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Muchas veces se nos presenta el problema de tener que variar las prestaciones de un ventilador acoplado a
una instalación como por ejemplo, porque se ha de adaptar a diferentes regímenes de funcionamiento o bien
debido a una modificación de la instalación de las prestaciones iniciales, intercambio de calor sea el caso,
se han visto modificadas.
La regulación de las prestaciones de los ventiladores pretende dar respuesta al anterior problema y puede
plantearse tanto desde la perspectiva de tener que aumentarlas como para disminuirlas. Ver Fig. 1.
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| Fig. 1. Regulación prestaciones de los ventiladores |
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| Regulación por disminución de prestaciones |
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La regulación por disminución de las prestaciones de los ventiladores se efectúa principalmente mediante los siguientes sistemas:
- Compuertas
- Regulación por by-pas
- Regulación de velocidad
- Variación ángulo álabes
Escoger uno u otro de estos sistemas dependerá de un conjunto de criterios como son: zona de regulación,
ahorro energético, coste de la inversión, ruido, etc.
La Tabla 1 da una orientación sobre las zonas de regulación y, dentro de éstas, las que son posibles y las
recomendadas para cada uno de los sistemas mencionados.
| VENTILADOR |
SISTEMA DE REGULACIÓN |
ZONA DE REGULACIÓN POSIBLE |
ZONA DE REGULACIÓN RECOMENDADA |
| de |
a % |
de |
a % |
| CENTRÍFUGO Y HH ICOIDAL |
Compuerta |
100 |
70 |
100 |
90 |
| By-Pas |
100 |
0 |
100 |
80 |
| Reg. Velocidad |
100 |
20 |
100 |
20 |
| HELICOIDAL |
Ángulo álabes |
100 |
0 |
100 |
0 |
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| Tabla 1. Sistemas y zonas de regulación |
La elección de uno u otro sistema se efectúa teniendo en cuenta la zona de
regulación que puede servir satisfactoriamente el consumo energético y el nivel sonoro que ocasionan,
así como el coste inicial de la instalación.
Entre los diferentes parámetros a tener en cuenta antes de elegir uno u otro
sistema de regulación, un lugar preferente lo ocupan el apartado económico -dividido en gastos de
mantenimiento y de instalación- y el nivel sonoro.
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En la Fig. 2 se ha esquematizado, para ventiladores de una cierta potencia, y desde una inversión mayor a
una de menor, el gasto de instalación inicial que puede representar adoptar uno u otro sistema de
regulación.
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| Fig. 2. Coste inicial |
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En la Fig. 3 el esquema se ha efectuado partiendo del consumo de energía, es decir del mantenimiento o del
rendimiento de la instalación.
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| Fig. 3. Consumo de energía |
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Escoger uno u otro sistema deberá hacerse teniendo también en cuenta la zona de regulación prevista. Si la
regulación no ha de ser inferior al 85% del caudal máximo entonces cualquier sistema puede ser eficaz
dependiendo de los periodos de funcionamiento a régimen reducido. Si, por el contrario, la regulación ha de
ser inferior al 60% del caudal máximo, entonces la mejor solución será un motor de velocidad regulable.
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Los niveles de presión acústica admisibles en los sistemas de ventilación y acondicionamiento de aire
obligan, en la mayoría de casos, a prestar una atención particular al ruido.
La Fig. 4 muestra esquemáticamente y de peor a mejor el comportamiento de los sistemas de regulación
anunciados. En el caso de la regulación mediante compuertas el nivel sonoro incluso aumenta al disminuir el
caudal del ventilador por lo que este sistema de regulación sólo es aconsejable para bajas correcciones del
caudal.
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| Fig. 4. Nivel acústico |
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Un ventilador y una compuerta (persiana) acoplada, constituyen un sistema ventilador-compuerta, lo que
constituye mucho más que la simple suma de dos elementos del equipo.
Ambos pueden operar independientemente uno de otro pero su funcionamiento es totalmente interdependiente.
Debido a esta relación de interdependencia debe prestarse una especial atención para hacer una acertada
selección y acoplamiento del ventilador y la compuerta.
En este sistema el ventilador comunica energía al aire que lo hace circular a través del ventilador-compuerta
porque es sumamente necesario considerar como se mueve el aire para entender el rendimiento del uso de esta
energía y los factores que le afectan.
A pesar de que el uso de las compuertas no presentan, tal como se ha dicho, unas características óptimas, se
utilizan ampliamente para bajas correcciones del caudal.
