Selección de ventiladores y determinación del flujo de aire para contenedores de granos.

El flujo de aire total proporcionado por un ventilador generalmente se expresa en pies cúbicos de aire por minuto (cfm).

Las recomendaciones para secar o airear un cultivo en particular se dan como flujo de aire por unidad de cultivo al que sirve el ventilador. Por ejemplo, los cfm por bushel (cfm/bu) se utilizan para secar o airear granos y semillas oleaginosas.

Seleccione ventiladores que proporcionen un flujo de aire dentro de los rangos que se muestran en la tabla a continuación, expresados ​​en pies cúbicos de aire por minuto por bushel (cfm/bu).

Un mayor flujo de aire requiere ventiladores más grandes y conlleva mayores costes, mientras que un flujo de aire menor podría resultar en una calidad de cultivo inaceptable.

La resistencia al flujo de aire y la presión del ventilador se suelen expresar en pulgadas de columna de agua (pulgadas de agua o pulgadas H₂O). Este término proviene de un manómetro en U que a veces se utiliza para medir la presión.

Puedes fabricar un manómetro de tubo en U fijando un tubo de plástico transparente y una regla a una tabla. Luego, vierte un poco de agua, o agua con una pequeña cantidad de anticongelante, en el tubo.

Dado que los manómetros miden la presión relativa a la presión atmosférica, deje un extremo del tubo abierto a la atmósfera. Conecte el otro extremo al conducto o cámara donde desea medir la presión.

Entendiendo la medida

Cuando un ventilador genera presión, obliga al agua en el tubo a moverse en la dirección de menor presión. La diferencia de altura de los niveles de agua en los dos lados del tubo, medida en pulgadas, es la presión estática del ventilador, pulgadas de agua (pulg. de agua).

En los sistemas de presión negativa o succión, la presión entre el cultivo y el ventilador es menor que la presión atmosférica, y el agua en el tubo del manómetro se mueve hacia el ventilador. En los sistemas de presión positiva, el agua se aleja del ventilador.

Puede comprar manómetros de tipo dial que funcionan según un principio diferente pero que están calibrados para dar lecturas en pulgadas de agua.

La resistencia del flujo de aire de los cultivos y la presión del ventilador necesaria para superarla dependen de qué tan rápido se mueve el aire y qué tan largos y estrechos son los caminos. Para granos y semillas oleaginosas, estos factores son una función del cultivo particular (tamaño y forma de las semillas), la profundidad del cultivo y la tasa de flujo de aire (cfm/bu) que está tratando de proporcionar.

A continuación, encontrará tablas con la presión estática esperada para la cebada y la avena, el maíz desgranado, la soja y las semillas de girasol para confitería, las semillas de girasol para aceite, el trigo y el sorgo.

Como puede ver, a un caudal de aire determinado, la profundidad del cultivo tiene un gran efecto sobre la presión estática. La presión estática, a su vez, afecta en gran medida los requisitos de potencia del ventilador.

Se recomiendan contenedores cortos y de gran diámetro para el secado de granos con aire natural porque la presión estática y el tamaño requerido del ventilador son menores que en contenedores altos y angostos. Aunque la instalación de contenedores cortos cuesta más que la de los altos con la misma capacidad de grano, los costos totales de secado son menores porque los ventiladores más pequeños consumen menos electricidad.

Los suelos totalmente perforados que se utilizan en los silos de grano generalmente ofrecen una resistencia mínima al flujo de aire.

La resistencia al flujo de aire de los pisos de los contenedores no es significativa a menos que el área abierta sea inferior a un 7 por ciento. La mayoría de los pisos disponibles comercialmente tienen más del 10 por ciento de área abierta.

Los conductos de suministro de aire, los túneles y los conductos de distribución de aire perforados ofrecen mayor resistencia al flujo de aire que los suelos totalmente perforados. Esta resistencia puede ser considerable si los conductos son demasiado pequeños o demasiado largos.

Utilice conductos lo suficientemente grandes como para que la velocidad del aire sea inferior a unos 1,500 pies por minuto. Para calcular la velocidad, divida el caudal de aire del conducto en pies cúbicos por minuto (cfm) entre la superficie de la sección transversal del conducto en pies cuadrados.

Además, procure que la longitud del conducto sea inferior a 100 pies. A menos que disponga de información más precisa, utilice 0.5 pulgadas de columna de agua como estimación de la resistencia al flujo de aire para los sistemas de conductos.

