Como calcular o CFM de um soprador: etapas de velocidade, deslocamento e conversão

Um soprador com classificação de 600 CFM na fábrica geralmente testa perto de 540 CFM quando o silenciador, o tubo de descarga e o difusor são aparafusados. Essa lacuna não é uma falha de fabricação. É a diferença entre o volume que os rotores deslocam por revolução e o volume que realmente atravessa um plano de medição à pressão e temperatura ali existentes.

Três rotas de cálculo cobrem quase todos os casos reais: uma velocidade transversal no tubo, a fórmula de deslocamento para máquinas de deslocamento positivo e a curva do fabricante para sopradores centrífugos e turbo. Cada um responde a uma pergunta ligeiramente diferente e pode retornar um número vinte por cento errado se as unidades ou o plano de medição forem manuseados de maneira descuidada.

O que um número CFM de soprador realmente mede

CFM é uma vazão volumétrica: os pés cúbicos de gás que passam por um plano fixo em um minuto, medidos na pressão e temperatura nesse plano. Não é um valor de massa, portanto máquinas idênticas que movem fluxos de massa idênticos podem reportar valores CFM diferentes numa manhã fria e numa tarde quente.

Os três rótulos nas planilhas de dados se comportam de maneira diferente e misturá-los é a fonte mais comum de erros de dimensionamento:

• ACFM reflete as condições no ponto de medição, geralmente o flange de entrada do soprador, no momento da leitura.
• SCFM é corrigido para uma referência padrão, normalmente 68 F, 14,7 psia e 36 por cento de umidade relativa na prática industrial dos EUA, embora os pontos de referência de 60 F permaneçam comuns em alguns setores.
• ICFM é referenciado ao flange de entrada do soprador e é o valor que a maioria dos fabricantes cita ao declarar a capacidade da máquina.

Um soprador de raízes de três lóbulos dimensionado para aeração de águas residuais em um clima quente deve ser calculado primeiro com base no fluxo de massa de oxigênio e depois convertido de volta para o ACFM que a máquina verá fisicamente. Pule essa etapa e a bacia ficará sem ar todo mês de agosto.

Método de velocidade: CFM é igual à área de tempos de velocidade

Para calcular o CFM em um duto ou tubo, multiplique a velocidade média do ar em pés por minuto pela área da seção transversal em pés quadrados. Para tubos redondos, a área é 3,1416 vezes o raio ao quadrado.

A aritmética é simples. A medição é onde a precisão é ganha ou perdida.

1. Escolha um plano de medição com sete a dez diâmetros de duto reto a montante e pelo menos três a jusante. Um avião logo após um cotovelo pode ler longe da média perto da parede.
2. Percorra a seção. Velocidade do perfil em vários pontos ao longo de dois diâmetros perpendiculares em vez de uma leitura de linha central; um duto de 12 polegadas geralmente precisa de oito a vinte pontos para uma média defensável.
3. Calcule a média das leituras, converta a velocidade em pés por minuto se o seu instrumento reportar metros por segundo e multiplique pela área.
4. Registre a temperatura do gás e a pressão barométrica ao mesmo tempo. Você precisará de ambos para a correção da condição padrão posteriormente.

Um exemplo trabalhado torna a escala concreta. Um duto de 12 polegadas tem um raio de 0,5 pés, então sua área é de 0,785 pés quadrados. Uma velocidade média de 2.000 pés/min nessa seção dá cerca de 1.570 CFM.

A escolha do instrumento é mais importante do que a maioria dos guias admite. Um tubo pitot estático com um manômetro funciona bem acima de aproximadamente 1.000 pés/min, mas flutua em baixa velocidade. Um anemômetro térmico é melhor abaixo dessa faixa. Um bocal de fluxo calibrado ou um medidor de vórtice instalado é o método de referência quando o número traz consequências comerciais.

Método de deslocamento para sopradores de deslocamento positivo

Para raízes, palhetas rotativas e sopradores de parafuso, o fluxo fornecido é igual ao deslocamento por revolução multiplicado pela velocidade do eixo e depois reduzido pelas perdas por deslizamento.

Pegue um soprador de raízes de três lóbulos, deslocando 0,55 pés cúbicos por revolução e funcionando a 1.200 rpm. O deslocamento teórico é de 660 CFM. O deslizamento para trás através das folgas do rotor reduz esse número, e a redução aumenta com a pressão de descarga.

Os valores de eficiência acima são ilustrativos e não uma garantia de catálogo. Os valores reais dependem da folga do rotor, da condição do rolamento e do gás que está sendo manuseado. Quando o número tiver que constar em contrato, solicite o teste de desempenho da loja no seu posto de atendimento; nosso guia de especificações do soprador de raízes lista os dados que vale a pena solicitar.

Soprador de raízes para tratamento de águas residuais para aeração e seleção de soprador Soprador de deslocamento positivo tipo Roots para aeração de efluentes, com vazão de 713,8 m³/min e pressão de 98 kPa; útil onde o desempenho do ponto de serviço deve ser verificado. Ver Produto →

Lendo CFM de uma curva de desempenho de soprador

Em sopradores centrífugos, multiestágios e turbo, o fluxo não é determinado apenas pela velocidade. O CFM entregue é o ponto onde a curva pressão-fluxo do soprador cruza a curva de resistência do sistema.

