¿Cómo reducir el ruido del ventilador centrífugo?

Comprender de dónde proviene el ruido del ventilador centrífugo

Antes de aplicar correcciones, es útil saber a qué se enfrenta realmente. El ruido de los ventiladores centrífugos tiene dos raíces distintas: el ruido aerodinámico y el ruido mecánico. La fuente aerodinámica dominante es la frecuencia de paso de la cuchilla (BPF) — el pulso de presión periódico generado cada vez que una pala del impulsor pasa por la lengüeta de la voluta. El ruido mecánico proviene de los cojinetes del motor, las transmisiones por correa y la vibración estructural transmitida al piso y a los conductos.

Optimice el diseño del impulsor y la voluta

El espacio entre la punta del impulsor y la lengüeta de la voluta, conocido como autorización de corte - es la palanca de diseño más importante para el ruido tonal. Las investigaciones muestran que aumentar esta holgura reduce directamente los armónicos más altos de la frecuencia de paso de la pala. Los enfoques complementarios incluyen:

• Aumentar el espacio de corte — un espacio mayor entre la punta del impulsor y la lengüeta de la voluta reduce el ruido tonal BPF en la fuente.
• Utilice una voluta acústicamente optimizada (suave) — Se ha demostrado que reemplazar una carcasa de paredes duras con una voluta tratada acústicamente reduce sustancialmente el ruido general en todas las condiciones de funcionamiento y, al mismo tiempo, reduce el flujo de aire entre un 1% y un 2%.
• Espaciado irregular de las hojas — La distribución de las aspas distribuye de manera no uniforme la energía tonal en más frecuencias, lo que reduce la prominencia de cualquier tono.
• Perfiles de lengua de voluta biónica — Las estructuras de vanguardia de las olas inspiradas en las aletas de las ballenas jorobadas pueden suprimir la formación de vórtices de vanguardia. Los estudios informan de una reducción del ruido de aproximadamente 0,6 dB junto con un aumento del 5 % en la recuperación de la presión estática.
• Palas del impulsor curvadas hacia atrás — generalmente más silenciosas y más eficientes que las palas radiales o curvadas hacia adelante en puntos de trabajo equivalentes.

Instalar silenciadores de entrada y salida

Una parte importante del ruido del ventilador centrífugo sale por las aberturas de entrada y descarga. La instalación de silenciadores de conducto disipativos o absorbentes en ambos puntos es una de las medidas de modernización más rentables disponibles.

Reglas clave de instalación a seguir:

• hacer no coloque un silenciador rectangular firmemente contra la descarga del ventilador; coloque un espaciador entre ellos y gire el divisor 90° para evitar amplificar el ruido de turbulencia.
• Los revestimientos absorbentes para conductos deben al menos 3 veces el diámetro del conducto de longitud para lograr una atenuación significativa en todo el rango de frecuencia relevante.
• Seleccione el tipo de silenciador (cilíndrico, rectangular, codo) según el espacio disponible y el espectro de ruido específico medido en el ventilador.
• Los silenciadores de la caja de entrada en configuraciones rectas o en codo están disponibles para un acoplamiento cercano directamente a la entrada del ventilador, minimizando la pérdida de presión.

Montar en aisladores de vibraciones y utilizar conectores flexibles

La vibración mecánica del conjunto giratorio se propaga a través de conductos rígidos y pisos de concreto y se irradia como ruido de baja frecuencia por todo el edificio. El aislamiento físico interrumpe esta vía de transmisión.

• Aisladores de resorte o soportes de caucho debajo de la base del ventilador absorben energía dinámica antes de que llegue a la estructura. Los soportes de resorte deben tener el tamaño correcto para el peso combinado del ventilador, el motor y cualquier conducto adjunto; sobrecargar los soportes de resorte es un error de instalación común.
• Juntas de dilatación de lona flexible o caucho entre las bridas del ventilador y el conducto rígido evitan que las vibraciones estructurales repercutan en toda la red de ventilación.
• Los soportes antivibración para conductos suspendidos deben utilizar resortes galvanizados o recubiertos de neopreno para resistir la corrosión en ambientes húmedos.

