Tipos de ventiladores: clasificación, finalidad y principio de funcionamiento.

El ventilador es la base de cualquier sistema de ventilación artificial. El dispositivo se utiliza ampliamente en la vida cotidiana y es indispensable en muchas áreas de la actividad humana.Al planificar la compra de equipos de ventilación, es necesario comprender los detalles de su diseño y funcionamiento.

El artículo presentado para revisión describe en detalle los tipos de ventiladores, sus características de diseño, principios de funcionamiento y propósito de cada unidad. Le informaremos sobre las áreas prioritarias para elegir el modelo adecuado. Aquí aprenderá cómo seleccionar un dispositivo según las condiciones de funcionamiento.

Clasificación de ventiladores según parámetros básicos.

Los ventiladores son dispositivos mecánicos diseñados para mover, suministrar o expulsar masas de aire y gas. La circulación del aire se produce debido a la diferencia de presión entre los canales de entrada y salida de la unidad de ventilación.

Los ventiladores se utilizan en todas partes. Dispositivos indispensables a la hora de organizar. complejo de ventilación de suministro y escape edificios, soplado de elementos de trabajo en aires acondicionados y aparatos de calefacción.

Los ventiladores están diseñados para funcionar con gases cuya relación de compresión no supere 1,15. Al mismo tiempo, la diferencia en los indicadores de presión en la entrada/salida está limitada a 15 kPa; para un valor mayor, se utiliza un compresor.

La clasificación general de las unidades de ventilación se basa en diferentes parámetros.

Entre los principales criterios de gradación se encuentran:

• diseño y principio de funcionamiento del dispositivo;
• finalidad y condiciones de funcionamiento del ventilador;
• metodo de instalacion;
• métodos para conectar el dispositivo al motor eléctrico;
• Características técnicas: grado de protección IP, presión generada, consumo eléctrico, velocidad de rotación, eficiencia y nivel de presión acústica.

Según el tipo de diseño, existen cinco modificaciones de ventiladores: axiales, centrífugos, diagonales, diametrales y sin aspas.

Las unidades diagonales y diametrales se consideran una variación de dos grupos principales de unidades de ventilación: axiales y centrífugas. Los nuevos productos sin cuchillas son fundamentalmente diferentes de sus homólogos

Según las condiciones de funcionamiento, se dividen los siguientes tipos de máquinas de soplado de gas:

• aparatos de uso general;
• ventiladores para fines especiales.

El primer grupo incluye unidades diseñadas para funcionar con flujos de aire y gases inactivos cuya temperatura no supera los +50°C. El segundo grupo incluye equipos especiales: resistentes al calor, a prueba de explosiones, a prueba de polvo, resistentes a la corrosión y eliminadores de humo.

Según el método de instalación, se distinguen:

• estándar – la instalación se realiza sobre un soporte;
• techo - instalación en el techo de un edificio;
• conducto – colocado dentro del conducto de ventilación;
• multizona: modelos diseñados para la conexión a varios canales de aire.

Se utilizan motores eléctricos para accionar la unidad de ventilación.

Existen varias formas posibles de acoplar el motor al impulsor:

• conexión directa;
• Transmisión por correa trapezoidal;
• enganche continuo.

Después de determinar el tipo de ventilador adecuado, se selecciona un modelo con características técnicas óptimas.

Se tienen en cuenta el área de servicio, el lugar de instalación, el nivel de ruido permitido, la humedad ambiental y la necesidad de proteger el dispositivo de objetos extraños.

El principio de funcionamiento de diferentes tipos de dispositivos.

El criterio principal para elegir un ventilador es su diseño y principio de funcionamiento. Las características de diseño y los matices técnicos determinan la eficiencia del dispositivo, el nivel de ruido, la eficiencia operativa y la posibilidad de su uso en determinadas condiciones.

Unidad axial – ventilador clásico

El ventilador axial (axial) se usa ampliamente en el hogar. sistemas de ventilación de casas particulares, en campanas de baño, en complejas campanas extractoras, como elemento refrigerante para diversos equipos y componentes electrónicos, así como en túneles de viento y motores turboventilados en el ámbito de la aviación.

