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M A N U A L TÉ CN IC O 2 ÍNDICE CONTEÚDO Total de Págs. BT-01 - O que é um Ventilador - Terminologia de Definição de Ventiladores 4 BT-02- Leis dos Ventiladores 7 BT-03 - Curvas de Desempenho de um Ventilador Curvas de Resistência do Sistema Instabilidade do Sistema, instabilidade do Ventilador e Paralelismo 5 BT-04 - Tipos de Ventiladores 4 BT-05 - Seleção de Ventiladores Selecionando o tipo de Ventilador Requisitos de uma Consulta de Ventilador 5 BT-06 - Efeitos no Sistema na Aspiração do Ventilador Efeitos no Sistema na Descarga do Ventilador 7 BT-07 - Vida dos Rolamentos dos Ventiladores 2 BT-08 - Características dos Sistemas de Ventilação dos Ventiladores 3 BT-09 - Desbalanceamento Residual Permissível 3 BT-10 - Cálculo da Potência Sonora do Ventilador 3 BT-11 - Modulação do Desempenho do Ventilador 4 BT-12 - Arranjos de Ventiladores 7 BT-13 - Rotação Crática dos Eixos 4 BT-14 - Torque de Partida do Ventilador 3 BT-15 - Fundamentos de Ruído 10 BT-16 - Efeitos do Sistema na Aplicação de Ventiladores Industriais 6 O QUE É UM VENTILADOR 1 - 4 m ventilador é uma máquina que produz fluxo Ventiladores para aquecimento, ventilação e ar de gás com duas ou mais pás fixadas a um condicionado, inclusive em sistemas de alta Ueixo rotativo. Os ventiladores convertem a velocidade ou de alta pressão, raramente atingem energia mecânica rotacional, aplicada aos seus mais que 2.500 - 3.000 Pa (250 a 300 mm de coluna eixos, em aumento de pressão total do gás em de água). movimento. Esta conversão é obtida através da alteração do momento do fluido. Há três componentes principais em um ventilador: o propulsor (também chamado de rotor), o meio de Os códigos de teste de potência da Sociedade acioná-lo e a carcaça. Americana de Engenheiros Mecânicos (ASME) limitam a definição de ventilador a máquinas que Para prever com razoável exatidão o desempenho de aumentam a densidade do gás em no máximo 7% à um ventilador na instalação, um projetista deve saber: medida que percorre o trajeto desde a aspiração até a descarga. Este é um aumento de aproximadamente (a) Como o ventilador foi testado e qual 7.620 Pa (762 milímetros de coluna d´água) com procedimento (norma) foi seguido. base no ar padrão. Para pressões superiores a 7.620 Pa (762 milímetros de coluna d´água), o dispositivo (b) Os efeitos que o sistema de distribuição de ar de movimentação do ar é um compressor ou terá no desempenho do ventilador. soprador. Existem muitas outras definições, com limites de pressão distintos, sendo que o Brasil não Ventiladores de tipos diferentes, ou ainda adota, oficialmente, nenhuma especificamente. ventiladores do mesmo tipo fornecidos por fabricantes diferentes, não irão interagir com o sistema da mesma maneira. TERMINOLOGIA E DEFINIÇÕES DOS VENTILADORES Ar Padrão (Sistema Internacional) r seco a 20ºC e 101,325 kPa. Sob essas condições, o ar seco tem uma densidade de 3A massa de 1,204 kg/m . Pressão Relativa - Coluna d’água (ca) É a medida de pressão acima da atmosférica expressa como a altura de uma coluna de água em mm (ou polegadas). A pressão atmosférica ao nível do mar iguala-se a 10.340 mm (407,1 polegadas) de água ou 10m (33,97 pés) de água (Fig 1). Pressão Estática (Pe) É a diferença entre a pressão absoluta em um determinado ponto em uma corrente de ar ou câmara pressurizada e a pressão absoluta da atmosfera ambiente, sendo positiva quando a pressão neste ponto estiver acima da pressão ambiente e negativa quando estiver abaixo. Atua igualmente em todas as direções, independente da velocidade do ar e é uma medida da energia potencial disponível em uma corrente de ar. Água Vácuo Pressão Atmosférica 10.340 mm de coluna d’água ao nível do mar Fig.1 - Pressão Atmosférica BOLETIM TÉCNICO Nº 1 Pressão de Velocidade/Pressão Dinâmica É a pressão exigida para acelerar o ar da velocidade zero para alguma velocidade e é proporcional à energia cinética da corrente de ar. A pressão de velocidade apenas será exercida na direção do fluxo de ar e é sempre positiva (Fig 2). 2 Pd = V para ar padrão 1,3 Onde: Pd = pressão dinâmica em Pa V = velocidade em m/s Ou 2 Pd = ( r V ) / 2g Onde: Pd = pressão dinâmica em mmca V = velocidade em m/s 3 r = densidade de 1,204 kg/m g = acelereção da grav idade de 2 9,81 m/s Pressão Total Soma algébrica da pressão dinâmica e estática. É uma medida da energia total disponível na corrente de ar. (Fig. 3) Pressão Total do Ventilador Diferença algébrica entre a pressão total média na descarga do ventilador e a pressão total média na aspiração do ventilador. É a medida da energia mecânica total acrescentada ao ar ou gás pelo ventilador. A Fig. 4 mostra como isto é medido. Vazão (Q) É a quantidade de ar ou gás, em volume, movimentada pelo ventilador na unidade de tempo, portanto independente da densidade do ar. A unidade 3 3 usual é m /h, mas no SI o correto é utilizar m /s. Tubo de Impacto Ventilador Tubo de Impacto Pt Fluxo de Ar Fig.4 - Pressão Total do Ventilador 2 - 4 Pt=Pe+Pd Fig.3 - Pe, Pd e Pt num ponto Pe Pe Pe Pe Pe Pe Pt Pd BOLETIM TÉCNICO Nº 1 Fig.2 - Pressão Dinâmica do Ventilador Pressão Total Pressão Dinâmica Pressão Estática Pressão Dinâmica = Pressão Total - Pressão Estática Pressão Estática do Ventilador A pressão estática do ventilador (Fig. 5) é uma grandeza usada na medição do desempenho de ventiladores e não pode ser medida diretamente. É a pressão total do ventilador menos a pressão dinâmica correspondente à velocidade média do ar na descarga do ventilador. Observa-se que não é a diferença entre a pressão estática na descarga e a pressão estática na aspiração, isto é, não é a pressão estática do sistema externo. Potência Absorvida pelo ventilador (Pabs) É a potência real que um ventilador requer para mover um dado volume de ar a uma determinada pressão. Pode incluir a potência absorvida por correias em V, acessórios e quaisquer outras exigências de potência além do suprimento de força do ventilador. Onde: h= rendimento total do ventilador t 3 Q = vazão em m /s Pt = pressão total em Pa Pabs = potência em kW Ou Onde: h= rendimento total do ventilador t 3 Q = vazão em m /h Pt = pressão total em mmca Pabs = potência em cv Rendimento Estático (h ) e É a potência estática dividida pela potência absorvida do ventilador. Rendimento Total (h ) t Também chamado de rendimento mecânico, ou simplesmente rendimento. É a razão da saída de potência sobre o suprimento de potência. = Q 1.020 x Pt h t Pabs = Q 270.000 x Pt h t Pabs 3 - 4 ht 270.000 x Pabs = Q x Pt he Suprimentos de Força 270.000 x Pabs = Saída de Força = Q x Pe BOLETIM TÉCNICO Nº 1 Fig.5 - Pressão Estática do Ventilador Tubo Estático PeVentilador Tubo de Impacto Fluxo de Ar Pe Q Pe=0 Fig.7- Descarga Livre Fig.6 - Pressão Estática com Vazão Nula Pe Q Pressão Estática com vazão nula Condição de operação em que a descarga do ventilador encontra-se completamente fechada, resultando em nenhum fluxo de ar. (Fig. 6). Condição de descarga livre Nesta condição de operação a pressão estática através do ventilador é zero, e a vazão é máxima. (Fig 7). Intervalo de Aplicação É o intervalo de vazões e pressões de operação, determinado pelo fabricante, no qual um ventilador irá operar satisfatoriamente. (Fig. 8) O intervalo de aplicação típica para ventiladores centrífugos com pás voltadas para a frente é de 30% a 80% da vazão máxima, para ventiladores inclinados para trás é de 40% a 85% da vazão máxima e para ventiladores com pás radiais de 35% a 80% da vazão máxima. Velocidade Periférica (Vp) É igual a circunferência do rotor multiplicada pela RPM do ventilador e é expressa em m/s. (Fig. 9.) Onde : D = diâmetro do rotor em metros N = velocidade em RPM Fig.8 - Intervalo de Aplicação Intervalo de AplicaçãoPressão Estática 0 Q D RPM Fig.9 - Velocidade Periférica 4 - 4 Vp 60 = p x DN OTAM VENTILADORES INDUSTRIAIS LTDA. Av. Francisco S. Bitencourt, 1501 Fone: (51) 3364.5566 - Fax: (51) 3364.1264 Caixa Postal 7056 - CEP: 91150-010 - Porto Alegre - RS e-mail: comercial@otam.com.br www.otam.com.br BOLETIM TÉCNICO Nº 1 LEIS DOS VENTILADORES 1 - 7 ão é exeqüível testar o desempenho de cada Mudanças na Rotação do Ventilador tamanho de ventilador de uma linha de um Nfabricante, em todas as velocidades às quais Primeiramente, devemos considerar as leis para ele pode ser aplicado. Nem tampouco é possível ventiladores aplicadas a uma mudança apenas na simular cada densidade do ar de aspiração que pode rotação (sistema constante) em determinado ser encontrada. ventilador e em determinado sistema utilizando ar numa dada densidade. (Fig. 1) Felizmente, de acordo com o uso das Leis dos Ventiladores, é possível prever com boa precisão o desempenho de um ventilador em outras velocidades e densidades diferentes daquelas do teste de desempenho original. É importante observar-se, entretanto, que essas Leis se aplicam a um determinado ponto de operação segundo a característica do