ComunicadoTécnico3Construção deVentiladores Centrífugospara Uso AgrícolaIntroduçãoNa secagem, na aeração de grãos e nos si...
2 Construção de Ventiladores Centrífugos para Uso Agrícolaquais o ar entra e sai paralelamente ao eixo domotor ou da carca...
3Construção de Ventiladores Centrífugos para Uso Agrícola•	 número de rotações por minuto ou avelocidade angular (radianos...
4 Construção de Ventiladores Centrífugos para Uso AgrícolaA pressão fornecida ao ar deve ser maior que aqueda de pressão o...
5Construção de Ventiladores Centrífugos para Uso Agrícolavalores reais podem ser encontrados em tabelasapresentadas em com...
6 Construção de Ventiladores Centrífugos para Uso AgrícolaFigura 5. Determinação do ponto de funcionamento do conjunto(ven...
7Construção de Ventiladores Centrífugos para Uso AgrícolaFigura 6. Esquema para o traçado da voluta (espiral deArquimedes)...
8 Construção de Ventiladores Centrífugos para Uso AgrícolaDescrição do VentiladorO ventilador é formado pelos seguintes co...
9Construção de Ventiladores Centrífugos para Uso AgrícolaFigura 14. Detalhes do disco principal, destacando-se os locaispa...
10 Construção de Ventiladores Centrífugos para Uso AgrícolaVoluta ou caixa coletoraNo exemplo apresentado, para efeito de ...
11Construção de Ventiladores Centrífugos para Uso AgrícolaB. Balanceamento do rotor: como o rotor irá girarem torno de 1.7...
12 Construção de Ventiladores Centrífugos para Uso AgrícolaFigura 23. Suporte do conjunto e suas dimensões e eixo (terceir...
13Construção de Ventiladores Centrífugos para Uso AgrícolaExemplares desta publicação podem ser adquiridos na:Embrapa Café...
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Comunicado Técnico 3 - Construção de Ventiladores Centrífugos

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O Comunicado Técnico apresenta as técnicas para o dimensionamento e construção de ventiladores centrífugos de pás retas e um exemplo de ventilador simples, que pode ser usado para complementar o terreiro híbrido e para alguns secadores de café ou em sistemas de aeração. O método, parte do processo de secagem do café, contribui para a manutenção da competitividade do pequeno e médio cafeicultor, com qualidade e de forma economicamente sustentável.

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Comunicado Técnico 3 - Construção de Ventiladores Centrífugos

  1. 1. ComunicadoTécnico3Construção deVentiladores Centrífugospara Uso AgrícolaIntroduçãoNa secagem, na aeração de grãos e nos sistemasque usam ventilação forçada, como as máquinas deseparação, de limpeza, de transporte pneumático emesmo em sistema de renovação ou aquecimentode ar para criação de animais, há necessidade de umcomponente para criar um gradiente energético quepromova o movimento do ar por meio dos elementosdo sistema e do produto. Na secagem de grãos,o ar, além de conduzir o calor, transporta a águaevaporada do produto para fora do secador por meiodo sistema de exaustão. Já na aeração, a funçãoprincipal do ar é resfriar a massa de grãos, embora,às vezes, possa carrear pequenas quantidades deágua evaporada, dependendo do manejo da aeração.Os ventiladores são máquinas que, por meio darotação de um rotor provido de pás adequadamentedistribuídas e acionado por um motor, permitemtransformar a energia mecânica do rotor em formasJuarez de Sousa e Silva1Douglas Gonzaga Vitor2Roberto Precci Lopes31Engenheiro Agrônomo, Ph.D. em Engenharia Agrícola, Professor Titular (aposentado) da UFV e bolsista do ConsórcioPesquisa Café, Viçosa, MG, juarez@ufv.br2Engenheiro Agrônomo, bolsista do Consórcio Pesquisa Café (EPAMIG), Viçosa, MG, douglas.vitor@ufv.br3Engenheiro Agrícola, DS em Engenharia Agrícola, Professor Ajunto da UFV, Viçosa, MG, roberto.precci@ufv.brISSN 2179-7757Maio, 2013Brasília, DFde energia potencial de pressão e energia cinética.Graças