VENTILADORES.
Los ventiladores son artefactos utilizados para generar movimientos en el aire gracias al giro de un rodete con paletas que producen una variación en la presión. Se utiliza para desplazar aire o gas de un lugar a otro, dentro de o entre espacios, para usos industriales o residenciales, para ventilación o para aumentar la circulación de aire en un espacio habitado, básicamente para refrescar. Por esta razón, es un elemento indispensable en climas cálidos. Un ventilador también es la la turbo máquina que absorbe absorbe energía mecánica y la transfiere a un gas, proporcionándole un incremento de presión no mayor de 1.000 mmH 2O aproximadamente, por lo que da lugar a una variación muy pequeña del volumen específico y suele ser considerada una máquina una máquina hidráulica. En hidráulica. En energía, los ventiladores se usan principalmente para producir flujo de gases de un punto a otro; es posible que la conducción del propio propi o gas sea lo esencial, pero también en muchos casos, el gas actúa sólo como medio de transporte de calor, humedad, etc; o de material sólido, como cenizas, polvos, etc.
Clasificación de Ventiladores
Los ventiladores se dividen en dos grandes grupos: ENTILADORES AXIALES:
Son aquellos en los cuales el flujo de aire sigue la dirección del eje del mismo. Se suelen llamar helicoidales, pues el flujo a la salida tiene una trayectoria con esa forma. En líneas generales son aptos para mover grandes caudales a bajas presiones. Con velocidades periféricas medianamente altas son en general ruidosos. Suelen sub-clasificarse, por la forma de su envolvente, de la siguiente manera:
VENTILADOR
DESCRIPCION
APLICACION
Ventiladores aptos para mover grandes caudales de aire con bajas presiones. Son de bajo rendimiento. La transferencia de energía se produce mayoritariamente en forma de presión dinámica.
Se aplica en circulación y extracción de aire en naves industriales. Se instalan en pared sin ningún conducto. Utilizados con objetivo de renovación de aire.
HELICOIDAL
Se utiliza en instalaciones de ventilación, Tienen
TUBE AXIAL
rendimiento
al
calefacción y aire acondicionado que
anterior y es capaz de desarrollar una
requieran altos caudales con presión
presión
media a baja. También se utiliza en
estática
algo
mayor.
superior
Por
su
construcción es apto para intercalar en
algunos
sistemas
conductos.
cabinas
de
industriales
pintura
y
como
extracciones
localizadas de humos.
1
Tiene Con diseños de palas AIRFOIL, permiten obtener presiones medias y altas con buenos rendimientos. Las palas pueden ser fijas o de ángulo ajustable
aplicaciones
similares
a
los
TUBEAXIAL, pero con la ventaja de tener un flujo más uniforme y la posibilidad de obtener presiones mayores. Para una determinada prestación es relativamente más pequeño que el ventilador centrifugo
VANE AXIAL
equiparable.
Se trata de un ventilador con rotor centrifugo pero de flujo axial. Es decir reúne
las
ventajas
del
ventilador
centrifugo y la facilidad de montaje de un
Las
mismas
aplicaciones
que
el
ventilador VANEAXIAL.
axial con el consiguiente ahorro de CENTRIFOIL
espacio.
ENTILADORES CENTRIFUGOS:
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
DESCRIPCION
APLICACION
Rotor con palas curvadas hacia adelante, apto
para
presiones.
caudales No
es
altos
y
bajas
autolimitante
de
potencia. Para un mismo caudal y un mismo diámetro de rotor gira a menos CURVADAS HACIA
Se utiliza en instalaciones de ventilación, calefacción y aire acondicionado de baja presión.
vueltas con menor nivel sonoro.
ADELANTE
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 PALAS RADIALES
aumentar el caudal.
Empleado
básicamente
instalaciones
industriales
para de
manipulación de materiales. Se le puede aplicar recubrimientos especiales antidesgaste.
También
se
emplea
en
aplicaciones industriales de alta presión.
2
Rotor
de
palas
planas
o
inclinadas
hacia
atrás.
Es
curvadas de
alto
rendimiento y autolimitador de potencia. Puede girar a velocidades altas.
Se emplea para ventilación, calefacción y aire acondicionado. También puede ser usado en aplicaciones industriales, con ambientes
corrosivos
y/o
bajos
contenidos de polvo.
INCLINADAS HACIA ATRAS
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.
AIRFOIL
Rotores de palas curvadas hacia delante
RADIAL TIP
con salida radial. Son una variación de
Como los radiales estos ventiladores son
los ventiladores radiales pero con mayor
aptos
rendimiento. Aptos para trabajar con
industriales
palas antidesgaste. Son autolimpiantes.
materiales abrasivos, pero con un mayor
La potencia aumenta de forma continua
rendimiento.
para
trabajar con
en
aplicaciones
movimiento
de
al aumento del caudal.