ventilador. Elas não podem ser usadas para prever outros pontos nesta curva característica, ou seja, as leis dos ventiladores calculam o novo ponto de operação do ventilador O rendimento não é alterado.dentro da curva de mesmo rendimento. Estas Leis são mais freqüentemente usadas para calcular mudanças na vazão, pressão e potência de um ventilador quando o seu tamanho, velocidade ou densidade do gás forem alterados. As Leis dos Ventiladores serão exatas para ventiladores com proporcionalidade geométrica; entretanto, uma vez que as tolerâncias normalmente não são proporcionais, um desempenho levemente melhor é normalmente obtido quando for projetado a partir de um determinado tamanho de ventilador para um tamanho maior. Equações das leis dos ventiladores: Onde: Q=vazão P = pressão (total, estática ou dinâmica) d=densidade do gás N=rotação do ventilador D=diâmetro do rotor W=potência do ventilador Q = Q 2 1 x( (NN2 1 x( ( D D 2 1 3 P = P 2 1 x ( (NN2 1 x( ( D D 2 1 22 x( (dd2 1 W= W 2 1 x ( (NN2 1 x( ( D D 2 1 53 x( (dd2 1 Q = Q 2 1 x( (NN2 1 P = P 2 1 x ( (NN2 1 2 W= W 2 1 x ( (NN2 1 3 Intervalo de Aplicação P 2 P 1 P @ N 2 Curva do Sistema 1 P @ N 1 Q 1 Q 2 Fig.1 - Mudança na RPM BOLETIM TÉCNICO Nº 2 2 - 7 Mudanças no Tamanho do Ventilador As Leis dos Ventiladores contêm mudanças no desempenho devido a mudanças proporcionais no tamanho do ventilador, baseando-se numa velocidade periférica constante, com rotação, densidade de ar e proporções do ventilador constantes e um ponto de operação fixo. (Fig 2.) São usadas principalmente por projetistas de ventiladores e raramente têm aplicação na seleção ou aplicação dos equipamentos. As Leis dos Ventiladores também referem-se a mudanças no desempenho devido a mudanças proporcionais no tamanho do ventilador, porém baseando-se na rotação do ventilador, densidade do ar e proporções do ventilador contantes e ponto de operação fixo. (Fig. 3) Geralmente são usadas pelos fabricantes de ventiladores para gerar dados quanto ao desempenho para "famílias" de ventiladores geometricamente proporcionados. Mudanças na densidade do ar A seguir, considera-se o efeito da mudança na densidade do ar sobre o desempenho do ventilador, sendo que três leis se aplicam a esta situação. Q = Q 2 1 x( (WW2 1 Q 1 x( (DD2 1 2 P = P 2 1 N = N 2 1 x ( (DD12 Q = Q 2 1 x( (DD2 1 3 P = P 2 1 x( (DD2 1 2 W= W 2 1 x ( (DD21 5 P =P 21 Q 2 Q 1 2 Ventilador D 1 Fig.2 - Mudança no Diâmentro do Rotor (velocidade periférica constante) BOLETIM TÉCNICO Nº 2 Fig.3 - Mudança no Diâmetro do Rotor (rotação constante) Q 1 Q 2 P 2 P 1 Ventilador D1 Ventilador D2 3 Ventilador D2 Leis dos Ventiladores (Fig. 4) com volume, sistema, tamanho do ventilador e rotação constantes. A vazão do ventilador (Q) não será alterada em virtude da densidade. Um ventilador é uma máquina de volume constante e produzirá a mesma vazão independentemente da densidade do ar. As Leis dos Ventiladores (Fig. 5) com pressão, sistema e tamanho do ventilador constantes. Rotação variável. As Leis dos Ventiladores (Fig. 6) para vazão constante, sistema constante e tamanho fixo do ventilador. Rotação do ventilador variável. As Leis dos Ventiladores das figuras 4 e 6 são a base para selecionar ventiladores que não os de densidade de ar padrão, usando as tabelas de catálogo dos ventiladores que se baseiam em ar padrão. P = P 2 1 x( (WW2 1 P 1 x( (dd 2 1 Q = Q 2 1 Fig.4 - Efeito da Mudança na Densidade (vazão constante) Q 1 Q 2 P 2 P 1 Ventilador D1 3 Q = Q 2 1 x( (NN2 1 = Q 1 x( (WW2 1 P = P 2 1 = Q 1 x( (dd1 2 Fig.5 - Mudança na Densidade (pressão estática constante) P @ d 1 P @ d 2 1 Si st em a d 2 Si st em a d Q 2 Q 1 5P = P21 Fig.6 - Mudança na Densidade (vazão constante) Q = Q 2 1 x( (NN2 1 = Q 1 x( (PP 2 1 = Q 1 x( (dd1 2 W = W 2 1 x ( (dd1 2 2 3 - 7 BOLETIM TÉCNICO Nº 2 Ventilador D2 Q 1 Q 2 6 P 2 P 1 P @ d e N 2 2 P @ d e N 1 1 Sistema @ d 1 S is te m a @ d 2 4-7 Exemplo No. 1 Exemplo No. 2 Um ventilador para ar condicionado está operando a Um ventilador está operando a uma velocidade de uma velocidade de 600 rpm contra uma pressão 2.715 rpm a uma temperatura de 20ºC contra uma estática de 500 Pa e exigindo potência de 6,50 kW. pressão estática de 300 Pa. Está liberando 3.560 m³/h Está liberando 19.000 m³/h nas condições padrão. e requer 2,84 kW. Um motor de 5 kW está alimentando Para manusear uma carga térmica de ar o ventilador. O sistema está com pouca capacidade condicionado maior que a planejada originalmente, porém o proprietário não quer gastar dinheiro para mais ar se faz necessário. A fim de aumentar a vazão mudar o motor. Qual é a capacidade máxima que se de ar para 21.500 m³/h, quais são os novos valores pode chegar no seu sistema com o motor 5 kW para a rotação do ventilador, a pressão estática e a existente?Qual é o aumento de rotação permitido? potência? Qual será a vazão e qual será a pressão estática sob as novas condições? Q = Q 2 1 x ( ( N N 2 1 N = N 2 1 x ( ( Q Q 2 1 = 600 x (21.500/19.000) = 679 RPM P = P 2 1 x ( (NN2 1 2 =500 x (679/600) = 640Pa 2 W= W 2 1 x ( (NN2 1 3 =6.50 x (679/600) = 9.42 kW 3 Fig.8 - Mudança na RPM 440 P 300 2.714 RPM 3.280 RPM 3.560 4.300 Curvas do Ventilador Curvas do Sistema N = N 2 1 x ( ( W W 2 1 = 2.715 x (5,0/2,84) = 3.280 rpm 1/3 1/3 Q = Q 2 1 x ( ( N N 2 1 = 3.560 x (3.280/2.715) = 4.300 m³/h P = P 2 1 x ( ( N N 2 1 2 = 300 x (3.280/2.715) = 440Pa 2 BOLETIM TÉCNICO Nº 2 6,50 kW Fig.7 - Mudança na RPM 640 P 500 600 RPM 679 RPM 9,42 kW Curvas kW Curvas do Ventilador Curvas do Sistema Q x 10 3 19 21.5 Exemplo No. 3 Um fabricante de ventiladores deseja projetar os dados obtidos por um ventilador de 400 mm de diâmetro para um ventilador de 800 mm de diâmetro. Em um ponto de operação, o ventilador de 400 mm entrega 7.750 m³/h a 20ºC contra uma pressão estática de 100 Pa. Isto requer 694 rpm (velocidade periférica = 14,53 m/s) e 1,77 kW. Qual será a vazão projetada, a pressão estática, a potência e a velocidade periférica (Vp) para um ventilador de 800 mm na mesma rotação? Exemplo No. 4 Um ventilador aspirando ar de um forno está entregando 18.620 m³/h a 116ºC contra uma pressão estática de 250 Pa. Está operando a 796 rpm e requer 9,90 kW. Presumindo-se que o forno perca seu calor e o ar seja de 20ºC, o que acontece com a pressão estática e a potência absorvida pelo ventilador? Densidade do ar de 20ºC = 1,2 kg/m3 Densidade do ar de 116ºC = 0,9 kg/m3 Estas, mais as equações do exemplo 1, são as leis usadas para projetar dados de catálogo, para muitos diâmetros e rotações, a partir de um teste em um único ventilador em uma única velocidade. Q = Q 2 1 x ( ( D D 2 1 3 P = P 2 1 x ( ( D D 2 1 2 W = W 2 1 x ( ( D D 2 1 5 = 7.750 x (800/400) = 62.000 m³/h 3 = 100 x (800/400) = 400 Pa 2 = 1,77 x (800/400) = 56,64 kW 5 DVp= 2 1 x ( ( D 2 1 = 14,53 x (800/400) = 29,06 m/s Vp Fig.9 - Mudança no Diâmetro Curvas do Ventilador P 400 100 7.750 62.000 800 400 Q = Q =18.620 m³/h 2 1 P = P 2 1 x ( ( d d 2 1 = 250 x (1,2/0,9) = 335 Pa W = W 2 1 x ( ( d d 2 1 = 9,9 x (1,2/0,9) = 13,2 kW 5 - 7 BOLETIM TÉCNICO Nº 2 Este exemplo ilustra porque o motor do ventilador A partir da tabela do catálogo do ventilador, veremos deve ser sempre selecionado na potência em que, para entregar 15.200 m³/h com 225 Pa, serão densidade máxima, a qual estaria na temperatura de necessárias 1.120 rpm. A potência exigida é de 8,07 ar mais baixa esperada. kW. A rotação está correta em 1.120 rpm, mas uma vez que o ventilador está lidando com ar menos Exemplo No. 5 denso, então: Um engenheiro especifica que quer 15.200 m³/h a uma pressão estática de 200 Pa, com temperatura de 49ºC e a uma altitude de 300 m. Determine a rotação do ventilador e sua potência. (Dica: há duas maneiras de resolver este problema, usando-se as Leis dos Ventiladores mostradas na Fig.4 ou 6). Observe também, a partir deste exemplo, que a perda de carga do sistema varia diretamente com a Usando-se as Leis dos Ventiladores 4 (Fig. 11): densidade do ar. Para entrarmos nas tabelas dos ventiladores nos Usando-se a Lei para Ventiladores 6 (Fig. 12): catálogos do fabricante que se baseiam no ar padrão, devemos determinar a pressão estática que seria Neste caso, presuma que a condição de operação é a exigida com ar padrão. padrão para determinar a rotação e a potência no catálogo. Dessa forma, a potência e a pressão A partir de um gráfico de proporções de densidade do estática do catálogo serão corrigidas de acordo com ar, nós encontraríamos: a Lei para Ventiladores 6. Densidade Real Densidade Standard = 0,88 P = P std x( ( d dreal real std = 200 = 227 Pa, digamos 225 0,88 Fig.11 Mudança na Densidade 225 P 200 Q 15.200 Ar Padrão 49°C & 1000 49°C & 1000 1.120 RPM Ar Padrão 1.120 RPM = 8,07 x 0,88 = 7,1 kW W = W std x ( ( d dreal real std Q = Q std x ( d dreal = 15.200 x 0,88 = 13.400 m³/h std (real P = P std x ( d dreal = 200 x 0,88 = 176 Pa, digamos 175 std (real 6 - 7 BOLETIM TÉCNICO Nº 2 Fig.10 - Mudança na Densidade Curvas do Ventilador Curvas do Ventilador Curvas do Sistema Curvas do Sistema 335 P 250 Q 18.620 20°C 20°C 116°C 116°C O ventilador irá entregar 13.400 m³/h com 175 Pa ao operar em 988 rpm. A potência exigida é de 5,55 kW. Corrigindo-se a rotação pela densidade, de acordo com a Lei para Ventiladores 6, obtemos: Como era de se esperar, a resposta é a mesma em ambas as soluções. Este exemplo é útil naqueles casos em que uma resistência é adicionada, tal como um filtro absoluto, Exemplo No. 6 no sistema de ventilação, aumentando a pressão estática requerida além da curva do ventilador Presuma que um ventilador esteja trabalhando com catalogada pelo fabricante. 