El diseño de los modelos se caracteriza por la sencillez de ejecución y las pequeñas dimensiones. Elementos principales: cuerpo cilíndrico, rueda con palas y accionamiento.El diámetro interior del cilindro debe garantizar la rotación libre del impulsor. La separación entre las palas y la carcasa está limitada al 1,5% de la longitud de la pala giratoria.

Para reducir las pérdidas hidráulicas y mejorar las características aerodinámicas, el diseño se complementa con un colector, difusor y carenado a ambos lados del impulsor.

Principio de funcionamiento: las palas giratorias capturan el aire y lo empujan a lo largo del eje del impulsor. Casi no hay movimiento de los flujos de aire en dirección radial. El rendimiento del equipo se regula girando las palas.

Características distintivas de los modelos axiales:

• no requieren un área grande para la instalación;
• consumo económico de energía;
• bajo nivel de ruido;
• facilidad de operación y reparación;
• bajo costo.

Las ventajas del funcionamiento y uso de los ventiladores axiales han llevado a su gran popularidad en la vida cotidiana. Se utilizan ampliamente los modelos de carcasa para enfriar aparatos eléctricos y unidades axiales portátiles con rejillas.

Para mejorar el intercambio de aire, se instalan ventiladores axiales con panel de pared en las aberturas de las paredes y otras estructuras de soporte. Los dispositivos pueden funcionar en dos modos: succión de aire e inyección de aire.

Modelo centrífugo: resistencia y alta potencia.

Los ventiladores centrífugos (radiales) son muy eficientes: las unidades son capaces de generar altas presiones y funcionar en condiciones adversas. El diseño del equipo incluye los siguientes elementos.

Marco. La carcasa del difusor está fabricada en chapa remachada o soldada. El cuerpo hueco tiene forma de espiral de caracol y la estructura incluye tubos de aspiración y descarga. Para agregar rigidez, la carcasa se refuerza con nervaduras o franjas transversales.

La parte superior del "caracol" se cierra con una caja adicional o se reviste con paneles absorbentes de ruido. Esto es necesario para reducir el ruido durante el funcionamiento de la unidad de ventilación.

Rueda de trabajo. El rotor de paletas consta de dos discos, palas y un cubo.

El diseño de la rueda determina las condiciones de uso del ventilador:

• sin disco – transporte de flujos con componentes sólidos;
• monodisco: movimiento de medios aéreos con un bajo contenido de fracciones sólidas;
• doble disco: circulación de masas de aire limpio en diferentes rangos de presión;
• Tres discos: proporcionan succión bidireccional.

La rueda se fija al eje mediante bujes. Las palas están fijadas a los discos y bujes.

Omóplatos. Las características de rendimiento y la eficiencia de la unidad en su conjunto dependen en gran medida de la forma de las palas:

• ala aerodinámica: garantiza el silencio, el buen rendimiento y la resistencia del dispositivo a las altas temperaturas;
• curvado hacia atrás – evita la acumulación de polvo dentro del ventilador, adecuado para uso en ambientes con alta opresión;
• curvados hacia adelante: los ventiladores con aletas “frontales” están diseñados para funcionar con grandes volúmenes de aire y alta presión, y son resistentes a la erosión;
• radial: instalaciones de tamaño compacto con eficiencia media, las guías del rotor están tratadas con un compuesto protector contra la erosión.

En ruedas con palas “traseras”, la diferencia entre presión estática y total no es grande, por lo que su nivel de eficiencia es alto. La eficiencia operativa alcanza el 80%.

Las aspas curvadas hacia adelante crean un alto caudal de aire en la salida. La unidad mantiene una eficiencia del 60%. La ventaja de las aspas “frontales” es que los parámetros requeridos se obtienen con dimensiones de ventilador más pequeñas.

