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Tema: Calculo de caudales de aire (tocho aviso...)

  1. #1

    Predeterminado Calculo de caudales de aire (tocho aviso...)

    Quisiera compartir con vosotros mi experiencia con la ventilación de cajas.

    Mi empresa instala profesionalmente equipos que desprenden calor, y que van instalados en habitaciones (salas de maquinas).

    El problema en cuanto a ventilación, es muy similar al de un ordenador, donde los componentes equivalen a la maquinaria y donde la habitación equivale a la caja.

    Por lo tanto, los cálculos de la ventilación necesaria son igualmente similares, pues primero hay que calcular el calor generado, y segundo preparar un sistema de renovación de aire, que permita que la maquinaria se refrigere en condiciones de temperatura adecuadas.

    Para ello, trabajamos con empresas especializadas en ventilación, que calculan la capacidad de ventilación en función de la potencia y tipo de las maquinas instaladas, y lo que hice fue recurrir a uno de los técnicos veteranos en el calculo de estas ventilaciones, para exponerle el tema de la ventilación en las cajas de ordenador.

    Para no aburriros con la charla que me dio, en resumen, me aseguró que, para una correcta ventilación, basta con la sencilla formula que divide los kilovatios instalados, por el incremento de temperatura en grados centígrados que queramos se produzca en la caja, teniendo el resultado en metros cúbicos por segundo de aire de refrigeración.

    Para nosotros, y racionalizando un poco las unidades

    Q (litros / segundo) = Watios consumidos / Aumento de temperatura deseado en ºC

    En mi caso, con un consumo real del equipo de 300 w en full, (ya hablaremos de como saber este dato con precisión), y un aumento deseado de la temperatura dentro de la caja de 5ºC (lo que significa que si estamos a 27º de ambiente en la habitación, el interior de la caja, se estabilizara a 32ºC, la formula seria:

    Q = 300 / 5 = 60 lts/seg sería el caudal de refrigeración necesario.

    En caso de dudas en la conversión de unidades, se puede usar el programa CONVERT.

    Tened en cuenta que el numero de grados que deseemos como aumento de temperatura, incide directamente en el caudal de aire que necesitaremos.

    Si yo por ejemplo, me conformase con un aumento de 7º en lugar de 5º, la operación seria:

    Q = 300 /7 = 42,8 lts/seg de caudal de ventilación.

    Es decir, un caudal sensiblemente menor.

    Dicho caudal, lo consigo con dos ventiladores Noctua de 1800 rpm, cada uno de los cuales mueve casi 27,5 lts/seg. (55 entre los dos).

    En mi caso, esto supone un incremento de temperatura en el interior de mi caja, de aproximadamente 6º en los momentos de máximo consumo.

    Cuando mi equipo esta en baja carga, la potencia consumida de 180 w por la fuente (aprox. 145 w reales por el equipo), y en esas condiciones, como la venventilación mantiene, el incremento de temperatura en la caja es de apenas 2º.

    Si mañana monto un SLI y paso a consumir 550 w reales por el equipo, se que la temperatura se me incrementara a 550 / 55 = 10º sobre el ambiente.

    Como eso ya es demasiado para mi temperatura ambiente en verano, deberé buscar al menos una de las gráficas del SLI que no expulse el aire caliente dentro de la caja. Con eso conseguiré que el calor de los aproximadamente 200 w que consume la gráfica, no entren en los cálculos.

    Algunas aspectos a tener en cuenta:

    1.-Al añadir ventiladores extractores, mejoramos los flujos de aire, algo que mejora bastante la eficiencia de la refrigeración, al dirigirla hacia las zonas donde mas calor se produce; pero la cantidad de aire que introducimos en la caja no varia, pues esta solo depende de los ventiladores que tenemos IMPULSANDO aire. Dicho de otro modo, aunque no pusiéramos extractores, el aire que introducimos acabaría saliendo (obviamente no iba a reventar la caja), lo único que la salida la efectuaría a "su manera", por los orificios que mejor y mas fácilmente le viniesen.

    Lo mismo sucedería si solo colocásemos ventiladores extractores. El aire que sacamos seria repuesto por aire que entraría por donde pudiese.

