Impulsor motorizado curvado hacia adelante
Una vez definido el caudal volumétrico necesario, ya sea para suministrar aire fresco o refrigeración de procesos, 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 determinar el punto de trabajo en el que debe operar el ventilador. Es importante seleccionar un ventilador cuyo rendimiento se ajuste al punto de trabajo requerido, cerca del punto de máxima eficiencia. Utilizar el ventilador a su máxima eficiencia minimiza el consumo de energía y el ruido, a la vez que ofrece el rendimiento requerido.
¿Cómo funciona un ventilador centrífugo de curvatura hacia adelante?
El nombre "ventilador centrífugo" se deriva de la dirección del flujo y de cómo el aire entra en el impulsor axialmente y luego es impulsado hacia afuera desde la circunferencia exterior del ventilador. La diferencia en la dirección del flujo entre un ventilador centrífugo de curvatura hacia adelante y uno de curvatura hacia atrás radica en la dirección en que el aire sale de la circunferencia del impulsor. Con un impulsor de curvatura hacia atrás, el aire sale radialmente, mientras que con uno de curvatura hacia adelante, el aire sale tangencialmente de la circunferencia del ventilador.
Un ventilador centrífugo de curvatura hacia adelante se caracteriza por su forma cilíndrica y numerosas aspas pequeñas en la circunferencia del impulsor. En el ejemplo a continuación, el ventilador gira en sentido horario.
A diferencia del impulsor de curvatura inversa, el impulsor de curvatura directa requiere una carcasa que convierte el aire a alta velocidad que sale de las puntas de las aspas 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 le puede llamar carcasa de voluta o siroco. Al instalar el impulsor de curvatura directa en una carcasa de espiral, generalmente lo llamamos soplador de curvatura directa.
Hay dos tipos de sopladores que emplean un impulsor motorizado curvado hacia adelante como se muestra a continuación…
El soplador de entrada simple, a la izquierda, aspira aire de un lado de la carcasa a través de la entrada circular y lo dirige a la salida cuadrada (que se muestra aquí con una brida de montaje). El soplador de entrada doble tiene una carcasa de espiral más ancha que aspira el aire de ambos lados de la espiral y lo envía a la salida cuadrada más ancha.
Al igual que con el ventilador centrífugo curvado hacia atrás, el lado de succión del álabe del impulsor aspira aire del centro del ventilador, lo que produce un cambio de dirección del flujo de aire entre la entrada y el escape de 90°.
Característica del ventilador
El área de funcionamiento óptima para un ventilador centrífugo de curvatura hacia adelante es cuando opera a mayor presión. Un ventilador centrífugo de curvatura hacia adelante funciona mejor cuando se requieren altas presiones con caudales más bajos. El gráfico a continuación ilustra el área de trabajo óptima…
El caudal volumétrico se representa en el eje X y la presión del sistema en el eje Y. Cuando no hay presión en el sistema (el ventilador sopla libremente), un ventilador centrífugo de curvatura hacia adelante producirá el mayor caudal volumétrico. Al aplicar resistencia al flujo en el lado de succión o escape del ventilador, el caudal volumétrico disminuye.
Se debe tener precaución al seleccionar un soplador de curvatura hacia adelante para operar a bajas presiones y el mayor caudal. En este punto, el impulsor opera en pérdida aerodinámica, de la misma manera que un ventilador axial operando en el punto de silla de su curva. En este punto, el ruido y el consumo de energía alcanzarán su nivel máximo debido a la turbulencia.
La eficiencia máxima se alcanza en el punto de inflexión de la curva característica. En este punto, la relación entre la potencia de salida del ventilador (caudal volumétrico [m³/s] x desarrollo de presión estática [Pa]) y la potencia eléctrica de entrada [W] alcanza su máximo, y la presión sonora producida por el ventilador es mínima. 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 disminuye.