à energia adquirida, o ar torna-se capaz devencer as resistências oferecidas pelo sistema dedistribuição e pela massa de grãos, podendo assimrealizar a secagem, o resfriamento, a separação, alimpeza e o transporte do produto.Neste trabalho serão apresentadas as técnicas parao dimensionamento e construção de ventiladorescentrífugos de pás retas e um exemplo de umventilador simples, que pode ser usado paracomplementar o terreiro híbrido e para algunssecadores de café ou em sistemas de aeração.O ventilador centrífugoUm ventilador centrífugo é caracterizado pela formacom que o ar entra na caixa ou voluta do sistemae também pela capacidade de vencer grandesresistências ao fluxo de ar. Diferentemente dosventiladores axiais ou ventiladores de hélice, nos
  2. 2. 2 Construção de Ventiladores Centrífugos para Uso Agrícolaquais o ar entra e sai paralelamente ao eixo domotor ou da carcaça tubular e só mantém o fluxoem sistemas de baixa resistência, nos ventiladorescentrífugos o ar entra no sistema paralelamente aoeixo do rotor e é descarregado perpendicularmenteà direção de entrada do ar. Na Figura 1, éapresentado o rotor de um ventilador centrífugocomo o da Figura 2. O rotor pode ser fabricado comas pás curvadas para trás, para frente ou radiaiscom pás retas (Figuras 1 e 3).Neste boletim serão detalhados apenas osventiladores centrífugos com rotores de pás radiaisretas (Figuras 1 e 3a), por ser de fácil construção.Para maiores detalhes sobre ventiladores,recomenda-se a leitura do capítulo 10 do livro“Secagem e armazenagem de produtos agrícolas”ou ainda o livro “Compressores”, de autoria deEnnio Cruz da Costa.Figura 1. Rotor centrífugo de pás retas.Figura 3. Modelos mais comuns de pás de rotores centrífugos.Figura 2. Aspecto geral de um ventilador centrífugo.Fonte:SILVA;MELO;PINTO,2008Uso dos ventiladores na secagemExistem duas maneiras para reduzir o tempo desecagem dos produtos agrícolas:A. aumentando-se a vazão de ar que passaatravés do produto, aumenta-se a quantidadede água evaporada, ou seja, a velocidade desecagem até certo ponto é proporcional aofluxo de ar; eB. aumentando-se a temperatura do ar desecagem, a capacidade do ar em absorverágua é aumentada, isto é, aumenta-se o seupotencial de secagem.Em sistemas de secagem que usam baixastemperaturas, como nos silos secadores, a secagemdeve ocorrer em um tempo tal que não predisponhaas camadas superiores da massa de grãos àdeterioração.A utilização de uma fonte auxiliar de calor paraaquecimento do ar de secagem pode onerar essessistemas, bem como provocar supersecagemdo produto. Assim, o cálculo do fluxo de ar e autilização de ventilador adequado são o modo maisprático e eficiente para se controlar o tempo desecagem.Grandezas característicasExistem certas grandezas importantes parao funcionamento e para o desempenho dosventiladores. Com uma combinação adequadadessas grandezas, é possível escolher corretamenteo melhor tipo de ventilador para determinadascondições de operação. Por caracterizarem ascondições de funcionamento do ventilador, essasgrandezas são conhecidas como GrandezasCaracterísticas. São elas:
  3. 3. 3Construção de Ventiladores Centrífugos para Uso Agrícola• número de rotações por minuto ou avelocidade angular (radianos por segundo);• diâmetro de saída do rotor;• vazão;• altura de elevação (útil, total de elevação emotriz);• potências (útil, total de elevação e motriz); e• rendimentos (hidráulico, mecânico e total).Altura de elevaçãoA altura de elevação representa o desnívelenergético entre dois pontos e é expressa em alturade coluna fluida que normalmente é dado em mmca(milímetros de coluna d’água). A altura total deelevação, Ht, é a energia total cedida pelo rotor doventilador ao ar. Uma parte desta energia, h, perde-se no próprio ventilador por atrito e turbilhonamento(perdas hidráulicas). Com isso, a altura