Ventilador centrífugo: especificações do dispositivo e princípio de funcionamento do dispositivo

Com o desenvolvimento do setor industrial, um grande número de processos tecnológicos exigiu o fornecimento de ar forçado.O setor doméstico também não ficou de fora. Alguns tipos de comunicações requerem fornecimento regular de ar fresco.

Uma solução elegante para esse problema foi um ventilador centrífugo, capaz de bombear de forma autônoma a quantidade necessária de massa de ar. Mas como ele é projetado e como funciona? São essas questões que examinaremos em detalhes em nosso artigo.

Consideremos as características de design do dispositivo, suas capacidades, escopo de aplicação e os melhores fabricantes cujos produtos são apresentados no mercado. Também daremos recomendações sobre como escolher o modelo de ventilador apropriado.

A essência de bombear e rarefazer o ar com um ventilador

Ventilador é uma estrutura mecânica capaz de processar o fluxo de uma mistura gás-ar aumentando sua energia específica para posterior movimentação.

Esta arquitetura da unidade permite criar o efeito de injeção ou rarefação do gás de trabalho no espaço através do aumento ou diminuição da pressão, respetivamente (mecanismo de conversão de energia).

A pressão do gás é entendida como um processo interminável de movimento caótico das moléculas do gás, que, atingindo as paredes de um espaço fechado, criam pressão sobre elas.

Portanto, quanto maior a velocidade dessas moléculas, mais impactos e maior será a pressão. A pressão do gás é uma das principais características do gás.

Por outro lado, qualquer gás possui mais dois parâmetros: volume e temperatura. Volume é a quantidade de espaço preenchido por um gás. A temperatura do gás é uma característica termodinâmica que relaciona a velocidade das moléculas e a pressão que elas geram.

Estes “três pilares” baseiam-se na teoria cinética molecular, que é a base para descrever todos os processos associados ao processamento de gases e misturas de gases.

O processo de injeção é uma concentração forçada de moléculas em um espaço confinado além de uma certa norma. Por exemplo, a pressão do ar geralmente aceita na superfície da Terra é de aproximadamente 100 kPa (10⁵ quilo Pascal) ou 760 mm Hg. Arte. (milímetros de mercúrio).

À medida que a altitude acima da superfície da Terra aumenta, a pressão diminui e o ar torna-se rarefeito.

A pressão atmosférica é o peso de uma coluna de ar em relação à área da superfície sobre a qual está localizada. Não massa, mas peso P = mg. Medida por um barômetro, outros tipos de pressão são determinados por um manômetro

A rarefação é o processo reverso de bombeamento, durante o qual as moléculas deixam um sistema fechado. O volume permanece o mesmo, mas o número de moléculas diminui significativamente, portanto, a pressão diminui.

O efeito de bombeamento é necessário para forçar o movimento do ar. É possível movimentar o ar através do efeito de rarefação: para restaurar o equilíbrio de pressão em todo o sistema, as moléculas passam de uma área mais concentrada de moléculas para uma menos concentrada.

É assim que as moléculas de gás se movem.

Para determinar a velocidade do fluxo de ar fora ou dentro de um edifício, muitas vezes é usada uma ferramenta especial - um anemômetro. Um dispositivo indispensável para projetar sistemas de ventilação

Existem vários layouts de sistemas de ventilação, mas eles podem ser divididos em várias classes de acordo com determinados parâmetros:

1. Por nomeação. Existem ventiladores de uso geral e especial. Os ventiladores são usados ​​para o movimento normal do gás. Ventiladores especiais são utilizados para transporte pneumático, transporte de misturas de gases agressivos e explosivos.
2. Por velocidade. Existem rodas com lâminas com velocidades de rotação específicas baixas, médias e altas.
3. Por faixa de pressão. Existem sistemas conhecidos para gerar pressão baixa (até 1 kPa), média (1–3 kPa) e alta (mais de 3 kPa).

Alguns processos industriais e domésticos que utilizam sopradores ocorrem em condições ambientais extremas, pelo que são apresentados os requisitos correspondentes para o equipamento.

Assim, podemos falar de unidades à prova de poeira, à prova de umidade, resistentes ao calor, à corrosão, à prova de faíscas e dispositivos de remoção de fumaça e ventiladores convencionais.

