Funcionamiento de un ventilador o Extractor axial y centrífugo

Extractores Axiales y Extractores Centrífugos

De ser una herramienta para brindar confort al ser humano, el ventilador ha tenido un desarrollo que abarca diversas aplicaciones. Para el sector, dos de sus tipos son los de más presencia: axiales y centrífugos, los cuales requieren consideraciones específicas para su instalación.

El ventilador ha ido evolucionando hasta lograr que se use en múltiples aplicaciones y sea parte esencial de la vida diaria, a veces utilizándose para generar confort, otras veces estando presente en procesos industriales 

Componentes principales de los extractores axiales/centrífugos 

• Elemento rotatorio: hélice o rodete
• Soporte (estructura, embocadura, entre otras)
• Motor (regularmente eléctrico)

Funcionamiento

Los ventiladores son máquinas rotatorias capaces de mover una determinada masa de aire o gas, a la que comunican una cierta presión o fuerza suficiente para que pueda vencer las pérdidas de carga que se producen por los ductos o accesorios y así poder llevar dicho flujo de un punto a otro.

Mediante el uso de un conjunto de ecuaciones, “Leyes de los ventiladores”, es posible determinar todas las prestaciones a partir de ensayos efectuados en condiciones normales. Mediante esta serie de pruebas, se puede determinar cada uno de los criterios de operación, como el caudal, presión, niveles sonoros, eficiencias, potencia, velocidad, entre otras.

Los usos más típicos incluyen:

• control del clima,
• enfriamiento de maquinaria,
• confort personal,
• extracción de vapores,
• limpieza (generalmente en combinación con accesorios como filtros de aire).

Cabe mencionar que entre las muchas clasificaciones de ventiladores que hay, éstos se pueden reducir, básicamente, a dos: centrífugos y axiales.

• En un ventilador axial la salida de aire es paralela a su eje y puede mover un gran caudal con una presión discreta, es decir que sus aspas forjan el movimiento de aire paralelamente a la flecha en la cual giran. Son muy usados por su fácil instalación y bajo costo.
• Un ventilador centrífugo, por su parte, es aquel que tiene un movimiento perpendicular de aire respecto a su eje y, a diferencia del axial, tiene la capacidad de manejar presiones altas con caudales moderados-altos. Son usados en aplicaciones más específicas, como campanas de captación, hornos, transporte neumático, entre otros.

Consejos para un correcto funcionamiento

Siempre que se utilice un ventilador hay que seguir algunas reglas básicas para que el funcionamiento en el sistema sea el óptimo y cumpla con los requerimientos deseados desde el diseño:

1. Realiza una correcta selección de acuerdo con la curva característica del equipo, la cual está dada con las variables Q (caudal) y P (presión)
2. Observa que la rotación del ventilador sea la correcta. Un giro equivocado puede disminuir drásticamente la eficiencia de los ventiladores
3. Procura que el ventilador tenga una buena ubicación, ya que es un punto importante para el correcto funcionamiento de cualquier sistema
4. Identifica factores externos como condiciones especiales (ambientes corrosivos, explosivos, etcétera)
5. Checa las entradas de aire, pues si no se cuenta con ellas para la correcta sustitución del aire viciado, es necesario proporcionar un sistema adicional de inyección de aire
6. Ten en cuenta el nivel sonoro producido por el equipo
7. Analiza el acoplamiento entre el elemento giratorio y el eje, el cual puede ser directo, o bien, con una transmisión de potencia mediante poleas y bandas

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Uso, descripción y aplicaciones de los diferentes materiales de un extractor atmosférico (Lámina Galvanizada, Lámina Pintro y Acero Inoxidable)

Extractor atmosférico Lámina Galvanizada

La lámina galvanizada, es acero sometido a un proceso de inmersión  en caliente que recubre la lámina con zinc, con la finalidad de prevenir la corrosión.

Se recomienda para usar en un ambiente caluroso en:

·        Aulas

·        Almacenes

·        Centros comerciales

·        Fachadas

·        Centros de salud

·        Dormitorios

·        Escuelas

·        Grandes bodegas

·        Industrias

·        Etc.

Al poner una barrera para cubrir el acero, el galvanizado es capaz de resistir mejor las fuerzas destructivas que puedan actuar contra el acero. Aunque esta capa de galvanizado se puede deteriorar con el tiempo es un recurso útil para prolongar la vida del acero.

Los extractores pueden ser pintados en cualquier color (naranja, rosa, verde, rojo, negro, etc.), desde 12” hasta 40”, su duración en promedio es de 5 años, con un mantenimiento preventivo 2 veces al año, este mantenimiento consta en engrasar los baleros y verificar que la pintura este en buenas condiciones

No es recomendable para zonas con alto salitre.

