Tipos de ventiladores: classificação, finalidade e princípio de funcionamento

O ventilador é a base de qualquer sistema de ventilação artificial. O dispositivo é amplamente utilizado na vida cotidiana e é indispensável em muitas áreas da vida humana.Ao planejar a compra de equipamentos de ventilação, é necessário compreender as especificidades de seu projeto e operação.

O artigo apresentado para revisão descreve detalhadamente os tipos de ventiladores, suas características de design, princípios de funcionamento e finalidade de cada unidade. Iremos informá-lo sobre as áreas prioritárias para a escolha do modelo adequado. Aqui você aprenderá como selecionar um dispositivo dependendo das condições de operação.

Classificação dos ventiladores de acordo com parâmetros básicos

Ventiladores são dispositivos mecânicos projetados para mover, fornecer ou extrair massas de ar e gases. A circulação de ar ocorre devido à diferença de pressão entre os canais de entrada e saída da unidade de ventilação.

Os fãs são usados ​​em todos os lugares. Dispositivos indispensáveis ​​ao organizar complexo de abastecimento e ventilação de exaustão edifícios, soprando elementos de trabalho em aparelhos de ar condicionado e dispositivos de aquecimento.

Os ventiladores são projetados para trabalhar com gases cuja taxa de compressão não exceda 1,15. Ao mesmo tempo, a diferença nos indicadores de pressão na entrada/saída é limitada a 15 kPa - para um valor maior, é utilizado um compressor

A classificação geral das unidades de ventilação é baseada em diferentes parâmetros.

Entre os principais critérios de gradação estão:

• design e princípio de funcionamento do dispositivo;
• finalidade e condições de funcionamento do ventilador;
• método de instalação;
• métodos para conectar o dispositivo ao motor elétrico;
• características técnicas: grau de proteção IP, pressão gerada, consumo de energia, velocidade de rotação, eficiência e nível de pressão acústica.

Com base no tipo de projeto, existem cinco modificações de ventiladores: axial, centrífugo, diagonal, diametral e sem pás.

As unidades diagonais e diametrais são consideradas uma variação de dois grupos principais de unidades de ventilação: axial e centrífuga. Novos produtos sem lâmina são fundamentalmente diferentes de seus equivalentes

Com base nas condições de operação, os seguintes tipos de máquinas sopradoras de gás são divididos:

• aparelhos de uso geral;
• ventiladores para fins especiais.

O primeiro grupo inclui unidades projetadas para trabalhar com fluxos de ar e gases inativos, cuja temperatura não exceda +50°C. O segundo grupo inclui equipamentos especiais: resistentes ao calor, à prova de explosão, à prova de poeira, à corrosão e à remoção de fumaça.

De acordo com o método de instalação, eles distinguem:

• padrão – a instalação é feita sobre um suporte;
• telhado - instalação na cobertura de um edifício;
• duto – colocado dentro do duto de ventilação;
• multizona - modelos projetados para conexão a vários canais de ar.

Motores elétricos são usados ​​para acionar a unidade de ventilação.

Existem várias maneiras possíveis de acoplar o motor ao impulsor:

• conexão direta;
• Transmissão por correia em V;
• engate contínuo.

Depois de determinar o tipo de ventilador adequado, é selecionado um modelo com características técnicas ideais.

São levados em consideração a área de serviço, o local de instalação, o nível de ruído permitido, a umidade do ambiente e a necessidade de proteger o dispositivo de objetos estranhos.

O princípio de funcionamento de diferentes tipos de dispositivos

O principal critério para a escolha de um ventilador é o seu design e princípio de funcionamento. As características de design e nuances técnicas determinam a eficiência do dispositivo, o nível de ruído, a eficiência operacional e a possibilidade de seu uso em determinadas condições.

Unidade axial – ventilador clássico

Ventilador axial (axial) é amplamente utilizado em uso doméstico sistemas de ventilação de casas particulares, em exaustores de banheiro, em exaustores complexos, como elemento de refrigeração para diversos equipamentos e eletrônicos, bem como em túneis de vento e motores de turboventilação na área de aviação.