útil, H,é definida por: H = Ht - h, ou seja, a energiaadquirida pelo fluido durante sua passagem atravésdo ventilador.A altura motriz de elevação, Hm, é a energiamecânica fornecida pelo eixo do motor. Comotoda esta energia não é aproveitada pelo rotor paratransferir ao ar a energia Ht, uma parte dela seperde sob a forma de perdas mecânicas, Hp, nosmancais e na transmissão por correia. Assim, pode-se escrever:Hm = Ht +HpPotênciasA potência é a energia fornecida para efetuartrabalho na unidade de tempo. Portanto, a cadaaltura de elevação existe uma potência com amesma designação:• Potência Útil - é a potência adquirida peloar durante sua passagem pelo ventilador;• Potência Total de Elevação - é a potênciafornecida ao ar pelas pás do rotor; e• Potência Motriz, Mecânica ou Efetiva ouainda “Brake Horse-Power” (BHP) - é apotência fornecida pelo motor ao eixo doventilador.A potência de um fluido é dada pela equação 1:N = pe . Q . H eq.1em que:• N - potência (útil, total ou motriz), W;• pe - peso específico do fluido, N/m3;• Q - vazão do fluido, m3/s; e• H - altura de elevação (útil, total ou motriz),metro de coluna de fluido.Tem-se ainda que:H = (pressão (N/m2)) / peso específico (N/m3) eq.2RendimentosRendimento é a relação entre potência aproveitada efornecida. No caso dos ventiladores, têm-se:• Rendimento hidráulico (Rh)• Rendimento mecânico (Rm)• Rendimento total (Rt)= mecânico x hidráulico• Rendimento volumétrico (Rv)Todas as relações matemáticas para determinaçãode rendimentos podem ser encontrados em Silva,Melo e Pinto (2008).Especificação dos ventiladoresOs ventiladores são especificados segundo a vazãode ar fornecida (Q) e a pressão total aplicada ao ar(H). A vazão é determinada em função do tempode operação. A pressão total aplicada ao ar indicaa energia total recebida pelo ar e graças a ela é queo ar pode escoar ao longo de tubulações ou dutose vencer as resistências oferecidas pelas chapasperfuradas e pela camada do produto (veja capítulo11 do livro: Secagem e armazenagem de produtosagrícolas). A pressão total pode, então, ser divididaem duas parcelas, ou seja, pressão estática (He) epressão dinâmica (Hd).
  4. 4. 4 Construção de Ventiladores Centrífugos para Uso AgrícolaA pressão fornecida ao ar deve ser maior que aqueda de pressão ocorrida no sistema. No caso desistemas de secagem ou aeração de grãos, as quedasde pressão ocorrem nos dutos de distribuição do ar,na chapa perfurada do piso e na camada do produtoque está sendo secado ou resfriado.Queda de Pressão no ProdutoA resistência ao escoamento do ar, quando este estáatravessando uma camada de grãos ou similares,depende de características da superfície do produtocomo:rugosidade, forma e tamanho das impurezaspresentes na massa de grãos, configuração e tamanhodos espaços intersticiais na massa, tamanho equantidade de grãos quebrados e altura da camada.Os dados da queda de pressão ocasionada peloproduto são empíricos e normalmente apresentadosna forma de gráficos e equações (veja capítulo 11do livro “Secagem e armazenagem de produtosagrícolas” ). Para fluxos de ar de 0,6 a 12 m3/min.m2, pode-se utilizar a equação:rPg = (a .Q2 .hg ) / ln(1 + b.Q) eq.3em que:• rPg= queda de pressão devido àresistência do produto, mmca;• Q = fluxo de ar, m3/min.m2;• hg = altura da massa, m; e• a, b - constantes que dependem do produto(Tabela 1).Produto a bArroz em casca 0,722 0,197Aveia 0,718 0,243Café Pergaminho ND: Valores da soja será razoávelCafé Coco 0,017 3,900Milho 0,583 0,512Soja 0,333 0,302Trigo 0,825 0,164Tabela 1. Constantes a e b para diversos produtos.Fonte: SILVA; MELO; PINTO, 2008.Valores das constantes a e b para alguns tipos degrãos são apresentados na Tabela 1.Em um sistema de secagem de grãos bem projetado,mais de 90% da resistência ao fluxo de ar ocorre nacamada de grãos e menos de 10% nos canais dedistribuição de ar e na