En las instalaciones centrífugas el aire entra en dirección axial y es expulsado en dirección radial. Las masas de aire se mueven bajo la influencia de fuerzas centrífugas en un cuerpo cilíndrico.

Todo el proceso se puede dividir en varias etapas:

1. Cuando la rueda gira, el aire entre el espacio de las palas se precipita hacia el borde del rotor.
2. Como resultado, se forma una zona de baja presión en el centro de la rueda. Esto conduce a la absorción de masas de aire del exterior.
3. En el centro de la cámara, los flujos de aire cambian de dirección de axial a radial y entran en los compartimentos entre las palas.
4. Debido a la rápida rotación, las masas de aire se precipitan hacia la pared interior de la carcasa.
5. La energía cinética se convierte parcialmente en energía de compresión y la velocidad del aire disminuye: dentro del "caracol" se acumula un flujo volumétrico de aire y se forma un exceso de presión.
6. La masa gaseosa corre hacia la tubería de salida, ingresa a la tubería y luego al área de trabajo.

Las unidades centrífugas se utilizan en sistemas de suministro y escape de grandes locales, garajes, centros comerciales y edificios donde se requiere una ventilación potente y continua.

Las unidades radiales se utilizan en industrias peligrosas para eliminar rápidamente el aire contaminado. Por ejemplo, en talleres de carpintería o metalurgia, en talleres de extracción de humos y vapores nocivos.

Diagonal: una combinación de ventiladores axiales y radiales

El modelo diagonal es una síntesis de dos tipos de ventiladores: axiales y centrífugos. El impulsor del dispositivo tiene una forma especial: la estructura del impulsor se asemeja a la estructura de un tambor en un ventilador radial. Las palas del impulsor están ubicadas paralelas al eje de rotación.

Los ventiladores combinados tienen un cuerpo cilíndrico y en apariencia se parecen más a los modelos axiales.Sin embargo, su principio de funcionamiento difiere debido a las características de diseño del impulsor. El aire primero se mueve a lo largo del eje y luego cambia su dirección 45°.

Debido a la inyección centrífuga, la velocidad del flujo de aire aumenta, lo que significa que aumenta la eficiencia de la unidad de ventilación. El nivel de eficiencia de los modelos diagonales alcanza el 80%

La principal ventaja de un ventilador de tipo mixto es lograr un compromiso entre las características de ruido, el rendimiento y las dimensiones del dispositivo.

Muy a menudo, las unidades centrífugas-axiales se utilizan como ventiladores de conducto en sistemas de ventilación pequeños y medianos con conductos de aire largos. Se utilizan como unidades de escape y entradas en sistemas de presión de suministro.

Instalación tangencial - flujo de aire uniforme

Un ventilador tangencial (diametral) consta de una carcasa alargada equipada con un difusor y una boquilla, y un impulsor tipo tambor con palas inclinadas. El aire se mueve dos veces perpendicular al eje de rotación del cilindro.

La carcasa del modelo diametral se parece a la carcasa de un ventilador radial. La diferencia es que en una unidad tangencial el conducto de aire se ubica a lo largo del panel lateral.

Características distintivas de los dispositivos diametrales:

• alto rendimiento aerodinámico;
• capacidad de suministrar un flujo uniforme;
• la capacidad de girar el ventilador, eligiendo la dirección del flujo de aire;
• funcionamiento silencioso;
• alta tasa de eficiencia: hasta 60-70%.

Ámbito de aplicación: creación de cortinas de aire, fancoils y uso en sistemas split.

Ventilador sin aspas: tecnología innovadora

Recientemente han aparecido en el mercado nacional de sistemas de ventilación ventiladores domésticos sin aspas.Su principio de funcionamiento es radicalmente diferente de las modificaciones comentadas anteriormente.

La acción del innovador dispositivo se basa en el deseo del medio ambiente de igualar el equilibrio entre las presiones exteriores e interiores del dispositivo, así como en la tecnología "multiplicador de aire".

Componentes del dispositivo:

• un marco redondo u ovalado diseñado para aspirar y expulsar masas de aire;
• base para fijar el marco;
• miniturbina montada en la base del ventilador;
• motor.

