Descripción general: Los ventiladores axiales mueven el aire en paralelo al eje, lo que los hace ideales para la ventilación de alto volumen y baja presión. En estos ventiladores, las aspas giratorias crean un remolino en el flujo de aire. A menudo se instalan álabes guía fijos (álabes del estator) aguas abajo del impulsor para enderezar el flujo. Estos álabes fijos captan la energía cinética del remolino y la convierten en presión estática útil. En la práctica, los ventiladores axiales de álabes (ventiladores axiales con álabes guía) alcanzan una mayor presión estática y una mayor eficiencia general que los ventiladores axiales tubulares simples.

                      

Diagrama de la estructura de los álabes guía

Un ventilador axial de paletas incluye un conjunto de álabes guía fijos detrás de las aspas giratorias. Los álabes enderezan el flujo de aire y recuperan la presión del remolino del impulsor. Esta enderezamiento minimiza la turbulencia y convierte la presión de velocidad en presión estática. El resultado es una mayor eficiencia del ventilador y un mayor aumento de presión.

Cómo los álabes guía mejoran la eficiencia del ventilador

Los ventiladores axiales dejan inherentemente un componente tangencial (turbulencia) en el flujo de descarga. Sin álabes, esa energía de la turbulencia se desperdicia y se libera como presión de velocidad. Los álabes guía fuerzan el flujo de vuelta al axial, eliminando la turbulencia y recuperando esa energía en forma de presión. En efecto, los álabes actúan como una etapa estática contrarrotativa: reducen los remolinos turbulentos y recuperan la presión dinámica (debida a la rotación) en presión estática útil. Varios estudios y fabricantes indican que los álabes guía pueden mejorar sustancialmente el rendimiento de los ventiladores axiales. Por ejemplo, un fabricante informa que añadir álabes aguas abajo recupera las pérdidas rotacionales y aumenta la presión estática y la eficiencia. Otro fabricante muestra que los álabes pueden aumentar la presión del ventilador en un 20 % (hasta un 25 %) sin consumo de energía adicional.

Las principales ventajas de los álabes guía incluyen:

• Reducción de remolinos: Las secciones de álabes eliminan los remolinos residuales del impulsor, enderezando el flujo. Esto restaura el margen para la recuperación de la presión estática en el ventilador.

• Recuperación de la presión estática: Al convertir la presión de velocidad (cinética) en presión estática, aumenta el aumento de presión del ventilador. Las pruebas demuestran que los ventiladores axiales de álabes suelen ofrecer una mayor presión que los diseños axiales tubulares con la misma potencia.

• Aumento de la eficiencia: Con menos energía desperdiciada en el remolino de salida, los ventiladores axiales de álabes funcionan con mayor eficiencia. Las guías del sector indican un ahorro energético típico de entre el 5 % y el 10 % (a menudo hasta el 15 %) al añadir álabes guía a los ventiladores axiales de alta presión.

• Mejor rango de funcionamiento: Los álabes guía amplían el rango de funcionamiento eficiente. Los ventiladores con estatores mantienen una mayor eficiencia en todas las cargas, lo que resulta útil en sistemas de carga parcial o de caudal variable.

• Reducción de ruido: Un flujo más suave y enderezado a través de los álabes también puede reducir el ruido aerodinámico. Algunos diseños axiales de álabes presentan un funcionamiento más silencioso (reducción de algunos dB) en comparación con los ventiladores de hélice sin estatores.

En la práctica, agregar álabes generalmente cuesta sólo un poco más de dinero por pulgada de ventilador y no más potencia del motor, pero produce ganancias notables de eficiencia y presión.

Aumentos de eficiencia típicos y consideraciones de diseño

En muchos ventiladores axiales de conductos grandes, fabricantes e ingenieros indican mejoras de eficiencia del orden del 5% al 15% gracias a los álabes guía. Por ejemplo, una guía de eficiencia energética indica que los álabes de salida fijos pueden ahorrar aproximadamente entre un 5% y un 10% de energía del ventilador cuando la presión estática del sistema es alta (superior a 750 Pa). Otra fuente del sector informa que los ventiladores axiales de álabes alcanzan un aumento de presión un 20% mayor en promedio (y hasta un 25% en algunos casos) en comparación con ventiladores similares sin álabes. Estas mejoras se producen prácticamente sin consumo de potencia adicional: la carga del motor se mantiene prácticamente igual, mientras que el ventilador produce una mayor presión útil.

Es importante tener en cuenta que los álabes guía son más beneficiosos cuando el ventilador tiene espacio en su salida (para la sección de álabes) y funciona a una presión de moderada a alta. En ventiladores de muy baja presión o muy pequeños, los álabes añaden coste y restricción de caudal, lo cual puede no ser rentable. Sin embargo, para ventiladores de alto caudal en sistemas de conductos largos, o donde la seguridad requiere una presión estable (por ejemplo, extractores de humos), los álabes son comunes. En la práctica, los ingenieros eligen ventiladores axiales de paletas para tamaños más grandes o presiones más altas, donde enderezar el flujo produce un aumento real de la eficiencia.

Aplicaciones comunes

Los ventiladores axiales de álabes guía aparecen en muchos sistemas de ventilación y extracción, especialmente en contextos que requieren un alto control de flujo y presión:

• Ventilación de edificios comerciales: Los ventiladores de HVAC y extracción de grandes dimensiones en oficinas, escuelas y centros comerciales suelen utilizar diseños de paletas axiales. Por ejemplo, los ventiladores de extracción de humos y de presurización de escaleras en edificios comerciales utilizan ventiladores de alta capacidad. Las paletas guía ayudan a estos ventiladores comerciales a alcanzar la presión estática necesaria con mayor eficiencia. Las unidades de techo (ventiladores de techo) que manejan grandes volúmenes también se benefician, ya que las paletas permiten que un ventilador determinado suministre mayor presión sin mayor potencia.

