ES2963808T3 - Método para regular ventiladores y grupo de ventiladores - Google Patents

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Abstract

La invención se refiere a un método para regular un grupo de ventiladores para generar una corriente de volumen total definida. El grupo de ventiladores se compone de varios ventiladores individuales que funcionan en paralelo y generan cada uno de ellos un caudal volumétrico individual. El grupo de ventilador está dividido en al menos un primer y al menos un segundo grupo regulador, comprendiendo cada grupo al menos un ventilador. Mientras se mantiene un flujo volumétrico total constante, el flujo volumétrico individual de al menos un ventilador del primer grupo de regulación se incrementa regulando al rango del grado óptimo de eficiencia cambiando la velocidad de rotación, y el flujo volumétrico individual de el al menos un ventilador del segundo grupo de regulación se reduce de manera correspondiente reduciendo la velocidad de rotación. En todo momento, todos los ventiladores contribuyen al flujo volumétrico total, y ningún ventilador del segundo grupo regulador se desactiva en ningún momento. El al menos un primer grupo regulador se regula a su grado óptimo de eficiencia dentro de su consumo de energía más alto de manera que se optimice el equilibrio energético de todo el sistema del grupo de ventilador. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Método para regular ventiladores y grupo de ventiladores
La invención se refiere a un método para regular ventiladores para generar un caudal volumétrico total predefinido y el grupo de ventiladores.
El uso de grupos de ventiladores con un gran número de ventiladores individuales para generar un caudal volumétrico total sirve normalmente como sustitución de ventiladores grandes, que son comparativamente inflexibles en lo que a la adaptabilidad del caudal volumétrico respecta. Los grupos de ventiladores también resultan ventajosos cuando funcionan dentro de una red de conductos con condiciones de presión en constante cambio, ya que es posible ajustar el caudal volumétrico total entregado. En el estado de la técnica, estos grupos de ventiladores de ventiladores que funcionan en paralelo se denominan habitualmente "conjuntos de ventiladores", "paredes de ventiladores" o "rejillas de ventiladores".
En la práctica, en el uso de los grupos de ventiladores resulta que el caudal volumétrico total predefinido necesario durante el funcionamiento suele ser menor que la suma de los caudales individuales de todos los ventiladores del grupo de ventiladores que funcionan en paralelo cuando los ventiladores funcionan en un rango de su eficiencia óptima.
De ello se deduce que, dentro de su mapa de rendimiento, los ventiladores funcionan por la izquierda y, por tanto, por debajo del rendimiento óptimo. Esto da como resultado una eficiencia global indeseablemente baja del grupo de ventiladores.
El estado de la técnica impreso del presente campo técnico se describe en los documentos US 2015/030469 A1 y US 2009/038564 A1.
Por lo tanto, el objetivo de la invención es proporcionar un método para regular el grupo de ventiladores con el que se pueda conseguir una mejora en la eficiencia del sistema global del grupo de ventiladores sin tener que tomar medidas estructurales adicionales en ventiladores individuales del grupo de ventiladores. Asimismo, se proporciona un grupo de ventiladores mejorado en consecuencia.
Estos objetivos se resuelven mediante la combinación de características según las reivindicaciones 1 y 12.
Según la invención, se propone un método para regular un grupo de ventiladores para generar un caudal volumétrico total predefinido, estando el grupo de ventiladores compuesto por una pluralidad de ventiladores individuales que funcionan en paralelo, generando cada uno de ellos un caudal volumétrico individual ajustable. El grupo de ventiladores se divide en al menos un primer y un segundo grupo de regulación, cada uno de los cuales comprende al menos un ventilador.
Mientras se mantiene un caudal volumétrico general constante, el caudal volumétrico individual del al menos un ventilador del primer grupo de regulación se incrementa mediante regulación en un rango de eficiencia óptima cambiando la velocidad y el caudal volumétrico individual del al menos un ventilador del segundo grupo de regulación se reduce en consecuencia reduciendo la velocidad. Se prevé que todos los ventiladores del primer y segundo grupo de regulación contribuyan al caudal volumétrico total en todo momento y que ningún ventilador del segundo grupo de regulación se apague en ningún momento.
El al menos un primer grupo de regulación se regula hasta su eficiencia óptima dentro de su consumo de energía más alto, de modo que se optimiza el equilibrio energético de todo el sistema del grupo de ventiladores.
Preferiblemente, el caudal volumétrico individual ajustable se realiza con el mismo aumento de presión.
