¿Cómo seleccionar un ventilador industrial según el flujo de aire y la presión estática?

¿Cuánto aire hay que mover?

Y:

¿Cuánta presión necesita superar el ventilador?

Estos dos requisitos definen el punto de trabajo básico de un ventilador industrial. El flujo de aire le indica el volumen requerido de movimiento de aire o gas, mientras que la presión estática representa la resistencia que debe superar el ventilador en el sistema.

Un ventilador con suficiente flujo de aire pero presión insuficiente no ofrecerá el rendimiento requerido después de la instalación. Por otro lado, seleccionar una capacidad de presión excesiva puede generar un consumo de energía innecesario, un mayor costo del equipo o una operación alejada de la parte preferida de la curva del ventilador.

El enfoque correcto es determinar primero los requisitos reales del sistema y luego seleccionar un ventilador cuya curva de rendimiento coincida con ese requisito.

1. Determine primero el flujo de aire requerido

El flujo de aire normalmente se expresa en m³/h, m³/s o CFM.

El flujo de aire requerido depende de lo que se espera que logre el ventilador.

Por ejemplo, un sistema de escape industrial puede requerir un cierto flujo de aire para eliminar el calor del proceso o el aire contaminado. Un sistema de recolección de polvo necesita suficiente flujo de aire para capturar y transportar el polvo a través de los conductos. Un sistema de transporte de material puede requerir una velocidad de transporte específica para mover escamas de plástico u otros materiales livianos.

Por lo tanto, el flujo de aire debe provenir de los requisitos del proceso en lugar de simplemente seleccionar el ventilador más grande disponible.

Antes de seleccionar el ventilador, determine:

Flujo de aire normal requerido

Flujo de aire mínimo y máximo esperado

Horas de funcionamiento

Cambios en el proceso que pueden afectar el flujo de aire.

Si el flujo de aire debe permanecer constante o puede ajustarse

Si el sistema tiene un flujo de aire de diseño definido, este valor se convierte en el punto de partida para la selección del ventilador.

2. Calcule el requisito de presión estática

El flujo de aire por sí solo no indica qué ventilador industrial es adecuado.

El ventilador también debe superar la resistencia creada por todo el sistema de tratamiento de aire-.

Las pérdidas de presión estática pueden deberse a:

• Conductos rectos
• Codos y curvas
• Filtros
• Amortiguadores
• Depuradores
• Intercambiadores de calor
• Silenciadores
• Colectores de polvo
• Equipo de proceso
• Restricciones de entrada y salida

La resistencia total de estos componentes contribuye al requisito de presión del ventilador.

La guía AMCA recomienda tener en cuenta las pérdidas por efecto del sistema-y otras pérdidas de presión relevantes antes de seleccionar un ventilador.

Ésta es una de las razones por las que no basta con pedir un ventilador que pueda proporcionar "20.000 m³/h".

El fabricante también necesita saber a qué presión se debe entregar ese flujo de aire.

3. El flujo de aire y la presión estática forman el punto de trabajo

Una vez que se han determinado el flujo de aire y la presión, se pueden tratar como el punto de trabajo del ventilador.

Por ejemplo, un sistema podría requerir:

Caudal de aire: 20.000 m³/h

Presión estática: 2.000 Pa

Por lo tanto, el ventilador debe ser capaz de funcionar con esta combinación en lugar de simplemente alcanzar 20.000 m³/h en condiciones de baja-resistencia.

En una curva típica de rendimiento de un ventilador, el flujo de aire se muestra en el eje horizontal y la presión en el eje vertical. El flujo de aire y la presión requeridos definen el punto donde debe funcionar el ventilador seleccionado.

Este es el concepto más importante que se debe comprender al seleccionar un ventilador centrífugo industrial.

4. Comprenda la curva de rendimiento del ventilador

Una curva de rendimiento del ventilador muestra cuánta presión puede producir un ventilador a diferentes velocidades de flujo de aire para una velocidad determinada.

Para utilizar la curva, comience con el flujo de aire requerido en el eje horizontal y avance verticalmente hasta llegar a la curva de presión del ventilador. Luego muévase horizontalmente para determinar la presión correspondiente.

Si la curva pasa por el punto de trabajo requerido, el ventilador puede alcanzar potencialmente el flujo de aire y la presión especificados a esa velocidad de funcionamiento.

Sin embargo, la selección no debería detenerse ahí.

También deberías comprobar:

• Velocidad del ventilador
• potencia del motor
• Eficiencia del ventilador
• Rango de operación
• Tipo de impulsor
• Densidad del aire
• Requisitos de ruido
• Disposición de la unidad

Por lo tanto, una curva de ventilador proporciona información mucho más útil que un único valor de catálogo, como "flujo de aire máximo".