chapa perfurada.Queda de Pressão na ChapaNos silos, a massa de grãos é sustentada porchapas perfuradas. O ar, ao entrar em contato coma chapa e passar pelos furos, apresenta uma quedade pressão.Quando a perfuração da chapa for menor do que10% da área total, a queda de pressão deve serlevada em conta e deve ser calculada. Valores entre10 e 25%, ela é desprezível. Taxa de perfuraçãoacima de 25% compromete a resistência da chapa.Para obter melhor distribuição e impedir a vedaçãodos furos pelos grãos, é preferível número maiorde perfurações de pequeno diâmetro a um pequenonúmero de perfurações de maior diâmetro, para amesma percentagem de área perfurada.Queda de Pressão em DutosA queda de pressão que ocorre quando semovimenta o ar em um duto é devida ao atrito nasparedes (fricção), restrição ao fluxo, mudanças dedireção, cotovelos e alargamentos e/ou contraçõesda área da seção transversal do duto. O cálculodessas perdas foge ao objetivo deste boletim e os
  5. 5. 5Construção de Ventiladores Centrífugos para Uso Agrícolavalores reais podem ser encontrados em tabelasapresentadas em compêndios sobre mecânica dosfluidos.Curvas características dosventiladoresApesar de equações disponíveis e de váriosfundamentos físicos, não é fácil estudara interdependência entre as grandezascaracterísticas dos ventiladores baseando-se em considerações puramente teóricas. Emvista disso, recorre-se a ensaios de laboratóriosque permitem expressar a variação de umagrandeza em função da outra, em forma degráficos ou tabelas, possibilitando fácil erápida escolha do ventilador e uma análise deseu comportamento em função das variaçõesnas grandezas representadas. Portanto, se ointeresse for construir ventilares centrífugos, depás radiais retas, para comercialização, monteum sistema de provas para caracterizar o seuproduto ou recorra a um laboratório específicopara caracterizar os modelos fabricados. Ascurvas que representam a dependência entreduas grandezas, uma vez fixadas as demais, sãodenominadas CURVAS CARACTERÍSTICAS, e asmais importantes são:• para um valor de n (rpm) constante,variação das grandezas H (pressãototal), Nm (potência motriz em cv) e Rt(Rendimento total) em função da vazão Q;e• variação das grandezas Ht, Q, Nm e Rt emfunção do número de rotações n (rpm).Testes para ventiladores podem ser executadoscomo é padronizado pela Air Moving andConditioning Association (AMCA) (Figura 4).O duto conectado ao ventilador tem comprimentodez vezes maior que seu diâmetro. A válvulacônica serve para regular a resistência aoescoamento de ar, permitindo a variação davazão. A vazão e a pressão são medidas com oauxílio do tubo de Pitot e manômetro Brooker,Bakker-Arkema e Hall (1992).Figura 4. Esquema básico para obtenção de curvas característicasde ventiladores.Curva Característica do SistemaSe for fabricar um secador ou um terreiro híbrido, porexemplo, devem-se determinar todas as quedas depressão nos diversos componentes do sistema, emfunção da vazão de ar que deverá ser fornecida. Comisso, é possível plotar os dados em um gráfico, H versusQ, que é denominado Curva Característica do Sistema.Como mencionado anteriormente, para vencer asforças de resistência ao fluxo de ar, o ventiladordeverá fornecer uma quantidade de energia quese perderá. Deve-se, portanto, sobrepor a curvacaracterística principal do ventilador, H = f(Q), à curvacaracterística do sistema. O ponto de encontro dasduas curvas fornecerá as raízes comuns às equaçõesdas duas funções, caracterizando, portanto, os valoresde Q e He com os quais o ventilador associado àqueledeterminado sistema irá operar (Figura 5).Quando houver necessidade de aumentar o fluxode ar em determinadas situações (como secagemem silos, por exemplo), pode-se optar pelo uso dedois ventiladores em paralelo; neste caso, deve-selembrar que os ventiladores devem ser semelhantes.
