ES2220428T3 - Ventilador de refrigeracion a baja velocidad. - Google Patents

Abstract

Un método para refrigerar individuos en un edificio industrial, comprendiendo dicho método: el montaje de un ventilador (100) provisto de una serie de palas (316) que tienen por lo menos aproximadamente 2, 20 m de longitud a un techo (110) del edificio industrial; hacer girar el ventilador (100) a fin de producir una columna de aire en movimiento (200) que tiene aproximadamente de 6 a 7, 3 m de diámetro en una posición adyacente al ventilador (100), de modo que el giro del ventilador (100) imparte una velocidad de aproximadamente 1, 3 a 2, 4 metros por segundo a una distancia de 3 m del ventilador (100), de manera que el ventilador (100) mueve un volumen de aire que fluye en un modelo a través del edificio industrial a fin de que el modelo de aire arrastrado rompa la capa limítrofe de aire adyacente a los individuos para facilitar la evaporación de sudor del individuo.

Description

Ventilador de refrigeración a baja velocidad.

Sector del invento

El presente invento hace referencia a aparatos de refrigeración en grandes edificios y, de modo particular, se refiere a un ventilador de refrigeración a baja velocidad, de gran diámetro, que puede usarse para hacer circular lentamente un gran volumen de aire de manera uniforme a través de un edificio a fin de facilitar la refrigeración de individuos o animales situados en el edificio.

Descripción de la técnica relacionada

La gente que trabaja en grandes estructuras, tales como almacenes y plantas de fabricación, se halla rutinariamente expuesta a condiciones de trabajo que van desde incómodas a peligrosas. En un día caluroso, la temperatura del aire interior puede llegar hasta un punto en que una persona sea incapaz de mantener una temperatura sana para el cuerpo. Además, muchas actividades que tiene lugar en tales ambientes, tales como soldadura o el funcionamiento de motores de combustión interna, crean contaminantes aéreos que pueden resultar perjudiciales para quienes se exponen a los mismos. Los efectos de los contaminantes aéreos aumentan hasta un extremo todavía mayor si el área no está bien ventilada.

El problema de refrigerar grandes estructuras no siempre puede resolverse utilizando métodos convencionales de aire acondicionado. En particular, el gran volumen de aire que está encerrado dentro de una amplia estructura requiere potentes aparatos de aire acondicionado para que resulte efectivo. Cuando se utilizan tales aparatos, el coste de funcionamiento resulta sustancial. El coste de funcionamiento de grandes aparatos de aire acondicionado todavía será mayor si las grandes puertas se dejasen rutinariamente en estado abierto o si se requiriera ventilación de aire exterior.

En general, normalmente se utilizan ventiladores para proporcionar cierto grado de refrigeración cuando no es viable el uso de aire acondicionado. Un ventilador característico consta de una serie de palas inclinadas dispuestas radialmente en un cubo giratorio. El diámetro de punta a punta de tales ventiladores abarca habitualmente de 0,9 a 1,5 m (de 3 a 5 pies).

Cuando un ventilador convencional gira a altas velocidades de rotación, por efecto de un motor, se crea una presión diferencial entre el aire existente cerca de las palas del ventilador y el aire del entorno, haciendo que se dirija un flujo generalmente cónico de aire a lo largo del eje de rotación del ventilador. La forma cónica, combinada con las fuerzas de arrastre que actúan en el límite de la masa de aire en movimiento, hacen que el modelo del flujo de aire salga de manera difusiva en lugares corriente abajo. Como consecuencia de ello, la capacidad de este tipo de ventiladores para proporcionar una refrigeración efectiva y eficiente puede ser limitada para individuos situados a una distancia del ventilador.

En particular, la eficacia de un ventilador se basa en el principio de evaporación. Cuando la temperatura de un cuerpo humano aumenta más allá de un cierto límite, el cuerpo responde transpirando. A través del proceso de evaporación, las moléculas más energéticas que comprenden la transpiración van a parar al aire del entorno, dando como resultado un descenso general de la energía térmica del exterior del cuerpo del individuo. El descenso de la energía térmica debida a la evaporación sirve para repartir fuentes positivas de energía térmica en el cuerpo del individuo incluyendo la actividad metabólica y la conducción térmica con elevada temperatura del aire del entorno.

La velocidad de evaporación de la pérdida de calor depende altamente de la humedad relativa del aire del entorno. Si el aire del entorno está inmóvil, entonces suele formarse una capa de aire saturada cerca de la superficie de la piel del individuo que disminuye drásticamente la velocidad de evaporación de la pérdida de calor dado que evita la evaporación del cuerpo del individuo. En este punto, se forma transpiración haciendo que el cuerpo empiece a sudar. La falta de un mecanismo efectivo de pérdida de calor hace que la temperatura del cuerpo aumente más allá de un nivel deseado.

El flujo de aire creado por un ventilador facilita la rotura del aire saturado cerca de la superficie de la piel de una persona y lo sustituye por aire sin saturar. Esta eficacia facilita la continuación del proceso de evaporación durante largos periodos de tiempo. El resultado pretendido es que la temperatura del cuerpo mantenga un buen nivel de comodidad.

En grandes edificios, la estrategia convencional para refrigerar individuos ha consistido en emplear muchos de los ventiladores interiores de pequeño diámetro que encontramos en el mercado. Los ventiladores de pequeño diámetro han logrado preferencia sobre los ventiladores de gran diámetro sobre todo debido a limitaciones físicas. De manera particular, los ventiladores de gran diámetro requieren palas ligeras y de alta resistencia, de construcción especial, capaces de resistir grandes los esfuerzos causados por los notables momentos gravitatorios que aumentan al aumentar la relación del aspecto longitud a anchura de la pala. Además, el hecho de que la inercia de giro del ventilador aumenta al cuadrado del diámetro, hace necesario recurrir a un alto par producido por mecanismos con engranajes reductores. Asimismo, los componentes de los trenes de accionamiento son muy susceptibles a fallos mecánicos dados los enormes pares producidos por los motores eléctricos convencionales durante su fase de arranque.

Uno de los inconvenientes del uso de un ventilador convencional de pequeño diámetro para crear un flujo continuo de aire es que el flujo de aire resultante disminuye drásticamente en lugares corriente abajo. Esto se debe a la naturaleza cónica del flujo de aire combinado con la masa relativamente pequeña del aire contenido en el flujo en comparación con las resistentes fuerzas de arrastre que actúan en el borde del cono. Para conseguir un flujo de aire suficiente en un gran edificio sin aislamiento, puede ser necesario un muy gran número de ventiladores de pequeño diámetro. Sin embargo, la gran cantidad de corriente eléctrica necesaria para el uso simultáneo de tales aparatos en gran medida niega su ventaja como sistema de refrigeración económico. Además, el uso de muchos ventiladores en un espacio cerrado también puede dar como resultado un aumento de la turbulencia del aire que puede reducir actualmente el flujo de aire en el edificio disminuyendo con ello el efecto refrigerante del ventilador.

Para conseguir un flujo de aire suficiente en grandes edificios, sin basarse en un gran número impracticable de ventiladores de pequeño diámetro, normalmente se hace funcionar un pequeño número de ventiladores a muy altas velocidades. Sin embargo, aun cuando estos tipos de ventiladores son capaces de desplazar una gran cantidad de aire en un periodo de tiempo relativamente pequeño, lo hacen de un modo no deseable. En particular, tanto la velocidad del flujo de aire adyacente al ventilador como el nivel de ruido producido son muy elevados. Asimismo, los objetos de poco peso, tales como papeles, pueden resultar desplazados por un flujo de aire a alta velocidad, causando un mayor inconveniente en el entorno de trabajo.

