“A menudo se piensa que el desarrollo de un ventilador comienza con el diseño de una nueva hélice o carcasa. En realidad, comienza por comprender cómo se comporta el aire.”
Bram - ingeniero aerodinámico de Vostermans Ventilation
A diferencia de las hélices o del motor, el flujo de aire no se puede ver. Sin embargo, determina casi todos los aspectos del rendimiento de un ventilador. La eficiencia, el caudal de aire, el desarrollo de presión, el alcance y hasta el nivel sonoro dependen de cómo se mueve el aire a través y alrededor del ventilador. Por eso, comprender el flujo de aire es fundamental para desarrollar ventiladores de mayor rendimiento en Vostermans Ventilation.
El desarrollo de un nuevo ventilador rara vez consiste en encontrar un único gran avance. Más a menudo, se trata de plantearse muchas pequeñas preguntas.
¿Se puede guiar el flujo de aire de forma más uniforme a través del ventilador?
¿Qué ocurre cuando se modifica la geometría de la carcasa del ventilador?
¿Cuánta energía se pierde debido a las turbulencias?
¿Cómo se puede reducir el ruido aerodinámico sin comprometer el caudal de aire?
“Cada decisión de diseño influye en el flujo de aire”, explica Bram. “Nuestro reto consiste en comprender exactamente cómo afectan esas decisiones al rendimiento final del ventilador.”
Encontrar las respuestas a estas preguntas utilizando únicamente prototipos físicos requeriría una enorme cantidad de tiempo. Aquí es donde la dinámica de fluidos computacional (CFD) ha transformado el proceso de ingeniería.
La CFD permite a los ingenieros simular el flujo de aire antes de fabricar el primer prototipo. En lugar de construir múltiples diseños físicos, los ingenieros evalúan primero sus ideas en un entorno virtual. La velocidad del aire, la distribución de la presión y las estructuras de flujo turbulento se hacen visibles, proporcionando información valiosa sobre el comportamiento de un ventilador mucho antes de que comiencen las pruebas de laboratorio.
“La simulación en sí misma no es el objetivo”, explica Bram. “El objetivo es comprender la física que hay detrás de lo que vemos.” Al visualizar el flujo de aire, los ingenieros pueden identificar pérdidas aerodinámicas, comparar diseños alternativos y comprender mejor por qué un concepto se comporta de manera diferente a otro.
*Flujo de aire visualizado mediante CFD
Uno de los aspectos más interesantes de la aerodinámica es que detalles aparentemente pequeños pueden tener un impacto medible en el rendimiento. Tomemos como ejemplo la holgura entre la punta de la hélice y la carcasa del ventilador. Aunque solo mide unos pocos milímetros, este espacio permite que el aire fluya alrededor de la punta de la hélice en lugar de atravesar el ventilador. El vórtice de punta resultante representa una pérdida aerodinámica que los ingenieros tratan de minimizar. La CFD hace visibles estos fenómenos de flujo y ayuda a los ingenieros a comprender cómo la geometría de la hélice, la holgura en la punta y el diseño de la carcasa influyen en el rendimiento general.
El valor de la CFD se hace especialmente evidente cuando contribuye al desarrollo de productos que ofrecen un rendimiento excepcional en la práctica. Durante el desarrollo del Multifan AirBreeze, la CFD desempeñó un papel importante en la evaluación de numerosos conceptos aerodinámicos antes de que los prototipos se sometieran a pruebas de laboratorio. Combinando conocimientos aerodinámicos, simulaciones CFD y exhaustivas pruebas de laboratorio, los ingenieros optimizaron el ventilador en términos de caudal de aire, eficiencia energética y rendimiento acústico.
La misma filosofía de ingeniería se aplicó durante el desarrollo del Multifan Venturon. Se analizaron diferentes diseños de carcasa, geometrías de hélice y características del flujo de aire, lo que permitió a los ingenieros tomar decisiones de diseño fundamentadas durante todo el proceso de desarrollo.
Today, both product families are recognized as belonging to the top of the market in terms of performance, energy efficiency and sound levels. While every successful product is the result of many engineering disciplines working together, CFD has become an indispensable tool for understanding and optimizing aerodynamic performance.
Aunque la CFD se ha convertido en una herramienta de ingeniería indispensable, la simulación nunca es la respuesta definitiva. Cada modelo numérico se valida mediante mediciones de laboratorio para garantizar que las predicciones virtuales representen fielmente la realidad. “Una simulación sin validación es solo una visualización”, explica Bram. Al comparar continuamente las simulaciones con el rendimiento medido, los ingenieros mejoran tanto sus modelos numéricos como su comprensión del flujo de aire.
Para Bram, cada proyecto comienza con curiosidad. No hay dos diseños de ventiladores que se comporten exactamente igual, y cada nuevo desarrollo aporta nuevos conocimientos sobre el flujo de aire. “Cuanto mejor comprendemos la física, mejores son nuestras decisiones de ingeniería. Esta búsqueda continua de conocimiento es lo que impulsa nuestra innovación en Vostermans Ventilation. Porque diseñar mejores ventiladores no empieza con motores e impulsores. Empieza por comprender lo invisible.”