La pressione di aspirazione dei ventilatori è uno dei dati che NON può mai mancare quando si deve scegliere la giusta ventola.
Come scoprirai leggendo questo articolo, l’effetto della pressione di aspirazione si ripercuote infatti su tutte le prestazioni del ventilatore, e quindi del tuo impianto.
Lo spunto di questo articolo nasce dalla domanda che Luigi mi ha inviato tramite e-mail.
“Un ventilatore che prende aria da un locale in depressione ha una potenza assorbita maggiore rispetto allo stesso motore in locale con leggera sovrappressione? Ovviamente mantenendo la prevalenza costante.”
Nello specifico lui ha dei ventilatori centrifughi che soffiano una sostanza polverosa all’interno di un circuito pneumatico. Queste ventole aspirano aria ambiente da un locale, che al momento è in depressione.
Volendo ridurre la potenza del ventilatore, Luigi ha pensato di creare una piccola pressione dentro al locale.
Il motivo?
È un ragionamento che a prima vista è del tutto logico.
Se nel locale esiste una leggera depressione, il ventilatore deve “vincere” questa resistenza prima di mandare l’aria nel circuito pneumatico.
Luigi ha quindi pensato di aiutare le sue ventole, aumentando la pressione di aspirazione.
Purtroppo però questa idea – all’apparenza corretta – non fa i conti con alcune leggi proprie dei ventilatori centrifughi.
Il primo grande effetto della pressione di aspirazione sulle prestazioni di un ventilatore: la densità.
Lo scopo di Luigi era quello di ridurre la potenza assorbita, quindi rendere più efficiente il suo impianto.
Vediamo quindi in che modo la potenza è collegata alla pressione di aspirazione dei suoi ventilatori.
Ho scritto tempo fa questo articolo nel quale trovi la formula per il calcolo della potenza di un ventilatore.
Per semplicità te la metto anche qua sotto:
L’aspetto trascurato da Luigi nel suo ragionamento è che il salto di pressione del ventilatore – cioè il termine “ps” nella formula – dipende dalla densità del gas aspirato.
Di conseguenza anche la potenza del ventilatore è funzione della densità.
Più il gas è denso e maggiore sarà la potenza assorbita dalla ventola.
L’idea di Luigi era quella di aumentare la pressione di aspirazione del ventilatore.
Usando la formula per il calcolo della densità dei ventilatori, ti puoi rendere conto anche tu dell’effetto dell’idea del nostro caro Luigi.
È vero che la ventola NON deve più “vincere” la depressione in ingresso, ma è anche vero che dovrebbe aspirare un gas più denso.
Il risultato sarebbe quindi un aumento degli assorbimenti dei suoi ventilatori centrifughi.
Ricordati quindi questa semplice regoletta:
Nel calcolo della potenza di un ventilatore, aumentare la pressione in aspirazione – SENZA regolare la prevalenza fornita – causa sempre un maggiore assorbimento di energia elettrica.
Questa regoletta è sempre valida, in linea teorica.
Ma parte da un presupposto che nella realtà degli impianti industriali può non essere sempre vero.
Se cambi la pressione di aspirazione, anche la distribuzione della prevalenza si modifica.
Come ormai hai capito, aumentare la pressione di aspirazione dei ventilatori significa rendere il gas più denso.
Di conseguenza, oltre alla potenza assorbita, anche il valore di prevalenza del ventilatore aumenta in base al rapporto delle densità. (come spiego in questo articolo)
Inoltre se il locale è in depressione, la prevalenza del ventilatore si divide in due. Una parte in aspirazione per vincere la pressione di aspirazione negativa e la restante parte in mandata, come da questa formula:
Dp = pt2 – pt1
Dove il pedice 2 indica la pressione in uscita dal ventilatore e il pedice 1 quella in aspirazione.
Risultato?
Luigi avrebbe un esubero di pressione nel suo circuito. Cioè il ventilatore sta fornendo più di quello che è necessario.
Nell’immagine che vedi qua sotto ho riprodotto i grafici della pressione nei due casi.
Il prima – cioè la situazione attuale – è quello con la linea di pressione che parte da un livello negativo.
Il dopo invece rappresenta il caso in cui Luigi dovesse mettere in pressione il locale.
Momento romantico finito. Torniamo al problema di Luigi.
Per come sono fatte le curve dei ventilatori, un esubero di pressione fornita significa che – per mantenere l’equilibrio con il circuito a valle – la ventola si sposta verso delle portate più alte.
E quindi la potenza assorbita potrebbe aumentare ancora.