  6. 6. 6 Construção de Ventiladores Centrífugos para Uso AgrícolaFigura 5. Determinação do ponto de funcionamento do conjunto(ventilador – sistema de distribuição/produto).Fonte:SILVA;MELO;PINTO,2008Ventilador centrífugo de pás radiaisDeste ponto em diante, além dos passos paracalcular um ventilador centrífugo de pás radiais,será mostrado os passos para construir umventilador que pode ser adaptado aos secadores decamada fixa e terreiro secador modelos UFV. Paramaiores detalhes a respeito desses passos e paracálculo de outro tipo de ventilador, recomenda-seCosta (1978).Valores pré-determinados:Q - vazão, m3/s;H - pressão total a ser vencida, mmca;ângulo da pá na saída do rotor = 90o;Ra - rendimento adiabático = 0,70;Rh - rendimento hidráulico = 0,70; eRm - rendimento mecânico = 0,85.Ordem dos cálculos:Primeiro passo: velocidade absoluta do ar à saída dorotor (C):C = 4,04 (H)1/2, m/sSegundo passo: diâmetro interno do rotor (D1 ):(figura 3)D1 = 2 (Q/C)1/2, mTerceiro passo: diâmetro externo do rotor (D2):(figura 3)D2 = 1,20 D1Quarto passo: número de rotações por minuto dorotor (n):n =(60 . U2) / (3,14 . D2)em que:U2 - velocidade tangencial do rotor = C/1,15,(m/s).Quinto passo: largura das pás do rotor na saída (L2)e na entrada (L1) Veja figura 16:L2 = 0,2 D2L1 = L2Sexto passo: velocidade à entrada do rotor:C1 = Q / (3,14.Rh.D1.L1), m/s.Sétimo passo: velocidade tangencial de entrada norotor (U1):U1 = (3,14. D1 . N) / 60, m/s.Oitavo passo: ângulo de entrada das pás. Nopresente caso igual a = 90o.Nono passo: número de pás - varia de 10 a 20.Décimo passo: traçado da voluta ou difusor.Um processo prático para o traçado da espiralde Arquimedes é efetuado com quatro arcos decírculos, conforme a Figura 6, e será visto, maisadiante, neste material. O processo consiste emtraçar um quadrado auxiliar, cujo lado equivale a10% do valor do diâmetro externo do rotor (Dr),e centrá-lo no eixo deste. Considerando a Figura6, o quadrado auxiliar será centrado no ponto 0(zero) e a distância do vértice (a) ao ponto 1seráde, aproximadamente, 0,85 vez o valor do diâmetroexterno do rotor. Assim, com o centro no vértice(a) do quadrado auxiliar e o raio igual a 0,85 vezo diâmetro externo do rotor, traça-se o arco 1-2(ponto 1, ponto 2). Em seguida, com o centro
  7. 7. 7Construção de Ventiladores Centrífugos para Uso AgrícolaFigura 6. Esquema para o traçado da voluta (espiral deArquimedes).Figura 7. Secador de camada fixa modelo UFV com capacidade de7.000 L.Figura 8. Terreiro secador com capacidade de 7.000 L.Figura 9. Sistema combinado modelo UFV, secador e silo secador.no vértice b traça-se o arco (ponto 2, ponto 3).Com centro em (c), traça-se o arco 3-4 (ponto 3,ponto4), e com o centro no vértice (d) traça-se oarco 4 – 6 (ponto 4, ponto 6).O estrangulamento da voluta, ponto 5, denominado“beco da voluta”, é igual a 0,06 vezes o diâmetroexterno do rotor.onerando ainda mais um componente, que, alémde caro, pode não apresentar as característicasdesejadas.O ventilador descrito a seguir é apropriado para osecador de camada fixa de 5m de diâmetro (Figura7) e para o terreiro secador (Figura 8), ambospara capacidade de 7000 litros, e para o sistemacombinado (Figura 9), composto por um pré-secador(terreiro secador de 2.500 litros) e um secadorpneumático de fluxos concorrentes de 3.000 litrosde capacidade.O ventilador e sua construçãoNos secadores tradicionais, em que se usamfluxos de ar aquecido para remoção da águados grãos, a característica do ventilador é muitoimportante para o bom funcionamento do sistemade secagem. O ventilador deve ser projetado paravencer a resistência oferecida por uma camadade produto à passagem de um determinado fluxode ar com temperatura especificada e, acimade tudo, deve ser construído com materiaisresistentes ao calor e a substâncias com potencialcorrosivo. Para atender a essas exigências, o açoinoxidável é recomendado e mais econômico nomédio prazo.Os secadores de camada fixa e de fluxosconcorrentes, o terreiro secador, as fornalhase os lavadores de café e os kits para secagemem silos, projetados na UFV, foram idealizadospara ser construídos potencializando osmateriais disponíveis na própria fazenda.Entretanto, é possível que surjam problemas nahora de adquirir equipamentos especiais comofornalhas ou mesmo um ventilador, como o queserá mostrado neste boletim. Quase semprehá necessidade de grandes deslocamentos,Fonte:SILVA;MELO;PINTO,2008