5. El punto de funcionamiento es más importante que el flujo de aire máximo

Un error común es comparar los ventiladores industriales según su caudal de aire máximo.

Por ejemplo:

Ventilador A: caudal de aire máximo 30.000 m³/h

Ventilador B: caudal de aire máximo 25.000 m³/h

Puede parecer que el ventilador A es la mejor opción.

Pero si la aplicación requiere 20.000 m³/h a 2.000 Pa, la comparación es incompleta.

El ventilador A puede producir 30.000 m³/h sólo a muy baja presión, mientras que el ventilador B puede proporcionar 20.000 m³/h a los 2.000 Pa requeridos.

Por lo tanto, el número importante no es el flujo de aire máximo.

Es el flujo de aire y la presión en el punto de funcionamiento real.

6. Haga coincidir la curva del ventilador con la curva del sistema

El ventilador y el sistema de conductos funcionan juntos.

El sistema tiene sus propias características de resistencia, mientras que el ventilador tiene su propia curva de rendimiento. El punto de operación real ocurre donde las dos curvas se cruzan.

Esto explica por qué un ventilador puede producir un flujo de aire diferente después de la instalación del esperado según una simple especificación del catálogo.

Si la resistencia real del conducto es mayor que la estimada, el punto de operación puede cambiar hacia un flujo de aire más bajo.

Si la resistencia del sistema es menor de lo esperado, el flujo de aire puede llegar a ser mayor que el valor de diseño.

En otras palabras, el ventilador no determina por sí solo el flujo de aire.

El flujo de aire final es el resultado de la interacción entre el ventilador y el sistema completo.

7. No confunda la presión estática con la presión total

La presión estática y la presión total están relacionadas pero no son intercambiables.

La presión total del ventilador incluye el componente de presión de velocidad-, mientras que la presión estática no. AMCA señala que se debe utilizar la definición de presión adecuada al hacer coincidir el rendimiento del ventilador con los requisitos del sistema.

Esto es importante al recibir especificaciones de diferentes ingenieros, proveedores de equipos o proyectos.

Antes de seleccionar el ventilador, confirme:

¿La presión especificada es presión estática o presión total?

También confirme dónde se mide la presión y cómo se calculó la pérdida de presión del sistema.

Una discrepancia aquí puede resultar en la selección de un ventilador que parece correcto en el papel pero que no cumple con los requisitos reales del sistema.

8. Considere la temperatura y la densidad del aire

El flujo de aire y la presión requeridos también deben evaluarse en las condiciones reales del gas.

La temperatura cambia la densidad del gas. El gas de alta-temperatura generalmente tiene una densidad más baja que el aire de temperatura-estándar, lo que afecta el rendimiento del ventilador y los cálculos de potencia.

Para aplicaciones que involucran:

• escape del horno
• Sistemas de calderas
• Sistemas-de chorro caliente
• Gas de proceso de alta-temperatura
• Tratamiento de gases residuales

La temperatura de funcionamiento debe proporcionarse al solicitar una selección de ventilador.

La altitud también puede afectar la densidad del aire y, por tanto, el rendimiento del ventilador. AMCA identifica la densidad del aire como una de las condiciones clave a considerar al seleccionar un ventilador.

Por este motivo, "20.000 m³/h a 2.000 Pa" todavía está incompleto si el fabricante no conoce las condiciones de temperatura y densidad del gas.

9. Verifique la eficiencia del ventilador en el punto de servicio requerido

Dos ventiladores pueden satisfacer el flujo de aire y la presión requeridos, pero tienen diferentes eficiencias.

Si el ventilador funciona muchas horas al día, esta diferencia puede volverse significativa a lo largo de la vida útil del equipo.

La eficiencia del ventilador está fuertemente relacionada con el lugar en el que opera el ventilador en su curva de rendimiento.

Al comparar posibles modelos de ventiladores, verifique:

Eficiencia en el punto de servicio

potencia del motor

Velocidad del ventilador

Horas de funcionamiento previstas

Método de control

El precio de compra más bajo no es necesariamente la solución de menor-coste durante toda la vida operativa.

Para sistemas más grandes o que funcionan continuamente, el consumo de energía merece especial atención.

10. Evite seleccionar demasiado cerca de la región de presión máxima

Técnicamente, un ventilador puede alcanzar la presión requerida, pero aún así ser una mala selección si el punto de trabajo está demasiado cerca de una parte inestable de la curva de rendimiento.

AMCA señala que los ventiladores pueden presentar inestabilidad a la izquierda del punto de presión máxima-y recomienda evitar el funcionamiento en esta región a menos que lo apruebe específicamente el fabricante.