41.280 m³/h a uma pressão estática de 300 Pa, funcionando a 418 rpm e exigindo 14,99 kW. Se a velocidade permanecer constante em 418 rpm, porém uma resistência adicional de 100 Pa (baseada nas velocidades existentes) for colocada no sistema, a pressão estática seria de 400 Pa se a capacidade, 41.280 m³/h, permanecer a mesma. A partir da tabela de seleção do fabricante de ventiladores, vê-se que a velocidade teria que ser aumentada para 454 rpm e exigiria 18,7 kW. Esta nova seleção do ventilador deve ser reduzida à velocidade pré-determinada de 418 rpm ao longo da nova curva de resistência do duto usando-se a Lei para Ventiladores 1. = 5,55/(0,88) = 7,1 kW W = W std x( ( d dreal real std 2 2 = 988/0,88 = 1.120 rpm N = N std x( ( d dreal real std 200 P 175 Fig.12 - Mudança na Densidade Ar Padrão 1.120 RPM 49°C & 1000 49°C & 1000 Q 15.20013.400 988 RPM Ar Padrão Curvas do Ventilador Curvas do Sistema 2 ( 418 454 )P = P 2 1 x ( ( N N 1 2 = 400 x 2 = 339 Pa Q = Q 2 1 x ( ( N N 2 1 (= 41.280 x 418 454 )= 38.000 m³/h W = W 2 1 x ( ( N N 2 1 3 (= 18,7 x 418 454 ) = 14,6 kW 3 7 - 7 OTAM VENTILADORES INDUSTRIAIS LTDA. Av. Francisco S. Bitencourt, 1501 Fone: (51) 3364.5566 - Fax: (51) 3364.1264 Caixa Postal 7056 - CEP: 91150-010 - Porto Alegre - RS e-mail: comercial@otam.com.br www.otam.com.br BOLETIM TÉCNICO Nº 2 CURVAS DE DESEMPENHO DE UM VENTILADOR ma vez que cada tipo e tamanho de ventilador Uma curva típica de desempenho de um ventilador tem características diferentes, curvas de encontra-se na Fig. 1.Udesempenho dos ventiladores devem ser desenvolvidas por seus fabricantes. Geralmente, estas curvas são determinadas por testes de laboratório, conduzidos de acordo com Uma curva de desempenho de um ventilador é uma uma norma de teste apropriada, como por exemplo representação gráfica de seu desempenho. Esta as normas da Air Movement and Control Association curva normalmente cobre todo o intervalo desde a International Inc. (AMCA). descarga livre (sem obstruções ao fluxo) até vazão zero (um sistema totalmente vedado sem nenhum É importante observar-se que as condiçõesde fluxo fluxo de ar). do setup do teste requerido pelas normas da AMCA são praticamente ideais. Por este motivo, as curvas Uma ou mais das seguintes características podem de desempenho, para a pressão estática e potência ser representadas graficamente em função da vazão absorvida versus o fluxo de ar, são as obtidas sob (Q). condições ideais, que raramente existem na prática. Pressão Estática Pe Pressão Total Pt As "Leis dos Ventiladores" são usadas para Potência cv determinar as características de desempenho e potência em outras rotações e tamanhos de Rendimento Estático do Ventilador h ventilador; normalmente, conforme o mencionado Rendimento Total do Ventilador h anteriormente, poucos tamanhos de ventilador e rotações são testados para determinar a capacidade A densidade do gás (r), o tamanho do ventilador e a de uma determinada "família" de ventiladores.rotação (N) são geralmente constantes durante toda a curva e devem ser expressados. 1 - 5 Fig.1- Curva de Desempenho de Ventilador BOLETIM TÉCNICO Nº 3 s t 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 R e n d im e n to % k W - P o tê n c ia 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 13 12 11 6 5 4 3 2 1 0 P re s s ã o , P 109876543210 Tamanho 560 Diâmetro do rotor/ventilador de 560mm Operando a 1.000 RPM & 1,2 kg/m³ de densidade Pt Pe kW hs ht Vazão, Q - m³/h x 1000 2 - 5 resistência do sistema é a soma total de todas as perdas de pressão através dos filtros, A serpentinas, dampers e dutos. A curva de resistência do sistema (Fig. 2) é simplesmente uma representação gráfica da pressão exigida para mover o ar pelo sistema. Para sistemas fixos, ou seja, sem nenhuma alteração nas regulagens dos dampers, etc., a resistência do sistema varia conforme o quadrado do volume de ar (Q). A curva de resistência para qualquer sistema é representada por uma curva simples. Por exemplo, 3 considere um sistema trabalhando com 1.000 m /h com uma resistência total de 100 Pa. Se Q for duplicado, a resistência aumentará para 400 Pa, conforme mostrado pelo quadrado do valor da razão dada na Fig. 2. Esta curva modifica-se, no entanto, a medida em que os filtros sobrecarregam-se de sujeira, as serpentinas começam a condensar umidade, ou quando os dampers de saída têm a sua posição alterada. Ponto de Operação O ponto de operação (Fig.3) no qual o ventilador e o sistema irão funcionar é determinado pela intersecção da curva de resistência do sistema e a curva de desempenho do ventilador. Observe que todo ventilador opera apenas ao longo da sua curva de desempenho. Se a resistência do sistema projetada não for a mesma que a resistência no sistema instalado, o ponto de operação irá mudar e os valores de pressão estática e vazão não serão iguais ao calculado. Observe na Fig. 4 que o sistema real tem uma perda de pressão maior do que a prevista no projeto. Portanto, o volume de ar é reduzido e a pressão estática é aumentada. O formato da curva de potência resultaria tipicamente em uma redução da potência absorvida. Tipicamente, a RPM seria então aumentada e mais potência seria necessária para atingir a vazão desejada. Em muitos casos onde há uma diferença entre a capacidade do ventilador calculada e a real, isto deve-se a uma mudança na resistência do sistema, e não a falhas do ventilador ou do motor. Freqüentemente erra-se ao tomar a leitura da pressão estática do ventilador e concluir que, se estiver abaixo ou acima das exigências do projeto, a vazão também está abaixo ou acima das exigências do projeto. A Fig. 4 mostra porque esta conclusão é completamente inválida. CURVA DE RESISTÊNCIA DO SISTEMA Fig. 2 - Curva de Resistência do Sistema 400 300 200 100 0 0 1000 2000 P e Q Curva do Ventilador Fig. 3 - Ponto de Operação Ponto de operação P o tê n c ia a b s o rv id a e P re s s ã o e s tá ti c a Q Curva da Potência Curva do Sistema BOLETIM TÉCNICO Nº 3 Curva do Ventilador Curva Real do Sistema Curva de Projeto Pe @ projetoQ Q P e Fig. 4 - Variações do Projeto - Diminuição do Fluxo de Ar Incremento de Pe Pe = ( Q ) ² = 2.000 ² = 4 ² Pe ¹ Q ² ¹ ( ) 1.000 1 Redução de Q 3 - 5 s três principais motivos para um fluxo de ar instável em um sistema de ventilação são (1) OInstabilidade do Sistema, (2) Instabilidade do Ventilador e (3) Paralelismo. Instabilidade do Sistema A instabilidade do sistema ocorre quando as curvas da resistência do sistema e do desempenho do ventilador não se cruzam num ponto único, mas, ao contrário, sobre um intervalo de vazões e pressões. Esta situação não ocorre com ventiladores com pás voltadas para trás (Limit load), aerofólio e radiais. Entretanto, esta situação pode ocorrer com um ventilador centrífugo com pás curvadas para a frente (Sirocco) quando estiver operando conforme representado na Fig. 1. Nesta situação, uma vez que a curva do ventilador e a curva do sistema estão quase paralelas, o ponto de operação pode estar num intervalo de vazões e pressões estáticas. Isto resultará em uma operação instável conhecida como instabilidade do sistema, pulsação ou bombeamento. A instabilidade do sistema não deve ser confundida com "paralelismo", o que somente pode ocorrer quando dois ventiladores forem instalados em paralelo. Instabilidade do Ventilador Isto aparece na Fig. 3 como flutuação no volume de ar A instabilidade do ventilador é diferente da e na pressão. Esta instabilidade pode ser ouvida e instabilidade do sistema; elas podem ou não ocorrer sentida, e ocorre em quase todos os tipos de ao mesmo tempo (Fig. 2). ventiladores, em maior ou menor grau, quando a pressão estática máxima (vazão nula) for atingida. O Para qualquer ventilador, o ponto de pressão mínima ventilador de pás radiais é uma exceção notável. ocorre no centro de rotação do rotor e a pressão Enquanto a magnitude da instabilidade varia para máxima ocorre na descarga do rotor. Se o rotor não tipos diferentes de ventiladores, (sendo maior para estivesse girando e esta pressão diferencial existisse, ventilador de aerofólio e menor para ventilador de pás o fluxo seria do ponto de mais alta pressão até o ponto curvadas para frente), a flutuação da pressão próxima de mais baixa pressão. Isto é o oposto da direção que à máxima (vazão