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La pala PMAX4 aerodinamicamente ottimizzata di Multi-Wing è progettata per applicazioni di raffreddamento motore ad alta resistenza

Le nuove macchine devono emettere livelli ridotti di CO2, nonché di altri gas nocivi e particolato.

Efficienza, durata e maggiore tempo di attività durante tutto il loro ciclo di vita sono essenziali.

Inoltre, gli utenti finali e gli enti regolatori pretendono che queste macchine siano più silenziose, cosa non facile da ottenere, dato il requisito di prestazioni equivalenti o superiori.

Tuttavia, e i dipartimenti di ricerca e sviluppo vedono aumentare i loro budget, poiché i produttori assicurano che i nuovi modelli introducano aggiornamenti vendibili.

Cosa rende i motori fantastici?

Nel settore edile, i ventilatori devono raffreddare motori pesanti sottoposti a cicli di lavoro estremi, spesso in climi rigidi.

Non c'è da stupirsi che i produttori attribuiscano oggi più importanza che mai al raffreddamento efficace di questi motori.

Patrick Bold è il direttore di prodotto per giranti e frizioni presso Multi-Wing, l'azienda danese che progetta e produce ventilatori assiali per l'impiego in vari settori, tra cui l'edilizia e la produzione di energia.

Patrick Bold, direttore di prodotto per giranti e frizioni presso Multi-Wing

"Di recente abbiamo assistito a un'attenzione molto maggiore all'aumento delle temperature ambiente limite, o LAT, delle apparecchiature", afferma. "La LAT è la temperatura ambiente massima consentita a cui il sistema di raffreddamento del motore può funzionare senza guasti o surriscaldamento.

Con le normative sulle emissioni e l'uso di macchinari in climi più rigidi, è necessario un raffreddamento molto più efficace di queste macchine, per garantire che siano sempre operative e funzionanti.

"Per soddisfare i requisiti di raffreddamento previsti dalle normative sulle emissioni, è necessario un radiatore più spesso, dispositivi di raffreddamento ausiliari con una maggiore resistenza e un flusso d'aria maggiore.

Tutto ciò indica che la ventola deve lavorare di più, riducendo al minimo il rumore, perché ai produttori viene anche chiesto di ridurre le emissioni acustiche delle macchine".

Questi severi prerequisiti richiedono ventole in grado di fornire molto più di un semplice flusso d'aria: devono aumentare l'efficienza di una macchina in modi mai presi in considerazione in precedenza.

Descrivendo lo sviluppo di tali ventole, Nicolas Geiger, responsabile dello sviluppo globale per le giranti di raffreddamento motore presso Multi-Wing, afferma: "Molto dipende dalla comprensione della ventola come parte di un sistema.

Si possono fare tutti i test che si vogliono in laboratorio, ma se non si tiene conto di come è impostata la macchina, e quali sono i suoi limiti attuali, è molto difficile ottimizzarla con un ventilatore".

Geiger descrive il recente utilizzo della tecnologia di stampa 3D, che può dimostrare il potenziale dei più recenti progetti di ventilatori.

Un esempio del calcolo della dinamica dei fluidi intrapreso da Multi-Wing nello sviluppo della serie PMAX

Afferma: "Adesso possiamo stampare in 3D prototipi funzionanti per i clienti che possono essere posizionati direttamente in un escavatore, ad esempio. Era quasi impensabile anche solo un paio di anni fa".

Dinamica dei fluidi in azione

Sebbene Geiger sottolinei l'importanza di lavorare a stretto contatto con le macchine per garantire una progettazione ottimale dei ventilatori, riconosce anche i vantaggi derivanti dall'utilizzo delle tecnologie più recenti per agevolare il processo.

"Gran parte di ciò che facciamo", afferma, "ruota attorno alla dinamica dei fluidi, che testiamo con la simulazione computazionale della dinamica dei fluidi CFD.

Possiamo ottimizzare i profili per generare la minima turbolenza possibile, .

Più l'aria è pulita, più si riesce a ridurre il rumore, ma è un obiettivo difficile da raggiungere quando la pressione dell'aria è così elevata.

"Con la CFD, siamo in grado di eseguire test su migliaia di progetti in pochi giorni, e i test stessi stanno diventando più raffinati, man mano che il software migliora e i computer diventano più veloci. Oggi possiamo eseguire modelli che erano impossibili da immaginare due o tre anni fa", spiega Geiger. "

Detto questo, i risultati dipendono fondamentalmente dalla migliore combinazione tra fisica e conoscenza delle macchine".

