Ventiladores - são máquinas utilizadas para movimentar gases, transformando energia...
Centro Universitario De Jaraguá Do Sul – Unerj
GIUSON DALMAR GAEDTKE
Curso de Engenharia Mecânica/Unerj
Professor: Prof. MARCO PICANÇO
1.0 Conceito de Ventilador e Sistema.	4
1.1 Variáveis envolvidas (Funcionamento).	4
1.2 Curvas do Ventilador e Sistema.	4
1.3 Ponto de Operação.	5
2.0 Tipos de Ventiladores.	6
3.0 Ruído e Ventiladores.	7
3.1 Critérios para Minimizar o Ruído nos Ventiladores:	7
4.0 Aerodinâmica dos Ventiladores:	8
5.0 Procedimentos de Cálculo:	11
6.0 Critérios de projeto	12
6.1 Ventiladores Axiais:	12
6.2 Ventiladores Radiais:	13
6.2 Leis dos Ventiladores:	14
7.0 BIBLIOGRAFIA	21
Ventiladores são máquinas utilizadas para movimentar gases, transformando energia mecânica do rotor em energia cinética do fluido.
Sistema é o local onde o ventilador esta instalado, compreende todo o espaço por onde o fluido escoa.
1.1 Variáveis envolvidas (Funcionamento).
O ventilador gera uma vazão (m3/s) e uma conseqüente pressão (Pa) no fluido. Ele faz essa passagem da energia do eixo para o fluido com uma determinada eficiência (%), consumindo nesse processo uma certa potência (kW) da fonte de energia.
O fluido impulsionado pelo ventilador percorre um determinado caminho compreendido pelo sistema, esse caminho por sua vez possui uma perda de carga (Pa), quanto maior essa perda de carga mais difícil é impulsionar o fluido. O fluido impulsionado geralmente será o ar, possuindo uma massa específica (Kg/m^3) que varia conforme temperatura e altitude. Na condição padrão o ar possui:
Potência = Pressão(Pa)*Vazão(m^3/s)/Eficiência(0 a1)
Um ventilador funcionando em um ambiente com alta perda de carga gera sobre o fluido uma vazão menor se operando num ambiente com perda de carga baixa. Assim a vazão e pressão gerada pelo ventilador dependem da característica de perda de carga no sistema. Conforme vamos variando a perda de carga do sistema vamos conseguindo vazões e pressões diferentes que são então plotadas em um gráfico, a chamada curva característica do ventilador:
Quando o sistema é totalmente fechado o Ventilador só gera pressão, vazão igual a zero. Para um sistema totalmente aberto a vazão do fluído é a máxima possível que o ventilador pode gerar, todos os pontos intermediários são pontos possíveis de operação quando a perda de carga do sistema esta entre 0 e a máxima (bloqueio total da vazão).
Assim o sistema também possui sua curva característica:
Embora não variamos as condições geométricas do sistema, a perda de carga do fluido que escoa nesse varia conforme a sua velocidade ou Vazão. A relação entre perda de carga (Pa) do fluido e a Vazão desse (m^3/s) é chamada Resistência do Sistema(Ns^2/m^8).
Pressão(Pa)= Resistência(Ns^2/m^8)*Vazão(m^3/s)^2
A Resistência varia conforma varia as condições físicas do meio, geometria, temperatura e o tipo de fluido que escoa nesse.
1.3 Ponto de Operação.
A pressão e vazão gerada pelo ventilador será então o ponto de encontro entre a curva do ventilador e a curva do sistema:
O ponto de operação ideal é o que fica um pouco a esquerda da maior eficiência (região mais estável).
Os ventiladores são divididos em Radiais e Axiais:
- Ventilador Radial: O ventilador Centrífugo também conhecido como Radial opera segundo o princípio da força centrífuga. O ar que fica entre as pás do rotor tende a centrifugar radialmente como qualquer outro material sob rotação. São divididos em:
- Radial pá curvada para Trás: Mais eficiente e de menor ruído entre os Radiais.
- Radial pá Reta: Menos eficiente, próprio para altas pressões e de mais baixo custo.
- Radial pá para Frente: Também conhecido como sirocco, é o menor dos Radiais, eficiência menor que o de pás para trás, opera em rotações mais baixas.
- Ventilador Axial: Deslocam o ar paralelamente ao eixo por impulsão. Indicados para gerar grandes vazões com pequena pressão.
Apresentam uma região de instabilidade característica:
- Axial Propulsor (Propeller): Geram grandes vazões com baixa pressão.
- Tubo Axial: Trabalha com pressões maiores e um rendimento maior que o Axial Propulsor. Apresenta um Tubo Axial ao seu redor.
3.0 Ruído e Ventiladores.
Relação do Ruído (db) com a eficiência do ventilador:
Maior a eficiência menor o ruído.
Relação de Ruído com Pressão e Vazão.
Nota-se que o ruído cresce 2*mais com a pressão do que com a vazão.
3.1 Critérios para Minimizar o Ruído nos Ventiladores:
-Tipo do Ventilador: Se possível usar um axial de perfil aerodinâmico com as maiores eficiências e pressões menores ou então um Radial Pá para Trás.
-Sistema: Dimensionar o sistema para a menor perda de carga possível, isso significara redução da pressão no ponto de operação.
-Determinar a mínima vazão necessária, para o maior DT possível, nesse ponto obteremos por conseqüência a menor pressão.
-Dimensionar o ventilador geometricamente para a vazão mínima e para operar com a maior eficiência possível.
4.0 Aerodinâmica dos Ventiladores:
- Ventilador Radial Pá Reta: "Menos aerodinâmico" dos ventiladores, devido à bidirecionalidade o ventilador tem que possuir suas pás alinhadas radialmente dando a simetria funcional nas duas direções de giro.
A relação de diâmetros Di/De deve estar na faixa de 0.55 a 0.85, não havendo nessa um ponto ideal por si. Fixado o Diâmetro externo quanto menor essa reação maior é o volume de ar centrifugado e maiores são as pressões e vazões:
A eficiência é maior quanto menor for a relação de diâmetros:
Com base do gráfico acima poderíamos preferir utilizar Diâmetro interno o menor possível. O problema nessa utilização é a relação entre as áreas de entrada axial do ar e a área de entrada radial do ar.
A área de entrada radial deve ser menor que a entrada de área axial, isso para evitar a descompressão do ar, queda de velocidade, e o conseqüente fenômeno de separação do fluxo:
Se a relação: (Área de Entrada Axial) / (Área de Entrada radial) >= 1, não for igual a 1 deve ser a maior possível , devido a dificuldades em se conseguir a vazão necessária quando a relação de diâmetros for elevada (menos ar captado quando o Diâmetro Interno estiver muito próximo do Externo).
Ventiladores são máquinas utilizadas para movimentar gases, transformando energia mecânica do rotor em energia cinética do fluido. Sistema é o local onde o ventilador esta instalado, compreende todo o espaço por onde o fluido escoa.