Existe una presión por encima de la cual un ventilador centrífugo normal deja de ser la opción más sensata. Por debajo de ella, el ventilador es económico y eficiente. Por encima, el impulsor debe cambiar fundamentalmente, y los compradores que fuerzan un ventilador estándar en esa zona obtienen ruido, desgaste y un rendimiento decepcionante.
Las bandas de presión
La división convencional para máquinas centrífugas de una sola etapa:
| Clase | Rango de presión típico | Servicio típico |
|---|---|---|
| Baja presión | hasta aproximadamente 1 kPa | Ventilación general, tratamiento de aire |
| Presión media | aproximadamente 1–3 kPa | Conductos largos, filtración, extracción de polvo |
| Alta presión | aproximadamente 3–15 kPa | Transporte, aire de combustión, suministro para procesos |
Estos límites son convenciones, no límites físicos, y los fabricantes los establecen de forma ligeramente distinta. Lo importante es la dirección de los cambios a medida que aumenta la presión.
Qué cambia por encima de la banda de baja presión
El aumento de presión en una máquina centrífuga proviene de la velocidad periférica. Una presión más alta implica una velocidad periférica mayor, y eso impulsa todos los demás cambios:
- Construcción del impulsor. A velocidades periféricas altas, la tensión centrífuga en los álabes se vuelve significativa. Los álabes son menos numerosos, más estrechos y con una inclinación hacia atrás más pronunciada, y se sueldan o mecanizan en lugar de prensarse. Los materiales pasan a ser aceros de mayor resistencia.
- Resistencia de la carcasa. La carcasa contiene una presión real y debe resistirla sin deformarse.
- Eje y rodamientos. Las velocidades más altas acercan la velocidad de funcionamiento a las velocidades críticas del eje, por lo que el diseño del eje se convierte en un cálculo y no en una simple selección.
- Ruido. La potencia sonora aumenta considerablemente con la velocidad periférica. Las máquinas de alta presión son ruidosas, y la atenuación normalmente forma parte de la instalación en lugar de ser una opción.
- Calidad del equilibrado. Se requiere un grado de equilibrado más estricto, porque el efecto del desequilibrio residual aumenta con la velocidad.
Aumento de temperatura, algo que sorprende
Comprimir aire lo calienta. En las presiones de esta banda, el aumento es moderado, pero no despreciable: suficiente para importar en procesos sensibles a la temperatura de entrada y para afectar la densidad utilizada en el cálculo del servicio.
Esto crea un aspecto sutil que conviene conocer: el aire que sale del soplador es menos denso que el aire que entra, por lo que el caudal volumétrico en la descarga no es igual al de la entrada. Las especificaciones deben indicar a cuál de los dos se refieren, y el caudal másico es la forma inequívoca de expresar un requisito de proceso.
Dónde el servicio realmente necesita presión
- Transporte neumático. Mover material por una tubería requiere presión para superar la resistencia del material, y la presión depende de la distancia, la densidad del material y la relación de carga.
- Aire de combustión. Los quemadores especifican la presión del aire en el quemador, y esta debe suministrarse contra la resistencia de todo el tren de aire.
- Aireación. Introducir aire en un líquido requiere suficiente presión para superar la altura de líquido y la resistencia del difusor. La profundidad del líquido es el término dominante y está fijada por el tanque.
- Sistemas de filtración con alta resistencia, particularmente cuando la especificación se basa en la condición sucia y no en la limpia.
- Conductos largos con muchos accesorios, donde la resistencia acumulada deja atrás la banda de baja presión.
Cuándo considerar alternativas a una máquina centrífuga de una sola etapa
Por encima de aproximadamente 15 kPa, las opciones vuelven a cambiar: máquinas multietapa, sopladores de desplazamiento positivo o compresores, según la presión y el caudal. Las máquinas de desplazamiento positivo entregan un volumen casi constante independientemente de la presión, un comportamiento adecuado para algunos servicios de transporte y erróneo cuando el caudal debe variar.
La cuestión de selección en ese límite es si el proceso necesita un caudal constante con presión variable, o una presión constante con caudal variable. Las máquinas centrífugas se adaptan a la segunda opción; las de desplazamiento positivo, a la primera.
Especificación correcta
- Indique la presión como estática o total, y especifique cuál.
- Indique el caudal como caudal másico o como volumen a una temperatura y presión determinadas.
- Indique las condiciones de entrada: temperatura, altitud y si el gas es aire.
- Indique si el valor de resistencia corresponde a la condición limpia o sucia.
- Indique el límite de ruido y dónde se aplica.
Los dos primeros puntos son donde la mayoría de las consultas sobre alta presión resultan ambiguas, y la ambigüedad puede desplazar la máquina requerida una clase de tamaño completa.