El innovador ventilador funciona según el siguiente principio:

1. Después de encender el motor, se activa la turbina.
2. A medida que la turbina gira, aspira aire a través de perforaciones en la carcasa de la base.
3. Bajo la influencia de la turbulencia, el aire se acelera 15 veces y sale por las ranuras de salida ubicadas a lo largo del perímetro del marco.

Las corrientes de aire se curvan alrededor de la superficie del anillo y corren en la dirección deseada.

Debido a las propiedades aerodinámicas del dispositivo de ventilación, el aire del lado y detrás del marco anular es aspirado hacia el flujo de aire resultante.

En comparación con los modelos tradicionales. ventiladores sin aspas tener una serie de ventajas:

• ajuste suave de la intensidad del flujo de aire;
• conveniencia y absoluta seguridad de uso;
• cambiar la dirección del aire ajustando la posición del anillo;
• Eficiencia operativa: el consumo de energía es un 20% menor en comparación con los modelos axiales.

Las principales desventajas del dispositivo: alto costo y alto nivel de ruido.

Dependencia de las condiciones de funcionamiento.

Al elegir un ventilador, es importante tener en cuenta las condiciones de su uso. Se han desarrollado instalaciones altamente especializadas para su uso en entornos agresivos.

Unidades para uso normal

Los ventiladores de uso general están fabricados en acero al carbono.

Se permite la instalación de los dispositivos sujetos a las condiciones de funcionamiento obligatorias:

• contenido de polvo en el aire para unidades radiales – no más de 0,01 g/m cúbico, para dispositivos axiales – hasta 0,01 g/m cúbico;
• temperatura ambiente de trabajo – hasta +50°С;
• ausencia de componentes químicamente agresivos, explosivos, fibras y partículas pegajosas en el aire.

El entorno de gas-vapor-aire no debe provocar procesos de corrosión acelerados, la tasa permitida de destrucción del metal es de 0,1 mm por año. Si la temperatura de funcionamiento aumenta por encima del valor límite, se deteriora el funcionamiento del motor, que generalmente se encuentra en el flujo de masas de aire en movimiento.

Hay ventiladores de acero resistentes al calor para uso general. La temperatura máxima del tren transportado es de hasta +200°C. Los productos nacionales están marcados con las letras "Zh" y "Zh2".

Los modelos de propósito general se utilizan en sistemas. calefacción de aire y ventilación de edificios públicos, residenciales e industriales, así como para otros fines sanitarios y técnicos.

Unidades de ventilación para fines especiales.

Los fanáticos especiales generalmente se dividen en cinco grupos:

• polvoriento;
• resistente al calor;
• a prueba de explosiones;
• resistente a la corrosión;
• extractores de humo.

Las unidades de polvo se utilizan para limpiar masas de aire de polvo y partículas de suciedad: aserrín de madera y metal, escorias de soldadura, desechos de cereales. El flujo de aire, al pasar a través de las boquillas, cambia su dirección de axial a radial. Debido a la fuerza centrífuga, la velocidad del flujo de aire también cambia.

Los dispositivos para el polvo están hechos de latón, acero al carbono o acero inoxidable. La temperatura máxima del ambiente de trabajo es de +80°C. Hay modelos de tipo mixto: a prueba de polvo, a prueba de explosiones y resistentes al calor.

En los vehículos que transportan composiciones de cereales se instalan ventiladores de polvo radiales de baja potencia. Los dispositivos de alta presión se utilizan en grandes talleres de producción.

Las unidades resistentes al calor están diseñadas para mover aire cuya temperatura supera los +80°C.

Debido a las duras condiciones de funcionamiento, los ventiladores deben tener características especiales:

• aislamiento térmico del motor eléctrico y su eliminación del flujo de aire;
• alto nivel de protección del motor: IP44 y superior;
• producción de elementos estructurales a partir de materiales resistentes al calor (poliamida resistente al calor, aleación de aluminio, acero inoxidable o acero al carbono);
• Amplia gama de temperaturas de funcionamiento.

