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Ventilatori industriali

È da oltre venti anni che l’azienda nel campo dell’ingegneria OOO «Intech GmbH» (ООО «Интех ГмбХ») svolge con successo la propria attività sul mercato russo collaborando con numerose imprese industriali locali. L’azienda, che vanta un’eccezionale esperienza maturata nel settore dell'ingegneria e gode di una buona fama sul mercato, ha realizzato presso gli stabilimenti russi oltre 100 progetti di notevole importanza. La nostra società è sempre alla ricerca di nuovi partner che siano interessati ad investire nel mercato russo, si prefiggano l'obiettivo di incrementare le vendite in quest'area, di ampliare la propria sfera di attività e di raggiungere un nuovo livello di internazionalizzazione.

Ci interessano produttori di ventilatori industriali che cerchino distributori ufficiali dei propri macchinari per le imprese industriali russe.

I dirigenti e i manager dell'azienda conoscono perfettamente il mercato russo, le disposizioni legislative, la mentalità dominante sul mercato, le caratteristiche particolari dell'attività economico-finanziaria della committenza russa. I nostri specialisti dispongono di un vasto database di clienti e hanno accumulato una grande e fruttuosa esperienza nel campo delle vendite. Inoltre, sono in continua comunicazione con i potenziali acquirenti dei vostri ventilatori industriali, il che ci permette di individuare le più promettenti direzioni per la promozione del business e di garantire in maniera operativa l'ingresso nel mercato russo, che è in via di espansione. Il nostro personale, con ottima padronanza dell'inglese e del tedesco, è orientato al mercato internazionale ed è specializzato nell'importazione delle macchine di produzione estera.

Il nostro team d'ingegneri esperti è in grado di risolvere i problemi tecnici più complessi e incontra regolarmente i clienti russi, svolgendo presentazioni sugli ultimi progressi dei nostri partner. Inoltre i nostri specialisti individuano i problemi tecnici restando costantemente in contatto con i diversi dipartimenti degli stabilimenti russi. Proprio per questo noi conosciamo bene le particolarità dello svolgimento dell'attività nella Federazione Russa, il parco macchine degli stabilimenti industriali e le più vive e prementi necessità nel campo dell’ammodernamento degli stessi.

Se diventeremo il vostro distributore di ventilatori industriali in Russia, il nostro ufficio di marketing condurrà un’analisi del mercato russo dei ventilatori industriali al fine di individuare le necessità delle imprese russe, valutare il potenziale e il volume del mercato, mentre il nostro ufficio IT procederà alla creazione del sito web in lingua russa per presentare i vostri prodotti. Gli specialisti della nostra azienda verificheranno conformità dei vostri ventilatori industriali ai requisiti degli utenti finali, analizzeranno la reazione del mercato ai prodotti nuovi in generale e realizzeranno uno studio delle diverse categorie di potenziali acquirenti per individuare quelli di maggiore rilevanza strategica.

Nel diventare il vostro distributore ufficiale per il mercato russo, la società OOO «Intech GmbH» (ООО «Интех ГмбХ») potrà provvedere, all'occorrenza, alla certificazione delle singole partite di macchinari e dei diversi tipi di ventilatori industriali secondo gli standard russi, e occuparsi dell’organizzazione delle perizie tecniche necessarie per ottenere i Certificati TR TS 010 e TR TS 012 e garantire l'utilizzo del vostro macchinario presso le imprese industriali di tutti i paesi dell'unione doganale (che comprende Russia, Kazakistan, Bielorussia, Armenia e Kirghizistan), compresi i siti produttivi ad alto rischio di esplosione. La nostra azienda russa potrà prestarvi l'assistenza nella realizzazione della documentazione tecnica dei ventilatori industriali, redatta secondo i requisiti previsti dagli standard vigenti in Russia e in altri paesi dell'unione doganale.

L’azienda OOO «Intech GmbH» (ООО «Интех ГмбХ») collabora in Russia con numerosi enti di progettazione operanti in diversi settori industriali, il che ci consente di effettuare la progettazione preliminare e i successivi lavori progettuali in conformità di quanto previsto dagli standard, le regole e le normative edili in vigore in Russia e negli altri paesi della Comunità degli Stati Indipendenti (CSI) e di inserire i vostri ventilatori industriali nei progetti in fase di sviluppo.

