Impulsor motoritzat corbat cap endavant
Quan hàgim definit el cabal volumètric que necessitem, ja sigui per proporcionar aire fresc o refrigeració del procés, hem de combinar-ho amb la resistència al flux que trobarà el ventilador en l'aplicació. El cabal volumètric (en m3/h) i la pressió (en Pascals - Pa) es combinen per convertir-se en el punt de treball contra el qual ha de funcionar el ventilador. És important que seleccionem un ventilador la característica de rendiment del qual compleixi el punt de treball requerit en o prop del punt d'eficiència màxima. L'ús del ventilador en la seva eficiència màxima minimitza el consum d'energia i el soroll emès pel ventilador alhora que ofereix el rendiment requerit.
Com funciona un ventilador centrífug corbat cap endavant?
El nom "ventilador centrífug" deriva de la direcció del flux i de com l'aire entra a l'impel·lent en direcció axial i després es propulsa cap a l'exterior des de la circumferència exterior del ventilador. La diferència en la direcció del flux entre un ventilador centrífug corbat cap endavant i cap enrere és la direcció en què l'aire surt de la circumferència de l'impel·lent. Amb un impulsor corbat cap enrere, l'aire surt en direcció radial, mentre que amb un corbat cap endavant, l'aire surt tangencialment de la circumferència del ventilador.
Un ventilador centrífug corbat cap endavant es caracteritza per la seva forma cilíndrica i moltes pales petites a la circumferència de l'impel·lent. En l'exemple que es mostra a continuació, el ventilador gira en sentit horari.
A diferència del rodet corbat cap enrere, el rodet corbat cap endavant requereix una carcassa que converteixi l'aire d'alta velocitat que surt de les puntes de la pala de la rodet en una força estàtica de menor velocitat. La forma de la carcassa també dirigeix el flux d'aire cap a la sortida. Aquest tipus de carcassa de ventilador es coneix comunament com a espiral; tanmateix, també es pot anomenar carcassa de voluta o de sirocco. En instal·lar el rodet corbat cap endavant en una carcassa de espiral, normalment ens hi referim com a bufador corbat cap endavant.
Hi ha dos tipus de bufadors que utilitzen un impulsor motoritzat corbat cap endavant, com es mostra a continuació...
El ventilador d'una sola entrada de l'esquerra aspira aire d'un costat de la carcassa a través de l'entrada rodona i el dirigeix a la sortida quadrada (que es veu aquí amb una brida de muntatge). El ventilador de doble entrada té una carcassa de voluta més ampla que aspira aire des dels dos costats de la voluta i el lliura a la sortida quadrada més ampla.
Igual que amb el ventilador centrífug corbat cap enrere, el costat d'aspiració de la pala de l'impel·lent aspira aire del centre del ventilador, la qual cosa provoca un canvi de direcció del flux d'aire entre l'entrada i l'escapament de 90°.
Característica del ventilador
L'àrea de funcionament òptima per a un ventilador centrífug corbat cap endavant és quan funciona a una pressió més alta. Un ventilador centrífug corbat cap endavant funciona millor quan es requereixen altes pressions contra cabals de volum més baixos. El gràfic següent il·lustra l'àrea de treball òptima...
El cabal volumètric es representa al llarg de l'eix X i la pressió del sistema es representa a l'eix Y. Quan no hi ha pressió al sistema (el ventilador bufa lliurement), un ventilador centrífug corbat cap endavant produirà el cabal volumètric més gran. A mesura que s'aplica una resistència al flux al costat d'aspiració o d'escapament del ventilador, el cabal volumètric disminuirà.
Cal anar amb compte a l'hora de seleccionar un ventilador corbat cap endavant per funcionar a baixes pressions i amb el cabal més alt. En aquest punt, l'impel·lent funciona en una parada aerodinàmica de la mateixa manera que un ventilador axial que funciona al punt de sella de la seva corba. En aquest punt, el soroll i el consum d'energia estaran al seu màxim a causa de la turbulència.
L'eficiència màxima es troba en un punt anomenat genoll de la corba característica. En aquest punt, la relació entre la potència de sortida del ventilador (cabal volumètric (m3/s) x desenvolupament de la pressió estàtica (Pa) i l'entrada de potència elèctrica (W) és màxima i la pressió sonora produïda pel ventilador serà la més silenciosa. Per sobre i per sota del rang òptim de funcionament, el flux a través del ventilador es torna més sorollós i l'eficiència del sistema de ventilador disminueix.