  8. 8. 8 Construção de Ventiladores Centrífugos para Uso AgrícolaDescrição do VentiladorO ventilador é formado pelos seguintes componentes:A. eixo motriz: peça que, presa ao suportedo conjunto, tem como função permitire suportar o giro do rotor em torno de1.700 rotações por minuto. Apesar demenos recomenda, devido à substituiçãodo motor em caso de pane, o eixo motriz(Figura 10) pode ser substituído peloacoplamento do rotor diretamente ao eixodo motor.B. rotor: peça fixada na extremidade doeixo motriz. Essa peça tem como funçãoproduzir e direcionar o fluxo de ar. O rotor écomposto de disco principal, pás e coroa ouanel (Figura 11).Figura 10. Eixo motriz mostrando mancais e polia.Figura 12. Voluta ou Caixa coletora e seus componentes.Figura 11. Rotor mostrando o disco principal, as pás e o anel.C. voluta ou Caixa Coletora: esse componentetem como finalidade captar o ar que entrae que sai do rotor. É composta por: lateralde sucção, lateral motora, entrada de ar oudistribuidor e janela de inspeção e saída dear (Figura 12).Construção e Detalhes dos ComponentesAlém de se ter à disposição uma oficina commateriais e ferramentas apropriadas para aconstrução do ventilador, as especificações,os detalhes e as notas explicativas fornecidasa seguir devem ser cuidadosamenteseguidos para que se obtenha um resultadosatisfatório. Se forem construir ventiladorespara fornecimento a clientes, é convenienteconstruir o túnel de provas e equipamentosde medição (Figura 4) para caracterizaçãodo ventilador e ou de um sistema fornalhaventilador, por exemplo, como na Figura 5.EixoUtilizar eixo de serra de 1 1/2”, que é de maisfácil obtenção no comércio, ou construir umeixo comum de 1 ½” montado em mancaiscom rolamentos de esferas e que apresentamcustos praticamente iguais (Figura 10). Casoseja de interesse, o sistema pode ser acopladodiretamente ao eixo do motor (Figura 13). Nessecaso, pode ocorrer o inconveniente de umasubstituição lenta e problemática do motor,devido a uma pane elétrica ou mecânica doconjunto motor/rotor.
  9. 9. 9Construção de Ventiladores Centrífugos para Uso AgrícolaFigura 14. Detalhes do disco principal, destacando-se os locaispara assentamento das pás e do anel externo do rotor ou coroa.Figura 15. Detalhes do posicionamento das pás entre o disco e oanel do rotor.Figura 16. Dimensões e detalhes de cortes e dobra da pá edimensões proporcionais ao diâmetro do rotor.(a)(b)Figura 13. Ventilador com rotor montado no eixo do motor.RotorPara efeito de construção, o rotor é dividido em trêspartes:A. disco principal: para os propósitos desteboletim, devem ser construídos em chapa inox3,0 mm e com 50 cm de diâmetro. Para outrosventiladores, calcule o diâmetro e construaas outras partes proporcionalmente a esse(Figura 6). Deve-se retificar o furo central eas bordas em torno mecânico ou aperfeiçoarmanualmente o acabamento, evitandoempenos no disco, para não comprometer obalanceamento do conjunto (Figuras 14 a 16).B. coroa ou anel: é o espaço compreendido entre osraios internos e externos que limitam os canaisdo rotor (Figuras 14 e 15). Deve ser construídoem chapa com espessura de 2mm. Vários canaisradiais são formados pela junção do disco principalcom as pás e o anel metálico; esses canais dãoestabilidade e direcionamento ao fluxo de ar.C. pás: são peças metálicas soldadas ao discoprincipal. No presente caso, elas são dispostasradialmente e eqüidistantes entre si construídascom chapa inox de 2mm. Em número deoito a doze, as pás devem ter as dimensõesmostradas na (Figura 16a) ou, em caso de seconstruir ventiladores de tamanhos diferentesao aqui proposto, deve seguir as dimensõessugeridas na (Figura 16b).
