Ventiladores de Flujo Axial: Problemas y Soluciones

Ventiladores de Flujo Axial: Problemas y Soluciones

REGISTRATE EN FOROFRIO 

 

 

Los ventiladores de flujo axial, son incapaces de desarrollar presiones altas, por lo mismo no son adecuados para forzar aire a través de ductos y de los equipos de baja resistencia que pueden ser colocados en dichos ductos, tales como filtros ligeros y serpentines de calentamiento y enfriamiento. Estos ventiladores son particularmente apropiados para manejar volúmenes grandes de aire a bajas presiones. Su costo inicial es bajo y poseen una buena eficiencia; ya que están colocados directamente en el ducto con flujo de aire a través de ellos, eliminando el cambio de 90º en la dirección del aire, lo cual es característico de los ventiladores centrífugos.

En general, los ventiladores axiales tienen una masa grande y paletas son de forma aerodinámica. Las paletas son cortas y no están próximas entre sí. Las paletas guías alinean y dirigen las corrientes de aire hacia las paletas del ventilador. Las paletas le imparten energía al aire y entregan éste a un difusor de salida que es sección del ventilador.

Las paletas se construyen de muchas maneras, pero la más efectiva es de sección aerodinámica. Sus paletas pueden cambiar a varias posiciones combinando el ángulo al producirse un giro en ellas. Los ventiladores mas sencillos, sin embargo, podrán tener sólo paletas planas.

Para reducir las pérdidas, los soportes y las poleas son de perfil aerodinámico, lo mismo que la cubierta para la banda V del motor. En algunos diseños el ventilador es accionado directamente por el motor y este se encuentra montado en el ducto.

Las unidades de ventiladores axiales se construyen actualmente con un alto grado de efectividad. Muestran buenas eficiencias y pueden operar a presiones estáticas muy altas si tal operación es necesaria. El ventilador puede estar diseñado de tal modo que su curva característica de potencia sea suave y no se tenga sobrecarga. Se acostumbra incluir un cono a la salida de la descarga, lo cual constituye la sección del difusor: Los remolinos de aire producidos por las paletas del ventilador pueden eliminarse mediante el uso de paletas guía en el lado de la entrada y en algunos diseños también en el lado de salida.

Es importante la selección de un ventilador de acuerdo con las características que se tengan en el sistema del ducto. La grafica anexa muestra las curvas de sistemas característicos de dos diferentes sistemas de ductos X y Y. Ambas curvas son de forma parabólica y pueden representarse por las siguientes ecuaciones:

Presión estática = (pies cúbicos por minuto) 2 , o bien

Presión estática = (pies cúbicos por minuto) n

Esto es, la presión estática requerida para enviar aire a través del sistema es proporcional al cuadrado de la cantidad ( (pies cúbicos por minuto) entregada. El exponente n en esta ecuación es para otros sistemas que tengan ductos lisos. Este valor es más o menos de 2. Por ejemplo, para enviar aire a través de una parrilla en un horno de tiro forzado, n puede tener un valor de aproximadamente 1.3.

En la grafica anexa, también se muestran las curvas características de presión para un ventilador dado que trabaja a baja y alta velocidad. Estas curvas son para un ventilador que tenga paletas curvadas hacia delante; la elección será satisfactoria al determinar un ventilador que proporcione la cantidad de aire definida por A para el sistema de características X. Sin embargo, si el ventilador gira a la velocidad mayor mostrada en la figura, para suministrar la cantidad de aire A se necesitaría usar registro de compuertas ya que es mayor la presión dada por el ventilador. Para tener eficiencia máxima en un ventilador con paletas curvadas hacia delante, la selección debe hacerse de tal manera que la curva característica del sistema cruce a la derecha de la joroba de las curvas de presión. La operación en un ventilador con paletas curvadas hacia atrás no es crítica, pero tiene que seleccionarse cerca de su punto de eficiencia máxima. Si el punto de intersección es seleccionado cerca del punto más alto de la curva de presión se deberán usar compuertas para estrangular la cantidad de aire de suministro. Esto pude causar un considerable aumento de presión, crea velocidades altas y produce ruido en compuertas y registros. Se observa que al cambiar la velocidad del ventilador no cambia la posición relativa al punto de intersección del ventilador y las curvas características del sistema. La relación podrá cambiarse al seleccionar un ventilador de tamaño diferente.

Leyes de Ventiladores

Pueden establecerse las siguientes leyes para un ventilador usado en un sistema conocido:

• La capacidad (pies cúbicos por minuto) es proporcional a la velocidad del ventilador.
• La presión (estática, velocidad o total) es proporcional al cuadrado de la velocidad del ventilador.
• La potencia necesaria es proporcional al cubo de la velocidad del ventilador.
• A velocidad y capacidad constante, la presión y la potencia son inversamente proporcionales a la masa específica del aire.
• A presión constante, la velocidad, capacidad y potencia son inversamente proporcionales a la raíz cuadrada de la masa específica.
• A peso constante entregado, la capacidad, la velocidad y presión son inversamente proporcionales a la masa específica, y la potencia es inversamente proporcional al cuadrado de la masa específica.

Dos factores especialmente importantes en la selección de sistemas de ventiladores son la eficiencia, que afecta al costo de operación y el ruido. El costo inicial y el espacio ocupado se consideran secundarios. Los ventiladores deberán seleccionarse para trabajar a eficiencia máxima sin ruido. El ruido puede ser causado no solamente por el ventilador, sino por otras condiciones: por ejemplo, velocidad alta del aire en el ducto, por construcción no apropiada de los ductos y pasos de aire, así como también por la cimentación, cubiertas, pisos y paredes. Cuando el ruido es producido únicamente por el ventilador, puede ser causado por inadecuada selección del tipo de ventilador o por la velocidad muy alta para tamaño escogido. La velocidad tangencial para una capacidad y presión especificada, varía con el tipo de paleta, y una velocidad tangencial que sea excesiva para ventilador de paletas curvadas hacia adelante no necesariamente lo será para uno de paletas curvadas hacia atrás o ligeramente curvadas hacia atrás. Un ventilador que trabaja en un punto considerablemente más alejado de su eficiencia máxima, por lo general es ruidoso.