Como os ventiladores axiais estão redefinindo o desempenho de máquinas off-highway

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07 junho 2024

As prioridades de design para as máquinas móveis fora de estrada e grupos geradores atuais são claras.

PMAX4 aerodinamicamente otimizado da Multi-Wing A lâmina PMAX4 aerodinamicamente otimizada da Multi-Wing é adaptada para aplicações de resfriamento de motor de alta resistência

Novas máquinas devem emitir níveis reduzidos de CO2, bem como outros gases nocivos e partículas.

Eficiência, durabilidade e maior tempo de atividade ao longo de sua vida útil são essenciais.

Além disso, os usuários finais e reguladores exigem que essas máquinas sejam mais silenciosas, o que não é fácil de conseguir, dado o pré-requisito de desempenho equivalente ou maior.

No entanto, , e os departamentos de P&D estão vendo seus orçamentos aumentarem, à medida que os fabricantes garantem que novos modelos trazem atualizações vendáveis para a mesa.

O que torna os motores legais?

Na área da construção, os ventiladores precisam resfriar motores de alta resistência que operam em ciclos de trabalho rigorosos, geralmente em climas adversos.

Não é de se admirar que os fabricantes estejam dando mais importância do que nunca ao resfriamento eficaz desses motores.

Patrick Bold é o diretor de produtos para impulsores e embreagens da Multi-Wing, empresa sediada na Dinamarca que projeta e fabrica ventiladores axiais para uso em diversos setores, incluindo construção e geração de energia.

Patrick Bold, diretor de produtos para impulsores e embreagens com Multi-Wing Patrick Bold, diretor de produtos para impulsores e embreagens com Multi-Wing

“Recentemente, vimos um foco muito maior em aumentar as temperaturas ambientes limitantes, ou LAT, do equipamento�, ele diz. “A LAT é a temperatura ambiente máxima permitida para a qual o sistema de arrefecimento do motor pode operar sem falha ou superaquecimento.

Com as regulamentações de emissões e o uso de máquinas em climas mais severos, há uma necessidade de um resfriamento muito melhor dessas máquinas, para garantir que elas estejam sempre funcionando.

“Para atingir os requisitos de resfriamento para regulamentações de emissões, você precisa de um radiador mais espesso, resfriadores auxiliares com maior resistência e maior fluxo de ar.

Tudo isso indica que o ventilador precisa trabalhar mais, ao mesmo tempo em que minimiza o ruído, porque os fabricantes também estão sendo solicitados a reduzir as emissões de ruído das máquinas.�

Esses pré-requisitos exigentes exigem ventiladores que possam fornecer muito mais do que um fluxo de ar impressionante; eles devem aumentar a eficiência de uma máquina de maneiras não consideradas anteriormente.

Ao descrever o desenvolvimento desses ventiladores, Nicolas Geiger, gerente global de desenvolvimento de impulsores de resfriamento de motores na Multi-Wing, diz: “Muito se resume a entender o ventilador como parte de um sistema.

Você pode fazer todos os testes que quiser em condições de laboratório, mas se não levar em conta como a máquina está configurada � e quais são suas limitações atuais � é muito difícil otimizá-la com um ventilador.�

Geiger descreve o uso recente da tecnologia de impressão 3D, que pode demonstrar o potencial dos mais recentes designs de ventiladores.

Um exemplo da computação de dinâmica de fluidos realizada pela Multi-Wing no desenvolvimento da série PMAX Um exemplo da computação de dinâmica de fluidos realizada pela Multi-Wing no desenvolvimento da série PMAX

Ele diz: “Agora podemos imprimir em 3D protótipos funcionais para clientes que podem ser colocados diretamente em uma escavadeira, por exemplo. Isso era quase impensável até alguns anos atrás.�

Dinâmica de fluidos em ação

Embora Geiger enfatize a importância de trabalhar diretamente com máquinas para garantir o design ideal do ventilador, ele também reconhece os benefícios de utilizar a tecnologia mais recente para auxiliar o processo.

“Muito do que fazemos�, ele diz, “gira em torno da dinâmica de fluidos, que testamos com simulação de dinâmica de fluidos computacional CFD.

Podemos otimizar os perfis para gerar a menor turbulência possível, .

Quanto mais limpo o ar, mais você pode reduzir o ruído � mas isso é algo difícil de conseguir quando o ar está sob pressão tão alta.

