Impulsor motorizado curvado para frente
Quando tivermos definido a vazão volumétrica necessária, seja para fornecer ar fresco ou resfriamento do processo, precisamos combinar isso com a resistência ao fluxo que o ventilador encontrará na aplicação. A vazão volumétrica (em m3/h) e a pressão (em Pascal - Pa) são combinadas para se tornarem o ponto de funcionamento contra o qual o ventilador deve operar. É importante selecionar um ventilador cuja característica de desempenho atenda ao ponto de funcionamento exigido no ponto de eficiência máxima ou próximo a ele. Usar o ventilador com eficiência máxima minimiza o consumo de energia e o ruído emitido pelo ventilador, ao mesmo tempo que oferece o desempenho necessário.
Como funciona o ventilador centrífugo curvado para frente?
O nome 'Ventilador Centrífugo' é derivado da direção do fluxo e de como o ar entra no impulsor na direção axial e depois é impulsionado para fora da circunferência externa do ventilador. A diferença na direção do fluxo entre um ventilador centrífugo curvado para frente e para trás é a direção em que o ar sai da circunferência do impulsor. Com um impulsor curvado para trás, o ar sai na direção radial, enquanto com um impulsor curvado para frente o ar sai tangencialmente da circunferência do ventilador.
Um ventilador centrífugo curvado para frente é caracterizado por seu formato cilíndrico e muitas pás pequenas na circunferência do impulsor. No exemplo mostrado abaixo, o ventilador gira no sentido horário.
Ao contrário do impulsor curvado para trás, o impulsor curvado para frente requer um alojamento que converta o ar de alta velocidade que sai das pontas da pá do impulsor em uma força estática de velocidade mais baixa. O formato da caixa também direciona o fluxo de ar para a saída. Este tipo de caixa de ventilador é comumente conhecido como scroll; no entanto, também pode ser referido como voluta ou caixa de siroco. Ao instalar o impulsor curvado para frente em uma carcaça espiral, geralmente nos referimos a ele como soprador curvado para frente.
Existem dois tipos de sopradores que empregam um impulsor motorizado curvado para frente, conforme mostrado abaixo…
O soprador de entrada única à esquerda aspira o ar de um lado da caixa através da entrada redonda e o direciona para a saída quadrada (vista aqui com um flange de montagem). O soprador de entrada dupla possui um alojamento de espiral mais largo, puxando o ar de ambos os lados da espiral, entregando-o à saída quadrada mais larga.
Tal como acontece com o ventilador centrífugo curvado para trás, o lado de sucção da pá do impulsor puxa o ar do centro do ventilador, o que resulta em uma mudança direcional do fluxo de ar entre a entrada e a exaustão de 90o.
Característica do ventilador
A área operacional ideal para um ventilador centrífugo curvado para frente é quando ele está operando em pressão mais alta. Um ventilador centrífugo curvado para frente funciona melhor quando são necessárias altas pressões contra fluxos de volume mais baixos. O gráfico abaixo ilustra a área de trabalho ideal…
O fluxo de volume é plotado ao longo do eixo X e a pressão do sistema é plotada no eixo Y. Quando não há pressão no sistema (o ventilador está soprando livremente), um ventilador centrífugo curvado para frente produzirá o maior fluxo de volume. À medida que uma resistência ao fluxo é aplicada ao lado de sucção ou exaustão do ventilador, a vazão volumétrica cairá.
Deve-se ter cuidado ao selecionar um soprador curvado para frente para operar em baixas pressões e fluxo de volume mais alto. Neste ponto, o impulsor está operando em estol aerodinâmico da mesma maneira que um ventilador axial operando no ponto de sela de sua curva. Neste ponto, o ruído e o consumo de energia estarão no auge devido à turbulência.
O pico de eficiência está em um ponto denominado joelho da curva característica. Neste ponto, a relação entre a potência de saída do ventilador (fluxo de volume (m3/s) x desenvolvimento de pressão estática (Pa) e a potência elétrica de entrada (W) está no seu máximo e a pressão sonora produzida pelo ventilador será no seu nível mais silencioso Acima e abaixo da faixa ideal de operação, o fluxo através do ventilador torna-se mais ruidoso e a eficiência do sistema de ventilador diminui.
