Guía de dimensionamiento de ventiladores centrífugos: flujo de aire, presión estática y potencia del motor coincidentes

Suponga que está instalando un ventilador centrífugo en un sistema de recolección de polvo. La licitación especifica 6.000 m³/h de aire polvoriento y una presión estática de 1,5 kPa. El ventilador llega, arranca y el motor se dispara por sobrecarga. En el capó, el flujo de aire es la mitad de lo esperado. Este es un resultado común cuando el tamaño se convierte en un ejercicio de búsqueda en la tabla de un fabricante.

El tamaño del ventilador centrífugo no es un ejercicio de búsqueda. Es un proceso de hacer coincidir la curva de rendimiento del ventilador con la curva de resistencia del sistema en la densidad operativa real. La temperatura, la altitud, la concentración de polvo, la disposición de los conductos y la política de márgenes son importantes antes de abrir un catálogo. Esta guía explica la recopilación de datos, la corrección de las condiciones de funcionamiento, la coincidencia de curvas y las comprobaciones de la potencia del motor que evitan costosos errores en el campo.

Los datos que necesitas antes de dimensionar un ventilador centrífugo

Comience con una hoja de solicitud clara. Una buena solicitud de dimensionamiento le brinda al fabricante suficientes detalles para evitar suposiciones. La siguiente tabla enumera el conjunto de datos mínimo para una especificación confiable.

Para obtener un tutorial más detallado de los parámetros de entrada, consulte este guía de selección de ventilador centrífugo en capacidad, presión y materiales.

Corrección del flujo de aire y la presión a las condiciones de funcionamiento reales.

La mayoría de las curvas de rendimiento de los ventiladores se publican en condiciones de aire estándar de 20 °C, 101,325 kPa y 50 % de humedad relativa. A 60°C, la densidad del aire seco es aproximadamente un 15% menor que a 20°C. Si ignora esto, un ventilador seleccionado con densidad estándar entrega muy poco flujo másico y consume una corriente inesperada para el volumen real.

Utilice la fórmula de corrección de densidad en esta forma simplificada:

Densidad real = Densidad estándar × (273 / (273 T)) × (P_abs / 101325)

Donde T es la temperatura de entrada en °C y P_abs es la presión absoluta en la entrada del ventilador en Pa. El punto de funcionamiento en la curva del ventilador se mueve con la densidad: el ventilador produce menos presión estática cuando el gas está caliente y el consumo de energía cae en la misma proporción. La curva de resistencia del sistema también se desplaza con la densidad.

En la práctica, agregue un margen de seguridad del 5% al ​​10% sobre el flujo volumétrico requerido y alrededor del 10% sobre la presión estática del sistema. No exceda el margen. Un margen de presión del 25 % puede empujar el punto de funcionamiento hacia la región inestable de la curva del ventilador, provocando sobretensiones y ruido.

Hacer coincidir la curva del ventilador con la curva del sistema

La intersección de la curva de rendimiento del ventilador y la curva de resistencia del sistema es el punto de trabajo real. Un punto de trabajo estable debe ubicarse en el lado derecho de la presión máxima de la curva de rendimiento. Si la estimación de resistencia del sistema es demasiado baja, el ventilador funciona con un flujo mayor y una presión menor; si es demasiado alto, el flujo disminuye y el motor puede sobrecargarse.

Las leyes de afinidad gobiernan lo que sucede cuando cambias de velocidad:

• El flujo Q cambia directamente con la velocidad n: Q1/Q2 = n1/n2
• La presión P cambia con el cuadrado de la velocidad: P1/P2 = (n1/n2)²
• La potencia Pw cambia con el cubo de la velocidad: Pw1/Pw2 = (n1/n2)³

Esto significa que un aumento de velocidad del 20% aumenta la potencia en aproximadamente un 73%. Si utiliza un variador de frecuencia, verifique que el motor pueda proporcionar suficiente torque a bajas velocidades y que el ventilador no cruce una velocidad crítica que cause vibración. Confirme siempre el punto de trabajo en la tabla suministrada por el fabricante del ventilador.

Elegir la clasificación de presión y la construcción.

Sopladores centrífugos de alta presión serie 8-09, serie 9-12, serie 9-19, serie 9-26 Rango de volumen de aire: 600-5500 m³/h, presión de aire: 10.000-20.000 Pa, potencia: 7,5-75 kW, temperatura media: 20°C, densidad media: 1,2 kg/m³. Ver producto →

La clasificación de presión es el primer diferenciador. Los ventiladores centrífugos de alta presión se utilizan cuando la resistencia del sistema es superior a aproximadamente 5 kPa, como en el aire de combustión de calderas, transporte neumático o redes de conductos de pequeño diámetro. Para esos puntos de trabajo, los ventiladores centrífugos de alta presión de las series 809, 912, 919 y 926 están diseñados para mantener la eficiencia y el funcionamiento estable en el rango de 5 a 20 kPa.