Tenga en cuenta que los conductos de plástico corrugado diseñados para la distribución de aire tienen solo entre un 1 y un 3 por ciento de área abierta, y las tuberías de plástico comunes diseñadas para el drenaje de terrenos tienen menos del 1 por ciento de área abierta. Debido a que los conductos de plástico tienen tan poca área para la salida del aire, su resistencia al flujo de aire puede superar los 0.5 pulgadas de columna de agua.

Cuando se utiliza aire exterior para ventilar un contenedor o un edificio, es necesario proporcionar aberturas del tamaño adecuado para que el aire entre y salga de la estructura. Si las aberturas son demasiado pequeñas, restringen el flujo de aire y aumentan los requisitos de presión del ventilador.

Proporcione al menos un pie cuadrado de área de entrada por cada 1,000 cfm y un área de escape igual, y asegúrese de que estas rejillas de ventilación o puertas estén abiertas cada vez que el ventilador esté funcionando.

Debido a la forma en que están diseñados los impulsores de los ventiladores (aspas o rotores), la cantidad de aire que pueden mover disminuye a medida que aumenta la presión contra la que trabajan. La información sobre el flujo de aire versus la presión para un ventilador en particular se denomina datos de rendimiento del ventilador.

El rendimiento depende del tamaño, la forma y la velocidad del impulsor y del tamaño del motor que lo impulsa. El rendimiento difiere ampliamente entre marcas y modelos, incluso para ventiladores con un motor del mismo tamaño.

El acceso a los datos de rendimiento de los ventiladores es fundamental para seleccionar los más adecuados y determinar el flujo de aire que proporcionan los ventiladores existentes. La mayoría de los fabricantes venden ventiladores que han sido probados siguiendo los procedimientos especificados por la Air Movement and Control Association International, Inc. (AMCA).

Los fabricantes pueden proporcionarle datos de rendimiento en forma de tablas o gráficos. Evite los fanáticos que no tengan datos AMCA disponibles.

El gráfico de barras presenta los datos de dos ventiladores de las tablas de rendimiento de ventiladores axiales y centrífugos que se muestran a continuación, con motores del mismo tamaño. Observe la gran diferencia de rendimiento entre ambos ventiladores.

La mayoría de los ventiladores se pueden clasificar como de flujo axial o centrífugos.

Los ventiladores axiales a veces se denominan ventiladores de hélice, aunque en realidad ese es solo un tipo de ventilador axial. El aire se mueve en línea recta a través de los ventiladores axiales, paralelo al eje o al eje del impulsor. El impulsor tiene varias aspas unidas a un cubo central.

Los ventiladores centrífugos a veces se denominan sopladores o ventiladores de jaula de ardilla. El impulsor es una rueda que consta de dos anillos con varias aspas unidas a ellos.

El aire entra por uno o ambos extremos del impulsor paralelo al eje y sale por un lado perpendicular al eje. Las palas pueden ser rectas, inclinadas en la dirección del flujo de aire (curvadas hacia adelante) o inclinadas en sentido contrario al flujo de aire (curvadas hacia atrás o inclinadas hacia atrás).

Ventiladores de hélice (ventiladores de panel)

Estos ventiladores de flujo axial tienen entre dos y aproximadamente siete aspas largas unidas a un pequeño cubo. El diámetro del ventilador suele ser grande en relación con la longitud o el grosor del ventilador.

Algunos ventiladores de hélice se denominan ventiladores de panel y están diseñados para montarse en una pared o en un divisor plenum. Algunos son accionados por correa y otros tienen el cubo del impulsor directamente unido al eje del motor (impulsión directa).

Los ventiladores de hélice normalmente no pueden generar más de 2 pulgadas de presión de agua.

Se utilizan más comúnmente para ventilación de papas, enfriamiento de productos agrícolas con aire forzado, secado de heno, extracción de aire de áticos o espacios elevados o circulación de aire general. Rara vez se utilizan para secar o airear granos.

Ventiladores axiales de tubos y de paletas

Estos ventiladores de flujo axial tienen una carcasa en forma de barril y un impulsor que cuenta con un gran cubo al que se acoplan varias aspas cortas.

Generalmente son de accionamiento directo y el motor se enfría mediante la corriente de aire. En los sistemas de presión positiva, la corriente de aire aprovecha el calor residual que genera el motor.

• Los ventiladores axiales de paletas tienen paletas guía dentro de la carcasa del ventilador para ayudar a reducir la turbulencia del aire.
• Los ventiladores axiales de tubos y de paletas son los tipos más comunes utilizados para el secado y aireación de granos.

Son relativamente económicos y bastante eficientes cuando la presión estática es inferior a aproximadamente 4 pulgadas de agua. La principal desventaja es que estos ventiladores son muy ruidosos.

