Impulsor motorizado curvado hacia adelante
Cuando hayamos definido el caudal volumétrico que requerimos, ya sea para proporcionar aire fresco o enfriamiento del proceso, debemos combinarlo con la resistencia al flujo que encontrará el ventilador en la aplicación. El caudal volumétrico (en m3/h) y la presión (en Pascales - Pa) se combinan para convertirse en el punto de trabajo contra el cual debe funcionar el ventilador. Es importante que seleccionemos un ventilador cuyas características de rendimiento cumplan con el punto de trabajo requerido en o cerca del punto de máxima eficiencia. El uso del ventilador con su máxima eficiencia minimiza el consumo de energía y el ruido emitido por el ventilador, al mismo tiempo que ofrece el rendimiento requerido.
¿Cómo funciona el ventilador centrífugo curvo hacia adelante?
El nombre "Ventilador centrífugo" se deriva de la dirección del flujo y de cómo el aire ingresa al impulsor en dirección axial y luego se impulsa hacia afuera desde la circunferencia exterior del ventilador. La diferencia en la dirección del flujo entre un ventilador centrífugo curvado hacia adelante y hacia atrás es la dirección en la que el aire sale de la circunferencia del impulsor. Con un impulsor curvado hacia atrás, el aire sale en dirección radial, mientras que con un impulsor curvado hacia adelante el aire sale tangencialmente desde la circunferencia del ventilador.
Un ventilador centrífugo curvado hacia adelante se caracteriza por su forma cilíndrica y muchas aspas pequeñas en la circunferencia del impulsor. En el ejemplo que se muestra a continuación, el ventilador gira en el sentido de las agujas del reloj.
A diferencia del impulsor curvado hacia atrás, el impulsor curvado hacia adelante requiere una carcasa que convierta el aire a alta velocidad que sale de las puntas de las palas del impulsor en una fuerza estática de menor velocidad. La forma de la carcasa también dirige el flujo de aire hacia la salida. Este tipo de carcasa de ventilador se conoce comúnmente como espiral; sin embargo, también se puede denominar voluta o carcasa de siroco. Al instalar el impulsor curvo hacia adelante en una carcasa en espiral, generalmente nos referimos a él como soplador curvo hacia adelante.
Hay dos tipos de sopladores que emplean un impulsor motorizado curvo hacia adelante como se muestra a continuación...
El ventilador de entrada única a la izquierda aspira aire desde un lado de la carcasa a través de la entrada redonda y lo dirige a la salida cuadrada (visto aquí con una brida de montaje). El soplador de doble entrada tiene una carcasa de espiral más ancha que aspira aire desde ambos lados de la espiral y lo entrega a la salida cuadrada más ancha.
Al igual que con el ventilador centrífugo curvado hacia atrás, el lado de succión de la pala del impulsor extrae aire del centro del ventilador, lo que resulta en un cambio direccional del flujo de aire entre la entrada y el escape de 90o.
Característica del ventilador
El área de funcionamiento óptima para un ventilador centrífugo curvado hacia adelante es cuando funciona a mayor presión. Un ventilador centrífugo curvo hacia adelante funciona mejor cuando se requieren altas presiones contra flujos de volumen más bajos. El siguiente gráfico ilustra el área de trabajo óptima...
El flujo volumétrico se representa a lo largo del eje X y la presión del sistema se representa en el eje Y. Cuando no hay presión en el sistema (el ventilador sopla libremente), un ventilador centrífugo curvo hacia adelante producirá el mayor flujo volumétrico. A medida que se aplica una resistencia al flujo en el lado de succión o escape del ventilador, el caudal volumétrico disminuirá.
Se debe tener precaución al seleccionar un soplador curvo hacia adelante para operar a bajas presiones y con el mayor flujo volumétrico. En este punto, el impulsor está funcionando en una pérdida aerodinámica de la misma manera que un ventilador axial funcionando en el punto de silla de su curva. En este punto, el ruido y el consumo de energía alcanzarán su punto máximo debido a las turbulencias.
La eficiencia máxima se encuentra en un punto llamado codo de la curva característica. En este punto, la relación entre la potencia de salida del ventilador (flujo volumétrico (m3/s) x desarrollo de presión estática (Pa) y la entrada de energía eléctrica (W) es máxima y la presión sonora producida por el ventilador será en su nivel más silencioso, por encima y por debajo del rango óptimo de funcionamiento, el flujo a través del ventilador se vuelve más ruidoso y la eficiencia del sistema de ventilador disminuye.
