Caracterizador y analizador de rendimiento de ventiladores

Este Proyecto Fin de Grado presenta un prototipo avanzado de un medidor y caracterizador del rendimiento de ventiladores. El objetivo principal consiste en desarrollar una alternativa a las máquinas actualmente utilizadas en la industria, que permita caracterizar ventiladores de manera asequible y precisa mediante medios digitales de análisis. Se busca cubrir la necesidad del mercado de evaluar los nuevos ventiladores, considerando que cada vez se lanzan más modelos, algunos con especificaciones fiables y otros con datos incompletos o poco precisos, especialmente en lo relativo a la curva PQ. Este crecimiento se da en un sector en expansión, impulsado por el incremento del consumo de electrónica de uso doméstico e industrial, así como por los efectos del cambio climático. Se ha diseñado, desarrollado, fabricado y validado una máquina basada en los estándares ANSI/AMCA-210 e ISO-5801/5167, utilizando sensores de bajo coste y materiales reciclados. El procesamiento y la comunicación con los sensores se realiza mediante una Raspberry Pi 5, y los datos se transmiten posteriormente al ordenador para facilitar su visualización, generación de gráficos y almacenamiento. Las librerías desarrolladas para la comunicación con los sensores se han implementado de forma que pueda intercambiarse la Raspberry Pi por un ESP32 o, en casos extremos, un Arduino. Durante el desarrollo del proyecto se han aplicado conocimientos de distintas ramas de la ingeniería, incluyendo ingeniería de computadores, software, aeroespacial y mecánica. Entre las áreas abordadas se encuentran: programación de sistemas empotrados, protocolos de comunicación serie, compresión de información, caracterización de sensores, análisis acústico, diseño de piezas 3D mediante CAD y desarrollo de programas con interfaz de usuario. El proyecto se organiza en tres partes diferenciables: la estructura para la medición de parámetros aerodinámicos, el software en C/C++ del computador integrado en la estructura, y el programa en Python de ordenador con interfaz gráfica para la visualización y almacenamiento de los datos. Uno de los hallazgos principales ha sido que, con sensores de bajo coste, no se alcanza una resolución suficiente para comparar los datos de caudal de aire frente a restricción con los obtenidos mediante una máquina oficial. No obstante, para los modos sin restricción, todos los parámetros medidos se aproximan en gran medida a la realidad. Se concluye que la máquina desarrollada cumple con su función de forma razonable, a pesar de tratarse de un prototipo. La configuración de sus componentes permite la integración con distintos computadores y la sustitución de sensores, siempre que se respete una interfaz básica. Esto incluye la posibilidad de reemplazar la Raspberry Pi o ejecutar el programa en sistemas Linux o Windows. Asimismo, se ha considerado el impacto ético y ambiental del proyecto, empleando materiales reciclados y evaluando su viabilidad para un producto final. ABSTRACT: This Final Degree Project presents an advanced prototype of a fan performance measurement and characterization system. The main objective is to provide an alternative to current industrial machines, enabling fan characterization in an affordable yet accurate way through digital analysis tools. The project addresses the growing need to evaluate new fan models, considering that many are launched with reliable specifications while others present incomplete or uncertain data, particularly regarding the PQ curve. This development takes place within a rapidly expanding industry, driven by the increasing demand for consumer and industrial electronics, as well as the effects of climate change. The prototype has been designed, developed, manufactured, and validated in accordance with ANSI/AMCA-210 and ISO-5801/5167 standards, using low-cost sensors and recycled materials. Sensor data is processed and communicated through a Raspberry Pi 5, then transmitted to a computer for visualization, graph generation, and storage. The software libraries for sensor communication have been implemented to allow replacement of the Raspberry Pi with an ESP32 or, in more constrained cases, with an Arduino. The project integrates knowledge from several engineering fields, including computer, software, aerospace, and mechanical engineering. The principal areas covered are embedded systems programming, serial communication protocols, data compression, sensor characterization, acoustic analysis, 3D CAD design, and user interface development. The system is divided into three main components: the measurement structure for aerodynamic parameters, the C/C++ software embedded in the structure, and the python PC-based graphical interface for data visualization and storage. One of the main findings is that low-cost sensors do not provide sufficient resolution to match official machines when measuring airflow under restriction. However, in unrestricted airflow conditions, the measured parameters closely approximate reality. It is concluded that the developed prototype fulfills its intended purpose in a reasonable manner. Its modular design facilitates integration with different computing platforms and the replacement of sensors through a basic interface. This includes the possibility of using alternatives to the Raspberry Pi or executing the PC software on Linux or Windows. Ethical and environmental considerations have also been included by employing recycled materials and evaluating the feasibility of the prototype as a potential final product. In summary, this project demonstrates the feasibility of creating a cost-effective and competitive alternative that incorporates features not commonly found in existing industrial solutions, while leaving room for future improvements and extensions.