Otro problema de los ventiladores de alta velocidad es que no son eficaces para mover un gran volumen de aire encerrado siguiendo un modelo de flujo de aire constantemente continuo. De modo particular, suponiendo un mejor escenario de flujo de aire laminar, el consumo de energía de un ventilador es proporcional al cubo de la velocidad del aire conseguida por el ventilador. Por tanto, un ventilador accionado eléctricamente a alta velocidad, que tiene un correspondiente flujo de aire de alta velocidad, consume una cantidad relativamente importante de energía eléctrica. Asimismo, los efectos de turbulencia, que resultan más acentuados al aumentar la velocidad del flujo de aire, hacen que se desperdicie la energía cinética de traslación asociada con el flujo de aire de un ventilador de alta velocidad que genera un volumen de aire relativamente pequeño. Por consiguiente, a pesar de que se consume una cantidad relativamente importante de energía eléctrica por parte del ventilador de alta velocidad, se producen flujos de aire insignificantes en lugares alejados del ventilador.

Para superar los problemas de insuficiente flujo de aire, a veces se emplea gran número de ventiladores de alta velocidad. Sin embargo, esta solución aumenta todavía más el ruido ambiental y los costes de funcionamiento. Además, aumentan las regiones de aire en rápido movimiento, creando así el riesgo de daños a los individuos expuestos. De manera particular, si el aire se mueve con suficiente rapidez, pueden volar objetos extraños, dando lugar a una situación peligrosa. Los papeles y otros objetos ligeros también pueden resultar sumamente afectados. Además, si la temperatura del aire está por encima de la temperatura de la piel de un individuo, entonces el aire está moviéndose más deprisa de lo que es necesario para romper la capa limítrofe que actualmente reduce el efecto refrigerante, dado la alta velocidad del flujo térmico de la temperatura desde más alta del aire a la temperatura más baja del individuo.

Además para refrigerar, los ventiladores también están relacionados con sistemas de ventilación que sirven para eliminar contaminantes aéreos tales como gases de escape o humos. Los sistemas de ventilación característicos consisten en un conjunto de ventiladores de alta velocidad situados en el perímetro de la estructura. Sin embargo, los problemas antes mencionados de los ventiladores de alta velocidad también se aplican a los ventiladores de aireación a alta velocidad. El problema más grave es que algunas zonas dentro de la estructura no están debidamente ventiladas.

Para mejorar la aireación, a veces se utilizan ventiladores interiores de alta velocidad para distribuir los contaminantes a través de todo el volumen de una estructura. No obstante, las mismas limitaciones de los sistemas de ventilador de alta velocidad antes descritos se aplican al problema de aireación. En particular, los ventiladores interiores de alta velocidad son ruidosos, ineficaces, proporcionan un flujo de aire insuficiente en algunas regiones, y proporcionan un flujo de aire demasiado grande a otras.

En la técnica anterior existe una enorme cantidad de intentos destinados a reducir el nivel de los ventiladores de refrigeración y aumentar su eficacia. Por ejemplo, para conseguir este objeto, la patente US-4.892.460 sugiere montar palas auxiliares a los bordes de arrastre de las palas principales de los ventiladores convencionales de techo. La patente US-5.328.329 sugiere otro tipo de extensor de anchura para modificar las palas existentes. La patente US-5.246.343 se refiere a amplios estudios de los factores de diseño que afectan el rendimiento de los ventiladores de techo. A continuación de lo cual se propone un diseño especial de palas para ventilador.

Igualmente, la patente US-6.039.541 sugiere un diseño específico de palas para un ventilador de techo, en que la longitud de cada pala es aproximadamente de 50 cm (20 pulgadas). La patente US-5.860.788 sugiere un nuevo diseño para un ventilador de techo en que la disposición circular de las palas va colocada en una estructura a modo de anillo alrededor de un eje de rotación central. El diámetro interior del anillo se mantiene libre de palas. Podemos encontrar otra propuesta en la patente US-3.051.072, que sugiere un ventilador provisto sustancialmente de dos palas verticales montadas en el extremo de dos brazos de soporte.

Se describen otras propuestas para refrigerar una gran habitación en las patentes US-4.779.671 y US-5.567.200. Sin embargo, estas dos propuestas requieren esfuerzos adicionales que van más allá del uso de un ventilador.

De lo anterior podrá apreciarse que hay necesidad de un aparato de refrigeración de coste eficaz el cual pueda funcionar efectivamente en grandes edificios. Asimismo, hay necesidad de un tal aparato que sea muy eficiente y que no perjudique el entorno de trabajo con un ruido excesivo o flujos de aire a alta velocidad. Además, es necesario que tal aparato disuelva de manera más uniforme las bolsas concentradas de aire contaminado dentro de la estructura, proporcionando así aireación óptima a la estructura cuando se usa conjuntamente con un sistema de ventilación convencional.

Resumen del invento

Las necesidades antes mencionadas resultan satisfechas mediante el método del presente invento, comprendiendo dicho método, en una forma de realización, el montaje de un ventilador provisto de una serie de palas que tienen aproximadamente 2,20 m (7,5 pies) de longitud en el techo de un edificio industrial, y hacer girar el ventilador a fin de producir una columna de aire en movimiento que tiene aproximadamente de 6 a 7,3 m (20 a 24 pies) de diámetro en una posición adyacente al ventilador. En una forma de realización, la rotación del ventilador imparte una velocidad de aproximadamente 1,3 a 2,4 m/seg (3 a 5 millas por hora) a una distancia de 3 m (10 pies) del ventilador, de manera que el ventilador mueve un volumen de aire que fluye en un modelo a través del edificio industrial a fin de que el modelo de aire arrastrado rompa la capa limítrofe de aire adyacente a los individuos para de facilitar la evaporación de sudor del individuo.

En una forma de realización, la fase de montaje del ventilador comprende la instalación de una serie de ventiladores que tiene múltiples palas de aproximadamente 3 m (10 pies) de longitud al techo de un edificio industrial, en que la relación de dichos ventiladores por metro cuadrado de edificio es aproximadamente de 1 ventilador por cada 929 m^{2} (10.000 pies cuadrados). En otra forma de realización, la fase de hacer girar el ventilador para que arrastre el volumen de aire formando un modelo de flujo comprende el arrastre del aire para que fluya en una columna generalmente hacia abajo en dirección al suelo del edificio y luego desplazarse lateralmente hacia fuera de la columna.

En otro aspecto del invento, las necesidades antes mencionadas se satisfacen mediante un grupo ventilador según el presente invento, el cual comprende un soporte, un motor, un cubo y una serie de palas de ventilador. El soporte está preparado para permitir el montaje del grupo ventilador al techo del edificio industrial. El motor va montado al soporte y se acopla con un árbol rotativo a fin de inducir el giro del eje. La serie de palas van fijadas al eje rotativo y tiene aproximadamente 3 m (10 pies) de longitud y una sección transversal aerodinámica. El motor está preparado para hacer girar las palas del ventilador a una velocidad de aproximadamente 50 vueltas por minuto, de manera que la serie de palas del ventilador producen una columna de aire que tiene aproximadamente 6 m (20 pies) de diámetro en una posición inmediatamente adyacente a las palas del ventilador. En una forma de realización, hay palas de 3 m (10 pies) que se hacen girar a un número de revoluciones por minuto para que la relación entre la velocidad del aire en metros por segundo (pies por minuto) a una distancia de aproximadamente 3 m (diez pies) de las palas y el número de revoluciones por minuto sea aproximadamente del orden de 1,5 a1 y 2,74 a 1 (5 a 1 y 9 a 1) para arrastre el volumen de aire en movimiento, a fin de que forme un modelo de flujo circulante a través del edificio industrial con objeto de interrumpir la capa limítrofe de aire adyacente a los individuos para facilitar la evaporación de sudor del
individuo.