Esta es una de las razones por las que los ingenieros de ventiladores experimentados no se limitan a preguntar:

"¿Puede este ventilador alcanzar la presión requerida?"

También preguntan:

"¿Dónde se sitúa el punto de funcionamiento necesario en la curva del ventilador?"

Esa distinción es importante al comparar diferentes tamaños de ventiladores y diseños de impulsores.

11. Seleccione el tamaño del ventilador según el punto de servicio real

Una vez que se establecen el flujo de aire y la presión, varios modelos de ventiladores pueden ser técnicamente capaces de cumplir con el requisito.

La selección final puede entonces considerar:

• Tamaño del ventilador
• Diseño del impulsor
• Velocidad del ventilador
• potencia del motor
• Eficiencia
• Disposición de la unidad
• Espacio de instalación
• Ruido
• Requisitos de mantenimiento
• Rango operativo esperado

Un ventilador más grande que funcione a una velocidad más baja puede proporcionar ventajas en algunas aplicaciones, mientras que un ventilador más pequeño que funcione a una velocidad más alta puede ser más adecuado cuando el espacio de instalación es limitado.

No existe una regla universal de que el ventilador más grande o el más pequeño sea la mejor opción.

La selección correcta es aquella que proporciona el punto de trabajo requerido con características operativas adecuadas.

12. ¿Qué información debería proporcionarle a un fabricante de ventiladores industriales?

Cuando solicite una cotización de ventilador o una recomendación técnica, proporcione un flujo de aire superior al deseado.

Una especificación útil debería incluir:

Parámetro	Ejemplo
flujo de aire	20,000 m³/h
Presión estática	2.000Pa
Gas	Aire/gases de escape/gases de proceso
Temperatura	80 grados
Polvo	Aire limpio/polvo-aire cargado
Horas de funcionamiento	16h/día
Fuente de alimentación	380 V, 50 Hz, trifásico
Control de velocidad	Velocidad fija/VFD
Instalación	Interior/exterior
Solicitud	Escape/recolección de polvo/tratamiento de gases residuales

Para aplicaciones de transporte de materiales-de alta-temperatura, polvorientas, corrosivas o{1}}, se debe proporcionar información adicional sobre el gas o el material.

Esto le da al fabricante suficiente información para evaluar el ventilador más allá de una simple clasificación de flujo de aire.

Un ejemplo práctico

Supongamos que un sistema de escape industrial requiere:

Caudal de aire: 15.000 m³/h

Presión estática: 1.500 Pa

El proceso de selección sería:

Paso 1: Confirme que 15.000 m³/h es el flujo de aire de diseño requerido.

Paso 2: Calcular las pérdidas de presión a través de los ductos, codos, filtros, compuertas y equipos de proceso.

Paso 3: Confirme que la presión total requerida sea de aproximadamente 1500 Pa en las condiciones de funcionamiento especificadas.

Paso 4: Verifique las curvas de rendimiento del ventilador centrífugo disponibles.

Paso 5: Identificar modelos que puedan proporcionar aproximadamente 15.000 m³/h a 1.500 Pa.

Paso 6: compare su velocidad de funcionamiento, potencia del motor y eficiencia.

Paso 7: Verifique que el punto de operación esté ubicado en una región adecuada de la curva del ventilador.

Paso 8: Confirme la temperatura del gas, la densidad, las condiciones del polvo, la disposición de la transmisión y los requisitos de instalación.

Sólo después de estas comprobaciones se debe seleccionar el modelo de ventilador final.

Conclusión final

Seleccionar un ventilador industrial basándose únicamente en el flujo de aire rara vez es suficiente.

La selección básica debe comenzar con el punto de trabajo: flujo de aire requerido + presión requerida.

A partir de ahí, la curva de rendimiento del ventilador se puede utilizar para determinar si un ventilador centrífugo en particular puede realmente cumplir con el requisito. La resistencia del sistema, la densidad del aire, la temperatura de funcionamiento, la eficiencia del ventilador, el diseño del impulsor, la potencia del motor y las condiciones de instalación determinan si ese ventilador es una buena opción de ingeniería.

Para la ventilación industrial, la recolección de polvo, el tratamiento de gases residuales, los sistemas de calderas, los escapes de alta-temperatura y el transporte de materiales, el flujo de aire y la presión requeridos pueden ser muy diferentes.

El objetivo no es elegir el ventilador con el mayor índice de flujo de aire.

El objetivo es seleccionar un ventilador que funcione con el flujo de aire y la presión requeridos, en las condiciones reales del sistema, en un punto adecuado de su curva de rendimiento.