“AÑO DEL BUEN SERVICIO AL CIUDADANO”
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA MECÁNICA
“CALCULO Y SELECCIÓN DE UN
VENTILADOR CENTRIFUGO” DATOS INFORMATIVOS:
Facultad
Área
Ingeniería
:
Curso
: Laboratorio de máquinas térmicas e hidráulicas :
Carácter del curso Ciclo de estudios Semestre Académico Docente responsable
: : :
Ciencias de la Ingeniería Obligatorio VIII 2017-II : Calderón Luis
DATOS DE LOS ALUMNOS:
Carrillo Moreno Yosmer Huamán Torrejón Michael Pastor García Juan Tomas Moreno Giancarlo Nvo. Chimbote, 24 de Octubre 2017
CÁLCULO Y SELECCIÓN DE UN VENTILADOR CENTRÍFUGO
INTEGRANTES: *Carrillo Moreno Yosmer *Huamán Torrejón Michael *Pastor García Juan *Tomas Moreno Giancarlo
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA FACULTAD DE INGENIERÍA EAP INGENIERÍA MECÁNICA Nuevo Chimbote 2017
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ÍNDICE Tabla de contenido
INTRODUCCIÓN ....................................................................................................................... 4 OBJETIVOS ................................................................................................................................ 5 Objetivo General...................................................................................................................... 5 Objetivo Específico ................................................................................................................. 5 MARCO TEORICO .................................................................................................................... 6 Definición: ............................................................................................................................... 6
Clasificación de un ventilador centrifugo ............................................................................ 6 Según el diseño del rodete ................................................................................................... 6 Según la forma de admisión: ............................................................................................... 8 Según la forma de salida del fluido: .................................................................................... 9 Características de un ventilador centrífugo ............................................................................. 9 Acoplamiento de ventiladores ............................................................................................... 10 Acoplamiento en serie ....................................................................................................... 10 Acoplamiento en paralelo .................................................................................................. 11 Selección de ventiladores ...................................................................................................... 11 Mantenimiento ....................................................................................................................... 14 Poleas y correas ..................................................................................................................... 15 Rodamientos .......................................................................................................................... 16 Motor Eléctrico ...................................................................................................................... 18 Localización y resolución de problemas ............................................................................... 19 PROCEDIMIENTOS DE CÁLCULOS .................................................................................... 20 Cálculos para hallar los parámetros con los datos de requerimiento: .................................... 20 2
Requerimientos: ................................................................................................................. 20 RECALCULANDO .............................................................................................................. 29 SELECCIÓN DE CATÁLOGO (SODECA) ........................................................................ 34 Curvas características ............................................................................................................ 35 FUNCIONAMIENTO Y DESCRIPCION DEL EQUIPO ....................................................... 36 VENTILADORES AXIALES. .............................................................................................. 36 VENTILADORES CENTRIFUGOS. ................................................................................... 36 MATERIALES DEL VENTILADOR ...................................................................................... 39 CUMPLIMIENTO DE NORMAS ........................................................................................ 39 CONCLUSIONES ..................................................................................................................... 42 RECOMENDACIONES ........................................................................................................... 42 BIBLIOGRAFÍA ....................................................................................................................... 43
3
INTRODUCCIÓN El uso de ventiladores es de gran utilidad en la industria, pues muchos procesos implican el uso de diversos ventiladores, los cuales a su vez tiene distintas formas de funcionamiento. Uno de ellos es el ventilador centrífugo que es conocido también como flujo radial, para el cual está destinado usarlo como proyecto de selección y cálculo del mismo. Conociendo las áreas de aplicación de un ventilador centrífugo como procesos de secado, aire para ventilación, aire caliente para diversos procesos, podemos elegir un ventilador para un proceso de secado de harina de pescado con sus requerimientos correspondientes. El ventilador centrífugo, que es una bomba de aire, se clasifica en tres tipos según el tipo de álabes que tenga. El trabajo se enfoca en diseño y selección del ventilador, aplicando ecuaciones y fórmulas aprendidas en clase y también de catálogos de proveedores de ventiladores, además con información adicional.