De lo anterior, resultará evidente que el grupo ventilador del presente invento proporciona una manera tranquila y rentable de refrigerar individuos en grandes estructuras sin aislar. La eficacia del grupo ventilador del presente invento se basa en la capacidad para proporcionar un flujo de aire suave y constante a través de interior de la estructura, con un mínimo de gasto de energía mecánica. Como consecuencia de ello, el grupo ventilador del presente invento disuelve las bolsas concentradas de contaminantes aéreos, lo cual ayuda a mantener aire respirable en todo el interior de la estructura. Estos y otros objetos, así como las ventajas del presente invento, se pondrán más de manifiesto a partir de la siguiente descripción hecha en conjunción con los dibujos adjuntos.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 es una vista en perspectiva de un ventilador de refrigeración a baja velocidad, de acuerdo con el presente invento, mostrando la colocación del ventilador junto al techo de un gran edificio comercial;

La figura 2 es una vista en perspectiva que muestra el modelo de flujo de aire creado por el grupo ventilador de refrigeración a baja velocidad de la figura 1;

La figura 3A es una vista en alzado lateral del grupo ventilador de refrigeración a baja velocidad de la figura 1;

La figura 3B es una vista en alzado lateral ampliada de la sección inferior del grupo ventilador de refrigeración a baja velocidad de la figura 1;

La figura 4A es una vista en planta de la primera placa de soporte, mostrando algunos componentes estructurales del bastidor del motor eléctrico del grupo ventilador de refrigeración a baja velocidad de la figura 1;

La figura 4B es una vista lateral aislada del bastidor del motor eléctrico del grupo ventilador de refrigeración a baja velocidad de la figura 1;

La figura 4C es una vista en planta de la segunda placa de soporte, mostrando algunos componentes estructurales del bastidor del motor eléctrico del grupo ventilador de refrigeración a baja velocidad de la figura 1;

La figura 5A es una vista lateral del motor eléctrico del grupo ventilador de refrigeración a baja velocidad d e la figura 1;

La figura 5B es una vista axial tal como contempla un observador que mire directamente hacia abajo del eje del árbol del alojamiento del motor eléctrico del grupo ventilador de refrigeración a baja velocidad de la figura 1;

La figura 6 es una vista axial tal como contempla un observador que mire arriba hacia del grupo ventilador de refrigeración a baja velocidad de la figura 1;

La figura 7 es una vista en plana de una pala individual del grupo ventilador de refrigeración a baja velocidad de la figura 1;

La figura 8 es una vista en planta del cubo del grupo ventilador de refrigeración a baja velocidad de la figura 1;

La figura 9 es una vista en sección transversal de un simple soporte de pala del grupo ventilador de refrigeración a baja velocidad de la figura 1;

La figura 10 es una visa en sección transversal de una pala individual, mostrando la forma de la sección transversal de una simple pala del grupo ventilador de refrigeración a baja velocidad de la figura 1; y

La figura 11 es una vista en sección transversal de una simple pala de ventilador, mostrando las fuerzas aerodinámicas creadas por el grupo ventilador de refrigeración a baja velocidad de la figura 1.

Descripción detallada de una forma de realización preferida

Ahora se hace referencia a los dibujos en los cales los mismos números hacen siempre referencia a las mismas piezas. La figura 1 muestra un grupo ventilador de baja velocidad 100 de una forma de realización preferida, en una configuración característica para un almacén o edificio industrial. El grupo ventilador de baja velocidad 100 puede fijarse directamente a cualquier estructura de soporte adecuada que exista o a cualquier extensión apropiada conectada a la misma, de modo que el eje de rotación del grupo ventilador a baja velocidad 100 se encuentre en una dirección vertical. La figura 1 muestra el grupo ventilador de baja velocidad 100 fijado a una pieza de extensión 101 que va montada a un lugar de montaje 104 situado en el techo de unos almacenes 110 utilizando fijaciones convencionales, tales como tuercas, pernos y soldaduras, ya conocidas en el sector.

Hay una caja de control 102 conectada al grupo ventilador de baja velocidad 100 a través de una línea estándar de transmisión de energía. El objeto de la caja de control 102 es suministrar energía eléctrica al grupo ventilador de baja velocidad 100 de un modo que se describe en la siguiente sección. Tal como muestra la figura 1, el grupo ventilador de baja velocidad 100 va montado alto sobre el suelo 105 de un edificio industrial, de modo que el ventilador 100 puede refrigerar a los ocupantes del edificio. Tal como se describirá con mayor detalle más abajo, el grupo ventilador de baja velocidad 11 tiene un tamaño muy grande y es capaz de generar una gran masa de aire en movimiento de modo que se arrastre una columna grande de aire que se desplace relativamente lenta a través de la dependencia, a fin de enfriar a los ocupantes de la misma.

De modo particular, tal como aparece en la figura 2, cuando el usuario ajusta el grupo ventilador de baja velocidad 100 en un modo operativo introduciendo los datos apropiados en la caja de control 102, se forma un flujo de aire en circulación suavemente uniforme 200 (figura 2) por todo el interior del edificio 106. En un mismo sentido, el flujo de aire en circulación 200 empieza como un gran flujo de aire que se mueve hacia abajo con relativa lentitud 202. El flujo de aire 202 es capaz de desplazarse a través de amplios espacios abiertos debido a su gran cantidad de masa de inercia y por tanto se desplaza lejos del grupo ventilador 100 a modo de columna, tal como se describirá con mayor detalle en la siguiente sección. Por consiguiente, el flujo de aire 200 se acerca a un área del suelo 212 situada debajo del grupo ventilador 100 ampliamente sin impedimentos con una gran cantidad de masa de inercia.

Cuando llega al área del suelo 212, el flujo de aire 202 se convierte subsiguientemente en un flujo de aire horizontal más bajo 204 que se desplaza hacia afuera. El flujo de aire horizontal más bajo 204 es dirigido por las paredes 214 del almacén convirtiéndose en un flujo de aire ascendente 206 que a su vez es dirigido por el techo del almacén 110 en un flujo de aire horizontal que se mueve hacia al interior 210. Una vez alcanzada una región 216 sobre el grupo ventilador 100, el aire que retorna al flujo de aire 210 es dirigido de nuevo hacia abajo mediante la acción del grupo ventilador 100, repitiéndose así el ciclo.

El flujo de aire continuamente en circulación 200 generado por el grupo ventilador 100 proporciona un entorno de trabajo más agradable a los individuos que trabajan en el interior del almacén 106. Tal como se ha dicho antes, en entornos calientes, los ocupantes empiezan a sudar, creando una capa limítrofe cargada de humedad junto a la piel del ocupante. Sin flujo de aire, la capa limítrofe no se rompe lo cual impide la evaporación del sudor del ocupante. El flujo de aire 200 proporciona alivio al ocupante al sustituir el aire cargado de humedad cerca de la piel de los individuos por aire no saturado, lo cual permite que tenga lugar más refrigeración por evaporación. Asimismo, el flujo de aire en circulación 200 creado por el grupo ventilador 100 reduce significativamente los efectos perjudiciales de contaminantes aéreos al distribuir uniformemente los contaminantes a través del interior del almacén. Además, el grupo ventilador 100 produce un muy bajo volumen de ruido y su flujo de aire asociado en circulación 200 produce un mínimo de disturbios en el entorno de trabajo. Se observará en la siguiente discusión que el grupo ventilador 100 permite conseguir estas ventajas de una manera muy económica.

A continuación se describirá con mayor detalle el grupo ventilador de baja velocidad 100 haciendo referencia a las figuras 3 a 11. La figura 3A muestra una vista en alzado lateral el grupo ventilador de baja velocidad 100. La figura 3B es una vista en alzado lateral ampliada del grupo ventilador 100, la cual muestra con mayor detalle la sección inferior.

El grupo ventilador 100 recibe el soporte mecánico de un bastidor 302. El bastidor 302 incluye una placa horizontal superior de acero 322 adaptada para fijar a una estructura de soporte horizontal apropiada junto a un techo de un edificio, de modo que exista contacto entre la estructura de soporte y una primera superficie 366 de placa 322 a fin de permitir montar el grupo ventilador 100 junto al techo. En una forma de realización, la placa 322 va atornillada a una vigueta de soporte del techo, de manera que el grupo ventilador 100 se extiende hacia abajo desde el techo del edificio de una manera similar a la representada en la figura 1.

