MANUAL TÉCNICO
ÍNDICE CONTEÚDO Total de Págs. BT- - O que é um Ventilador - Terminologia de Definição de Ventiladores 4 BT-- Leis dos Ventiladores 7 BT-3 - Curvas de Desempenho de um Ventilador Curvas de Resistência do Sistema Instabilidade do Sistema, instabilidade do Ventilador e Paralelismo 5 BT-4 - Tipos de Ventiladores 4 BT-5 - Seleção de Ventiladores Selecionando o tipo de Ventilador Requisitos de uma Consulta de Ventilador 5 BT-6 - Efeitos no Sistema na Aspiração do Ventilador Efeitos no Sistema na Descarga do Ventilador 7 BT-7 - Vida dos Rolamentos dos Ventiladores BT-8 - Características dos Sistemas de Ventilação dos Ventiladores 3 BT-9 - Desbalanceamento Residual Permissível 3 BT- - Cálculo da Potência Sonora do Ventilador 3 BT- - Modulação do Desempenho do Ventilador 4 BT- - Arranjos de Ventiladores 7 BT-3 - Rotação Crática dos Eixos 4 BT-4 - Torque de Partida do Ventilador 3 BT-5 - Fundamentos de Ruído BT-6 - Efeitos do Sistema na Aplicação de Ventiladores Industriais 6
BOLETIM TÉCNICO Nº O QUE É UM VENTILADOR m ventilador é uma máquina que produz fluxo de gás com duas ou mais pás fixadas a um Ueixo rotativo. Os ventiladores convertem a energia mecânica rotacional, aplicada aos seus eixos, em aumento de pressão total do gás em movimento. Esta conversão é obtida através da alteração do momento do fluido. Ventiladores para aquecimento, ventilação e ar condicionado, inclusive em sistemas de alta velocidade ou de alta pressão, raramente atingem mais que.5-3. Pa 5 a 3 mm de coluna de água). Há três componentes principais em um ventilador: o propulsor também chamado de rotor), o meio de acioná-lo e a carcaça. Os códigos de teste de potência da Sociedade 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 7.6 Pa 76 milímetros de coluna d água) com procedimento norma) foi seguido. base no ar padrão. Para pressões superiores a 7.6 Pa 76 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 soprador. Existem muitas outras definições, com limites de pressão distintos, sendo que o Brasil não adota, oficialmente, nenhuma especificamente. terá no desempenho do ventilador. Ventiladores de tipos diferentes, ou ainda 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) Ar seco a ºC e,35 kpa. Sob essas condições, o ar seco tem uma densidade de 3 massa de,4 kg/m. Fig. - Pressão Atmosférica 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.34 mm 47, polegadas) de água ou m 33,97 pés) de água Fig ). 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. Vácuo Pressão Atmosférica Água.34 mm de coluna d água ao nível do mar - 4
BOLETIM TÉCNICO Nº 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 ). Fig. - Pressão Dinâmica do Ventilador Pd = V,3 para ar padrão Pressão Total Onde: Ou Onde: Pd = pressão dinâmica em Pa V = velocidade em m/s Pd = r V ) / g Pd = pressão dinâmica em mmca V = velocidade em m/s 3 r = densidade de,4 kg/m g = acelereção da gravidade de 9,8 m/s Pressão Dinâmica Pressão Estática Pressão Dinâmica = Pressão Total - Pressão Estática Fig.3 - Pe, Pd e Pt num ponto Pressão Total Soma algébrica da pressão dinâmica e estática. É uma medida da energia total disponível na corrente de ar. Fig. 3) Pt=Pe+Pd 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. Pe Pe Pe Pt Pe Pe Pe Pd Fig.4 - Pressão Total do Ventilador Tubo de Impacto 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. Ventilador Pt Fluxo de Ar Tubo de Impacto - 4
BOLETIM TÉCNICO Nº 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. Pabs = Q. x Pt h t Onde: h = rendimento total do ventilador t 3 Q = vazão em m /s Pt = pressão total em Pa Pabs = potência em kw Ou Pabs = Q 7. x Pt h t Fig.5 - Pressão Estática do Ventilador Ventilador Pe Tubo Estático Tubo de Impacto Pe Fluxo de Ar Fig.6 - Pressão Estática com Vazão Nula Onde: h = rendimento total do ventilador t 3 Q = vazão em m /h Pt = pressão total em mmca Pabs = potência em cv Q Rendimento Estático h ) e É a potência estática dividida pela potência absorvida do ventilador. Fig.7- Descarga Livre h e Saída de Força Q x Pe = = Suprimentos de Força 7. x Pabs Rendimento Total h ) t Também chamado de rendimento mecânico, ou simplesmente rendimento. É a razão da saída de potência sobre o suprimento de potência. Pe Pe= h t = Q x Pt 7. x Pabs Q 3-4
