Dos ventiladores centrífugos pueden mover el mismo caudal de aire a la misma presión y comportarse de manera completamente distinta cuando se obstruye el filtro situado aguas abajo. La diferencia está en la curvatura de las palas, y es la razón por la que sustituir uno por otro basándose únicamente en el precio ocasionalmente quema un motor.
Curvatura hacia adelante
Las palas se curvan en la dirección de giro. La rueda tiene palas cortas y numerosas: el tambor de múltiples álabes habitual en unidades fan coil y pequeñas unidades de tratamiento de aire.
La principal ventaja es el tamaño. Una rueda con curvatura hacia adelante imparte una alta velocidad tangencial al aire, por lo que, para un caudal y una presión determinados, funciona a menor velocidad y es más pequeña que las alternativas. Esto la convierte en la elección natural cuando el ventilador debe encajar dentro de un gabinete.
La eficiencia máxima se sitúa en la región del 55–70%. La curva de potencia aumenta continuamente con el caudal, y esta es la propiedad importante: si disminuye la resistencia del sistema —se retira un filtro, se abre más una compuerta o se desconecta un conducto—, aumenta el caudal de aire y la potencia del motor aumenta con él, potencialmente por encima de la capacidad nominal del motor. Los ventiladores con curvatura hacia adelante presentan sobrecarga, y el motor debe seleccionarse para la condición de sistema abierto más desfavorable, no para el servicio de diseño.
Curvatura hacia atrás
Las palas se curvan en sentido contrario a la dirección de giro; son menos numerosas y más profundas. La rueda es más grande para el mismo servicio y funciona a mayor velocidad.
La eficiencia es mayor —comúnmente del 75–85%, y las versiones con perfil aerodinámico alcanzan el extremo superior de ese intervalo—. La diferencia de comportamiento importante es la curva de potencia: aumenta con el caudal, alcanza un máximo y después disminuye. Más allá de ese máximo, el ventilador no puede consumir más potencia independientemente de cómo cambie el sistema. Esto es lo que significa sin sobrecarga, y por eso el motor puede dimensionarse para el máximo de la curva y permanecer seguro bajo cualquier condición del sistema.
La contrapartida es el tamaño y el coste. Un ventilador con curvatura hacia atrás para el mismo servicio es físicamente más grande y, por lo general, más caro.
Perfil aerodinámico
Una variante con curvatura hacia atrás y palas huecas de sección aerodinámica. Presenta la mayor eficiencia de las tres, normalmente del 80–90%, y es la más silenciosa para un servicio determinado. De la sección hueca se derivan dos limitaciones: no es adecuada para aire cargado de partículas, porque la erosión abre la envolvente de la pala, y es la más cara de fabricar.
Comparación de un vistazo
| Propiedad | Curvatura hacia adelante | Curvatura hacia atrás | Perfil aerodinámico |
|---|---|---|---|
| Eficiencia máxima | 55–70% | 75–85% | 80–90% |
| Tamaño para el mismo servicio | El más pequeño | Más grande | Más grande |
| Riesgo de sobrecarga del motor | Sí | No | No |
| Tolerancia al aire sucio | Baja | Buena | Baja |
| Carácter del ruido | Más alto, de banda ancha | Más bajo | El más bajo |
La sustitución que sale mal
El fallo habitual consiste en sustituir un ventilador con curvatura hacia atrás por una unidad más barata con curvatura hacia adelante, igualada únicamente en caudal y presión en el punto de diseño. Funciona durante la puesta en servicio. Después se cambian los filtros, disminuye la resistencia, el caudal aumenta por encima del diseño, la corriente del motor supera el valor indicado en la placa de características y se dispara la protección contra sobrecarga; o, si está ajustada de forma demasiado permisiva, el motor se quema.
Si un ventilador con curvatura hacia adelante es realmente la elección adecuada para el espacio disponible, dimensione el motor considerando la resistencia mínima del sistema que la instalación pueda alcanzar físicamente, no el servicio de diseño.
Selección
- Espacio limitado, presión moderada, aire limpio — curvatura hacia adelante, con el motor dimensionado para el caso de sistema abierto.
- Mayor presión, muchas horas de funcionamiento, la energía es importante — curvatura hacia atrás.
- Aire limpio, eficiencia y ruido igualmente críticos — perfil aerodinámico.
- Polvo, fibras o humedad en la corriente de aire — curvatura hacia atrás con palas macizas; evite tanto la curvatura hacia adelante como el perfil aerodinámico.