Un primer extremo 325 de cada par de viguetas de soporte 326a, 326b va soldado a una segunda superficie 370 de placa 322, de modo que se extienden en una dirección perpendicular al plano de la placa 322. Una placa horizontal inferior de acero 324 va soldada a un segundo extremo 335 de las viguetas de soporte 326a, 326b a lo largo de una primera superficie 372 de la placa 324, de modo que el plano de la segunda placa horizontal 324 queda perpendicular al eje de las viguetas de soporte 326a, 326b. La segunda placa horizontal 324 contiene una abertura 327 que permite montar un motor eléctrico 304 provisto de una carcasa 376 en el interior del bastidor 302, junto a la superficie 372 de la placa 324. Esto permite que un árbol 306 del motor eléctrico 304 pase desde la carcasa del motor eléctrico 376 a través de la abertura 327 de modo que quede junto a la segunda superficie 374 de la placa 324.

Se transfiere corriente eléctrica desde la caja de control 102 al motor eléctrico 304, a lo largo de una línea estándar de transmisión de energía, a través de una caja de conexión 360 situada en el perímetro superior 376 del motor eléctrico 304. El grupo motor también incluye una placa de montaje 330 consistente en una placa anular cilíndrica de acero fijada íntegramente a la carcasa 376 adyacente al árbol 306 y que queda en un plano que es perpendicular al árbol 306. La placa de montaje 330 va interpuesta entre la carcasa del motor 376 y la segunda placa de soporte 324 del bastidor tal como puede verse en las figuras 3A y 3B.

En la forma de realización preferida, el motor eléctrico 304 está adaptado para recibir una fuente de corriente alterna de frecuencia variable, lo cual permite al motor eléctrico 304 generar un par variable. Utilizando un dispositivo de corriente alterna, se evita el problema de las escobillas de polo conmutable de los motores de corriente continua. El motor eléctrico 304 contiene además un mecanismo incorporado de reducción que proporciona la necesaria ayuda mecánica para mover un gran grupo ventilador 100. El motor eléctrico 304 empleado en la forma de realización preferida es fabricado por Sumitorno Machinery Corporation of America y lleva el número de modelo CNVM-8-4097YA35. El máximo consumo energético del motor eléctrico 304 utilizado en la forma de realización preferida es de 370 vatios.

En la forma de realización preferida, la caja de control 102 se implementa en forma de un suministro de corriente alterna con control de frecuencia variable fabricado por Sumitorno Machinery Corporation of America y lleva el número de modelo NT2012-A75. Una interface digital de operador permite al usuario seleccionar diferentes condiciones de funcionamiento. Por ejemplo, el usuario puede seleccionar una puesta en marcha inicial dando instrucciones a la caja de control 102 para producir una tensión de corriente alterna con una frecuencia que aumente gradualmente a fin de evitar que el motor eléctrico 304 dañe el grupo ventilador 100. En otro ejemplo, el usuario puede seleccionar una velocidad continua máxima dando instrucciones a la caja de control 102 de que produzca una tensión de corriente alterna con una frecuencia fija de 60 Hz. En otro ejemplo, el usuario puede seleccionar una velocidad continua reducida dando instrucciones a la caja de control 102 de que produzca una tensión de corriente alterna con una frecuencia fija inferior a 60 Hz.

La caja de control 102 utilizada en la forma de realización preferida ofrece otras ventajas. Por ejemplo, la caja de control 102 puede ser accionada a distancia mediante una estación de control centralizada. Las entradas analógicas estándares también permiten al aparato introducir fácilmente datos de control de termómetros, dispositivos de medición de la humedad relativa y monitores de la velocidad del aire.

Tal como muestra la figura 3A, el motor eléctrico 304 va montado directamente al bastidor 302 a fin de proporcionar un par de accionamiento al grupo ventilador 100. En particular, una primera superficie 502 (véanse las figuras 5A y 5B) de la placa de montaje 330 del motor eléctrico 304 queda junto a la primera superficie 372 de la segunda placa de soporte 324 del bastidor 302, de modo que el árbol del motor 306 se extiende a través de la abertura 327 de la placa 324. Además, el eje de giro del motor eléctrico 304, definido por el eje de prolongación del árbol del motor 306, está orientado perpendicularmente al plano de la placa 324. Además, un miembro central 504 que se extiende íntegramente desde la primera superficie 502 de la placa de montaje 330 (figuras 5A y 5B) queda nivelado dentro de la abertura 327 de la placa 324. Tal como se describirá con mayor detalle más abajo, la placa de montaje 330, colocada de la anterior manera, va fijada a la placa 324 mediante una serie de fijaciones a fin de asegurar el motor eléctrico 304 al bastidor 302.

El árbol de motor 306 transfiere el par de fuerza desde el motor eléctrico 304 a un cubo 312 montado en el árbol 306. En esta forma de realización, el cubo 312 consiste en una simple pieza de aluminio fundido, con una forma de disco, la cual está preparada para la fijación de un conjunto de palas de ventilador 316. Tal como se describirá con mayor detalle más abajo, el cubo 312 está preparado para montar en el árbol del motor 306 y ofrece un lugar de montaje para una serie de palas de ventilador 316 (véase la figura 6) de manera que la rotación del árbol del motor 306 hará girar las palas de ventilador 316. El cubo 312 contiene una sección central cilíndrica plana 346 que en general se extiende radialmente hacia al exterior a partir del árbol 306 a fin de definir un plano, comprendiendo una superficie interna 352 y una superficie paralela externa 356 (figura 3B).

Tal como puede verse en la figura 3B, hay una sección de brida simétrica cilíndrica 342 que se extiende hacia adentro desde el centro de la sección central 346 en una dirección perpendicular al plano de la sección central 346. La sección de brida 342 define una abertura cilíndrica simétrica 344 que está preparada para recibir el árbol del motor 306 y un collar de fijación 310. En una forma de realización, el collar 310 es fabricado por Fenner Trantorque con el número de modelo 62002280. En una región exterior 354 de la sección central 346, una sección de reborde simétrica poligonal 350 se extiende hacia arriba desde la superficie interna 352 de la sección central 346 en una dirección perpendicular al plano de la sección central 346.

Existe una serie de estrechas nervaduras estructurales 362 formadas íntegramente a lo largo de un sentido radial de la superficie interna 352 de la sección central 346 y que unen la superficie interna 352 tanto a la sección de brida 342 como a la sección del reborde 350 de la sección central. 346. Medidas a partir de la superficie 356, a lo largo de una dirección perpendicular a la superficie 356, en esta forma de realización, las alturas del cubo 312 en la sección del reborde 360, a la sección de brida 342 y a lo largo de cualquiera de las nervaduras estructurales 362 son aproximadamente iguales entre sí.

Una serie de soportes de pala 314 se extienden desde una superficie externa 380 de la sección de reborde 350 para extenderse radialmente hacia afuera desde el eje de giro definido por el árbol del motor 306, a una distancia aproximadamente de 15 pulgadas. Las palas de soporte 314 tienen una forma a modo de remo y están adaptadas para deslizarse dentro de los extremos de una serie de palas de ventilador 316, para proporcionar medios para el montaje de las palas de ventilador 316 al cubo 312. Más adelante se proporciona una descripción más completa de las palas de ventilador 316, incluyendo su procedimiento de montaje.