O design dos modelos caracteriza-se pela simplicidade de execução e pequenas dimensões. Elementos principais: corpo cilíndrico, roda com lâminas e acionamento.O diâmetro interno do cilindro deve garantir a rotação desimpedida do impulsor. O espaçamento entre as lâminas e o alojamento é limitado a 1,5% do comprimento da lâmina rotativa.

Para reduzir as perdas hidráulicas e melhorar as características aerodinâmicas, o projeto é complementado com coletor, difusor e carenagem em ambos os lados do impulsor

Princípio de funcionamento: as lâminas rotativas capturam o ar e empurram-no ao longo do eixo do impulsor. Quase não há movimento dos fluxos de ar na direção radial. O desempenho do equipamento é regulado girando as lâminas.

Características distintivas dos modelos axiais:

• não requerem grande área para instalação;
• consumo econômico de energia;
• baixo nível de ruído;
• facilidade de operação e reparo;
• baixo custo.

As vantagens da operação e uso de ventiladores axiais levaram à sua grande popularidade na vida cotidiana. Modelos de gabinetes para resfriamento de aparelhos elétricos e unidades axiais portáteis com grades são amplamente utilizados.

Para melhorar a troca de ar, ventiladores axiais com painel de parede são instalados em aberturas de parede e outras estruturas de suporte. Os dispositivos podem operar em dois modos: sucção de ar e injeção de ar

Modelo centrífugo - resistência e alta potência

Ventiladores centrífugos (radiais) são altamente eficientes – as unidades são capazes de gerar altas pressões e operar em condições adversas. O design do equipamento inclui os seguintes elementos.

Quadro. A caixa do difusor é feita de chapa rebitada ou soldada. O corpo oco tem formato de caracol em espiral e o desenho inclui tubos de sucção e descarga. Para adicionar rigidez, o invólucro é reforçado com nervuras ou faixas transversais.

A parte superior do “caracol” é fechada com uma caixa adicional ou forrada com painéis de absorção de ruído. Isto é necessário para reduzir o ruído durante a operação da unidade de ventilação.

Roda de trabalho. O rotor de palhetas consiste em dois discos, pás e um cubo.

O desenho da roda determina as condições de utilização do ventilador:

• discless – transporte de fluxos com componentes sólidos;
• disco único – movimentação de meios aéreos com baixo teor de frações sólidas;
• disco duplo – circulação de massas de ar limpo em diferentes faixas de pressão;
• três discos – fornecendo sucção bidirecional.

A roda é fixada ao eixo por meio de cubos. As lâminas são fixadas nos discos e cubos.

Escápulas. As características de desempenho e eficiência da unidade como um todo dependem em grande parte do formato das lâminas:

• asa aerodinâmica – garante silêncio, bom desempenho e resistência do aparelho a altas temperaturas;
• curvado para trás – evita o acúmulo de poeira no interior do ventilador, indicado para uso em ambientes com alta opressão;
• curvados para frente – ventiladores com aletas “frontais” são projetados para trabalhar com grandes volumes de ar e alta pressão, além de serem resistentes à erosão;
• radial - instalações de tamanho compacto e eficiência média, as guias do rotor são tratadas com um composto protetor contra erosão.

Nas rodas com pás “traseiras”, a diferença entre a pressão estática e a pressão total não é grande, portanto seu nível de eficiência é alto. A eficiência operacional chega a 80%.

As lâminas curvadas para frente criam uma alta taxa de fluxo de ar na saída. A unidade mantém 60% de eficiência. A vantagem das pás “dianteiras” é que os parâmetros necessários são obtidos com dimensões menores do ventilador

Nas instalações centrífugas, o ar entra na direção axial e é expelido na direção radial. As massas de ar movem-se sob a influência de forças centrífugas em um corpo cilíndrico.

