Aceasta introducere are scopul de a realiza o sinteza a celor mai utilizate notiuni tehnice din sectorul ventilatiei civile si industriale. Pentru o analiza aprofundata va rugam sa va adresati tratatelor de specialitate.

1. DEFINITII IN VENTILATIE

Performantele unui ventilator sunt exprimate in mod normal prin intermediul unei curbe caracteristice care, la un anumit numar de rotatii ale rotorului si pentru anumite specificatii tehnice ale aerului, furnizeaza valoarea presiunii statice (ps) sau totale (pt) in functie de debitul de aer (Q). Chiar si valoarea puterii mecanice absorbite (Pw) si randamentul (n) sunt exprimate in functie de debitul de aer.

 

1.1 DEBITUL

Debitul este definit ca fiind volumul de fluid care trece prin ventilator in unitatea de timp. Se exprima in mod normal in metri cubi pe ora (mc/h), metri cubi pe secunda (mc/s) sau in picioare cubice pe minut (cfm). Relatia intre debitul unui ventilator instalat pe o conducta, viteza fluidului in conducta si sectiunea conductei este exprimata de urmatoarea formula:

V= Q / A*3600

unde V = viteza medie a fluidului in m/s;

Q = debitul in mc/h;

A = aria sectiunii conductei in mp

 

1.2 PRESIUNEA STATICA

Cand un fluid este in miscare se pot distinge trei tipuri de presiune. Presiunea se exprima in mod normal in pascal (Pa), milimetri coloana de apa (mmH2O sau mmWG) sau inch coloana de apa (inWG).

Presiunea statica (ps)

Este definita ca fiind presiunea exercitata de fluid pe peretii conductei sau recipientului in care se afla. Este energia potentiala apta pentru a invinge rezistentele exercitate de circuit la trecerea fluidului. Aceasta se manifesta egal in toate directiile si este independenta de viteza fluidului. Considerand presiunea ambientala drept referinta, presiunea statica este pozitiva atunci cand este mai mare decat presiunea mediului ambiant, negativa cand este mai mica.

Presiunea dinamica (pd)

Este definita ca fiind presiunea corespunzatoare energiei continute in unitatea de masa a fluidului datorata vitezei sale. Este energia cinetica a fluidului in miscare. Aceasta se manifesta in aceeasi directie de miscare a fluidului si este considerata intotdeauna pozitiva. Presiunea dinamica este influentata de viteza si densitatea fluidului si este exprimata de urmatoarea formula: pd = 1/2 * d * V2 unde: pd = presiune dinamica in Pa;

d = densitatea fluidului in kg/mc;

V = viteza fluidului in m/s

Presiune totala (pt)

Este suma algebrica a presiunii statice (ps) si presiunii dinamice (pd) pt = ps+pd. Cand ventilatorul functioneaza cu aspiratia sau refularea blocate debitul este nul. Deci viteza fluidului si, in consecinta, presiunea dinamica sunt nule. Rezulta: pt = ps Aceasta conditie de functionare corespunde inceputului (partea stanga) curbei de functionare a ventilatorului. Cand ventilatorul functioneaza cu aspiratia si refularea libere (fara conducte) presiunea statica este nula. Rezulta: pt = pd Aceasta conditie de functionare corespunde sfarsitului (partea dreapta) curbei de functionare a ventilatorului.

 

1.3 PUTEREA ABSORBITA SI RANDAMENTUL

Un ventilator, pentru a furniza un debit de aer si o presiune totala specifica, are nevoie de o anumita putere mecanica. Aceasta putere depinde si de randamentul aeraulic al ventilatorului si este reflectata de urmatoarea formula:

Pw = Q*pt*100 / p

unde: Pw = puterea mecanica in W;

Q = debitul de aer in mc/s;

pt = presiunea totala in Pa;

p = randamentul aeraulic al ventilatorului in %

Puterea mecanica este furnizata de motorul electric ce absoarbe la randul lui o anumita putere electrica de la retea.

Se aplica urmatoarele formule:

  • motor trifazic Pe = V*I*radical din 3*cos fi = Pw / Pmot
  • motor monofazic Pe = V*I* cos fi = Pw / pmot

unde Pe = puterea electrica absorbita de la retea in W;

Pw = puterea mecanica in W;

I = curent absorbit in A;

V = tensiunea retelei in V;

pmot = randamentul motorului in %

 

1.4 PUNCTUL DE FUNCTIONARE

Energia pe care o primeste un ventilator de la motorul electric se transfera fluidului care il traverseaza sub forma presiunii totale (pt). Presiunea totala pe care un ventilator o poate furniza nu este insa constanta, variaza in functie de debitul respectiv, de curba caracteristica a ventilatorului. Si puterea absorbita variaza in functie de debit.

Daca intentionam sa punem in circulatie un anumit debit de aer intr-o instalatie, trebuie sa furnizam fluidului o anumita energie, sub forma de presiune, pentru a putea invinge frecarile pe care acesta le intalneste in miscarea sa. Presiunea pe care trebuie sa o furnizam variaza in functie de debit si relatia existenta intre acesti doi parametri este indicata in urmatoarea formula:

p = Kr * Q2

unde: p = presiunea ceruta in instalatie;

kr = coeficient care depinde de caracteristicile instalatiei;

Q = debit

Coeficientul Kr ramane constant daca nu sunt variatii mari ale debitului si poate fi calculat folosind formula: p =Kr * Q2, intr-un anumit punct de functionare, masurat si calculat. Odata dedus Kr este posibila trasarea curbei p in functie de Q, adica curba caracteristica a instalatiei (a circuitului).

Un ventilator montat intr-o instalatie va furniza un debit corespunzator valorii presiunii statice necesare pentru a invinge rezistenta la miscarea fluidului in instalatie. Avand pe aceeasi diagrama atat curba presiunii statice a ventilatorului cat si cea relativa a rezistentei aeraulice a instalatiei, punctul de intersectie al celor doua curbe va fi punctul de lucru, sau punctul de functionare (vezi figura 1).

 

Curba caracteristica calculata a circuitului

Presiunea maxima a ventilatorului

Curba presiune-debit a ventilatorului

Presiunea din proiect

Debitul din proiect

1 - Punctul de functionare

Diagrama de functionare ventilator

Fig. 1

Vezi si tipuri de ventilatie si eficienta acesteia.