nula) poderá ser na ordem de 10%. o ar normalmente flui pelo ventilador. A única coisa Por exemplo, um ventilador com instabilidade, que mantém o ar movendo-se na direção apropriada desenvolvendo cerca de 600 Pa de pressão estática é o giro das pás. total poderá ter flutuação de pressão de 60 Pa. Isto explica porque um ventilador grande com Uma perda de sustentação aerodinâmica (stall) instabilidade é intolerável. As paredes da sala do ocorrerá, a menos que haja ar suficiente entrando no equipamento podem chegar a partir-se com a rotor do ventilador para preencher completamente o vibração dos dutos conectados a um ventilador com espaço entre as pás. instabilidade. INSTABILIDADE DO SISTEMA, INSTABILIDADE DO VENTILADOR E PARALELISMO Fig.2 - Explicação da Instabilidade do Ventilador Baixa Pressão Alta Pressão Fig.1- Instabilidade do Sistema Instabilidade do sistema é possível P e Q BOLETIM TÉCNICO Nº 3 4 - 5 A seleção do ponto de operação não deve ser feita à esquerda do "ponto de instabilidade" na curva doventilador. Este ponto, o qual define uma curva de sistema quando todas as velocidades do ventilador são consideradas, varia para diferentes instalações do ventilador. Por exemplo, uma operação estável pode ser obtida muito além à esquerda da curva quando o ventilador é instalado em uma situação ideal de laboratório. Obviamente, estas condições são raramente encontradas em aplicações de campo. Conseqüentemente, a maioria dos fabricantes não catalogam intervalos de operação ao longo de toda a curva até a linha de instabilidade. Entretanto, uma vez que o ponto de corte da curva do catálogo é basicamente um julgamento de engenharia, dados do desempenho de catálogo conservativos fornecerão intervalos de operação, os quais permitirão uma operação estável, com qualquer projeto de sistema de dutos razoável, no funcionamento em campo. Paralelismo A terceira causa para uma operação instável é o paralelismo, (Fig. 4), que pode ocorrer apenas em uma instalação com múltiplos ventiladores conectada ou com uma aspiração comum ou com uma descarga comum, ou ambas no mesmo sistema, particularmente quando um grande volume de ar deve ser movido. Neste caso, a curva combinada de vazão-pressão é obtida acrescentando-se a capacidade de fluxo de ar de cada ventilador à mesma pressão. (Fig. 5). O desempenho total de múltiplos ventiladores será menor que a soma teórica se as condições de aspiração forem restritas ou o fluxo de ar na aspiração não for uniforme em linha reta (não turbulento). Fig. 3 - Instabilidade do Ventilador Q P e 0 0 100 Margem de Segurança Limite do Catálogo Intervalo de Instabilidade 100 Flutuação na Pressão Estática Q 2 Q 1 Pe Fig. 5 - Operação de Ventiladores em Paralelo Curva Combinada de Ventiladores em Paralelo Operação não Recomendada neste Intervalo P e rc e n tu a l d a P re s s ã o E s tá ti c a d o V e n ti la d o r 100 Ventilador Único S is te m a I n s tá v e l S is te m a e s tá v e l 200 Percentual da Vazão Fig. 4 - Operação Desbalanceada em Paralelo Q 1 Q 2 BOLETIM TÉCNICO Nº 3 5 - 5 Alguns ventiladores possuem um aclive "positivo" na Geralmente, são deixados nesta posição curva pressão-volume de ar à esquerda do ponto do permanentemente. A curva gerada pelo damper pico de pressão. Se os ventiladores operando em neste ponto tem um formato tal que a soma das paralelo forem selecionados na região deste aclive curvas de desempenho interseccione a curva do "positivo", isso poderá resultar em uma operação sistema em apenas um ponto. instável . Os ventiladores operados em paralelo devem ser do A curva fechada em loop à esquerda do ponto de pico mesmo tipo, tamanho e velocidade de rotação. Caso de pressão é o resultado da plotagem de todas as contrár io, poderão resultar complicações combinações possíveis do volume de ar em cada indesejáveis de desempenho. É altamente indicado pressão. Se a curva do sistema interseccionar a curva que as recomendações do fabricante do ventilador combinada de volume de vazão na área sejam seguidas ao considerar-se o uso de compreendida pelo loop, é possível haver mais de um ventiladores em paralelo. ponto de operação. Isto pode fazer com que um dos ventiladores utilize mais ar e pode causar uma O uso dos ventiladores axiais em paralelo apresenta sobrecarga do motor se os ventiladores forem problema potencial de ruído a menos que medidas acionados individualmente. Esta condição especiais sejam tomadas no momento do projeto; o desequilibrada de fluxo tende a se reverter acréscimo de controle de ruído normalmente não é alternadamente, e o resultado é que os ventiladores possível. irão carregar-se e descarregar-se intermitentemente. Esta "pulsação" freqüentemente gera ruído e vibração Um problema de ruído freqüentemente encontrado e pode causar dano aos ventiladores, ao em ventiladores operando em paralelo é o batimento. funcionamento do sistema de dutos ou aos motores. Isso é causado por uma leve diferença na velocidade de rotação de dois ventiladores teoricamente Isto requer a instalação de dampers de vazão na idênticos. O ruído de batimento de baixa freqüência voluta (Fig. 6). Eles servem para mudar o formato da resultante pode ser muito desagradável e difícil de ser voluta do ventilador e, portanto, para cada posição do eliminado. O problema pode ser comparado ao efeito damper, há uma curva de desempenho diferente estroboscópico de uma lâmpada fluorescente correspondente. iluminando um rotor com uma leve diferença entre as freqüências de rotação do rotor e o fornecimento A curva do ventilador resultante de várias posições energia da lâmpada. dos dampers de vazão encontra-se representada na Fig. 6. O objetivo é mudar a curva suficientemente de modo que o conjunto forneça uma operação estável. Sendo o desempenho levemente reduzido, o aumento correspondente em RPM deve ser tal a atingir as condições especificadas. Entretanto, isso raramente é feito, uma vez que a diferença é tipicamente negligenciável. (Ver Fig. 5, pág. 4) Para corrigir o problema, o damper de volume da voluta é meramente empurrado para baixo em ambos os ventiladores até que a pressão estática e a pulsação do nível de ruído desapareçam. Fig. 6 - Efeito de Dampers na Voluta Damper na Voluta Ativo P e e P o tê n c ia 100 1000 0 Q OTAM VENTILADORES INDUSTRIAIS LTDA. Av. Francisco S. Bitencourt, 1501 Fone: (51) 3364.5566 - Fax: (51) 3364.1264 Caixa Postal 7056 - CEP: 91150-010 - Porto Alegre - RS e-mail: comercial@otam.com.br www.otam.com.br BOLETIM TÉCNICO Nº 3 1 - 4 ara cobrir uma ampla gama de aplicações, os ventiladores são fabricados em uma variedade Pde tipos. Podem ser classificados sob três tipos gerais: (a) Centrífugos, (b) Axiais e (c) Fluxo Misto. A Tabela 1 compara as características típicas de alguns dos tipos de ventiladores mais comuns. Ventilador Centrífugo É um ventilador em que o ar entra no rotor axialmente e é descarregado radialmente em uma carcaça do tipo voluta. Os ventiladores centrífugos são divididos em três classificações de acordo com o tipo de rotor: com rotor de pás curvadas para a frente (Sirocco), com rotor de pás voltadas para trás (Limit load e Airfoil), com rotor de pás radiais. A rotação para determinado tipo de rotor de ventilador centrífugo é determinada pela velocidade periférica necessária para produzir a velocidade de partícula de gás absoluta requerida para a aplicação (Fig. 1). Este vetor de velocidade de partícula absoluta relativo ao solo (S) tem dois componentes, um radial (r) e o outro tangencial (t) ao rotor. A velocidade do ar relativa à pá é indicada pelo vetor da pá (B) que é quase tangencial à pá, embora algum escorregamento possa ocorrer. A extensão do vetor da velocidade periférica (R), conforme representado no diagrama, indica a RPM relativa do rotor para produzir uma determinada capacidade. Examinando- se a extensão relativa do vetor R, pode-se ver que o ventilador Sirocco requer a menor velocidade O ventilador Sirocco pode entrar em instabilidade, periférica para uma determinada capacidade, porém a magnitude é tipicamente menor do que a dos enquanto que o ventilador Limit Load requer a maior outros tipos. velocidade periférica. As vantagens do ventilador Sirocco são o baixo custo, Ventilador Centrífugo com Rotor de Pás Curvadas para a rotação baixa que minimiza o tamanho do eixo e do a Frente (Sirocco) mancal, e um amplo intervalo de operação. AsO ventilador centrífugo tipo sirocco movimenta-se a desvantagens são: o formato de sua curva de rotações relativamente baixas e é geralmente usado desempenho que permite a possibilidade de para produzir vazões altas com baixa pressão instabilidade por paralelismo, e uma sobrecarga do estática. motor que pode ocorrer se a pressão estática do sistema diminuir. Além disso, não é adequado para o transporte de materiais devido à configuração de O intervalo de operação típico deste tipo de ventilador suas pás. É inerentemente mais fraco em seu aspecto é 30 a 80% da