Al desconectar ventiladores individuales del segundo grupo de regulación también se podría conseguir una reducción del caudal parcial, que se compensaría aumentando el caudal parcial y haciendo funcionar los ventiladores del primer grupo de regulación más cerca de o incluso al rendimiento óptimo. Sin embargo, habría que tomar medidas estructurales en los ventiladores que se deben apagar para evitar que el aire movido retroceda. Por ejemplo, unas válvulas de cierre podrían impedir este tipo de caudal de retorno. Sin embargo, el esfuerzo de construcción adicional es complejo y aumenta los costes.
Resulta ventajosa una realización en la que al menos el primer y el segundo grupo de regulación presentan en cada caso al menos un ventilador. También se puede prever una pluralidad de ventiladores. Esto incrementa la variabilidad y adaptabilidad del sistema.
Mediante el procedimiento de regulación según la invención, los ventiladores del primer grupo de regulación funcionan con mayor potencia y más cerca de o incluso al rendimiento óptimo. La potencia de los ventiladores del al menos segundo grupo de regulación se reduce en consecuencia, permaneciendo el caudal volumétrico total constante. Aumentar la potencia de los ventiladores del primer grupo de regulación tiene un efecto más positivo en la eficiencia del sistema global del grupo de ventiladores que reducir la potencia del al menos segundo grupo de regulación, de modo que se mejora la eficiencia general del grupo de ventiladores en su conjunto. En una realización ventajosa se prevé expresamente que al menos una parte de los ventiladores individuales del primer grupo de regulación funcione a su rendimiento óptimo.
El caudal volumétrico total que puede transportar el grupo de ventiladores es variable y adaptable a los requisitos de la aplicación. Sin embargo, la adaptación del caudal volumétrico total al rango de eficiencia mejorado se basa en un caudal volumétrico total constante en un punto de funcionamiento. Los caudales individuales del primer y al menos segundo grupo de regulación se adaptan al punto de funcionamiento correspondiente.
En una variante del método se prevé que, cuando los ventiladores del segundo grupo de regulación funcionen con una eficiencia óptima, se produzca un cambio en el valor del caudal volumétrico total modificando la velocidad de los ventiladores del primer grupo de regulación para acercarlos al punto óptimo de funcionamiento.
Para determinar el potencial de optimización en términos de eficiencia y de los caudales volumétricos individuales que suman el volumen total de los ventiladores que funcionan en paralelo de todos los grupos de regulación, se realiza un cálculo del punto de funcionamiento de los ventiladores individuales o de los grupos de regulación. Para ello, en una realización se prevé que se registre un caudal volumétrico parcial de cada uno de los al menos primer y segundo grupo de regulación y que se transmita al regulador.
En un ejemplo de realización, esto se logra determinando continuamente los puntos de funcionamiento de todos los ventiladores de al menos el primer y segundo grupo de regulación y transmitiéndolos al regulador, siendo los puntos de funcionamiento el caudal volumétrico (m3/h) y presión (Pa), la eficiencia del caudal en porcentaje, el consumo de energía (vatios) de cada ventilador y el consumo de energía relativo en base al volumen de aire entregado (W/m3/h). En un primer ejemplo de realización, los datos se transmiten a través de un bus de datos.
Un ejemplo de realización alternativo prevé que los puntos de funcionamiento se calculen a partir de estos parámetros, realizándose su cálculo sin sensores.
Alternativamente, en una variante de realización se prevé que los puntos de funcionamiento se calculen mediante una medición del volumen mediante sensores de presión dispuestos en los ventiladores, calculándose los puntos de funcionamiento a partir de parámetros que incluyen un aumento de presión en función del caudal volumétrico medido a través de los sensores de presión según la velocidad de cada ventilador.
En una variante del procedimiento, los puntos de funcionamiento determinados se comprueban comparándolos con un valor de control emitido por un registro de potencia previsto internamente en cada ventilador. Alrededor de los valores de control se define un pasillo, no teniendo por qué conducir las desviaciones dentro del pasillo a un ajuste de las velocidades de los ventiladores. El tamaño del pasillo se puede adaptar al uso previsto del grupo de ventiladores y puede tener en cuenta los requisitos de precisión para el caudal volumétrico total requerido.
En una configuración ventajosa del procedimiento se prevé además que el caudal individual de al menos uno o la pluralidad de ventiladores del primer grupo de regulación se incremente mediante la regulación por medio de un cambio continuo de velocidad en el rango de rendimiento óptimo y que el caudal volumétrico individual de al menos uno o la pluralidad de ventiladores del segundo grupo de regulación se reduzca correspondientemente mediante una reducción continua de la velocidad. El ajuste continuo de las velocidades de todos los ventiladores permite ajustar el caudal volumétrico total predefinido.
