3 de septiembre de 2020

Colocar un ventilador en un motor para evitar que se sobrecaliente parece bastante sencillo. Pero en realidad es un proceso bastante intrincado que depende de varios factores.

Los fabricantes de equipos originales para la construcción suelen centrarse en el ruido y la productividad. La minería se centra en la fiabilidad. La agricultura y la generación de energía tienen sus propias prioridades.

Sea cual sea el objetivo, su resultado suele verse afectado por las siguientes variables:

• Tipo: El tipo de ventilador, el entorno en el que trabaja el ventilador y el tipo de configuración del flujo de aire seleccionado.
• Ajuste: Diámetro, posibles obstrucciones, configuración de montaje y holgura de la cubierta y la punta.
• Rendimiento: Velocidad del ventilador, densidad del aire, presión estática, caudal de aire y sonido.

Tipos comunes de ventiladores axiales

Existen tres tipos comunes de ventiladores de motor para equipos fuera de carretera: metálicos, totalmente moldeados y modulares.

Los ventiladores metálicos son los más duraderos y flexibles en cuanto a diseño, pero son pesados y pueden lastrar todo el sistema del motor. Los ventiladores totalmente moldeados son muy eficientes a la hora de proporcionar el máximo caudal de aire con el mínimo ruido, pero previsiblemente no son muy flexibles.

Los ventiladores modulares, que presentan varias personalizaciones de las aspas que pueden atornillarse a un disco central, son a veces lo mejor de ambos mundos, ya que proporcionan un flujo de aire muy eficaz, eficiencia y reducción del ruido.

Aspiradores y sopladores

Pase algún tiempo cerca de un ingeniero de aplicaciones de motores diesel, y probablemente oirá los términos «aspirador» y «soplador» de vez en cuando. No, no están hablando de la pesca con caña o de equipos de césped: hay una gran diferencia entre que un ventilador de motor empuje, o sople, aire caliente lejos del motor frente a «aspirar» aire RAM y moverlo a través del motor.

Esto tiene un impacto significativo tanto en el flujo de aire como en el rendimiento. Las configuraciones de soplador pueden ayudar a mantener limpios los radiadores, pero no suelen ser tan eficientes como los ventiladores de ventosa.

Dos tipos de soportes

Suele haber dos formas de montar un ventilador en un motor Fuera de carretera: directamente en el eje o en un Accionamiento del ventilador, o Embrague del ventilador, que controla la velocidad del ventilador.

Los ventiladores montados en eje utilizan un cubo y un empujador y suelen encontrarse en motores eléctricos o hidráulicos. También es una configuración popular en motores con un conjunto de caja de cambios (que es especialmente común en la Unión Europea).

Pero para optimizar la velocidad del ventilador, suele ser necesario un Accionamiento del ventilador. Cuando se utiliza éste, se emplean un piloto y un círculo de pernos para colocar el ventilador directamente sobre el accionamiento. A continuación, el accionamiento se conecta al eje mediante una polea.

Esta configuración también es útil con motores hidráulicos y en bombas de agua, entre otros ejemplos.

Encontrar el ajuste adecuado

Así que ya sabe para qué quiere optimizar. Sabe qué tipo de aficionado quiere hacerlo.

Ahora, ¿cómo se asegura de que encaja correctamente en el diseño del motor?

Aquí es donde las pruebas pueden ser un gran aliado, pero la siguiente tabla enumera las reglas generales de ajuste de los ventiladores en relación con el radiador y la cubierta. (Sugerencia: Para determinar la anchura de paso de un ventilador, colóquelo sobre una superficie plana y mida su altura máxima desde la parte inferior de dicha superficie).

	Lado del radiador	Lado opuesto	Punta de la cuchilla
Holgura recomendada (ventosa)	1 * anchura de paso	3% diámetro del ventilador	1,25-3% diámetro del abanico
Espacio libre recomendado (soplador)	1,5 * anchura de paso	3% diámetro del ventilador	1,25-3% diámetro del abanico
Posibles obstrucciones	Radiador y soportes correspondientes, tornillería diversa	Poleas FEAD, amortiguadores del cigüeñal, poleas del cigüeñal, protector de dedos	Cubierta, radiador y soportes adjuntos, protector de dedos

Gestionar el estrés

Cualquier objeto sólido que gire a miles de revoluciones por minuto está sometido a una tensión considerable. Las pruebas de tensión en vehículos pueden determinar a qué velocidad puede girar un ventilador sin entrar en resonancia.

Los diferentes diseños de ventilador tienen diferentes velocidades máximas de punta. La resonancia suele estar causada por obstrucciones del flujo de aire que provocan entre 1 y 4 impulsos por revolución.

En general, un ventilador de mayor diámetro que gire más despacio suele ser la mejor opción.

[RELACIONADO: Para profundizar en la aplicación de los ventiladores, consulte esta grabación del reciente seminario web de Horton sobre ventiladores fuera de carretera].

En cifras

Los ingenieros de aplicaciones también realizan lo que se denominan curvas de ventiladores para encontrar el punto óptimo entre potencia de salida, presión estática y caudal de aire para una aplicación determinada. Existen incluso fórmulas denominadas leyes del ventilador que muestran cómo influirán los factores físicos de entrada en el rendimiento.

A alto nivel, la potencia varía como un cubo de la velocidad. Por ejemplo, un aumento del 10 por ciento de las RPM significaría un aumento del 33 por ciento de la potencia del ventilador.

Sumérjase en la inmersión

La inmersión del ventilador es el porcentaje de la anchura de paso de un ventilador enterrado dentro de la cubierta. Se mide en la dirección del flujo de aire.

La posición óptima para el ventilador suele ser a un 65-70 por ciento de inmersión dentro de la cubierta. Las «pruebas de inmersión óptima» pueden realizarse en cualquier túnel de viento certificado por la AMCA para cualquier configuración de obenque-ventilador.