Ventilateur à pales radiales droites : choix du moteur pour la manutention et l’air poussiéreux

Un ventilateur à pales radiales droites est un ventilateur centrifuge dont les pales partent tout droit du moyeu vers l’extérieur ; il peut ainsi transporter de l’air chargé de copeaux, de poussière, de fibres ou de granulés sans se boucher. Le moteur qui l’entraîne n’est pas un « moteur de ventilateur radial » spécial, mais un moteur asynchrone triphasé standard choisi selon la puissance à l’arbre, la vitesse et le démarrage d’une roue lourde. Dans l’exemple de cet article, un ventilateur à courroie qui transporte 5 040 m³/h d’air chargé de copeaux sous 4 200 Pa demande un DRG-160L-4 de 15 kW à 4 pôles : 27,3 A sous 400 V, 1465 tr/min, couple nominal de 97,8 Nm. Vous trouverez les modèles adaptés parmi les 120 modèles de notre boutique en ligne.

Ce qui distingue ce ventilateur n’est pas de déplacer l’air avec peu de puissance, mais de résister à un air sale. Le prix se paie côté moteur : la puissance demandée augmente avec le débit, la roue est lourde car elle est en tôle épaisse, et le démarrage est long. Bien choisir le moteur exige de tenir compte de ces deux points. Le tableau, le démarreur et le réglage du relais thermique doivent être confiés à un électricien qualifié, et personne ne doit intervenir près de la roue ou des courroies avant la consignation électrique.

Qu’est-ce qu’un ventilateur à pales radiales droites et où l’utilise-t-on ?

Par son principe de fonctionnement, c’est un ventilateur centrifuge : l’air entre axialement au centre de la roue, il est projeté vers l’extérieur par les pales et sort par la volute. En turc, « radial » et « centrifuge » désignent le plus souvent la même chose ; « pales radiales droites » n’est pas un principe de ventilateur à part, mais un type de roue centrifuge. Comme famille de pales, c’est le troisième groupe, à côté des roues à pales inclinées vers l’avant et vers l’arrière.

Une note technique indique que cette roue compte en général 6 à 12 pales planes régulièrement espacées, avec peu d’aspérités où la matière peut s’accrocher [1]. L’air qui balaie la surface des pales limite aussi l’encrassement [3] ; le ventilateur reste donc en grande partie propre. Applications typiques :

• lignes d’aspiration de sciure et de copeaux dans les ateliers du bois,
• lignes de transport pneumatique de granulés, de chutes de papier ou de fibres textiles,
• systèmes d’aspiration où la matière traverse le ventilateur, et air de procédé à haute pression,
• lignes d’extraction contenant des particules collantes ou abrasives.

Quel est le rôle du moteur dans ce ventilateur, et qui choisit quoi ?

Le moteur entraîne la roue par courroies et poulies, par accouplement, ou avec la roue montée directement sur son propre arbre. La même note technique précise que ces ventilateurs sont surtout entraînés par courroie en raison des chocs importants et des conditions sévères [1]. La courroie apporte deux avantages : la vitesse du ventilateur peut être réglée sur n’importe quelle valeur entre deux vitesses de polarité, et les chocs sur la roue ne frappent pas directement l’arbre et le roulement du moteur. L’entraînement direct se rencontre surtout sur les petits ventilateurs peu chargés.

La matière ne passe pas sur le moteur ; celui-ci se trouve hors du flux d’air, à côté de la volute ou sur un socle. La poussière qui entoure le ventilateur se dépose toutefois sur les ailettes et le capot du moteur : une carcasse IP55 et un nettoyage régulier sont donc importants. Avec courroie, le moteur est le plus souvent à pattes B3, posé sur une glissière de tension ; en entraînement direct, une fixation à bride ou à pattes est possible. Le type de montage exact est donné par le plan du fabricant du ventilateur.

Le partage des responsabilités est clair : le choix du ventilateur, sa courbe, la roue, la volute et le rapport de poulies relèvent du fabricant du ventilateur ou de l’ingénieur de projet. Le fournisseur de moteur doit fournir un moteur adapté à la puissance à l’arbre, à la vitesse, au montage et aux conditions ambiantes indiqués. Pour la volute elle-même et les lois des ventilateurs, voir notre article sur le moteur de ventilateur centrifuge à volute.

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Comment trouver la puissance moteur d’un ventilateur de manutention ?

La relation de base est P_arbre = Q·Δp / η_fan (Q en m³/s, Δp en Pa, P en W). Sur une ligne de transport, Δp doit inclure à la fois la gaine, le cyclone et la charge de matière ; le fabricant du ventilateur donne cette valeur avec la quantité de matière transportée. Hypothèses de l’exemple :

• débit 1,4 m³/s (5 040 m³/h), pression totale 4 200 Pa,
• avec un rendement du ventilateur supposé de 0,62, puissance à l’arbre : 1,4 × 4 200 / 0,62 ≈ 9,5 kW,
• divisée par 0,95 pour les pertes de courroie ≈ 10,0 kW,
• avec 20 % de marge pour la courbe de puissance croissante ≈ 12,0 kW → puissance normalisée supérieure 15 kW.