Al plantear la instalación de una compuerta o de cualquier otro accesorio a un ventilador, debe tenerse en
cuenta que el aire, tanto a la entrada como a la salida, se mueve en tres direcciones creando unos remolinos
que, según se muevan o no en la misma dirección de los álabes del ventilador, originarán un funcionamiento
mejor o peor del conjunto compuerta-ventilador. En la Fig. 5 se han ilustrado estos remolinos para
ventiladores centrífugos y axiales.
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| Fig. 5. Sistema ventilador-compuerta |
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Debido a lo anteriormente expuesto la instalación de compuertas tiene unas ciertas limitaciones, y que,
en algunos casos, no es aconsejable. En la Tabla 2 se han resumido las limitaciones para la instalación de
compuertas a la entrada o a la salida de los ventiladores. En caso de ventiladores axiales, de extremar el
cierre de persiana, puede originarse sobrecarga del motor eléctrico.
| Compuerta a la: |
Adecuada para ventiladores: |
| -Entrada |
Centrífugos |
| Axiales |
| -Salida |
Centrífugos |
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| Tabla 2. Limitaciones para la instalación de compuertas |
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| 4.1 Compuertas a la entrada |
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El control del caudal mediante compuertas a la entrada es preferible al control efectuado mediante
compuertas instaladas a la salida. Desde el punto de vista energético el control a la entrada es más eficiente.
Los tipos de compuertas que suelen acoplarse a la entrada de los ventiladores pueden verse en las Figs. 6 y 8.
Las de álabes variables, tipos A y B, constan de un conjunto de álabes que pueden orientarse a la vez en la
misma dirección y han de instalarse de tal manera que dirijan el aire rotando en la dirección del giro del
rodete para interferir lo mínimo con el flujo natural del aire dentro del ventilador y evitar ruidos
excesivos.
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| Fig. 6. Compuerta a la entrada del ventilador |
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| Fig. 7. Gráfico de compuerta a la entrada |
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| Fig. 8. Compuerta a la entrada del ventilador |
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Este tipo de compuertas son adecuados para ventiladores centrífugos de todos los tipos excepto cuando el
rodete sea del tipo de álabes hacia delante. Generan un remolino espiral del mismo sentido y dirección que los
álabes de los ventiladores; se le llama pre-rotación. Pueden instalarse de dos formas:
- Integradas con la boca de carga del Ventilador.
- Cilíndricas, acopladas al conducto de entrada del aparato.
Cuando las compuertas se suministran integradas por el fabricante, la curva característica del conjunto
incluye el efecto de la compuerta.
En cambio, si son acopladas el efecto del sistema debe tenerse en cuenta en la selección inicial del
ventilador. Unas gráficas facilitadas por el fabricante permiten calcular dicho efecto en la presión en
función de la velocidad del aire en la entrada.
Otro tipo de compuertas es el construido mediante lamas, tipos C y D, siendo preferibles las lamas opuestas
a las lamas paralelas. Fig. 8.
Cuando sea necesario instalar compuertas a la entrada de ventiladores axiales éstas deben colocarse a una
cierta distancia de la hélice del ventilador para que la vena se uniformice antes de alcanzar al aparato a
menos que, como se ha dicho, los álabes de la compuerta den al aire la misma dirección que la inclinación de
los álabes del ventilador. Esta distancia L depende de las características geométricas del diseño de la
hélice del ventilador axial. Fig. 9.
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| Fig. 9. Ventilador axial |
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| 4.2 Compuertas a la salida |
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Ya se ha dicho que este tipo de compuertas se aplica únicamente a los ventiladores centrífugos y dentro de
estos únicamente cuando las salidas son cuadradas o rectangulares.
Los tipos de compuertas que se acoplan a la salida de los ventiladores pueden verse en la Fig. 10.
El tipo de compuerta adecuado para cada aplicación depende de las características del recinto en el que
descarga el ventilador. Así, si el recinto de descarga es amplio, como en el caso de un plenum, cualquiera de
las compuertas de la Fig. 10 es adecuada.
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| Fig. 10. Compuerta a la salida del ventilador |
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Si por el contrario el ventilador descarga en un conducto, el comportamiento del sistema ventilador-compuerta
queda muy influenciado si el aire choca o no contra las paredes del conducto de descarga. Fig. 11. Así, el
tipo con lamas opuesta es mejor que el tipo de lamas paralelas, ver Fig. 10, F y H.
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| Fig. 11. Sistema ventilador-compuerta |
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Entre los tipos de lamas se presentan dos elecciones, una que las laminas sean perpendiculares al eje del
ventilador o que sean paralelas al mismo. La experiencia muestra que es mejor utilizar compuertas con lamas
perpendiculares, Fig. 10, E y F.
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