Ventilador

Un ventilador es una máquina de fluido o, más exactamente, un aparato que transmite energía para generar la presión necesaria con la que se mantiene un fluido continuo de aire en distintas partes. Se utiliza para usos muy diversos como: ventilación de ambientes, refrigeración de máquinas u objetos o para mover gases, principalmente el aire, por una red de conductos. En su versión más corriente, un ventilador es un aparato que absorbe energía mecánica y la transfiere a un gas, proporcionándole un incremento de presión no mayor de 10 kPa (1000 mm c. a. aproximadamente), por lo que da lugar a una variación muy pequeña del volumen específico y por tanto se podría considerar como una máquina hidráulica.

El ventilador convencional consiste de una serie de aspas rotativas que actúan sobre el aire y lo dispersan en un medio determinado.

Generalmente, las aspas/rotor/hélice, fundamentales en los ventiladores, están contenidas dentro de algún tipo de estructura o caja. Esto les permite dirigir el aire hacia la dirección deseada y también lo hace más seguro, ya que previene que objetos entren en contacto con las hojas.^{[cita requerida]}

Los ventiladores más antiguos, de los que se tiene referencia, eran manuales, en principio con mango fijo, como el flabellum, que aparece en la cultura egipcia, al menos desde la dinastía XIX, para pasar posteriormente en el siglo V a. de C. a la Antigua Grecia, en la que tenía forma de palmeta, tal como aparece en pinturas de vasos de cerámica. También de la Antigua Roma hay pinturas en las que se representan esclavos manejando el flabellum.

Manejado también por esclavos, pero ya con cierto mecanismo, es el «abano», que era un bastidor con tela gruesa que se colgaba del techo y se movía mediante un sistema de cuerdas y poleas, que ya usaban los árabes a principios del siglo VII. También se encuentra en la India y Medio Oriente con el nombre de punkah.

En China, el origen del abanico rígido se sitúa hacia 2697 a. C., con el emperador Hsiem Yuan, y la referencia escrita más antigua (1825 a. C.) menciona dos abanicos de plumas ofrecidos al emperador Tchao Wong, de la dinastía Zhou.^{[cita requerida]}

Pero el ventilador similar o precursor del que conocemos hoy como tal aparece en 1886, y es un invento del estadounidense Schuyler Skaats Wheeler, que fue comercializado por su empresa Crocker & Wheeler, instalada en Nueva York. Era de pequeño tamaño y diseñado para ponerlo sobre una mesa. Casi simultáneamente apareció en Alemania una versión de techo creada por el ingeniero Philip Diehl.^{[cita requerida]}

El tipo de ventilador más conocido se utiliza para la ventilación o para aumentar la velocidad del aire en un espacio habitado, básicamente para refrescar.^{[nota 1]}​ Por esta razón, es un elemento muy utilizado en climas cálidos.

Como máquinas de transporte, los ventiladores se usan principalmente para producir un flujo de gases de un punto a otro. Dicho flujo se puede utilizar como soporte para transportar otras sustancias u otros materiales como ocurre en la fluidización en la que partículas sólidas (cenizas, polvos, basuras, etc.) se mueven suspendidas en una corriente de un fluido.^{[cita requerida]}

También de forma secundaria, se utiliza el ventilador para asistir a un intercambiador de calor con funciones de disipador o de radiador, con el fin de aumentar la transferencia de calor entre sólido y aire o entre fluidos que interactúan. Un ejemplo de esto son los evaporadores y condensadores en los sistemas de refrigeración por aire, en los que un ventilador mejora la eficiencia de la transmisión entre el refrigerante y el aire ambiente. Otro ejemplo muy actual, son los conocidos como coolers o ventiladores de las computadoras. Aunque de pequeño tamaño, cumplen las mismas funciones, mejorando la transmisión entre un componente electrónico y una pieza, generalmente de aluminio o cobre, llamada radiador, para así disipar el calor producido por el paso de la corriente eléctrica.^{[cita requerida]}

Los equipos de acondicionamiento de aire conocidos como unidades de tratamiento del aire, disponen de uno o dos ventiladores centrífugos para hacer circular el aire a través de la unidad y de la red de conductos que distribuye el aire tratado en una edificación o en un proceso industrial.^{[cita requerida]}

También utilizan un ventilador, generalmente centrífugo, los quemadores de las calderas de combustibles, tanto líquidos como gaseosos, para aportar el aire necesario a la combustión y facilitar la mezcla combustible-comburente en el interior del hogar.^{[cita requerida]}

Los dispositivos de ventilación utilizados en lugares en los que se requiere más ventilación que la natural proporcionada por los huecos de fachadas, son ventiladores que extraen el aire viciado y provocan la entrada de aire fresco por «depresión», o bien, impulsan aire fresco y evacuan el aire viciado por «sobrepresión». Aunque más caro, es más eficaz utilizar ambos sistemas simultáneamente, sobre todo si el aire se distribuye mediante bocas de entrada y salida en cada local.^{[cita requerida]}.