La società dispone di un proprio reparto spedizioni che può provvedere all'imballaggio e alla spedizione della vostra merce alle condizioni DAP o DDP-magazzino dell'acquirente, nel pieno rispetto di tutte le disposizioni legislative e normative vigenti sul mercato russo.

La nostra azienda può contare sui propri specialisti qualificati che si prendono carico dei lavori di montaggio e di avviamento dei macchinari consegnati, prestano servizi di manutenzione dei ventilatori industriali sia nel periodo di garanzia sia in quello post-garanzia, provvedendo alla formazione del personale del cliente e offrono i relativi servizi di consulenza.

Breve descrizione dei ventilatori industriali

Per risolvere il compito relativo allo spostamento di miscele di aria e gas nell’industria vengono usate varie attrezzature per insufflazione di gas che, in linea di massima, si suddividono in due gruppi a seconda del grado di aumento della pressione del fluido convogliato. Della prima categoria fanno parte le macchine che sono in grado di garantire un piccolo aumento della pressione (ventilatori, soffierie a gas), mentre la seconda categoria include i compressori, e cioè le macchine che possono creare alti valori di pressione del fluido trasportato.

Esaminiamo più dettagliatamente (sull’esempio di ventilatori) le macchine che hanno come scopo principale quello di spostare miscele aeriformi.

I ventilatori sono macchine che si propongono per il trasporto di varie miscele di aria e gas aumentandone la pressione fino al valore massimo di 12-15 kPa. Le caratteristiche distintive dei ventilatori è la semplice struttura monostadio e il funzionamento a basse velocità periferiche di rotazione dell'albero. I ventilatori si compongono di cassa, girante con pale montata sull’albero all’interno della cassa e di comando. Nel caso di ventilatori, in qualità di comando vengono utilizzati motori elettrici.

I ventilatori trovano ampia applicazione sia nella vita quotidiana che nell’industria dove vengono usati ventilatori industriali, nei confronti dei quali - date le condizioni di esercizio – vengono mosse esigenze specifiche, più rigide. Infatti, oltre a corrispondere ai parametri del ciclo tecnologico, i ventilatori industriali devono essere conformi alle alte esigenze di affidabilità della struttura e di sicurezza.

I ventilatori si propongono per lo spostamento e trasporto di varie miscele aeriformi, le quali possono avere diverse temperature critiche, proprietà abrasive e contenuto di polvere e umidità, per cui uno dei criteri fondamentali all’atto di costruzione dei ventilatori è la scelta corretta di esecuzione materiale.

Principio di funzionamento del ventilatore

In breve, il principio di funzionamento dei ventilatori si presenta nel modo seguente: Il principio di funzionamento del ventilatore prevede che il flusso di lavoro spostato con la grandezza iniziale di pressione e di velocità del flusso passa attraverso la bocca d’ingresso e si deposita sulla girante installata all’interno della cassa. La girante è calettata sull’albero con il mozzo e viene azionata dal comando. Durante la rotazione della girante si crea la depressione che favorisce l’aspirazione della miscela di aria e gas. Conseguentemente, il fluido trasferito passa sulla girante, che gli trasmette l’energia dal comando, e si trasferisce tramite la bocca di mandata. Sull’uscita del ventilatore, per mezzo dell’energia trasmessa dalla girante, aumentano la pressione e la velocità del flusso della massa fluida.

Caratteristiche tecniche. Portata, pressione, potenza

Le macchine che si usano per lo spostamento di vari fluidi e miscele di aria e gas ai fini industriali hanno una struttura simile e, di conseguenza, i principali paramentri tecnici analoghi. A seconda del settore di applicazione e delle condizioni di esercizio, si produce una vasta gamma di macchine e sistemi di ventilazione, la selezione dei quali prevede la definizione e il dimensionamento dei principali parametri tecnici, quali:

1. La portata Q che determina la quantità della miscela di aria e gas spostata in un’unità di tempo. La portata dei ventilatori può variare da 1 a 1 000 000 m3/sec e si calcola nel modo seguente:

Q = V/t [m3/sec]

dove:

V – volume del fluido di lavoro trasferito [m3];

t – tempo.