BOLETIM TÉCNICO Nº 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 3% a 8% da vazão máxima, para ventiladores inclinados para trás é de 4% a 85% da vazão máxima e para ventiladores com pás radiais de 35% a 8% da vazão máxima. Pressão Estática D Fig.8 - Intervalo de Aplicação Q Fig.9 - Velocidade Periférica RPM Intervalo de Aplicação Velocidade Periférica Vp) É igual a circunferência do rotor multiplicada pela RPM do ventilador e é expressa em m/s. Fig. 9.) Vp = p x DN 6 Onde : D = diâmetro do rotor em metros N = velocidade em RPM OTAM VENTILADORES INDUSTRIAIS LTDA. Av. Francisco S. Bitencourt, 5 Fone: 5) 3364.5566 - Fax: 5) 3364.64 Caixa Postal 756 - CEP: 95- - Porto Alegre - RS e-mail: comercial@otam.com.br www.otam.com.br 4-4
BOLETIM TÉCNICO Nº LEIS DOS VENTILADORES ão é exeqüível testar o desempenho de cada tamanho de ventilador de uma linha de um Nfabricante, em todas as velocidades às quais ele pode ser aplicado. Nem tampouco é possível simular cada densidade do ar de aspiração que pode ser encontrada. 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 dentro da curva de mesmo rendimento. Mudanças na Rotação do Ventilador Primeiramente, devemos considerar as leis para ventiladores aplicadas a uma mudança apenas na rotação sistema constante) em determinado ventilador e em determinado sistema utilizando ar numa dada densidade. Fig. ) Q = Q x N N P = P x N N W= W x N N O rendimento não é alterado. 3 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. Intervalo de Aplicação P Fig. - Mudança na RPM P @ N Curva do Sistema Equações das leis dos ventiladores: 3 Q = Q x N x N D D Onde: P = P x N N W= W x N N Q=vazão P = pressão total, estática ou dinâmica) d=densidade do gás N=rotação do ventilador D=diâmetro do rotor W=potência do ventilador 3 x D D x D D x d d 5 x d d P P @ N Q Q - 7
BOLETIM TÉCNICO Nº 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.) Fig. - Mudança no Diâmentro do Rotor velocidade periférica constante) Q = Q x W W Q x D D P = P N = N x D D P =P Ventilador D Ventilador D 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) Q Q Q = Q x D D P = P x D D W= W x D D 3 5 Fig.3 - Mudança no Diâmetro do Rotor rotação constante) Ventilador D Geralmente são usadas pelos fabricantes de ventiladores para gerar dados quanto ao desempenho para "famílias" de ventiladores geometricamente proporcionados. P P Ventilador D 3 Q Q 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. - 7
BOLETIM TÉCNICO Nº 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. Fig.4 - Efeito da Mudança na Densidade vazão constante) Ventilador D P = P x W W P x d d Q = Q P P Ventilador D 3 Q Q As Leis dos Ventiladores Fig. 5) com pressão, sistema e tamanho do ventilador constantes. Rotação variável. Q = Q x N N = Q x W W = Q x d d P = P 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. Q = Q x N N = Q x P P = Q x d d W = W x d d P = P P P Fig.5 - Mudança na Densidade pressão estática constante) P @ d Sistema d Sistema d P @ d 5 Q Q Fig.6 - Mudança na Densidade vazão constante) P @ d e N P @ d e N Sistema @ d 6 Sistema @ d Q Q 3-7