La ventaja de usar un impulsor motorizado de curvatura hacia adelante de una sola entrada es su pronunciada curva característica de abanico. Esto es particularmente útil en sistemas que requieren niveles constantes de filtración. Al pasar el aire a través de un filtro de partículas, este retiene el polvo y el polen en suspensión; cuanto más fino sea el grado de filtración, más pequeñas serán las partículas retenidas. Con el tiempo, el filtro se obstruirá cada vez más con suciedad y residuos, lo que implica que se requiere mayor presión para suministrar el mismo volumen de aire. En este caso, usar un impulsor con una curva característica pronunciada significa que, a medida que el filtro se obstruye cada vez más, el caudal se mantiene constante mientras aumenta la presión a través del filtro.
La ventaja de usar un impulsor de doble entrada con curvatura hacia adelante es que, con un soplador relativamente pequeño, puede generar un caudal elevado. La desventaja de usar un soplador de doble entrada es que genera una menor presión, lo que significa que solo funciona con sistemas de baja presión.
Opciones de montaje
Como se mencionó anteriormente, el impulsor motorizado de curvatura hacia adelante produce aire a alta velocidad en las puntas de las aspas, el cual debe dirigirse y ralentizarse para convertir la presión dinámica en estática. Para facilitar esto, construimos una espiral alrededor del impulsor. La forma se crea mediante la relación de las distancias desde el centro del impulsor hasta la salida del ventilador. Al igual que con el ventilador de curvatura hacia atrás, se recomienda un pequeño solapamiento entre el anillo de entrada y la boca del impulsor. Ambas consideraciones de montaje se muestran en el diagrama a continuación.
El diámetro del anillo de entrada solo 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 que haya suficiente espacio libre en la succión y en el costado del ventilador…
Una holgura insuficiente en el lado de succión del ventilador aumentará la velocidad de entrada, lo que provocará turbulencia. Esta turbulencia aumentará a medida que el aire pase por el impulsor, lo que reduce la eficiencia de la transferencia de energía del aspa del ventilador al aire, genera más ruido y reduce la eficiencia del ventilador.
Las recomendaciones generales para las condiciones de entrada y escape son:
Lado de entrada
- No debe haber obstrucciones ni cambios en la dirección del flujo dentro de una distancia de 1/3 del diámetro del ventilador desde la entrada del ventilador.
Resumen – ¿Por qué elegir un ventilador centrífugo de curvatura hacia adelante?
Cuando el punto de trabajo requerido se encuentra en el rango de presiones del sistema más altas frente a un caudal volumétrico más bajo en la característica del ventilador, se debe considerar un ventilador centrífugo de curvatura hacia adelante de una sola entrada. Si la aplicación requiere un caudal volumétrico alto en un espacio reducido, se debe considerar un ventilador centrífugo de curvatura hacia adelante de doble entrada.
El ventilador debe seleccionarse dentro de su rango óptimo, que se encuentra en el punto de inflexión de su curva característica. El punto de máxima eficiencia se encuentra más cerca del límite de presión superior de la curva característica del ventilador, donde también opera de forma más silenciosa. Se debe evitar operar fuera del rango óptimo (en los extremos de alto caudal), ya que la turbulencia y la eficiencia aerodinámica del álabes del impulsor en estos puntos generarán ruido y el impulsor también operará en pérdida aerodinámica. A bajas presiones y altos caudales, se debe considerar la temperatura de funcionamiento del motor bajo carga, ya que existe la posibilidad de sobrecalentamiento del motor.
El aire en la entrada del impulsor debe mantenerse lo más uniforme y laminar posible. Para maximizar la eficiencia, se debe dejar una holgura de al menos un tercio 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 por el ventilador, reducirá el ruido inducido por turbulencias, minimizará el consumo de energía en el punto de trabajo y maximizará la eficiencia.
La característica de funcionamiento pronunciada, la capacidad de mayor presión de los sopladores de entrada simple y la capacidad de alto flujo de los sopladores de entrada doble significan que el ventilador curvado hacia adelante es una opción útil a considerar en una amplia gama de instalaciones.
Hora de publicación: 16 de agosto de 2023