vazão em descarga livre (Fig. 2). O estrutural que os demais tipos. Portanto, os rendimento estático máximo de 60-68% geralmente ventiladores sirocco, geralmente, não atingem as ocorre ligeiramente à direita do pico da pressão altas rotações necessárias para desenvolver as estática. A curva da potência tem um aclive crescente pressões estáticas mais elevadas.e é chamada de "tipo sobrecarga". TIPOS DE VENTILADORES R S t r=B Pá Radial - Pá Inclinada para Trás - Pá Curvada para Frente SB Limit Load R r t r = Componente Radial t = Componente Tangencial S = Velocidade Absoluta do Ar B = Velocidade do Ar em Relação ao Rotor R = Velocidade Periférica Relativa do Rotor Fig. 1 - Rotores de Ventiladores Centrífugos R S t B Sirocco BOLETIM TÉCNICO Nº 4 Ventilador com Rotor de Pás Voltadas para Trás (Limit Um refinamento do ventilador Limit Load com pás Load) planas utiliza pás de formato de aerofólio. Isso Os ventiladores tipo Limit Load movimentam-se a melhora o rendimento estático para cerca de 86% e aproximadamente duas vezes a rotação dos reduz ligeiramente o nível de ruído. A magnitude da ventiladores Sirocco, conforme previamente indicado instabilidade também aumenta com as pás aerofólio. pelo diagrama do vetor de velocidade. O intervalo de Curvas características para ventiladores aerofólio seleção normal do ventilador Limit Load é de encontram-se representadas na Fig. 4.aproximadamente 40-85 % da vazão em descarga livre (Ver Fig. 3). O rendimento estático máximo de Ventiladores com Rotor de Pás Radiaiscerca de 80% geralmente ocorre próximo ao limite de Os ventiladores com pás radiais (Fig. 5) são seu intervalo de operação normal. Geralmente, geralmente mais estreitos do que outros tipos de quanto maior o ventilador, mais eficiente ele se torna ventiladores centrífugos. Conseqüentemente, eles para uma determinada seleção. exigem um rotor de diâmetro maior para uma determinada capacidade. Isto aumenta o custo e é o A magnitude da instabilidade, quando ocorre, de um motivo principal de não serem usados para ventilador limit load é maior do que de um ventilador aplicações de ar condicionado. Sirocco. O ventilador com pás radiais é bem adequado para As vantagens do ventilador Limit Load são o maior lidar com volumes de ar baixos em pressões estáticas rendimento e a curva de potência de não-sobrecarga relativamente altas e para o transporte de materiais. (carga limite). A curva de potência geralmente atinge As suas outras vantagens são a ausência de um máximo no meio do intervalo de operação normal, instabilidade e a presença de uma curva de potência portanto a sobrecarga geralmente não é problema. quase reta em uma relação linear com a vazão.Inerentemente, um projeto mais forte o torna adequado para operação em pressão estática mais Esta relação proporcional permite que o controle de elevada. capacidade seja acionado a partir da entrada de energia no motor. As desvantagens deste tipo de As desvantagens do ventilador Limit Load incluem, ventilador são o alto custo e um rendimento inferior.primeiramente, a rotação mais alta a qual requer tamanhos maiores de eixo e mancal e confere mais importância ao balanceamento apropriado e, em segundo lugar, uma operação instável ocorre na medida em que a pressão estática de operação se aproxima da pressão estática máxima (para vazão nula). Este ventilador também é inadequado para o transporte de materiais. 2 - 4 Curva de Rendimento Estático Curva de Potência Absoluta Curva de Pressão Estática Fig. 2 - Curva Característica para Ventilador Siroco 100 70 Q 0 30 80 0 h e , P e e P o tê n c ia A b s o lu ta 100 Q 100 80 0 0 40 85 100 Fig. 3 - Curva Característica para Ventilador Limit Load BOLETIM TÉCNICO Nº 4 h e , P e e P o tê n c ia A b s o lu ta 3 - 4 Ventiladores Centrífugos Tubulares Os ventiladores centrífugos tubulares, conforme ilustrado na Fig. 6, geralmente consistem de um rotor Limit Load de simples aspiração colocado numa carcaça cilíndrica para descarregar o ar radialmente contra o lado interno do cilindro. O ar é, então, desviado paralelamente ao eixo do ventilador para fornecer um fluxo em linha reta. Pás de guia são usadas para recuperar pressão estática e endireitar o fluxo de ar. Ventiladores Axiais Os ventiladores axiais dividem-se em três grupos: propeller, tuboaxial e vaneaxial. O ventilador tipo propeller (Fig. 8) é bem aplicado para altos volumes de ar com pouca ou nenhuma Curvas características estão representadas na Fig. 7. pressão estática diferencial. O intervalo de seleção, de modo geral, é aproximadamente o mesmo que o ventilador com Os ventiladores tuboaxiais e os ventiladores voluta do tipo limit load de pás planas ou aerofólio, 50- vaneaxiais (Fig. 9) são simplesmente ventiladores 85% da vazão máxima em descarga livre. Entretanto, com um rotor axial (hélice) montados em um cilindro, uma vez que não há controle do fluxo turbulento sendo similares, entre sí, exceto pelas pás de guia através do ventilador, o rendimento estático é (endireitadores) nos ventiladores vaneaxiais. reduzido para um máximo de, aproximadamente, Estas pás de guia removem grande parte do 72% e o nível de ruído é aumentado. turbilhonamento do ar e melhoram o rendimento. Freqüentemente, o fluxo em linha reta resulta em uma Portanto, um ventilador vaneaxial é mais eficiente do economia de espaço significativa. Esta é a principal que um ventilador tuboaxial e pode atingir pressões vantagem dos ventiladores centrífugos tubulares. mais elevadas. Pás de Guia Rotor Centrífugo de Simples Aspiração Bocal de Aspiração Entrada de Ar Saída de Ar Fig. 6 - Ventilador Centrífugo Tubular 100 70 Q 0 50 85 0 100 Fig. 7 - Curva Característica para Ventilador Centrífugo Tubular Curva de Rendimento Estático Curva de Potência Absorvida Curva de Pressão Estática Fig. 4 - Curva Característica para Ventilador Airfoil 100 86 Q 0 50 85 0 100 Fig. 5 - Curva Característica para Ventilador de Pás Radias 100 70 Q 0 35 80 0 100 BOLETIM TÉCNICO Nº 4 h e , P e e P o tê n c ia A b s o rv id a h e , P e e P o tê n c ia A b s o rv id a h e , P e e P o tê n c ia A b s o rv id a 4 - 4 Observe que, com os ventiladores axiais, a potência absorvida é máxima na pressão estática máxima (vazão nula). Com ventiladores centrífugos, a potência absorvida é mínima na pressão estática máxima (vazão nula). As vantagens dos ventiladores tuboaxiais e vaneaxiais são o peso e o tamanho reduzidos, e o fluxo de ar em linha reta que freqüentemente elimina curvas no sistema de dutos. O rendimento estático máximo de um ventilador vaneaxial industrial é aproximadamente de 85%. O intervalo de operação para ventiladores axiais é de aproximadamente 65 a 90% da vazão máxima (descarga livre). As desvantagens dos ventiladores axiaissão o alto nível de ruído e o rendimento menor do que o dos ventiladores centrífugos. Nos últimos anos, um projeto mais sofisticado dos ventiladores vaneaxiais tornou possível o uso destes ventiladores em pressões comparáveis àquelas desenvolvidas pelos ventiladores Limit Load do tipo aerofólio, com rendimento total igual. Estes ventiladores possuem pás de passo variável as quais podem ser ativadas por um controle externo. Para ventiladores de grande porte que requerem p o t ê n c i a m o t o r a a c i m a d e 7 5 k W, é compara t i vamente s imp les mudar-se as características do ventilador, quer com a utilização de um controlador manual ou de um pneumático. A desvantagem destes ventiladores é seu alto nível de ruído; atenuações de ruído geralmente são necessárias tanto à montante quanto à jusante. Ventiladores De Fluxo Misto Os ventiladores de fluxo misto possuem um fluxo de ar através do rotor que é intermediário entre o dos ventiladores do tipo centrífugo e do tipo axial. Pode ser construído para propiciar descarga axial ou radial e produzir mais pressão do que um ventilador de vazão comparável. (Fig. 10) 100 50 Q 0 65 0 100 Fig. 8 - Curva Característica para Ventilador Propeller Fig. 9 - Curva Característica para Ventilador Vaneaxial (alto desempenho) 100 80 Q 0 65 90 0 100 Fig. 10 - Ventilador de Fluxo Misto BOLETIM TÉCNICO Nº 4 OTAM VENTILADORES INDUSTRIAIS LTDA Av. Francisco S. Bitencourt, 1501 Fone: (51) 3364.5566 - Fax: (51) 3364.1264 Caixa Postal 7056 - CEP: 91150-010 - Porto Alegre - RS e-mail: comercial@otam.com.br www.otam.com.br SELEÇÃO DE VENTILADORES m qualquer sistema de ventilação, três (g) Estimativa de vida do ventilador versus custo parâmetros básicos são exigidos para a inicial. Isto está intimamente ligado à construção e Eseleção do ventilador: vazão de ar ou classe do ventilador. 