ESQUEMAS Y CARACTERÍSTICAS VENTILADORES PARA ALTA PRESION

La presión total desarrollada en este tipo de ventiladores es superior a 30 e inferior a 100 mbar; en donde el efecto de compresión ya es apreciable. Esta clasificación es meramente convencional.

Ventiladores para alta presión Tipo APB

Centrífugos de aletas planas para alta presión

Ventiladores compactos de alta presión, comúnmente utilizados en aplicaciones de soplado de materiales, combustión de hornos, secaderos de materiales cerámicos, transporte neumático y refuerzo de inyección de aire en procesos industriales.

Los diámetros van de 15" hasta 36", con caudales desde 1000 CFM hasta 13000 CFM, y presiones desde 6" hasta 48" c.a. y temperaturas hasta 180°F.

Ventiladores para alta presión Tipo APR Centrífugos de aletas radiales para alta presión

Son utilizados en la industria para transporte neumático y en sistemas que requieren altas presiones de trabajo, su instalación y tamaño permiten una fácil acomodación y manejo con bajos costos de operación y mantenimiento. Se fabrican en versión sencilla, con arreglos de acople directo y transmisión por bandas y poleas.

Diámetros de 12" hasta 33", caudales de 25 CFM hasta 4500 CFM y presiones hasta60" c.a.

ESQUEMAS Y CARACTERÍSTICAS DE VENTILADORES INDUSTRIALES

Ventiladores Industriales Tipo CBP Centrífugos de aletas planas, para servicio pesado, sencillos

Especiales para el manejo de grandes volúmenes de aire a altas presiones, generalmente en la industria.

Caudales entre 5000 CFM hasta 150000 CFM, son posibles con presiones hasta 20" c.a. Estos ventiladores pueden fabricarse con las siguientes especificaciones si el cliente así lo requiere:

Carcasa partida. Cajas de admisión. Recubrimientos y materiales especiales. Compuertas de succión y descarga. Ruedas de enfriamiento y bujes cónicos.

VENTILADORES PARA MANEJO DE MATERIALES TIPO MA/MH/LR/LS

Esta serie de ventiladores centrífugos de alta eficiencia ha sido diseñada para el manejo de aire limpio, gases o aire con contenido de material particulado, ampliamente usado en equipos de talegas, filtraciones de alta eficiencia, ventilaciones forzadas y aplicaciones de suministro de aire en procesos industriales. Tamaños desde 19" hasta 78", capacidades desde 1000 CFM hasta 60000 CFM y presiones hasta 20" c.a.

Rotor MA

Para manejo de aire limpio, gases y humos en procesos industriales con ligeras concentraciones de polvo.

Rotor MH

Ideal para manejo de gases y aire con contenido de polvo y material granulado, puede ser usado para sistemas de extracción en procesos de pulido y transporte de polvo proveniente de procesos de madera, plástico y metales.

FUNCIONAMIENTO

Los ventiladores están seleccionados para dar un cierto volumen de aire en contra a una resistencia y sus características vienen definidas por estos dos factores. Aunque diseñado para un funcionamiento óptimo en las condiciones dadas un ventilador es capaz de trabajar igualmente bien en otras presiones y flujos, por tanto su funcionamiento entonces vendrá mejor definido por una tabla, o diagrama presión volumen del flujo de aire.

En función de la trayectoria del fluido, todos los ventiladores se pueden clasificar en:

1. de flujo radial (centrífugos)

2. de flujo semiaxial (helico-centrifugos)

3. de flujo axial

Fig. 1 dirección del flujo

Ventiladores Axiales

Existen tres tipos básicos de ventiladores axiales: Helicoidales, tubulares y tubulares con directrices.

Los ventiladores helicoidales se emplean para mover aire con poca pérdida de carga, y su aplicación más común es la ventilación general. Se construyen con dos tipos de álabes: alabes de disco para ventiladores sin ningún conducto; y álabes estrechas para ventiladores que deban vencer resistencias bajas (menos de 25 mmcda). Sus prestaciones están muy influenciadas por la resistencia al flujo del aire y un pequeño incremento de la presión provoca una reducción importante del caudal.

Los ventiladores tubulares disponen de una hélice de álabes estrechos de sección constante o con perfil aerodinámico (ala portante) montada en una carcasa cilíndrica. Generalmente no disponen de ningún mecanismo para enderezar el flujo de aire. Los ventiladores tubulares pueden mover aire venciendo resistencias moderadas (menos de 50 mmcda).