Controle la velocidad del ventilador con un variador de frecuencia (VFD)

El ruido del ventilador aumenta drásticamente con la velocidad de rotación. Controlar el ventilador con un variador de frecuencia normalmente produce aproximadamente 5 dBA de reducción de ruido por cada 20% de reducción en la velocidad del ventilador . Debido a que muchos sistemas están sobredimensionados para su funcionamiento real, un VFD puede acercar el ventilador al punto de eficiencia óptima, reduciendo simultáneamente el ruido, el consumo de energía y el desgaste.

Seleccione siempre un ventilador centrífugo cuyo punto de trabajo nominal se encuentre en o cerca del pico de su curva de eficiencia. Hacer funcionar un ventilador de gran tamaño con carga parcial crea un exceso de turbulencia que agrega ruido innecesario.

Optimice la geometría del conducto para reducir la turbulencia

El ruido aerodinámico causado por el flujo de aire turbulento es un factor importante que contribuye al ruido general del sistema. La mala geometría del conducto (curvas cerradas cerca del ventilador, salidas abruptas u obstrucciones en la entrada) obliga al ventilador a trabajar contra un flujo desigual, generando un fuerte ruido sordo de baja frecuencia.

• Reemplace las curvas cerradas de 90° con curvas de radio amplio para permitir que el aire entre y salga del ventilador sin problemas.
• Deje un conducto recto adecuado antes y después del ventilador; idealmente, de 3 a 5 diámetros de conducto de sección recta en ambos lados.
• Evite colocar codos de ductos inmediatamente aguas abajo de la descarga; la turbulencia generada allí regresa a la carcasa del ventilador.
• Dimensione los conductos para mantener las velocidades del aire dentro del rango recomendado (generalmente de 5 a 10 m/s en las ramas principales) para minimizar el ruido relacionado con la velocidad.

Aplicar tratamiento acústico a la carcasa del ventilador

El sonido irradiado directamente desde la carcasa del ventilador vibratorio contribuye al campo de ruido total alrededor de la unidad. Dos enfoques complementarios son eficaces:

• Recubrimientos amortiguadores de ruido aplicados a la superficie exterior de la carcasa absorben la energía vibratoria y reducen la radiación de ruido. El aumento del espesor de la pared de la carcasa tiene un efecto de amortiguación similar.
• Cerramientos acústicos Construidos alrededor del conjunto completo del ventilador contienen y absorben el ruido de banda ancha antes de que se propague al espacio circundante. Los recintos deben incluir disposiciones de ventilación para evitar la acumulación de calor.
• Selle los espacios alrededor de las penetraciones de los ejes: los espacios libres alrededor de los ejes giratorios son una vía de escape común para el ruido de alta frecuencia que resulta desproporcionadamente molesto.

Utilice resonadores en el corte de voluta

Para instalaciones donde el ruido tonal BPF es la queja principal, los resonadores sintonizados montados en el corte del ventilador centrífugo ofrecen una solución simple y altamente eficiente. La longitud de la cavidad del resonador se calcula a partir de la fórmula del cuarto de onda. L = c/4f , donde c es la velocidad del sonido y f es la frecuencia de paso de la pala. Los deflectores acústicos probados en aplicaciones de refrigeración comercial lograron reducciones del tono de paso de las aspas de 17-19dB en frecuencias objetivo: una mejora espectacular con respecto a un dispositivo pasivo sin partes móviles.

Prácticas de mantenimiento que mantienen el ruido bajo

Incluso un ventilador bien diseñado y correctamente instalado se vuelve ruidoso si se descuida el mantenimiento. Las siguientes comprobaciones deben formar parte de cualquier programa de servicio de rutina:

• Inspeccione y reequilibre el impulsor si los niveles de vibración aumentan: la erosión y los depósitos de las palas crean un desequilibrio que aumenta tanto la vibración como el ruido.
• Lubrique o reemplace los cojinetes según lo programado; Los rodamientos desgastados son una de las principales causas de chirridos de alta frecuencia y eventuales fallas estructurales.
• Verifique la tensión y alineación de las transmisiones por correa: una correa desalineada o floja genera un ruido mecánico significativo y acorta la vida útil de la correa.
• Inspeccione los conectores flexibles en busca de grietas o rigidez; un conector rígido y flexible anula todo el sistema de aislamiento.
• Limpie las rejillas de entrada y los filtros con regularidad: las obstrucciones obligan al ventilador a funcionar fuera de su curva de diseño, lo que aumenta tanto el ruido como el consumo de energía.

Métodos de reducción de ruido de un vistazo