El cubo 312 se coloca en una posición de montaje, orientando el cubo 312 en un plano perpendicular al árbol 306, de modo que la superficie interna 352 quede enfrente en dirección al motor eléctrico 304. El cubo 312 se coloca luego de manera que el árbol 306 pase a través de la abertura 327 de la sección de la brida 342 hasta que el primer extremo 364 del árbol 306 queda aproximadamente en el mismo plano de la superficie externa 356 de la sección central 346 del cubo 312. Con el cubo 312 en posición, el cubo 312 va fijado al árbol 306 usando el collar 310, de una manera ya conocida en el sector, de modo que no se produzca deslizamiento entre el cubo 312 y el árbol del motor 306.

Se utiliza un grupo de fijaciones de seguridad 320 para soportar el peso combinado del cubo 312 y el conjunto de palas de ventilador 316 en caso de emergencia. En esta forma de realización, cada fijación de seguridad 320 consiste sustancialmente en una pieza en forma de U, de aluminio de alta resistencia, que tiene aproximadamente una pulgada de ancho. Cada fijación de seguridad 320 comprende una primera sección recta 332, una segunda sección recta 334 que se extiende perpendicular a la primera sección 332, y una tercera sección recta 336 que se extiende perpendicularmente desde la segunda sección para completar la forma en U de la fijación de seguridad 320.

Cada fijación de seguridad 320 se monta al cubo 312 colocando la primera sección 332 a lo lago de la superficie interna 352 de la sección central 346, de manera que la segunda sección 334 quede colocada a nivel junto a la sección del reborde 350 de la sección central 346. Con la primera sección 332a alineada radialmente sobre la superficie interna 352, la primera sección 332 va fijada a la sección central 346 usando una serie de pernos 340, lo cual asegura la fijación de seguridad 320 al cubo 312.

En estado asegurado, cada fijación de seguridad 320 está adaptada de modo que la tercera sección 336 se extiende sobre una segunda placa de soporte 324 del bastidor 302 mediante una cantidad que permite que la serie de fijaciones de seguridad 320 soporte de manera independiente el cubo 312 caso de que dicho cubo 312 se separe del grupo ventilador 100. En particular, las terceras secciones 336 de las fijaciones de seguridad 320 agarrarán a la primera superficie 372 de la segunda placa de soporte 324 en el caso de que el cubo 312 se separe del árbol 306 del motor eléctrico 304, es decir, si el collar 310 cede o caso de que el árbol 306 se rompa. De este modo, las fijaciones de seguridad 320 evitarán que el cubo 312 y las palas de ventilador 316 unidas al mismo caigan al suelo. Además, cada fijación de seguridad 320 también está adaptada para evitar que la tercera sección 336 entre en contacto con las viguetas de soporte 326a, 326b, y generalmente va colocada sobre la primera superficie 372 de la segunda placa de soporte 324 cuando el grupo ventilador 100 funciona correctamente.

En la forma de realización preferida, hay cuatro fijaciones de seguridad 320 colocadas a intervalos de noventa grados entre sí. Si el cubo 312 se separa del árbol 306 mientras el grupo ventilador 100 está montado de manera vertical, tal como aparecen en la figura 1, entonces las fijaciones de seguridad 320 proporcionarán medios de soporte para el cubo 312, evitando así que dicho cubo 312 caiga al suelo.

En las figuras 4A, 4B y 4C se han representado tres vistas independientes relativas al bastidor 302, mostrando además los componentes de dicho bastidor 302. Tal como puede verse en la vista en planta de la primera placa de soporte 322 en la figura 4A, la placa 322 contiene una serie de orificios de montaje 400 que se emplean para fijar el grupo ventilador 100 a una estructura adecuada para colgarlo. En esta forma de realización, los orificios de montaje 400 están distribuidos de manera uniforme alrededor de la placa 322 de forma que cada orificio 400 está situado cerca del punto medio entre el centro y el borde de la placa 322.

La placa 322 comprende asimismo un par de regiones rectangulares 402 que definen un modelo soldado entre la placa 322 y el primer extremo 325 de cada par de viguetas de soporte 326a, 326b (figura 4B). Tal como aparece en la figura 4A, las dos regiones rectangulares 402 quedan alineadas entre sí y están situadas a una distancia del centro de la placa 322, de manera que el centro actúa como punto central entre el par de regiones rectangulares 402.

Tal como puede verse la vista en planta de la segunda placa de soporte 324 en la figura 4C, la placa 324 contiene una serie de orificios de montaje 416 que están uniformemente distribuidos de modo que cada orificio 416, en esta forma de realización, se halla aproximadamente a 67 mm del centro de la placa 324. Los orificios de montaje se emplean para fijar el motor eléctrico 304 a la placa 324. La abertura 327 de la placa 324 consiste en un orificio circular centrado con un radio de aproximadamente 55 mm que, tal como se ha descrito antes, sirve para recibir el resalte 504 del motor eléctrico 304.

La placa 324 comprende además un par de regiones rectangulares 404 que definen un modelo soldado entre la placa 324 y el segundo extremo 335 de cada par de viguetas de soporte 326a, 326b (figura 4B). Las dos regiones rectangulares 404 quedan alineadas entre sí y están situadas a una distancia del centro de la placa 324, de manera que el centro actúa como punto central entre el par de regiones rectangulares 404.

Seguidamente se hará referencia a las figuras 5A y 5B las cuales incluyen una vista lateral del motor eléctrico 304 (figura 5A) y una vista extrema del motor eléctrico 304, tal como ve el observador que mira hacia al árbol del motor 306 (figura 5B). En particular, las figuras 5A y 5B muestran ambas el resalte 504 que se extiende desde la superficie 502 de la placa de montaje 330 de modo que el plano del resalte 504 queda paralelo al plano de la placa de montaje 330. Tal como se ha mencionado antes, el resalte 504 está preparado para quedar a nivel dentro de la abertura 327 de la segunda placa de soporte 324 del bastidor 302.

Tal como puede verse en la figura 5B, la placa de montaje 330 del motor eléctrico 304 está equipado con una serie de orificios de montaje 500 (figura 5B) que están uniformemente distribuidos cerca del borde de la placa de montaje 330. En particular, los orificios de montaje 500 están preparados para alinearse con los orificios de montaje 416 de la placa 324 cuando el motor eléctrico 304 está colocado dentro del bastidor 302, tal como puede verse en la figura 3A. Por consiguiente, el motor eléctrico 304 puede fijarse al bastidor 302 en la configuración de la figura 3A, asegurando una serie de fijaciones estándares a través de los orificios 500 y 416 de la manera ya conocida en el sector.

La figura 6 es una vista del grupo ventilador 100 observado desde abajo y mostrando la relación existente entre el cubo 312, el conjunto de soportes de pala 314 que se extienden a partir del cubo 312, y el conjunto de palas de ventilador 316 que se extienden desde los soportes de pala 314. Cada pala de ventilador 316 se extiende perpendicularmente desde el eje de rotación del grupo ventilador 100, tal como define el árbol del motor 306 de manera que existe una distribución uniforme de las palas de ventilador 316. En esta forma de realización, el conjunto de palas de ventilador 316 cubre el conjunto de soportes de pala 314 que esconden la visión del conjunto de soportes de pala 314.

En la forma de realización preferida, el diámetro del grupo ventilador 100 puede fabricarse con un diámetro comprendido entre 4,5 m (15 pies) y 12,2 m (40 pies) y, más preferiblemente entre 6,1 y 12,2 m (20 a 40 pies). Las palas de ventilador 110 tienen una longitud de por lo menos aproximadamente 2,2 m (7,5 pies) y, más preferiblemente, por lo menos aproximadamente 3 m (10 pies). Ello da como resultado una relación de aspecto de cada pala de ventilador 316 del orden de 15:1 a 40:1 y, más preferiblemente, 20:1 a 40:1. Cuando el grupo ventilador 100 está funcionando bajo condiciones normales, la relación de accionamiento del motor eléctrico 304 se ajusta de manera que la velocidad de la punta de la pala sea aproximadamente de 15 m/seg (50 pies/seg).