BOLETIM TÉCNICO Nº Exemplo No. Exemplo No. Um ventilador para ar condicionado está operando a uma velocidade de 6 rpm contra uma pressão estática de 5 Pa e exigindo potência de 6,5 kw. Está liberando 9. m³/h nas condições padrão. Para manusear uma carga térmica de ar condicionado maior que a planejada originalmente, mais ar se faz necessário. A fim de aumentar a vazão de ar para.5 m³/h, quais são os novos valores para a rotação do ventilador, a pressão estática e a potência? Q = Q x N N N = N x Q Q = 6 x.5/9.) = 679 RPM P = P x N N =5 x 679/6) = 64Pa 3 W= W x N N 3 =6.5 x 679/6) = 9.4 kw Um ventilador está operando a uma velocidade de.75 rpm a uma temperatura de ºC contra uma pressão estática de 3 Pa. Está liberando 3.56 m³/h e requer,84 kw. Um motor de 5 kw está alimentando o ventilador. O sistema está com pouca capacidade porém o proprietário não quer gastar dinheiro para mudar o motor. Qual é a capacidade máxima que se pode chegar no seu sistema com o motor 5 kw existente? Qual é o aumento de rotação permitido? Qual será a vazão e qual será a pressão estática sob as novas condições? N = N x W W /3 =.75 x 5,/,84) = 3.8 rpm Q = Q x N N P = P x N N /3 = 3.56 x 3.8/.75) = 4.3 m³/h = 3 x 3.8/.75) = 44Pa Fig.7 - Mudança na RPM Fig.8 - Mudança na RPM 64 P 5 679 RPM 6 RPM 9,4 kw 6,5 kw Curvas kw Curvas do Ventilador Curvas do Sistema 44 P 3 3.8 RPM.74 RPM Curvas do Ventilador Curvas do Sistema Q x 3 9.5 3.56 4.3 4-7
BOLETIM TÉCNICO Nº Exemplo No. 3 Fig.9 - Mudança no Diâmetro Um fabricante de ventiladores deseja projetar os dados obtidos por um ventilador de 4 mm de diâmetro para um ventilador de 8 mm de diâmetro. Em um ponto de operação, o ventilador de 4 mm entrega 7.75 m³/h a ºC contra uma pressão estática de Pa. Isto requer 694 rpm velocidade periférica = 4,53 m/s) e,77 kw. Qual será a vazão projetada, a pressão estática, a potência e a velocidade periférica Vp) para um ventilador de 8 mm na mesma rotação? P 4 4 8 Curvas do Ventilador Q = Q x D D 3 7.75 6. = 7.75 x 8/4) = 6. m³/h P = P x D D = x 8/4) = 4 Pa 3 Exemplo No. 4 Um ventilador aspirando ar de um forno está entregando 8.6 m³/h a 6ºC contra uma pressão estática de 5 Pa. Está operando a 796 rpm e requer 9,9 kw. Presumindo-se que o forno perca seu calor e o ar seja de ºC, o que acontece com a pressão estática e a potência absorvida pelo ventilador? Densidade do ar de ºC =, kg/m3 Densidade do ar de 6ºC =,9 kg/m3 W = W x D D 5 =,77 x 8/4) = 56,64 kw Vp= Vp x D D = 4,53 x 8/4) = 9,6 m/s 5 Q = Q =8.6 m³/h P = P x d d = 5 x,/,9) = 335 Pa W = W x d d = 9,9 x,/,9) = 3, kw Estas, mais as equações do exemplo, 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. 5-7
BOLETIM TÉCNICO Nº Fig. - Mudança na Densidade Fig. Mudança na Densidade 335 P 5 6 C C C Curvas do Ventilador Curvas do Sistema 5 P Ar Padrão 49 C &. RPM. RPM Ar Padrão Curvas do Ventilador Curvas do Sistema Q 6 C 8.6 49 C & Q 5. 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 5. m³/h com 5 Pa, serão densidade máxima, a qual estaria na temperatura de necessárias. rpm. A potência exigida é de 8,7 ar mais baixa esperada. kw. A rotação está correta em. rpm, mas uma vez que o ventilador está lidando com ar menos Exemplo No. 5 denso, então: Um engenheiro especifica que quer 5. m³/h a uma pressão estática de Pa, com temperatura de 49ºC e a uma altitude de 3 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). Usando-se as Leis dos Ventiladores 4 Fig. ): W = W x std d real d = 8,7 x,88 = 7, kw Observe também, a partir deste exemplo, que a perda de carga do sistema varia diretamente com a densidade do ar. real std Para entrarmos nas tabelas dos ventiladores nos Usando-se a Lei para Ventiladores 6 Fig. ): 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 =,88 P = P std real x d d std real = = 7 Pa, digamos 5,88 Q = Q std real x d d real std = 5. x,88 = 3.4 m³/h P = P std real x d d real std = x,88 = 76 Pa, digamos 75 6-7