La marge vient de la courbe de puissance de cette roue : quand le débit augmente, la puissance augmente aussi [1]. Quand la ligne tourne à vide, qu’une bouche d’aspiration reste ouverte ou que la trappe du cyclone est ouverte, la résistance du réseau baisse, le ventilateur souffle plus d’air et le moteur peut dépasser son courant de plaque. Il n’existe pas de sommet de puissance autolimité comme sur une roue à pales inclinées vers l’arrière. Pour refaire le calcul avec d’autres valeurs, utilisez le calculateur de puissance moteur pompe et ventilateur.

Prudence avec les plages de puissance : le catalogue d’un fabricant présente des séries à pales radiales avec des roues de 225 à 2 650 mm et une pression statique jusqu’à 11 440 Pa [2] ; c’est une plage de ventilateurs, pas une plage de puissance moteur. Nous n’indiquons pas de plage unique de puissance moteur pour ce type de ventilateur : la puissance dépend des données de l’application : diamètre, débit, pression statique, largeur des pales, vitesse, charge de matière, masse volumique et température de l’air, pertes de courroie.

Roue lourde : temps de démarrage, courant de démarrage et relais thermique

La roue à pales radiales droites est soudée en tôle épaisse et porte souvent des plaques d’usure supplémentaires ; son inertie dépasse celle d’une roue à pales inclinées vers l’arrière de même diamètre. Dans l’exemple, prenons une inertie de roue de 6 kg·m² côté ventilateur et une vitesse de ventilateur de 1800 tr/min. Ramenée à l’arbre moteur, l’inertie devient 6 × (1800 / 1465)² ≈ 9,1 kg·m². En supposant un couple d’accélération moyen égal au couple nominal du moteur, le temps de démarrage vaut t ≈ J·ω / T ≈ 9,1 × 153,4 / 97,8 ≈ 14 s. C’est plus long que ce qu’un relais thermique standard supporte sans difficulté.

Le courant de démarrage du DRG-160L-4 vaut 7,8 fois le courant nominal : environ 213 A en démarrage direct. Le moteur étant bobiné en 400/690 V, il fonctionne en triangle sur un réseau 400 V et convient au démarrage étoile-triangle ; en étoile, le courant de ligne descend à environ 71 A et le couple de démarrage tombe au tiers, soit environ 71,7 Nm. L’accélération ralentit alors. En pratique, on applique ces trois mesures ensemble :

• Démarrage registre ou vanne fermés : la puissance de cette roue augmentant avec le débit, un registre fermé réduit la charge au démarrage.
• Une classe de déclenchement adaptée au démarrage lourd, ou un démarreur progressif ou un variateur.
• Passage d’étoile en triangle seulement quand le moteur approche sa vitesse nominale ; un passage trop tôt provoque une seconde pointe de courant.

Utilisez l’outil de démarrage étoile-triangle pour le calcul et la page sélection du relais thermique, du fusible et du contacteur pour la protection.

Vitesse, vitesse périphérique et usure : combien de pôles ?

Dans un ventilateur radial, la pression dépend de la vitesse périphérique de la roue : v = π·D·n / 60. Pour le diamètre de 0,8 m et les 1800 tr/min de l’exemple, elle vaut environ 75,4 m/s. Avec une matière abrasive, une vitesse périphérique élevée use vite les pales ; le fabricant du ventilateur agrandit donc souvent le diamètre et garde une vitesse basse. Résultat : les moteurs 4 et 6 pôles avec courroie sont fréquents sur ces ventilateurs. Le rapport de poulies est la vitesse du ventilateur divisée par celle du moteur ; ici 1800 / 1465 ≈ 1,23. L’entraînement direct par moteur 2 pôles reste réservé aux petits ventilateurs à poussière légère.

Usure, perte d’équilibrage et roulements

Quand l’extrémité des pales s’use ou que de la matière s’y colle, le centre de gravité de la roue se déplace. La vibration qui en résulte passe par les courroies jusqu’à l’arbre et au roulement du moteur ; sur le DRG-160L-4, ce roulement est un 6309-C3 et l’arbre mesure 42 × 110 mm. Si la vibration ou le bruit de roulement augmente au moteur, contrôlez la roue avant de changer le moteur : remplacer les pales usées et rééquilibrer la roue règle souvent le problème à la source. La tension de courroie ne doit pas non plus être excessive ; une courroie trop tendue impose une charge radiale inutile au roulement du moteur.

