RPM ↔ Hz y frecuencia de paso de álabes (BPF)
De la velocidad de giro del ventilador a las frecuencias que importan: la frecuencia de rotación (rpm/60) y la frecuencia de paso de álabes, el tono que domina el espectro de la máquina.
| Armónico | Frecuencia |
|---|---|
| 1× BPF | 217,5 Hz |
| 2× BPF | 435,0 Hz |
| 3× BPF | 652,5 Hz |
| 4× BPF | 870,0 Hz |
Cómo funciona
Un eje que gira a n rpm completa n/60 vueltas por segundo: esa es su frecuencia de rotación en Hz, donde aparecen los problemas de desequilibrio mecánico. Pero acústicamente la firma dominante de un ventilador suele estar más arriba: cada vez que un álabe pasa frente a un punto fijo del entorno (la lengüeta de la voluta, un soporte, el corte de la carcasa) lanza un pulso de presión. Con N álabes por vuelta, esos pulsos se repiten N·n/60 veces por segundo: la frecuencia de paso de álabes o BPF.
Como la interacción álabe-obstáculo se repite de forma casi idéntica en cada paso, la energía se concentra en la BPF y sus armónicos (2×, 3×, 4×…) en lugar de repartirse en banda ancha. Por eso el espectro de un ventilador muestra un tono destacado en la BPF que sobresale varios dB sobre el ruido aerodinámico de fondo — y por eso los métodos de predicción (ASHRAE) añaden un incremento tonal BFI en la banda que la contiene. Los tonos, además, se perciben como más molestos que el ruido ancho al mismo nivel, y las ordenanzas suelen penalizarlos.
Fórmula
f_rot = rpm / 60 [Hz] BPF = rpm · N_álabes / 60 [Hz] Armónicos: 2·BPF, 3·BPF, 4·BPF …
Ejemplo resuelto
Ventilador centrífugo a 1450 rpm con 9 álabes:
f_rot = 1450 / 60 = 24,2 Hz BPF = 1450 · 9 / 60 = 217,5 Hz 2×BPF = 435,0 Hz · 3×BPF = 652,5 Hz · 4×BPF = 870,0 Hz
La BPF (217,5 Hz) cae en la banda de octava de 250 Hz: ahí es donde este ventilador concentra su energía tonal y donde conviene que el silenciador rinda.
Limitaciones de ingeniería
- La fórmula da la frecuencia del tono, no su nivel: la amplitud depende de la holgura álabe-voluta, el punto de funcionamiento y las condiciones de entrada del flujo.
- Con variador de frecuencia, la rpm real difiere de la nominal y la BPF se desplaza proporcionalmente: calcula a la velocidad de servicio.
- Pueden aparecer otros tonos: frecuencia de rotación y sus armónicos (desequilibrio, excentricidad), frecuencias de paso de palas de rodetes secundarios o interacción rotor-estátor en axiales con directrices.
- Para el ruido total del ventilador (espectro en bandas con BFI y nivel global) hace falta un método de predicción completo, no solo la BPF.