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  DISPENSE TECNICHE
 
  VENTILATORI
 
  CLASSIFICAZIONE DI VENTILATORI
 
 
 
 
  1. Cos'è un ventilatore?
  2. Circolazione dell'aria
  3. Classificazione dei ventilatori
  4. Zona di funzionamento
 
 
 
 
  1. Cos'è un ventilatore?
 
 
 

Un ventilatore è una macchina rotante che mette l'aria, o un gas, in movimento. Lo si può definire come una turbomacchina che trasmette energia per creare la pressione necessaria con cui mantenere un flusso continuo d'aria.

All'interno di una classifica generale delle macchine, come indica il riquadro sotto, troviamo i ventilatori come turbomacchine idrauliche, tipo generatore, per gas.

Un ventilatore è costituito essenzialmente da un motore ad azionamento, generalmente elettrico, con i dispositivi di controllo tipici degli stessi: avvio, regolazione di velocità, commutazione di polarità, ecc. e un propulsore girevole a contatto con l'aria, a cui trasmette energia.

Questo propulsore adotta la forma di un girante con pale, nel caso del tipo centrifugo, o di una girante con pale caratterizzate da un profilo e un numero diverso, nel caso di quelli assiali.

L'insieme, o per lo meno la girante o l'elica, è contenuto da una scatola con pareti con chiusura a forma di spirale in quelli centrifughi e da una cornice piatta o un avvolgimento tubolare in quelli assiali. L'avvolgimento tubolare può avere una griglia radiale con pale fisse all'entrata o all'uscita dell'elica, chiamata direttrice, che guida l'aria, per aumentare la pressione e il rendimento del dispositivo.

Nel tipo elicocentrifugo e in quello trasversale, l'elemento di mandata dell'aria adotta una forma simile alle pale centrifughe.

Fig. 1. Schema

 
 
 
 
  2. Circolazione dell'aria
 
 
 

L'aria circola in un canale grazie alla differenza di pressione esistente tra le sue estremità.

Per differenze di livello fino a 100 m, velocità inferiori a 50 m/s (caso in cui l'aria si può considerare come impercettibile) e il regime stazionario, le pressioni obbediscono al seguente teorema:

 
2.1 Teorema di Bernouilli
 
 
L'espressione analitica dello stesso indica: La somma della pressione statica, quella dinamica e quella dovuta all'altezza, è costante per tutti i punti di un filetto di fluido.
 
2.2 Pressioni
 
 

Se il canale è orizzontale, o la differenza è inferiore a 100 metri, la pressione per differenza di altezza è zero.

La pressione statica Pe agisce in tutti i sensi dentro il canale. Si manifesta nello stesso senso e in quello contrario alla corrente. La pressione dinamica Pd agisce nel senso della velocità dell'aria. La pressione totale Pt è costante in tutti i punti del filetto di fluido considerato e la sua espressione è:

Pt = Pe + Pd
 
2.3 Portata aria
 
 
È la quantità di aria che circola nel canale. La sua espressione è:
Q = v S (m³/h)
Nella Fig. 2 è stato rappresentato un tratto di canale orizzontale (considerato senza perdite, per maggiore semplificazione), percorso dal flusso Q (m³/h), con la velocità v (m/s) e una Sezione S (m²). Una Sonda di Pressione statica Pe e un Tubo di Prandtl ci forniscono la Pressione Dinamica. Le formule di rapporto di tutti questi parametri vengono indicate nella stessa figura.

Fig. 2. Flusso, velocità e pressioni

 
2.4 Curva Caratteristica
 
 
È la rappresentazione grafica di tutti gli stati flusso-pressione di cui è capace un ventilatore. Ci rimettiamo alla Scheda Tecnica VENTILATORI 1: CURVA CARATTERISTICA, dove è stato trattato l'argomento in modo monografico. La sua rappresentazione nella Fig. 3 indica una Curva Caratteristica tipica con espressione delle tre pressioni citate. Per qualsiasi ordinata nel grafico, viene soddisfatto:
Pt = Pd + Pe
 
2.5 Tipo di Curva Caratteristica
 
 

A secondo del ventilatore, la sua curva caratteristica adotta una forma o l'altra e prevale il concetto di portata aria su quello di pressione o viceversa.

I ventilatori elicoidali ed assiali sono in grado di fornire buone portate con medio-alte pressioni. I ventilatori centrifughi, in generale, sono capaci di produrre delle pressioni elevate anche con basse portate. I ventilatori elicocentrifughi hanno caratteristiche miste degli assiali e dei centrifughi.

Fig. 3. Curva Caratteristica

 
 
 
 
  3. Classificazione dei ventilatori
 
 
 
I ventilatori sono stati classificati in modi molto diversi e con più denominazioni. È abbastanza comune adottare la designazione considerando alcune delle sue caratteristiche adattate al caso in questione.
 
3.1 In base alla loro funzione
 
 
3.1.a Ventilatori con cassa di contenimento
 
  In genere è tubolare. A loro volta possono essere:
  • Immissori: Ingresso libero, uscita canalizzata.
  • Estrattori: Ingresso canalizzato, scarico libero.
  • Immissori-Estrattori: Ingresso e uscita canalizzata (Fig. 4).
Fig. 4. Ventilatori con cassa di contenimento
 
3.1.b Ventilatori a parete
 
 
Fig. 5. Ventilatori a parete
 
3.1.c Ventilatori a getto
 
  Ventilatori usati per proiettare una corrente d'aria che incide su persone o cose. Fig. 6.
Fig. 6. Ventilatori a getto
 
3.2 In base alla traiettoria dell'aria
 
 
3.2.a Ventilatori centrifughi
 
 

In questi ventilatori il percorso dell'aria segue una direzione assiale all'entrata e parallela a un piano radiale all'uscita. L'entrata e l'uscita sono ad angolo retto.