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OBJETIVOS Objetivo General * Aplicar los conocimientos aprendidos en clase para el diseño del ventilador y el uso de catálogos para la selección del ventilador.
Objetivo Específico * Calcular y seleccionar un ventilador centrífugo para secado de harina de pescado para un caudal de 6000
3⁄ℎ 3
fluido es de1.2 kg/
, con una presión de 600 Pa, teniendo en cuenta que la densidad del
y que debe girar a 900 rpm.
5
MARCO TEORICO Definición: Un ventilador centrifugo es un aparato compuesto de un rodete de alabes o aletas que gira dentro de una carcasa espiral o espiraloide conocida como voluta. La rotación del rodete se asegura mediante un motor, generalmente eléctrico, siendo su finalidad poner en movimiento aire o un flujo gaseiforme. El cual cambia su dirección, en un ángulo de 90 entre la entrada y salida. Las aplicaciones de los ventiladores son muy variadas y extensas en el campo de la minería, en el transporte neumático de materiales, acondicionamiento de aire, climatización, etc.
Clasificación de un ventilador centrifugo Según el diseño del rodete Alabes curvados hacia delante (
> °)
:
Este tipo de alabe se emplea para obtener un nivel de ruido muy alto, tiene un gran número de álabes (46 a 60), caudal elevado, alta presión y un rendimiento bajo (65 a 75). Tienen una hélice o rodete con álabes curvados en el mismo sentido del giro. Se aplican mayormente en hornos domésticos, unidades centrales y equipos de acondicionamiento.
Fig1. Alabe curvado hacia delante
6
( > 90)
Alabes de salida radial (
( = )
:
En este tipo se tiene un menor número de alabes que los anteriores. Mayormente se emplean para impulsar aire o gases sucios y a elevada temperatura, gracias a la facilidad con que son eliminados los depósitos solidos por la fuerza centrífuga.
Fig2. Alabe radial
Alabes curvados hacia atrás
( = 90)
:
( < °)
Este tipo de alabes se obtiene un mejor rendimiento que los otros dos, llegando a alcanzar un 90 %. Tienen un rodete con los álabes inclinados en sentido contrario al de rotación, su presión y caudal son inferiores y el nivel de ruido es alto.
Fig3. Alabes curvados hacia atrás
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Según la forma de admisión: Existen formas diversas de admisión de los ventiladores, las cuales tenemos: a) Cilíndricas: Es la más sencilla, pero la de peor rendimiento. b) Cónicas: De regular trabajo, pero con una entrada de aire no uniforme c) Abocinadas: Con esa entrada aerodinámica, se puede conseguir una entrada más uniforme, Reduciéndose el choque a un mínimo. d) Compuesta: Sirve mayormente para depósitos sólidos. e) Guía por alabes directrices: permite obtener un mínimo rendimiento.
Fig4. Formas de admisión
8
Según la forma de salida del fluido:
Cámara espiral: 1) Sin lengua 2) Con lengua poco pronunciada 3) Con lengua pronunciada
Si tenemos una lengua de la caja espiral muy corta, puede causar un aumento de ruido en los ventiladores centrífugos; mientras que una lengua excesivamente larga provoca una disminución del rendimiento. Generalmente los ventiladores de alta presión son más sensibles a la variación del rendimiento.
Características de un ventilador centrífugo Como sabemos el gas entra al rotor en forma axial y cambia su dirección justo a la entrada, este continuará su viaje en dirección radial sobre el aspa o álabe siendo expulsado de esta en forma tangencial. El rotor algunas veces llamado rueda o rodete, desarrolla su trabajo dentro la carcasa. La carcasa consiste en una estructura metálica fabricada con placa de acero reforzada con acero estructural la cual cumple dos funciones:
Dirigir el flujo de gas hacia la boca de entrada del rotor en forma controlada.
Dirigir el flujo de gas que es centrifugado hacia el exterior de la rueda hacia la descarga del ventilador también en forma controlada.