BOLETIM TÉCNICO Nº O ventilador irá entregar 3.4 m³/h com 75 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: N = N std x d real d std real = 988/,88 =. rpm P 75 Fig. - Mudança na Densidade. RPM 49 C & 988 RPM Ar Padrão Curvas do Ventilador Curvas do Sistema Como era de se esperar, a resposta é a mesma em ambas as soluções. Exemplo No. 6 W = W std x d real d std real = 5,55/,88) = 7, kw Presuma que um ventilador esteja trabalhando com 4.8 m³/h a uma pressão estática de 3 Pa, funcionando a 48 rpm e exigindo 4,99 kw. Se a velocidade permanecer constante em 48 rpm, porém uma resistência adicional de Pa baseada nas velocidades existentes) for colocada no sistema, a pressão estática seria de 4 Pa se a capacidade, 4.8 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 8,7 kw. Esta nova seleção do ventilador deve ser reduzida à velocidade pré-determinada de 48 rpm ao longo da nova curva de resistência do duto usando-se a Lei para Ventiladores. Ar Padrão 49 C & 3.4 Q 5. Este exemplo é útil naqueles casos em que uma resistência é adicionada, tal como um filtro absoluto, no sistema de ventilação, aumentando a pressão estática requerida além da curva do ventilador catalogada pelo fabricante. Q = Q x N N = 4.8 x 48 454 )= 38. m³/h 48 P = P x N N 454 ) = 4 x = 339 Pa W = W x N N 3 = 8,7 x 48 3 454 ) = 4,6 kw OTAM VENTILADORES INDUSTRIAIS LTDA. Av. Francisco S. Bitencourt, 5 Fone: 5) 3364.5566 - Fax: 5) 3364.64 Caixa Postal 756 - CEP: 95- - Porto Alegre - RS e-mail: comercial@otam.com.br www.otam.com.br 7-7
BOLETIM TÉCNICO Nº 3 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.. 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 condições de 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 Rendimento Estático do Ventilador h potência em outras rotações e tamanhos de s Rendimento Total do Ventilador h ventilador; normalmente, conforme o mencionado t anteriormente, poucos tamanhos de ventilador e A densidade do gás r), o tamanho do ventilador e a rotações são testados para determinar a capacidade rotação N) são geralmente constantes durante toda de uma determinada "família" de ventiladores. a curva e devem ser expressados. Fig.- Curva de Desempenho de Ventilador 6 5 Pt Tamanho 56 Diâmetro do rotor/ventilador de 56mm Pe 3 9 Rendimento % 9 Pressão, P 4 3 ht 8 7 6 8 7 6 kw hs 5 4 3 kw - Potência 5 4 3 Operando a. RPM &, kg/m³ de densidade 3 4 5 6 7 8 9 Vazão, Q - m³/h x - 5
BOLETIM TÉCNICO Nº 3 CURVA DE RESISTÊNCIA DO SISTEMA Aresistência do sistema é a soma total de todas as perdas de pressão através dos filtros, serpentinas, dampers e dutos. A curva de resistência do sistema Fig. ) é simplesmente uma representação gráfica da pressão exigida para mover o ar pelo sistema. 4 3 Fig. - Curva de Resistência do 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. m /h com uma resistência total de Pa. Se Q for duplicado, a resistência aumentará para 4 Pa, conforme mostrado pelo quadrado do valor da razão dada na Fig.. 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. Pe Q Pe = Q ) ² =. ² 4 ² ) = Pe Q ² ¹ ¹. Fig. 3 - Ponto de Operação 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. Potência absorvida e Pressão estática Ponto de operação Q Fig. 4 - Variações do Projeto - Diminuição do Fluxo de Ar Curva do Sistema Curva da Potência Curva do Ventilador 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. Pe Pe @ Q projeto Incremento de Pe Q Redução de Q Curva do Ventilador Curva Real do Sistema Curva de Projeto - 5
BOLETIM TÉCNICO Nº 3 INSTABILIDADE DO SISTEMA, INSTABILIDADE DO VENTILADOR E PARALELISMO s três principais motivos para um fluxo de ar instável em um sistema de ventilação são ) OInstabilidade do Sistema, ) 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.. Pe Fig.- Instabilidade do Sistema Instabilidade do sistema é possível Q 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. Fig. - Explicação da Instabilidade do Ventilador Alta Pressão Baixa Pressão 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. ). 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 %. 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 6 Pa de pressão estática é o giro das pás. total poderá ter flutuação de pressão de 6 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. 3-5
