Ventilador de flujo transversal y ventilador de flujo axial

1. Ventilador de flujo axial
El ventilador de flujo axial, también conocido como ventilador de flujo continuo, está compuesto por una rueda de paletas, una carcasa en espiral y unas lengüetas. La rueda de paletas es cilíndrica y cuenta con múltiples paletas; una parte de ella está abierta, mientras que la otra está rodeada por la carcasa en espiral. Esta carcasa no posee entradas de aire en sus lados, al igual que ocurre con los ventiladores centrífugos. Cuando la rueda de paletas gira, el flujo de aire entra por el lado abierto hacia la rejilla de paletas, atraviesa el interior de la rueda y luego sale por el otro lado de la rejilla hacia la carcasa en espiral, formando así el flujo de trabajo. El flujo de aire dentro de la rueda de paletas es bastante complejo, y el campo de velocidades del flujo resulta inestable en el interior de la rueda. Las observaciones indican que existen vórtices en el interior de la rueda de paletas.

El centro del vórtice se encuentra cerca de la paleta de la lengüeta. La presencia del vórtice genera un flujo circular en el extremo de salida de la rueda, mientras que fuera del vórtice, las líneas de corriente del aire dentro de la rueda adoptan una forma curva. Por lo tanto, la velocidad del gas en los distintos puntos de la periferia de la rueda no es uniforme: cuanto más cerca del centro del vórtice, mayor es la velocidad; cuanto más cerca de la carcasa en espiral, menor es la velocidad. En la salida del ventilador, la velocidad y la presión del flujo de aire son uniformes, y los coeficientes de caudal y de presión del ventilador corresponden a valores promedio.

La ubicación del vórtice influye significativamente en el rendimiento del ventilador de flujo cruzado. Cuando el centro del vórtice se encuentra cerca del borde interior de la rueda y próximo a la lengüeta, el rendimiento del ventilador es mejor. En cambio, si el centro del vórtice se aleja de la lengüeta, aumenta la zona de flujo circular, lo que reduce la eficiencia del ventilador y provoca inestabilidad en el caudal. La forma de la carcasa, la posición de la lengüeta y la diferencia de presión entre la entrada y la salida del ventilador afectan notablemente la ubicación del centro del vórtice; actualmente, se determina principalmente mediante experimentos el rango óptimo para distintas dimensiones.

Como se puede observar en la curva de características del ventilador de flujo cruzado mostrada a continuación, a mayores caudales, la relación entre presión dinámica y presión estática es mayor. Cuando el diámetro del ventilador es menor, es posible obtener caudales más grandes. Dado que la curva de presión estática tiene una forma de joroba, a caudales más bajos puede producirse un funcionamiento inestable.

2. Ventilador axial
En un ventilador centrífugo, el flujo de aire dentro del rodete es radial; en un ventilador axial, en cambio, el flujo de aire fluye axialmente dentro del rodete. Un ventilador axial está compuesto por una cubierta rectificadora, un rodete, paletas directoras, un cuerpo rectificador, un colector y un difusor. El rodete gira y se convierte en el rotor, mientras que las demás partes permanecen fijas. Durante el funcionamiento, el flujo de aire entra a través del colector, adquiere energía al pasar por el rodete y luego fluye hacia las paletas directoras, donde se transforma en un flujo axial. Finalmente, al atravesar el difusor, parte de la energía cinética del flujo axial se convierte en energía de presión estática. Tras salir del difusor, el flujo de aire entra en el conducto.

Al extender el contorno de la rueda y las paletas guía a lo largo de un radio R, se puede obtener una red plana de paletas, como se muestra en la figura siguiente. La forma de esta red de paletas influye en el caudal, la presión y la eficiencia del ventilador, convirtiéndola en un aspecto clave del diseño del ventilador.
La curva de rendimiento del ventilador axial es similar a la del ventilador centrífugo y también puede representarse mediante curvas dimensionales y adimensionales. Sin embargo, incluso en una misma serie con números de máquina uniformes, las curvas de rendimiento pueden diferir debido a los cambios en el ángulo de instalación de las palas.

3. Prueba de rendimiento del ventilador
Existen numerosos tipos de ventiladores utilizados en maquinaria agrícola; algunos de ellos aún no han sido incluidos en series establecidas, e incluso podría ser difícil encontrar modelos de ventiladores adecuados. En tales casos, es necesario realizar cálculos teóricos para el diseño. Debido a la imprecisión del diseño teórico, suele ser necesario llevar a cabo pruebas experimentales para realizar correcciones, lo que hace que las pruebas de los ventiladores sean extremadamente importantes.

Las pruebas de rendimiento aerodinámico de los ventiladores se pueden dividir en mediciones en sitio y pruebas en instalaciones experimentales. Las mediciones en sitio consisten en medir el rendimiento aerodinámico en el lugar real de uso; debido a las condiciones interiores y de medición, estas mediciones suelen ser difíciles de realizar con precisión. Sin embargo, la medición del rendimiento de ventiladores ya instalados es relativamente más sencilla.

1. Equipo de prueba de rendimiento de ventiladores
Los equipos de prueba comúnmente utilizados incluyen tipos de prueba de entrada, de salida y combinados de entrada y salida, que pueden seleccionarse según las condiciones reales de operación del ventilador. Por ejemplo, cuando se trabaja con un conducto de entrada, puede utilizarse un equipo de prueba de entrada; cuando se trabaja con un conducto de salida, puede utilizarse un equipo de prueba de salida; si el ventilador cuenta con largos conductos de trabajo tanto en la entrada como en la salida, se debe elegir un equipo de prueba combinado de entrada y salida. Dado que los equipos de prueba de entrada son sencillos y prácticos, la mayoría de los experimentos suelen utilizar este tipo de equipo para realizar pruebas de rendimiento de ventiladores.

2. Método para determinar los parámetros básicos del ventilador
Los parámetros básicos de la curva característica del gas para ventiladores incluyen el caudal, la presión, el consumo de potencia y la eficiencia. El caudal se mide con un colector de caudal, que puede ser en forma de arco o de cono, con orificios en las paredes para medir la presión estática. En ausencia de pérdidas, la presión dinámica y la presión estática en la sección j-j son iguales.