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Centro Universitario De Jaraguá Do Sul – Unerj

Centro De Tecnologia E Artes

Curso De Engenharia Mecânica

VENTILADORES

Jaraguá do Sul

NOVEMBRO/2006

EMERSON SOUZA

GIUSON DALMAR GAEDTKE

Wanderlei Cardoso

VENTILADORES

Trabalho de MAQUINAS DE FLUXO

Curso de Engenharia Mecânica/Unerj

Professor: Prof. MARCO PICANÇO

Jaraguá do Sul

NOVEMBRO/2006

Sumário

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

1.0 Conceito de Ventilador e Sistema.

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)

1.2 Curvas do Ventilador e Sistema.

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).

2.0 Tipos de Ventiladores.

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).

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