La figura 7 muestra una vista ampliada de una simple pala de ventilador 316, tal como se ve desde debajo. En esta forma de realización, cada pala de ventilador 316 adopta la forma de una larga pieza estrecha de aluminio con el interior hueco. Cada pala de ventilador 316 contiene asimismo una primera abertura 710 adyacente a un borde interno 714 de la placa 316 y una segunda abertura 712 adyacente a un borde externo 716 de la placa 316. Una serie de orificios de montaje 700, que permiten fijar las palas 316 a los soportes de pala 314 del cubo 312, tal como se describen en la siguiente sección, se hallan cerca de la primera abertura 710.

En esta forma de realización, las palas de ventilador 316 se fabrican utilizando un método de producción por extrusión forzada de aluminio. Esto permite producir palas de ventilador ligeras, con una considerable integridad estructural, de una manera económica. Esto también permite fabricar económicamente palas de ventilador con una forma aerodinámica. En esta forma de realización, cada una de las palas de ventilador 316 está fabricada con una sección transversal uniforme a lo largo de su longitud. Sin embargo, otras formas de realización adicionales pueden incorporar palas de ventilador extrusionadas de aluminio con una sección transversal no uniforme.

Las cualidades aerodinámicas de la pala de ventilador 316 mejoran con el montaje de un alerón ahusado 704 a la placa de ventilador 316, utilizando fijaciones estándares. Esencialmente, el alerón 704 es una larga tira ligera de alerón hecha de un material rígido con el extremo ahusado. El alerón 704 da como resultado un flujo de aire más uniforme a partir del grupo ventilador 100, tal como se describe con mayor detalle en la siguiente sección.

Utilizando fijaciones estándares, se monta un casquete 702 dentro de la segunda abertura 712 dispuesta en el segundo borde 716 de la pala de ventilador 316, proporcionando así una superficie exterior continua cerca del segundo borde 716. En una forma de realización, el casquete comprende una mínima estructura que coincide esencialmente con el área de la sección transversal de la pala de ventilador 316. En otras formas de realización, el casquete también comprende estructuras aerodinámicas adicionales, tales como una placa de salida. En otras formas de realización, el casquete está adaptado para fijar miembros estructurales de soporte adicionales, tales como un anillo circular alrededor de la circunferencia del grupo ventilador 100.

En la figura 8 puede verse una vista ampliada del costado interno del cubo 312, observado a lo largo de una línea paralela al árbol 306. La serie de nervaduras 3622 aparecen extendidas desde la sección de brida 342 a la sección poligonal del reborde 350. Cada nervadura 362 también aparece uniéndose a la sección de reborde 350 en la línea central del soporte de pala 314. Cada nervadura 362 está destinada a impedir que la gran fuerza aplicada por la correspondiente pala de ventilador 316 sobre el cubo 312 comprometa la integridad estructural del cubo 312. Tal como puede verse en la figura 8, el número de superficies planas que comprende la superficie externa 380 de la sección del reborde poligonal 350 es igual al número de soportes de pala 314 que se extienden radialmente al exterior de la superficie externa 380 de la sección de reborde 350 del cubo 312. Esta disposición proporciona una relación perpendicular entre cada soporte de pala 314 y cada superficie externa adyacente 380, permitiendo así que las palas 316 queden montadas niveladas a la superficie externa 380 del cubo 312, de una manera que se describirá más adelante con mayor detalle. En esta forma de realización, el cubo 312 comprende un total de diez soportes de pala, diez superficies externas 340 y diez nervaduras 362.

El cubo 312 también comprende una primera serie de orificios de montaje 800 que están situados a lo largo de la línea central de cada soporte de pala 314. La serie de orificios 800 se emplean conjuntamente con fijaciones estándares para asegurar la serie de palas de ventilador 316 a la serie de soportes de pala 314. Cada pala de ventilador 316 va montada al cubo 312 ajustando la abertura interna 710 de la pala de ventilador 316 alrededor de un correspondiente soporte de pala 314, de modo que el borde interno 714 de la pala de ventilador 316 queda montado a nivel junto a la superficie externa 380 de la sección del reborde 350 del cubo 312. Cada pala de ventilador 316 va fijada a un soporte de pala 314, utilizando los orificios de montaje 700 conjuntamente con el conjunto de orificios de montaje 800 del soporte de pala 314 y un conjunto de fijaciones estándares, de manera ya conocida en el sector.

El cubo 312 comprende asimismo una segunda serie de orificios de montaje 802. La segunda serie de orificios de montaje 802 está distribuida simétricamente formando un modelo radial sobre la sección central 346 del cubo 312. Los orificios 802 se usan conjuntamente con pernos de seguridad 340 para asegurar las fijaciones de seguridad 320 al cubo 312, de una manera ya conocida en el sector.

En la figura 9 aparece una vista en sección transversal ampliada de un simple soporte de pala 314, tal como la ve un observador que mire a lo largo del plano de la sección central 346 del cubo 312, hacia al centro del cubo 312, con las palas de ventilador 316 desmontadas. Cada soporte de pala 314 consiste esencialmente en una estructura a modo de remo que se extiende perpendicularmente a partir de la superficie externa 380 de la sección poligonal del reborde 350. Asimismo, cada soporte de pala 314 está inclinado respecto al plano del cubo 312, de una manera que se describirá más adelante.

Cada soporte de pala 314 está formado por una amplia sección central 900 dispuesta entre una sección ahusada elevada 902 y una sección ahusada inferior 904, estando inclinada respecto al plano de la sección central 346 del cubo 312 un ángulo theta. En este caso, theta viene definida como el ángulo existente entre la intersección de una superficie inferior 906 de la sección central 900 y la superficie adyacente 380 de la sección poligonal del reborde 350 y una línea paralela tanto al plano de la sección central 346 del cubo 312 como a la superficie adyacente 380. Esto permite montar las palas de ventilador 316 con un correspondiente ángulo de ataque igual a theta. En una forma de realización, el ángulo theta es igual a ocho grados para todos los soporte de pala 314. Cuando el grupo ventilador 100 gira, el soporte de pala, 314 mostrado en la figura 9, parecerá desplazarse con la sección elevada 902 atacando hacia la sección inferior 904.

La sección central 900 de cada soporte de pala 314 tiene esencialmente forma rectangular y por tanto unida por medio de la superficie inferior 906, y también una superficie paralela superior 910. La forma rectangular de la sección central 900 proporciona una estructura de montaje eficaz para las palas de ventilador 314, tal como se describe abajo con mayor detalle.

La figura 10 muestra una vista en sección transversal de la pala de ventilador 316 en una posición arbitraria a lo largo de su longitud, tal como la vería un observador que mirase hacia la segunda abertura 712. La pala de ventilado está compuesta por una primera pared curvada 1024, una segunda pared curvada 1026, y una región de cavidad 102 formada entre ellas. Las dos paredes 1024 y 1026 se unen entre sí en la junta de ataque 1031 y en la junta de arrastre 1032. En la junta de arrastre 1032, las dos paredes 1024 y 1026 se combinan de manera continua para formar una tercera pared 1030. La tercera pared 1030 continua hasta alcanzar un borde de arrastre 1014. Se forma una primera superficie 1006 en el exterior de pared 1024 y continua, de manera sin costura, hasta el exterior de la pared 1030, hasta llegar al borde de arrastre 1014. Se forma una segunda superficie 1010 en la pared exterior 1026 continuando, de una manera sin costura, hasta el exterior de la pared 1030 y hasta llegar al borde de arrastre. Las dos superficies 1006 y 1010 se encuentran en un borde de ataque 1012. La región de la cavidad 1022 está compuesta principalmente por una amplia sección central rectangular 1000. Se forma una tercera superficie plana 1016 en el interior de pared 1024 en la zona de la sección 1000 y una cuarta superficie plana 1020 en el interior de la pared 1030 en la zona de la sección 1000. Por consiguiente, ambas superficies interiores planas 1016 y 1020 son paralelas entre sí.