2. La pressione è intesa come la quantità di energia trasmessa al fluido di aria e gas durante il suo passaggio attraverso il ventilatore. Di norma, la pressione del ventilatore viene espressa in unità di pressione. La pressione totale creata dal ventilatore si ottiene tramite la sommatoria della pressione statica e della pressione dinamica:

Рt = Рst + Рdin

dove:

Рt – pressione totale [Pa];

Рst – pressione statica [Pa];

Рdin – pressione dinamica (Рdin = ρω2/2) [Pa];

ω – velocità media del fluido di lavoro [m/sec];

ρ – densità del fluido di lavoro [kg/m3].

3. La potenza è caratterizzata dalla quantità di energia necessaria per spostare un fluido di lavoro e si suddivide in potenza assorbita e in potenza utile. La potenza assorbita è l’energia trasmessa dal comando al ventilatore, mentre la potenza utile rappresenta il valore effettivo di energia spesa per il trasferimento della massa fluida. Il valore della potenza assorbita è per definizione maggiore rispetto a quello della potenza utile, il che è dovuto a varie perdite che si verificano durante la trasmissione dell’energia.

La potenza del ventilatore si ottiene tramite la seguente formula:

N = (Q•P)/(1000•ŋ) [kW]

dove:

Q - portata del ventilatore [m3/sec];

Р – pressione creata dal ventilatore [Pa];

ŋ – rendimento del ventilatore.

4. Oltre ai principali parametri tecnologici sopraelencati dei ventilatori, di importanza non inferiore sono altri valori secondari, e cioè la loro esecuzione climatica, il livello ammissibile del rumore durante il ciclo operativo, le dimensioni d’ingombro, la resistenza alla corrosione e così via. Queste caratteristiche, infatti, incidono parecchio all’atto di selezionare un ventilatore.

Tipologie e classificazione dei ventilatori industriali

La classificazione generale dei ventilatori si effettua in base alla direzione di movimento del flusso del fluido di lavoro spostato. Esistono, quindi, due tipi principali di ventilatori impiegati ai fini industriali:

  • ventilatori assiali
  • radiali (centrifughi)

Nei ventilatori assiali, come lo dice anche la denominazione, la massa fluida si muove lungo la superficie coassiale con l’asse o con l’albero del ventilatore.

Nei ventilatori radiali (centrifughi) la massa fluida si muove sulle pale dal centro della girante verso l’esterno per deflessione e forza centrifuga creata dalla rotazione, dopo di che, convogliata all’interno della cassa a spirale, esce tramite la bocca di mandata.

Ventilatori radiali

I ventilatori radiali hanno una struttura robusta e sono in grado di generare pressioni relativamente alte con elevato grado di efficienza e sono adatte per resistere a rigide condizioni operative.

I ventilatori radiali rappresentano macchine composte di cassa a spirale, albero, girante con pale e comando. I ventilatori radiali si appoggiano su un telaio portante (basamento).

Spesso, la cassa a spirale del ventilatore si realizza in lamiere di acciaio collegate con il metodo di saldatura o con rivetti. Qualora il ventilatore fosse impiegato nelle condizioni di alta pressione, la sua cassa viene fusa interamente. Per rendere la cassa a spirale del ventilatore ancora più rigida, essa viene irrobustita con delle nervature; ciò, mentre per ridurre il livello dell’inquinamento acustico la cassa viene coperta da speciali pannelli fonoassorbenti o chiusa completamente in un corpo fonoassorbente.

Il principale organo di lavoro dei ventilatori radiali è la girante, a seguito della rotazione della quale avviene lo spostamento della massa fluida. Di solito, la girante si compone di coperchi posteriore ed anteriore, mozzo e pale. A seconda delle condizioni operative, la girante può essere realizzata in diverse esecuzioni:

  • girante senza coperchi che si usa per il trasporto di fluidi contenenti inclusioni solide
  • girante con un copercio solo che serve, prevalentemente, per lo spostamento di fluidi contenenti impurità solide
  • girante con due coperchi (a tamburo, ad anello, a disco anteriore conico) che si usa per trasferire fluidi puri nel campo di pressioni molto ampio
  • girante con tre coperchi che si usa nei ventilatori con l’aspirazione bilaterale

I mozzi sono necessari per fissare la girante sull’albero e si producono per pressofusione oppure per lavorazione di tornitura.