Los ventiladores tubulares con directrices tienen una hélice de álabes con perfil aerodinámico (ala portante) montado en una carcasa cilíndrica que normalmente dispone de aletas enderezadoras del flujo de aire en el lado de impulsión de la hélice. En comparación con los otros tipos de ventiladores axiales, éstos tienen un rendimiento superior y pueden desarrollar presiones superiores (hasta 200 mmcda). Están limitados a los casos en los que se trabaja con aire limpio.

Las directrices tienen la misión de hacer desaparecer la rotación existente o adquirida por el fluido en la instalación, a la entrada del rodete o tras su paso por el mismo. Estas directrices pueden colocarse a la entrada o a la salida del rodete, incluso las hay móviles. Han de ser calculadas adecuadamente pues, aunque mejoran las características del flujo del aire haciendo que el ventilador trabaje en mejores condiciones, producen una pérdida de presión

adicional que puede condicionar el resto de la instalación. Además, pueden ser contraproducentes ante cambios importantes del caudal de diseño.

Fig.2 directrices de caudal

Los ventiladores axiales son similares a los de en línea, porque el flujo de aire o gas es rectilíneo. El tipo más común es el de hélice, que se utiliza para la ventilación en ventanas, muros o techos. Este mismo tipo de hélice instalada en una cubierta tubular se llama ventilador de ducto.

Los ventiladores axiales instalados en una cubierta tubular normalmente se conocen como tuboaxiales. Los ventiladores tuboaxiales con aspas aerodinámicas se utilizan para ventilación a baja presión; los axiales con aletas de guía, para manejo de aire limpio a presiones entre 8 y 10 in de agua; estos últimos son de mayor eficiencia, y el pico puede llegar a más de 85%. Hay ventiladores axiales con aletas de guía más complejos que pueden funcionar con presiones mucho más altas y algunos pueden manejar partículas arrastradas por el aire, pero son para aplicaciones especiales, como en la descarga de calderas de tiro inducido, en las centrales generadoras.

Los ventiladores axiales tienen una importante región susceptible de ahogo, por lo cual siempre deben funcionar a la derecha del punto intermedio de la presión pico de la curvatura de presión estática. Además, los ventiladores axiales son distintos de los otros que se describen, por que el caballaje aumenta cuando se reduce el flujo y llega a su máximo cuando se cierra la admisión (no hay flujo).

Los ventiladores axiales más comunes tienen el motor, o los cojinetes, y los componentes de la transmisión en el paso del aire (lo que también se cumple en los centrífugos de línea). Aunque los componentes de la transmisión estén protegidos por un tubo las partículas arrastradas por el aire y los vapores explosivos o corrosivos podrían entrar en contacto con estas piezas móviles. Si el aire está caliente, la temperatura de los componentes de la transmisión puede exceder la recomendada. Por ello, la mayor parte de los ventiladores axiales se limitan al movimiento de aire limpio a temperaturas relativamente bajas; aunque hay diseños especiales para aire contaminado a alta temperatura.

Los ventiladores axiales son un poco más ruidosos que los centrífugos en línea, pero el ruido suele ser de alta frecuencia y es más fácil atenuarlo. En otras palabras, las ondas de sonido de alta frecuencia alcanzan su pico en una distancia más corta que las de baja frecuencia, por lo que los mata ruidos pueden ser más pequeños y menos costos.

Ventiladores Radiales (Centrífugos)

En los ventiladores centrífugos la trayectoria del fluido sigue la dirección del eje del rodete a la entrada y está perpendicular al mismo a la salida. Si el aire a la salida se recoge perimetralmente en una voluta, entonces se dice que el ventilador es de voluta.

Estos ventiladores tienen tres tipos básicos de rodetes:

1. Álabes curvados hacia delante.

2. Álabes rectos.

3. Álabes inclinados hacia atrás (curvados hacia atrás).

Los ventiladores de álabes curvados hacia adelante (también se llaman de jaula de ardilla) tienen una hélice o rodete con las álabes curvadas en el mismo sentido que la dirección de giro. Estos ventiladores necesitan poco espacio, baja velocidad periférica y son silenciosos. Se utilizan cuando la presión estática necesaria es de baja a media, tal como la que se encuentran en los sistemas de calefacción, aire acondicionado o renovación de aire, etc. No es recomendable utilizar este tipo de ventilador con aire polvoriento, ya que las partículas se adhieren a los pequeños álabes curvados y pueden provocan el desequilibrado del rodete.