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Acoplamiento de ventiladores En instalaciones importantes de ventilación, cuando es necesario disponer de caudales o presiones con grandes variaciones, puede resultar conveniente de dotarlas de aparatos acoplados de forma que trabajando en conjunto o bien separados proporcionen la prestación exigida en cada momento
Acoplamiento en serie Este sistema consiste en conectar los ventiladores dentro de un mismo conducto en el que se mantenga la misma dirección del flujo del aire.
Fig5. Ventiladores centrífugos acoplados en serie
En los ventiladores centrífugos de forma que la descarga de uno es conducida a la entrada del otro, la curva característica de la presión resultante del acoplamiento es aproximadamente doble.
Fig6.curva característica resultante de ventiladores acoplados en serie
10
Acoplamiento en paralelo Dos o más ventiladores se acoplan en paralelo cuando aspiran del mismo lugar y descargan hacia el mismo sentido en la canalización, uniendo allí caudales. La curva característica resultante de las de los aparatos acoplados se halla sumado los caudales correspondientes a cada presión, esto es, para cada ordenada (presión) la abscisa del caudal resultante q se obtiene de la suma de las abcisas de los caudales de los ventiladores acoplados q1 + q2.
Fig7. Curva característica resultante de dos ventiladores desiguales en paralelo
Selección de ventiladores
La selección de un ventilador consiste en elegir aquel que satisfaga los requisitos de caudal y presión con que debe circular el aire, para la temperatura de la operación y la altitud de la instalación y además se debe determinar su tamaño, el número de revoluciones a las que debe girar el rotor, la potencia que debe ser entregada a su eje, el rendimiento con el que funciona, la disposición de la transmisión, el ruido generado, etc. Los fabricantes de los ventiladores proporcionan la información necesaria para realizar una correcta selección. Todos los ventiladores que entre si poseen medidas proporcionales, o sea que son semejantes, pertenecen a una misma “SERIE”.
Una vez obtenidas las características básicas del ventilador, se debe calcular el rendimiento con el que trabaja. El rendimiento (η) se define, como el cociente entre la potencia que entrega el ventilador al aire (Pot a) dividida por la potencia que el ventilador recibe en su eje (Pot V), ambas expresadas en las mismas unidades: 11
ηV = Pot a / Pot V ……..(a)
La potencia entregada al aire por el ventilador depende del caudal que circula y la presión necesaria para vencer las pérdidas que ofrece el sistema de conductos y resulta igual a:
Pot a = Q . h T V . g (W)……(b) Dónde:
Q (m3 / s): caudal de aire, H T V (mmcda): altura de presión total a entregar por el ventilador, G (m / s2): aceleración de la gravedad. La potencia que recibe el ventilador en su eje se obtiene de los datos de funcionamiento provistos por los fabricantes y depende del tamaño de ventilador seleccionado, para una situación determinada. Reemplazando la expresión (a) en la expresión (b) resulta: ηV = Q . h T V . g / Pot V ……. (c)
Diámetro de entrada del ventilador (D 0) y diámetro interior del rodete (D 1) Para k = (1.35-1.9) asumimos k = 1.65 D0 = D1 =
×∛
Diámetro exterior:
= ×
Para disminuir las pérdidas de energía en la entrada del rodete se recomienda igualar velocidades y áreas.
Numero de alabes de rotor:
×× = × × ≥ (( +)) × 12
Velocidad tangencial U1:
Velocidad absoluta C1
Calculo de α1
= × × × = × = ×
= +× × × = × = × = × ×
Características a la salida del rotor:
Para que el rango de β 2 sea óptimo se da entre 140º-160º, asumimos 150º
Asumimos W1=W2
= ×( ) = × () = × + × = ×
Luego consideramos el número finito de alabes, y usamos:
× ` ×` ) × +×( ` = = ( ) ` = +((− 13
` = √(` +) ` = ``
Eficiencia Hidráulica del rodete:
` = + [ ×` ×( ` +` ] = ( ` = ×
Presión teórica:
)
Presión real:
Mantenimiento
Requerimientos
El correcto cuidado y mantenimiento es indispensable en la operación exitosa de cualquier ventilador. La periodicidad del mantenimiento depende del tipo de operación y cuidado, como también del servicio que ejecutará y especialmente que rol ocupará como parte de otro equipamiento. La falta de un adecuado mantenimiento podría guiar a un extensivo y prematuro daño de la unidad.
