¿Qué es un ventilador?
Un ventilador es una maquina rotativa que produce un flujo de aire continuo, éste es generado por un impulsor giratorio accionado por el motor (generalmente eléctrico) y el cual imprime energía en el aire para generar la presión necesaria para mantener el flujo de aire de manera continua.
Tipos de ventiladores
Generalmente se clasifican en dos grupos (y estos a su vez tienen subdivisiones); podemos encontrar:
Ventiladores centrífugos: donde el aire entra en dirección axial y sale en dirección radial, es decir, el flujo de aire cambia 90° entre la entrada y la salida.
Ventiladores axiales: son aquellos donde el flujo del aire sigue la dirección del eje del ventilador.
A continuación, te hablaremos un poco de cada uno de estos grupos.
Ventiladores Centrífugos
Dependiendo del tipo de hélice utilizada en el impulsor, los ventiladores centrífugos, a su vez se pueden subdividir en:
De hélices curvadas hacia adelante.
Entre sus características se encuentran:
- Los alabes están curvados en el sentido del giro.
- Se recomiendan para aplicaciones de aire limpio, ya que, de lo contrario, las partículas se pueden adherir a los alabes y desequilibrar el rodete (debido a la poca separación entre alabes).
- Usados principalmente en aplicaciones de baja presión.
Curva de presión menos pronunciada que en los alabes curvados hacia atrás.
De hélices curvadas hacia atrás.
Entre sus características se encuentran:
- Mejor rendimiento que los de alabes curvados hacia adelante.
- Los alabes son más largos y están más separados que en los curvos hacia adelante.
- Pueden usarse en aplicaciones de aire con partículas en suspensión.
Similar al Airfoil, excepto que la máxima eficiencia es ligeramente menor.
De hélices radiales rectas.
Entre sus características se encuentran:
- Es el diseño más sencillo.
- Es el ideal en aplicaciones donde los gases contengan partículas en suspensión, ya que por la forma de los alabes las partículas no se adherirán por lo que se consideran capaces de auto limpiarse.
- No son usados comúnmente en aplicaciones HVAC.
Capacidad de manejar presiones mayores que el Airfoil y los de hélices curvadas hacia atrás.
Airfoil
Entre sus características se encuentran:
- Tienen las eficiencias más altas de todos los ventiladores centrífugos.
- La eficiencia puede exceder fácilmente en 10% a los de alabes inclinados hacia atrás.
- Debido a esta eficiencia, la potencia requerida y los niveles de sonido son menores.
Tienen la mayor eficiencia de todos los ventiladores centrífugos.
Debido al propio funcionamiento de los ventiladores centrífugos, la descarga puede ser configurada en una variedad de sentidos y direcciones (sentido horario y sentido antihorario), las cuales se muestran a continuación:
Ventiladores axiales
En general se utilizan donde el flujo de aire a mover es alto, pero la longitud del ducto es corta (o a descarga libre).
Se les llama también helicoidales ya que la trayectoria del aire a la descarga tiene esta forma.
Se dividen básicamente en:
Propeller (hélice).
Se caracterizan por:
- Su baja eficiencia.
- Tienen una limitada caída de presión (lo cual limita sus aplicaciones), por lo que se recomienda para aplicaciones a descarga libre.
- Su costo es muy bajo debido a su simpleza.
Alto flujo, pero muy poca capacidad de presión.
Tubo-axial
Se caracterizan por:
- Estar dentro de una carcasa cilíndrica.
- Son capaces de manejar mayor presión que los ventiladores de hélice.
- Recomendado para aplicaciones de baja y media presión.
Alto flujo, con capacidad de presión media.
Vane-axial
Se caracterizan por:
- Estar dentro de una carcasa cilíndrica.
- Debido al diseño de sus alabes, pueden manejar presiones medias a altas.
- Las guías a la entrada o la salida del impulsor aumentan la eficiencia.
Mayor capacidad de presión a un volumen medio.
Principales diferencias
Como se pudo observar, a pesar de que cada tipo de ventilador tiene diferentes subdivisiones, y cada subdivisión tiene aplicaciones recomendadas, se pueden encontrar las siguientes diferencias:
Caso de estudio
Se tiene una torre de oficinas, la cual cuenta con un ventilador para proveer de aire exterior a algunos niveles, sin embargo, al realizar mediciones como parte del proceso de comisionamiento para la certificación LEED, se descubrieron discrepancias entre las mediciones hechas en sitio y los valores de diseño, se debe mencionar que debido a la posición del equipo (la imposibilidad de tomar medidas después de 5 ductos equivalentes aguas abajo del ventilador) las mediciones realizadas con el tubo de Pitot debieron ser descartadas, siendo utilizada la matriz de velocidad. Los resultados se muestran a continuación:
Tomando en cuenta el área de la toma (18.06 Ft²) y considerando el valor promedio de la velocidad (343 Ft/min) tenemos un total de 6,195 CFM (muy por debajo de los 14,560 CFM de diseño).
Posteriormente, para fines comparativos, se seleccionó un ventilador que cumpliera con las condiciones de diseño, el cual se muestra a continuación:
Como se puede observar, el resultado de la selección del equipo arroja, exactamente el mismo equipo que se tiene instalado (BSQ-420-75, un ventilador con hélices curvadas hacia atrás).
Se procedió a revisar el sentido de giro del ventilador, para verificar por qué la diferencia entre los valores de diseño y los valores que se estaban midiendo en sitio variaban tanto (14,560 CFM Vs 6,195 CFM) descubriéndose que el ventilador estaba girando en sentido contrario (de acuerdo con las instrucciones de instalación el motor debería girar en sentido horario).
Al tratarse de un ventilador unidireccional (con un solo sentido de giro) un giro incorrecto reduce la eficiencia y aumenta el consumo eléctrico del mismo haciendo que el motor trabaje a una temperatura más alta.
Al realizarse las recomendaciones y corregirse el sentido de giro, se procedió a revisar de nuevo los valores; al verificar que ya se encontraban dentro de los parámetros de diseño se pudo dar por concluido el servicio.
Recuerda que en KINENERGY contamos con el expertis necesario para realizar pruebas funcionales de tus equipos instalados para verificar que su funcionamiento sea eficiente y evitar así costos operativos elevados.
Alan García
Experto HVAC
Ingeniero Mecánico con más de 7 años de experiencia en diseño y desarrollo de proyectos ejecutivos de climatización, presupuestación, catálogo de conceptos y cuantificación de materiales de construcción, elaboración de cronogramas de diseño, diseño de instalaciones mecánicas como tuberías (agua fría y expansión directa) y ductos, uso de estándares nacionales e internacionales.
Referencias:
- 2016 ASHRAE HANDBOOK – HVAC SYSTEMS AND EQUIPMENT
- GREENHECK CAPS
- FAN PEDIA – BY TWIN CITY FAN
