1. Ventilador centrífugo que comprende un rodete de álabes curvados encerrado en una carcasa dotada de una boca axial de entrada de aire y de una boca longitudinal de salida,

caracterizado porque el corta-aguas, que limita inferiormente la boca de salida de la carcasa, es de trazado longitudinal cóncavo y está curvado hacia el exterior de dicha carcasa, en el sentido de la impulsión del aire.

2. Ventilador según la reivindicación 1, caracterizado porque el corta-aguas es de trazado longitudinal curvo-cóncavo.

3. Ventilador según la reivindicación 1, caracterizado porque el corta-aguas es de trazado longitudinal angular, en forma de V.

4. Ventilador según la reivindicación 1, caracterizado porque el rodete está formado por dos semirrodetes de diferente longitud, unidos por una placa intermedia que queda situada más próxima a la boca de aspiración adyacente al motor de accionamiento.

5. Ventilador según la reivindicación 1, caracterizado por que la relación entre el ancho del rodete y el diámetro interno de las bocas de aspiración adopta un valor próximo a 4b/D1=2,2, donde b es la longitud del rodete y D1 el diámetro interno de la boca de aspiración.

Ventilador centrífugo.

Campo de la invención La presente invención se refiere a un ventilador centrífugo, que comprende un rodete de álabes curvados, encerrado en una carcasa que dispone de bocas axiales de entrada de aire y de una boca longitudinal lateral de salida.

Más concretamente el ventilador de la invención es del tipo cuyo rodete incluye un elevado número de álabes alargados, que están curvados transversalmente.

Los ventiladores del tipo indicado suelen utilizarse en aplicaciones donde es necesario un reducido tamaño, combinado con un bajo coste de fabricación y con la capacidad de impulsar un elevado caudal. En particular, estos ventiladores se utilizan ampliamente en aplicaciones de ventilación, calefacción y aire acondicionado para vehículos de transporte público.

Antecedentes de la invención

En la literatura científica los ventiladores del tipo indicado han recibido en ocasiones la denominación "Sirocco". Kind y Tobin publicaron en 1990 uno de los trabajos más interesantes, leídos y comentados sobre el tema, y utilizan la denominación "Squirrel-cage" (jaula de ardilla) para estas máquinas, cuyas principales características geométricas resumen en: a) un elevado número de álabes muy cortos y curvados hacia delante y b) una relación entre las áreas de salida y entrada del rodete inusualmente alta.

Debido a la configuración geométrica descrita, estos ventiladores suelen presentar deficiencias en su funcionamiento, con la presencia de fenómenos inestables que reducen su rango de operación. Una característica fundamental de estos ventiladores es el deficiente guiado del flujo, a causa de la corta longitud de los álabes y de su gran curvatura. Para compensar este problema los rodetes suelen construirse con un número elevado de álabes. Cau et al. (1987) han mostrado en sus trabajos que el particular diseño de los canales entre álabes genera un flujo sumamente distorsionado, originando una rápida separación del flujo en la cara de succión para caudales bajos, o incluso en el caudal de diseño. Estos autores atribuyen la baja eficiencia de estas máquinas al brusco cambio de dirección del flujo de axial a radial, al huelgo entre la tobera de entrada y la parte anterior del rodete, y a un mal diseño del acoplamiento entre el rodete y el corta-aguas de la voluta. Las características descritas pueden originar dificultades para asegurar las prestaciones aerodinámicas requeridas, consumos de potencia excesivos y elevados niveles de ruido y vibraciones, que se traducen en molestias e incomodidades para los usuarios.

Numerosos autores han estudiado el ruido generado por ventiladores centrífugos, encontrando que la interacción entre flujo proveniente del rodete y el corta-aguas de la voluta constituye una importante fuente de ruido tonal (véase, por ejemplo, Chu et al., 1995, y Ohta et al., 1996) . Además del ruido de tipo aerodinámico, pueden existir fuentes de origen mecánico que contribuyan de forma importante a la generación de ruido en estas máquinas. En particular, pueden surgir fenómenos de resonancia cuando el ventilador debe trabajar en un amplio rango de velocidades de rotación, y la frecuencia de rotación y sus armónicos coinciden con las frecuencias de los modos naturales de vibración estructural de los elementos del ventilador; aunque estos fenómenos no son de suficiente intensidad como para originar un fallo o rotura de importancia, sí pueden dar lugar a un impredecible incremento del ruido generado a determinadas frecuencias (Cor y , 1992) . Velarde-Suárez y otros (2008 y 2009) han presentado trabajos específicos sobre ruido de ventiladores Sirocco de aplicación en el transporte público, y sus resultados concuerdan en parte con las fuentes citadas, aunque también han encontrado algunas particularidades, como pueden ser los niveles de ruido aerodinámico tonal más elevados de lo esperado, así como una gran influencia de la rigidez de los materiales empleados sobre la generación de ruido.

Adicionalmente, en los sistemas de aire acondicionado estos ventiladores se suelen montar en unidades dobles con el motor de accionamiento en medio, muy próximo a dos de las aspiraciones, ejerciendo un importante efecto de bloqueo sobre ellas. El efecto ha sido cuantificado por Velarde-Suárez y otros (2006) , encontrando valores típicos para el reparto de caudal entre las aspiraciones libres y las bloqueadas por el motor en torno al 60-40%, aunque a caudales bajos esta asimetría se acentúa y se llega a un reparto en torno al 70-30%.

