Quins paràmetres de pressió d'aire són rellevants quan es tria un ventilador radial d'alta pressió

Un ventilador radial d'alta pressió justifica la seva utilització només quan els paràmetres reals de pressió d'aire coincideixen amb els del conducte real.

Pressió estàtica respecte a pressió de velocitat en la selecció

Què significa la pressió estàtica per als sistemes amb conductes

La pressió estàtica és la força de propulsió útil a l’interior d’un tub; és la que fa el treball de moure l’aire contra la fricció. Per a un ventilador radial d’alta pressió, la classificació publicada de pressió estàtica indica quina resistència pot superar l’impulsor mentre encara mou el volum objectiu. La pressió de velocitat és diferent: és l’energia cinètica de l’aire en moviment a la sortida i només es converteix de nou en pressió estàtica quan el flux es frena. En una canonada llarga i ramificada, predomina el component estàtic perquè la majoria de les pèrdues provenen de la fricció amb les parets i dels accessoris, i no de l’acceleració del corrent.

Per què importa la pressió de velocitat a la sortida

La pressió de velocitat augmenta amb el quadrat de la velocitat de l’aire, de manera que petits canvis en la velocitat del conducte produeixen grans penalitzacions de pressió. A la sortida del ventilador, la columna en moviment transporta energia cinètica que es perd llevat que es recuperi mitjançant un difusor. Una sortida estreta manté alta la velocitat i baixa la pressió estàtica, cosa que resulta adequada per a sortides curtes i obertes. Una sortida més ampla redueix la pressió de velocitat i augmenta la pressió estàtica útil per a recorreguts per conductes. Per tant, un ventilador radial d’alta pressió ajustat per a conductes privilegia la sortida estàtica davant de la velocitat bruta de sortida.

Ajustar el ventilador a la corba de resistència del sistema

Per què la resistència del sistema augmenta amb el cabal d’aire

La corba de resistència del sistema representa la pèrdua de pressió en funció del cabal d’aire; puja pronunciadament perquè la pèrdua per fricció augmenta aproximadament amb el quadrat del cabal. Doblar el volum requerit pot exigir fins a quatre vegades més pressió. Per tant, un ventilador radial d’alta pressió s’ha de dimensionar segons la condició més exigent realista, i no segons la mitjana. Els filtres es van carregant amb el temps, afegint resistència que desplaça la corba cap amunt. Ignorar aquest desplaçament fa que el ventilador no subministri prou aire quan el sistema està més brut, just quan la ventilació és més crítica per a la seguretat dels treballadors segons l’OSHA 29 CFR 1910.94.

Com es determina el punt de funcionament

El punt de funcionament es troba on la corba del ventilador talla la corba de resistència del sistema. Representeu totes dues corbes als mateixos eixos de pressió versus volum i llegiu la intersecció: aquest és el cabal d’aire real i la pressió reals subministrats. Si la intersecció cau a l’esquerra del punt de treball, el ventilador és massa feble per al conducte. Si cau molt a la dreta, el motor pot absorbir un corrent excessiu. Representar un ventilador radial d’alta pressió sobre la corba real del sistema elimina aquesta incertesa.

Un taller de acabat metàl·lic al sud de la Xina va ampliar una línia d’extracció de fums fins a nous dipòsits. L’unitat original estava dimensionada només per al recorregut curt, de manera que la corba de resistència del sistema ampliat va pujar per sobre de la capacitat del ventilador i el cabal d’aire a la campana va baixar per sota del nivell necessari per capturar la boira àcida. La solució va consistir a utilitzar un model centrífug d’alta pressió estàtica i, després, verificar el punt de funcionament mitjançant la corba representada. Després de la posada en servei, la captació a la campana va millorar i la línia va complir el pla de ventilació del lloc.

Efectes del disseny de conductes i canonades sobre la demanda de pressió

Com els colzes i els filtres afegeixen resistència

Cada colze, amortidor i pantalla consumeix pressió estàtica. Un canvi de direcció de 90 graus pot equivaldre a diversos metres de canonada recta, i un filtre carregat pot afegir una caiguda de pressió fixa important. Els espais compactes amb molts canvis de direcció necessiten una unitat de major pressió que una canonada recta de longitud equivalent. Les dades de caiguda de pressió dels fabricants de components s’han de sumar a la fricció de la canonada recta per dimensionar el ventilador. Un ventilador radial d’alta pressió especificat sense sumar aquestes pèrdues subministrarà menys del previst.

Elecció entre canonades circulars i rectangulars

El conducte circular reté l’aire amb menys fricció per unitat d’àrea, de manera que necessita una pressió estàtica més baixa per al mateix cabal. El conducte rectangular s’ajusta a sostres ajustats, però té més superfície lateral i pèrdues més elevades. També importa el material: l’acer galvanitzat resisteix el desgast, mentre que l’acer inoxidable 304 és adequat per a serveis corrosius i l’aliatge d’alumini redueix el pes en instal·lacions a la coberta. La tria del conducte modifica la demanda de pressió imposada al ventilador, de manera que s’ha d’establir abans de tancar els càlculs de selecció. El ventilador radial d’alta pressió adequat depèn, en primer lloc, d’aquesta decisió sobre el conducte.

Càlculs de selecció i normes d’assaig

Conversió de Pa a polzades de columna d’aigua

Els catàlegs de rendiment utilitzen unitats diferents: les llistes mètriques indiquen la pressió en pascals (Pa), mentre que moltes especificacions nord-americanes indiquen polzades de columna d’aigua (in. w.g.). La conversió és fixa: 1 in. w.g. equival aproximadament a 249 Pa. Un requisit de 1000 Pa equival aproximadament a 4 polzades w.g. Cal convertir totes les xifres a una única unitat abans de comparar la corba d’un ventilador amb la corba d’un sistema; si no, el punt d’intersecció es llegirà en escales incompatibles. El catàleg d’un ventilador radial d’alta pressió s’ha de llegir en la unitat del projecte abans d’utilitzar-lo.