En un ejemplo de realización del método, el regulador regula todos los ventiladores del primer grupo de regulación a una primera velocidad idéntica y todos los ventiladores del segundo grupo de regulación a una segunda velocidad idéntica. Los grupos de regulación se comportan de manera complementaria entre sí en lo que a su aportación al caudal respecta. Pueden complementarse para alcanzar el caudal volumétrico total requerido.
Alternativamente, se prevé que el regulador regule una velocidad de cada ventilador del primer y segundo grupo de regulación individualmente. En general, los grupos de regulación también se comportan de forma complementaria entre sí, pero las velocidades de cada ventilador se pueden ajustar individualmente.
Además del procedimiento de regulación, la invención también comprende el grupo de ventiladores para generar el caudal volumétrico total predefinido, estando compuesto el grupo de ventiladores por una pluralidad de ventiladores individuales que funcionan en paralelo, generando cada uno de ellos un caudal volumétrico individual. El grupo de ventiladores se divide en al menos un primer y un segundo grupo de regulación, cada uno de los cuales incluye al menos un ventilador, pudiéndose aumentar el caudal volumétrico individual del al menos un ventilador del primer grupo de regulación cambiando la velocidad mediante una regulación en un rango de eficiencia óptima y pudiéndose reducir el caudal volumétrico individual del al menos un ventilador del segundo grupo de regulación reduciendo la velocidad en consecuencia mientras se mantiene un caudal volumétrico total constante. El grupo de ventiladores está diseñado para que todos los ventiladores del primer y segundo grupo de regulación contribuyan al caudal volumétrico total en todo momento.
En una realización alternativa, el grupo de ventiladores se caracteriza porque la pluralidad de ventiladores individuales que funcionan en paralelo se pueden regular mediante un regulador. Para ello, los ventiladores de todos los grupos de regulación están conectados al regulador a través de un bus de datos.
También resulta ventajoso que la pluralidad de ventiladores individuales funcionen en paralelo y puedan regularse individualmente mediante el control.
En una realización del grupo de ventiladores se prevé que la pluralidad de ventiladores individuales que funcionan en paralelo esté configurada de forma idéntica. Alternativamente, se prevé que los ventiladores proporcionen al menos parcialmente potencias diferentes y, por tanto, diferentes caudales volumétricos individuales máximos. El uso de ventiladores de menor rendimiento permite un ahorro de costes para todo el grupo de ventiladores.
En una variante de realización ventajosa desde el punto de vista del rendimiento global, el grupo de ventiladores se caracteriza por que la pluralidad de ventiladores individuales que funcionan en paralelo está dispuesta en forma de tablero de ajedrez, es decir, en forma de rejilla. Los ventiladores individuales están separados lateralmente entre sí en las cuatro direcciones y, por ejemplo, en una disposición de 2x2, 3x3, 4x4, 1x2, 2x3, 3x4, 1x3, 2x4, 3x5 ventiladores por grupo de ventiladores. El número total es arbitrario y se puede adaptar al uso previsto, a la potencia deseada y al espacio de instalación.
Además, resulta ventajoso que la pluralidad de ventiladores individuales que funcionan en paralelo esté alojada en una única unidad de fijación, estando todos los ventiladores orientados en una dirección de caudal predeterminada con respecto a la unidad de fijación. La unidad de fijación puede ser, por ejemplo, una estructura de marco o algún tipo de estructura de estantería.

Claims (17)

REIVINDICACIONES
1. Método para regular un grupo de ventiladores con el fin de generar un caudal volumétrico total predefinido, constando el grupo de ventiladores de una pluralidad de ventiladores individuales que funcionan en paralelo, generando cada uno un caudal volumétrico individual, dividiéndose el grupo de ventiladores en al menos un primer y un segundo grupo de regulación, cada uno de los cuales comprende al menos un ventilador y, mientras que se mantiene un caudal volumétrico general constante, incrementándose el caudal volumétrico individual del al menos un ventilador del primer grupo de regulación mediante un ajuste en un rango de eficiencia óptima mediante un cambio en la velocidad, y reduciéndose el caudal volumétrico individual de al menos un ventilador del segundo grupo de regulación en consecuencia mediante una reducción en la velocidad, contribuyendo todos los ventiladores del primer y segundo grupo de regulación al caudal volumétrico global en todo momento.