3 capacidade (m /h), o potencial exigido para mover o ar pelo sistema, quer seja pressão total ou estática Há dois métodos de seleção do ventilador: (mmca) e a velocidade de descarga (m/s). (1) Método de Seleção pela Rotação Específica - A vazão de ar é determinada pelo projetista do para selecionar o tipo de ventilador. sistema a uma temperatura específica e de acordo com a pressão barométrica na entrada do sistema. O (2) Método de Seleção do Ar Equivalente - para desempenho do ventilador é uma função da obter o tamanho do ventilador. densidade do ar na sua aspiração. Esta densidade não apenas determina a capacidade volumétrica para uma determinada massa de fluido, mas também Método de Seleção pela Rotação Específica a pressão desenvolvida pelo ventilador. Fatores que Este método é comumente usado para selecionar o afetam a densidade do ar são: pressão barométrica, tipo de ventilador, normalmente ventiladores maiores temperatura e umidade relativa. Sempre que estas com acionamento direto. A seleção da rotação do condições não forem especificadas, o fornecedor de motor que produzirá a seleção mais eficiente para o ventiladores normalmente assume o ar em condições ventilador é uma questão de simular rotações o motoras padrão disponíveis. A partir destas padrão (ar seco a 20 C e pressão barométrica de s i m u l a ç õ e s , a s r o t a ç õ e s e s p e c í f i c a s 760mmHg). correspondentes poderão ser calculadas e, assim, usadas com as curvas de desempenho básicas para Embora um ventilador de praticamente qualquer selecionar a vazão do ventilador e o rendimento para tamanho, centrífugo ou axial, possa ser selecionado uma determinada pressão estática e densidade do ar. para uma determinada vazão e resistência do Este método geralmente não é recomendado para sistema, as reais possibilidades ficam limitadas pela ventiladores acionados por dispositivos dotados de prática da engenharia e pelas considerações variação de velocidade, tais como polia variável e econômicas: correias em V comumente usadas para a maioria dos sistemas HVAC. Ilustração deste método poderá ser (a) Espaço para o ventilador e seu mecanismo encontrada posteriormente neste boletim sob o título motriz. "Selecionando o Tipo de Ventilador". (b) Condições de Serviço, tais como transporte de Método de Seleção do Ar Equivalentemateriais, temperatura do ar, operação em paralelo, O segundo método é o "Método de Seleção do Ar intervalo de pressão, e outros fatores listados sob o Equivalente" para selecionar o tamanho do ventilador título "Tipos de Ventiladores". usando-se as leis dos ventiladores. Os mesmos resultados podem ser mais rapidamente obtidos (c) Custo inicial do ventilador versus custo de recorrendo-se às tabelas ou curvas de seleção operação do mesmo (potência do ventilador e publicados pelos fabricantes dos ventiladores, manutenção). normalmente baseadas em ar padrão. (d) Tipo e intensidade do ruído produzido pelo Após as exigências de espaço, a aplicação do ventilador. ventilador, a vida esperada do ventilador, e outras considerações terem sido estabelecidas, a seleção (e) Efeito de redução no desempenho do ventilador do ventilador mais adequado é no ponto de provocada pelo sistema. rendimento de pico (máximo), ou ligeiramente à direita do mesmo, na curva de desempenho.(f) Mecanismo motriz do ventilador e sua confiabilidade, particularmente correias em V versus acionamento direto. 1 - 5 BOLETIM TÉCNICO Nº 5 2 - 5 Isto resulta em um ventilador ligeiramente menor. seleção possível de dois ou mais ventiladores Entretanto, a seleção neste intervalo propicia uma adequados. A economia é normalmente o fator operação mais estável do que em um ventilador determinante na seleção final. O custo inicial de cada sobredimensionado. De fato, os ventiladores ventilador, que inclui todos os acessórios exigidos, sobredimensionados devem ser selecionados atenuadores acústicos e isoladores de vibração, apenas onde um aumento futuro de capacidade é deve ser determinado. A estes custos de esperado, e deve-se ter um grande cuidado para não componentes deve-se adicionar o custo de selecionar um ventilador dentro do intervalo instável instalação. O custo inicial pode ser traduzido em um da curva. "custo de propriedade" anual, ao qual adiciona-se o custo de energia anual para o funcionamento do O rendimento de pico pode ser determinado a partir ventilador e o custo de manutenção anual. O das curvas de desempenho do ventilador ou a partir ventilador cujos custos anuais de propriedade e de de tabelas de multi-seleção, observando-se qual operação forem menores será, então, a seleção ventilador atende às exigências do projeto com lógica. potência absorvida mínima. Existe apenas um tamanho de ventilador de qualquer tipo que pode A vibração e o ruído do ventilador são considerações atender essas exigências. Se as exigências de projeto importantes e são influenciadas pelo tamanho e tipo não coincidirem exatamente com os valores de de ventilador, sua rotação e seu rendimento. Em catálogo de vazão ou pressão, a interpolação linear geral, os ventiladores axiais requerem tratamento nestes valores fornecerá resultados precisos. O valor acústico tanto no lado da aspiração como da tabulado de RPM é a rotação operacional exigida. No descarga. Por outro lado, os ventiladores centrífugos entanto, o valor listado para potência absorvida normalmente necessitam de tratamento mínimo e, se deverá ser multiplicado pela razão entre a densidade for o caso, somente na descarga. Para sistemas de real e a densidade padrão, a fim de se obter a ventiladores de alta e média pressão, é aconselhável potência operacional exigida. a orientação de um especialista em acústica. Alguns fabricantes publicamdados certificados de valores Curvas de seleção também são muito úteis para a de ruído para os seus ventiladores e estes devem ser seleção de ventiladores. A sua principal vantagem consultados quando disponíveis. refere-se à representação gráfica do desempenho para uma família de ventiladores semelhantes. Para Além dos já citados métodos manuais de seleção de uma melhor compreensão de como estas curvas são ventiladores, muitos fabricantes também tem construídas e usadas, diversas referências programas computacionais disponíveis. Eles tornam excelentes encontram-se disponíveis. a seleção mais rápida e dirigida, além de permitirem a impressão de folhas de dados e curvas Independentemente do método utilizado para personalizadas. selecionar um ventilador, existe geralmente uma Método da Rotação Específica método da rotação específica (Ns) é freqüentemente usado como um critério para Onde N = rotação do ventilador, rpm 3Oselecionar o tipo de dispositivo de Q = vazão do ar, m /s movimentação de ar mais adequado para uma P = pressão estática, Pa aplicação. É definido por: e é normalmente avaliado no ponto de rendimento máximo. SELECIONANDO O TIPO DE VENTILADOR N = 2.877 x N x Q P s 0,75 0,5 BOLETIM TÉCNICO Nº 5 3 - 5 Em uma família geometricamente semelhante de Estas variações são típicas e não se aplicam, sopradores ou ventiladores, a rotação específica é a necessariamente, aos produtos de qualquer velocidade de rotação daquele membro que fabricante em particular. Sopradores tangenciais e produzirá uma pressão estática de 248 Pa com uma ventiladores de fluxo misto não foram incluídos no 3 vazão de 0,000472 m /s. Esta interpretação física não gráfico, porque estes dispositivos são selecionados é em si muito significativa ou importante. principalmente com base no padrão de fluxo e não no rendimento. A utilidade da rotação específica como um critério de seleção reside no fato de que, para dispositivos de Uma vez que a pressão estática e a vazão em uma movimentação do ar geometricamente semelhantes, aplicação são mais ou menos fixas, a rotação o valor da expressão acima é o mesmo nos mesmos específica pode ser variada somente se a rotação pontos de seleção, independentemente do tamanho puder ser variada. O critério de rotação específica é, ou rotação. Quando calculada no ponto de portanto, mais definitivo em aplicações de rendimento máximo, por exemplo, a rotação acionamento direto, onde a rotação é fixada pela específica depende apenas do tipo de dispositivo de velocidade do motor. Se a rotação puder ser variada, movimentação do ar. então há uma gama maior de escolha ao selecionar o tipo de ventilador ou soprador. Gráfico de Rotação Específica Os intervalos de rotação específica com rendimento ótimo, para vários tipos de dispositivos de movimentação do ar, encontram-se demonstrados na Fig. 1. Fig. 1- Gráfico de Rotação Específica 10 15 20 30 40 50 60 70 80 90 100 150 200 300 400 Radial (PARA VENTILADORES EM PARALELO MULTIPLICAR POR 1,4) CENTRIFUGO Ns x 1000 AXIAL Intervalos Aproximados de Rotação Específica para Vários Dispositivos de Movimentação de Ar. Sirocco Limit Load Vaneaxial Tuboaxial Propeller BOLETIM TÉCNICO Nº 5 Exemplo menos que uma unidade duplex fosse usada). (b) Se o dispositivo puder ser acionado por Um dispositivo de movimentação do ar deve entregar correias, então, com redução de rotação apropriada, 3 1,51 m /s a uma pressão estática de 248 Pa quando um único ventilador de pás curvadas para a frente acionado por um motor de 6 pólos (1140 rpm) . Que poderia ser usado. Uma redução de rotação de 2 para tipo de dispositivo é adequado para esta aplicação? 