Estos ventiladores tienen un rendimiento bajo fuera del punto de proyecto. Además, como su característica de potencia absorbida crece rápidamente con el caudal, ha de tenerse mucho cuidado con el cálculo de la presión necesaria en la instalación para no sobrecargarlo. En general son bastante inestables funcionando en paralelo vista su característica caudal-presión.

Fig3. Ventiladores centrífugos de álabes curvados hacia delante, radiales y atrás.

Los ventiladores centrífugos radiales tienen el rodete con los álabes dispuestos en forma radial. La carcasa está diseñada de forma que a la entrada y a la salida se puedan alcanzar velocidades de transporte de materiales. Existen una gran variedad de diseños de rodetes que van desde los de "alta eficacia con poco material" hasta los de "alta resistencia a impacto". La disposición radial de los álabes evita la acumulación de materiales sobre las mismas. Este tipo de ventilador es el comúnmente utilizado en las instalaciones de extracción localizada en las que el aire contaminado con partículas debe circular a través del ventilador. En este tipo de ventiladores la velocidad periférica es media y se utilizan en muchos sistemas de extracción localizada que lleva el aire sucio o limpio.

Fig4 Triángulos de velocidades a la salida para los distintos rodetes centrífugos

Los ventiladores centrífugos de álabes curvados hacia atrás tienen un rodete con los álabes inclinados en sentido contrario al de rotación. Este tipo de ventilador es el de mayor velocidad periférica y mayor rendimiento con un nivel sonoro relativamente bajo y una característica de consumo de energía del tipo "no sobre cargable".

En un ventilador "no sobre cargable", el consumo máximo de energía se produce en un punto próximo al de rendimiento óptimo de forma que cualquier cambio a partir de este punto debido a cambios de la resistencia del sistema resultará en un consumo de energía menor.

La forma de los álabes condiciona la acumulación de materiales sobre ellas, de tal modo que el uso de estos ventiladores debe limitarse como se indica a continuación:

álabes de espesor uniforme: Los álabes macizos permiten el trabajo con aire ligeramente sucio o húmedo. No debe emplearse con aire conteniendo materiales sólidos ya que tienen tendencia a acumularse en la parte posterior de los álabes.

álabes de ala portante: Las álabes de ala portante permiten mayores rendimientos y una operación más silenciosa. Los álabes huecos se erosionan rápidamente y se pueden llenar de líquido si la humedad es alta, por ello su uso queda limitado a aplicaciones en las que se manipule aire limpio.

Ventiladores Centrífugos de Flujo Axial

Constan de un rodete con álabes inclinados hacia atrás montados en una carcasa especial que permite una instalación como si se tratara de un tramo recto de conducto. Las características son similares a las de un ventilador centrífugo normal con el mismo tipo de rodete. Los requisitos de espacio son similares a los de un ventilador axial de tipo tubular.

Extractores de techo

Son equipos compactos que pueden ser de tipo axial o centrífugo. En este caso no se utiliza una voluta, sino que la descarga del aire a la atmósfera se produce en todo el perímetro de la rueda. Estos equipos se pueden suministrar con deflectores que conducen el aire de salida hacia arriba o hacia abajo.

Fig5. Ventiladores axiales clasificados en función de su uso.

Ventiladores con Curvatura al Frente

Estos ventiladores, llamados también de jaula de ardilla, se utilizan para mover volúmenes bajos a medios, a baja presión. Las numerosas aspas cóncavas tienden a retener las partículas contaminantes; por ello, su uso se limita a manejar el aire más limpio. La rueda con curvatura hacia atrás giran con más lentitud que las de otros tipos para el mismo rendimiento, por lo cual es preferible para aplicaciones con altas temperaturas; en especial cuando estas imponen límites a la velocidad, debido a la reducción en la resistencia del material, por ejemplo en una caja de calentador. La velocidad más baja es también una ventaja en aplicaciones que requieren tramos largos de árbol entre los cojinetes, como en la recirculación de aire en un secador. Aunque el ruido producido está en relación directa con la eficiencia mecánica, el ventilador con curvatura al frente por lo común es más silencioso que otros de eficiencia similar. Esto se debe a que su velocidad más baja produce menos ruido a causa de vibraciones, por ejemplo, las transmitidas por toda la estructura.

Ventiladores de Puntas Radiales

El diseño de puntas radiales ocupa un lugar intermedio entre los ventiladores para aire limpio ya descritos y los de aspas radiales, más fuertes, utilizados para manejo de materiales. La rueda de ventilador con puntas radiales tiene un ángulo más bien bajo de ataque sobre el aire, lo que hace que éste siga las aspas con mínima turbulencia. El aire se acelera en las puntas de las aspas para generar presión a medida que las aspas cambian hacia una configuración radial recta; por ello se denominan puntas radiales.