BOLETIM TÉCNICO Nº 3 A seleção do ponto de operação não deve ser feita à esquerda do "ponto de instabilidade" na curva do ventilador. 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). Flutuação na Pressão Estática Fig. 3 - Instabilidade do Ventilador Pe Intervalo de Instabilidade Margem de Segurança Limite do Catálogo Q Fig. 4 - Operação Desbalanceada em Paralelo Pe Q Q 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. 5 - Operação de Ventiladores em Paralelo Q Q Percentual da Pressão Estática do Ventilador Operação não Recomendada neste Intervalo Sistema Instável Ventilador Único Sistema estável Percentual da Vazão Curva Combinada de Ventiladores em Paralelo 4-5
BOLETIM TÉCNICO Nº 3 Alguns ventiladores possuem um aclive "positivo" na curva pressão-volume de ar à esquerda do ponto do pico de pressão. Se os ventiladores operando em paralelo forem selecionados na região deste aclive "positivo", isso poderá resultar em uma operação instável. A curva fechada em loop à esquerda do ponto de pico de pressão é o resultado da plotagem de todas as combinações possíveis do volume de ar em cada pressão. Se a curva do sistema interseccionar a curva combinada de volume de vazão na área compreendida pelo loop, é possível haver mais de um ponto de operação. Isto pode fazer com que um dos ventiladores utilize mais ar e pode causar uma sobrecarga do motor se os ventiladores forem acionados individualmente. Esta condição desequilibrada de fluxo tende a se reverter alternadamente, e o resultado é que os ventiladores irão carregar-se e descarregar-se intermitentemente. Esta "pulsação" freqüentemente gera ruído e vibração e pode causar dano aos ventiladores, ao funcionamento do sistema de dutos ou aos motores. Isto requer a instalação de dampers de vazão na voluta Fig. 6). Eles servem para mudar o formato da voluta do ventilador e, portanto, para cada posição do damper, há uma curva de desempenho diferente correspondente. A curva do ventilador resultante de várias posições 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. Geralmente, são deixados nesta posição permanentemente. A curva gerada pelo damper neste ponto tem um formato tal que a soma das curvas de desempenho interseccione a curva do sistema em apenas um ponto. Os ventiladores operados em paralelo devem ser do mesmo tipo, tamanho e velocidade de rotação. Caso contrário, poderão resultar complicações indesejáveis de desempenho. É altamente indicado que as recomendações do fabricante do ventilador sejam seguidas ao considerar-se o uso de ventiladores em paralelo. O uso dos ventiladores axiais em paralelo apresenta problema potencial de ruído a menos que medidas especiais sejam tomadas no momento do projeto; o acréscimo de controle de ruído normalmente não é possível. Um problema de ruído freqüentemente encontrado em ventiladores operando em paralelo é o batimento. Isso é causado por uma leve diferença na velocidade de rotação de dois ventiladores teoricamente idênticos. O ruído de batimento de baixa freqüência resultante pode ser muito desagradável e difícil de ser eliminado. O problema pode ser comparado ao efeito estroboscópico de uma lâmpada fluorescente iluminando um rotor com uma leve diferença entre as freqüências de rotação do rotor e o fornecimento energia da lâmpada. Pe e Potência Fig. 6 - Efeito de Dampers na Voluta Q Damper na Voluta Ativo OTAM VENTILADORES INDUSTRIAIS LTDA. Av. Francisco S. Bitencourt, 5 Fone: 5) 3364.5566 - Fax: 5) 3364.64 Caixa Postal 756 - CEP: 95- - Porto Alegre - RS e-mail: comercial@otam.com.br www.otam.com.br 5-5