I componenti obbligatori della girante sono le pale che vengono fissate al coperchio e al mozzo. Il modo di fissare le pale dipende direttamente dalla durezza necessaria e dalla rigidezza della struttura, nonchè dall’opportunità economica. Il modo più sicuro di fissaggio è la saldatura che è molto conveniente in caso di durata di servizio uguale di tutti i componenti della girante. Qualora – a causa di certe condizioni operative – le pale si usurassero più velocemente rispetto ai coperchi, si ricorre a fissaggio con giunti rivettati. Dalla forma delle pale dipende l’efficienza e le prestazioni del ventilatore.

I tipi di pale che si montano sulla girante sono i seguenti:

  • pale curvate in avanti
  • pale radiali
  • pale radiali curve in avanti
  • pale piane rovesce
  • pale curvate all’indietro
  • pale rovesce a profilo alare

Un fattore importante che incide sull’efficienza di funzionamento del ventilatore è il gioco interposto tra la girante e la bocca di aspirazione che non deve superare l’1% del diametro della girante.

Il comando del ventilatore deve essere realizzato nel modo seguente:

  • a connessione diretta della girante con il motore elettrico
  • a connessione tramite il giunto elastico
  • a connessione tramite la trasmissione a cinghia trapezoidale

Per i ventilatori radiali vengono adoperati più tipi di schemi di fissaggio della girante e di connessione con il comando.

In caso di ventilatori con giranti di grosse dimensioni si consiglia di adoperare un accoppiamento con giunti o con trasmissione a cinghia. Il più diffuso, invece, è l’accoppiamento a sbalzo dell’albero della girante con il comando, e cioè il collegamento dell’albero della girante montato sul supporto cuscinetti, all’esterno della cassa del ventilatore. Tra i lati positivi di tale schema di fissaggio si annoverano l’assenza di perdite meccaniche durante la trasmissione e la possibilità di montaggio su piccola superficie, mentre i lati negativi sono tutti legati alle dimensioni limitate della girante. Il montaggio dell’albero della girante tra i due cuscinetti di supporto è considerato più sicuro e può garantire un regime stabile di funzionamento del ventilatore. Invece, il difetto di questo schema riguarda la difficoltà di montaggio del ventilatore sul canale dell’aria, data la complessità generale della struttura. Per i ventilatori con l’aspirazione bilaterale l’accoppiamento a sbalzo con il comando non si usa.

Classificazione dei ventilatori radiali

La classificazione principale dei ventilatori radiali prevede la loro suddivisione in base alle seguenti prestazioni e caratteristiche costruttive:

Pressione creata:

  • ventilatori radiali a bassa pressione (fino a 1000 Pa)
  • ventilatori radiali a media pressione (da 1000 a 3000 Pa)
  • ventilatori radiali ad alta pressione (oltre 3000 Pa)

Numero di lati di aspirazione:

  • con aspirazione unilaterale
  • con aspirazione bilaterale

Senso di rotazione della girante (dalla parte del comando):

  • rotazione a destra, e cioè il moto della girante in senso orario
  • rotazione a sinistra, e cioè il moto della girante in senso antiorario

Disposizione della bocchetta d’uscita:

La bocchetta d’uscita di un ventilatore a destinazione d’uso generale può essere montata in sette posizioni, ognuna delle quali è spostata di 45 gradi rispetto a quella precedente. Nello stesso tempo, non si effettua la disposizione della bocchetta d’uscita sotto l’angolo di 225 gradi, vista la complessità di realizzare l’accoppiamento alla tubazione.

L’orientamento spaziale della bocchetta d’uscita di ventilatori a destinazione d’uso speciale può assumere la posizione ogni 15 gradi nell’intervallo da 0 a 345 gradi (per ventilatori a mulino) e nell’intervallo da 0 a 255 gradi (per soffianti).

A seconda delle caratteristiche della massa fluida spostata i ventilatori radiali si suddividono nelle seguenti categorie di destinazione:

  • destinazione d’uso generale
  • destinazione d’uso speciale

I ventilatori a destinazione d’uso generale vengono impiegati per lo spostamento di miscele di aria e gas non aggressive, senza il contenuto di inclusioni solide e polvere, con una temperatura non superiore a 200о С. Tra i ventilatori di questa categoria si annoverano i sistemi che provvedono a fornire una ventilazione bilanciata (ventilatori da tetto).

