¿Qué son los defectos de los ventiladores axiales? Problemas de álabes y flujo • Balanceador portátil, analizador de vibraciones "Balanset" para el balanceo dinámico de trituradoras, ventiladores, trituradoras, sinfines en cosechadoras, ejes, centrífugas, turbinas y muchos otros rotores. ¿Qué son los defectos de los ventiladores axiales? Problemas de álabes y flujo • Balanceador portátil, analizador de vibraciones "Balanset" para el balanceo dinámico de trituradoras, ventiladores, trituradoras, sinfines en cosechadoras, ejes, centrífugas, turbinas y muchos otros rotores.

¿Qué son los defectos de los ventiladores axiales? Problemas de aspas y flujo.

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Comprensión de los defectos de los ventiladores axiales

Definición: ¿Qué son los defectos de los ventiladores axiales?

Defectos del ventilador axial Son problemas específicos de los ventiladores de flujo axial, donde el aire fluye paralelo al eje del eje a través de un rotor tipo hélice. Estos defectos incluyen errores en el ángulo de paso de las palas, degradación de la holgura de las puntas, fatiga y agrietamiento, fallas en la fijación del buje, pérdida de sustentación rotatoria y resonancias aerodinámicas. Los ventiladores axiales se diferencian de los centrífugos en su trayectoria de flujo y distribución de fuerza, lo que los hace susceptibles a modos de falla únicos relacionados con la torsión de las palas, fugas en las puntas y variaciones del empuje axial.

Los ventiladores axiales son comunes en sistemas de climatización (HVAC), torres de refrigeración, ventiladores de tiro de centrales eléctricas y ventilación industrial. Su gran diámetro y aspas relativamente ligeras los hacen especialmente susceptibles a la fatiga inducida por vibraciones y a las inestabilidades aerodinámicas.

Defectos específicos del ventilador axial

1. Problemas de inclinación y ángulo de las palas

Ajuste de tono incorrecto

  • Ventiladores de paso ajustable: Ángulo de la hoja ajustable para ajustar el rendimiento.
  • Desajuste: Cuchillas configuradas en un ángulo incorrecto para las condiciones de funcionamiento
  • Efectos: Bajo rendimiento, alta vibración, tendencia al estancamiento
  • Configuración no uniforme: Cuchillas en diferentes ángulos que crean desequilibrio

Deformación por torsión de la hoja

  • Palas permanentemente torcidas por cargas aerodinámicas o centrífugas
  • Cambia los ángulos de flujo y afecta el rendimiento.
  • Puede crear desequilibrio si se tuerce de forma asimétrica.
  • Distorsión térmica por gradientes de temperatura

2. Problemas de holgura de la punta

Importancia crítica en los ventiladores axiales

  • Fugas de flujo sobre las puntas de las palas (vórtices en las puntas)
  • Eficiencia muy sensible a la holgura de la punta
  • Cada aumento de 1% en el aclaramiento pierde entre 1 y 2% de eficiencia
  • Afecta la vibración y el rendimiento acústico.

Espacio libre excesivo

  • Causas: Desgaste, distorsión de la carcasa, deflexión de la cuchilla, expansión térmica
  • Efectos: Pérdida de rendimiento, aumento de la fuerza del vórtice de la punta, vibración
  • Nuevo típico: 0,5-1,5% de envergadura de la hoja
  • Acción necesaria: > 3% de tramo indica reemplazo o reconstrucción

Frotaciones de puntas

  • Puntas de las cuchillas en contacto con la carcasa
  • De excesivo vibración, crecimiento térmico o desalineación
  • Crea ruido, vibración y daños en las cuchillas.
  • Marcas de desgaste visibles en las puntas de las cuchillas y la carcasa.

3. Defectos estructurales de la pala

Grietas por fatiga

  • Ubicación: Raíz de la pala (fijación al cubo), borde de ataque
  • Causa: Cargas aerodinámicas alternas, vibraciones, resonancia
  • Detección: Inspección por líquidos penetrantes, partículas magnéticas o ultrasonidos
  • Criticidad: Puede provocar la liberación de la cuchilla.

