Turbomaquinas: Ventiladores

Definición:

Los ventiladores forman parte de la familia de las turbomáquinas y dentro de ellas ocupan un lugar intermedio entre bombas y los compresores. En los ventiladores el fenómeno de la compresión es de tan poca importancia que puede despreciarse.

Los ventiladores tienen la misión de impulsar gases (por ejemplo AIRE) y suministrar el aire a la presión requerida para vencer las diferentes resistencias tales como: El rozamiento en las paredes de los ductos, la fricción en accesorios, carga de velocidad, etc.

Aunque los gases son fácilmente compresibles, las velocidades de paso y los cambios de presión habidos a través de los ventiladores son lo bastante pequeños como para no afectar significativamente a la densidad, y típicamente se considera que el flujo es incompresible.

Al igual que las bombas centrífugas, los ventiladores centrífugos también cuentan con un rodete que aspira el gas en la dirección axial y lo impulsa radialmente hacia la salida, por la periferia del rodete, donde es recogido por la voluta y finalmente dirigido hacia la salida de la máquina.

Como las bombas, la energía específica que un ventilador puede transmitir al gas es dependiente de la cantidad de gas circulante por unidad de tiempo, que en general puede oscilar desde 0 hasta un valor máximo.

En el caso de los ventiladores esa energía específica se suele expresar en términos de energía por unidad de volumen de fluido, es decir, en unidades de presión, designándose a dicha energía específica como presión total del ventilador. Por otro lado también la energía consumida por el ventilador y su rendimiento son función del caudal en circulación.

Clasificación y Características:

Al igual que las bombas cinéticas los ventiladores se clasifican en dos grupos:

Centrífugos.

Axiales.

Ventiladores Centrífugos o Radiales:

Estos ventiladores son los que producen el flujo de aire paralelo al radio de rotación. Son los más indicados para presiones elevadas y caudales bajos.

En los ventiladores radiales el gas es aspirado axialmente y expulsado radialmente. Es muy apropiado para instalaciones con grandes resistencias a la circulación.

Así mismo este grupo se subdivide en tres grupos según la orientación o disposición de sus alabes, los cuales se describen en la siguiente tabla.

Tabla.1: Clasificación de ventiladores centrífugos según la orientación de sus alabes.

Tipo de ventilador Características

Curvados hacia Adelante

Funciona a velocidad relativamente baja en comparación con los otros tipos, para un mismo caudal.

Rendimiento menor.

Aletas más cortas que los otros modelos, pero, con un numero comprendido entre 24 y 64.

Más baratos y ligeros.

Ventilador más pequeño para un servicio dado, excelente para unidades compactas de ventilador y serpentín (fan-oil).

Radial

Se limpia por si mismo.

Velocidad de giro y rendimiento menor al de álabes curvados hacia atrás.

Puede ser proyectado para que tenga elevada resistencia mecánica estructural a fin de obtener altas velocidades y presiones.

Curvado hacia Atrás

Tiene más rendimiento

La curva de potencia consumida tiene una cresta plana por lo que la potencia del motor puede ser calculada para que cubra el margen completo de funcionamiento desde cero hasta un caudal de aire del 100% con una sola velocidad. No se sobrecarga.

La curva de presión es generalmente más abrupta que la de un ventilador curvado hacia adelante. Esto origina menor ventilación del volumen de aire para cualquier variación de presión en el sistema, con porcentajes compatibles de descarga libre.

El punto de máximo rendimiento está situado a la derecha del máximo de presión, permitiendo elegir un ventilador eficiente con reserva de presión incorporada

Más silencioso que los otros tipos

Ventiladores Axiales:

Están formados por un rotor aleteado accionado por un motor montado sobre el mismo eje y la circulación del gas es paralelo al eje de la maquina. En función al tamaño de la maquina el rotor puede ser de aletas orientables (geometría variable) a fin de conseguir trabajar con el mejor rendimiento para cualquier caudal. Algunos ventiladores axiales, sobre todo aquellos que proporcionan caudales o presiones elevadas, pueden ir equipados con aletas directrices fijas, situadas aguas arriba del impulsor con el fin de evitar turbulencias y mejorar su rendimiento.

Los ventiladores axiales son para bajas presiones y altos caudales.

Así mismo los ventiladores axiales también se subdividen en tres grupos a partir de diversas características las cuales serán especificadas en la siguiente tabla

Tabla 2: Clasificación de ventiladores axiales:

Tipo de ventilador Características

Extractores o impulsores de hélices El impulsor está formado por unas pocas aspas, generalmente son laminas delgadas, unidas a un eje de pequeño diámetro.

Generalmente el eje del impulsor es el mismo que el del motor y el conjunto va montado sobre un chasis que se fija al soporte.

Tienen una eficiencia muy baja y proporcionan una presión muy reducida, pero son de construcción muy sencilla, muy baratos y de fácil colocación.

Suelen utilizarse como extractores de pared o simplemente para crear corrientes de aire.

Tubulares de aletas Formado generalmente por aletas delgadas y curvadas, unidas a un tambor. Las aletas son más cortas que las del modelo anterior y más numerosas de 4 a 8, y el conjunto impulsor-motor está situado en el interior de un corto conducto circular.

Con respecto al tipo anterior, puede suministrar una presión más elevada y presentan una mayor eficiencia.

Pueden instalarse directamente en el mismo conducto de gas, impulsor en línea, con lo cual se simplifica su montaje en comparación con los centrífugos.

Tubulares de álabes Son análogos a los de aletas pero con diferencias notables: las alteas son sustituidas por alabes de perfil aerodinámico, el numero de álabes es mayor, la corona de alabes es más estrecha.

Suelen estar equipados con aletas directrices a la entrada del impulsor y en algunos modelos la orientación de estos es variable.

El impulsor se asemeja más a un escalón de compresión de una turbina a gas.

Tanto la eficiencia como la presión de suministro es mayor que los modelos anteriores, pero son más caros.

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