“Com o CFD, somos capazes de executar testes em milhares de designs em poucos dias, e os testes em si estão se tornando mais refinados, à medida que o software melhora e os computadores ficam mais rápidos. Podemos executar modelos hoje que eram impossíveis de imaginar dois ou três anos atrás�, explica Geiger. �

Dito isto, os resultados ainda se resumem fundamentalmente à melhor combinação de física e conhecimento das máquinas.�

Olhando para o futuro

Nicolas Geiger, gerente global de desenvolvimento de impulsores de refrigeração de motores na Multi-Wing Nicolas Geiger, gerente global de desenvolvimento de impulsores de refrigeração de motores na Multi-Wing

Dada a importância dada aos fabricantes de equipamentos para produzir equipamentos mais sustentáveis, é fácil entender por que os fabricantes de ventiladores estão tendo que melhorar seu desempenho.

De acordo com Geiger, “O impulsor costumava ser um produto de catálogo. Você diria que preciso de algo em torno desta pressão e deste diâmetro. O que você tem? Seria encomendado e enviado e você não ouviria mais nada sobre isso.

“Hoje, estamos sendo solicitados a projetar um ventilador para uma máquina que estará no mercado em potencialmente três anos, e o ventilador deve operar de forma otimizada dentro de restrições extremamente específicas.�

Patrick Bold concorda, acrescentando que, em equipamentos de construção pesada e elétricos, o caminho do fluxo de ar é severamente obstruído, um fato que também impulsiona a necessidade de um ventilador mais eficiente.

“No passado�, ele diz, “os perfis das pás dos ventiladores eram todos relativamente semelhantes, produtos praticamente universais que podiam ser usados em aquecimento, ventilação e ar condicionado, bem como em aplicações de resfriamento de motores.

“E , com condições de entrada de ar muito precárias e radiadores com coberturas inadequadas, que têm alvos comerciais na vanguarda de seu design.�

Não há dúvidas de que os fabricantes de hoje estão percebendo os benefícios de desempenho e redução de ruído que um ventilador altamente eficiente pode trazer aos seus equipamentos.

Ventilador axial PMAX5 da Multi-Wing A última geração de impulsores axiais da Multi-Wing foi projetada para atender às desafiadoras condições de entrada. PMAX5 na foto.

Bold usa a crescente indústria de geração de energia como exemplo, dizendo: “Cada quilowatt que você economiza no resfriamento do motor é mais um quilowatt que você tem disponível daquela máquina, e isso significa queimar menos combustível.

Esse é um foco muito forte na indústria de geradores � uma quantidade mínima de energia para resfriar o motor.�

Design para a vida

Então, um motor com resfriamento ideal que resulta em menor queima de combustível proporciona um menor custo total de propriedade, mas isso só é verdade enquanto o ventilador estiver operacional. Com isso e suas demandas de eficiência em mente, os OEMs geralmente esperam que os ventiladores durem tanto quanto o motor que estão resfriando.

“Aqui�, diz Bold, “o peso do impulsor é realmente importante de uma perspectiva de durabilidade, porque quanto maior o peso do impulsor, maior o desgaste dos rolamentos, bem como das correias da máquina. Além disso, os intervalos de manutenção serão estendidos com um ventilador mais leve.

Em outras palavras, quanto menor o peso do impulsor, menor o custo total de propriedade da máquina.

“Grande parte do nosso trabalho recente tem sido , e fizemos isso usando o número mínimo de lâminas.

A equação é bem simples: menos lâminas, menos material, menos ruído e menos peso.

Ventilador axial PMAX7 da Multi-Wing O ventilador axial PMAX7 da Multi-Wing é adequado para máquinas fora de estrada, bem como geradores e compressores de médio a grande porte

Otimizamos o design e o formato da lâmina para aumentar a área da superfície de trabalho e maximizar o desempenho.�

Chegamos a um ponto no setor de construção em que ganhos incrementais como esse podem valer seu peso em novos negócios, mas a Bold e a Geiger afirmam que esses novos ventiladores axiais têm o potencial de oferecer mais do que ganhos incrementais.

Bold diz: "Os operadores definitivamente notarão a diferença em termos de emissões de ruído. Como os motores ficaram mais silenciosos, especialmente com os filtros atrás do motor, você descobrirá em algumas máquinas que a maior parte do ruído não vem do motor, mas sim do ventilador.

Isso coloca o ventilador em foco em algumas das mais recentes máquinas de alta tecnologia.�

Geiger concorda, mas acrescenta: “Ao contrário dos produtos de consumo, onde o baixo ruído é apenas uma característica de diferenciação, agora existem regulamentações que dizem que se sua máquina fizer muito barulho, você não poderá usá-la, nem vendê-la.

Máquinas barulhentas e ineficientes simplesmente não são mais uma opção.�

Todas as imagens são cortesia da Multi-Wing

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Este artigo foi escrito pelo Content Studio da Ӯ, em parceria com especialistas em produtos da Multi-Wing

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