Inoltre, per fini industriali, si producono numerosi tipi di ventilatori a destinazione d’uso speciale che si usano per il traposto di fluidi aeriformi che si distinguono per alte temperature di esercizio, caratteristiche abrasive e corrosive, contenuto di composti solidi, alto grado di esplosività, ecc. Di questa classe fanno parte i seguenti ventilatori:

  • ventilatori resistenti alla corrosione
  • ventilatori per aspirazione delle polveri
  • ventilatori antideflagranti
  • soffianti
  • ventilatori per miniera
  • ventilatori a mulino

Per ogni tipo di ventilatore si seleziona l’esecuzione materiale più adatta alle condizioni operative che garantisca un funzionamento stabile e duraturo del sistema.

Così, per la chiocciola dei ventilatori in esecuzione anticorrosiva viene usato l'acciaio inossidabile, il titanio e le sue leghe, nonchè, ultimamente, vari materiali polimeri.

A causa dell’alto contenuto di inclusioni solide nel fluido spostato i componenti e i gruppi dei ventilatori per l’aspirazione delle polveri devono garantire elevata affidabilità, per cui vengono prodotti in materiali anticorrosivi.

Invece, i ventilatori costruiti in esecuzione antideflagrante vengono realizzati in materiali morbidi come alluminio e le sue leghe per evitare il fenomeno di formazione di scintille all’atto d’urto o attrito fra le parti mobili.

La caratteristica specifica delle soffianti, invece, riguarda il compito di trasportare miscele aeriformi ad alta temperatura, perciò, per la loro fabbricazione vengono impiegati vari tipi di acciaio refrattario.

Ventilatori assiali

La struttura dei ventilatori assiali è semplice ed presenta piccole dimensioni d’ingombro. Questi ventilatori vengono spesso usati nei posti dove l’impiego di ventilatori radiali risulta problematico a causa di limitato spazio per l’installazione. I ventilatori assiali sono composti di cassa convogliatrice cilindrica, girante con pale e comando.

La cassa del ventilatore assiale è a forma di cilindro, e il diametro interno della cassa viene dimensionato in modo tale da poter garantire una rotazione libera della girante. Non solo, ma la distanza massima tra la cassa e le pale della girante non deve superare l’1,5% della lunghezza della pala. Al fine di migliorare le caratteristiche aerodinamiche e di ridurre le perdite idrauliche la struttura dei ventilatori viene dotata dei seguenti componenti aggiuntivi: collettore sulla bocchetta di aspirazione, deflettore anteriore e posteriore sul mozzo della girante e diffusore sull’uscita.

La girante del ventilatore assiale è composta di pale e mozzo. Il fissaggio delle pale al mozzo è identico a quello che si usa per la girante del ventilatore radiale. Il numero di pale varia da 2 a 16. La costruzione della girante si effettua con il metodo di saldatura, di pressofusione o di stampaggio.

Le pale della girante vengono montate sotto angoli diversi rispetto al piano di rotazione, il che permette di regolare, efficacemente, il processo di alimentazione di miscere aeriformi. Nei ventilatori assiali è possibile cambiare la direzione del flusso del fluido di lavoro per mezzo di variazione della direzione di rotazione della girante. Tale cambiamento è ottenibile impiegando giranti riversibili con l’angolo variabile di inclinazione delle pale o impiegando giranti non riversibili che a quel fine vengono semplicemente girate. La struttura dei ventilatori assiali permette di effettuare il loro montaggio molto velocemente.

Il comando dei ventilatori assiali si effettua tramite l’accoppiamento diretto con l’albero del motore, tramite il giunto o per mezzo della trasmissione a cinghia. In qualità di comando vengono usati, prevalentemente, motori elettrici. La scelta dello schema di collegamento con il comando dipende dalle prestazioni del ventilatore e dalle caratteristiche del fluido trasferito. Per i fluidi puri e non aggressivi è caratteristica l’installazione del motore elettrico nel flusso del fluido di lavoro, mentre in caso di alto contenuto di umidità o di inclusioni solide è buona norma montare il comando fuori dal fluido di lavoro.

