Tècniques de reducció del soroll per a ventiladors axials en espais d'oficina i comercials

Optimitzacions del disseny aerodinàmic per al control del soroll dels ventiladors axials

Paletes inclinades i ajust de la distància entre paletes per suprimir el soroll generat per fluxos turbulents

El soroll causat pel flux turbulent es produeix quan l'aire es mou de forma caòtica sobre les superfícies de les paletes. Les paletes que estan inclinades o tenen un angle irregular al llarg del seu eix tendeixen a alterar el patró regular de vòrtexs que es formen, reduint així el soroll de banda ampla aproximadament entre un 30 i un 40 per cent en comparació amb les paletes rectes. Al mateix temps, també és fonamental ajustar correctament la distància entre la punta de la pala i la carcassa. Mantenir aquest espai entre el 0,5 % i l’1,5 % del diàmetre total del ventilador ajuda a minimitzar aquells molestos vòrtexs de punta. Si la separació supera el 2 %, els nivells de soroll augmenten entre 3 i 5 decibels. Per altra banda, fer massa petita aquesta separació genera més fricció i produeix sorolls harmònics. L’any 1993, Dobrzynski va descobrir una dada interessant sobre l’espaiament entre paletes: quan aquestes no estan distribuïdes de forma uniforme, es trenca la ressonància tonal, cosa que comporta una reducció de soroll d’aproximadament 4 a 6 dB. Avui dia, gràcies a eines avançades de dinàmica de fluids computacional, els enginyers poden simular tots aquests factors amb gran precisió. Això els permet trobar el punt òptim entre el silenci del sistema i la seva capacitat de moviment d’aire, un aspecte fonamental en aplicacions comercials de climatització i ventilació (HVAC), on ambdós factors són essencials.

Efectes del nombre de paletes, les paletes directrius i el joc de la carcassa sobre el soroll dipolar

El soroll dipolar que sentim prové principalment d'aquelles variacions de pressió que es produeixen tant a les paletes giratòries com als components fixos de la màquina. Quan els enginyers augmenten el nombre de paletes de tres a set, això distribueix les forces aerodinàmiques i normalment redueix els nivells de soroll entre 2 i 4 decibels. No obstant això, superar les nou paletes genera, de fet, més problemes amb els tons d'interacció, que poden ser força molestos. Les paletes directrius col·locades en posicions intel·ligents ajuden a capturar part d'aquesta energia turbulenta i, al mateix temps, a reduir encara més el soroll al llarg del sistema. Gràcies a proves hem constatat que col·locar aquestes paletes a una distància d'aproximadament 1,2 vegades el diàmetre del rotor fa una diferència notable, reduint el soroll un altre cop entre 3 i 5 dB. També és fonamental ajustar correctament les toleràncies de la carcassa. Mantenir aquests espais lliures sota l'1 % de la longitud de la pala evita la formació d'aquelles vòrtexs molestes de fuita per la punta. Algunes dissenys més nous han assolit resultats impressionants amb toleràncies tan ajustades com el 0,3 %, arribant a reduir el soroll uns 7 dB. Una investigació realitzada el 2007 per Cattanei i col·laboradors va revelar també un fet interessant: quan les paletes no estan espaiades uniformement, es redueixen efectivament les ones de pressió harmòniques, el que significa que els ventiladors generen menys d'aquell soroll tonal característic. En les seves proves es van observar reduccions d'aproximadament 6 dB en certes configuracions de ventiladors axials.

Tractaments acústics passius i estratègies d'instal·lació per a ventiladors axials

Revestiments de conductes i silenciadors en línia per a l'atenuació del soroll a valle

El revestiment de conductes, fabricat amb materials absorbents com la fibra de vidre o la goma esponjosa, funciona transformant les ones sonores en energia tèrmica, cosa que ajuda a reduir aquells sorolls molestos de mitjana i alta freqüència que sovint sentim en els sistemes de ventilació. La seva eficàcia és bastant bona, d’uns 10 fins a, potser, 15 decibels, si el revestiment cobreix aproximadament cinc vegades el diàmetre del conducte a valle del punt on s’ha instal·lat. A continuació, hi ha els silenciadors en línia, que funcionen de manera diferent però que també ajuden a reduir el soroll en totes les freqüències. Aquests utilitzen elements deflectoris especials a l’interior que alteren la manera com el so es propaga a través seu, sense reduir gaire el flux d’aire. Assolir el millor rendiment sol dependre normalment d’una col·locació adequada i de triar el tipus de silenciador més adient segons les necessitats concretes de l’aplicació.