Inspección periódica
Se requerirá una inspección registrada y actualizada del balanceo, lubricación, tensión de las correas y pintura. Cuando se realiza el mantenimiento hay que asegurarse de cortar la corriente eléctrica. Chequear y limpiar todos los componentes. Especial cuidado se debe tener en las partes que están directamente en el flujo de aire, especialmente en la turbina ya que la acumulación de materiales extraños en los álabes podría afectar el balanceo y duración de los rodamientos. Chequear todas las partes por desgastes y desalineaciones, reparar o reemplazar si es necesario. 14
Partes estáticas
Si es posible, desconectar el ventilador de los conductos, luego proceder: Cuidadosamente limpiar las partes internas de la carcasa y, si es posible, los conductos de entrada y salida del ventilador. Limpiar el rotor. Reconectar los conductos. Poner cuidado en no dejar ningún objeto olvidado dentro del ventilador, esto podría ocasionar serios daños al equipo y al usuario. Finalmente limpiar la parte exterior del ventilador.
Rotor
Una puerta de inspección (si la posee) en la carcasa permite una revisión periódica del rotor; este último está sujeto a tensiones provenientes de fuerzas centrífugas y vibraciones. Remover cualquier elemento extraño que podría conducir a un significante y peligroso desbalance del rotor.
Poleas y correas
Alineación de las poleas
Si lo posee, la conducción por correas requiere de una cuidadosa alineación de las poleas y tensión de las correas, ambas se deben hacer luego de que el ventilador haya sido instalado, ya que posibles desalineaciones o distorsiones podrían surgir del ajuste de los pernos de sujeción en el montaje.
Fig8.Desalineaciones a ser evitados
15
Se debe realizar los siguientes pasos: a) Chequear que los ejes de la turbina y del motor estén paralelos. b) Mover el motor y las poleas axialmente hasta que sus caras queden paralelas y alineadas. c) Chequear el balanceo de las poleas del ventilador y motor.
Fig9. Alineación correcta de las poleas
Rodamientos
Lubricación
Para que un rodamiento funcione de un modo fiable, debe estar adecuadamente lubricado con el fin de evitar el contacto metálico directo entre los elementos rodantes, los caminos de rodadura y las jaulas. El lubricante también evita el desgaste y protege las superficies contra la corrosión. Un buen lubricante debe cumplir los siguientes requisitos:
Poseer un poder lubricante satisfactorio.
Proteger contra el agua y la humedad.
Contribuir a la obturación contra el polvo y suciedad. Resistencia a las acciones químicas especialmente oxidación, no espesarse, acidificarse o resinificarse. 16
Ventajas de una lubricación adecuada Aumenta:
Tiempo activo de la máquina
Intervalos de servicio.
Disponibilidad y durabilidad.
Reduce:
Consumo de energía por fricción.
Generación de calor por fricción.
Desgaste por fricción.
Ruido por fricción.
Tiempo inactivo.
Contaminación del producto.
Costos de mantenimiento y reparación.
Corrosión.
Problemas asociados a una lubricación inadecuada en ventiladores El calor es el factor limitante en los ventiladores y es el resultado de:
Temperatura ambiente o del gas.
Velocidad.
Cargas.
Vibraciones. Alineamiento.
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Procedimientos de relubricación Es difícil establecer una regla para la frecuencia de relubricación puesto que las necesidades pueden variar considerablemente según las distintas condiciones de trabajo y aplicaciones. El mejor procedimiento para establecer esta frecuencia, es aquella que se basa en la experiencia del usuario contando para ello con la ayuda de un historial de cada uno de los equipos.