Classificazione dei ventilatori assiali

Si annoverano tre tipi principali di ventilatori assiali:

  • ventilatori assiali a pale
  • ventilatori assili a pale in cassa cilindrica
  • ventilatori assiali con pale direttrici

Il tipo a pale è la versione più semplice del ventilatore assiale che rappresenta una girante senza cassa montata sull’albero del motore elettrico. Tale tipo di ventilatore opera, di regola, a basse frequenze di rotazione e a temperature moderate e si distingue per alta portata e bassi valori di pressione creata. I ventilatori a pale si usano spesso nei locali in qualità di ventilatori aspiranti, ma possono essere adoperati anche per l’uso esterno, qualora fossero integrati nei sistemi di raffreddamento dell’aria e delle torri di raffreddamento. Il rendimento di questo tipo di ventilatori è pari al 50% circa o addirittura più basso.

Il secondo tipo di ventilatori è provvisto di girante con pale incorporata all’interno di una cassa cilindrica. In questo caso la frequenza di rotazione della girante è più alta rispetto al ventilatore a pale, il che permette di sviluppare valori di pressione all’uscita più alti (250 - 400 Pa). Il valore di rendimento raggiunge il 65%.

I ventilatori assiali con pale direttrici hanno una struttura simile al tipo precedente ma con pale direttrici montate sulla bocca d’ingresso. Tale soluzione aumenta l’efficienza, in quanto permette di orientare e raddrizzare il flusso del fluido di lavoro. Conseguentemente, i ventilatori assiali di questo tipo sono in grado di sviluppare una pressione in uscita piuttosto alta, fino a 500 Pa. Tale tipo di ventilatori è conforme ad alti standard di efficienza energetica.

Campi di applicazione dei ventilatori

I ventilatori rappresentano macchine e sistemi ampiamente applicabili in più svariati settori industriali e nella vita quotidiana. La loro principale destinazione d’uso è lo spostamento di miscele aeriformi nell’ambito di sistemi di ventilazione bilanciata. Ciononostante, oltre al compito di assicurare un’adeguata ventilazione, ci sono numerosi altri campi e settori in cui i ventilatori trovano impiego, e cioè:

  • industria chimica (deumidificazione e alimentazione di gas tecnologici)
  • industria metallurgica e siderurgica
  • sistemi di raffreddamento
  • industria metalmeccanica e costruzioni navali (prove aerodinamiche)
  • agricoltura
  • settore energetico
  • edilizia
  • sistemi di aspirazione
  • trasporti pneumatici

Comparazione dei ventilatori radiali e assiali

I ventilatori assiali e radiali usano due principi di funzionamento diversi. Nel ventilatore assiale il flusso della massa fluida si muove dalla bocca di aspirazione verso quella di mandata lungo l’asse dell’albero, mentre nel ventilatore radiale dalla bocca di aspirazione il fluido di lavoro prima si muove lungo l’asse dell’albero e poi, cambiando la direzione, verso la bocca di mandata perpendicolarmente all’asse.

I ventilatori radiali trovano vasta applicazione nei processi industriali, per la realizzazione dei quali esistono numerosi modelli in diverse esecuzioni. Sono in grado di operare in ambienti difficili a pressioni diverse. Tuttavia, la struttura del ventilatore radiale è più ingombrante e richiede maggiore spazio per l’installazione.

I ventilatori assiali, invece, si distinguono per una struttura semplice, piccole dimensioni d’ingombro, sono efficienti e in grado di convogliare grossi volumi di fluido di lavoro a piccole distanze. Spesso il comando dei ventilatori assiali è montato all’interno della cassa, il che implica delle limitazioni relative al contenuto di polvere e alla temperatura ammissibile del fluido di lavoro. La velocità di rotazione della girante dei ventilatori assiali è superiore rispetto ai ventilatori radiali, fatto, questo, che li rende più rumorosi.