  10. 10. 10 Construção de Ventiladores Centrífugos para Uso AgrícolaVoluta ou caixa coletoraNo exemplo apresentado, para efeito de construção,optou-se pela forma espiralada, como mostra aFigura 6. A seção transversal da voluta, no presentecaso, terá a forma retangular e será construídaem chapa de aço inox 304 de 1,5 mm, soldada,preferencialmente, com solda TIG. Suas partes sãodefinidas a seguir e mostradas nas Figuras 17 a 21:A. lateral de sucção: nela é encaixado odistribuidor de entrada de ar (Figura 18);B. lateral motora: é o lado da voluta em que épreso o suporte do eixo (Figuras 19 e 20);C. entrada de ar ou distribuidor: tem comofinalidade direcionar o ar de maneira uniformepara os canais do rotor. Em geral, esseelemento tem a forma de tronco de cone oude uma boca de sino para reduzir a perdade carga na entrada, porém, para facilitarsua construção, o distribuidor terá a formacilíndrica (Figuras 12 e 26) e será construídoem chapa inox 2mm; eD. janela de manutenção: abertura na partesuperior da caixa coletora ou na lateral desucção que serve para a passagem do rotordurante a montagem e manutenção dosistema. É fechada com chapa inox 2 mm eparafusos de rosca soberba (Figuras 12 e 26).Montagem dos ComponentesApresenta-se, a seguir, um modo prático eeconômico para cortar as laterais da caixa coletora,o balanceamento do rotor e o acabamento.A. Traçado das laterais (motora e de sucção): comodito anteriormente, um processo prático para traçaras laterais da caixa coletora de seção transversalretangular é o de Arquimedes, efetuado com quatroarcos de círculo (Figuras 6 e 19).O ideal é adquirir chapas em dimensõescomercialmente fornecidas de 120 x 200 cm.Inicialmente, procure retirar uma peça de 22 cmpor 200 cm como na Figura 17 (faixa azul). Emseguida, divida o restante da chapa em duas partesde 98x100 cm. Uma parte será usada para construira lateral motora (lado esquerdo da Figura 17) e aoutra para a lateral de sucção (lado direito da Figura17). De cada chapa, deve-se retirar um segmentode 22x69 cm (cores verdes na Figura 17). As peçasde 22 cm de largura serão usadas para unir aslaterais da voluta (Figuras 21 e 22).Depois de remover a tira de 22x200 cm e dividiro restante da chapa ao meio, cada metade, com98x100 cm, ficará como apresentado na Figura19. Para o desenvolvimento da voluta pelo métodoArquimedes, toma-se o lado do quadrado auxiliarde construção a-b-c-d igual a 10% do diâmetro dodisco principal, que, no presente caso, é de 5,0 cm.Para o bom aproveitamento da chapa, o ponto (1)deverá ser marcado a 45 cm do ponto 0 (zero),na borda inferior da chapa. O ponto (a) deverá sermarcado sobre a perpendicular, à face inferior, apartir do ponto (1) na Figura 19. O quadrado auxiliardeverá ter os lados paralelos às bordas da chapade 98x100 cm.Com o centro no vértice (a) e abertura (a-1), traça-se o arco 1-2; com centro em b e abertura (b-2),traça se o arco 2-3; com centro em c e abertura(c-3), o arco 3-4; e com centro em d e abertura(d-4), o arco 4-6. Devem ser obedecidas asproporções dadas na Figura 19 para interrompero corte das laterais no ponto 5. Portanto, parainiciar o traçado do arco 1-2, o raio a-1 deveter o valor de 42,5 cm para um ventilador, cujorotor deve ser de 50 cm como no presentecaso. Sempre que possível, é aconselhável fazerum molde para evitar que, em caso de erro,uma chapa de aço inox, principalmente, sejaparcialmente desperdiçada. O molde permitiráaproveitar o máximo de cada chapa e poderáser aproveitado no caso de construção deventiladores semelhantes.A Figura 20 mostra os detalhes da lateral motoracortada que servirá de molde para a lateralde sucção, que deverá possuir uma aberturacircular de 51 cm de diâmetro para permitir apassagem do rotor e receber o conjunto janela deinspeção com a entrada de ar. Como o nome estáindicando, a janela de inspeção permite acessoao interior do ventilador nos casos de limpeza emanutenção mecânica. O furo da lateral motoradeve ser compatível com o diâmetro do eixo ecom um pouco de folga.
  11. 11. 11Construção de Ventiladores Centrífugos para Uso AgrícolaB. Balanceamento do rotor: como o rotor irá girarem torno de 1.700 rpm, é necessário que seubalanceamento seja correto para que não hajavibrações, garantindo, assim, maior durabilidadedo eixo e dos rolamentos. Um rotor balanceadodificilmente irá parar na mesma posição depoisde girar livremente sobre o eixo. No caso dorotor não-balanceado, a parte mais pesada (pontodesbalanceado) irá parar sempre na posiçãoinferior (devido à força da gravidade). Parabalancear, contrapesos metálicos são colocadosna posição oposta ao ponto desbalanceado.Encontrado o ponto próximo ao equilíbrio,devem-se fixar os contrapesos e verificar obalanceamento até encontrar um equilíbrioadequado. O balanceamento pode ser feito antesde montar a voluta sobre o suporte do conjuntocomo mostra a Figuras 23 e 24. Depois debalancear o rotor, fazer a montagem da voluta nosuporte e dos demais componentes (Figura 25).Figura 17. Marcação das linhas de cortes para melhoraproveitamento da chapa.Figura 18. Lateral de sucção.Figura 19. Traçado das laterais pelo método de Arquimedes.Figura 20. Lateral motora e suas dimensões básicas (em cm).Figura 22. Lateral motora e de sucção montada na envolvente(segunda fase da montagem).Figura 21. Lateral motora e suas dimensões básicas (em cm).
