1. Ventilador de Hélice – Aplicaciones – Los ventiladores de hélice utilizan
álabes largos sobre pequeños pernos para mover grandes volúmenes, a presiones en el rango de 0 a 0.25 kPa (0 a 1 pulg de agua). Ellos normalmente están colocados dentro de un orificio o abertura, especialmente perfilado, pero con poco o sin ningún canal en ambos lados. Los extractores de pared o techo (como “ventiladores de ático”) y ventiladores de pared son ejemplos de género sencillo y de baja potencia. Las torres de enfriamiento y ventiladores de intercambiadores de calor enfriados por aire son ejemplos de géneros mecanizados de alta potencia.
2. Eficiencia – La eficiencia puede ser tan baja como de 10 a 20% para orificios
de diseño rústico. Las hojas anchas del tipo de ventiladores doméstico tienden a ser silenciosas pero de baja eficiencia. Los álabes angostos son
VENTILADORES 0 MAY.96
Página 8
PDVSA
.Menú Principal Indice manual Indice volumen Indice norma
La eficiencia estática de los ventiladores de hélice de álabes largos, típicamente es de 30 a 35%. Las velocidades de rotación están limitadas a 60 m/s (200 pie/s) para limitar la generación de ruido. El promedio de la velocidad a través del área del ventilador esta en el rango de 6 a 13 m/s (1200 a 2500 pie/min).
Para una buena distribución del flujo de aire en los intercambiadores de calor enfriados por aire, el diámetro del ventilador es seleccionado de manera tal que el área del ventilador sea mayor del 40% del área base total del banco de tubo.
La eficiencia es típicamente 20% más baja que para el tipo de tubo axial si la abertura parcial (u orificio) es diseñada para transición de flujo lento.
3. Diseño de Orificio – El orificio o apertura en el cual un ventilador de hélice
“parcialmente sellado” es colocado afecta significativamente el funcionamiento del ventilador. Los tipos más comunes de orificios son los ilustrados en la Fig. 2 debido a que el diseño del orificio y la posición del ventilador influyen significativamente en el funcionamiento. Las clasificaciones de los fabricantes de ventiladores están basadas en orificios de tipos y dimensiones específicas. Los factores en la configuración del orificio que afectan el funcionamiento del ventilador son:
a. Tolerancia para Tipos de Hojas 1.5 a 2% (tolerancias diametral
sobre el diámetro del ventilador) típicamente es el nivel óptimo, comprometiendo alta eficiencia con fabricación práctica. API estándar 661 específica 0.5% o 13 mm (1/2 pulg), el que sea más grande.
b. Profundidad Axial del Orificio – Un radio de bocina del 10% el
diámetro del ventilador sobre el lado de salida optimiza la eficiencia estática y acorta la profundidad.
c. Posición del Ventilador – La proyección de la profundidad axial de
los álabes del ventilador más alta del lado de la descarga del orificio, debe ser alrededor de 1/3 del total de la profundidad del álabe, para así lograr un mejor modelo de la curva de capacidad de presión y eficiencia.
d. Tipos de Orificios – De los tres tipos comunes, de borde afilado,
bocina y cilíndrico, la bocina tiene las formas de las curvas de presión estática más pequeña. Los orificios más simples y baratos son los de borde afilado.
Torres de Enfriamiento y Ventiladores de Intercambiadores de Calor, Enfriados por Aire. Los ventiladores de hélice de baja velocidad emplean un
VENTILADORES 0 MAY.96
Página 9
PDVSA
.Menú Principal Indice manual Indice volumen Indice norma
enfriamiento (es decir, en el tope del dibujo de las torres de aire ascendente) y para el tiro forzado en intercambiadores de calor (es decir, debajo del banco de tubo soplando hacia arriba). El aumento de presión estática para esos servicios típicamente está cerca de 0.12 kPa (0.5 pulg de agua). En unidades de torres de enfriamiento, los motores horizontales y accionadores de engranaje de ángulo recto usualmente son usados en grandes sistemas de ejes acoplados para conveniencia del montaje del motor. En unidades de intercambiadores del calor, los accionadores de correas son los más usados.
Para torres de enfriamiento se utilizan de 4 a 8 álabes con un diámetro de rotor de 6 a 8.5 m (20 a 28 pie) (largo de la torre). Los motores de dos velocidades comúnmente son usados para un mejor control. El rendimiento puede ser ajustado manualmente cambiando el ángulo del álabe. La clasificación de potencia para torres grandes, típicamente es de 75 a 150 kW (100 a 200 HP) (0.18 a 0.20 kW por dm3/s capacidad de agua (15 a 20 HP por 1000 gpm de capacidad de agua)). Los álabes son construídos de aluminio o de fibras de vidrio reforzados para que resistan la corrosión.
Los ventiladores de intercambiadores de calor enfriados por aire tienen de 4 a 12 álabes, los de 6 son los más comunes. El rango de diámetros de rotores va desde 1.2 a 5.5 m (4 a 18 pie) siendo los de 2.5 a 4.5 m (8 a 14 pie) los más construidos. La clasificación de la potencia típicamente es de 7.5 a 30 kW (10 a 40 HP) por ventilador. Los álabes de ventiladores de paso variable, accionadores de dos velocidades y rejilla de ventilación ajustable son usados como control. Los detalles en la selección del modo de controlar se incluyen en las Prácticas de Diseño (versión 1986) Vol. V Secc. 9I, “Intercambiadores de Calor Enfriados por Aire”.
Axial versus Centrífugos – Los ventiladores axiales tienden a ser menos
costosos en el rango elevado de alto voltaje y baja presión. El tipo de ventilador axial con salidas cercanas y aletas de estator tienen el mismo nivel de eficiencia que los ventiladores centrífugos, pero otros tipos axiales tienen menos eficiencia. Los ventiladores centrífugos generalmente son más fáciles de controlar, silenciosos, resistentes y versátiles que los axiales y tienen más aplicación para hornos de corrientes forzadas y servicios de procesos generales de plantas. Los axiales siempre se usan para torres de enfriamiento e intercambiadores de calor enfriados por aire, y son comunes en servicios de ventilación industrial. Los axiales tienden a ser más ruidosos que los centrífugos, especialmente para las presiones superiores a 1.3 kPa (5 pulg de agua).
Aleta de Guía Axial y Tubo Axial – Estos tipos de ventiladores son diseñados
para instalaciones interiores en conductos redondos, usando un caudal de corriente anular alrededor del rotor. Las aletas de guía axial emplean aletas de estator para dirigir el aire aguas arriba y/o aguas abajo del rotor a ángulos seleccionados para mayor eficiencia. Las aletas de guía axial adquieren
VENTILADORES 0 MAY.96
Página 10
PDVSA
.Menú Principal Indice manual Indice volumen Indice norma
Aletas axiales especiales de alto funcionamiento son diseñadas para presiones de 4 a 16 kPa (16 a 65 pulg de agua), algunas veces multietapas. Los tubos axiales usan rotores de soporte propulsores de gran potencia con aumento a 8 hojas anchas, pero no tienen aletas estacionarias. La presión estática máxima es de 0.6 a 0.7 kPa (2.5 a 3 pulg de agua). La eficiencia es de 35 a 55%.