Ventiladores centrífugos: cómo seleccionar el caudal, la presión y el rodete

El proceso y las fuentes de emisión

El rodete acelera el gas y la carcasa organiza su paso, convirtiendo parte de la energía del flujo en presión. En el circuito instalado, el caudal resulta de la interacción entre la característica del ventilador y la resistencia de los captadores, los ductos, el filtro y la descarga. Por ello, un valor de caudal anunciado sin presión ni densidad de referencia es insuficiente para seleccionar el equipo.

La temperatura, la altitud y la composición influyen en la densidad. La curva puede requerir correcciones para representar el gas de proceso, mientras que los límites mecánicos y térmicos deben verificarse por separado. El ventilador debe responder a la condición normal y a las condiciones relevantes de variación.

Características que orientan la ingeniería

El caudal, la presión, la densidad y la temperatura deben informarse en la misma condición de referencia. La geometría del rodete debe ser compatible con la presencia de sólidos, el desgaste y el intervalo de operación, además del rendimiento previsto.

Configuración de la solución y dimensionamiento

La selección del rodete considera el rendimiento, la presencia de sólidos, la adherencia y el desgaste. Las geometrías radiales pueden considerarse en determinadas corrientes cargadas; los álabes curvados hacia atrás y los perfiles aerodinámicos pueden favorecer el rendimiento en condiciones compatibles. Ninguna geometría es superior en todas las aplicaciones, y la denominación del rodete no sustituye la curva de desempeño.

También deben verificarse la potencia a lo largo del intervalo, la velocidad de rotación, la transmisión, la base, los sellos y la facilidad de inspección. Los codos, las compuertas y las transiciones cercanas a la entrada o salida pueden generar un flujo no uniforme y reducir el desempeño respecto del ensayo de referencia. Este efecto debe abordarse en la instalación, y no solo compensarse con un motor más grande.

Parámetros para el diseño

• Evaluar la curva del sistema.
• Verificar las pérdidas y los efectos de la instalación.
• Seleccionar el motor para el intervalo previsto.
• Verificar la velocidad de rotación y los límites mecánicos. El balanceo y la alineación complementan la selección aerodinámica.

Desempeño, diagnóstico y mantenimiento

Un punto eficiente debe conciliar el caudal necesario, la presión y el rendimiento. Estrangular excesivamente un sistema sobredimensionado disipa energía; reducir la velocidad de rotación puede ser una alternativa cuando sea compatible con el proceso y con el conjunto. Las relaciones aproximadas entre velocidad de rotación, caudal, presión y potencia tienen supuestos y no eliminan la necesidad de verificar la curva instalada.

Durante la puesta en marcha, registrar la velocidad de rotación, la potencia eléctrica, las presiones, el caudal y la posición de las compuertas crea una referencia útil. Si el caudal medido es inferior al previsto, deben investigarse el sentido de giro, las resistencias reales, las entradas de aire y los efectos de instalación antes de concluir que falta potencia.

Ejemplo ilustrativo: el caudal no define por sí solo la potencia

Considere una demanda hipotética de 100.000 m³/h y 3.000 Pa de presión total, en las condiciones para las cuales se seleccionó el ventilador. El caudal es aproximadamente 27,78 m³/s y la potencia transferida al gas es Q × Δp ≈ 83,3 kW.

Con un rendimiento hipotético del ventilador del 75%, la potencia en el eje sería aproximadamente 111,1 kW. Considerando accionamiento directo y un motor con rendimiento del 95%, sin otras pérdidas de accionamiento en este ejemplo, la potencia eléctrica estimada sería 117,0 kW. La potencia nominal del motor aún exige analizar el intervalo operativo y los criterios del diseño.

Dos ventiladores anunciados para 100.000 m³/h pueden tener presiones y rendimientos muy diferentes. La comparación debe utilizar el mismo punto y la misma referencia de densidad. El ejemplo no selecciona un modelo ni recomienda los rendimientos utilizados; demuestra por qué la presión, el rendimiento y las condiciones del gas deben acompañar cualquier valor de caudal.

Puesta en marcha del ventilador

La verificación en campo debe relacionar la velocidad de rotación, el caudal, la presión y la potencia con las condiciones previstas. Los ductos cercanos a la entrada o salida pueden alterar el desempeño; por ello, la selección en catálogo debe confirmarse en la configuración instalada.