Campo de aplicación de los diferentes tipos de ventiladores: Los distintos campos de aplicación que tienen los ventiladores y sus distintasclasificaciones mencionadas anteriormente son conforme a los siguientes: Por parte de los axiales: -El ventilador helicoidal: Se aplica en circulación y extracción de aire en navesindustriales. Se instalan en pared sin ningún conducto. Utilizados con objetivo derenovación de aire. Se utilizan también en la renovación ambiental de bares,cafeterías, restaurantes, Cocinas particulares y semi-industriales, bodegas,pequeños locales comerciales y almacenes
.-Ventiladores de tejado: extracción a través de cubiertas y tejados para larenovación ambiental de parkings, hoteles, talleres, instalaciones agropecuarias,etc. -Tubo axial: Se utiliza en instalaciones de ventilación, calefacción y aireacondicionado que requieran altos caudales con presión media a baja. También seutiliza en algunos sistemas industriales como cabinas de pintura y extraccioneslocalizadas de humos .-Vane axial: Tiene aplicaciones similares a los TUBEAXIAL, pero con la ventaja detener un flujo más uniforme y la posibilidad de obtener presiones mayores. Parauna determinada prestación es relativamente más pequeño que el ventilador centrifugo equiparable.
3
-Centrofil: Las mismas aplicaciones que el ventilador VANEAXIAL .
Ahora pasando a los centrífugos, los más aplicados y podría decirse queprincipales son conforme a la forma de las palas o alabes del rotor :-Curvadas hacia adelante: Se utiliza en instalaciones de ventilación, calefacción yaire acondicionado de baja presión.-Inclinadas hacia atrás: Se emplea para ventilación, calefacción y aireacondicionado. También puede ser usado en aplicaciones industriales, conambientes corrosivos y/o bajos contenidos de polvo .-Palas radiales: Empleado básicamente para instalaciones industriales demanipulación de materiales. Se le puede aplicar recubrimientos especiales anti-desgaste. También se emplea en aplicaciones industriales de alta presión. -Airfoil: Es utilizado generalmente para aplicaciones en sistemas de HVAC yaplicaciones industriales con aire limpio. Con construcciones especiales puede ser utilizado en aplicaciones con aire sucio. Radial tip: Como los radiales estos ventiladores son aptos para trabajar enaplicaciones industriales con movimiento de materiales abrasivos, pero con unmayor rendimiento .-Ventiladores centrífugos de baja presión: los que constan de motor rotor exterior tienen uso y aplicación en hostelería, parkings, tiraje de tuberías y chimeneas,instalaciones químicas y mecánicas. Algunos otros son usados también eninstalaciones de ventilación, calefacción, acondicionamiento de aire, cajas deventilación, refrigeración industrial y campanas de cocina profesional. -Ventiladores centrífugos de mediana presión: algunos muy comunes son losportables, usados para la aplicación en estructuras hinchables, publicitarias,carpas, castillos, etc. O más industriales como en aplicaciones donde interesavencer importantes pérdidas de carga. Procesos industriales y actuación endiversa maquinaria. Climatización, cocinas industriales y extracción y ventilaciónlocalizada .-Del tipo denominado ventiladores 400°C/2 horas para instalaciones inmersas: seusan para la evacuación de humo en caso de incendios, para instalaciones en lazona de riesgo, extracción de aire, humos o vapores en conducto a través decubiertas y tejados.
PROBLEMAS. Con el fin de extraer el aire caliente procedente de la nave central de unos altos hornos, se utilizan dos ventiladores axiales tipo TET/2-400. la temperatura en el interior de la nave es de 100 oC siendo la presión la atmosférica. Cada ventilador tiene su circuito independiente que conecta el interior con el exterior de la nave mediante un conducto de 400 mm dediámetro. En el centro del conducto de aspiración de uno de los ventiladores, se ha situado un tubo de Prandtl, que conectado a un manómetro de columna de alcohol crea un desnivel de 12 mm de columna de alcohol. ρ alcohol= 784 kg/m3.
1.- Determinar el punto de funcionamiento de cada ventilador, la ecuación de la característica de la instalación, el caudal másico total trasegado y la potencia de accionamiento requerida en cada máquina. Comprobar el régimen de flujo y realizar la hipótesis mas conveniente. ν aire 100 ºC = 2,324·10-5 (m2/s).
4
2.- En una reestructuración de la fábrica, se ha visto la necesidad de canalizar los gases salientes hacia una chimenea de 10 m de altura y 0,4 m de diámetro. En un ensayo previo a 20 oC se observó que cuando por la chimenea pasaba un caudal de 6000 m3/h la caída de presión era de 200 Pa. (Considerar que la curva del Sistema hallada en el apartado anterior es la característica de aspiración de la nueva instalación). Determinar el número de ventiladores que será necesario colocar en serie y/o paralelo con el fin de extraer el mismo flujo volumétrico que extrae un ventilador en el apartado anterior.
3.- Visto el comportamiento del sistema en el punto 2, se propone otra solución. Que consiste en utilizar un solo ventilador tipo CMT /4-355/145 . Comparar esta solución con la propuesta en el apartado 2 indicando las ventajas e inconvenientes de cada solución. Determinar (aproximadamente) el rendimiento del ventilador centrífugo. Las curvas características de los diversos ventiladores se han obtenido para una temperature y presión atmosférica de T = 20ºC ; Patm = 760 mm de columna de mercurio.
5
Resolución 1.
El tubo de Prandtl nos determina la velocidad del fluido, de donde:
2.
6
7
8
BIBLIOGRAFIA Y REFERENCIAS
http://www.scribd.com/doc/137267279/Ventiladores-Clasificacion-Aplicacion-y-Calculo SITEMAS Y MAQUINAS DE FLUIDOS 4Ta EDICION ROBETH FRANCIS EDITORIAL FUENTES
9