Motor Eléctrico El mantenimiento de los motores eléctricos, adecuadamente aplicado, se resume a una inspección periódica en cuanto a los niveles de aislamiento, elevación de temperatura, desgastes excesivos, correcta lubricación de los rodamientos y eventuales exámenes en el ventilador, para verificar el correcto flujo de aire. La frecuencia con que deben ser hechas las inspecciones, depende del tipo de motor y de las condiciones del local de aplicación del motor. Los motores deben ser mantenidos limpios, exentos de polvo, residuos y aceites. a) Para la limpieza proceder como sigue, luego de desconectar la energía:
Limpiar la carcasa colocando especial atención a las aberturas de ventilación.
Inspeccionar visualmente el estado de los cables.
Sacar la cubierta de la caja de terminales.
Chequear las conexiones y estado (terminales limpios, ajustados y sin oxidación)
Ajustar los cables si es necesario.
Cuidadosamente cerrar la caja de terminales cambiando todos los sellos.
b) Para la lubricación de los rodamientos, se debe realizar:
Observación y examen del estado general en que se encuentran los rodamientos (verificar que la temperatura de trabajo de los mismos no supere los 70º C)
Limpieza y lubricación con grasa a base de Litio (estabilidad mecánica e insolubilidad en agua). 18
Localización y resolución de problemas
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PROCEDIMIENTOS DE CÁLCULOS Cálculos para hallar los parámetros con los datos de requerimiento: Requerimientos:
3⁄ℎ
Q= 6000 P= 600 Pa n= 900 rpm ρ=1.2 kg/ .
3
= .()/( ) .( = )/() = ,
Hallamos diversos parámetros para utilizarlos como base al buscar el ventilador en catálogo:
Coeficiente de Rapidez
Según la tabla para el coeficiente de rapidez Ny = 53,19 se encuentra entre los valores de 30 60 por lo que los alabes del ventilador serán doblados hacia delante.
Diámetro de entrada del ventilador (Do) y diámetro interior del rodete (D1) Coeficiente de dilatación adiabática k= (1.35 -1.9) asumimos k = 1.6 para 20°C.
20
D1=417mm
Do = D1 = k. 1,67⁄ D1 = 1,6. 9002 60 D1 = 0,417m
Diámetro exterior del rodete (D2) El diámetro exterior del rodete lo determinamos según los resultados de pruebas de ventiladores con ancho constante de rodete constante (b1=b2) y con alabes doblados hacia delante (Ny=30–60), resultados de los cuales se obtuvo la siguiente formula empírica:
= , . ,
=
Calculo del ancho del rodete (b1) Para disminuir las pérdidas de energía en la entrada del rodete, se recomienda asegurar la igualdad de velocidades y por consiguiente, de las áreas de la sección de entrada en el ventilador y la sección de entrada al rodete. En dicha fórmula se colocó un factor de sobredimensionamiento (k = 1,2 − 2,5); Nosotros asumimos k=1.2
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Número de alabes de rotor
Estandarizamos: Z = 54 alabes Se recomienda que el número de alabes en un ventilador sea múltiplo de 4 para así realizar un mejor balance del rotor.
CALCULO DE LOS TRIÁNGULOS DE VELOCIDAD A LA ENTRADA Y SALIDA DEL ALABE CONSIDERANDO UN NÚMERO INFINITO DE ALABES
Calculo del triángulo de velocidad a la entrada del alabe:
Velocidad tangencial U1
Velocidad a la entrada del ventilador (Co) Debido a la consideración hecha en un punto anterior de igualar las áreas de la sección de entrada del ventilador y la sección de entrada al rodete, entonces las velocidades Co = C1r . Luego de la ecuación de continuidad: 22
Angulo de entrada (β1) El ángulo de entrada β1 se debe encontrar en el siguiente rango para ventiladores con alabes doblados hacia adelante: β1=16 – 90. Mediante experiencias de laboratorio se recomienda trabajar en el siguiente rango: β1 entre 40° y-50° y asumimos β1 =45°.