Esempi di soluzione di problemi relativi al dimensionamento e selezione di ventilatori

Problema No.1. Dimensionamento del ventilatore

Condizioni iniziali:

È disponibile un ventilatore che sviluppa una pressione massima Pmax non superiore a 70 Pa e che si usa per la ventilazione di un locale. Il prelievo dell’aria dal locale si effettua tramite una tubazione di diametro fisso, per la quale possiamo assumere che la sua resistenza cresca di 7 Pa per ogni metro. Il ventilatore è stato collegato alle tubazioni di aspirazione e di mandata di lunghezza sconosciuta, dopo di che le misure hanno dimostrato che sull’ingresso del ventilatore si verifica una depressione Pa pari a -32 Pa, mentre sull’uscita del ventilatore si verifica una sovrappressione Pm di 24 Pa. La velocità dell’aria misurata ω nella tubazione rusulta pari a 3 m/sec. Per il calcolo consideriamo che la densità dell’aria ρ sia pari a 1,2 kg/m3.

Problema da risolvere:

Occorre calcolare la lunghezza massima, della quale può essere aumentata la tubazione di mandata.

Soluzione:

Esaminiamo la formula per il calcolo della pressione del ventilatore:

P = (Pm+(ωm2∙ρ)/2) – (Pa+(ωa2∙ρ)/2)

dove ωa e ωm sono le velocità dell’aria nella tubazione di aspirazione e nella tubazione di mandata. Dato che il diametro della tubazione non cambia, allora ωa = ωm e, quindi, la formula può essere rappresentata nel modo seguente:

P = Pm – Pa = 24 - (-32) = 56 Pa

Ne deriva che il ventilatore a disposizione, in queste condizioni operative, ha un margine di pressione pari a: 70-56 = 14 Pa.

L’aumento della lunghezza della tubazione di mandata comporta l’incremento del valore di resistenza che implica l’aumento del valore di pressione del ventilatore. Di conseguenza, si può calcolare fino a quanto è possibile aumentare la resistenza della tubazione di mandata finchè il ventilatore non raggiunge il suo limite relativo alla pressione creata:

14/7 = 2 m

Si ottiene che la tubazione di mandata può essere allungata solo di 2 metri.

Problema No.2. Calcolo della portata e della pressione del ventilatore

Condizioni iniziali:

Da un locale con una pressione atmosferica P1 = 0,1 mPa tramite una tubazione con il diametro costante d = 500 mm si pompa l’aria che si emette nell’atmosfera P2 = 0,1 mPa. Il ventilatore funziona con una portata Q = 2000 m3/ora, consumando N = 1,1 kW, mentre la velocità di rotazione del suo albero n è pari a 1000 giri/minuto. Le misure hanno dimostrato che il calo di pressione nella tubazione di aspirazione è Pca = 60 Pa e nella tubazione di mandata è Pcm = 80 Pa. Per il calcolo consideriamo che la densità dell’aria ρ sia pari a 1,2 kg/m3.

Problema da risolvere:

Calcolare la pressione creata dal ventilatore e come cambia la portata del ventilatore se la velocità di rotazione dell’albero aumenta fino a nm = 1200 giri/minuto e come cambia la potenza.

Soluzione:

La superficie della sezione trasversale del tubo è uguale a:

F = (π∙d2) / 4 = (3,14∙0,52) / 4 = 0,2 m2

Per calcolare la pressione del ventilatore occorre prima trovare la velocità dell’aria nella tubazione che sarà uguale sia per la parte di mandata sia per la parte di aspirazione, dato che anche i loro diametri sono uguali. La velocità dell’aria è ottenibile tramite l’equazione della portata:

Q = F∙ω

da cui:

ω = Q / F = 2000 / (3600∙0,2) = 2,8 m/sec

Dopo aver trovato la velocità è possibile definire la pressione del ventilatore:

P = (P2-P1) + (Pa+Pm) + (ω2∙ρ)/2 = (105-105) + (60+80) + (2,82∙1,2)/2 = 145 Pa

La portata con il numero di giri aumentato è calcolabile tramite il seguente rapporto:

Qm/Q = nm/n

da cui:

Qm = Q∙nm/n = 2000∙1200/1000 = 2400 m3/ora

Per ottenere la potenza con il nuovo numero di giri usiamo un altro rapporto:

Nm/N = (nm/n)³

da cui:

Nm = N∙(nm/n)³ = 1,1∙(1200/1000)³ = 1,9 kW

Si ottiene che la pressione del ventilatore è pari a 145 Pa. Con l’aumento del numero di giri fino a 1200 al minuto la portata raggiunge il valore di 2400 m3/ora e la potenza è uguale a 1,9 kW.