BOLETIM TÉCNICO Nº 4 TIPOS DE VENTILADORES 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 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. ). 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. Examinandose a extensão relativa do vetor R, pode-se ver que o ventilador Sirocco requer a menor velocidade periférica para uma determinada capacidade, enquanto que o ventilador Limit Load requer a maior velocidade periférica. Ventilador Centrífugo com Rotor de Pás Curvadas para a Frente Sirocco) O ventilador centrífugo tipo sirocco movimenta-se a rotações relativamente baixas e é geralmente usado para produzir vazões altas com baixa pressão estática. O intervalo de operação típico deste tipo de ventilador é 3 a 8% da vazão em descarga livre Fig. ). O rendimento estático máximo de 6-68% geralmente ocorre ligeiramente à direita do pico da pressão estática. A curva da potência tem um aclive crescente e é chamada de "tipo sobrecarga". Fig. - Rotores de Ventiladores Centrífugos r=b O ventilador Sirocco pode entrar em instabilidade, porém a magnitude é tipicamente menor do que a dos outros tipos. As vantagens do ventilador Sirocco são o baixo custo, a rotação baixa que minimiza o tamanho do eixo e do mancal, e um amplo intervalo de operação. As desvantagens são: o formato de sua curva de desempenho que permite a possibilidade de instabilidade por paralelismo, e uma sobrecarga do 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 suas pás. É inerentemente mais fraco em seu aspecto estrutural que os demais tipos. Portanto, os ventiladores sirocco, geralmente, não atingem as altas rotações necessárias para desenvolver as pressões estáticas mais elevadas. R Pá Radial R B r S t S t Limit Load - Pá Inclinada para Trás B Sirocco - Pá Curvada para Frente 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 R S t - 4
BOLETIM TÉCNICO Nº 4 Fig. - Curva Característica para Ventilador Siroco Fig. 3 - Curva Característica para Ventilador Limit Load he, Pe e Potência Absoluta 7 Curva de Rendimento Estático Curva de Potência Absoluta Curva de Pressão Estática he, Pe e Potência Absoluta 8 3 8 Q 4 85 Q Ventilador com Rotor de Pás Voltadas para Trás Limit Load) Os ventiladores tipo Limit Load movimentam-se a aproximadamente duas vezes a rotação dos ventiladores Sirocco, conforme previamente indicado pelo diagrama do vetor de velocidade. O intervalo de seleção normal do ventilador Limit Load é de aproximadamente 4-85 % da vazão em descarga livre Ver Fig. 3). O rendimento estático máximo de cerca de 8% geralmente ocorre próximo ao limite de seu intervalo de operação normal. Geralmente, quanto maior o ventilador, mais eficiente ele se torna para uma determinada seleção. A magnitude da instabilidade, quando ocorre, de um ventilador limit load é maior do que de um ventilador Sirocco. As vantagens do ventilador Limit Load são o maior rendimento e a curva de potência de não-sobrecarga carga limite). A curva de potência geralmente atinge um máximo no meio do intervalo de operação normal, portanto a sobrecarga geralmente não é problema. Inerentemente, um projeto mais forte o torna adequado para operação em pressão estática mais elevada. As desvantagens do ventilador Limit Load incluem, 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. Um refinamento do ventilador Limit Load com pás planas utiliza pás de formato de aerofólio. Isso melhora o rendimento estático para cerca de 86% e reduz ligeiramente o nível de ruído. A magnitude da instabilidade também aumenta com as pás aerofólio. Curvas características para ventiladores aerofólio encontram-se representadas na Fig. 4. Ventiladores com Rotor de Pás Radiais Os ventiladores com pás radiais Fig. 5) são geralmente mais estreitos do que outros tipos de ventiladores centrífugos. Conseqüentemente, eles exigem um rotor de diâmetro maior para uma determinada capacidade. Isto aumenta o custo e é o motivo principal de não serem usados para aplicações de ar condicionado. O ventilador com pás radiais é bem adequado para lidar com volumes de ar baixos em pressões estáticas relativamente altas e para o transporte de materiais. As suas outras vantagens são a ausência de instabilidade e a presença de uma curva de potência quase reta em uma relação linear com a vazão. Esta relação proporcional permite que o controle de capacidade seja acionado a partir da entrada de energia no motor. As desvantagens deste tipo de ventilador são o alto custo e um rendimento inferior. - 4