Los ventiladores resistentes al calor se utilizan en muebles. sistemas de ventilación de baño y saunas, eliminación de aire de escape a alta temperatura de una chimenea o estufa, eliminación de productos de combustión de áreas de producción.

Las unidades resistentes al calor pueden tener un diseño axial o radial. La mayoría de las veces, los ventiladores de alta temperatura se utilizan en los conductos de ventilación, pero hay modificaciones que se montan sin conductos de aire.

El equipo de ventilación a prueba de explosiones está diseñado para eliminar mezclas de gases explosivos. Esta categoría incluye composiciones en las que cuando se enciende la más mínima partícula, se enciende todo el volumen restante de gas.

Los requisitos de seguridad contra explosiones para equipos eléctricos están regulados por las directivas ATEX CE. Dependiendo del grado de riesgo de explosión del área, las unidades de ventilación pueden protegerse mediante:

• relleno de cuarzo o aceite de las carcasas de las piezas conductoras;
• sellado con un compuesto – material polimérico;
• Recubrimientos a prueba de explosiones.

Los materiales utilizados para fabricar colectores de admisión, impulsores y carcasas son acero inoxidable, aleaciones de aluminio y grupos de materiales disímiles: acero inoxidable-latón, bronce, plástico conductor de electricidad.

Los materiales diferentes se combinan de tal manera que no se puede producir una chispa al chocar o rozar entre sí.

Los ventiladores resistentes a la corrosión están diseñados para transportar mezclas de aire y gas agresivas, no explosivas, con bajo contenido de polvo y ausencia de componentes fibrosos y pegajosos.

Materiales para la fabricación de piezas del dispositivo: aleaciones de titanio, polipropileno, plástico vinílico. Como opción, los elementos de trabajo se rocían con un revestimiento anticorrosión: acero resistente a la corrosión grado 08Х13 o aleación de titanio.

Ámbito de aplicación de los ventiladores “antióxido”:

• metalurgia ferrosa;
• líneas tecnológicas para la producción de fertilizantes minerales;
• producción de carbono;
• suministro de aire a calderas con composición en ebullición;
• organización de la circulación del vapor de agua con impurezas de fenol, álcali y sulfuro de hidrógeno;
• líneas de plantas de coque.

Los ventiladores de extracción de humo son potentes unidades ignífugas que se integran en el sistema de ventilación de un edificio y funcionan para expulsar el humo de la habitación. Las unidades están sujetas a altos requisitos técnicos.

En caso de incendio, el ventilador debe funcionar continuamente durante 2 horas a una temperatura del aire soplado de hasta +400°C. Cuando la temperatura sube a +600°C – hasta 1 hora

Ámbito de aplicación: sistemas de ventilación de humos para edificios para diversos fines. Los "extractores de humos" se instalan en el techo de la habitación mediante una brida de montaje y se conectan a los conductos de extracción de humos.

Dependiendo del diseño del ventilador, la emisión de humo se puede realizar en dos o cuatro direcciones, en dirección horizontal o vertical. Es posible operar las unidades en el modo de ventilación general de la casa.

Tipos de ventiladores por método de instalación.

Como se indicó anteriormente, según el método de instalación, los dispositivos de ventilación se dividen en 4 grupos: estándar, techo, conducto y multizona.

Los ventiladores convencionales suelen venir completos con un marco de soporte o soporte. Su instalación no presenta ninguna dificultad.

Las unidades de techo se instalan en el tejado de un edificio y actúan como enlace final en el sistema de ventilación del edificio. Estos ventiladores están expuestos a factores externos negativos (lluvia, nieve, ráfagas de viento), por lo que están fabricados con materiales especialmente duraderos. Casi todos los modelos están equipados con un cono protector para evitar que la carcasa se obstruya.

Los dispositivos de ventilación de tejados funcionan según el principio axial o centrífugo. La primera opción se utiliza más a menudo para entornos normales y la segunda, para entornos polvorientos y agresivos.