Cada pala de ventilador 316 está adaptada de manera que la forma de la amplia sección central 1000 en el interior de la pala del ventilador 316 coincida exactamente con la forma de la sección central correspondiente 900 del soporte de la pala 314. Por consiguiente, cuando la pala del ventilador 316 va colocada alrededor de su correspondiente soporte de pala 314 y está fijada con una serie de fijaciones, se consigue un montaje seguro. Además, dado que las superficies planas son más fáciles de fabricar que las superficies curvadas, este método de fijación resulta económico.

Las dos superficies exteriores 1006 y 1010 están adaptadas para adoptar una forma aerodinámica. En un modo de realización, la forma aerodinámica se basa en el aspecto de una vela de ala planar alemana que lleva el número de referencia FX 62-K-131. Debido a las limitaciones estructurales asociadas con el proceso de fabricación por extrusión, resulta difícil hacer coincidir exactamente la forma de la pala del ventilador 31 con una forma aerodinámica óptima. En particular, es difícil extender la tercera pared 1030 para que coincida con la forma aerodinámica preferida. Cuando el alerón 704 se monta a la tercera pared 1030 a lo largo del borde de arrastre 1014 de una manera lisa y continua, actúa esencialmente como una extensión de la tercera pared 1030, a fin de hacer coincidir más la forma aerodinámica.

Si el alerón 704 (figura 7) está ahusado de manera que es ancho cerca del borde interior 714 y estrecho cerca del borde exterior 716, entonces puede realizarse un diseño perfeccionado. Con la forma ahusada del alerón 704, la forma de la pala se vuelve cada vez más optima al reducirse los radios. La anterior relación actúa para compensar los radios más reducidos, cuando se reduce la velocidad de la pala, dando como resultado un flujo de aire más uniforme a través de todo el grupo ventilador 100.

Cuando el grupo ventilador 100 está funcionando, la imagen de la sección transversal de la pala del ventilador 316, representada en la figura 11 inclinada con un correspondiente ángulo de ataque en el sentido de las agujas del reloj, parecerá desplazarse con el borde de ataque 1012 delante. Según un observador fijado a una pala de ventilador determinada 316, el movimiento de la pala del ventilador 316 genera corrientes de aire 1100 y 1102 a lo largo de las superficies 1006 y 1010 de la pala de ventilador 316, respectivamente. La forma aerodinámica de cada pala de ventilador 316 hace que la velocidad de la corriente de aire superior 1034 sea mayor que la velocidad de la corriente de aire inferior 1036. Por consiguiente, la presión de aire en la superficie inferior 1010 es mayor que la presión de aire en la superficie superior 1006.

Los flujos de aire aparentemente simétricos producidos por la rotación de las palas del ventilador 316 generan una fuerza ascensional hacia arriba F_{lift} que es experimentada por cada pala de ventilador 316. Por consiguiente se aplica una fuerza reactiva hacia abajo F_{vertical} al aire del entorno por parte de cada pala de ventilador 316. Además, la forma aerodinámica de la pala de ventilador 316 minimiza una fuerza de arrastre horizontal F_{drag} que actúa sobre cada pala de ventilador 316, dando como resultante una fuerza horizontal mínima F_{vertical} aplicada al aire del entorno mediante cada pala de ventilador 316. Por tanto, el flujo de aire creado por el grupo ventilador 100 se aproxima a un flujo en forma de columna de aire a lo largo del eje de rotación del grupo ventilador 100.

En la forma de realización preferida, el grupo ventilador 100 es capaz de producir un suave flujo de aire en forma de columna de 6,1 m (20 pies) de diámetro. La naturaleza columnar de este flujo de aire, combinado con su gran masa de inercia, permite al flujo de aire cubrir amplios espacios. Por consiguiente, el grupo ventilador 100 es capaz de ofrecer suaves flujos de aire que circulan a grandes distancias sirviendo para refrigerar individuos en amplios entornos de almacenes. En la forma de realización preferida, se alcanzan las anteriores posibilidades con una tasa de consumo energético notablemente bajo, de sólo 370 vatios por cada 929 m^{2} (10.000 pies cuadrados) de espacio construido.

En reiterados experimentos usando una versión prototipo del grupo ventilador 100, el solicitante realizó mediciones de la velocidad del aire. La versión prototipo del grupo ventilador 100 tenía un diámetro exterior, medido desde el borde externo 716 al borde externo 716 de cada par de palas de ventilador opuestas 316, equivalente a 6,1 m (20 pies) y estaba formada por 120 palas de ventilador. Los valores medios de diversas series de mediciones individuales de la velocidad de aire conseguidos a 3 m (120 pies) corriente abajo de las palas del ventilado 316 fueron de 1,34 a 2,24 metros por segundo (de 3 a 5 millas por hora). La máxima velocidad del aire medida en lugares situados a 60 cm (dos pies) por debajo de las palas del ventilador 316 no fue superior a 2,68 m/seg (6 millas por hora).

A través de las pruebas realizadas por el solicitante, la velocidad del borde exterior 716 de las palas de ventilador 316 se mantuvo a 16 m/seg (36 millas por hora) mientras que el motor eléctrico 304 consumía simplemente 370 vatios de energía. Se generó un flujo de aire en forma de columna, con un diámetro de 6,1 m (20 pies), que fue suficiente para proporcionar refrigeración a través de un almacén de 929 m^{2} (10.000 pies cuadrados) que contenía el grupo ventilador 100.

Las dificultades técnicas implicadas en el diseño del grupo ventilador 100 han sido superadas al incorporar novedosas características de diseño. En particular, las grandes palas de ventilador 316 se fabrican usando una técnica de aluminio extrusionado. Este método da como resultado palas de ventilador 316 que son robustas, ligeras y de fabricación económica. Este método también permite fabricar palas de ventilador 316 con una forma aerodinámica que genera un flujo de aire en forma de columna. Además, el motor eléctrico 304 empleado en el grupo ventilador 100 es una unidad compacta que incorpora un mecanismo reductor que permite al motor eléctrico 304 producir el gran par requerido por el gran grupo ventilador 100. El motor eléctrico 304 también es un aparato controlable capaz de producir un suave par a la puesta en marcha, lo cual reduce los esfuerzos mecánicos en el grupo ventilador 100. Asimismo, el motor eléctrico 304 también proporciona un par constante reducido para trabajar a velocidad reducida. Además, los aspectos de seguridad del grupo ventilador 100 han sido mejorados al incluir una serie de fijaciones de seguridad 320 diseñadas para soportar el cubo 312 junto con la serie de palas de ventilador 316 caso de que el cubo 312 se desprendiera del grupo ventilador 100.

Claims (25)

1. Un método para refrigerar individuos en un edificio industrial, comprendiendo dicho método:

el montaje de un ventilador (100) provisto de una serie de palas (316) que tienen por lo menos aproximadamente 2,20 m de longitud a un techo (110) del edificio industrial;

hacer girar el ventilador (100) a fin de producir una columna de aire en movimiento (200) que tiene aproximadamente de 6 a 7,3 m de diámetro en una posición adyacente al ventilador (100), de modo que el giro del ventilador (100) imparte una velocidad de aproximadamente 1,3 a 2,4 metros por segundo a una distancia de 3 m del ventilador (100), de manera que el ventilador (100) mueve un volumen de aire que fluye en un modelo a través del edificio industrial a fin de que el modelo de aire arrastrado rompa la capa limítrofe de aire adyacente a los individuos para facilitar la evaporación de sudor del individuo.

2. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en que la fase de montaje del ventilador (100) comprende la instalación de una serie de ventiladores (100) que tienen una serie de palas (316) de aproximadamente 3 metros de longitud al techo (110) del edificio industrial, en que la relación de dichos ventiladores (100) por metro cuadrado de edificio es aproximadamente de 1 ventilador por cada 929 metros cuadrados.