Fallas en la fijación de la cuchilla

  • Grietas en las soldaduras en la unión de la pala y el cubo
  • Accesorios atornillados que se aflojan
  • Grietas en el filete de raíz
  • Fallo progresivo si no se detecta

4. Inestabilidades aerodinámicas

Puesto giratorio

  • Separación de flujo en algunas palas que giran alrededor del anillo
  • Vibración subsincrónica (0,2-0,5 × velocidad del rotor)
  • Se produce con bajo caudal o alta resistencia de entrada.
  • Puede ser violento y dañar las cuchillas.

Aleteo

  • Vibración de la pala autoexcitada por acoplamiento aeroelástico
  • El movimiento de las aspas afecta el flujo de aire, el flujo de aire afecta el movimiento de las aspas
  • Frecuencia a la frecuencia natural de la cuchilla
  • Puede provocar una falla rápida de la cuchilla
  • Raro pero catastrófico cuando ocurre

Firmas de vibración

Frecuencia de paso de la cuchilla

  • Cálculo: BPF = Número de cuchillas × RPM / 60
  • Ventiladores axiales: BPF a menudo prominente (más alto que los ventiladores centrífugos)
  • Amplitud elevada: Problemas de holgura de la punta, daños en la cuchilla, problemas de flujo
  • Armonía: Múltiples armónicos BPF indican problemas en las cuchillas o en el flujo

Desequilibrar

  • Debido a la acumulación de hojas, erosión o falta de uniformidad del ángulo de paso.
  • 1× componente de vibración
  • Corregible a través de equilibrando con pesas montadas en la cuchilla

Vibración relacionada con el estancamiento

  • Componentes subsincrónicos (0,2-0,5×)
  • Amplitud aleatoria y fluctuante
  • Aumento del ruido de banda ancha
  • Desaparece cuando aumenta el flujo

Detección y Monitoreo

Análisis de vibraciones

  • Monitoreo de vibraciones de rodamientos estándar
  • Tendencia de amplitud de BPF
  • Busque componentes subsincrónicos (bloqueo)
  • Medición de vibraciones axiales (variaciones de empuje)

Monitoreo del rendimiento

  • Medición del flujo de aire (método de diferencial de presión)
  • Tendencia del consumo de energía
  • Cálculo de eficiencia
  • Comparar con el rendimiento de diseño/línea base

Inspección

  • Inspección visual de la cuchilla para detectar grietas, erosión y corrosión.
  • Verificación del ángulo de paso de las palas
  • Medición de la holgura de la punta
  • Inspección del cubo y del punto de fijación
  • END para la detección de grietas en ventiladores críticos

Mantenimiento y corrección

Mantenimiento de cuchillas

  • Limpiar la acumulación de suciedad en las cuchillas (y reequilibrar)
  • Reparar daños menores por erosión/corrosión
  • Reemplace las cuchillas agrietadas o muy dañadas
  • Verifique que todas las palas tengan el mismo ángulo de inclinación
  • Compruebe y apriete los pernos de fijación de la cuchilla

Restauración de liquidación

  • Agregue anillos de cubierta o sellos de punta si el espacio libre es excesivo
  • Reconstruir la carcasa para reducir el diámetro
  • Reemplace el ventilador si está justificado económicamente

Control del punto de operación

  • Ajuste la resistencia del sistema para operar el ventilador cerca del punto de diseño
  • Control de velocidad variable para una adaptación óptima
  • Evite operar en la zona de pérdida
  • Control de compuerta o álabe de entrada para reducción

Los defectos de los ventiladores axiales combinan problemas comunes en maquinaria rotatoria con fenómenos aerodinámicos específicos de las máquinas de flujo axial. Comprender los problemas estructurales de las palas, la criticidad de la holgura de las puntas y las inestabilidades aerodinámicas, como la pérdida de sustentación en rotación, junto con la monitorización adecuada de vibraciones y las pruebas de rendimiento, permite el funcionamiento fiable de estas máquinas esenciales para el movimiento de aire en aplicaciones industriales.

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