L'avantatge d'utilitzar un impulsor motoritzat d'entrada única corbat cap endavant és que té una característica de ventilador pronunciada. Això és particularment útil en sistemes que requereixen nivells constants de filtració. A mesura que l'aire passa a través d'un filtre de partícules, el filtre reté la pols i el pol·len transportats per l'aire, i com més fi sigui el grau de filtració, més petites seran les partícules que el filtre retindrà. Amb el temps, el filtre s'obstruirà cada cop més amb brutícia i deixalles, cosa que farà que es requereixi més pressió per subministrar el mateix volum d'aire. L'ús d'un impulsor amb una corba característica pronunciada en aquest cas significa que, a mesura que el filtre s'obstrueix cada cop més, el flux volumètric es manté constant mentre que la pressió a través del filtre augmenta.
L'avantatge d'utilitzar un impulsor de doble entrada corbat cap endavant és que, des d'un ventilador de mida relativament petita, pot proporcionar un cabal d'alt volum. El compromís amb l'ús d'un ventilador de doble entrada és que té un desenvolupament de pressió més baix, cosa que significa que només pot funcionar amb sistemes de baixa pressió.
Opcions de muntatge
Com s'ha esmentat anteriorment, el rotor motoritzat corbat cap endavant produeix aire a alta velocitat a les puntes de la pala que cal dirigir i alentir per convertir la pressió dinàmica en pressió estàtica. Per facilitar-ho, construïm una espiral al voltant del rotor. La forma es crea mitjançant una relació de distàncies des del centre del rotor fins a la sortida del ventilador. Igual que amb el ventilador corbat cap enrere, també es recomana tenir una petita superposició entre l'anell d'entrada i la boca del rotor. Ambdues consideracions de muntatge es mostren al diagrama següent...
El diàmetre de l'anell d'entrada només ha de permetre un petit espai entre l'impel·lent i l'anell per evitar la recirculació de l'aire.
Consideracions de muntatge - Distàncies lliures
És important assegurar-se que hi hagi prou espai lliure a l'aspiració i al lateral del ventilador...
Un espai lliure insuficient al costat d'aspiració del ventilador augmentarà la velocitat d'entrada, cosa que provocarà turbulències. Aquesta turbulència augmentarà a mesura que l'aire passi per l'impel·lent, cosa que farà que la transferència d'energia de la pala del ventilador a l'aire sigui menys eficient, provocarà la creació de més soroll i reduirà l'eficiència del ventilador.
Les recomanacions generals per a les condicions d'entrada i escapament són:
Costat d'entrada
- Cap obstrucció ni canvi en la direcció del flux a 1/3 del diàmetre del ventilador des de l'entrada del ventilador
Resum: Per què triar un ventilador centrífug corbat cap endavant?
Quan el punt de treball requerit cau en la zona de pressions del sistema més altes en comparació amb un cabal de volum més baix en la característica del ventilador, s'ha de considerar un ventilador centrífug corbat cap endavant d'una sola entrada. Si el requisit de l'aplicació és un cabal d'alt volum en un espai restringit, s'ha de considerar un ventilador centrífug corbat cap endavant de doble entrada.
El ventilador s'ha de seleccionar dins del seu rang òptim, que és el que es coneix com a genoll de la seva corba característica. El punt d'eficiència màxima es troba més a prop del límit de pressió més alt de la corba característica del ventilador, on també funciona amb el mínim silenci. S'ha d'evitar el funcionament fora del rang òptim (als extrems d'un cabal d'alt volum), ja que la turbulència i l'eficiència aerodinàmica de la pala de l'impel·lent en aquests punts crearan soroll i l'impel·lent també funcionarà en una parada aerodinàmica. A baixes pressions i cabals d'alt volum, s'ha de tenir en compte la temperatura de funcionament del motor sota càrrega, ja que hi ha la possibilitat que es produeixi un sobreescalfament del motor.
L'aire al costat d'entrada de l'impel·lent s'ha de mantenir el més suau i laminar possible. Per maximitzar l'eficiència, s'ha de permetre com a mínim un espai lliure d'1/3 del diàmetre de l'impel·lent a l'entrada del ventilador. L'ús d'un anell d'entrada (broquet d'entrada) que se superposi a l'entrada de l'impel·lent ajudarà a eliminar les pertorbacions del flux abans que l'aire s'extregui del ventilador, reduirà el soroll induït per turbulències, mantindrà el consum d'energia al punt de treball al mínim i maximitzarà l'eficiència.
La característica de funcionament pronunciada, la capacitat de pressió més alta dels ventiladors d'una sola entrada i la capacitat de flux elevat dels ventiladors de doble entrada fan que el ventilador corbat cap endavant sigui una opció útil a considerar en una àmplia gamma d'instal·lacions.
Data de publicació: 16 d'agost de 2023