1 colocaria a aplicação bem dentro do intervalo do ventilador Sirocco, e a exigência de potência Referindo-se ao gráfico de Rotação Específica, novamente seria de aproximadamente 0,75 kW. (a) Se acionamento direto for exigido, então um A rotação específica é principalmente útil para soprador centrífugo de pás voltadas para trás (tipo selecionar o melhor tipo de ventilador ou soprador. Limit Load) ou um ventilador vaneaxial seriam mais Uma vez que o tipo tiver sido determinado, outros eficientes, e a exigência de potência seria de métodos de seleção devem ser usados para aproximadamente 0,75 kW. (Um ventilador de pás encontrar o soprador ou ventilador em particular mais curvadas para a frente Sirocco poderá operar em adequado para a aplicação. Ns = 64.490 mas ele não seria muito eficiente a 4 - 5 BOLETIM TÉCNICO Nº 5 ertas informações essenciais são exigidas para que um fornecedor de (d) Densidade do Gás de TrabalhoCventiladores possa ofertar o equipamento Densidade de ar/gás que entra na aspiração do que melhor atenda a aplicação para a qual será ventilador em massa por unidade de volume. destinado. Unidade: quilograma por metro cúbico (kg/m³) (E)Altitude do Local de Instalação do Ventilador Além disso, informações posteriores, embora Unidade: metros (m)não essenciais, podem evitar que uma máquina inadequada seja fornecida ou, ainda, assegurar (f) Natureza do Gásque a melhor seleção dentre um número de Composição (se não for ar).alternativas seja feita. É claramente de interesse Temperatura à qual (a), (b), (c) se aplicam.do usuário de ventiladores que sejam fornecidas Unidade: graus Celcius (ºC)todas as informações estabelecidas abaixo. Se o gás é tóxico, explosivo, corrosivo ou possui sólidos arrastados.Informações Essenciais: (g) Ruído(a) Vazão do Ar O nível de ruído máximo que se pode tolerar do O volume real de ar/gás por unidade de tempo ventilador. Preferivelmente, este deveria ser o que entra na aspiração do ventilador. nível de potência sonora dentro do duto, em cada Unidades: litros por segundo (l/s) banda de oitava. Com freqüência, o nível de metros cúbicos por segundo (m³/s) potência sonora irradiado da voluta do metros cúbicos por hora (m³/h) ventilador é uma consideração importante, mas infelizmente muito poucos dados sobre isto são (b) Pressão disponíveis.Pressão de trabalho do ventilador -12 Unidade: (dB re 10 Watts)Unidades: Pascais (Pa) mmca (milímetros de coluna d´água) (h) Tipo de Ventilador e Disposição (c) Velocidade de Descarga Detalhes das posições de aspiração e de Velocidade de descarga do ventilador. descarga, tipo de arranjo desejado, tamanho dos Unidade: metros por segundo (m/s) dutos de entrada e de saída aos quais o REQUISITOS DE UMA CONSULTA DE VENTILADORES 5 - 5 BOLETIM TÉCNICO Nº 5 (i)Acionamento (a) Breves detalhes da aplicação do ventilador. Detalhes do tipo de acionamento no ventilador, Exemplos: tiragem induzida, exaustão de se é de eixo horizontal ou vertical, detalhes do pintura com pistola. suprimento elétrico, etc. Se uma base de isolamento de vibração é exigida. Vida e tipo dos (b) No caso de um ventilador ter que lidar com rolamentos. Tipo dos Mancais. gases quentes, é necessário que se informe as Supõe-se, a menos que haja alguma disposição condições ambientais às quais os mancais serão em contrário, que os detalhes acima são as reais submetidos. condições sob as quais o ventilador operará, isto é, que todas as correções para densidade, (c) Se o ventilador ou acionamento deve ser temperatura, etc, foram executadas pelo resistente a intempéries. usuário. Se houver dúvida sobre quaisquer exigências, o projetista/usuário Deverá notificar (d) Deve ser dada tolerância para futuro o fabricante de ventiladores. aumento de rotação? Informações Adicionais (e) Se a aplicação do ventilador é extra pesada Informações adicionais podem incluir: no acionamento, necessitando de fatores adicionais de segurança no projeto? OTAM VENTILADORESINDUSTRIAIS LTDA. Av. Francisco S. Bitencourt, 1501 Fone: (51) 3364.5566 - Fax: (51) 3364.1264 Caixa Postal 7056 - CEP: 91150-010 - Porto Alegre - RS e-mail: comercial@otam.com.br www.otam.com.br 5 - 6 BOLETIM TÉCNICO Nº 5 R M B A PROJETO DO ROTOR PROJETO DA CARCAÇATIPO Tabela 1 - Tipos de Ventiladores - Rendimento mais alto de todos os projetos de ventiladores centrífugos. - 10 a 16 pás de perfil aerofólio curvado para trás em relação a direção da rotação. Pás profundas permitem expansão eficiente dentro do intervalo entre as pás. - O ar sai do rotor a uma velocidade menor do que a velocidade periférica. - Para determinada capacidade, apresenta a rotação mais elevada dos projetos de ventiladores centrífugos. - Rendimento apenas ligeiramente menor do que o ventilador aerofólio. - 10 a 16 pás com espessura simples curvadas ou inclinadas para trás em relação a direção da rotação. - Eficientes pelos mesmos motivos do ventilador aerofólio. - Características de pressão mais alta do que os ventiladores aerofólio, curvados para trás e inclinados para trás. - A curva pode ter uma interrupção à esquerda da pressão de pico e o ventilador não deve operar nesta área. - A potência aumenta continuamente até a descarga livre. - Curva de pressão mais plana e rendimento menor do que os ventiladores aerofólio, curvados para trás e inclinados para trás. - Não selecionar o ventilador na declividade da curva de pressão no extremo esquerdo (cela) em relação a pressão estática de pico. - A potência aumenta continuamente até a descarga livre. A seleção do motor deve levar isso em consideração. - Baixo rendimento. - Limitado às aplicações de baixa pressão. - Normalmente, rotores de baixo custo têm duas ou mais pás de espessura simples presas a um cubo relativamente pequeno. - Transferência de energia primária pela pressão de velocidade. - Um pouco mais eficiente e capaz de desenvolver pressão estática mais alta do que o ventilador tipo propeller. - Normalmente possui 4 a 9 pás em perfil aerofólio ou com espessura simples. - Um bom projeto da pá propicia um capacidade de média a alta pressão com bom rendimento. - Os mais eficientes destes ventiladores possuem pás aerofólio. - As pás podem ter passo fixo, ajustável ou variável. - Cubo é normalmente maior do que a metade do diâmentro da hélice do ventilador. - Desempenho semelhante ao ventilador limit load, exceto pela vazão e pressão serem um pouco inferiores. - Rendimento menor que o ventilador limit load. - Curva de desempenho pode apresentar uma cela à esquerda da pressão de pico. - Aplicados em sistemas de exaustão de baixa pressão para galpões industriais, cozinhas, depósitos e algumas instalações comerciais. - Fornece exaustão mecânica, o que é uma vantagem com relação às unidades de exaustão natural ou eólica. - Unidades centrífugas são ligeiramente mais silenciosas do que as unidades axiais. - Aplicados em sistemas de exaustão de baixa pressão para galpões industriais, cozinhas, depósitos e algumas instalações comerciais. - Fornece exaustão mecânica, o que é uma vantagem com relação às unidades de exaustão natural ou eólica. A E R O F Ó L IO V E N T IL A D O R E S C E N T R ÍF U G O S C U R V A D O S P A R A T R Á S V O L T A D O S P A R A T R Á S (L im it L o a d ) R A D IA IS C U R V A D O S P A R A F R E N T E (S ir o c c o ) P R O P E L L E R T U B O A X IA L V A N E A X IA L C E N T R ÍF U G O S T U B U L A R E S V E N T IL A D O R E S D E T E L H A D O C E N T R ÍF U G O S A X IA IS R M - Projeto do tipo voluta para uma conversão eficiente da pressão dinâmica em pressão estática. - Rendimento máximo requer ajustes finos entre as peças e alinhamento entre o rotor e a aspiração. - Usa a mesma configuração de carcaça que o ventilador aerofólio. - Tipo voluta. Normalmente é o mais estreito de todos os projetos de ventiladores contrífugos. - Uma vez que o projeto do rotor é menos eficiente, as dimensões da carcaça não são tão críticas quanto para os ventiladores aerofólio e inclinados para trás. - Voluta semelhante e com freqüência idêntica a outros projetos de ventiladores centrífugos. - O ajuste entre o rotor e a aspiração não é tão crítico quanto para os ventiladores aerofólio e inclinados para trás. - Anel circular simples, placa de orifício ou Venturi. - O projeto ótimo especifica proximidade às pontas das pás e forma um fluxo de ar suave para dentro do rotor. - Tubo cilíndrico com folga mínima em relação às pontas das pás. - Tubo cilíndrico com folga mínima em ralação às pontas das pás. - Pás de guia na aspiração ou na descarga aumentam a pressão e melhoram o rendimento. - Tubo cilíndrico semellhante ao ventilador vaneaxial, exceto pela folga entre o rotor e a carcaça que não fica justa. - O ar descarrega-se radialmente do rotor e gira 90° para fluir através das pás de guia. - A carcaça normal não é usada, uma vez que o ar descarrega do rotor ao longo de toda circunferência. - Normalmente não inclui configuração