Aunque tanto los ventiladores como los compresores tienen como función impulsar un gas aumentando su presión, entre ambos existen diferencias: El objeto fundamental de los primeros es mover un flujo de gas, a menudo en grandes cantidades, con aumentos generalmente reducidos de presión; mientras que los segundos están diseñados principalmente para producir grandes presiones y flujos de gas relativamente pequeños.^{[cita requerida]}

En el caso de los ventiladores, el aumento de presión es generalmente tan insignificante, comparado con la presión absoluta del gas, que la densidad de este puede considerarse inalterada durante el proceso. Esto implica, que el gas puede modelarse como líquido incompresible y por consiguiente no hay diferencia entre la forma de operación de un ventilador y de una bomba, o lo que es lo mismo, matemáticamente se pueden tratar en forma análoga.^{[cita requerida]}

No existe una clasificación:^[1]​ de los ventiladores que se pueda considerar oficial o reconocida. Aquí se ofrece la siguiente:

Es el caso de ventiladores de velocidad variable mediante el uso de: reguladores eléctricos, compuertas de admisión o descarga, modificación del caudal por inclinación variable de los álabes de las hélices, etcétera.

Mención aparte tienen los ventiladores con uso exclusivo de refrescamiento que se utilizan en el ambiente doméstico o en pequeños espacios y que disponen de un sistema de soporte para su ubicación:

Cabe también destacar que los ventiladores de techo se han convertido en un elemento muy popular gracias a su nueva función de lámpara. Así, podemos hacer la siguiente clasificación:

Los parámetros necesarios para la selección de un ventilador son; el caudal que debe mover y la pérdida de carga a vencer al rozamiento del aire con los conductos, rejillas, etcétera. Los ventiladores helicoidales pueden mover un gran caudal, pero comunican poca presión al aire, por lo que no se suelen utilizar en instalaciones de conductos. Para este caso los ventiladores habituales son los centrífugos, que pueden vencer una pérdida de carga elevada.

El caudal y la presión de un ventilador, son variables dependientes que se pueden relacionar^[2]​ mediante una curva de trabajo. Se ensaya el aparato variándole la carga desde el caudal máximo al caudal cero. Todos los pares de valores obtenidos caudal-presión se llevan a unos ejes coordenados, obteniéndose un grupo de curvas, cuyo conjunto recibe el nombre de característica del ventilador.

Se observan en la figura curvas diferentes. Cada una de ellas representa un valor distinto y su lectura se hace en las escalas que la enmarcan.

Obsérvese que a descarga libre, es decir cuando la presión estática (Pe) es nula, el ventilador da el máximo caudal que puede mover; en este punto la Presión total es igual a la dinámica (Pt = Pd). Asimismo, cuando el ventilador esta obturado, es decir que da el mínimo caudal, la Presión dinámica (Pd) es nula; en este punto, la Presión total es igual a la estática (Pt = Pe). Otra curva que se puede ver en el gráfico:^[3]​ es la curva de rendimiento (η), que se lee en % en la escala de la derecha. Se ve que el rendimiento del ventilador, depende del caudal que está moviendo y se marca el rendimiento máximo.

La zona idónea de trabajo del ventilador, por tanto, es el tramo A-B de su curva de «presión estática». Entre B y C su funcionamiento es inestable, el rendimiento desciende rápidamente y aumenta notablemente el ruido. Por ello, en muchos catálogos se representa solo el tramo eficaz de funcionamiento, obviando el tramo hasta la presión máxima de que es capaz.

Para conocer el punto^[4]​ en que trabajará un ventilador, una vez determinada la pérdida de carga que debe vencer, no hay más que marcarla sobre el eje de ordenadas. A partir de aquí y con una horizontal se corta la curva de presión estática en un punto, a partir del cual y mediante una línea vertical, en el eje de abscisas se obtiene el caudal que proporcionará el ventilador en cuestión, trabajando contra la pérdida de carga que se ha considerado inicialmente.