Extractor atmosférico Lámina Pintro

La lámina pintro con una cubierta de pintura que incrementa la estética  del extractor atmosférico, un gran beneficio es que la reducción del calor es mayor, es un material ligero y resistente a la intemperie; puede durar muchos años con los debidos cuidados como es: engrasar los baleros.

Se recomienda para usar en un ambiente caluroso en:

·        Aulas

·        Almacenes

·        Centros comerciales

·        Fachadas

·        Centros de salud

·        Dormitorios

·        Escuelas

·        Grandes bodegas

·        Industrias

·        Etc.

Es Lámina de acero recubierta mediante una aleación compuesta por aluminio, zinc y silicio mediante un proceso continuo de inmersión caliente. 

La aleación de aluminio-zinc que forma el recubrimiento combina las propiedades de ambos metales: el aluminio proporciona la resistencia a la corrosión tanto atmosférica como por altas temperaturas, y un muy buena reflectividad térmica; el zinc aporta la formabilidad y la protección galvánica (catódica) que protege las áreas perforadas o cortadas de la lámina.

No es recomendable para zonas con alto salitre.

Extractor atmosférico Acero Inoxidable cedula 304

El acero inoxidable 304 tiene una resistencia a la corrosión  excelente, en una amplia variedad de ambientes corrosivos incluyendo productos de petróleo calientes o con vapores de combustión de gases. Resiste la corrosión en servicio intermitente hasta 870 °C y en servicio continuo hasta 925°C.

Se recomienda para usar en un ambiente caluroso en:

·        Procesamiento de alimentos y bebidas

·        La industria química

·        Los productos farmacéuticos

·        Petroquímica

·        Industria de tejidos y papel

·        Industria frigorífica

·        Instalaciones criogénicas

·        Almacenes de Cerveza

·        Etc.

No se recomienda para uso continuo entre 425 - 860°C pero se desempeña muy bien por debajo y por encima de ese rango.

EXTRACTORES CENTRÍFUGOS DE TEJADO

EXTRACTORES CENTRÍFUGOS DE TEJADO

Ventiladores centrífugos con alta eficiencia, cuenta con tres versiones para las distintas aplicaciones que se presentan en sistemas de extracción:

·         CRH montaje en techo para aplicaciones de extracción de aire limpio, descarga horizontal;

·         CRV montaje en techo, descarga de aire vertical para instalación en campanas industriales para extracción localizada en sistemas;

·         CRW diseño y prestaciones similares al CRV, pero para montaje en pared.

·         El modelo CRH nos ofrece prestaciones en caudal desde 818 m3/hr (481 CFM) hasta 47,900 m3/hr (28,176 CFM),

·         El modelo CRV desde 1,559 m3/hr (917 CFM) hasta 59,400 m3/hr (34,941 CFM)

·         El modelo CRW desde 1,559 m3/hr (917 CFM) hasta 15,273 m3/hr (8,981 CFM);

Todos con una presión máxima de 31.7 mm c.a. (1.25” c.a ).

Su diseño les permite guiar al aire dentro de la estructura del ventilador, sin ningún tipo de turbulencia debido a la estructura aerodinámica del ventilador. Además, el método de fabricación de esta gama, con material en aluminio rechazado ofrece un acabado estético de alta aceptación dentro del mercado de la ventilación además de resistencia contra agentes corrosivos del medio ambiente.

Dentro de los detalles constructivos, estos extractores cuentan con gran rigidez, debido al material de fabricación y al diseño de sus soportes internos; favoreciendo al flujo de aire.

La cubierta de los extractores CR, está diseñada para impedir la entrada de lluvia y cuentan con una malla de protección para no permitir el paso de objetos extraños.

Las turbinas de álabes rectos atrasados balanceadas dinámicamente, están fabricadas con aleaciones especiales de aluminio, las propiedades de este tipo de material brindan alta resistencia a esfuerzos mecánicos.

La cubierta intemperie está diseñada para proteger al motor y partes internas, con facilidad de apertura para su inspección y mantenimiento.

Los motores trifásicos empleados son fabricados bajo especificaciones NEMA y cuentan con eficiencia por encima de los valores de MON-016-ENER.

Están diseñados para ser arrancados directos en línea de alimentación y capaces de soportar variaciones de +- 10% en la tensión de alimentación (por periodos cortos de tiempo), y de +- 5% de forma constante, sin presentar variaciones en su operación.

Los rodamientos a bolas son de reconocida marca, integrados en chumaceras de fundición de metal para piso.

La base soporte motorchumaceras está fabricada en acero galvanizado de alta resistencia

El ensamble de base motor a la estructura del ventilador se encuentra soportada por medio de tacones antivibratorios para reducir el nivel sonoro y la posible vibración de la transmisión que se pudiera trasladar a la estructura del conjunto.