Informações sobre os tipos de ventiladores são discutidas detalhadamente em outro nosso artigo.

Projeto de ventilador centrífugo

O sistema de projeto centrífugo é um mecanismo de bombeamento com arquitetura radial capaz de gerar pressão em qualquer faixa.

Projetado para transporte de gases mono e poliatômicos, incluindo compostos quimicamente “agressivos”.

O design é “revestido” com um invólucro de metal/plástico, chamado de invólucro protetor. O invólucro protege a câmara interna contra poeira, umidade e outras substâncias que podem afetar negativamente o funcionamento da unidade.

Um produto de ventilação de alta qualidade sempre possui uma determinada classe de proteção. O grau de proteção do invólucro (Ingress Protection) é um padrão internacional unificado de qualidade do produto que determina o nível de proteção do equipamento contra influências ambientais.

O ventilador do tipo radial desenvolve uma pressão significativamente maior que a versão axial. Isto se deve à comunicação de uma parte do ar que entra no tambor com a energia gerada durante a transição da entrada para a saída do sistema

O mecanismo é acionado por um motor elétrico ou motor de combustão interna (típico de ventiladores industriais). O método mais comum é um motor elétrico que gira um eixo com um impulsor.

Existem várias opções conhecidas para transmitir movimento rotacional do motor para o impulsor:

• acoplamento elástico;
• Transmissão por correia em V;
• transmissão continuamente variável (embreagem deslizante hidráulica ou indutiva).

Considerando a existência de um grande número de empresas fabricantes que criam sistemas únicos com uma grande variedade de parâmetros dinâmicos, os consumidores têm à sua disposição uma gama bastante extensa de ventiladores.

A caixa possui dois canais principais: entrada e saída. A mistura de gases entra no primeiro canal, entra na câmara, é processada ali e depois sai para o outro

Como resultado do trabalho intensivo dos desenvolvedores, temos uma ampla gama de aplicações para tais máquinas, incluindo:

• sistemas de ventilação e aquecimento em edifícios privados e de vários andares;
• fornecimento e purificação de ar para edifícios não residenciais;
• sistemas de filtragem na agricultura;
• implementação de processos tecnológicos na indústria leve e pesada de diversas direções.

Existem também opções para utilização de sopradores em sistemas de supressão de incêndio e reposição de ar ultrarrápida em espaços confinados.

Esses ventiladores operam com misturas de gases em alta temperatura, o que obriga os fabricantes a incluir na documentação técnica informações sobre a conformidade de seus equipamentos com as normas internacionais.

O design comprovado e simples do mecanismo centrífugo tem uma série de vantagens claras:

• alta confiabilidade e desempenho insuperável;
• facilidade e acessibilidade na manutenção dos equipamentos;
• segurança de integração e operação das unidades;
• custos mínimos para recursos energéticos e reparos em caso de falha.

Além disso, os sopradores possuem um limite de ruído bastante baixo, o que permite sua utilização em condições domésticas.Os ventiladores centrífugos também têm uma vida útil excepcionalmente longa devido à ausência de contato direto das partes funcionais do mecanismo na câmara de trabalho.

Características do ciclo operacional do dispositivo

Vejamos o princípio geral de operação de um soprador centrífugo com design radial. Observe que os especialistas distinguem entre dois designs principais de ventiladores: com posicionamento axial e radial da entrada para a qual o fluxo de ar é sugado.

Isto afeta principalmente a opção de instalação do ventilador no sistema e praticamente não afeta o desempenho geral.

Um ventilador radial pode funcionar tanto com ar comum, que retira do espaço, quanto com fluxo de ar que passa pelo duto de ar (efeito de equilibrar áreas com diferentes pressões)

A entrada axial é típica para sopradores de deslocamento positivo de uso geral. A colocação radial da entrada de fluxo é típica para sopradores de linha principal.

Durante a primeira fase do ciclo de funcionamento do ventilador, o fluxo de ar move-se para a superfície de um impulsor que gira rapidamente. As pás do impulsor dividem o ar em pequenos volumes que se movem dentro da câmara de trabalho.

Aqui a massa de ar se acumula, ou seja, a massa de ar é diretamente comprimida em um pequeno volume.

O próprio design do corpo da unidade possui características próprias.