• Extracción de humos y ventiladores de seguridad contra incendios: En los sistemas de control de humo, los ventiladores (a menudo combinados con compuertas cortafuegos/antihumo) deben mover el aire de forma fiable incluso en situaciones de emergencia. Las paletas guía mejoran la capacidad del ventilador para mantener el flujo a través de conductos parcialmente cerrados o variables, lo que contribuye a la seguridad contra incendios. De hecho, los productos certificados para la extracción de humos suelen ofrecer secciones opcionales de paletas guía. Como afirma un fabricante, añadir una paleta guía "permite una mayor presión y eficiencia" para los ventiladores de extracción de humos. Esto garantiza que los ventiladores expulsen el humo eficazmente a través de las compuertas cortafuegos y los respiraderos durante las emergencias.

• Ventiladores Industriales: Fábricas, almacenes y plantas de proceso utilizan ventiladores axiales de alta potencia para el movimiento de aire, la extracción de humos y la refrigeración. Estos ventiladores industriales suelen tener variantes de álabes axiales. Los álabes estacionarios recuperan energía del flujo denso y turbulento que sale de grandes impulsores, lo que permite que el ventilador impulse el aire a mayor distancia (mayor estática) o utilice motores más pequeños. Muchos ventiladores industriales de ventilación de techo y de conducto se construyen como álabes axiales precisamente por esta razón.

• Ventiladores para Túneles y Metros: La ventilación de metros, minas y túneles requiere un caudal y una presión extremadamente altos. En estas aplicaciones, los álabes guía son prácticamente estándar. Una revisión de ingeniería de ventilación señala que, cuando se utilizan ventiladores axiales en espacios subterráneos o túneles, "la instalación de álabes guía es bastante común". Los conductos largos y los altos requisitos de seguridad hacen que cada pizca de presión recuperada por el remolino cuente. Los ventiladores para túneles de metro suelen especificarse con álabes de salida para maximizar el rendimiento de la extracción y ahorrar energía.

• Ventiladores de Grado Nuclear: La ventilación de centrales nucleares exige ventiladores robustos y de alta eficiencia. Los ventiladores axiales de grado nuclear suelen ser los más grandes y deben ser extremadamente fiables. En este contexto, los álabes guía de salida (OGV) desempeñan un papel fundamental. Un estudio reciente sobre el diseño de ventiladores nucleares destaca que la incorporación de OGV optimizados "recupera la energía cinética" de la salida del impulsor y aumenta significativamente la presión total y la eficiencia. De hecho, los ventiladores nucleares con álabes guía muestran aumentos de presión mensurables y un funcionamiento más silencioso en comparación con los que no los tienen, lo que confirma la utilidad de los álabes incluso en las aplicaciones más exigentes.

En todos estos casos, los fabricantes de ventiladores de ventilación y extracción de humos señalan que los diseños axiales de álabes son los más eficientes para necesidades de alto caudal y presión media-alta. Los álabes guía permiten que el ventilador genere mayor presión con un menor consumo de energía.

Trabajar con fabricantes de ventiladores de ventilación y extracción de humos

Al planificar un sistema de ventilación o extracción, conviene consultar con fabricantes de ventiladores con experiencia. Los principales fabricantes de ventiladores de ventilación y extracción de humos conocen bien la función de los álabes guía. Muchos ofrecen ventiladores axiales de álabes o secciones de álabes opcionales como estándar para ventiladores más grandes, indicando explícitamente que añadir un álabes guía permite una mayor presión (hasta un 20-25 % de ganancia de presión) y eficiencia para sus ventiladores axiales.

En la práctica, especificar el tamaño correcto del ventilador y la opción de álabes es un compromiso: por encima de un cierto umbral de caudal/presión, los álabes ofrecen un claro retorno de la eficiencia. Los fabricantes pueden aplicar sus datos de diseño empíricos para decidir cuándo incluir álabes. También gestionan la geometría (número de álabes, ángulo de inclinación, longitud axial, etc.) para optimizar el rendimiento en cada aplicación. Por ejemplo, en SHUANGYANG FAN, incluimos álabes guía para los ventiladores de paso variable de la serie DTF cuando el diámetro del impulsor es superior a 12,5 decímetros.

Al trabajar con un fabricante experto en ventiladores de ventilación y extracción de humo, los ingenieros pueden garantizar que se utilicen álabes guía donde brindan el máximo beneficio, sin construir demasiado el ventilador.

Conclusión: En resumen, los álabes guía son una forma comprobada de aumentar la eficiencia de los ventiladores axiales. Al enderezar el flujo posterior al impulsor y recuperar la presión dinámica, los álabes suelen generar un ahorro energético del 5 al 15 % y una mayor presión estática en el mismo motor. Estas mejoras son especialmente importantes en sistemas de ventilación y extracción de gran volumen, desde sistemas de climatización (HVAC) en edificios comerciales y ventiladores de techo, hasta sistemas de extracción de humos con compuertas de seguridad contra incendios, pasando por grandes ventiladores industriales y de túneles, e incluso ventiladores de centrales nucleares. Cuando la eficiencia, la capacidad de presión y la reducción de ruido son prioritarias, los ventiladores axiales de álabes suelen ser la opción preferida. En todos estos sistemas, la colaboración con un fabricante experimentado de ventiladores de ventilación y extracción de humos garantiza la correcta especificación de los álabes guía, proporcionando un flujo de aire óptimo con el máximo ahorro energético.

Nota: Los datos son solo de referencia; consulte con las empresas correspondientes para obtener más información. El contenido del artículo puede contener omisiones y errores. Se agradecen las correcciones.