El conjunto venturi-turbina está diseñado para proporcionar gran eficiencia y reducir el nivel sonoro.

La base-embocadura se fabrica con aluminio de alta resistencia y grueso calibre que le permite dar rigidez al conjunto. Con esquinas soldadas para mayor robustez.

Ventilación forzada durante la operación para enfriar el motor con aletas de enfriamiento que a través de perforaciones realizadas en el plato soporte entre la turbina y la base transmisión dirigen el aire hacia el interior de la cubierta transmisión.

                      Extractor Tubo Axial 

Los equipos de la serie AXB son ventiladores tubo axiales de construcción reforzada, con:

• Aspas aerodinámicas
• Transmisión de poleas y banda

Son ideales para sistemas de ventilación y extracción industrial:

• Extracción de campanas
• Tanques de proceso
• Casetas de pintura
• Secado de materiales con aire pre-calentado

Como el desfogue de máquinas o enfriamiento de equipos o áreas especificas

Estos ventiladores están recomendados para manejar aire con cantidades directas de partículas o grasa, humos, vapores o bases con temperaturas hasta de 100 °C.

Los rotores son aerodinámicos, para operar silenciosa eficientemente. Tiene 4 u 8 aspas de acero de construcción hueca, con gran resistencia estructural y bajo peso, rígidamente soldadas a un centro de acero y balanceado dinámicamente. El rotor se fija fácilmente y de manera segura a la flecha del ventilador por medio de un buje cónico.

• El cuerpo del ventilador esta rígidamente soldado a cordón continúo para asegurar su hermetismo. 
• Las brindas son de gruesa solera con barrenos estándar para su fácil instalación. 
• La base del motor es ajustable para tensar las bandas y corre sobre una base fija, que refuerza y transfiere uniformemente al cuerpo del ventilador.

La transmisión va alojada dentro de un túnel para mantener aisladas del flujo de aire las:

• Chumaceras
• Flechas
• Poleas
• Bandas

Las graseras tienen extensiones para lubricar las chumaceras desde el exterior.

VENTILADOR

Los ventiladores son máquinas rotatorias capaces de mover una determinada masa de aire, a la que comunican una cierta presión, suficiente para que pueda vencer las pérdidas de carga que se producirán en la circulación por los conductos.

Se componen de:

• Elemento rotativo
• Soporte
• Motor

El elemento rotativo es la pieza del ventilador que gira en torno al eje del mismo. Puede ser una hélice o un rodete.

LEYES DE LOS VENTILADORES

Las curvas características de los ventiladores siguen ciertas leyes, llamadas “leyes de los ventiladores”, que permiten determinar cómo varían el caudal (Q), la presión ( Äp) y la potencia absorbida (P) por la hélice al variar las condiciones de funcionamiento (velocidad de rotación (N) o densidad del aire vehiculado (ñ) o las dimensiones (Diámetro de hélice (D)). Estas leyes son aplicables solamente entre ventiladores semejantes.

SONIDO

Un sonido determinado viene caracterizado por tres cualidades: intensidad, tono y timbre. La intensidad se refiere a la potencia sonora; hablamos así de un sonido más o menos intenso. El tono es la cualidad que nos permite distinguir entre sonidos agudos y graves. El timbre se refiere a la composición del sonido; es la cualidad que nos permite distinguir la voz de las personas. La molestia producida por un ruido depende de estas tres cualidades y de la naturaleza de las personas. La sensibilidad auditiva depende, fundamentalmente, de la frecuencia del sonido que se percibe y es diferente para cada persona.

El número de dB asociado al funcionamiento de un determinado ventilador limita su utilización a locales que permitan ese nivel de ruido. 

En los ventiladores domésticos, es fundamental escoger el de menor nivel sonoro. Con las características década ventilador se da también el número de dB que produce su funcionamiento, que deberemos comprobar que esté por debajo de los límites establecidos.

El número de dB de un ventilador es una expresión del nivel de ruido, y por tanto de molestia, que produce el funcionamiento del mismo. La diferente sensibilidad auditiva de cada persona y para cada frecuencia hace que, en ocasiones, un ventilador caracterizado por un nivel de dB mayor que otro no resulte, en realidad, más molesto que este último. Ello se debe, como hemos dicho anteriormente, a la diferente sensibilidad del oído humano según sean las frecuencias de los sonidos que percibe.

Nivel sonoro

Cada ventilador lleva asociado un cierto ruido, nivel de presión sonora NPS, que se mide en decibelios (dB).

El nivel sonoro -nps- indicado en los cuadros de características técnicas de los ventiladores,corresponde generalmente a un valor de presión en dB (A), medido en campo libre a una distancia equivalente a tres veces el diámetro de la hélice con un mínimo de 1.5 metros en el caso de los helicoidales, y una distancia de 1.5 metros en el caso de los otros ventiladores, salvo indicaciones especificas.