2. Método según la reivindicación 1, caracterizado por que el al menos un primer grupo de regulación se ajusta dentro de su consumo de energía más alto a su eficiencia óptima, de modo que se optimiza el equilibrio energético del sistema general del grupo de ventiladores.
3. Método según la reivindicación 1 o 2, caracterizado por que el al menos primer y el al menos segundo grupo de regulación presentan en cada caso una pluralidad de ventiladores.
4. Método según la reivindicación 1, 2 o 3, caracterizado por que un caudal volumétrico parcial del al menos primer y al menos un segundo grupo de regulación se calcula y transmite al regulador.
5. Método según al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que los puntos de funcionamiento de todos los ventiladores de al el menos primer y segundo grupo de regulación se determinan y transmiten continuamente al regulador, calculándose los puntos de funcionamiento a partir de los valores de caudal volumétrico/presión, eficiencia de caudal, potencia de entrada y consumo de potencia relativa en función del volumen de aire entregado.
6. Método según la reivindicación anterior, caracterizado por que los puntos de funcionamiento se calculan sin el uso de sensores.
7. Método según la reivindicación 5, caracterizado por que los puntos de funcionamiento se determinan con una medición del caudal mediante sensores de presión dispuestos en los ventiladores, calculándose los puntos de funcionamiento a partir de parámetros que incluyen un aumento de presión en función del caudal volumétrico medido a través de los sensores de presión en función de la velocidad de cada ventilador.
8. Método según la reivindicación anterior, caracterizado por que los puntos de funcionamiento calculados se comprueban comparándolos con un valor de control emitido por un cálculo de potencia emitido internamente en cada ventilador.
9. Método según al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el caudal volumétrico individual de al menos un ventilador del primer grupo de regulación se incrementa ajustando mediante un cambio continuo en la velocidad en el rango de eficiencia óptima y el caudal volumétrico individual de al menos un ventilador de al menos un segundo grupo de regulación se reduce correspondientemente mediante una reducción continua de la velocidad.
10. Método según al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el regulador ajusta todos los ventiladores del primer grupo de regulación a una primera velocidad idéntica y todos los ventiladores del al menos un segundo grupo de regulación a una segunda velocidad idéntica.
11. Método según al menos una de las reivindicaciones anteriores 1 a 9, caracterizado por que el regulador ajusta individualmente la velocidad de cada ventilador del primer y segundo grupo de regulación.
12. Grupo de ventiladores para generar un caudal volumétrico total predefinido, constando el grupo de ventiladores de una pluralidad de ventiladores individuales que funcionan en paralelo y generan cada uno un caudal volumétrico individual, dividiéndose el grupo de ventiladores en al menos un primer y un segundo grupo de regulación, cada uno de los cuales comprende al menos un ventilador y, mientras que se mantiene un caudal volumétrico constante, pudiendo aumentarse el caudal volumétrico individual del al menos un ventilador del primer grupo de regulación ajustándolo en un rango de eficiencia óptima mediante un cambio en la velocidad, y pudiendo reducirse el caudal volumétrico individual de al menos un ventilador del segundo grupo de regulación en consecuencia mediante una reducción en la velocidad, estando el grupo de ventiladores diseñado de tal manera que todos los ventiladores del primer y segundo grupo de regulación contribuyen en todo momento al caudal volumétrico global.
13. Grupo de ventiladores según la reivindicación anterior, caracterizado por que la pluralidad de ventiladores individuales que funcionan en paralelo se pueden regular por medio de un regulador.
14. Grupo de ventiladores según al menos una de las dos reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la pluralidad de ventiladores individuales que funcionan en paralelo se pueden controlar individualmente a través del regulador.
15. Grupo de ventiladores según al menos una de las reivindicaciones 12 a 14, caracterizado por que la pluralidad de ventiladores individuales que funcionan en paralelo están diseñados de manera idéntica.
16. Grupo de ventiladores según al menos una de las reivindicaciones 12 a 15, caracterizado por que la pluralidad ventiladores individuales que funcionan en paralelo entre sí están dispuestos en forma de tablero de ajedrez, es decir, en forma de rejilla.
17. Grupo de ventiladores según al menos una de las reivindicaciones 12 a 16, caracterizado por que la pluralidad de ventiladores individuales que funcionan en paralelo se aloja en una única unidad de fijación, estando todos los ventiladores alineados en una dirección de caudal predeterminada con respecto a la unidad de fijación.
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