Ventiladores centrífugos

Los ventiladores centrífugos que se utilizan para el secado y almacenamiento de cultivos suelen tener aspas curvadas o inclinadas hacia atrás. Son caros, silenciosos y, por lo general, el tipo de ventilador más eficiente cuando la presión estática supera las 4 pulgadas de columna de agua.

El motor de los ventiladores centrífugos normalmente está fuera de la corriente de aire. Debe instalar una carcasa especial alrededor del motor si desea capturar el calor que desprende.

Los sistemas de calefacción y ventilación de aire forzado suelen utilizar ventiladores centrífugos que tienen aspas curvadas hacia adelante.

Si se utilizan estos ventiladores fuera de ciertos rangos de presión, los motores pueden sobrecargarse y quemarse. Esto los hace inadecuados para muchas aplicaciones de secado y almacenamiento de cultivos.

Ventiladores centrífugos en línea

Estos ventiladores tienen flujo de aire axial, pero utilizan un impulsor de tipo centrífugo. El precio y las características de funcionamiento se encuentran entre los de los ventiladores centrífugos inclinados hacia atrás y los de tubos axiales.

En ocasiones, es necesario o conveniente instalar más de un ventilador para suministrar aire a un pleno común o colector de suministro en un sistema de conductos. Los ventiladores pueden conectarse en paralelo o en serie.

Las razones para utilizar varios ventiladores incluyen:

• Los requisitos totales de flujo de aire, presión o potencia superan las capacidades del ventilador más grande disponible en su distribuidor.
• La corriente de arranque de un único motor de ventilador grande es mayor de lo que puede soportar el sistema eléctrico. La corriente de arranque máxima es menor si se encienden varios ventiladores pequeños uno a la vez.
• Desea poder apagar algunos ventiladores y operar con un flujo de aire más bajo cuando las condiciones lo permitan.
• La distribución del aire a veces es más uniforme cuando se utilizan varios ventiladores pequeños en lugar de uno grande.

Paralelo

• La disposición paralela significa que los ventiladores se instalan uno al lado del otro o en varios puntos a lo largo de un colector o pleno.
• Las aplicaciones más comunes requieren un gran flujo de aire total, pero una presión moderada. Al instalar ventiladores en paralelo, todos enfrentan la misma presión.
• Calcule el flujo de aire total sumando el flujo de aire proporcionado por cada ventilador a la presión esperada.

Serie

La disposición en serie, en la que los ventiladores se fijan en línea o de extremo a extremo, no se utiliza con mucha frecuencia. Cuando se utiliza, generalmente involucra ventiladores axiales de tubo o de paletas en situaciones donde la presión es relativamente alta, como en silos de granos profundos.

La conexión en serie rara vez se utiliza con ventiladores centrífugos y rara vez conecta más de dos ventiladores axiales en serie. Al conectar ventiladores en serie, cada ventilador maneja el mismo flujo de aire.

Calcule la presión total sumando la presión desarrollada por cada ventilador al flujo de aire esperado.

Conocer el flujo de aire que proporciona un ventilador permite estimar el tiempo necesario para secar o enfriar un cultivo. Esto, a su vez, ayuda a determinar si es necesario tomar medidas para evitar una pérdida de calidad inaceptable antes de finalizar la tarea.

Cómo determinar el flujo de aire de su ventilador

1. Mida la presión estática en el conducto o cámara de distribución entre el ventilador y el cultivo.
2. Taladre un pequeño orificio (1/8 de pulgada debería ser adecuado) en la pared del conducto o cámara impelente.
3. Presione un tubo de un manómetro o de un manómetro en forma de U contra el orificio.
4. Tome la lectura de presión y use su valor absoluto (esto significa asumir que la lectura es positiva incluso si se trata de un sistema de presión negativa) para determinar el flujo de aire.

Utilice los datos de rendimiento de AMCA para ese modelo de ventilador a esa presión. Para obtener el índice de flujo de aire (cfm/bu, por ejemplo), divida el flujo de aire de la tabla o gráfico de rendimiento por la cantidad de cultivo que sirve el ventilador.

Por ejemplo, supongamos que el ventilador n.° 4 de la tabla de rendimiento de flujo axial (ver la "Datos de rendimiento del ventilador" sección anterior) está secando 10 toneladas de heno, y la lectura de presión estática en el conducto adjunto es de 1 pulgada de agua. Los datos de rendimiento del ventilador en la tabla muestran que el ventilador n.° 4 proporciona 2,775 pies cúbicos de aire por minuto (cfm) contra una presión de 1 pulgada. El flujo de aire por tonelada es 2,775 cfm / 10 toneladas = aproximadamente 278 cfm por tonelada. Este valor está dentro del rango recomendado para el secado de heno (ver la tabla en la "Recomendaciones de flujo de aire por propósito del ventilador"sección anterior).