BOLETIM TÉCNICO Nº 4 Fig. 4 - Curva Característica para Ventilador Airfoil Fig. 5 - Curva Característica para Ventilador de Pás Radias he, Pe e Potência Absorvida 86 Curva de Rendimento Estático Curva de Potência Absorvida Curva de Pressão Estática he, Pe e Potência Absorvida 7 5 85 Q 35 8 Q 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. Bocal de Aspiração Fig. 6 - Ventilador Centrífugo Tubular Rotor Centrífugo de Simples Aspiração he, Pe e Potência Absorvida 7 Fig. 7 - Curva Característica para Ventilador Centrífugo Tubular 5 85 Q Entrada de Ar Saída de Ar Ventiladores Axiais Os ventiladores axiais dividem-se em três grupos: propeller, tuboaxial e vaneaxial. Pás de Guia 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, 5- 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 7% 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. 3-4
BOLETIM TÉCNICO Nº 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). Fig. 8 - Curva Característica para Ventilador Propeller 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 9% da vazão máxima descarga livre). As desvantagens dos ventiladores axiais são 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 comparativamente simples 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. 5 65 Q 8 Fig. 9 - Curva Característica para Ventilador Vaneaxial alto desempenho) 65 9 Q 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. ) Fig. - Ventilador de Fluxo Misto OTAM VENTILADORES INDUSTRIAIS LTDA Av. Francisco S. Bitencourt, 5 Fone: 5) 3364.5566 - Fax: 5) 3364.64 Caixa Postal 756 - CEP: 95- - Porto Alegre - RS e-mail: comercial@otam.com.br www.otam.com.br 4-4
BOLETIM TÉCNICO Nº 5 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). ) 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 ) 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 padrão ar seco a C e pressão barométrica de motoras padrão disponíveis. A partir destas 76mmHg). 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 correspondentes poderão ser calculadas e, assim, Embora um ventilador de praticamente qualquer usadas com as curvas de desempenho básicas para tamanho, centrífugo ou axial, possa ser selecionado selecionar a vazão do ventilador e o rendimento para para uma determinada vazão e resistência do uma determinada pressão estática e densidade do ar. sistema, as reais possibilidades ficam limitadas pela Este método geralmente não é recomendado para prática da engenharia e pelas considerações ventiladores acionados por dispositivos dotados de econômicas: variação de velocidade, tais como polia variável e a) Espaço para o ventilador e seu mecanismo correias em V comumente usadas para a maioria dos sistemas HVAC. Ilustração deste método poderá ser motriz. encontrada posteriormente neste boletim sob o título "Selecionando o Tipo de Ventilador". b) Condições de Serviço, tais como transporte de materiais, temperatura do ar, operação em paralelo, Método de Seleção do Ar Equivalente intervalo de pressão, e outros fatores listados sob o O segundo método é o "Método de Seleção do Ar título "Tipos de Ventiladores". Equivalente" para selecionar o tamanho do ventilador c) Custo inicial do ventilador versus custo de usando-se as leis dos ventiladores. Os mesmos resultados podem ser mais rapidamente obtidos operação do mesmo potência do ventilador e recorrendo-se às tabelas ou curvas de seleção manutenção). publicados pelos fabricantes dos ventiladores, normalmente baseadas em ar padrão. d) Tipo e intensidade do ruído produzido pelo ventilador. Após as exigências de espaço, a aplicação do e) Efeito de redução no desempenho do ventilador ventilador, a vida esperada do ventilador, e outras considerações terem sido estabelecidas, a seleção provocada pelo sistema. do ventilador mais adequado é no ponto de f) Mecanismo motriz do ventilador e sua rendimento de pico máximo), ou ligeiramente à direita do mesmo, na curva de desempenho. confiabilidade, particularmente correias em V versus acionamento direto. - 5