Os fabricantes publicam essas curvas em uma condição de entrada declarada, uma velocidade declarada e uma densidade de gás declarada. Mova qualquer um dos três e o ponto operacional se moverá com eles. Seguem três consequências práticas:

• Um filtro de entrada sujo aumenta a resistência do sistema, de modo que o ponto de operação desliza ao longo da curva e o fluxo cai mesmo que nada dentro do soprador tenha mudado.
• O fluxo varia aproximadamente com a velocidade, a pressão com o quadrado da velocidade e a potência do eixo com o cubo. Cortar a velocidade em dez por cento reduz o fluxo em cerca de dez por cento, mas a potência em cerca de vinte e sete por cento.
• Uma curva desenhada nas condições de entrada de 68 F exagera a pressão que uma máquina pode manter quando o gás de entrada chega a 150 F, porque a densidade é menor.

Ventilador centrífugo de vários estágios de entrada de fluxo médio para aeração de tratamento de água Soprador centrífugo multiestágio para aeração de tratamento de água, com elevação de pressão de até 78 kPa, ruído abaixo de 85 dB e opções de revestimentos, materiais e vedações. Ver Produto →

Convertendo entre SCFM e ACFM

Converta SCFM em ACFM multiplicando pela razão entre a pressão absoluta padrão e a pressão absoluta real e pela razão entre a temperatura real e a temperatura absoluta padrão, usando graus Rankine.

Exemplo: um soprador classificado como 500 SCFM a 68 F e 14,7 psia aspira ar a 90 F com uma pressão barométrica local de 14,4 psia. A correção é 500 x (14,7/14,4) x (550/528), o que equivale a cerca de 531 ACFM. O fluxo de massa permanece inalterado; o volume que a máquina manipula na entrada não é.

Armário inicial de conversão de frequência XBQ para controle de velocidade do soprador Gabinete de partida de soprador com entrada trifásica 380V, saída 0–400 Hz e proteção IP20; apoia a regulação da velocidade para economia de energia. Ver Produto →

Como o fluxo acompanha a velocidade quase linearmente, um inversor de frequência variável costuma ser a maneira mais barata de reduzir um soprador superdimensionado até o CFM que o processo realmente precisa, e a economia na potência do eixo é maior do que a economia no fluxo.

Verificações de campo e cinco erros que distorcem o resultado

A maioria das disputas de CFM se resumem ao plano de medição, unidades mistas ou deslizamento ignorado, e não a uma máquina defeituosa.

1. Uma única leitura de velocidade na linha central. No fluxo desenvolvido, a velocidade média é exagerada em cinco a quinze por cento, e a jusante de uma válvula pode ser muito pior.
2. Comparando uma cotação SCFM com uma medição de campo ACFM. Num dia quente, os dois números diferem em mais de dez por cento antes que alguma coisa esteja realmente errada.
3. Tratar o deslocamento da placa de identificação como fluxo entregue. A folga do rotor, o desgaste e o aumento da pressão sofrem um corte.
4. Medição perto de um silenciador, junta de expansão ou curva, onde o perfil de velocidade não tem chance de se estabilizar.
5. Ignorando a altitude. A 1.500 m, um soprador de deslocamento fixo move quase o mesmo ACFM, mas cerca de quinze por cento menos massa, e a pressão que ele pode criar cai de acordo.

Os compradores podem reduzir a maior parte disso solicitando dados de teste de fábrica nas condições de entrada do local. A engenharia por trás desses testes está na empresa visão geral de fabricação e qualidade , que abrange as etapas de usinagem e balanceamento do rotor que decidem o quão próximo o fluxo fornecido fica da curva publicada.

Perguntas frequentes

Posso calcular o CFM do soprador a partir da corrente do motor?

Apenas como uma verificação aproximada. A corrente rastreia a potência do eixo, e a potência do eixo depende do fluxo e da pressão juntos, portanto, os mesmos amperes podem significar alto fluxo em baixa pressão ou baixo fluxo em alta pressão. Sem uma curva de potência calibrada a uma pressão de descarga conhecida, os amplificadores por si só não fornecerão CFM.

Um soprador maior sempre fornece mais CFM?

Não. O fluxo fornecido depende da resistência do sistema contra a qual a máquina trabalha. Um soprador maior estrangulado por um tubo subdimensionado ou por uma válvula parcialmente fechada pode movimentar menos ar do que uma unidade menor em um sistema aberto.

Quão preciso é o método de deslocamento por velocidade?

Com um deslocamento multiponto adequado em um bom plano de medição, normalmente fica entre três e cinco por cento. Uma leitura de ponto único pode facilmente ser de dez a vinte por cento errada, o que é suficiente para fazer com que um soprador de tamanho correto pareça um fracasso.

Por que o CFM do meu soprador cai conforme a pressão aumenta?

Em uma máquina de deslocamento positivo, uma pressão de descarga mais alta empurra mais gás de volta através das folgas do rotor, de modo que o escorregamento aumenta e o fluxo fornecido cai. Em uma máquina centrífuga, o ponto de operação simplesmente desliza ao longo da curva em direção ao fluxo inferior.