La girante può essere del tipo pale AVANTI (Fig. 7a), RADIALI (Fig. 7b) o ROVESCE (Fig. 7c).

Fig. 7. Ventilatori centrifughi
 
3.2.b Ventilatori assiali
 
  L'ingresso aria nel ventilatore e la sua uscita seguono un percorso in base alle superfici cilindriche coassiali. I ventilatori descritti in 1.1, 1.2 e 1.3 possono essere anche assiali.
 
3.2.c Ventilatori tangenziali
 
  Il percorso dell'aria nella girante di questi ventilatori è normale rispetto all'asse sia all'entrata che all'uscita, e attraversa il corpo dello stesso. Fig. 8
Fig. 8. Ventilatori tangenziali
 
3.2.d Ventilatori elicocentrifughi
 
  Sono dispositivi intermedi rispetto agli 2.1 e 2.2: L'aria entra come in quelli assiali ed esce come in quelli centrifughi. Fig. 9.
Fig. 9. Ventilatori elicocentrifughi
 
3.3 In base alla pressione
 
 
3.3.a Ventilatori a bassa pressione
 
  Vengono chiamati così quelli che non raggiungono i 70 Pascal. In genere sono centrifughi e per antonomasia vengono designati così quelli utilizzati nei climatizzatori. Fig. 10.
Fig. 10. Ventilatori a bassa pressione
 
3.3.b Ventilatori a media pressione
 
  Se la pressione è tra i 70 e i 3.000 Pascal possono essere centrifughi o assiali.
 
3.3.c Ventilatori ad alta pressione
 
  Quando la pressione > di 3.000 Pascal. In genere sono ventilatori centrifughi con girante a pale strette e di grande diametro.
Fig. 11. Ventilatori ad alta pressione
 
3.4 In base alle condizioni di funzionamento
 
 
3.4.a Ventilatori standard
 
  Sono i ventilatori che convogliano aria senza grandi carichi di agenti inquinanti, umidità, polvere, particelle aggressive e temperature massime di 40º se il motore è nella corrente d'aria.
Fig. 12. Ventilatori standard
 
3.4.b Ventilatori speciali
 
  Sono quelli ideati per trattare l'aria calda, corrosiva, umida, ecc. oppure per essere installati sul tetto (Fig. 13) o dedicati al trasporto pneumatico.
Fig. 13. Ventilatori speciali
 
3.5 In base al sistema di azionamento
 
 
3.5.a Azionamento diretto
 
  Quando il motore elettrico ha l'asse comune, o per prolungamento, rispetto a quello della ruota a pale o elica del ventilatore.
 
3.5.b Azionamento per trasmissione
 
  Come nel caso della trasmissione mediante cinghie e pulegge per separare il motore dalla corrente d'aria (poiché è caldo, esplosivo, ecc.). Fig. 14.
Fig. 14. Azionamento per trasmissione
 
3.6 In base al controllo delle prestazioni
 
 
È il caso di ventilatori a velocità variabile per l'uso di regolatori elettrici, con saracinesche di ammissione o scarico, modifica del flusso per inclinazione variabile delle pale delle giranti, ecc. Fig. 15.

Fig. 15. In base al controllo delle prestazioni
Fig. 16. In base al controllo delle prestazioni
 
 
 
 
  4. Zona di funzionamento
 
 
 

A seconda del ventilatore, del tipo e delle dimensioni, esiste una zona della sua curva caratteristica in cui è consigliabile il suo uso. Al di fuori dalla stessa si possono verificare fenomeni che fanno aumentare in modo sproporzionato il consumo e riducono moltissimo il rendimento, causando un aumento intollerabile del rumore e addirittura producendo flussi intermittenti d'aria in senso opposto.

Nei cataloghi dei ventilatori vengono indicate le zone della curva caratteristica.

Generalmente viene pubblicato solo il tratto di curva in cui è accettabile il loro funzionamento; la zona citata copre la superficie ombreggiata che viene indicata nella Fig. 17 per una famiglia di curve di un ventilatore a varie velocità.

Fig. 17. Zona consigliabile di funzionamento

I grafici della Fig. 18 sono quelli dei ventilatori centrifughi con ruote a pale Avanti, Radiali e Rovesce con indicazione della zona normale di lavoro e in percentuali di flusso e pressione.

Fig. 18. Ventilatori centrifughi con ruote a pale Avanti, Radiali e Rovesce

Quelli della Fig. 19 indicano ventilatori assiali, immmissore uno e tubolare l'altro, di media pressione, con le stesse indicazioni descritte per i dispositivi precedenti.

Fig. 19. Ventilatori assiali

Quelli della Fig. 20 corrispondono a giranti elicocentrifughe e tangenziali con lo stesso modo di esprimere la loro capacità di pressione e flusso in percentuale rispetto al totale e con le zone normali di lavoro.

Fig. 20. Giranti elicocentrifughe e tangenziali
 
 
 
 
 
 
 
 
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