Extractores Axiales de Alta Eficiencia

Los extractores axiales de alta eficiencia, presentan un bajo nivel sonoro, menor consumo de potencia y mayor flujo de aire por capacidad instalada.

Los extractores axiales de alta eficiencia son el resultado de un diseño de álabes con perfil aerodinámico en el cual el flujo de aire se distribuye uniformemente en un área efectiva de trabajo mayor que los extractores convencionales, dando como resultado una menor turbulencia y mayor eficiencia sobre los demás diseños de alabes.

Motores

Los motores desde el armazón 143T al 213T están diseñados para operar a 60Hz, 208-230/460.

Todos los motores están diseñados para ser arrancados directos en línea de alimentación y capaces de soportar variaciones de +- 10% en la tensión de alimentación (por periodos cortos de tiempo), y de +- 5% de forma constante, sin presentar variaciones en su operación.

Todos los motores cuentan con protección IP55, lo cual garantiza la protección contra ambientes húmedos o polvosos. Los motores son totalmente cerrados con ventilación exterior

Hélice

Las hélices pueden ser fabricadas en dos tipos de materiales:

• Aluminio inyectado
• Termoplástico reforzado con fibra de vidrio que le confiere alta resistencia.

Ambos tipos de hélices balanceadas dinámicamente.

Termoplástico reforzado con fibra de vidrio

Material anti-chispa y resistente a la corrosión, comúnmente usado para aplicaciones con alta vibración ó con altas velocidades.

Aluminio inyectado

Material anti-chispa, resistente a la corrosión, con excelente acabado.

El uso de materiales termoplásticos y aluminio inyectado para la fabricación de las hélices, ofrece grandes ventajas ya que el peso del extractor disminuye y aumenta su resistencia mecánica, por ello los extractores de alta eficiencia son usados exitosamente en muchas de las aplicaciones en sistemas de movimiento de aire.

Alabe de inclinación ajustable

Los extractores helicoidales de alta eficiencia con inclinación ajustable tienen tres principales ventajas sobre los extractores de alabes fijos:

Diseño flexible
Gracias a su sistema se puede obtener el ángulo de mayor eficiencia en los equipos para optimizar su desempeño y minimizar las pérdidas de energía.

Componentes estándares
Reduce la necesidad de tener un stock de hélices con diferentes ángulos ya que con este sistema de fabricación se emplea un solo tipo de pala con diferentes tamaños, por lo que se mejoran los tiempos de entrega.

Versátil
Debido a su amplia gama de caudal - presión y bajo nivel sonoro los ventiladores se pueden ajustar a diferentes casos de aplicación.

Cubos de alta resistencia mecánica

Los cubos de los extractores son fabricados en aluminio inyectado logrando un menor peso y alta resistencia a esfuerzos mecánicos.

Su bajo peso da como resultado un menor momento de inercia, se reduce el desgaste de las partes mecánicas en movimiento, existe menor esfuerzo en el motor y en los rodamientos.

CONCEPTOS BÁSICOS DE VENTILACIÓN

Ventilación 

Se entiende por ventilación a la sustitución de una porción de aire, que se considera indeseable, por otra que aporta una mejora en pureza, temperatura, humedad, etc.

Se pueden distinguir dos tipos de Ventilación:

• General
• Localizada

Ventilación general, o denominada también dilución o renovación ambiental es la que se practica en un recinto, renovando todo el volumen de aire del mismo con otro de procedencia exterior.

Ventilación localizada, pretende captar el aire contaminado en el mismo lugar de su producción, evitando que se extienda por el local. Las variables a tener en cuenta es:

• La contaminación del medio ambiente que se genera, en especial del aire.

• La velocidad de captación, la boca o campana de captación y el conducto a través del que se llevará el aire contaminado hasta el elemento limpiador o su descarga.

FUNCIONES DE LA VENTILACIÓN

La ventilación ambiental es adecuada para recintos ocupados por seres humanos con la contaminación producida por ellos mismos en sus ocupaciones, también en:

• naves de granjas de animales que ocupan toda la superficie y 
• en aparcamientos subterráneos de vehículos donde la contaminación puede producirse en todos los lugares.

La ventilación de máquinas o de procesos industriales permite controlar:

• el calor, 
• la toxicidad de los ambientes o 
• la explosividad potencial de los mismos

Garantizando en muchos casos la salud de los operarios que se encuentran en dichos ambientes de trabajo.

Para efectuar una ventilación adecuada hay que atender a:

1. Determinar la función a realizar (el calor a disipar, los tóxicos a diluir, los sólidos a transportar, etc.)
2. Calcular la cantidad de aire necesaria.
3. Establecer el trayecto de circulación del aire.