Velocidad relativa W1
=17.3 m/s
Velocidad absoluta C1
=14.3 m/s
Calculo de α1
Calculo del triángulo de velocidad a la salida del alabe
Velocidad tangencial (U2)
= 22.15 m/s 23
Angulo de salida (β2) Los ventiladores modernos con alabes doblados hacia adelante tienen los ángulos de ajuste de los alabes del rodete en la salida β2 entre los siguientes valores: β2 = 140° - 160°. Para nuestro caso asumiremos: β2 = 150°.
Velocidad relativa (W2) Suponiendo un acabado superficial muy bueno en los alabes del rodete, podemos asumir que: Asumimos W1=W2=17.3 m/s.
Componente tangencial (C2u) y radial (C2r) de la velocidad absoluta (C2):
Calculo de α2
2= 13.11°
24
CALCULO DE LOS TRIANGULOS DE VELOCIDAD A LA ENTRADA Y SALIDA DEL ALABE CONSIDERANDO UN NUMERO FINITO DE ALABES Z = 54, k = 3
Nos fijamos que este valor esta fuera del rango recomendado para angulos β2, pero puesto que esta cercano al valor mas bajo lo conservamos. A continuacion pasamos a recalcular todos los parametros hallados haciendo uso del Angulo β2´.Para ventiladores con alabes doblados hacia adelante: K = 3.
Triangulo de velocidad a la entrada del alabe
El triangulo de velocidad a la entrada del alabe queda invariable puesto que no depende del angulo β2.
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Triangulo de velocidad a la salida del alabe
Componente radial (C2r ) y tangencial ( C2u ´) de la velocidad absoluta (C2´) ´
Calculo de α2’
2’= 22.25°
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Eficiencia hidráulica del rodete En donde para ventiladores centrífugos con alabe doblados hacia adelante se tiene: ξ = 0,4.
Presión teórica desarrollada por el rotor (Pt)
Presión real desarrollada por el rotor (Pr)
CALCULO DE LA ENVOLTURA ESPIRAL DEL VENTILADOR Velocidad del aire a la salida del ventilador (Ca) La velocidad de salida de la voluta es el 74% de la velocidad de salida del rodete C2’
Área de salida
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Magnitud de la apertura de la envoltura
Asumimos el ancho de la voluta B=0,160m
Perdidas inevitables por la componente radial de la velocidad absoluta
Perdidas por golpes durante el mezclado de flujo
Perdidas por fricción
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Donde “k” es un coeficiente que depende del material de la envoltura y de su acabado superficial. Tomaremos un k = 0,3.
Pérdidas en la envoltura
Pérdidas en la envoltura y el rodete
Presión real desarrollada por el ventilador
RECALCULANDO
La presión que generará este ventilador calculado es menor que la presión requerida, por lo que se hará un ajuste en D2=0.575m. Variamos:
Asumiremos Z= 20 alabes
29
Hallamos:
30
Eficiencia hidráulica del rodete
Presión teórica
Presión real 31
Área de salida
Magnitud de apertura de la envoltura
Asumimos el ancho de la voluta B =0,147m.
Perdidas inevitables por la componente radial de la velocidad absoluta
Perdidas por golpes durante el mezclado de flujo
Perdidas por fricción
Pérdidas en la envoltura 32
Pérdidas en la envoltura y el rodete
Presión desarrollada por el ventilador
Es mayor en 12% a la presión requerida.
Eficiencia hidráulica del ventilador
Potencia útil gastada
Perdidas por fricción en los discos
Potencia gastada en recirculación 33
Potencia total
Potencia perdida en rodamientos
Factor de servicio o reserva del 20% para 5 horas diarias.
Potencia del motor
SELECCIÓN DE CATÁLOGO (SODECA)
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Curvas características
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FUNCIONAMIENTO Y DESCRIPCION DEL EQUIPO Los ventiladores son las máquinas más usadas para producir el movimiento del aire en la industria. Su funcionamiento se basa en la entrega de energía mecánica al aire a través de un rotor que gira a alta velocidad y que incrementa la energía cinética del fluido, que luego se transforma parcialmente en presión estática. Se dividen en dos grandes grupos: los ventiladores axiales y los ventiladores centrífugos.
