidad defectuosa.

• Utilizar la clasificación de CFM de aire libre del ventilador como flujo de aire de diseño, ignorando que este número solo se aplica a presión estática cero.
• Olvidarse de incluir la resistencia del filtro, especialmente después de que un filtro ha acumulado polvo y su pérdida ha superado la clasificación de limpieza.
• Agregar longitudes de conducto pero omitir accesorios, transiciones y rejillas, que en conjunto a menudo representan más resistencia que el conducto recto en sí.
• Seleccionar un modelo de ventilador en función de la potencia del motor en lugar de las cifras de flujo de aire y presión en la curva de rendimiento.
• Dejando de lado el margen de seguridad, que luego se consume en el momento en que es necesario limpiar un filtro o ajustar una compuerta después de la puesta en servicio.

Referencia rápida: CFM y presión estática por aplicación común

Preguntas frecuentes

¿Cuál es un margen seguro para agregar además de la presión estática calculada?
Un margen del 10 al 15 por ciento por encima del total calculado es una práctica estándar, que cubre la carga del filtro a lo largo del tiempo y pequeñas desviaciones entre el diseño diseñado y la instalación terminada.

¿Puede seguir funcionando un ventilador centrífugo de gabinete con capacidad para CFM superiores a los necesarios?
Puede funcionar, pero hacerlo muy por encima del punto requerido desperdicia energía y genera ruido. Hacer coincidir estrechamente los CFM y Pa calculados con la curva del ventilador proporciona el mejor equilibrio entre eficiencia y nivel de sonido.

¿Cómo convierto entre CFM y m3/h?
Multiplique CFM por 1,699 para obtener m3/h, o divida m3/h por 1,699 para obtener CFM. Para la presión estática, multiplique las pulgadas de agua por 249 para obtener Pascales.