Hudson Products: 60+ años de excelencia en ventiladores de fibra de vidrio

Hudson Products recurrió a Prensas Hidráulicas Wickert para una prensa similar a las existentes, pero con controles actualizados y mayor funcionalidad y control. Fuente | Wickert Hydraulic Presses

Hudson Products (Hudson, Beasley, Texas, EE. UU.) es un fabricante líder de intercambiadores de calor refrigerados por aire y ventiladores de flujo axial. Los ventiladores axiales de fibra de vidrio Tuf-Lite de la empresa llevan más de 60 años en producción y son preferidos para aplicaciones industriales. Más de 250.000 ventiladores Tuf-Lite están actualmente en uso en todo el mundo.

La serie Tuf-Lite comenzó en 1955 con el Tuf-Lite I, con una pala de compuesto reforzado con fibra de vidrio. Desde su creación, el ventilador ha pasado por varias iteraciones. El original se fabricaba como una pala aerodinámica monolítica de una pieza, moldeada como pieza hueca. El Tuf-Lite II se introdujo en 1984 para aumentar la fabricabilidad de las piezas del ventilador. Según el gerente de operaciones de Hudson Products, Nick Rizzo, era difícil mantener el perfil de la pala aerodinámica monolítica original y cumplir los requisitos de la pieza. Se concibió un nuevo diseño de dos partes con una pala que comprende una pala aerodinámica y un soporte, o cuello. El diseño también vio un cambio en su buje central. En el diseño Tuf-Lite I, el cuello moldeado de la pala monolítica encajaba en un zócalo en el buje, mientras que en el Tuf-Lite II, el cuello cilíndrico de la pala se sujetaba con dos mitades de abrazadera entre una placa superior e inferior del buje. El Tuf-Lite III se introdujo en 2004, volviendo al diseño de pala monolítica pero manteniendo la convención de sujeción.

Los diseños Tuf-Lite II y Tuf-Lite III de Hudson usan una resina viniléster patentada en un proceso de moldeo por transferencia de resina (RTM). Un sistema patentado de protección de borde de ataque también se incrusta, y se aplica un recubrimiento resistente a UV al exterior de la pala. Los ventiladores están diseñados para resistir la corrosión y maximizar la relación resistencia-peso. Las palas incorporan un giro y taper aerodinámico diseñado para proporcionar distribución uniforme del flujo de aire y eficiencia energética, minimizando vibraciones.

Hudson reconoció una necesidad en el mercado para un ventilador de gran diámetro y bajo ruido y vio una oportunidad para otra iteración de la serie Tuf-Lite. Para el Tuf-Lite IV, la empresa empleó tecnología de dinámica de fluidos computacional (CFD) para un diseño centrado en reducción de ruido y flujo de aire eficiente.

"El concepto de diseño detrás del Tuf-Lite IV era permitirnos poner una pala en servicio que operara tan eficientemente como nuestros diseños existentes, pero a una velocidad de operación más baja", explica Rizzo.

El diseño resultante Tuf-Lite IV se modela según el Tuf-Lite III, pero es aproximadamente un 20% más grande. Debido al tamaño aumentado del ventilador, el nuevo diseño no era compatible con el equipo de fabricación existente de Hudson.

"Esta es una pala significativamente más grande que las que hemos moldeado antes en estilo monolítico", dice Rizzo. "Tiene una cuerda mucho más ancha, es significativamente más larga y la forma aerodinámica tiene una curvatura o barrido pronunciado".

Hudson Products necesitaba una prensa capaz de manejar la herramienta de 5 m x 1 m necesaria para moldear las palas del ventilador Tuf-Lite IV. Fuente | Wickert Hydraulic Presses

Hudson necesitaba una prensa capaz de manejar la herramienta de 5 por 1 metro requerida para moldear las piezas. Las prensas de compuestos de Hudson se desarrollaron y construyeron internamente previamente, pero para el nuevo diseño del ventilador la empresa recurrió a Wickert Hydraulic Presses (Hebron, Kentucky, EE. UU.; Landau, Alemania) para una nueva prensa personalizada. Además del tamaño aumentado, el nuevo diseño de pala presentó varios desafíos de producción. Estos incluyeron cambios en la secuencia de colocación, tipo de fibra de vidrio, configuración de material, número de capas, puntos de inyección de resina y posicionamiento de líneas de ventilación. Un nuevo sistema de resina epoxi también se consideró durante la fase de diseño, pero en el transcurso del desarrollo, Hudson volvió al viniléster usado en iteraciones anteriores.

"Se incluyeron varias opciones personalizadas en la prensa específicas para sus moldes", dice Tony Ackerman, ingeniero de ventas regional de Wickert. "Colaboramos con el proveedor de moldes de Hudson en el diseño".

"No sabíamos exactamente cómo fluiría el frente de resina a través de la pieza dentro de la cavidad del molde", explica Rizzo. "El punto de convergencia de ese frente de resina también era una preocupación. Con nuestros diseños existentes, al ser una aplicación RTM, el molde cerrado se ventila para que mientras bombeamos resina sobre la pieza, el aire escape por las líneas de ventilación. Una vez que la pieza está completamente humedecida, la idea es que la resina sangré por las líneas de ventilación, por lo que el posicionamiento de esas líneas es muy importante en la herramienta del molde. Queremos poner esas líneas de ventilación en el punto de convergencia del frente de resina mientras fluye sobre la pieza".

Wickert también colaboró con Hudson en el sistema de control de la prensa para configurar la secuencia específica, sistema de alarma e integración con el sistema de bomba de resina. El ciclo automático se diseñó para optimizar el tiempo de inyección, presión, calentamiento y enfriamiento. Como se usa una vejiga de aire para crear una cavidad en la pala hueca del ventilador, Wickert instaló controles de actuación neumática para indicar a la vejiga de aire cuándo inflarse en un momento específico del ciclo.

"Nuestras máquinas existentes tienen un nivel de automatización como parte del ciclo de fabricación donde el operador puede iniciar una inyección de resina, ciclo de humectación, luego un ciclo de curado por calentamiento y luego ciclo de enfriamiento", dice Rizzo. "Wickert nos dio una prensa que cumplía todos esos requisitos, pudimos programar un ciclo automático de operador que funcionaba de manera similar a lo que nos dan nuestras prensas existentes, con controles actualizados y un mayor grado de funcionalidad y control comparado con nuestras máquinas más antiguas".

Además, Wickert diseñó la prensa como una máquina hidráulica de accionamiento superior, que produce una altura de trabajo baja, haciéndola fácilmente accesible para el operador.

"Una de las características personalizadas de la prensa es una placa calefactora superior que puede girar para presentarse al operador para limpieza e inspección visual", añade Ackerman.

Mientras la automatización de la prensa aún se está finalizando y algunos ajustes de software aún se están realizando, Hudson ha comenzado a producir los ventiladores Tuf-Lite IV y está enviando unidades.

"La mayor anchura de cuerda y el perfil barrido permiten que la pala opere con mayor eficiencia a menor RPM, proporcionando una menor emisión de ruido total", dice Rizzo de las nuevas palas. "Además, pudimos cumplir estos requisitos con significativamente menos palas comparado con el diseño existente".

Menos palas significa menos material, haciendo el Tuf-Lite IV más ligero y menos costoso de producir.