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Cómo los ventiladores axiales están redefiniendo el rendimiento de la maquinaria todoterreno

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07 junio 2024
Las prioridades de diseño para las máquinas móviles todoterreno y los grupos electrógenos actuales son claras.

Las nuevas máquinas deben emitir niveles reducidos de CO2, así como otros gases nocivos y partículas.
La eficiencia, la durabilidad y un mayor tiempo de funcionamiento a lo largo de su vida útil son esenciales.
Además, los usuarios finales y los reguladores exigen que estas máquinas sean más silenciosas, algo nada fácil de lograr, dado el requisito previo de un rendimiento equivalente o mayor.
Sin embargo, , y los departamentos de I+D están viendo aumentar sus presupuestos a medida que los fabricantes se aseguran de que los nuevos modelos traigan actualizaciones vendibles.
¿Qué hace que los motores sean geniales?
En el ámbito de la construcción, los ventiladores necesitan enfriar motores de servicio pesado que operan en ciclos de trabajo extremos, a menudo en climas hostiles.
No es de extrañar que ahora los fabricantes concedan más importancia que nunca a la refrigeración eficaz de estos motores.
Patrick Bold es el director de productos de impulsores y embragues de Multi-Wing, la empresa con sede en Dinamarca que diseña y fabrica ventiladores axiales para su uso en diversas industrias, incluidas la construcción y la generación de energía.

“Recientemente hemos visto un enfoque mucho mayor en aumentar las temperaturas ambientales límite, o LAT, de los equipos�, afirma. “La LAT es la temperatura ambiente máxima permitida a la que el sistema de refrigeración del motor puede funcionar sin fallas ni sobrecalentamiento.
Con las regulaciones de emisiones y el uso de máquinas en climas más duros, es necesario tener una refrigeración mucho mejor de estas máquinas, para garantizar que estén en funcionamiento en todo momento.
“Para cumplir con los requisitos de refrigeración de las regulaciones sobre emisiones, se necesita un radiador más grueso, refrigeradores auxiliares con mayor resistencia y un mayor flujo de aire.
Todo esto indica que el ventilador necesita realizar más trabajo, minimizando al mismo tiempo el ruido, porque a los fabricantes también se les pide que reduzcan las emisiones de ruido de las máquinas�.
Estos exigentes requisitos requieren ventiladores que puedan ofrecer mucho más que un flujo de aire impresionante: deben aumentar la eficiencia de una máquina de maneras que antes no se habían considerado.
Al describir el desarrollo de estos ventiladores, Nicolas Geiger, gerente de desarrollo global de impulsores de enfriamiento de motores en Multi-Wing, dice: “Mucho se reduce a entender el ventilador como parte de un sistema.
“En condiciones de laboratorio se pueden hacer todas las pruebas que se quieran, pero si no se tiene en cuenta cómo está configurada la máquina y cuáles son sus limitaciones actuales, es muy difícil optimizarla con un ventilador�.
Geiger describe el uso reciente de la tecnología de impresión 3D, que puede demostrar el potencial de los últimos diseños de ventiladores.

“Ahora podemos imprimir en 3D prototipos funcionales para los clientes que se pueden colocar directamente en una excavadora, por ejemplo. Hace un par de años, eso era casi impensable�.
Dinámica de fluidos en acción
Si bien Geiger destaca la importancia de trabajar directamente con las máquinas para garantizar un diseño óptimo del ventilador, también reconoce los beneficios de utilizar la última tecnología para ayudar en el proceso.
“Mucho de lo que hacemos�, dice, “gira en torno a la dinámica de fluidos, que probamos con simulación de dinámica de fluidos computacional CFD.
Podemos optimizar los perfiles para generar la menor turbulencia posible, .
Cuanto más limpio esté el aire, más se puede reducir el ruido, pero eso es algo difícil de conseguir cuando el aire está a tan alta presión.
“Con CFD, podemos ejecutar pruebas en miles de diseños en unos pocos días, y las pruebas en sí mismas se están volviendo más refinadas, a medida que el software mejora y las computadoras son más rápidas. Hoy podemos ejecutar modelos que eran imposibles de imaginar hace dos o tres años�, explica Geiger.
Dicho esto, los resultados siguen dependiendo fundamentalmente de la mejor combinación de la física y el conocimiento de las máquinas�.
Mirando hacia el futuro