Todo o processo pode ser dividido em várias etapas:

1. Quando a roda gira, o ar entre o espaço das pás corre para a borda do rotor.
2. Como resultado, uma zona de baixa pressão é formada no centro da roda. Isso leva à absorção de massas de ar externas.
3. No centro da câmara, os fluxos de ar mudam de direção de axial para radial, entrando nos compartimentos entre as pás.
4. Devido à rápida rotação, as massas de ar correm para a parede interna da caixa.
5. A energia cinética é parcialmente convertida em energia de compressão e a velocidade do ar diminui - um fluxo volumétrico de ar se acumula dentro do “caracol” e um excesso de pressão é formado.
6. A massa gasosa corre para o tubo de saída, entra na tubulação e depois na área de trabalho.

As unidades centrífugas são utilizadas em sistemas de abastecimento e exaustão de grandes instalações, garagens, shopping centers e edifícios onde é necessária ventilação contínua e potente.

Unidades radiais são usadas em indústrias perigosas para remover rapidamente o ar contaminado. Por exemplo, em oficinas de marcenaria ou metalurgia, em oficinas de exaustão de fumos e vapores nocivos

Diagonal – uma combinação de ventiladores axiais e radiais

O modelo diagonal é uma síntese de dois tipos de ventiladores: axiais e centrífugos. O impulsor do dispositivo tem um formato especial - a estrutura do impulsor lembra a estrutura de um tambor em um ventilador radial. As pás do impulsor estão localizadas paralelamente ao eixo de rotação.

Os ventiladores combinados têm corpo cilíndrico e são mais semelhantes em aparência aos modelos axiais.No entanto, o seu princípio de funcionamento é diferente devido às características de design do impulsor. O ar primeiro se move ao longo do eixo e depois muda sua direção em 45°.

Devido à injeção centrífuga, a velocidade do fluxo de ar aumenta, o que significa que a eficiência da unidade de ventilação aumenta. O nível de eficiência dos modelos diagonais chega a 80%

A principal vantagem de um ventilador tipo misto é conseguir um compromisso entre características de ruído, desempenho e dimensões do dispositivo.

Na maioria das vezes, unidades centrífugas-axiais são usadas como ventiladores de duto em sistemas de ventilação de pequeno e médio porte com dutos de ar longos. Eles são usados ​​como unidades de exaustão e entradas em sistemas de pressão do tipo alimentação.

Instalação tangencial - fluxo de ar uniforme

Um ventilador tangencial (diametral) consiste em uma carcaça alongada equipada com difusor e bico, e um impulsor tipo tambor com pás inclinadas. O ar se move duas vezes perpendicularmente ao eixo de rotação do cilindro.

A carcaça do modelo diametral lembra a carcaça de um ventilador radial. A diferença é que em uma unidade tangencial o duto de ar fica localizado ao longo do painel lateral

Características distintivas dos dispositivos diametrais:

• alto desempenho aerodinâmico;
• capacidade de fornecer um fluxo uniforme;
• a capacidade de girar o ventilador, escolhendo a direção do fluxo de ar;
• operação silenciosa;
• alta taxa de eficiência - até 60-70%.

Escopo de aplicação: criação de cortinas de ar, fan coils e utilização em sistemas split.

Ventilador sem lâmina - tecnologia inovadora

Ventiladores domésticos sem pás surgiram recentemente no mercado nacional de sistemas de ventilação.O seu princípio de funcionamento é radicalmente diferente das modificações discutidas acima.

A ação do dispositivo inovador baseia-se no desejo do ambiente de equalizar o equilíbrio entre as pressões externas e internas do dispositivo, bem como na tecnologia “multiplicador de ar”

Componentes do dispositivo:

• uma moldura redonda ou oval projetada para atrair e ejetar massas de ar;
• base para fixação da moldura;
• miniturbina montada na base do ventilador;
• motor.