    2.- En las cajas, la capacidad de renovar la totalidad del aire, es muy alta, pues una caja como la mía, tiene un volumen de 57 lts (52x21x52 en cm), por lo que en dos segundos aproximadamente, hemos renovado la totalidad del aire. Recordemos que en mi caso, los ventiladores mueven 27,7 lts/seg.

    Esto significa, que en cuanto el calor disipado disminuye, como la capacidad de ventilación se mantiene constante, la temperatura dentro de la caja desciende con muchísima rapidez, hasta llegar a tan solo uno o dos grados por encima del ambiente. En la practica, salvo trabajos muy específicos, un pc trabaja con cargas variables, teniendo momentos de alto consumo combinados con momentos de media y baja carga.

    3.- Para un control de la potencia consumida, basta una unidad como el BRENNENSTUHL EM 230.

    No se como poner el enlace a la tienda donde yo lo compre, pero no llega a 27 Euros. Evidentemente hay mas aparatos similares y de mas fabricantes

    Lo que nos permite conocer fácilmente y por poco dinero como se comporta enérgeticamente nuestro pc.

    La potencia que nos muestran estos aparatos, es la potencia absorbida por la fuente, no la que realmente la fuente entrega al pc. Esto es así porque las fuentes tienen su rendimiento, que en la mayoría de los casos oscila entre 0,8 y 0,85. (Aquí podríamos dedicar otro hilo a comentar las certificaciones).

    En general, basta con multiplicar la potencia que indica el medidor, por 0,85, para tener muy aproximada (+/- 5%) la potencia realmente consumida por el pc.

    En mi caso, los 355 w absorbidos del enchufe, se transforman en 355 x 0,85 = 301 w. Me da lo mismo si son 316 o 286 (+/-5%), puesto que nuestros cálculos nunca se van a ajustar al watio, ya que ni podemos, ni es ese nuestro objetivo.

    RESUMIENDO:

    1º) Por aproximadamente 27 Euros cualquiera puede saber con la exactitud suficiente, cual es el consumo de su PC. (El cacharro ademas tiene mas utilidades en casa vigilando otros consumos).

    2º) Una vez conocido el consumo, puede saber que capacidad de ventilación necesita para mantener la temperatura estable.

    3º) Una vez conocida la ventilación necesaria, puede elegir los ventiladores adecuados para evitar cualquier problema de temperatura.

    EJEMPLO COMPROBADO CON MI PROPIA CAJA:

    Como podéis ver en el rudimentario y chapucero esquema de mi caja (la foto la encontré por la red y no muestra mis componentes), esta dividida en dos zonas.





    La parte inferior esta cubierta con su ventilador nº 1 en la parte central, aspirando aire que primero refrigera los discos duros, y luego continua su camino para refrigerar la fuente. Los dos ventiladores de la fuente, con las cargas normales, apenas se ponen en marcha, siendo suficiente el aire de este ventilador, uno de los que venían con la caja y que cambie de ubicación, trasladándolo desde el frontal hasta mas o menos la mitad del recorrido.

    En la parte superior, el ventilador numero 2 lanza su flujo directamente sobre la gráfica, mientras el numero tres lo hace sobre el Megahalens. el numero 4 colabora en la salida tras el segundo ventilador montado sobre el disipador, mientras el numero 5 hace lo propio sobre la parte transversal del disipador.

    Con esta distribución de ventiladores, y un calculo sencillo del caudal de aire necesario, os aseguro que he superado temperaturas ambientes de 32º C este verano, con el equipo a temperaturas muy razonables.

  2. #2

    Predeterminado Re: Calculo de caudales de aire (tocho aviso...)

    1.-Al añadir ventiladores extractores, mejoramos los flujos de aire, algo que mejora bastante la eficiencia de la refrigeración, al dirigirla hacia las zonas donde mas calor se produce; pero la cantidad de aire que introducimos en la caja no varia, pues esta solo depende de los ventiladores que tenemos IMPULSANDO aire. Dicho de otro modo, aunque no pusiéramos extractores, el aire que introducimos acabaría saliendo (obviamente no iba a reventar la caja), lo único que la salida la efectuaría a "su manera", por los orificios que mejor y mas fácilmente le viniesen.

    Lo mismo sucedería si solo colocásemos ventiladores extractores. El aire que sacamos seria repuesto por aire que entraría por donde pudiese.

    Muchas gracias por la información, aunque creo que se puede matizar.