Dada la importancia que se le da a los fabricantes de equipos para que produzcan equipos más sustentables, es fácil ver por qué los fabricantes de ventiladores tienen que mejorar sus estándares.
Según Geiger, "antes, el impulsor era un producto de catálogo. Uno decía: "Necesito algo con esta presión y este diámetro". ¿Qué tienes? Lo pedías y lo enviabas y no volvías a saber nada más de él.
“Hoy nos piden que diseñemos un ventilador para una máquina que estará en el mercado dentro de tres años, y el ventilador debe funcionar de manera óptima dentro de restricciones extremadamente específicas�.
Patrick Bold está de acuerdo y agrega que, en la construcción pesada y en los equipos eléctricos, la ruta del flujo de aire está severamente obstruida, un hecho que también impulsa la necesidad de un ventilador más eficiente.
“En el pasado�, afirma, “los perfiles de las palas de los ventiladores eran todos relativamente similares, productos prácticamente universales que podían usarse en calefacción, ventilación y aire acondicionado, así como en aplicaciones de refrigeración de motores.
“Eٲ , con condiciones de entrada de aire muy deficientes y radiadores con cubiertas inadecuadas, que tienen objetivos comerciales al frente de su diseño�.
No hay duda de que los fabricantes actuales se están dando cuenta de los beneficios en términos de rendimiento y reducción de ruido que un ventilador altamente eficiente puede aportar a sus equipos.

Bold utiliza la floreciente industria de generación de energía como ejemplo y dice: “Cada kilovatio que se puede ahorrar al enfriar el motor es un kilovatio más que tiene disponible esa máquina, y eso significa quemar menos combustible.
Ese es un objetivo muy importante en la industria de los grupos electrógenos: una cantidad mínima de energía para enfriar el motor�.
Diseño para la vida
Por lo tanto, un motor con una refrigeración óptima que dé como resultado un menor consumo de combustible ofrece un menor costo total de propiedad, pero eso solo es así mientras el ventilador esté en funcionamiento. Teniendo esto en cuenta y teniendo en cuenta sus demandas de eficiencia, los fabricantes de equipos originales generalmente esperan que los ventiladores duren tanto como el motor que están enfriando.
“Aquí�, dice Bold, “el peso del impulsor es muy importante desde el punto de vista de la durabilidad, porque cuanto mayor sea el peso del impulsor, mayor será el desgaste de los cojinetes y de las correas de la máquina. Además, los intervalos de servicio se prolongarán con un ventilador más ligero.
En otras palabras, cuanto menor sea el peso del impulsor, menor será el coste total de propiedad de la máquina.
“Gran parte de nuestro trabajo reciente se ha centrado en , y lo hemos logrado utilizando la mínima cantidad de cuchillas.
La ecuación es bastante simple: menos cuchillas, menos material, menos ruido y menos peso.

“Hemos optimizado el diseño y la forma de la cuchilla para aumentar la superficie de trabajo y maximizar el rendimiento�.
Hemos llegado a un punto en la industria de la construcción donde ganancias incrementales como esta pueden valer su peso en nuevos negocios, pero Bold y Geiger sostienen que estos nuevos ventiladores axiales tienen el potencial de ofrecer más que ganancias incrementales.
Bold afirma: "Los operadores definitivamente notarán la diferencia en términos de emisiones de ruido. Como los motores se han vuelto más silenciosos, especialmente con los filtros detrás del motor, encontrará en algunas máquinas que la mayor parte del ruido no proviene del motor, sino del ventilador.
“Esto pone al ventilador en el centro de atención en algunas de las últimas máquinas de alta tecnología�.
Geiger está de acuerdo, pero añade: “A diferencia de los productos de consumo, donde el bajo nivel de ruido es solo una característica diferenciadora, ahora hay regulaciones que dicen que si su máquina hace demasiado ruido, no puede usarla, no puede venderla.
Las máquinas ruidosas e ineficientes ya no son una opción�.
Todas las imágenes son cortesía de Multi-Wing
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Este artículo fue escrito por el Content Studio de Ӯ, en colaboración con expertos en productos de Multi-Wing
La colaboración entre los fabricantes de equipos originales y los expertos en refrigeración de motores durante las primeras etapas del proceso de diseño permite lograr avances significativos. Esto permite a los fabricantes de equipos originales optimizar el diseño de su maquinaria para lograr una gestión térmica eficiente, mejorando el rendimiento, la confiabilidad y la longevidad. Comuníquese con Multi-Wing para analizar su aplicación con un ingeniero de ventas experimentado. |
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