A escolha é determinada pela pressão. Ventiladores axiais movimentam grandes volumes contra baixa resistência com eficiência e perdem capacidade à medida que a resistência aumenta; ventiladores centrífugos desenvolvem uma pressão muito mais alta e são a única opção prática quando um sistema apresenta uma restrição significativa.
Como cada um produz pressão
Um ventilador axial movimenta o ar paralelamente ao eixo, como uma hélice. As pás transferem momento na direção do fluxo. Isso é eficiente para movimentar volume e inerentemente limitado em termos de pressão — há um limite para o que uma pá pode fazer com o ar que passa diretamente por ela.
Um ventilador centrífugo aspira o ar axialmente e o lança para fora através do rotor, desviando o fluxo em 90°. A pressão resulta da força centrífuga que atua sobre o ar nas passagens rotativas, e esse mecanismo oferece um desempenho muito superior. Um ventilador centrífugo pode desenvolver várias vezes a pressão de um ventilador axial de diâmetro e velocidade semelhantes.
O ponto de transição
Valores aproximados, com alguma sobreposição:
- Abaixo de ~300 Pa: o axial é geralmente a melhor escolha — mais simples, mais barato, mais compacto e eficiente nessa condição
- 300–800 Pa: situação genuinamente disputada. Depende da eficiência no ponto específico, dos limites de ruído, do espaço e da poeira
- 800–2,500 Pa: faixa dos centrífugos. Ventiladores axiais precisam de vários estágios ou altas velocidades periféricas e tornam-se ruidosos e ineficientes
- Acima de 2,500 Pa: centrífugo, efetivamente sem exceção em ventilação industrial
Geometrias das pás centrífugas
As pás curvadas para trás são inclinadas no sentido oposto ao da rotação. Apresentam a maior eficiência entre os tipos comuns, de 75–85%, e não causam sobrecarga — a potência atinge um máximo e depois diminui, portanto o motor não pode ser sobrecarregado por um sistema que se revele menos restritivo do que o projetado. São a escolha padrão para aplicações com ar limpo nas quais a eficiência é importante.
As pás com perfil aerodinâmico são curvadas para trás e possuem uma seção em formato de aerofólio. São as mais eficientes disponíveis, até cerca de 85%, e também as mais caras. As seções ocas tornam-nas vulneráveis à erosão e ao acúmulo de condensado corrosivo em seu interior, portanto devem ser usadas em ar limpo e seco.
As pás curvadas para frente são inclinadas no sentido da rotação. Apresentam menor eficiência, de 55–70%, e produzem alta vazão em baixa velocidade a partir de um rotor compacto, razão pela qual predominam em unidades compactas de tratamento de ar, nas quais o tamanho influencia o custo. Elas estão sujeitas a sobrecarga: a potência aumenta continuamente com a vazão, portanto um motor dimensionado para o ponto de projeto pode ser sobrecarregado se a resistência real for menor do que a calculada. Verifique o motor considerando o caso de menor resistência.
As pás radiais são retas e semelhantes a pás de remo. São as menos eficientes, com 50–65%, mas as mais tolerantes à passagem de poeira, fibras e materiais. São autolimpantes por projeto, podem ser reconstruídas com chapas de desgaste soldadas e são a escolha padrão para movimentação de materiais e extração de poeira pesada. Escolher um rotor eficiente para uma condição com poeira é um erro comum e dispendioso — um rotor curvado para trás que movimenta poeira abrasiva sofre erosão rapidamente e perde o balanceamento.
Diferenças práticas
Espaço e instalação. Ventiladores axiais são instalados diretamente em um trecho do duto e ocupam praticamente nenhum espaço adicional — uma vantagem decisiva em modernizações. Ventiladores centrífugos precisam de uma carcaça, de uma descarga em uma direção específica e de uma base ou estrutura de suporte.
Características do ruído. Ventiladores axiais produzem mais ruído de alta frequência, que é mais irritante e mais difícil de atenuar, mas se propaga menos. Ventiladores centrífugos produzem mais energia de baixa frequência, que é menos incômoda, mas atravessa mais facilmente a estrutura do edifício. Em condições equivalentes, ventiladores centrífugos costumam ser mais silenciosos no geral em sistemas dutados.
Reversibilidade. Ventiladores axiais podem funcionar em sentido inverso para inverter o fluxo de ar, com eficiência reduzida — recurso útil em ventilação de túneis e estacionamentos quando o controle de fumaça exige essa operação. Ventiladores centrífugos não podem; fazê-los funcionar ao contrário produz uma fração da vazão, e não um fluxo invertido.
Comportamento fora do ponto de projeto. Ambos entram em estol quando operam muito à esquerda da curva, mas o estol de um ventilador axial é mais abrupto e a vazão pode cair acentuadamente com um pequeno aumento da resistência. Ventiladores centrífugos, especialmente os de pás curvadas para trás, apresentam uma degradação mais gradual.
Quando a resposta teoricamente correta está errada
Vale destacar três casos.
Poeira adequada para um rotor radial em uma aplicação que não tolera o ruído. A resposta eficiente e robusta é um ventilador centrífugo radial; a solução que o edifício pode aceitar talvez seja um ventilador curvado para trás com filtragem a montante e um cronograma de manutenção. A filtragem acrescenta resistência e custo, mas às vezes é a única configuração viável.
Condição de baixa pressão em um local sem espaço para uma carcaça. Mesmo quando um ventilador centrífugo seria marginalmente mais eficiente, um ventilador axial instalado no duto e que caiba no local é melhor do que um ventilador centrífugo que exija obras estruturais.
Sistemas cuja resistência é genuinamente incerta. Quando o cálculo pode apresentar uma grande margem de erro, um ventilador curvado para trás sem sobrecarga é mais seguro do que uma seleção mais eficiente de pás curvadas para frente, pois o motor não pode ser sobrecarregado se o sistema se revelar menos restritivo do que o previsto.
Especificação de qualquer um dos tipos
Envie a vazão de ar, a pressão estática, a temperatura do ar, o teor de poeira ou umidade, a tensão e a frequência de alimentação, as limitações de espaço, o limite de ruído com a distância de medição e qualquer requisito para área classificada.
Quando a condição de operação estiver na faixa disputada de 300–800 Pa, cotaremos os dois tipos com a eficiência no seu ponto de operação, para que a comparação seja baseada na potência absorvida e no ruído, e não apenas na categoria.