VENTILADORES AXIALES. En los ventiladores axiales, el movimiento del flujo a través del rotor, con álabes o palas de distintas formas, se realiza conservando la dirección del eje de éste (ver Figura 4.1). Se usan para mover grandes cantidades de aire en espacios abiertos; como la resistencia al flujo es muy baja, se requiere generar una presión estática pequeña, del orden de los 5 a 25 milímetros de columna de agua (mmcda). Debido a esto, la principal aplicación de los ventiladores axiales se encuentra en el campo de la ventilación general y se los conoce con el nombre de extractores o inyectores de aire. Sin embargo, este tipo de ventiladores, cuando se los construye con álabes en forma de perfil de ala y de paso variable, llegan a generar alturas de presión estáticas del orden de los 300 milímetros de columna de agua (mmcda).
VENTILADORES CENTRIFUGOS. En estos ventiladores el aire ingresa en dirección paralela al eje del rotor, por la boca de aspiración, y la descarga se realiza tangencialmente al rotor, es decir que el aire cambia de dirección noventa grados (90 °) . Este tipo de ventiladores desarrolla presiones mucho mayores que los ventiladores axiales, alcanzando presiones de hasta 1500 milímetros de columna de agua (mmcda) y son los empleados, mayormente, en los sistemas de ventilación localizada. El principio de funcionamiento de los ventiladores centrífugos es el mismo del las bombas centrífugas. Están constituidos por un rotor que posee 3 una serie de paletas o álabes, de diversas formas y curvaturas, que giran aproximadamente entre 200 y 5000 rpm dentro de una caja o envoltura.
36
Son aquellos en los cuales el flujo de aire cambia su dirección, en un ángulo de 90°, entre la entrada y salida. Se suelen sub-clasificar, según la forma de las palas o álabes del rotor, de la siguiente manera:
VENTILADOR
CURVADAS HACIA ADELANTE
PALAS RADIALES
INCLINADAS HACIA ATRAS
DESCRIPCION
APLICACION
Rotor adelante, con palasapto curvadas hacia para caudales altos y bajas presiones. No es autolimitante de potencia. Para un mismo caudal y un mismo diámetro de rotor gira a menos vueltas con menor nivel sonoro.
Se utiliza en instalaciones de ventilación, calefacción y aire acondicionado de baja presión.
Rotor de palas radiales. Es el diseño más sencillo y de menor rendimiento. Es muy resistente mecánicamente, y el rodete puede ser reparado con facilidad. El diseño le permite ser autolimpiante. La potencia aumenta de forma continua al aumentar el caudal. Rotor de palas planas o curvadas inclinadas hacia atrás. Es de alto rendimiento y autolimitador de potencia. Puede girar a velocidades altas.
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Empleado básicamente para instalaciones industriales de manipulación de materiales. Se le puede aplicar especiales recubrimientos anti-desgaste. También se emplea en aplicaciones industriales de alta presión. Se emplea para ventilación, calefacción y aire acondicionado. También puede ser usado en aplicaciones industriales, con ambientes corrosivos y/o bajos contenidos de polvo.
AIRFOIL
RADIAL TIP
Similar al anterior pero con palas de perfil aerodinámico. Es el de mayor rendimiento dentro de los ventiladores centrífugos. Es autolimitante de potencia.
Es utilizado generalmente para aplicaciones en sistemas de HVAC y aplicaciones industriales con aire limpio. Con construcciones especiales puede ser utilizado en aplicaciones con aire sucio.
Rotores de palas curvadas hacia delante con salida radial. Son una variación de los ventiladores radiales pero con mayor rendimiento. Aptos para trabajar con palas antidesgaste. Son autolimpiantes. La potencia aumenta de forma continua al aumento del caudal.
Como los radiales estos ventiladores son aptos para trabajar en aplicaciones industriales con movimiento de materiales abrasivos, pero con un mayor rendimiento.