Os dois formatos de casco mais comuns são conhecidos:

• arredondado;
• espiral.

O formato arredondado da caixa é típico de ventiladores que movimentam uma grande quantidade de ar em um curto tempo de processo. E o formato espiral é inerente aos ventiladores, que comprimem adicionalmente o volume de ar e geram pressão média e alta.

No segundo estágio, o ar é bombeado para a câmara de trabalho. Como se sabe, a um volume constante, com o aumento da massa total das moléculas do gás, o número de colisões das moléculas aumenta e, portanto, a sua velocidade aumenta. Consequentemente, a pressão do gás também aumenta.

A forma e o número de lâminas são de grande importância. Sem exceção, todas as opções de impulsores são testadas em túneis de vento para determinar as condições operacionais ideais

Na fase final, o gás comprimido é retirado da câmara de trabalho até a saída. Em seguida, o ar passa para o duto central e se move na direção indicada.

O processo de rarefação ocorre exatamente ao contrário. O ar é retirado de um duto de ar ou espaço confinado onde uma área rarefeita precisa ser criada e descarregada no ambiente ou outro espaço confinado.

Especificação do ventilador centrífugo

Os sistemas compressores são caracterizados por uma série de diferenças estruturais e dinâmicas que devem ser levadas em consideração ao selecioná-los e implementá-los no sistema de ventilação.

As especificações incluem:

• o design do próprio soprador;
• tipo de motor;
• Bloco de controle;
• colocação do impulsor e transmissão do movimento rotacional do motor;
• ângulo de localização das tubulações de entrada e saída;
• o material com que são feitas as peças do produto, suas dimensões e peso.

Os especialistas também prestam atenção à conformidade dos produtos com as normas internacionais: normas ISO/IEC e GOST, marcações IP, diretivas ATEX, etc.

As características dinâmicas incluem parâmetros técnicos de desempenho do soprador: pressão gerada e coeficiente de queda de pressão, velocidade e temperatura máxima do fluxo, velocidade do eixo e nível de pressão sonora, eficiência e potência do motor

A pressão de descarga é o valor máximo que o ventilador é capaz de criar durante a operação no modo nominal.

P_v =P_SV +P_dv,

Onde: P_v - pressão total, P_SV - Pressão estática, P_dv — pressão dinâmica.

Coeficiente diferencial - a diferença entre a pressão de entrada e a gerada (bar).

O fluxo de ar volumétrico é a quantidade de mistura de gases que se move por unidade de tempo (produtividade). Geralmente calculado em m³/h para produtores nacionais, litro/min para produtores estrangeiros.

A frequência de rotação é o número de rotações completas do impulsor por unidade de tempo. Calculado em pcs/s ou Hz. Deve ser lembrado que o nível de carga do ventilador não deve ultrapassar 75% do máximo.

Trabalhando por muito tempo em modo de sobrecarga com alta velocidade de rotação, o ventilador superaquece e pode falhar rapidamente. Mas esse processo pode ser controlado gerenciando-o a seu critério. Para que isso é usado? Controlador de velocidade fã

A pressão sonora é o nível de ruído das peças rotativas e o atrito do ar entre o metal. Medido a uma distância de 3 metros da fonte quando esta está operando em carga máxima. O ruído deve ser levado em consideração ao escolher um ventilador em funcionamento constante.

A maioria dos equipamentos está equipada com absorvedores de ruído e som de fundo. Padrões de ruído: não mais que 50 dBa para instalações domésticas e não mais que 75 dBa para instalações industriais

Um dos dispositivos com nível de ruído minúsculo é ventilador sem lâmina.

A eficiência do ventilador é o produto dos três coeficientes a seguir:

• perdas no fluxo de ar;
• vazamentos através de frestas na estrutura;
• eficiência mecânica do produto.

Para ventiladores centrífugos, a eficiência geral está na faixa de 0,7 a 0,85, para ventiladores axiais (canais) - não mais que 0,95. Ao escolher um ventilador radial, é necessário levar em consideração o fator de segurança do motor elétrico de 1,2. Ou seja, selecione a potência do motor elétrico 20% a mais que o necessário.

A potência do motor do ventilador é determinada pela fórmula:

N = (Q*P)/(102*3600*eficiência),

Onde: P — produtividade (volume de fluxo de ar), P – pressão gerada.