Guardando al futuro

Nicolas Geiger, responsabile dello sviluppo globale per le giranti di raffreddamento motore presso Multi-Wing

Considerata l'importanza che viene attribuita ai produttori di attrezzature nel realizzare attrezzature più sostenibili, è facile capire perché i produttori di ventilatori debbano migliorare la propria strategia.

Secondo Geiger, "La girante era un prodotto di catalogo. Dicevi che mi serviva qualcosa con questa pressione e questo diametro. Cosa avevi? Lo ordinavi e lo spedivi e non ne sentivi più parlare.

"Oggi ci viene chiesto di progettare un ventilatore per una macchina che sarà sul mercato potenzialmente tra tre anni, e il ventilatore deve funzionare in modo ottimale entro vincoli estremamente specifici."

Patrick Bold concorda, aggiungendo che nelle costruzioni pesanti e nelle attrezzature elettriche il percorso del flusso d'aria è gravemente ostruito, un fatto che determina anche la necessità di una ventola più efficiente.

"In passato", afferma, "i profili delle pale dei ventilatori erano tutti relativamente simili, prodotti praticamente universali che potevano essere utilizzati nel riscaldamento, nella ventilazione e nell'aria condizionata, nonché nelle applicazioni di raffreddamento del motore.

"Queste , con condizioni di ingresso dell'aria molto scarse e radiatori con protezioni inadeguate, che hanno obiettivi commerciali in prima linea nella loro progettazione".

Non c'è dubbio che i produttori di oggi si stiano rendendo conto dei vantaggi in termini di prestazioni e riduzione del rumore che una ventola altamente efficiente può apportare alle loro apparecchiature.

L'ultima generazione di giranti assiali di Multi-Wing è progettata per soddisfare condizioni di ingresso difficili. Nella foto, PMAX5.

Bold cita come esempio il fiorente settore della produzione di energia, affermando: "Ogni kilowatt risparmiato raffreddando il motore è un kilowatt in più disponibile da quella macchina, il che significa bruciare meno carburante.

Questo è un aspetto molto importante nel settore dei gruppi elettrogeni: una quantità minima di potenza per raffreddare il motore".

Progettare per la vita

Quindi, un motore raffreddato in modo ottimale che si traduce in un consumo di carburante ridotto offre un costo totale di proprietà inferiore, ma questo è vero solo finché la ventola è operativa. Con questo e le loro esigenze di efficienza in mente, gli OEM si aspettano generalmente che le ventole durino quanto il motore che stanno raffreddando.

"Qui", afferma Bold, "il peso della girante è davvero importante dal punto di vista della durata, perché più è alto il peso della girante, maggiore è l'usura dei cuscinetti e delle cinghie nella macchina. Inoltre, gli intervalli di manutenzione saranno estesi con una ventola più leggera.

In altre parole, minore è il peso della girante, minore è il costo totale di proprietà della macchina.

"Gran parte del nostro recente lavoro è stato volto a , e ci siamo riusciti utilizzando il numero minimo di pale.

L'equazione è piuttosto semplice: meno pale, meno materiale, meno rumore e meno peso.

La ventola assiale PMAX7 di Multi-Wing è adatta per macchinari fuoristrada, nonché per gruppi elettrogeni e compressori di medie e grandi dimensioni

Abbiamo ottimizzato il design e la forma della lama per aumentare la superficie di lavoro e massimizzare le prestazioni."

Abbiamo raggiunto un punto nel settore delle costruzioni in cui guadagni incrementali come questi possono valere il loro peso in termini di nuovi affari, ma Bold e Geiger sostengono che questi nuovi ventilatori assiali hanno il potenziale per offrire più di semplici guadagni incrementali.

Bold afferma: "Gli operatori noteranno sicuramente la differenza in termini di emissioni acustiche. Poiché i motori sono diventati più silenziosi, soprattutto con i filtri dietro il motore, in alcune macchine scoprirai che la maggior parte del rumore non proviene dal motore, ma dalla ventola.

Ecco perché il ventilatore è al centro dell'attenzione in alcune delle più recenti macchine ad alta tecnologia".

Geiger concorda, ma aggiunge: "A differenza dei prodotti di consumo, per i quali il basso rumore è solo una caratteristica distintiva, ora ci sono normative che stabiliscono che se la tua macchina fa troppo rumore, non puoi usarla, non puoi venderla.

Le macchine rumorose e inefficienti non sono più un'opzione."

Tutte le immagini per gentile concessione di Multi-Wing

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Questo articolo è stato scritto da Content Studio di ±ØÓ®ÌåÓý, in collaborazione con gli esperti di prodotto di Multi-Wing