Base de conocimiento
Todo radiador remoto y todo aerorrefrigerador (dry cooler) mueve su aire con ventiladores axiales, y hoy la elección está entre dos familias. Los ventiladores AC tienen un motor de inducción que gira a una velocidad fijada por la frecuencia de la red, controlada, en su caso, mediante un variador de frecuencia o conectando y desconectando ventiladores. Los ventiladores EC - de conmutación electrónica - tienen un motor de imanes permanentes con su propia electrónica en el cubo, se controlan mediante una señal y son la familia más reciente. Esta guía los compara en los puntos que importan para un radiador: control, potencia, ruido, precio y emplazamiento.
Cómo funciona cada uno
Un ventilador axial AC es un motor de inducción con una hélice en su eje. Con una red de 50 Hz, un motor de cuatro polos gira a algo menos de 1.500 rpm y con 60 Hz a algo menos de 1.800 rpm, y esa es la velocidad que entrega el ventilador salvo que lo preceda un variador de frecuencia. El control sin variador es de todo o nada: los ventiladores se arrancan y se detienen por etapas a medida que la temperatura del refrigerante sube y baja.
Un ventilador EC tiene un motor sin escobillas de imanes permanentes y un controlador integrado en la carcasa del motor. Toma la alimentación de red, la rectifica y hace girar el motor a la velocidad que pida una señal de 0 a 10 V o de bus, desde parado hasta el máximo, de forma continua. La electrónica le da además un rendimiento superior al de un motor de inducción del mismo tamaño, informa de su propio estado y de sus fallos, y permite que un solo controlador maneje toda una fila de ventiladores a la misma velocidad.
Potencia a carga parcial: dónde está la diferencia
En el día de diseño, ambas familias consumen aproximadamente la misma potencia para el mismo caudal de aire. La diferencia está en todos los demás días. Las leyes de los ventiladores dicen que la potencia disminuye con el cubo de la velocidad: un ventilador al 70 % de velocidad consume aproximadamente un tercio de su potencia a plena carga. Un radiador dimensionado para 50 °C que funciona la mayor parte del año a 30 °C necesita mucho menos aire del que pueden suministrar sus ventiladores, y un ventilador con control de velocidad consume exactamente lo que le pide la temperatura del refrigerante. A lo largo de un año de funcionamiento en servicio principal o continuo, el ahorro en un radiador con una docena de ventiladores se mide en decenas de megavatios hora.
Los ventiladores AC logran el mismo resultado con un variador de frecuencia, que añade un cuadro, cableado y las pérdidas propias del variador, y los motores AC accionados por variador necesitan aislamiento y rodamientos preparados para ello. El control por etapas todo o nada también ahorra energía, pero por escalones, y los ciclos de conmutación desgastan los contactores y los motores.
Ruido, precio y emplazamiento
Como la potencia sonora de un ventilador baja en torno a 15 dB al reducir su velocidad a la mitad, el control de velocidad es también la forma más silenciosa de hacer funcionar un radiador a carga parcial, y el modo de cumplir un límite nocturno sin parar la planta. Los ventiladores EC lo hacen de forma continua y sencilla; los ventiladores AC con variador hacen lo mismo con más equipamiento. A plena velocidad, las dos familias son igual de ruidosas.
Los ventiladores EC cuestan más por unidad, y la electrónica del cubo es sensible a su entorno: se comprueban para el emplazamiento la temperatura ambiente admisible, el grado de protección frente al polvo y al agua, y la calidad de la alimentación (picos de tensión, armónicos). Con una red de 60 Hz / 480 V, en un emplazamiento caluroso o polvoriento o cuando el propietario quiere la máquina más sencilla posible, los ventiladores AC siguen siendo una opción acertada; en una instalación con límite de ruido, con carga parcial o que busque el ahorro de energía, los ventiladores EC se amortizan. TECS monta ambas familias y selecciona el ventilador para la densidad del aire, la tensión y la frecuencia del emplazamiento en cada diseño.
En resumen
- Ventiladores AC: motor de inducción, velocidad fija, control por etapas todo o nada o con variador, robustos y más baratos
- Ventiladores EC: motor de imanes permanentes con electrónica integrada, control continuo de velocidad, mayor rendimiento
- La potencia baja con el cubo de la velocidad: el control de velocidad ahorra más a carga parcial
- Reducir la velocidad a la mitad resta unos 15 dB al ruido del ventilador
- La electrónica EC exige la temperatura ambiente, el grado de protección y la calidad de alimentación adecuados
- TECS selecciona cualquiera de las dos familias para la densidad del aire, la tensión y la frecuencia del emplazamiento
Qué incluir en la consulta
- Alimentación eléctrica: tensión, frecuencia y su calidad, si se conoce
- Perfil de funcionamiento: emergencia, servicio principal o continuo, horas al año
- Límite de ruido y distancia, de día y de noche si difieren
- Temperatura ambiente del emplazamiento, polvo y clase de corrosión
- Interfaz de control deseada: 0-10 V, Modbus, contactos
- Los datos térmicos habituales: calor, caudales, temperaturas
Preguntas frecuentes
¿Son más eficientes los ventiladores EC a plena velocidad?
Ligeramente: el motor de imanes permanentes y la electrónica integrada dan unos puntos porcentuales más que un motor de inducción del mismo tamaño. El gran ahorro está a carga parcial, donde cuenta el control de velocidad.
¿Pueden funcionar los ventiladores EC a 60 Hz?
Sí; la electrónica rectifica la alimentación y el ventilador está dimensionado para un rango de tensión, a menudo tanto de 50 como de 60 Hz. La tensión de alimentación y el rango nominal del ventilador se comprueban en la selección.
¿Cómo se controlan los ventiladores EC en un radiador?
Un controlador de temperatura lee el refrigerante y envía una señal de velocidad a todos los ventiladores de la unidad; lo habitual es una señal de 0-10 V o un bus Modbus. El cuadro de control puede ser suministrado por TECS o ser el propio de la planta.
¿Necesitan los ventiladores EC un variador de frecuencia?
No; el convertidor está dentro del ventilador. Esa es precisamente su ventaja: control de velocidad sin un cuadro aparte y sin sus pérdidas.
¿Qué familia dura más?
Ambas alcanzan decenas de miles de horas con los rodamientos mantenidos. Los ventiladores AC son más sencillos y toleran mejor una alimentación deficiente y un emplazamiento caluroso; los ventiladores EC necesitan que su electrónica se mantenga dentro de la temperatura ambiente admisible y protegida del polvo y del agua.
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