La curva del ventilatore e quella di resistenza del circuito devono infatti sempre essere in equilibrio, cioè si devono intersecare.
Se avere un volume di gas in eccesso comporta problemi al tuo impianto- o l’aumento di potenza assorbita diventa un problema per il motore – allora devi “regolare” il ventilatore per tornare alle condizioni iniziali.
Regolazione di un ventilatore e calcolo della potenza assorbita. Come procedere?
Esistono due modi diversi per regolare la portata di un ventilatore.
Puoi ridurre il numero di giri utilizzando un inverter.
Oppure puoi utilizzare una particolare serranda di regolazione in aspirazione detta Dapò.
Questa serranda è formata da diverse pale che si muovono all’unisono, imponendo una rotazione al flusso di aria che entra nella ventola.
Ti svelo ora come eseguire il calcolo della potenza di un ventilatore in regolazione in entrambi i casi, con una piccola premessa.
Quello che leggerai è valido se la resistenza dell’impianto non cambia forma o pendenza durante la regolazione. Questa condizione è vera in tutti i casi nei quali nulla cambia nel circuito e nel processo di lavorazione mentre vari la portata di aria che passa.
Se ti interessa un po’ il gergo tecnico, si parla in questo caso di regolazione in apertura equivalente.
Potenza di un ventilatore e regolazione in velocità.
Questo è il caso più semplice.
Poiché siamo nell’ipotesi di regolazione in apertura equivalente, ti basta applicare le formule che trovi in questo mio articolo sulle leggi dei ventilatori.
In particolare devi considera la terza equazione, quella relativa al calcolo della potenza.
Il diametro della girante non cambia, visto che il ventilatore è sempre lo stesso.
Anche la densità puoi considerarla costante con una buona approssimazione.
Stesso discorso vale per il coefficiente di comprimibilità Kp.
La formula per il calcolo della potenza assorbita in regolazione si riduce quindi a:
In poche parole, se dimezzi la velocità la potenza assorbita si riduce di otto volte.
Calcolo potenza del ventilatore con regolazione tramite serranda.
In questo secondo caso le cose si fanno un pelo più complicate.
La formula per il calcolo della potenza del ventilatore è quella “standard” alla quale però va aggiunto un termine.
È necessario considerare il rendimento della serranda di regolazione. Questa infatti introduce delle piccole perdite, tanto più grandi quanto più è necessario chiuderla per ottenere la portata desiderata.
La formula per il calcolo della potenza del ventilatore in regolazione con la serranda diventa quindi:
Il rendimento della serranda hser è un dato che si ricava da curve sperimentali.
Ogni costruttore di ventilatori “dovrebbe” aver eseguito i suoi test e saperti fornire – a seconda del grado di apertura delle pale della serranda – il corretto rendimento da utilizzare.
Spesso però chi vende ventilatori non ti fornisce dati così dettagliati. Oppure non ha mai condotto delle prove per misurare il rendimento delle sue serrande.
Se non conosci questo dato, il calcolo della potenza del ventilatore che eseguirai sarà una buona approssimazione, ma comunque sottostimata, del reale consumo elettrico.
Magari può andarti bene una stima così grossolana.
Nel caso di Luigi invece – per decidere se aumentare la pressione di aspirazione – il calcolo della potenza del ventilatore in regolazione deve essere preciso.
Serve infatti per verificare se il motore elettrico non va in sovraccarico. Devi necessariamente conoscere il rendimento della serranda.
Se il tuo fornitore non vuole dichiararti – o non conosce – questo dato, posso aiutarti io in maniera molto semplice.
Clicca sul pulsante che trovi qua sotto e compila il modulo contatti che ti apparirà.
Nella casella “messaggio” indicami pure a grandi linee il tuo problema. Non ti preoccupare di essere preciso ed esaustivo.
Una volta che avrai inviato la richiesta di contatto, entro 48 ore sarai contattato da me o da uno dei miei tecnici e qualora ci fosse qualche dubbio o dato mancante avremo modo di discuterne insieme.
“Mai più guasti improvvisi!”
Il Signore delle Ventole
P.S. La regolazione delle portata di un ventilatore è un argomento molto delicato. Prenderlo troppo alla leggere potrebbe causare la rottura della ventola a causa del pompaggio e altri problemi di sicurezza nel tuo impianto.
Ti consiglio la lettura del mio libro “Fans for Industrial Process” (si, è un testo in inglese) all’interno del quale, tra le altre cose, ti spiego come eseguire correttamente la regolazione della portata SENZA rischiare gravi incidenti al tuo impianto.
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