A vantagem de usar um impulsor motorizado curvado para frente de entrada única é que ele possui uma característica de ventilador íngreme. Isto é particularmente útil em sistemas que requerem níveis consistentes de filtração. À medida que o ar passa através de um filtro de partículas, o filtro retém a poeira e o pólen transportados pelo ar; quanto mais fino o grau de filtração, menores serão as partículas retidas pelo filtro. Com o tempo, o filtro ficará cada vez mais obstruído com sujeira e detritos, o que faz com que seja necessária mais pressão para fornecer o mesmo volume de ar. Usar um impulsor com uma curva característica acentuada neste caso significa que à medida que o filtro fica cada vez mais obstruído, o fluxo volumétrico permanece constante enquanto a pressão através do filtro aumenta.
A vantagem de usar um impulsor curvado para frente de entrada dupla é que, a partir de um soprador de tamanho relativamente pequeno, ele pode fornecer um fluxo de alto volume. O compromisso com o uso de um soprador de entrada dupla é que ele tem um desenvolvimento de pressão mais baixo, o que significa que só pode funcionar com sistemas de pressão mais baixa.
Opções de montagem
Conforme mencionado anteriormente, o impulsor motorizado curvado para frente produz ar em alta velocidade nas pontas da pá que precisa ser direcionado e desacelerado para converter a pressão dinâmica em pressão estática. Para facilitar isso, construímos uma espiral ao redor do impulsor. A forma é criada pela proporção das distâncias do centro do impulsor até a saída do ventilador. Tal como acontece com o ventilador curvado para trás, também é recomendado ter uma pequena sobreposição entre o anel de entrada e a boca do impulsor. Ambas as considerações de montagem são mostradas no diagrama abaixo…
O diâmetro do anel de entrada deve permitir apenas uma pequena folga entre o impulsor e o anel para evitar a recirculação de ar.
Considerações de montagem - Folgas
É importante garantir espaço suficiente na sucção e na lateral do ventilador…
Folga insuficiente no lado de sucção do ventilador aumentará a velocidade de entrada, o que causará turbulência. Esta turbulência aumentará à medida que o ar passa pelo impulsor, o que torna a transferência de energia das pás do ventilador para o ar menos eficiente, provoca a criação de mais ruído e reduz a eficiência do ventilador.
As recomendações gerais para as condições de entrada e exaustão são:
Lado de entrada
- Nenhuma obstrução ou mudança na direção do fluxo dentro de 1/3 da distância do diâmetro do ventilador a partir da entrada do ventilador
Resumo – Por que escolher um ventilador centrífugo curvado para frente?
Quando o ponto de funcionamento requerido cai na área de pressões mais altas do sistema versus fluxo de volume mais baixo na característica do ventilador, um ventilador centrífugo curvado para frente de entrada única deve ser considerado. Se o requisito para a aplicação for um fluxo de alto volume em um envelope de espaço restrito, um ventilador centrífugo curvado para frente de dupla entrada deve ser considerado.
O ventilador deve ser selecionado dentro de sua faixa ideal, que é conhecida como joelho de sua curva característica. O ponto de eficiência máxima está mais próximo do limite de pressão mais alto na curva característica do ventilador, onde ele também está operando no seu nível mais silencioso. A operação fora da faixa ideal (nos extremos do fluxo de alto volume) deve ser evitada, pois a turbulência e a eficiência aerodinâmica da pá do impulsor nestes pontos criarão ruído e o impulsor também estará operando em um bloqueio aerodinâmico. Em baixas pressões e fluxos de alto volume, deve-se levar em consideração a temperatura de operação do motor sob carga, pois existe a possibilidade de ocorrer superaquecimento do motor.
O ar no lado de entrada do impulsor deve ser mantido tão suave e laminar quanto possível. Para maximizar a eficiência, deve ser permitida pelo menos uma folga de 1/3 do diâmetro do impulsor na entrada do ventilador. Usar um anel de entrada (bocal de entrada) sobreposto à entrada do impulsor ajudará a eliminar distúrbios de fluxo antes que o ar seja aspirado pelo ventilador, reduzirá o ruído induzido pela turbulência, manterá o consumo de energia no ponto de operação no mínimo e maximizará a eficiência.
A característica operacional acentuada, a capacidade de pressão mais alta dos sopradores de entrada única e a capacidade de alto fluxo dos sopradores de entrada dupla significam que o ventilador curvado para frente é uma opção útil a ser considerada em uma ampla variedade de instalações.
Horário da postagem: 16 de agosto de 2023