Debido a que la resistencia al flujo de aire y la presión estática varían según el tipo de cultivo, la profundidad del cultivo, la cantidad de finos presentes y la forma en que se apila el cultivo, es necesario repetir el procedimiento anterior y determinar un nuevo flujo de aire cada vez que cambien las condiciones.

El primer paso para seleccionar un ventilador es determinar el flujo de aire total que debe proporcionar.

Utilice los caudales de aire en el "Recomendaciones de flujo de aire por propósito del ventilador"Utilice la tabla anterior como guía. Elija un caudal de aire, estime la cantidad total de cultivo que debe cubrir el ventilador y, a continuación, multiplique el caudal de aire por la cantidad de cultivo para obtener el caudal de aire total necesario.

Por ejemplo, si desea suministrar 1 pie cúbico de aire por minuto por bushel (cfm/bu) al maíz seco al aire natural en un contenedor de 27 pies de diámetro por 16 pies de profundidad con piso completamente perforado, calcule el flujo de aire. como sigue:

Capacidad del contenedor = (pi) / 4 x (diámetro)² x profundidad x 0.8 bu/pie cúbico.
= 0.785 x 27 pies x 27 pies x 16 pies x 0.8 bu/pie cúbico.
= 7,325 fanegas
Flujo de aire total = 1 cfm/bu x 7,325 bushels = 7,325 cfm

El siguiente paso para seleccionar un ventilador es estimar la presión a la que estará sometido. Para cereales y oleaginosas, utilice el caudal de aire deseado y la profundidad de cultivo prevista, y consulte el valor de presión adecuado en las tablas correspondientes que aparecen arriba.

Recuerde añadir 0.5 pulgadas al valor de la tabla si distribuye el aire mediante un sistema de conductos. Para heno, patatas u otros productos agrícolas, utilice 1 pulgada de columna de agua como estimación de la presión, a menos que disponga de un valor más preciso.

Continuando con nuestro ejemplo, el mesa de maíz desgranado Lo anterior indica que la presión esperada para 16 pies de maíz y un caudal de aire de 1 cfm/bu es de 2.4 pulgadas de agua.

Los ventiladores generalmente se describen según la potencia nominal (hp) del motor utilizado para impulsar el impulsor. Al seleccionar ventiladores, es útil estimar primero el requisito de energía para saber dónde empezar a buscar en el catálogo del fabricante.

El tamaño del motor del ventilador depende del caudal de aire total, la presión generada y la eficiencia del impulsor. La eficiencia del impulsor suele oscilar entre el 40 y el 65 por ciento. Si asumimos un valor promedio del 60 por ciento, podemos utilizar la siguiente fórmula para estimar la potencia necesaria del ventilador.

Potencia del ventilador (hp) = flujo de aire (cfm) x presión estática (pulg. de agua) / 3,814

En nuestro ejemplo, potencia del ventilador = 7,325 cfm x 2.4 pulgadas de agua / 3,814 = 4.6 hp

El costo de compra y el ruido durante el funcionamiento pueden ser factores importantes a la hora de seleccionar un ventilador, pero el factor más crítico es si el ventilador puede proporcionar suficiente flujo de aire a la presión de funcionamiento esperada.

Comience mirando los datos de rendimiento de un ventilador con un motor con una potencia nominal justo por debajo del valor de potencia que calculó. Si este ventilador proporciona un flujo de aire más que suficiente, mire el siguiente tamaño más pequeño. Si su primera elección es demasiado pequeña, pruebe con el siguiente tamaño más grande.

Si utilizamos los ventiladores enumerados en el "Datos de rendimiento del ventiladorEn la sección para seleccionar un ventilador para nuestro problema de ejemplo, vemos que el ventilador n.° 7 (un ventilador axial de 5.0 hp) es el que más se acerca a nuestras necesidades. Los ventiladores n.° 6 y n.° 10 no proporcionarían suficiente flujo de aire a 2.4 pulgadas de agua, y los ventiladores n.° 8 y n.° 11 proporcionarían mucho más flujo de aire del necesario.

A veces, los ventiladores producidos por un fabricante no satisfarán sus necesidades y tendrá que buscar ventiladores de otro fabricante. O, si tiene problemas para encontrar un ventilador lo suficientemente grande, podría considerar usar varios ventiladores más pequeños (ver Utilizando varios ventiladores).