Los ventiladores de presión media se adaptan a aplicaciones como escape de hornos y aire de procesos industriales donde la presión está entre 1 y 5 kPa. Los ventiladores de baja presión manejan flujos de gran volumen con poca resistencia, como ventilación y refrigeración. Consulte la tabla de selección de ventiladores para cada serie para identificar el rango de presión correcto.

El tipo de impulsor también importa. Un impulsor curvado hacia atrás ofrece alta eficiencia y menor ruido, adecuado para aire limpio. Un impulsor radial es más tolerante al polvo y las partículas abrasivas pero tiene menor eficiencia. Un impulsor curvado hacia adelante produce un ventilador compacto con alto flujo a menor presión, pero no es la mejor opción para un trabajo continuo exigente.

Potencia del motor, efectos de densidad y servicio a alta temperatura.

Una vez fijado el punto de trabajo, calcular la potencia del eje:

N = Q × P / (3600 × eficiencia)

donde N está en W, Q en m³/h, P en Pa y la eficiencia es la eficiencia total en el punto de operación. Por ejemplo, Q = 6.000 m³/h, P = 1.500 Pa y eficiencia = 0,75 da N = 3.333 W = 3,33 kW. Agregue una eficiencia de transmisión de 0,98 para acoplamiento directo y un factor de servicio de 1,15, por lo que la potencia del motor recomendada es de aproximadamente 3,9 kW.

Recuerde que la curva del ventilador normalmente se basa en la densidad del aire estándar. Si el gas de entrada está caliente, la densidad real es menor, por lo que la presión generada y la energía consumida son menores para el mismo flujo volumétrico. El tamaño del motor debe basarse en la peor condición de arranque en frío, mientras que el material del ventilador debe soportar la condición de proceso en caliente. Para un funcionamiento sostenido por encima de 200 °C, utilice un ventilador fabricado con acero resistente al calor, un diseño de refrigeración adecuado y espacio libre térmico.

Ventilador centrífugo de alta temperatura Ventiladores centrífugos de alta temperatura Ver producto →

Nuestros ventiladores centrífugos de alta temperatura personalizados están diseñados para escapes de hornos, sistemas de hornos y corrientes de gas caliente similares donde los ventiladores estándar se degradarían rápidamente.

Ruido, vibración y opciones personalizadas

El ruido suele ser un criterio de aceptación en las plantas industriales. Un ventilador que funciona en una parte inestable de la curva genera mayor ruido y vibración. Elija un ventilador con un margen de velocidad adecuado y considere recintos acústicos o silenciadores cuando los límites sean estrictos. Para un funcionamiento silencioso donde también se requiere una alta eficiencia, los ventiladores centrífugos silenciosos de alta eficiencia de la serie ESCF ofrecen una combinación de bajo ruido y bajo consumo de energía.

Ventilador centrífugo silencioso de alta eficiencia serie ESCF Rango de volumen de aire: 3500-20000 m³/h, presión de aire: 550-1600 Pa, potencia: 1,5-11 kW, temperatura media: 20°C, densidad media: 1,2 kg/m³. Ver producto →

El control de vibraciones comienza con el grado de equilibrio del impulsor y el diseño de los cimientos. Un ventilador que está cerca de una velocidad crítica puede producir resonancia. Especifique una velocidad máxima de vibración del rodamiento en la orden de compra y solicite un informe de prueba de rendimiento de fábrica.

Si la corriente de gas es corrosiva o el proceso exige cero fugas, los ventiladores estándar no son suficientes. Los ventiladores personalizados anticorrosión FRP, acero inoxidable, teflón y sin fugas cubren estos requisitos especiales. Proporcione siempre el análisis de gases completo para que el fabricante pueda seleccionar materiales compatibles.

El tamaño del ventilador centrífugo es exitoso cuando el sistema y el ventilador se tratan como una unidad integrada. Recopile los datos de funcionamiento reales, corrija la temperatura y la altitud, haga coincidir el punto de trabajo en la curva y aplique un margen razonable del motor. Si no está seguro acerca de la resistencia del sistema o la curva del ventilador, solicite al fabricante que revise los datos y le proporcione una curva para su condición específica. Con más de tres décadas de experiencia acumulada en aplicaciones, nuestro equipo en Jiangsu ZT Fan Co., Ltd. puede ayudarlo a seleccionar el ventilador adecuado para su proceso. Navega por nuestro catálogo de ventiladores centrífugos de uso general para revisar las series de presión estándar o hable con nosotros para obtener una recomendación de tamaño personalizada.