La ventaja de utilizar un impulsor motorizado curvo hacia adelante de entrada única es que tiene una característica de ventilador pronunciado. Esto es particularmente útil en sistemas que requieren niveles constantes de filtración. A medida que el aire pasa a través de un filtro de partículas, el filtro detiene el polvo y el polen en suspensión; cuanto más fino es el grado de filtración, más pequeñas son las partículas detenidas por el filtro. Con el tiempo, el filtro se obstruirá cada vez más con suciedad y residuos, lo que tendrá como efecto que se requiera más presión para suministrar el mismo volumen de aire. Usar un impulsor con una curva característica pronunciada en este caso significa que a medida que el filtro se obstruye cada vez más, el flujo volumétrico permanece constante mientras la presión a través del filtro aumenta.
La ventaja de utilizar un impulsor curvado hacia adelante de doble entrada es que, desde un soplador de tamaño relativamente pequeño, puede generar un flujo de gran volumen. El compromiso con el uso de un soplador de doble entrada es que tiene un menor desarrollo de presión, lo que significa que sólo puede funcionar con sistemas de menor presión.
Opciones de montaje
Como se mencionó anteriormente, el impulsor motorizado curvo hacia adelante produce aire a alta velocidad en las puntas de la pala que debe dirigirse y disminuirse para convertir la presión dinámica en presión estática. Para facilitar esto, construimos un desplazamiento alrededor del impulsor. La forma se crea mediante una relación de distancias desde el centro del impulsor hasta la salida del ventilador. Al igual que con el ventilador curvado hacia atrás, también se recomienda tener una pequeña superposición entre el anillo de entrada y la boca del impulsor. Ambas consideraciones de montaje se muestran en el siguiente diagrama...
El diámetro del anillo de entrada sólo debe permitir un pequeño espacio entre el impulsor y el anillo para evitar la recirculación de aire.
Consideraciones de montaje: espacios libres
Es importante garantizar suficiente espacio en la succión y en el costado del ventilador...
Un espacio insuficiente en el lado de succión del ventilador aumentará la velocidad de entrada, lo que provocará turbulencias. Esta turbulencia aumentará a medida que el aire pase a través del impulsor, lo que hace que la transferencia de energía de las aspas del ventilador al aire sea menos eficiente, genera más ruido y reduce la eficiencia del ventilador.
Las recomendaciones generales para las condiciones de entrada y escape son:
Lado de entrada
- Sin obstrucciones ni cambios en la dirección del flujo dentro de 1/3 de la distancia del diámetro del ventilador desde la entrada del ventilador.
Resumen: ¿Por qué elegir un ventilador centrífugo con curvatura hacia adelante?
Cuando el punto de trabajo requerido cae en el área de presiones más altas del sistema versus un flujo volumétrico más bajo en la característica del ventilador, se debe considerar un ventilador centrífugo curvado hacia adelante de entrada única. Si el requisito de la aplicación es un flujo de gran volumen en un espacio restringido, se debe considerar un ventilador centrífugo curvado hacia adelante de doble entrada.
El ventilador debe seleccionarse dentro de su rango óptimo que se encuentra en lo que se conoce como el punto más bajo de su curva característica. El punto de máxima eficiencia se encuentra más cerca del límite de presión más alta en la curva característica del ventilador, donde también funciona de manera más silenciosa. Se debe evitar operar fuera del rango óptimo (en los extremos de flujo de alto volumen) ya que la turbulencia y la eficiencia aerodinámica de la pala del impulsor en estos puntos crearán ruido y el impulsor también funcionará en una pérdida aerodinámica. A bajas presiones y flujos de gran volumen se debe tener en cuenta la temperatura de funcionamiento del motor bajo carga, ya que existe la posibilidad de que se produzca un sobrecalentamiento del motor.
El aire en el lado de entrada del impulsor debe mantenerse lo más suave y laminar posible. Para maximizar la eficiencia se debe dejar al menos un espacio libre de 1/3 del diámetro del impulsor en la entrada del ventilador. El uso de un anillo de entrada (boquilla de entrada) superpuesto a la entrada del impulsor ayudará a eliminar las perturbaciones del flujo antes de que el aire pase a través del ventilador, reducirá el ruido inducido por la turbulencia, mantendrá el consumo de energía en el punto de trabajo al mínimo y maximizará la eficiencia.
La pronunciada característica de funcionamiento, la capacidad de mayor presión de los sopladores de entrada simple y la capacidad de alto flujo de los sopladores de doble entrada significan que el ventilador curvo hacia adelante es una opción útil a considerar en una amplia gama de instalaciones.
Hora de publicación: 16 de agosto de 2023