En términos simples, los ventiladores se utilizan para establecer el flujo de aire donde sea necesario y no ocurre de forma natural. Por este motivo, los ventiladores son fundamentales en los sistemas HVAC. Sin embargo, la construcción física de los ventiladores varía y cada tipo está destinado a diferentes aplicaciones.
Los tres tipos de ventiladores que se encuentran más comúnmente en los sistemas HVAC son los siguientes:
- Ventilador axial
- Ventilador centrífugo curvado hacia adelante
- ventilador inclinado hacia atrás
Este artículo describirá cada tipo de ventilador y sus aplicaciones, junto con sus ventajas y desventajas. Muchos fabricantes de ventiladores ofrecen unidades integradas que incluyen un motor y controles, lo que reduce los requisitos de espacio y simplifica el mantenimiento.
Tenga en cuenta que los sistemas de ventilación en la ciudad de Nueva York están sujetos al Código Mecánico de Nueva York, y un edificio solo puede ser aprobado para su ocupación prevista si sus sistemas internos cumplen con el código.
Ventilador axial
Los ventiladores axiales tienen la construcción más simple, con sus palas dispuestas en forma de hélice alrededor de un eje giratorio. Estos ventiladores están diseñados para aplicaciones donde el flujo de aire y la presión estática son relativamente bajos.
Los ventiladores axiales suelen tener el costo más bajo de los tres tipos descritos en este artículo, pero recuerde que no son adecuados para aplicaciones con resistencia al flujo de aire (alta presión estática).
Algunas aplicaciones comunes de los ventiladores axiales incluyen torres de enfriamiento, condensadores de aire acondicionado exterior, enfriamiento de componentes electrónicos y enfriamiento de motores de combustión. Todos estos dispositivos requieren flujo de aire para liberar su calor, pero hay poca o ninguna resistencia al movimiento del aire, lo que permite el uso de ventiladores axiales de bajo costo.
Ventilador centrífugo
Estos ventiladores se caracterizan por tener un aspecto similar a las ruedas hidráulicas o las ruedas de hámster. Suponiendo el mismo flujo de aire, un ventilador centrífugo establecerá una presión más alta que un ventilador axial, consumiendo energía adicional.
Considere que los ventiladores centrífugos producen más ruido que los ventiladores axiales, por lo que sólo se recomienda su uso si la aplicación lo requiere. Pueden ser accionados directamente o por correa, y también pueden complementarse con un inversor de frecuencia.
En los sistemas HVAC, una de las principales aplicaciones de los ventiladores centrífugos es en las unidades de tratamiento de aire, que deben soplar aire hacia los conductos. A diferencia de los ventiladores de descarga abiertos en las torres de enfriamiento, estas AHU deben superar la presión estática del sistema de conductos de aire. En esta aplicación, el uso de un ventilador axial probablemente daría como resultado un flujo de aire deficiente.
Ventiladores inclinados hacia atrás
Estos ventiladores se caracterizan por la forma inusual de las aspas, dando la impresión de que el dispositivo está instalado incorrectamente. Los ventiladores inclinados hacia atrás se pueden clasificar en ventiladores de aspas curvas y de aspas rectas y pueden accionarse como un ventilador centrífugo.
Estos ventiladores se utilizan comúnmente en aplicaciones industriales con alto flujo de aire y resistencia variable, como recolección de polvo, sistemas de incineración, enfriamiento de procesos y templado de vidrio. En los sistemas HVAC comerciales, los ventiladores inclinados hacia atrás se suelen utilizar en ventilación con recuperación de energía (ERV).
Controlar la velocidad del ventilador
Cuando no se requiere el flujo de aire completo de un ventilador, su flujo de aire promedio se puede reducir con un funcionamiento intermitente. Sin embargo, este enfoque no es viable para aplicaciones que requieren un flujo de aire controlado y constante. Los ventiladores no pueden cambiar su velocidad por sí solos, lo que significa que se requiere un dispositivo externo de variación de velocidad. El control de velocidad se puede lograr de forma mecánica o electrónica:
- Por ejemplo, los ventiladores accionados por correas pueden equiparse con poleas de diámetro creciente para tener múltiples velocidades disponibles. El mismo efecto se puede lograr con una caja de cambios.
- Los variadores de frecuencia (VFD) condicionan el voltaje y la frecuencia suministrados al ventilador para lograr una modulación de la velocidad, lo que permite una transición perfecta entre diferentes valores de rpm. Para los ventiladores de potencia fraccionaria, los motores de CC sin escobillas pueden lograr el mismo resultado que los VFD en motores más grandes.
Los motores de varias velocidades son prácticos en aplicaciones de descarga abierta con ventiladores axiales. En estos casos, el control de velocidad está directamente relacionado con el flujo de aire (pies cúbicos por minuto), ya que no existe resistencia al flujo de aire. No se puede decir lo mismo de las instalaciones con conductos, donde es necesario tener en cuenta las variaciones de presión estática: solo se puede lograr un control preciso del flujo de aire con un VFD.
Nuestros ingenieros experimentados en HVAC pueden seleccionar los mejores ventiladores para ventilar su edificio.
Importancia del análisis costo-beneficio
Los ventiladores centrífugos e inclinados hacia atrás tienen un costo adicional, pero ofrecen un rendimiento superior en aplicaciones donde un ventilador axial sería ineficaz. Para obtener mejores resultados, se recomienda encarecidamente la opinión profesional de ingenieros de diseño de HVAC. Tenga en cuenta que el diseño del sistema de ventilación no sólo influye en el consumo de energía del ventilador, sino también en la carga de los sistemas de calefacción y refrigeración de espacios.