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MATERIALES DEL VENTILADOR • Envolvente en chapa de acero galvanizado. • Turbina con álabes hacia adelante, en chapa de acero galvanizado. • Estructura en chapa de acero galvanizado, con aislamiento térmico y acústico
(CJTSA). • Prensaestopas para entrada de cable CJTSA).
CUMPLIMIENTO DE NORMAS Los ventiladores cumplen las siguientes normativas :
NORMAS
Calidad
ISO 9001:2008
ISO 5801
Sistema de gestión de calidad. Requisitos
Ventiladores industriales. Ensayos comportamiento en circuitos normalizados
de
Ventiladores industriales. Métodos de ensayos de AMCA 210-99
ventiladores y su representación de ensayos
Ensayos UNE 100212:1990
Ventiladores. Dispositivos e instalaciones para el ensayo de ventiladores
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ISO13350
Ventiladores industriales. Ensayos de comportamiento de ventiladores de chorro
Tolerancias, métodos de conversión y ISO13348
Ventiladores para alta temperatura
EN 121013:2002
Acústica ISO 3744
presentación de datos técnicos
Sistemas de control de humos y calor. Parte 3: Especificaciones para aireadores extractores de humos y calor mecánicos
Acústica. Determinación de los niveles de potencia acústica de fuentes de ruido a partir de la presión acústica. Método de ingeniería para condiciones de campo libre sobre un plano reflectante.
ISO 1940-1
Vibraciones mecánicas. Calidad de equilibrado
ISO 10816-1
Vibraciones mecánicas. Evaluación de las vibraciones de máquinas
Equilibrado y vibraciones
40
ISO 14694
Ventiladores industriales. Especificaciones para equilibrado y niveles de vibración
UNE 100250
Ventiladores industriales. Seguridad mecánica de los ventiladores (equivalente ISO 12499)
Seguridad
ISO 12499
Ventiladores industriales. Seguridad mecánica en los ventiladores
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CONCLUSIONES
El ventilador que se seleccionó trabajará:
3⁄ℎ
Q=6000
, presión de 675.74 Pa incluyendo pérdidas,
Rpm= 900 Rev. /min y con una eficiencia hidráulica del 71% en el rodete.
Los datos que se hallaron como el caudal y la presión cumplen los requerimientos, y estando las revoluciones de giro conforme a lo indicado
Lo aprendido en clase con la información dada por el docente, las fórmulas y conocimiento se aplicaron para el correcto cálculo y selección del ventilador centrífugo, basándonos en los catálogos.
RECOMENDACIONES
Las unidades a trabajar deben estar en un solo sistema, en nuestro caso trabajamos en el Sistema Internacional
Se debe trabajar con más de un catálogo de proveedores, que se ajuste a los parámetros indicados, así como que cada catálogo tiene diferente forma de construcción y distintas curvas.
es necesario revisar todo los cálculos obtenidos, en tal caso, recalcular los datos obtenidos, pues de ello depende el éxito del cálculo y selección del ventilador.
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BIBLIOGRAFÍA
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Salvador, E. (2013), Manual Práctico de Ventilación. Recuperado el 23/09/16 de:
http://www.salvadorescoda.com/tecnico/VE/Manual-Ventilacion.pdf Gatti (2013), Manual de operación y mantenimiento ventilador centrífugos recuperado 23/09/16 de: http://www.gattisa.com.ar/pdf/MANUAL%20DE%20OPERACION%20Y%20 MANTENIMIENTO%20CENTRIFUGOS.pdf
Recuperado el 23/09/16 de: http://www.fi.uba.ar/archivos/posgrados_apuntes_CAPITULO_VENTILADO RES.pdf
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M. Salvador. (2014). Turbomáquinas 1. Lima: Ciencias S.R.Ltda..
Catálogo: Ventiladores Centrífugos y Extractores en Línea, SODECA.
Catálogo: Ventiladores centrífugos –para transmisión por correas ventiladores integrados, NICOTRA Gebhardt.
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