    El caudal de aire introducído SI varía al poner ventiladores extractores. Un ventilador metiendo aire si no tiene unas salidas adecuadas (presión positiva, creo), no introducirá el mismo caudal de aire que si le ayudamos con ventiladores extractores.
    Si el caudal de aire extraido es superior al introducido (presión negativa), los ventiladores que introducen el aire serán capaces de dar todo el caudal de aire que "prometen", y además entrará algo de aire a la caja por las diferentes rejillas o huecos.


    Un saludo.

  3. #3

    Predeterminado Re: Calculo de caudales de aire (tocho aviso...)

    Cita Iniciado por X6800 Ver mensaje
    Muchas gracias por la información, aunque creo que se puede matizar.

    El caudal de aire introducído SI varía al poner ventiladores extractores. Un ventilador metiendo aire si no tiene unas salidas adecuadas (presión positiva, creo), no introducirá el mismo caudal de aire que si le ayudamos con ventiladores extractores.
    Si el caudal de aire extraido es superior al introducido (presión negativa), los ventiladores que introducen el aire serán capaces de dar todo el caudal de aire que "prometen", y además entrará algo de aire a la caja por las diferentes rejillas o huecos.


    Un saludo.
    Como dices, necesita saludas adecuadas, pero no necesariamente extractores. Tenemos salas de maquinas con impulsores solo, con extractores solo y con los dos, y los que trabajan en solitario, ya sean extractores o impulsores, si los orificios complementarios estan bien calculados, el sistema funciona.

    Eso si, la canalizacion de flujo que aportan los extractores, es impagable.

    A mi no me gusta tener presion, ni positiva (no aporta nada) ni negativa, pues como dices entra aire por sitios donde no tengo filtros de polvo, y el polvo es uno de los principales enemigos de una refrigeracion eficiente.

    En mi caso, tengo los mismos ventiladores introduciendo que extrayendo, en marca y modelo, por lo entiendo mi presion sera muy neutra.

  4. #4

    Predeterminado Re: Calculo de caudales de aire (tocho aviso...)

    Tendras un venti mas... que es la fuente.
    Saludos.
    Por favor leed las normas y recomendaciones.

    i7 5820K+RL-Asus x99 Dlx-4x4 G.Skill 2400-Gtx 650-Samsung XP941 M.2-Raid 0 250+Raid 0 120-Nzxt Switch 810- Seasonic860-Sony TV 32W70xB
    RL: Laing D5-Bloque EK Supreme LTX-Radiador EK XT-360+3 Nidec 1850 @ 925-Depo EK-RES X3 110 CSQ-Racord espigo-Manguera ferretería-Anticongelante

  5. #5

    Predeterminado Re: Calculo de caudales de aire (tocho aviso...)

    Cita Iniciado por X6800 Ver mensaje
    Muchas gracias por la información, aunque creo que se puede matizar.

    El caudal de aire introducído SI varía al poner ventiladores extractores. Un ventilador metiendo aire si no tiene unas salidas adecuadas (presión positiva, creo), no introducirá el mismo caudal de aire que si le ayudamos con ventiladores extractores.
    Si el caudal de aire extraido es superior al introducido (presión negativa), los ventiladores que introducen el aire serán capaces de dar todo el caudal de aire que "prometen", y además entrará algo de aire a la caja por las diferentes rejillas o huecos.


    Un saludo.
    A mi me parece errónea esa teoria que tiene la mayoria. No tiene que predominar la extracción en la caja, es mas dificil hacer el vació, que comprimir aire, no se si me explico. Vamos que si tienes 2 extrayendo, y 4 metiendo aire, te va a funcionar de lujo, hasta en esta proporción si no se evacua el mismo aire que se introduce, lo que harás es mezclar aire exterior con el interior, por lo tanto bajaras la temperatura.

  6. #6

    Predeterminado Re: Calculo de caudales de aire (tocho aviso...)

    Cita Iniciado por moiquintanillas Ver mensaje
    Tendras un venti mas... que es la fuente.
    No en mi caso, mi fuente esta en una zona de la caja aparte, y sus ventiladores (tiene dos) en caso de entrar, no afectaran al calculo de los ventiladores en la zona principal.