Problema No.3. Calcolo del rendimento del ventilatore

Condizioni iniziali:

Da un locale tramite una tubazione di aspirazione del diametro da = 200 mm il ventilatore sposta l’aria che si emette nell’atmosfera tramite una tubazione di mandata del diametro dm = 240 mm. Sono disponibili solo i parametri letti dai sensori montati direttamente sul ventilatore. Il vacuometro sull’ingresso del ventilatore mostra una depressione Pa = 200 Pa e il manometro messo sull’uscita del ventilatore registra una sovrappressione Pm = 320 Pa. Il flussometro dell’aria trasportata mostra il valore Q = 500 m3/ora. La potenza assorbita dal ventilatore N è uguale a 0,08 kW, mentre la velocità di rotazione dell’albero n è pari a 1000 giri/minuto. Per il calcolo consideriamo che la densità dell’aria ρ sia pari a 1,2 kg/m3.

Problema da risolvere:

Occorre calcolare il rendimento del ventilatore e la pressione creata.

Soluzione:

Troviamo prima le velocità di movimento dell’aria nella tubazione di aspirazione e nella tubazione di mandata. Esprimiamo e troviamo la grandezza di velocità ω tramite l’equazione per la portata volumetrica:

Q = f∙ω

dove f = (π∙d2)/4 è la superficie della sezione trasversale della tubazione. Quindi, ne deriva:

ω = Q/f = (Q∙4)/(π∙d2)

ωa = Q/f = (Q∙4)/(π∙da2) = (500∙4)/(3600∙3,14∙0,22) = 4,4 m/sec

ωm = Q/f = (Q∙4)/(π∙dm2) = (500∙4)/(3600∙3,14∙0,242) = 3,1 m/sec

Conoscendo le velocità dell’aria nella tubazione di mandata e nella tubazione di aspirazione, nonchè la pressione all’ingresso e all’uscita del ventilatore risulta possibile trovare il valore di pressione del ventilatore P tramite la seguente formula:

P = (Pm+(ωm2∙ρ)/2) – (Pa+(ωa2∙ρ)/2) = (320+(3,12∙1,2)/2) – (-200+(4,42∙1,2)/2) = 514 Pa

Tramite la formula per il calcolo della potenza troviamo la grandezza di rendimento del ventilatore η:

N = (Q∙P)/(1000∙η)

η = (Q∙P)/(1000∙N) = (500∙514)/(3600∙1000∙0.08) = 0,9

Si ottiene che il valore di rendimento del ventilatore è uguale a 0,9 e la portata è uguale a 514 Pa.

Problema No.4. Calcolo della pressione del ventilatore

Condizioni iniziali:

È disponibile un serbatoio di stoccaggio di azoto con una sovrappressione P1 di 540 Pa. Il gas si immette nell’apparecchio con una sovrappressione P2 di 1000 Pa dal ventilatore collegato con il serbatoio di stoccaggio tramite la tubazione di aspirazione e con l’apparecchio tramite la tubazione di mandata. Il calo di pressione (perdite) nelle tubazioni sono pari, rispettivamente, a Pca = 120 Pa e Pcm = 270 Pa. Inoltre, nella tubazione di mandata il flusso del gas sviluppa la velocità ω uguale a 10 m/sec. Per il calcolo consideriamo che la densità dell’azoto ρ sia pari a 1,17 kg/m3.

Problema da risolvere:

Occorre calcolare la pressione creata dal ventilatore.

Soluzione:

Lo sbalzo di pressione nei punti di aspirazione e di mandata ΔP sarà uguale a:

∆P = P2-P1 = 1000-540 = 460 Pa

Il calo di pressione totale Pctot nella tubazione di aspirazione e nella tubazione di mandata sarà uguale a:

Pctot = Pca+Pcm = 120+270 = 390 Pa

La pressione di velocità Pv è ottenibile tramite la seguente formula:

Pv = (ω2∙ρ)/2 = (102∙1,17)/2 = 59 Pa

Conoscendo le grandezze già trovate è possibile calcolare la pressione creata dal ventilatore P in base alla seguente formula:

P = ∆P + Pctot + Pv = 460 + 390 + 59 = 909 Pa

La pressione del ventilatore è pari a 909 Pa.

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