Seleção do ventilador de acordo com os requisitos

O processo de seleção de equipamentos de ventilação para uma instalação industrial (oficina, hangar) é um processo bastante interessante e complexo que deve ser realizado por um especialista. Características de ventilação de instalações industriais em detalhes revisado aqui.

Já existem soluções prontas para apartamentos comuns e casas particulares. No caso geral (para um apartamento de 2 a 3 quartos) temos a seguinte arquitetura do sistema de ventilação:

• os ventiladores são instalados nas salas, cujo número depende do tamanho das instalações e do número de moradores;
• os difusores de exaustão estão integrados na cozinha e no banheiro e são colocados dutos de ar para a unidade de tratamento de ar.

Um ventilador centrífugo inclui uma unidade de controle, um sistema de filtro para purificação do ar, um motor elétrico e o próprio ventilador radial.

Para o sistema de ventilação acima, são adequados ventiladores de parede da série CF produzidos pela Vents com capacidade de até 120 m3.³/hora

O mercado atual de equipamentos de ventilação é representado por uma ampla gama de empresas estrangeiras: Systemair, Soler&Palau, OSTBERG, Rosenberg, HELIOS, Maico, Ruck Ventilatoren GmbH, AeroStar, Blauberg, Elicent, Rhoss, Frapol, CMT CLIMA, HygroMatik GmbH, Winterwarm, Tecnair LV, AERIAL GmbH, MITA.

Os produtos dessas empresas serão uma excelente solução para problemas de ventilação de qualquer escala.

As marcas nacionais Vents, Elkom, Domovent e Veza não são inferiores a elas na qualidade de produção e confiabilidade dos equipamentos. Se tiver alguma dúvida sobre a exactidão dos cálculos efectuados ou a escolha de um modelo específico, recomendamos que contacte o serviço de apoio de qualquer uma das empresas.

Se for proprietário de um edifício privado de 1 a 2 pisos, edifício industrial ou comercial de área semelhante (restaurante, armazém, cantina, café, escritório), na escolha do equipamento deve ter em consideração o volume das instalações, o taxa de câmbio de ar, comprimento e seção transversal dos dutos principais.

As tarefas de ventilação e remoção de fumaça podem ser facilmente realizadas por sopradores multizonas ou ventiladores de teto da série KROM da empresa Veza, ventiladores da série VN da empresa Vents e outros

Certifique-se de prestar atenção à funcionalidade adicional dos ventiladores centrífugos e à possibilidade de integração em uma variedade de sistemas de ar condicionado.

Assim, os sopradores radiais podem ser equipados com componentes auxiliares:

• temporizadores ajustáveis ​​e interruptores de intervalo, fotossensores e detectores de umidade;
• controladores de velocidade e indicadores de status;
• sensores de sobrecarga de motor elétrico e falta de energia elétrica;
• amortecedores de vibração de mola ou isoladores de vibração de borracha.

Se o ventilador for colocado no interior de um apartamento ou casa, pode ser revestido com um painel decorativo frontal removível em alumínio ou plástico, tendo em conta o interior da divisão.

Para muitos usuários, um critério importante na escolha de um ventilador é o nível de ruído. Você está procurando um ventilador silencioso para seu banheiro? Recomendamos que você se familiarize com a classificação fãs silenciosos.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

No vídeo a seguir, os especialistas da Elcom falam claramente sobre ventiladores centrífugos:

Abaixo está um excelente exemplo de instalação de um ventilador doméstico em um banheiro:

Outra opção para instalar um ventilador doméstico de baixa potência em um apartamento:

O ventilador centrífugo clássico é o resultado de muitos anos de experiência no projeto e produção de equipamentos de ventilação. Esta não é apenas uma excelente solução para a indústria, mas também uma ferramenta ideal de transporte aéreo para instalações residenciais e de escritórios.

Você está pensando em comprar um ventilador centrífugo? Ou notou alguma discrepância no material desmontado? Tire suas dúvidas e esclareça aspectos tecnológicos na seção de comentários.

Ou talvez você já tenha instalado esse ventilador no banheiro? Você está satisfeito com o trabalho dele? Você escolheu a potência correta do aparelho para o seu ambiente? Envie uma foto do seu fã e deixe seus comentários.