  12. 12. 12 Construção de Ventiladores Centrífugos para Uso AgrícolaFigura 23. Suporte do conjunto e suas dimensões e eixo (terceirafase da montagem).Figura 26. Detalhes da lateral de sucção, mostrando o rotormontado e pronto para receber o distribuidor de ar.Figura 27. Vista final do ventilador com detalhe do eixo e sentidode giro.Figura 24. Posicionamento do rotor para verificar balanceamento.Figura 25. Montagem da voluta sobre o suporte (quarta fase).C. Acabamento: terminados os trabalhos de solda,faz-se o acabamento do ventilador. Se for fabricadoem aço carbono, use, para a pintura, tinta resistentea altas temperaturas, que é feita antes da montagemfinal do ventilador. Caso o ventilador seja construídoem aço inox, o acabamento deve ser apropriado e nãonecessita de pintura. Deve-se, também, desenhar emuma parte bem visível (por exemplo, na parte alta dalateral motora) uma seta, indicando o sentido de giro dorotor. Comandado pela polia motora, o giro deve ter omesmo sentido do movimento dos ponteiros do relógio(sentido horário). Para isso, a voluta deve ser montadade tal maneira que a boca de saída do ar esteja na parteinferior e à esquerda da lateral motora (Figuras 24 a 27).
  13. 13. 13Construção de Ventiladores Centrífugos para Uso AgrícolaExemplares desta publicação podem ser adquiridos na:Embrapa CaféEndereço: Parque Estação Biológica - PqEB,Av. W3 Norte (final), Ed. Sede70770-901, Brasília - DFFone: (61) 3448-4010Fax: (61) 3448-1797E-mail: sac.cafe@sapc.embrapa.br1ª Edição1ª Impressão (2013): 1.500 exemplaresPresidente: Lucas Tadeu FerreiraVice-Presidente: Jamilsen de Freitas SantosSecretária-Executiva: Adriana Maria Silva MacedoMembros: Anísio José Diniz, Antonio Fernando Guerra,Carlos Henrique Siqueira de Carvalho, Cristina Arzabe,Helena Maria Ramos Alves, Maurício Sérgio Zacarias,Sergio Mauro Folle.Supervisão Editorial: Adriana Maria Silva MacedoRevisão de texto: Flávia Raquel BessaNormalização bibliográfica: Alessandra Rodrigues da SilvaTratamento das ilustrações: Thiago Farah CavatonEditoração eletrônica: Thiago Farah CavatonImpressão e acabamento: Embrapa Informação TecnológicaComunicadoTécnico, 3Comitê dePublicaçõesExpedientePara evitar acidentes e garantir o funcionamento corretodo ventilador, antes de fazê-lo funcionar, o montadordeve verificar o giro do motor sem acoplar as correiasde transmissão. O rotor é acoplado ao eixo de modosemelhante ao da serra circular, isto é, a porca do eixoé do tipo “rosca esquerda”. Se o sentido de giro não forobedecido, o rotor não ficará retido ao eixo, podendocausar danos e até mesmo um acidente.Materiais Necessários• eixo de serra de 1 ½” ou eixo comum de 1½”, mancais com rolamentos de esferas;• uma chapa de 1200x3000mm aço inox2mm• 1 m2 chapa inox 3mm preta no 8;• 1 m2 de chapa preta no 12;• 12 parafusos com porcas 5/16” açoinox• 28 parafusos com rosca soberba de 3/16”x ½” aço inox;• quatro parafusos de 2” x ½”, para fixaçãodo eixo (aço inox);• 1 solda TIG;• 20 kg de cantoneiras aço inox 1 ½”de espessura de 1/8” (ou similar), paraconstrução do suporte do motor e voluta.ReferênciasBROOKER, D. B.; BAKKER-ARKEMA, F. W.; HALL,C. W. Drying and storage of grains and oilseeds. NewYork: AVI, 1992. 450 p.COSTA, E. C. Compressores. São Paulo: Edgar Blücher,1978. 172 p.SILVA, J. S.; MELO, E. C.; PINTO, F. A. C. Seleçãoe construção de ventiladores. In: SILVA, J. S. (Ed.).Secagem e armazenagem de produtos agrícolas. Viçosa,MG: Aprenda Fácil, 2008. 560 p.

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