O ventilador inovador funciona segundo o seguinte princípio:

1. Após ligar o motor, a turbina é acionada.
2. À medida que a turbina gira, ela aspira ar através de perfurações na carcaça base.
3. Sob a influência da turbulência, o ar acelera 15 vezes e sai pelas fendas de saída localizadas ao longo do perímetro da moldura.

As correntes de ar contornam a superfície do anel e avançam na direção desejada.

Devido às propriedades aerodinâmicas do dispositivo de ventilação, o ar lateral e atrás da estrutura anular é aspirado para o fluxo de ar resultante

Comparado aos modelos tradicionais ventiladores sem pás tem uma série de vantagens:

• ajuste suave da intensidade do fluxo de ar;
• comodidade e segurança absoluta de uso;
• mudar a direção do ar ajustando a posição do anel;
• eficiência operacional - o consumo de energia é 20% menor em comparação aos modelos axiais.

As principais desvantagens do aparelho: alto custo e alto nível de ruído.

Dependência das condições de operação

Na hora de escolher um ventilador é importante levar em consideração as condições de seu uso. Instalações altamente especializadas foram desenvolvidas para uso em ambientes agressivos.

Unidades para uso normal

Os ventiladores de uso geral são feitos de aço carbono.

Os dispositivos são permitidos para instalação sujeitos às condições operacionais obrigatórias:

• teor de poeira no ar para unidades radiais – não superior a 0,01 g/m cúbico, para dispositivos axiais – até 0,01 g/m cúbico;
• temperatura ambiente de trabalho – até +50°С;
• ausência de componentes explosivos quimicamente agressivos, fibras e partículas pegajosas no ar.

O ambiente gás-vapor-ar não deve provocar processos de corrosão acelerados, a taxa permitida de destruição do metal é de 0,1 mm por ano. Se a temperatura de operação subir acima do valor limite, o funcionamento do motor, que geralmente está localizado no fluxo de massas de ar em movimento, deteriora-se.

Existem ventiladores de aço resistentes ao calor para uso geral. A temperatura máxima do trem transportado é de até +200°C. Os produtos nacionais são marcados com as letras “Zh” e “Zh2”

Modelos de uso geral são usados ​​em sistemas aquecimento de ar e ventilação de edifícios públicos, residenciais e industriais, bem como para outros fins sanitários e técnicos.

Unidades de ventilação para fins especiais

Os ventiladores para fins especiais são geralmente divididos em cinco grupos:

• empoeirado;
• resistente ao calor;
• a prova de explosão;
• resistente a corrosão;
• extratores de fumaça.

As unidades de poeira são usadas para limpar massas de ar de poeira e partículas de sujeira: serragem de madeira e metal, escória de soldagem, resíduos de grãos. O fluxo de ar, passando pelos bicos, muda sua direção de axial para radial. Devido à força centrífuga, a velocidade do fluxo de ar também muda.

Os dispositivos contra poeira são feitos de latão, aço carbono ou aço inoxidável. A temperatura máxima do ambiente de trabalho é de +80°C. Existem modelos de tipo misto: poeira, à prova de explosão e resistente ao calor

Ventiladores radiais de baixa potência são instalados em veículos que transportam composições de grãos. Dispositivos de alta pressão são usados ​​em grandes oficinas de produção.

As unidades resistentes ao calor são projetadas para movimentar ar cuja temperatura excede +80°C.

Devido às duras condições de operação, os ventiladores devem ter características especiais:

• isolamento térmico do motor elétrico e sua retirada do fluxo de ar;
• alto nível de proteção do motor – IP44 e superior;
• produção de elementos estruturais em materiais resistentes ao calor (poliamida resistente ao calor, liga de alumínio, aço inoxidável ou aço carbono);
• ampla faixa de temperaturas operacionais.

Ventiladores resistentes ao calor são usados ​​em móveis sistemas de ventilação de banho e saunas, retirada do ar de exaustão em alta temperatura de lareira ou fogão, retirada dos produtos da combustão das áreas de produção.