    En la practica, como los ventiladores de la fuente estan regulados por la temperatura de la misma, no entran practicamente nunca, debido a dos motivos:

    - la carga de la fuente es habitualmente baja.

    - El caudal de aire del ventilador de esa zona ya enfria la fuente permanentemente.

    Esto cambiara cuando monte el sli.

    En cajas donde la fuente este en la parte superior, yo dejaria igualmente su ventilador fuera de los calculos, sobre todo si no se cuando se va a poner en marcha.

  7. #7

    Predeterminado Re: Calculo de caudales de aire (tocho aviso...)

    Muy buen aporte xiscu , aclara mucho cómo funciona la ventilación de una caja y la formulita me va a venir de perlas

    Cita Iniciado por Dima Ver mensaje
    A mi me parece errónea esa teoria que tiene la mayoria. No tiene que predominar la extracción en la caja, es mas dificil hacer el vació, que comprimir aire, no se si me explico.
    En realidad, y por experiencia propia, le doy la razón a xiscu cuando dice que el caudal de salida debe estar equilibrado con el de entrada: así tienes la seguridad de que el flujo de aire va a ir por donde quieres que vaya, y no por donde pueda; es decir, que entre o salga por cualquier lado según la presión sea negativa o positiva. A esa conclusión llegué porque uso siempre rehobuses automáticos para que la ventilación se regule proporcionalmente a la temperatura, y he comprobado que viene muy bien tener un sensor justo antes de alguno de los ventiladores de salida de forma que capte la temperatura del aire del interior, y regule alguno/s de los ventiladores de entrada para mantener esa temperatura dentro de un margen adecuado. Ese margen puede ser perfectamente el que denomina xiscu "aumento de temperatura deseado".

    Un marciano verde -------------------------

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  8. #8
    El señor de los forillos Avatar de prava
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    Predeterminado Re: Calculo de caudales de aire (tocho aviso...)

    Aquí se están obviando cosas como las restricciones, que reducen significativamente el caudal. Para que nos entendamos, decir que un ventilador una vez lo pones en una torre te va a dar los mismos l/h que los que muestra en sus specs es tan buena idea como hacer lo mismo con una bomba de agua en un circuito de RL: vamos, que el resultado final es siempre una fracción del resultado inicial (y es lógico, además).

    Otra cosa que no se comenta es que no sólo queremos evacuar todo el aire caliente de la caja...sino que queremos que vaya más rápido en determinadas zonas. Para hacer esto la única manera es meter ventiladores adicionales para poder condicionar el caudal interior hacia donde más nos interese y, así, refrigerar aquellas zonas que nos interesa.


    PD: tampoco entiendo la fórmula del todo. O sea, resulta que tenemos una habitación de 2 x 2 x 4 con dos orificios de entrada y dos de salida, situados en la parte superior de la habitación: de ninguna manera refrigerará la sala de la misma manera que si los pones en la parte inferior porque lo que sea que quieras refrigerar no estará justo por dónde tendremos el flujo mayoritario, porque el aire (como el agua) siempre irá por dónde más fácil le sea ir...salvo que lo obliguemos a lo contrario.

  9. #9

    Predeterminado Re: Calculo de caudales de aire (tocho aviso...)

    Cita Iniciado por prava Ver mensaje
    Aquí se están obviando cosas como las restricciones, que reducen significativamente el caudal. Para que nos entendamos, decir que un ventilador una vez lo pones en una torre te va a dar los mismos l/h que los que muestra en sus specs es tan buena idea como hacer lo mismo con una bomba de agua en un circuito de RL: vamos, que el resultado final es siempre una fracción del resultado inicial (y es lógico, además).

    Otra cosa que no se comenta es que no sólo queremos evacuar todo el aire caliente de la caja...sino que queremos que vaya más rápido en determinadas zonas. Para hacer esto la única manera es meter ventiladores adicionales para poder condicionar el caudal interior hacia donde más nos interese y, así, refrigerar aquellas zonas que nos interesa.