para recuperar o componente de pressão dinâmica. - É essencialmente um ventilador axial montado sobre uma estrutura de suporte. - A cúpula protege o ventilador do clima e atua como calota de segurança. - A saída de ar se dá através do espaço anular da parte inferior da cúpula. V E N T IL A D O R E S A X IA IS P R O J E T O S E S P E C IA IS CARACTERÍSTICAS DE DESEMPENHO APLICAÇÕES Tabela 1 - Tipos de Ventiladores - Maiores rendimentos ocorrem em 50 a 60% da vazão máxima (descarga livre). Estas vazões também apresentam características de pressão boas. - A potência atinge o máximo perto do rendimento de pico e torna-se menor, ou auto-limitante, em direção a descarga livre. Vazão P t P e We h t h s R E N D IM E N T O 10 8 6 4 2 0 0 2 4 6 8 10 0 2 4 6 8 10 P R E S S Ã O - P O T Ê N C IA 0 2 4 6 8 10 10 8 6 4 2 0 0 2 4 6 8 10 10 8 6 4 2 0 0 2 4 6 8 10 0 2 4 6 8 10 10 8 6 4 2 0 0 2 4 6 8 10 0 2 4 6 8 10 10 8 6 4 2 0 0 2 4 6 8 10 0 2 4 6 8 10 10 8 6 4 2 0 0 2 4 6 8 10 0 2 4 6 8 10 10 8 6 4 2 0 0 2 4 6 8 10 0 2 4 6 8 10 10 8 6 4 2 0 0 2 4 6 8 10 0 2 4 6 8 10 10 8 6 4 2 0 0 2 4 6 8 10 0 2 4 6 8 10 10 8 6 4 2 0 0 2 4 6 8 10 0 2 4 6 8 10 - Aplicações de aquecimento, ventilação e ar condicionado em geral. - Usualmente aplica-se a sistemas grandes os quais são de aplicação de baixa, alta ou média pressão. - Aplica-se a instalações industriais grandes de ar limpo para economia significativa de energia. CURVAS DE DESEMPENHO* - Semelhante ao ventilador aerofólio, exceto quanto ao rendimento de pico levemente inferior. - Característica de pressão mais alta do que a dos ventiladores aerofólio e curvados para trás. - A pressão pode cair repentinamente à esquerda da pressão de pico, porém isso normalmente não causa problemas. - A potência aumenta continuamenteaté a descarga livre. - Curva de pressão menos íngreme do que a dos ventiladores limit load. A curva apresenta uma cela à esquerda da pressão de pico. - |Maior rendimento à direita da pressão de pico em 40 a 50% da vazão máxima (descarga livre). - Selecione o ventilador preferencialmente à direita da pressão estática de pico. - Considere a curva de potência, a qual aumenta continuamente em direção a descarga livre ao selecionar o motor. - Alta vazão, mas com capacidade de pressão muito baixa. - Rendimento máximo atingido próximo a descarga livre. - Padrão de descarga circular formando redemoinhos. - Alta vazão, com capacidade de pressão média. - Curva de desempenho apresenta cela à esquerda da pressão de pico. Evite operar o ventilador nesta região. - Padrão de descarga circular, ar formando redemoinhos. - Características de alta pressão com capacidade de vazão média. - A curva de desempenho apresenta cela à esquerda da pressão de pico devido à perda de sustentação aerodinâmica. Evite operar o ventilador nesta região. - Pás de guia corrigem o movimento circular provocado pelo rotor e melhoram as características de pressão e o rendimento do ventilador. - Desempenho semelhante ao do ventilador limit load, exceto pela vazão e pressão serem inferiores. - Rendimento inferior do que o ventilador limit load porque o ar gira a 90°. - A curva de desempenho de alguns projetos é semelhante a do ventilador de fluxo axial e apresenta cela à esquerda da pressão de pico. - Normalmente operado sem conexão a um duto; portanto, opera com pressão muito baixa e vazão muito alta. - Apenas pressão estática e rendimento estático são apresentados nas curvas deste ventilador. - Normalmente operado sem conexão a um duto; portanto, opera com pressão muito baixa e vazão muito alta. - Apenas pressão estática e rendimento estático são apresentados nas curvas deste ventilador. - As mesmas aplicações de aquecimento, ventilação e ar condicionado do ventilador aerofólio. - Utilizadas em algumas aplicações industriais onde a pá de aerofólio pode sofrer corrosão ou erosão devido ao ambiente. - Aplicado principalmente no transporte de materiais em plantas industriais. Aplica-se também em algumas instalações industriais de alta pressão. - O rotor reforçado é simples de ser consertado em campo. O rotor às vezes é revestido com material especial. - Não é comum para aplicações HVAC. - Aplica-se principalmente em aplicações de HVAC de baixa pressão, tais como fornalhas residenciais, sistemas de ar condicionado central e aparelhos de ar condicionado. - Para aplicações de baixa pressão com movimentação de volumes elevados de ar, tais como circulação de ar em um espaço ou ventilação por uma parede sem dutos. - Utilizado para aplicações de renovação de ar. - Aplicações HVAC em sistemas de dutos de baixa e média pressão, onde a distribuição de ar a jusante não é crítica. - Usado em algumas aplicações industriais, tais como estufas de secagem, cabines de pintura à pistola e exaustão de fumos. - Aplicações HVAC de pressão baixa, média e alta, onde o fluxo de ar em linha reta e uma instalação compacta são necessárias. - Possui boa distribuição de ar à jusante. - Utilizado em aplicações industriais no lugar de ventiladores tuboaxiais. - Mais compacto que os ventiladores centrífugos para a mesma função. em sistemas genéricos de - Principalmente para aplicações HVAC de baixa pressão em sistemas de ar de retorno. - Possui fluxo de ar em linha reta. - Sistemas de exaustão de baixa pressão, tais como galpões industriais, cozinhas, depósitos e algumas instalações comerciais. - Unidades centrífugas são um pouco mais silenciosas do que as unidades axiais. - Sistemas de exaustão de baixa pressão, tais como galpões industriais, cozinhas, depósitos e algumas instalações comerciais. - Unidades centrífugas são um pouco mais silenciosas do que as unidades axiais. Vazão R E N D IM E N T O P R E S S Ã O - P O T Ê N C IA Vazão R E N D IM E N T O P R E S S Ã O - P O T Ê N C IA Vazão R E N D IM E N T O P R E S S Ã O - P O T Ê N C IA Vazão R E N D IM E N T O P R E S S Ã O - P O T Ê N C IA Vazão R E N D IM E N T O P R E S S Ã O - P O T Ê N C IA Vazão R E N D IM E N T O P R E S S Ã O - P O T Ê N C IA Vazão R E N D IM E N T O P R E S S Ã O - P O T Ê N C IA Vazão R E N D IM E N T O P R E S S Ã O - P O T Ê N C IA Vazão R E N D IM E N T O P R E S S Ã O - P O T Ê N C IA EFEITOS DO SISTEMA NA ASPIRAÇÃO DO VENTILADOR desempenho de ventiladores registrado em Redemoinho ou Vorticidade catálogos baseia-se em testes de laboratório Redemoinho na aspiração, ou vorticidade, é uma Orealizados em condições ideais que quase causa freqüente de redução no desempenho do nunca ocorrem na aspiração do ventilador. Este ventilador. Se o giro for imposto na direção da rotação desvio do ideal produz perdas de pressão que do rotor, uma situação correspondente ao uso de pás reduzem, com freqüência seriamente, os valores de de guia (vanes) surge: a vazão do ventilador, a desempenho catalogados. pressão e a potência são menores do que o esperado. Se o giro do ar for contrário à rotação do Há três causas básicas ou várias combinações das rotor, a vazão e a pressão estática serão maiores do três para as perdas de aspiração do ventilador: que o esperado e o potência absorvida também será maior. Em ambos os casos, o redemoinho sempre (a) Vazão não uniforme para dentro da aspiração reduz o rendimento. Estas condições são do ventilador; prontamente superadas instalando-se veios ou um (b) Redemoinho ou vorticidade; separador na aspiração do ventilador, conforme (c) Bloqueio de fluxo ou restrições na aspiração. graficamente representado na Fig. 2. Devido à variedade infinita das condições de aspiração, em cada instalação de ventilador, é difícil determinar valores de perda específica para as três causas básicas de perdas de aspiração do ventilador. Entretanto, algumas orientações gerais serão úteis para reduzí-las. Enquanto péssimas condições de aspiração afetam adversamente o desempenho dos ventiladores axiais, os ventiladores centrífugos estão extremamente suscetíveis a estas condições. Por este motivo, muitas das discussões sobre as condições de aspiração referem-se somente aos ventiladores centrífugos. Fluxo Não-Uniforme para dentro da Aspiração do Ventilador O fluxo não-uniforme para dentro da aspiração do ventilador é tipicamente causado por uma curva instalada perto demais da mesma. Isto não permitirá que o ar entre no ventilador uniformemente, resultando numa distribuição turbulenta e não- uniforme do fluxo em seu rotor. Os efeitos de várias conexões de aspiração encontram-se representados nas figuras. 1 - 7 BOLETIM TÉCNICO Nº 6 Fig. 1 Fluxo não uniforme para dentro da aspiração de um ventilador induzido por uma curva de 90º - sem veios. 2 - 7 BOLETIM TÉCNICO Nº 6 (a) A inércia do ar tende a concentrá-lo na parte inferior, estabelecendo o redemoinho Plenum (b) Com duas aspirações de tamanho desigual para a câmara do plenum, estabelece-se um desequilíbrio, causando redemoinho na aspiração do ventilador. (c) Efeito do redemoinho na aspiração no desempenho do ventilador
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