Descripción de la invención La presente invención tiene por objeto un ventilador del tipo inicialmente expuesto, constituido de modo que permita mejorar las condiciones de funcionamiento, respecto de los ventiladores tradicionales del mismo tipo.

Un objeto de la invención es conseguir una reducción importante del ruido aerodinámico tonal a la frecuencia de paso de los álabes.

Para ello, de acuerdo con la invención el corta-aguas, que limita inferiormente la boca de salida de la carcasa, es de trazado longitudinal cóncavo y está curvado hacia el exterior de dicha carcasa, en el sentido de la impulsión del aire.

En el tipo de ventiladores que nos ocupa al inicio del trazado de la carcasa que rodea al rodete y que se corresponde con el borde inferior de la boca de salida de aire, se le denomina corta-aguas. Es en este punto donde el rodete y voluta o carcasa están más cercanos.

Como se ha comentado anteriormente, la generación de fluctuaciones de presión en la voluta, y más en concreto en la zona del corta-aguas, se considera en la literatura científica el mecanismo principal de generación de ruido aerodinámico tonal en este tipo de máquinas. Un aumento en la distancia entre rodete y cortaaguas se traduce en una menor intensidad de la fluctuaciones de presión y, por tanto, en menor generación de ruido aerodinámico. Esta condición se logra en la presente invención mediante la configuración descrita del corta-aguas, al quedar éste inclinado hacia el exterior.

Por otra parte, el ruido aerodinámico tonal a la frecuencia de paso de álabes suele suponer una molestia muy importante para el oído humano, porque suele concentrarse en forma de pico en un rango de frecuencias medio-alto. En este sentido, cualquier medida que consiga “repartir” entre varias frecuencias la energía acústica generada por la interacción entre el rodete y la voluta, resulta de interés para reducir las molestias sobre las personas. La idea principal consiste en que no pasen todos los álabes de la unidad simultáneamente por un punto del borde de la voluta. Esta condición se logra en la presente invención mediante la configuración descrita del cortaaguas, con un trazado longitudinal cóncavo, que puede ser de trazado curvo-cóncavo o de trazado angular, en forma de V.

Otro de los objetivos de la invención es mejorar las condiciones de aspiración de aire y, por tanto, aumentar el caudal impulsado para unas condiciones del sistema determinadas.

Generalmente los rodetes con aspiración doble de estas máquinas están formados por dos semirrodetes unidos por una placa central. De acuerdo con la invención, esta placa se sitúa mas cerca de la aspiración parcialmente bloqueada por el motor eléctrico y, por tanto, los anchos de ambos semirrodetes serán diferentes, preferentemente en una proporción que puede variar entre 45-55% y 40-60%.

El motor eléctrico, con la constitución descrita, bloquea de forma importante las secciones y aspiración de los ventiladores próximas a él, de forma que el caudal impulsado se distribuye de forma asimétrica entre las secciones libres y las bloqueadas. Puesto que en el mejor de los casos las aspiraciones bloqueadas por el motor impulsarían en torno a un 40% del caudal, se propone, de acuerdo con la característica descrita, que estas aspiraciones tengan un ancho menor, adaptando la geometría de los semirrodetes a las condiciones reales del flujo en la unidad completa.

Un objetivo más de la invención es conseguir la mayor uniformidad posible en el flujo de entrada al rodete. Para ello, de acuerdo con la invención, la relación entre el ancho del rodete y el diámetro de entrada adoptará el valor mínimo posible, en función del resto de parámetros del diseño del ventilador. Po ejemplo el parámetro 4b/D1 puede adoptar valores próximos a 2, 2, siendo b el ancho del rodete y D1 el diámetro de entrada del mismo.

La invención permite además conseguir el mejor guiado posible...

1. Ventilador centrífugo que comprende un rodete de álabes curvados encerrado en una carcasa dotada de una boca axial de entrada de aire y de una boca longitudinal de salida, caracterizado por que el cortaaguas, que limita inferiormente la boca de salida de la carcasa, es de trazado longitudinal cóncavo y está curvado hacia el exterior de dicha carcasa, en el sentido de la impulsión del aire.

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2. Ventilador según la reivindicación 1, caracterizado por que el corta-aguas es de trazado longitudinal curvo-cóncavo.

3. Ventilador según la reivindicación 1, caracterizado por que el corta-aguas es de trazado longitudinal angular, en forma de V.

4. Ventilador según la reivindicación 1, caracterizado por que el rodete está formado por dos 10 semirrodetes de diferente longitud, unidos por una placa intermedia que queda situada más próxima a la boca de aspiración adyacente al motor de accionamiento.

5. Ventilador según la reivindicación 1, caracterizado por que la relación entre el ancho del rodete y el diámetro interno de las bocas de aspiración adopta un valor próximo a 4b/D1=2, 2, donde b es la longitud del rodete y D1 el diámetro interno de la boca de aspiración.