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Al elegir el motor de un aspirador de captación de polvo, muchos consideran que el filtro sucio es el peor caso. En los ventiladores radiales ocurre lo contrario: cuando el filtro está limpio o se rompe una manga, la resistencia del sistema baja, el caudal aumenta y el motor absorbe su máxima potencia. Por eso el motor se elige para el estado más limpio del filtro, y el sistema de arranque, para la elevada inercia del rodete. Este artículo explica cómo desplaza la resistencia del filtro el punto de trabajo y qué fuerza al motor en el arranque.
¿Cómo cambia la resistencia del filtro el punto de trabajo del ventilador?
La resistencia total de un sistema de captación de polvo se compone de las pérdidas de campanas y conductos, la del ciclón si lo hay y la pérdida de carga de la unidad de filtrado. De ellas, solo la del filtro cambia continuamente durante el servicio. Las mangas o cartuchos nuevos o recién limpiados presentan poca resistencia; a medida que se forma la torta de polvo, la resistencia aumenta. La limpieza por sacudida o por pulsos de aire (pulse-jet) reduce en parte la torta y el ciclo vuelve a empezar.
En cada momento, el ventilador trabaja en el punto donde su curva corta la curva del sistema. Cuando aumenta la resistencia, la curva del sistema se vuelve más pronunciada y el punto de corte se desplaza a un caudal menor. Cuando la resistencia disminuye, el punto se va a la derecha, hacia caudales mayores.
| Estado del filtro | Resistencia del sistema | Caudal | Carga del motor (ventilador radial) |
|---|---|---|---|
| Nuevo o recién limpiado | Mínima | Máximo | Máxima |
| Servicio normal (torta formada) | Valor de diseño | Caudal de diseño | Valor de diseño |
| Limpieza retrasada, muy sucio | Alta | Bajo | Menor |
| Manga rota o puerta abierta | Muy baja | Muy alto | Riesgo de sobrecarga |
El filtro sucio debilita la aspiración y provoca fugas en el foco de polvo; es un problema de proceso, no del motor. Lo que fuerza al motor son la primera y la última fila de la tabla.
La potencia del motor se elige para el estado más limpio del filtro
El fabricante del ventilador indica una potencia en el eje para el punto de diseño. Sin embargo, ese punto suele calcularse para la suciedad media del filtro. Al elegir el motor, observe dos puntos más en la curva del ventilador:
- Punto de filtro limpio: el punto donde la curva del sistema calculada con la pérdida de carga del filtro limpio corta la curva del ventilador. El motor debe cubrir la potencia en el eje de ese punto.
- Techo según el tipo de rodete: en un rodete de álabes curvados hacia atrás, la curva de potencia presenta un máximo; si el motor se elige por encima de ese máximo, no hay sobrecarga por mucho que aumente el caudal. En los rodetes de álabes radiales y curvados hacia delante, la potencia sigue creciendo con el caudal; en estos ventiladores es imprescindible una compuerta de regulación o una limitación de caudal en la aspiración.
La concentración de polvo también cuenta. Al aumentar la cantidad de polvo en el aire, la potencia absorbida por el ventilador sube algo; para sistemas muy cargados, el fabricante del ventilador da una corrección. Si el ventilador está después del filtro (lado de aire limpio), llega poco polvo al rodete; en los ventiladores situados antes del filtro, tanto la potencia como el desgaste son mayores.
Temperatura y densidad del aire
La potencia absorbida por un ventilador es directamente proporcional a la densidad del aire que mueve. Un ventilador elegido para aire de proceso caliente, al ponerse en marcha por primera vez en invierno con aire frío, mueve aire más denso y absorbe más potencia de la calculada. Por ejemplo, un sistema calculado para aire a 80 °C puede requerir alrededor de un 29 % más de potencia al trabajar con aire a 0 °C. En estos sistemas, el motor se elige para la condición de funcionamiento en frío o se estrangula la compuerta en el arranque en frío.
Carga de arranque: rodete pesado y aceleración larga
Los rodetes de los ventiladores de captación de polvo se fabrican con chapa gruesa para resistir el desgaste y tienen gran diámetro. Su momento de inercia es muy superior al del propio rotor del motor. En el arranque, el motor no solo debe mover el aire, sino llevar esa masa del reposo a la velocidad nominal. El resultado es un tiempo de aceleración que puede ir de unos segundos a varias decenas de segundos.
- Tiempo de aceleración: cuanto mayor es la inercia total y menor la diferencia entre el par del motor y el del ventilador, más largo es el tiempo. Durante ese periodo, el motor absorbe varias veces su corriente nominal y el bobinado se calienta rápidamente.
- Arranque con la compuerta cerrada: un ventilador radial absorbe la mínima potencia con la compuerta cerrada. Cerrar la compuerta de aspiración en el arranque reduce el par resistente y acorta la aceleración.
- Arranque estrella-triángulo: en estrella, el par del motor baja aproximadamente a un tercio. Si un ventilador de rodete pesado no acelera lo suficiente en estrella, al pasar a triángulo se produce un gran pico de corriente. Este método solo es adecuado si la compuerta está cerrada y el ventilador puede acercarse a la velocidad nominal en estrella.
- Arrancador suave y variador: pueden ajustarse para un tiempo de aceleración largo; con variador también se limita la corriente de arranque. Nuestras series trifásicas son aptas para el control de velocidad con variador de frecuencia; en funcionamiento prolongado a baja velocidad con par pleno puede necesitarse un ventilador independiente y, si el cable entre variador y motor es largo, se valora un filtro dv/dt o senoidal; estas condiciones se indican en el pedido.
- Ajuste de la protección: si la clase de disparo del relé térmico no es adecuada para un arranque largo, el motor se desconecta antes de terminar de acelerar. Las clases de disparo se explican en el artículo sobre la elección de la protección del motor.
El momento de inercia del ventilador y del rodete figura en los datos del fabricante del ventilador. Si indica ese valor y el método de arranque en el pedido, el arranque puede evaluarse desde el punto de vista del motor. Para comparar pares nominales, consulte el artículo de la tabla de pares.