As unidades resistentes ao calor podem ter um design axial ou radial. Na maioria das vezes, ventiladores de alta temperatura são usados ​​​​em dutos de ventilação, mas existem modificações que são montadas sem dutos de ar

O equipamento de ventilação à prova de explosão é projetado para remover misturas de gases explosivas. Esta categoria inclui composições nas quais, quando a menor partícula se inflama, todo o volume restante de gás se inflama.

Os requisitos de segurança contra explosão para equipamentos elétricos são regulamentados pelas diretivas ATEX EC. Dependendo do grau de risco de explosão da área, as unidades de ventilação podem ser protegidas por:

• enchimento de quartzo ou óleo dos invólucros das peças condutoras;
• vedação com composto – material polimérico;
• revestimentos à prova de explosão.

Os materiais usados ​​para fabricar coletores de admissão, impulsores e carcaças são aço inoxidável, ligas de alumínio e grupos de materiais diferentes: aço inoxidável-latão, bronze, plástico eletricamente condutor.

Materiais diferentes são combinados de tal forma que uma faísca não pode ocorrer ao bater ou esfregar uns contra os outros

Os ventiladores resistentes à corrosão são projetados para transportar misturas ar-gás agressivas e não explosivas, com baixo teor de poeira e ausência de componentes fibrosos e pegajosos.

Materiais para fabricação de peças do aparelho: ligas de titânio, polipropileno, plástico vinílico. Opcionalmente, os elementos de trabalho são pulverizados com um revestimento anticorrosivo - aço resistente à corrosão grau 08X13 ou liga de titânio.

Âmbito de aplicação dos ventiladores “antiferrugem”:

• metalurgia ferrosa;
• linhas tecnológicas para produção de fertilizantes minerais;
• produção de carbono;
• fornecimento de ar para caldeiras com composição em ebulição;
• organização da circulação do vapor d'água com impurezas de fenol, álcalis e sulfeto de hidrogênio;
• linhas de coquerias.

Os ventiladores de extração de fumaça são unidades poderosas à prova de fogo integradas ao sistema de ventilação de um edifício e funcionam para soprar a fumaça para fora da sala. As unidades estão sujeitas a elevados requisitos técnicos.

Em caso de incêndio, o ventilador deve funcionar continuamente durante 2 horas a uma temperatura do ar soprado até +400°C. Quando a temperatura sobe para +600°C – até 1 hora

Âmbito de aplicação: sistemas de ventilação de fumos para edifícios para diversos fins. Os “exaustores de fumaça” são instalados no telhado da sala por meio de um flange de montagem e conectados aos dutos de exaustão de fumaça.

Dependendo do projeto do ventilador, a emissão de fumaça em duas ou quatro vias pode ser realizada no sentido horizontal ou vertical. É possível operar as unidades no modo de ventilação geral da casa.

Tipos de ventiladores por método de instalação

Conforme indicado acima, de acordo com o método de instalação, os dispositivos de ventilação são divididos em 4 grupos: padrão, telhado, duto e multizona.

Os ventiladores convencionais geralmente vêm completos com uma estrutura de suporte ou suporte. A sua instalação não causa dificuldades.

As unidades de cobertura são instaladas na cobertura de um edifício e atuam como elo final no sistema de ventilação do edifício. Esses ventiladores estão expostos a fatores externos negativos (chuva, neve, rajadas de vento), por isso são feitos de materiais especialmente duráveis. Quase todos os modelos estão equipados com um cone protetor para evitar entupimento da caixa.

Os dispositivos de ventilação do telhado operam segundo um princípio axial ou centrífugo. A primeira opção é mais utilizada para ambientes normais, e a segunda – para ambientes empoeirados e agressivos.

Ao escolher um ventilador de teto, leve em consideração as especificidades do ambiente que está sendo equipado. Por exemplo, um modelo com baixo nível de ruído é selecionado para um jardim de infância, hospital ou escola. Para uma oficina de produção, a prioridade será a potência do equipamento.