BOLETIM TÉCNICO Nº 5 Isto resulta em um ventilador ligeiramente menor. Entretanto, a seleção neste intervalo propicia uma operação mais estável do que em um ventilador sobredimensionado. De fato, os ventiladores sobredimensionados devem ser selecionados apenas onde um aumento futuro de capacidade é esperado, e deve-se ter um grande cuidado para não selecionar um ventilador dentro do intervalo instável da curva. O rendimento de pico pode ser determinado a partir das curvas de desempenho do ventilador ou a partir de tabelas de multi-seleção, observando-se qual ventilador atende às exigências do projeto com potência absorvida mínima. Existe apenas um tamanho de ventilador de qualquer tipo que pode atender essas exigências. Se as exigências de projeto não coincidirem exatamente com os valores de catálogo de vazão ou pressão, a interpolação linear nestes valores fornecerá resultados precisos. O valor tabulado de RPM é a rotação operacional exigida. No entanto, o valor listado para potência absorvida deverá ser multiplicado pela razão entre a densidade real e a densidade padrão, a fim de se obter a potência operacional exigida. Curvas de seleção também são muito úteis para a seleção de ventiladores. A sua principal vantagem refere-se à representação gráfica do desempenho para uma família de ventiladores semelhantes. Para uma melhor compreensão de como estas curvas são construídas e usadas, diversas referências excelentes encontram-se disponíveis. Independentemente do método utilizado para selecionar um ventilador, existe geralmente uma seleção possível de dois ou mais ventiladores adequados. A economia é normalmente o fator determinante na seleção final. O custo inicial de cada ventilador, que inclui todos os acessórios exigidos, atenuadores acústicos e isoladores de vibração, deve ser determinado. A estes custos de componentes deve-se adicionar o custo de instalação. O custo inicial pode ser traduzido em um "custo de propriedade" anual, ao qual adiciona-se o custo de energia anual para o funcionamento do ventilador e o custo de manutenção anual. O ventilador cujos custos anuais de propriedade e de operação forem menores será, então, a seleção lógica. A vibração e o ruído do ventilador são considerações importantes e são influenciadas pelo tamanho e tipo de ventilador, sua rotação e seu rendimento. Em geral, os ventiladores axiais requerem tratamento acústico tanto no lado da aspiração como da descarga. Por outro lado, os ventiladores centrífugos normalmente necessitam de tratamento mínimo e, se for o caso, somente na descarga. Para sistemas de ventiladores de alta e média pressão, é aconselhável a orientação de um especialista em acústica. Alguns fabricantes publicam dados certificados de valores de ruído para os seus ventiladores e estes devem ser consultados quando disponíveis. Além dos já citados métodos manuais de seleção de ventiladores, muitos fabricantes também tem programas computacionais disponíveis. Eles tornam a seleção mais rápida e dirigida, além de permitirem a impressão de folhas de dados e curvas personalizadas. SELECIONANDO O TIPO DE VENTILADOR Método da Rotação Específica N =.877 x N x Q s,75 método da rotação específica Ns) é P freqüentemente usado como um critério para Onde N = rotação do ventilador, rpm 3 Oselecionar 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.,5-5
BOLETIM TÉCNICO Nº 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 48 Pa com uma ventiladores de fluxo misto não foram incluídos no 3 vazão de,47 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.. Fig. - Gráfico de Rotação Específica Intervalos Aproximados de Rotação Específica para Vários Dispositivos de Movimentação de Ar. Propeller AXIAL Tuboaxial Vaneaxial Limit Load Sirocco CENTRIFUGO Radial PARA VENTILADORES EM PARALELO MULTIPLICAR POR,4) 5 3 4 5 6 7 8 9 5 3 4 Ns x 3-5