Aplicació de les normes AMCA 210 i ISO 5801

Aquestes normes defineixen com es prova el rendiment de l’aire dels ventiladors, de manera que les corbes publicades signifiquin el mateix en tots els proveïdors. Les normes AMCA 210 i ISO 5801 estableneixen el mètode de laboratori per mesurar el volum i la pressió, cosa que permet a l’adquirent confiar en el punt de treball indicat. Els graus d’equilibratge del rotor segons la norma ISO 1940 asseguren un gir suau de l’impel·lor a velocitat elevada, i la norma IEC 60529 defineix la classificació IP que protegeix el motor en conductes humits. Les marques CE i UKCA confirmen que el producte compleix les exigències de seguretat elèctrica de la UE i del Regne Unit, mentre que la norma ATEX 2014/34/UE s’aplica on hi ha presència de pols combustible. Un ventilador radial d’alta pressió amb aquestes marques ofereix una base defensable per a la contractació.

Resum de selecció per a equips d’adquisició

Especificar un ventilador radial d’alta pressió ha de començar amb la corba de resistència del sistema, no amb un número de volum del catàleg. Sumi totes les pèrdues estàtiques dels conductes, els colzes, els filtres i els silenciadors, i després converteixi totes les xifres en una única unitat de pressió abans de representar-les gràficament. Iguali el punt de treball resultant amb una corba de ventilador provada segons les normes AMCA 210 o ISO 5801, de manera que el rendiment indicat sigui fiable. Inspeccioni el grau d’equilibratge de l’impulsor, comprovi la classificació IP per a l’entorn previst i revisi la classe del motor segons la norma IEC 60034. Una selecció acústica basada en càlculs adequats evita tant el sota-rendiment com el malbaratament d’energia durant tota la vida útil de l’equip.

Per a la compra, adquireixi l’equipament segons un punt de treball documentat, no segons un número de catàleg; inspeccioni el grau d’equilibratge de l’impulsor i la classificació IP a l’arribada; utilitzi l’equipament dins de la seva gamma de treball representada gràficament; i mantingui els filtres segons un pla programat, de manera que la resistència es mantingui previsible.

Preguntes freqüents

Pregunta

Quin valor de pressió total s’ha de demanar als proveïdors?

Resposta: La pressió total combina els components estàtics i de velocitat i representa l’energia completa que un ventilador ha de subministrar. Els compradors haurien de demanar la pressió estàtica al punt de treball més la pressió de velocitat a la sortida, i després comparar-ho amb la corba de resistència del sistema. Normalment, un ventilador radial d’alta pressió es cotitza en funció de la pressió estàtica, per tant cal confirmar si la xifra del catàleg inclou o no els termes de velocitat. Una denominació clara d’unitats evita seleccions incoherents entre diferents proveïdors.

Pregunta

Per què és més important la pressió estàtica que la pressió de velocitat en sistemes canalitzats?

Resposta: En una canonada llarga, l’aire es mou lentament, de manera que la pressió de velocitat és petita, mentre que la fricció contra la paret consumeix la major part de la pressió estàtica disponible. Per tant, el ventilador ha de superar les pèrdues estàtiques per mantenir el flux. La pressió de velocitat només esdevé significativa en descàrregues obertes a alta velocitat. Especificar en funció de la pressió estàtica alinea l’equip amb la resistència real del sistema i evita dimensionar insuficientment el motor per a la xarxa de canonades real.

Pregunta

Com es llegeix la corba d’un ventilador respecte a la corba de resistència del sistema?

Resposta: Representeu gràficament la corba de pressió-front-volum del ventilador i la corba de resistència del sistema sobre els mateixos eixos. El punt d’intersecció és el punt de funcionament, que indica el cabal d’aire subministrat i la pressió. Si les corbes es tallen a l’esquerra del punt de treball necessari, el ventilador és massa feble; si es tallen molt a la dreta, el motor podria absorbir massa corrent. Una fulla de selecció documentada registra ambdues corbes i les unitats de conversió, facilitant la verificació in situ segons la norma ISO 5801.

Pregunta

Es pot atendre una canonada llarga amb nombrosos colzes mitjançant una unitat radial estàndard?

Resposta: Les canonades llargues afegeixen fricció i cada colze afegeix una caiguda de pressió fixa, de manera que la resistència total del sistema augmenta bruscament amb la longitud i el nombre de canvis de direcció. Cal seleccionar la unitat basant-se en la pèrdua estàtica total, no en el cabal indicat al catàleg. Les canonades circulars i menys canvis de direcció redueixen la demanda. El rendiment verificat segons la norma AMCA 210 confirma el punt de treball declarat abans de la instal·lació, protegint contra la subentrega in situ.

Pregunta

Els conductes circulars redueixen la caiguda de pressió en comparació amb els conductes rectangulars?

Resposta: Els conductes circulars presenten menys superfície de paret per unitat de cabal d’aire, de manera que les pèrdues per fricció són menors per al mateix volum i el ventilador necessita menys pressió estàtica. Els conductes rectangulars s’adapten a espais ajustats, però augmenten la superfície i les pèrdues. La construcció en acer galvanitzat o acer inoxidable 304 manté el recorregut llis, mentre que uns suports adequats eviten la deformació per flexió, que afegiria resistència. La forma del conducte s’ha d’establir abans de finalitzar els càlculs de pressió.