    PD: tampoco entiendo la fórmula del todo. O sea, resulta que tenemos una habitación de 2 x 2 x 4 con dos orificios de entrada y dos de salida, situados en la parte superior de la habitación: de ninguna manera refrigerará la sala de la misma manera que si los pones en la parte inferior porque lo que sea que quieras refrigerar no estará justo por dónde tendremos el flujo mayoritario, porque el aire (como el agua) siempre irá por dónde más fácil le sea ir...salvo que lo obliguemos a lo contrario.
    No entiendo bien lo de las restricciones. Si pones en una caja de ordenador un ventilador que meta 100 lts/seg y dejas una abertura SUFICIENTE, por esa abertura saldran 100 lts/seg. Ten por seguro que siempre saldra lo mismo que entre, o que siempre entrara lo mismo que salga.( Aqui hay un chiste facil).

    No comparemos el comportamiento de dos fluidos tan distintos como el aire y el agua. Sus caracteristicas son tan distintas, empezando por la compresibilidad que el aire tiene y el agua no, que la comparacion no parece adecuada.

    Fijate que cuando muestro la configuracion de mi caja, lo hago para dejar clara la importancia de los flujos distribuidos de modo adecuado, -tal y como tu indicas- para que no parezca solo que con el caudal adecuado basta.

    Si la abertura de salida es muy pequeña, empezaras a dificultar el paso del aire, y sucederan muchas cosas, algunas ya las apuntaba el compañero X6800, como crear presion positiva, meter menos aire, que el aire salga por donde pueda, etc, etc.

    Pero mi idea no era entrar en el ajuste fino de la ventilacion, por lo que no entre en todas esas cosas, como tampoco entre en la presion que pueden vencer los ventiladores, porque son datos que no siempre se obtienen y que aburren a la mayoria de la gente.

    En una caja NORMAL, con orificios de salida similares a los de entrada, con ventiladores extractores similares a los impulsores, SI EL CAUDAL ES EL ADECUADO, la ventilacion sera optima. Esto no necesito que nadie me lo confirme, pues hay salas con miles de euros en maquinaria y centenares de kilowatios instalados que llevan años refrigerandose con estos principios.

    Tan solo pretendia apuntar la formula para que cualquiea tuviese una idea de cuanto aire necesutaba, sin entrar en mas precisiones tecnicas.

    Respecto a lo que apuntas de la formula y la colocacion de los orificios, la formula solo te dice CUANTO aire necesitas para evacuar un determinado calor. Por descontado que si los orificios estan juntos, mal vamos a refrigerar, pero creo que la mas barata de las cajas de pc tienen al menos una entrada frontal y una salida posterior, con lo que el flujo ya es minimamente adecuado. Si a alguien se le ocurre colocar los ventiladores juntos, no tardara en comprobar que no funciona.
    Última edición por xiscu5256; 10/09/2010 a las 14:37

  10. #10

    Predeterminado Re: Calculo de caudales de aire (tocho aviso...)

    Cita Iniciado por Dima Ver mensaje
    A mi me parece errónea esa teoria que tiene la mayoria. No tiene que predominar la extracción en la caja, es mas dificil hacer el vació, que comprimir aire, no se si me explico. Vamos que si tienes 2 extrayendo, y 4 metiendo aire, te va a funcionar de lujo, hasta en esta proporción si no se evacua el mismo aire que se introduce, lo que harás es mezclar aire exterior con el interior, por lo tanto bajaras la temperatura.

    Es muy cierto que cuesta menos comprimir que hacer el vacio, pero desde el punto de vista de la ventilacion, lo he preguntado especificamente y me confirman lo que ya creia, y es que lo mejor es que los caudales de salida y de entrada sean similares.

    La explicacion es que de este modo, la renovacion de aire de la caja es mas rapida, y lo que mas nos interesa es que el aire mas frio del exterior, penetre lo mas rapidamente en la caja y en la direccion que nos interesa.

    Sera siempre mejor 3 y 3, que 4 y 2, o 2 y 4.

    El que quiera comprobar la eficacia de su sistema, solo tiene que colocar un termometro en dos o tres zonas de la caja, sacar la media y compararla con la temperatura ambiente, a ver cuanto se incrementa.

    <5º C = Ventilacion pata negra.
    entre 5 y 10ºC = normal para la mayoria.
    >10ºC = Necesita mejorar.

    Todo esto teniendo en cuenta la temperatura ambiente.

    En mi caso, con 32ºC en Julio, no puedo permitirme 10º C de incremento, pero el que tenga el aire acondicionado a 25º C, puede permitirse 10º C de incremento y seguira estando mas frio que yo.

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