Liste de contrôle pour le choix du moteur et correspondance DRG

• Plaque ou fiche technique du ventilateur : débit, pression totale, vitesse, puissance à l’arbre
• Matière transportée : nature, quantité, abrasive ou collante
• Entraînement : courroie (diamètres de poulies), accouplement ou direct
• Plaque de l’ancien moteur : kW, tr/min, carcasse, montage, diamètre d’arbre
• Inertie de la roue, ou masse et diamètre de la roue (pour le temps de démarrage)
• Mode de démarrage et réglage actuel du relais thermique
• Ambiance : poussière, humidité, température

La gamme DRG, clairement : carcasses aluminium de 0,25 à 11 kW, carcasses fonte de 0,55 à 355 kW ; 1000, 1500 et 3000 tr/min ; triphasé, 230/400 V ou 400/690 V ; montage B3, B5, B14 et B35 sur note de commande. Cela ne veut pas dire que la gamme couvre tous les ventilateurs du marché ; la correspondance se fait lorsque la puissance et la vitesse demandées par le ventilateur s’y trouvent. Les prix actuels et les caractéristiques courtes des modèles en fonte souvent retenus pour les ventilateurs radiaux à courroie figurent dans le tableau de prix ci-dessus.

Détails du moteur de 15 kW de l’exemple :

• Puissance: 15 kW
• Vitesse nominale: 1465 tr/min
• Courant 400 V: 27,3 A
• Couple nominal: 97,8 Nm
• Courant de démarrage Is/In: 7,8
• Arbre D × E: 42 × 110 mm
• Roulement: 6309-C3
• Tension: 400/690 V (Δ/Y)

Pour vérifier les cotes, consultez la page plans techniques ; pour une vue d’ensemble, notre page Moteurs de ventilateur. Les étapes générales du choix d’un moteur pour les aspirations poussiéreuses figurent dans notre article moteur de ventilateur et d’extracteur industriel.

Moteurs DRG pour ventilateurs à pales radiales

• DRG-132M-4 – 7,5 kW – 1460 tr/min – 132M fonte
• DRG-160M-4 – 11 kW – 1465 tr/min – 160M fonte
• DRG-160L-4 – 15 kW – 1465 tr/min – 160L fonte
• DRG-180M-4 – 18,5 kW – 1470 tr/min – 180M fonte
• DRG-180L-6 – 15 kW – 978 tr/min – 180L fonte

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Ventilateur à pales radiales : questions fréquentes

Quelle puissance en kW pour un moteur de ventilateur radial ?

Il n’y a pas de valeur fixe ; le débit, la pression, la charge de matière et les pertes de courroie la déterminent. Dans l’exemple, 1,4 m³/s et 4 200 Pa ont donné environ 12 kW et un moteur de 15 kW a été retenu. Pour un remplacement, la puissance de plaque de l’ancien moteur sert de référence.

Pourquoi un ventilateur d’aspiration de copeaux fait-il déclencher le thermique au démarrage ?

La roue lourde met longtemps à accélérer et le moteur absorbe un courant élevé pendant ce temps. Démarrez registre fermé, utilisez une classe de relais adaptée au démarrage lourd ou un démarreur progressif, et ne passez pas trop tôt d’étoile en triangle.

Un ventilateur radial doit-il tourner à 1500 ou 3000 tr/min ?

Avec une matière abrasive, on recherche une faible vitesse périphérique ; les moteurs 1500 ou 1000 tr/min avec courroie sont donc courants. L’entraînement direct à 3000 tr/min convient aux petits ventilateurs à poussière légère. La décision finale suit la vitesse donnée par le fabricant du ventilateur.

Combien d’ampères consomme un moteur de ventilateur radial de 15 kW ?

Le DRG-160L-4 absorbe un courant nominal de 27,3 A sous 400 V. Le courant de démarrage vaut environ 213 A en direct et environ 71 A en étoile-triangle.

Envoyez-nous la plaque du ventilateur, celle de l’ancien moteur et les diamètres de poulies : nous préciserons ensemble le bon modèle DRG : téléphone +90 (542) 666 11 11, e-mail [email protected], page contact. Pour tous les modèles et les prix actuels : Acheter un moteur électrique en ligne.

Sources

1. Twin City Fan – Fan Performance Characteristics of Centrifugal Fans (FE-2400) – roue radiale à 6–12 pales planes, puissance croissante avec le débit, entraînement surtout par courroie à cause des chocs
2. Twin City Fan & Blower – Full Line Catalog – séries à pales radiales : roues de 225 à 2 650 mm, pression statique jusqu’à 11 440 Pa, débit jusqu’à 240 900 m³/h
3. U.S. DOE – Improving Fan System Performance: A Sourcebook for Industry – sur les pales radiales, l’écoulement limite l’encrassement ; air chargé et manutention de matières