Impulsor motorizado curvado para frente
Após definirmos a vazão volumétrica necessária, seja para fornecer ar fresco ou para resfriar o processo, precisamos combiná-la 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 formar o ponto de operação contra o qual o ventilador deve operar. É importante selecionar um ventilador cuja característica de desempenho atenda ao ponto de operação necessário, próximo ou no ponto de pico de eficiência. Utilizar o ventilador em sua eficiência máxima minimiza o consumo de energia e o ruído emitido pelo ventilador, ao mesmo tempo em que fornece o desempenho necessário.
Como funciona o ventilador centrífugo curvado para frente?
O nome "Ventilador Centrífugo" deriva da direção do fluxo e de como o ar entra no impulsor em uma direção axial e, em seguida, é impulsionado para fora a partir da circunferência externa do ventilador. A diferença na direção do fluxo entre um ventilador centrífugo com curvatura para frente e para trás é a direção em que o ar sai da circunferência do impulsor. Com um impulsor com curvatura para trás, o ar sai em uma direção radial, enquanto com um com curvatura para frente, o ar sai tangencialmente da circunferência do ventilador.
Um ventilador centrífugo curvado para a 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 uma carcaça que converte o ar de alta velocidade que sai das pontas das pás do impulsor em uma força estática de menor velocidade. O formato da carcaça também direciona o fluxo de ar para a saída. Este tipo de carcaça de ventilador é comumente conhecido como espiral; no entanto, também pode ser chamado de voluta ou carcaça siroco. Ao instalar o impulsor curvado para frente em uma carcaça espiral, geralmente nos referimos a ele como um 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 carcaça através da entrada redonda e o direciona para a saída quadrada (vista aqui com um flange de montagem). O soprador de entrada dupla possui uma carcaça espiral mais larga, aspirando o ar de ambos os lados da espiral, levando-o para a saída quadrada mais larga.
Assim como no 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 de operação ideal para um ventilador centrífugo com curvatura para a frente é quando ele opera em pressões mais altas. Um ventilador centrífugo com curvatura para a frente funciona melhor quando são necessárias altas pressões contra fluxos de menor volume. O gráfico abaixo ilustra a área de trabalho ideal…
O fluxo volumétrico 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 com curvatura para a frente produzirá o maior fluxo volumétrico. À medida que uma resistência ao fluxo é aplicada ao lado de sucção ou exaustão do ventilador, a vazão volumétrica diminui.
Deve-se ter cautela ao selecionar um soprador com curvatura para frente para operar em baixas pressões e com a vazão volumétrica mais alta. Nesse ponto, o rotor está operando em estol aerodinâmico, da mesma forma que um ventilador axial operando no ponto de sela de sua curvatura. Nesse ponto, o ruído e o consumo de energia estarão no pico devido à turbulência.
O pico de eficiência ocorre em um ponto denominado joelho da curva característica. Nesse ponto, a relação entre a potência de saída do ventilador (vazão volumétrica (m³/s) x desenvolvimento de pressão estática (Pa) e a potência elétrica de entrada (W) atinge seu máximo, e a pressão sonora produzida pelo ventilador é a mais silenciosa. Acima e abaixo da faixa ideal de operação, o fluxo através do ventilador torna-se mais ruidoso e a eficiência do sistema de ventilação diminui.
A vantagem de usar um impulsor motorizado de entrada única com curvatura para a frente é que ele possui uma característica de leque inclinado. Isso é particularmente útil em sistemas que exigem níveis consistentes de filtragem. À medida que o ar passa por um filtro de partículas, o filtro retém poeira e pólen em suspensão no ar; quanto mais fino o grau de filtragem, menores as partículas retidas pelo filtro. Com o tempo, o filtro ficará cada vez mais obstruído com sujeira e detritos, o que exige 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 com entrada dupla é que, a partir de um soprador de tamanho relativamente pequeno, ele pode fornecer uma vazão alta. A desvantagem de usar um soprador com entrada dupla é que ele tem um desenvolvimento de pressão menor, o que significa que só pode funcionar com sistemas de pressão mais baixa.
Opções de montagem
Como mencionado anteriormente, o impulsor motorizado curvado para a frente produz ar em alta velocidade nas pontas das pás, que precisa ser direcionado e desacelerado para converter pressão dinâmica em pressão estática. Para facilitar isso, construímos uma espiral ao redor do impulsor. O formato é criado pela razão entre as distâncias do centro do impulsor e a saída do ventilador. Assim como no ventilador curvado para trás, também é recomendável haver 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 folga suficiente na sucção e na lateral do ventilador…
A folga insuficiente no lado de sucção do ventilador aumentará a velocidade de entrada, o que causará turbulência. Essa turbulência aumentará à medida que o ar passa pelo impulsor, tornando a transferência de energia das pás do ventilador para o ar menos eficiente, gerando mais ruído e reduzindo a eficiência do ventilador.
As recomendações gerais para condições de admissão e exaustão são:
Lado de entrada
- Nenhuma obstrução ou alteração 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 operação necessário se situa na faixa de pressões de sistema mais altas versus menor vazão volumétrica na característica do ventilador, deve-se considerar um ventilador centrífugo com curvatura frontal de entrada única. Se a aplicação exigir uma vazão alta em um espaço restrito, deve-se considerar um ventilador centrífugo com curvatura frontal de entrada dupla.
O ventilador deve ser selecionado dentro de sua faixa ideal, que é o que é conhecido como o joelho de sua curva característica. O ponto de pico de eficiência está mais próximo do limite de pressão mais alta na curva característica do ventilador, onde ele também está operando em seu modo mais silencioso. Operar fora da faixa ideal (nos extremos de alto fluxo de volume) deve ser evitado, pois a turbulência e a eficiência aerodinâmica da pá do impulsor nesses pontos criarão ruído e o impulsor também estará operando em um estol aerodinâmico. Em baixas pressões e altos fluxos de volume, deve-se considerar a temperatura de operação do motor sob carga, pois há um potencial de superaquecimento do motor.
O ar na entrada do impulsor deve ser mantido o mais suave e laminar possível. Para maximizar a eficiência, deve-se deixar uma folga de pelo menos 1/3 do diâmetro do impulsor na entrada do ventilador. O uso de 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 por turbulência, manterá o consumo de energia no ponto de operação ao mínimo e maximizará a eficiência.
A característica operacional íngreme, a capacidade de alta pressão dos sopradores de entrada única e a alta capacidade de 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.
Data de publicação: 16 de agosto de 2023