Este tipo de rueda es ideal para aire contaminado que no pueden manejar las aspas con inclinación hacia atrás, axiales y con curvatura al frente. Pero, no se utilizan para el manejo de materiales a granel y transportación neumática, en que se emplean las aspas radiales.

En el diseño de puntas radiales se combinan las características de presión estática del ventilador con inclinación hacia atrás y las de bajo bhp del de aspas radiales.Las eficiencias mecánicas pico pueden ser del 75% y más. Hay muchas cubiertas para estos ventiladores, pero las más comunes son similares a las que usan en los ventiladores con inclinación hacia atrás. Sirven para manejar volúmenes medianos y altos de aire y gas, con un tamaño menor que el del ventilador típico de aspas radiales.

Ventiladores de Aspas Radiales

Estos ventiladores son “el caballo de batalla” de la industria, pues son los más comunes para manejar volúmenes bajos y medianos a altas presiones y para manejar corrientes de aire con alto contenido de partículas. Sus aplicaciones van desde mover aire limpio hasta el transporte de polvo, astillas de madera e incluso pedacería de metales. El diseño de aspas radiales es adecuado para el manejo materiales porque las aspas planas reducen la acumulación de material y se pueden fabricar con aleaciones resistentes a la abrasión. Además, las ruedas giran a menor velocidad que todas, excepto aquellas con curvatura hacia el frente, por lo cual las partículas abrasivas se mueven a lo largo de las superficies, a velocidad relativamente baja.

Por lo general, los ventiladores de aspas radiales son estables desde la apertura máxima hasta el cierre. Esto es importante al manejar aire contaminado cuya densidad pueda variar, porque es posible que el ventilador deba funcionar con una amplia gama (rango) de flujos de aire. También en este caso, el incremento del flujo aumentará el caballaje al freno.

La eficiencia no suele ser el criterio clave al seleccionar un ventilador de aspas radiales; en los diseños más comunes se sacrifica eficiencia a favor de la capacidad en el manejo de materiales. Sin embargo, algunos diseñados para manejo polvo, pueden lograr eficiencias mecánicas hasta el 75%.

Ventiladores en Paralelo

Ventiladores idénticos pueden trabajar de un modo satisfactorio en paralelo, cuando dos de ellos entregan doble volumen de aire a la misma presión que uno solo. Los ventiladores que no sean idénticos, también pueden trabajar en paralelo, pero hay que tomar precauciones

en seleccionar un buen punto de trabajo en la característica combinada y aún entonces el máximo rendimiento es difícil de obtener al mismo tiempo para cada ventilador.

En un ventilador axial de álabes de gran ángulo de incidencia, se observan características con puntos críticos a alta presión. El grupo combinado presentará también estas características. Por tanto, hay que tener cuidado en la elección de ventiladores para operar en paralelo y así evitar esa posibilidad. El peligro es más probable cuando se añade otro ventilador al sistema, en cuyo caso, el punto de funcionamiento de la característica combinada puede fácilmente pasar de un lugar satisfactorio a otro totalmente indeseable.

Cuandodos ventiladores trabajan simultáneamente en un mismo sistema, no dan el doble de flujo de aire que podría dar uno solo trabajando en tal sistema, pues la resistencia de un sistema generalmente aumenta con el cuadrado del flujo de aire; este último se equilibra a cualquier valor menor al del doble del fluido de un solo ventilador.

El aumento de flujo por ventilador suplementario disminuye a medida que el número de ventiladores aumenta trabajando en paralelo. Una forma de controlar el flujo es desconectar una o más unidades, pero en general será necesario prever dispositivos para evitar contracorrientes y cortocircuitos de aire a través del ventilador parado.

Los ventiladores se conectan generalmente en paralelo cuando la falta de espacio imposibilita el montaje de un gran ventilador. Algunas veces, también puede instalarse determinado número de pequeños ventiladores con una inversión más baja que con una unidad simple capaz de efectuar el trabajo combinado. Además el riesgo de un paro completo de la instalación es evidentemente menor con ventiladores individuales, los cuales pueden retirarse de servicio para su mantenimiento sin necesidad de para el sistema, siempre y cuando existan registros para cegar las aberturas de los ventiladores eliminados.

CONCLUSIONES