As unidades de ventilação de duto são colocadas em dutos de ventilação e fornecem exaustão e fornecimento de ar através do sistema de dutos de ar. O projeto dos ventiladores de duto é geralmente do tipo diagonal ou radial, menos frequentemente - axial.

A escolha do dispositivo é feita em função do formato do duto de ar. As unidades são produzidas para eixos redondos, quadrados e retangulares.

Os ventiladores de duto retangulares ou quadrados são feitos de metal, os ventiladores redondos são feitos de plástico.A caixa de metal é resistente ao desgaste e durável, e a caixa de plástico é menos barulhenta

As unidades de ventilação multizona estão equipadas com uma caixa que permite a ligação de diversas condutas de ar de aspiração provenientes de diferentes zonas. Esses ventiladores são indispensáveis ​​​​em ambientes onde é necessária a instalação de exaustor em ambientes diferentes, mas existe apenas um duto de exaustão.

As unidades multicanais permitem otimizar o complexo de dutos de ar, reduzir os custos de capital e a intensidade de trabalho dos trabalhos de organização do sistema de ventilação de uma casa

Um benefício adicional é a facilidade de uso. É necessário fazer a manutenção de um ventilador, não de vários.

Variedades de modelos de ventilação doméstica

Os ventiladores domésticos são ainda classificados de acordo com o local de instalação.

Janela. O dispositivo é montado em uma janela ou parede próxima a uma janela; não há duto de ar. Esses equipamentos são utilizados principalmente em instituições públicas: cafés, cabeleireiros, etc. A auto-instalação em janelas de PVC instaladas é problemática.

Os ventiladores de janela são produzidos com perfis redondos e quadrados. Alguns modelos estão equipados com uma válvula de retenção que impede a entrada de poeira na casa

Cozinha. Remove fumos e vários odores que surgem durante o cozimento. O ventilador é montado diretamente no exaustor. Com base no design, existem exaustores planos, domos e embutidos. Os ventiladores de cozinha devem ser resistentes ao calor e possuir tela de proteção externa.

Equipamentos de banheiro. Para aumentar a eficiência do escapamento ventilação de banheiro e banheiro ventiladores suspensos de parede e teto são usados. As unidades compactas são econômicas e fáceis de instalar.

A parte interna da caixa é colocada no duto de ventilação, e a parte externa se projeta e é coberta por uma grade de ventilação. No banheiro é aconselhável utilizar ventilador com sensor hidráulico

Independentemente do tipo de ventilador escolhido, deve ser dada especial atenção à marcação do dispositivo, nomeadamente ao grau de proteção IP. O padrão IP caracteriza a segurança dos equipamentos em ambiente não agressivo.

O primeiro dígito tem um valor na faixa de 0 a 6 e indica o nível de proteção contra penetração de objetos estranhos, poeira e contato com as mãos

O nível de proteção contra entrada de umidade na caixa é indicado pelo segundo dígito da marcação.

Existe uma grande probabilidade de penetração de água em dispositivos com valor “0”. Sua instalação é permitida apenas em ambientes “secos”. O mais alto grau de proteção “8” garante a segurança do ventilador quando totalmente imerso em água

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

Vídeo nº 1. Princípio de funcionamento e vantagens competitivas de um ventilador sem pás:

Vídeo nº 2. Projeto do ventilador centrífugo VTsUN:

Vídeo nº 3. Projeto de ventilador de duto redondo:

O design do modelo e as características técnicas e operacionais dos ventiladores permitem-nos selecionar o equipamento ideal tanto para uso doméstico como industrial. Os projetos das unidades de ventilação são constantemente aprimorados, adaptando-se às necessidades dos clientes.

Você teve alguma dúvida ao ler o artigo? Gostaria de nos informar sobre nuances úteis na escolha do equipamento? Por favor, escreva comentários no bloco abaixo.