• Utilitzi un gruix de revestiment superior a 25 mm per a una atenuació efectiva per sota de 500 Hz
• Mantenir les velocitats del flux d'aire per sota de 1500 FPM per evitar la generació de soroll propi
• Instal·lar silenciadors a una distància inferior a tres diàmetres de conducte de la sortida del ventilador

Condicionament del flux d'entrada per evitar la separació i el soroll induït per vòrtexs

Un flux d'aire d'entrada no uniforme provoca la separació de la capa límit i la formació de vòrtexs, factors clau que contribueixen al soroll de baixa freqüència dels ventiladors axials. Els condicionadors de flux d'entrada, com ara els rectificadors de flux i les pantalles hexagonals, condicionen l'aire entrant mitjançant:

• Reduir els angles de gir per sota de 5°
• Eliminar gradients de velocitat superiors al 15 %
• Estabilitzar la capa límit per evitar la seva separació

Els estudis mostren que aquests condicionadors d'entrada redueixen el soroll induït per turbulències fins a 8 dB(A), mentre milloren l'eficiència del ventilador entre un 4 % i un 7 %. Per maximitzar-ne l'eficàcia, cal assegurar un tram recte de conducte d'almenys dos diàmetres de ventilador a montant de l'entrada del ventilador.

Solucions d'aïllament vibratori i de muntatge per eliminar el soroll dels ventiladors axials transmès per l'estructura

El soroll transmès per la estructura continua sent un repte fonamental en les instal·lacions de ventiladors axials, on les vibracions es transmeten a través dels punts de muntatge a les estructures dels edificis —sovent amplificant el soroll percebut malgrat les optimitzacions aerodinàmiques.

• Suports d’aïllament elàstic (per exemple, de cautxú o neopren) que desacoblaven les carcasses dels ventiladors de les estructures de suport
• Aïlladors de molla , preferits per a aplicacions pesades que requereixen coeficients d’amortiment més elevats
• Alineació precisa durant la instal·lació per evitar harmònics induïts per desequilibris

L’aïllament de vibracions correctament implementat redueix el soroll transmès per la estructura entre 8 i 12 dB(A) i allarga la vida útil dels coixinets en minimitzar l’esforç mecànic. Els aïlladors calibrats absorbeixen més del 90 % de l’energia de vibració abans que arribi a les superfícies connectades, millorant significativament l’estabilitat operativa. Per obtenir els millors resultats, combineu els suports d’aïllament amb:

1. L’equilibrat regular de les paletes per minimitzar les forces d’excitació
2. La reforçament estructural als interfíces de muntatge
3. Monitorització contínua de les vibracions mitjançant sensors IoT

Aquest enfocament integrat aborda la causa arrel, no només els símptomes, cosa que el fa essencial per a entorns sensibles al soroll, com ara oficines i laboratoris, on els límits reglamentaris solen ser inferiors a 40 dB(A).

Control intel·ligent de la velocitat i funcionament adaptat a la càrrega per a la reducció del soroll real en ventiladors axials

Integració de motors EC: equilibri entre la reducció de sones i el seguiment de la demanda tèrmica

Els motors EC permeten que els ventiladors axials canviïn la seva velocitat de rotació segons les necessitats reals del sistema de refrigeració en qualsevol moment. Això ajuda a reduir els nivells de soroll mantenint, al mateix temps, una refrigeració suficient. Aquests ventiladors incorporen controladors i sensors de temperatura integrats que els fan reduir automàticament la velocitat quan la càrrega de treball és menor. Per cada reducció del 25 % en la velocitat, el nivell sonor disminueix aproximadament 6 dB, sense afectar la capacitat de refrigeració. Hi ha dues avantatges principals: en primer lloc, el consum d’energia es pot reduir fins a un 60 % quan el motor funciona a velocitats més baixes; i, en segon lloc, la vida útil dels motors augmenta, ja que experimenten menys desgast per l’operació contínua a altes velocitats. El que fa destacar especialment la tecnologia EC és la seva capacitat de mantenir un control precís de la temperatura mentre redueix la percepció del soroll, mesurada en sons. Per això, aquests sistemes funcionen tan bé en entorns on és fonamental un flux d’aire estable i silenciós, com ara oficines o laboratoris, on les persones necessiten concentrar-se sense distraccions per sorolls de fons.

FAQ

Què són les paletes inclinades en els ventiladors axials?

Les paletes inclinades estan dissenyades amb un angle no uniforme al llarg del seu eix, el que ajuda a interrompre la formació de vòrtexs regulars i redueix significativament el soroll de banda ampla.

Fins a quin punt és important el joc entre la punta de la pala i la carcassa per reduir el soroll del ventilador?

Mantenir el joc adequat entre la punta de la pala i la carcassa és fonamental. Un joc d’entre el 0,5 % i l’1,5 % de la mida del ventilador ajuda a minimitzar el soroll, mentre que uns forats superiors al 2 % poden incrementar notablement els nivells de soroll.

Quin paper juguen les paletes directrius en la reducció del soroll?

Les paletes directrius ajuden a capturar l’energia giratòria i poden reduir encara més el soroll quan es col·loquen correctament, sovint assolint una reducció de 3-5 dB quan estan alineades adequadament amb el diàmetre del rotor.

Per què és fonamental l’aïllament de vibracions per al control del soroll dels ventiladors axials?

L’aïllament de vibracions minimitza la transmissió del soroll transmès per la estructura cap a les estructures dels edificis, reduint el soroll entre 8 i 12 dB(A) i garantint l’estabilitat operativa.