Al elegir un ventilador de techo, tenga en cuenta las características específicas de la habitación a equipar. Por ejemplo, se selecciona un modelo con bajo nivel de ruido para un jardín de infantes, un hospital o una escuela. Para un taller de producción, la prioridad será la potencia del equipo.

Las unidades de ventilación por conductos se colocan en conductos de ventilación y proporcionan salida y suministro de aire a través del sistema de conductos de aire. El diseño de los ventiladores de conducto suele ser de tipo diagonal o radial, con menos frecuencia, axial.

La elección del dispositivo se realiza en relación con la forma del conducto de aire. Las unidades se fabrican para ejes redondos, cuadrados y rectangulares.

Los ventiladores de conducto rectangulares o cuadrados están hechos de metal, los ventiladores redondos están hechos de plástico.La carcasa de metal es resistente al desgaste y duradera, y la carcasa de plástico es menos ruidosa.

Las unidades de ventilación multizona están equipadas con una carcasa que permite la conexión de varios conductos de aire de aspiración que provienen de diferentes zonas. Dichos ventiladores son indispensables en habitaciones donde es necesario instalar una campana en diferentes habitaciones, pero solo hay un conducto de escape.

Las unidades multicanal le permiten optimizar el complejo de conductos de aire, reducir los costos de capital y la intensidad laboral del trabajo de organización del sistema de ventilación de una casa.

Un beneficio adicional es la facilidad de uso. Es necesario dar servicio a un ventilador, no a varios.

Variedades de modelos de ventilación doméstica.

Los ventiladores domésticos se clasifican además según su lugar de instalación.

Ventana. El dispositivo está montado en una ventana o en una pared cerca de una ventana; no hay conducto de aire. Estos equipos se utilizan principalmente en instituciones públicas: cafeterías, peluquerías, etc. La autoinstalación en ventanas de PVC instaladas es problemática.

Los ventiladores de ventana se fabrican con perfiles redondos y cuadrados. Algunos modelos están equipados con una válvula de retención que evita que entre polvo en el hogar.

Cocina. Elimina humos y diversos olores que surgen durante la cocción. El ventilador está montado directamente en la campana extractora. Según el diseño, existen campanas planas, abovedadas y empotradas. Los ventiladores de cocina deben ser resistentes al calor y disponer de una malla protectora exterior.

Equipamiento de baño. Para aumentar la eficiencia del escape. Ventilación de inodoro y baño. Se utilizan ventiladores de techo y de pared. Las unidades compactas son económicas y fáciles de instalar.

La parte interior de la carcasa se coloca en el conducto de ventilación, y la parte exterior sobresale y se cubre con una rejilla de ventilación. En el baño es recomendable utilizar un ventilador con sensor hidráulico.

Independientemente del tipo de ventilador elegido, se debe prestar especial atención al marcado del dispositivo, es decir, al grado de protección IP. El estándar IP caracteriza la seguridad de los equipos en un entorno no agresivo.

El primer dígito tiene un valor en el rango 0-6 e indica el nivel de protección contra la penetración de objetos extraños, polvo y contacto con las manos.

El nivel de protección contra la humedad que ingresa a la carcasa se indica mediante el segundo dígito de la marca.

Existe una alta probabilidad de que entre agua en los dispositivos con un valor de "0". Su instalación está permitida únicamente en habitaciones "secas". El mayor grado de protección “8” garantiza la seguridad del ventilador cuando está completamente sumergido en agua.

Conclusiones y vídeo útil sobre el tema.

Vídeo #1. Principio de funcionamiento y ventajas competitivas de un ventilador sin aspas:

Vídeo #2. Diseño del ventilador centrífugo VTsUN:

Vídeo #3. Diseño de ventilador de conducto redondo:

El diseño del modelo y las características técnicas y operativas de los ventiladores nos permiten seleccionar el equipo óptimo tanto para uso doméstico como industrial. Los diseños de las unidades de ventilación se mejoran constantemente, adaptándose a las necesidades de los clientes.

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