3. El método de acuerdo con la reivindicación 2, en que la fase de montaje del ventilador (100) comprende la instalación de una serie de ventiladores (00) teniendo diez palas (316) cada uno de ellos.

4. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en que la fase de montaje del ventilador (100) comprende la instalación de un ventilador (100) con una serie de palas (316) que se fabrican utilizando una técnica de extrusión de aluminio.

5. El método de acuerdo con la reivindicación 4, en que la fase de montaje del ventilador (100) comprende la instalación de un ventilador (100) con una serie de palas (316) que se fabrican con una sección transversal uniforme.

6. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en que la fase de montaje del ventilador (100) comprende la instalación de un ventilador (100) con una serie de palas (316) cada una de las cuales tiene una primera superficie (1024) y una segunda superficie (1026).

7. El método de acuerdo con la reivindicación 6, en que la fase de montaje del ventilador (100) comprende la instalación de un ventilador (100) cada una de las cuales tiene una primera superficie (1024) y una segunda superficie (1026) que se combinan para formar una forma aerodinámica a fin de mejorar las propiedades de la columna del flujo de aire (200) producido por el ventilador (100).

8. El método de acuerdo con la reivindicación 7, en que la fase de montaje del ventilador (100) comprende la instalación de una serie de alerones (704) cada uno de los cuales tiene una tercera y una cuarta superficies para la serie de palas (316) a fin de ampliar el área de la primera (1024) y la segunda (1026) superficies de cada pala (316) de modo que se consigue un diseño aerodinámico perfeccionado.

9. El método de acuerdo con la reivindicación 8, en que la fase de montaje del ventilador (100) comprende la instalación de una serie de alerones (704) cada uno de los cuales tiene un perfil ahusado que da como resultado un diseño aerodinámico que resulta más óptimo en lugares que están más cerca del árbol de rotación (306) del ventilador (100) a fin de compensar el descenso de la velocidad de la pala en lugares que están más cerca del árbol de rotación (306) del ventilador (100) al objeto de mejorar la uniformidad del modelo de flujo de aire (200) producido por el ventilador (100).

10. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en que la fase de montaje del ventilador (100) comprende la instalación de un ventilador (100) con una serie de palas (316) que se extienden desde el árbol de rotación (306) del ventilador (100) de manera perpendicular, con un ángulo de ataque (\theta) igual a ocho grados.

11. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en que la fase de montar el ventilador (100) comprende la instalación de un ventilador (100) con una serie de palas (316) con medios de fijación secundarios (320) que están destinados a soportar la serie de palas (316) caso de que no funcione correctamente la fijación primaria (314).

12. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en que la fase de rotación del ventilador (100) para arrastrar el volumen de aire (200) para conseguir un modelo de flujo que comprende el arrastre del aire para que fluya en una columna generalmente abajo hacia al suelo (212) del edificio y luego desplazarse lateralmente al exterior a partir de la columna.

13. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en que la fase de rotación del ventilador (100) a fin de arrastrar el volumen de aire (200) para conseguir un modelo de flujo que comprende el arrastre del aire para que fluya en una columna generalmente abajo hacia al suelo (212) del edificio y luego desplazarse lateralmente al exterior a partir de la columna hacia una serie de paredes (214), y luego ir arriba hacia al techo (110) y a continuación desplazarse lateralmente hacia al ventilador (100).

14. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en que la fase de hacer girar el ventilador (100) para arrastrar el volumen de aire (200) y conseguir el modelo de flujo comprende hacer girar el ventilador (100) de modo que la relación entre la velocidad del aire, en unidades en metros por segundo a una distancia de aproximadamente 3 metros de las palas (316), respecto a la velocidad de giro del ventilador (100) en unidades de vueltas por minuto, está comprendida aproximadamente entre 1,5 a 1 y 2,74 a 1, para que arrastre un volumen de aire en movimiento en un modelo de flujo circulante a través de todo el edificio industrial con objeto de interrumpir la capa limítrofe de aire adyacente a los individuos para facilitar la evaporación del sudor del individuo.

15. Un grupo ventilador (100) para refrigerar individuos dentro de un edificio industrial, comprendiendo el grupo:

un soporte (302) preparado para permitir el montaje del grupo ventilador (100) al techo del edificio industrial;

un motor (304) acoplado al soporte (302), engranando dicho motor (304) con un árbol rotativo (306) a fin de inducir el giro del árbol (306);

una serie de palas (316) fijadas al árbol rotativo (306), de modo que cada una de la serie de palas de ventilador (316) tiene por lo menos una longitud de 2,2 metros y una sección transversal aerodinámica, estando el motor (304) preparado para hacer girar las palas del ventilador (316) a una velocidad de aproximadamente 50 vueltas por minuto, de manera que la serie de palas del ventilador (316) producen una columna de aire en movimiento (200) que tenga aproximadamente de 6 a 7,3 metros de diámetro en una posición inmediatamente adyacente a las palas del ventilador (316), de manera que el aire tiene una velocidad de aproximadamente 1,3 a 2,2 metros por segundo a una distancia de aproximadamente 3 metros de la pala (316), a fin de que un volumen de aire en movimiento sea arrastrado en un flujo de modelo circular a través del edificio industrial para que interrumpa la capa limítrofe de aire adyacente a los individuos a fin de facilitar la evaporación del sudor del individuo.

16. El grupo ventilador de acuerdo con la reivindicación 15, en que la serie de palas de ventilador (316) están conectadas a un cubo (312) que va conectado al árbol (306).

17. El grupo ventilador de acuerdo con la reivindicación 16, en que el cubo (312) contiene una serie de fijaciones de seguridad (320) diseñadas para soportar el peso del cubo (312) más el peso de la serie de palas de ventilador (316) caso que el cuco (312) se separe del árbol (306).

18. El grupo ventilador de acuerdo con la reivindicación 17, en que la serie de fijaciones de seguridad (320) está compuesta por cuatro fijaciones de seguridad.

19. El grupo ventilador de acuerdo con la reivindicación 15, en que la serie de palas de ventilador (316) está compuesta por diez palas.

20. El grupo ventilador de acuerdo con la reivindicación 16, en que la serie de palas de ventilador (316) se fabrican utilizando una técnica de extrusión de
aluminio.

21. El grupo ventilador de acuerdo con la reivindicación 17, en que la serie de palas de ventilador (316) están fabricadas con una sección transversal uniforme.

22. El grupo ventilador de acuerdo con la reivindicación 15, en que hay una serie de alerones (704) montados en la serie de palas (316) a fin de mejorar el diseño aerodinámico de cada pala (316).

23. El grupo ventilador de acuerdo con la reivindicación 22, en que la serie de alerones (704) son ahusados dando como resultado un diseño aerodinámico que es más óptimo en lugares que están más cerca del árbol de rotación (306) del ventilador (100) a fin de compensar el descenso de la velocidad de la pala en lugares que están más cerca del árbol de rotación (306) del ventilador (100) a fin de mejorar la uniformidad del modelo de flujo de aire (200) producido por el ventilador (100).

24. El grupo ventilador de acuerdo con la reivindicación 15, en que la serie de palas (316) van montados con un ángulo de ataque (\theta) igual a ocho grados.

25. El grupo ventilador de acuerdo con la reivindicación 15, en que la serie de palas de ventilador (316) está adaptada para girar a una relación entre la velocidad del aire en unidades en metros por segundo medida a una distancia de aproximadamente 3 metros de las palas (316) respecto a la velocidad de giro del ventilador (100) en unidades de vueltas por minutos, está comprendida aproximadamente entre 1,5 a 1 y 2,74 a 1 para que arrastre un volumen de aire en movimiento en un modelo de flujo circulante a través de todo el edificio industrial con objeto de interrumpir la capa limítrofe de aire adyacente a los individuos para facilitar la evaporación de sudor del individuo.