Unidad 3 trabajo 1 - jecbhurhvch qebhevhcqefvbhefbvheqf PDF

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“UNIDAD 3”

VENTILADORES “3.1. Clasificación y principio de operación de los ventiladores. 3.2. Campo de aplicación de los diferentes tipos de ventiladores 3.3. Cálculo y selección de ventiladores.”

QUE PARA OBTENER CALIFICACION EN:

SISTEMAS Y MAQUINAS DE FLUIDOS

PRESENTA:

RIVERA HERNANDEZ EVELYNE MARLEN No. DE CONTROL: 18650468

ASESOR: L.I.M.I ELIAS E. ESQUIVEL GONZALES H. ZITÁCUARO, MICH. 27 DE OCTUBRE DEL 2020

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INTRODUCCION: Un ventilador esencialmente es una bomba de gas en vez de líquido. Por tanto: Ventilador es una turbomáquina hidráulica generadora para gases. Líquidos → poco compresibles. Gases → muy compresibles. La compresibilidad puede o no afectar al diseño de la máquina. Por lo tanto,si el gas no puede considerarse incompresible, las fórmulas desarrolladas para las bombas no serán aplicables a los ventiladores. Si el gas puede considerarse incompresible, la máquina se llama ventilador y si el gas ha de considerarse compresible, la máquina se llama turbocompresor.

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3.1. CLASIFICACIÓN VENTILADORES.

Y

PRINCIPIO

DE

OPERACIÓN

DE

LOS

Convencionalmente podemos establecer:

Ventilador. Es la turbomáquina que absorbe energía mecánica y restituye energía a un gas, comunicándole un incremento de presión tal que el influjo de la compresibilidad puede despreciarse. Turbocompresor. Es la turbomáquina, análoga a la anterior, pero que comunica al gas un incremento de presión tal que el influjo de la compresibilidad no puede despreciarse Consideraciones al efectuar cálculos: • En el cálculo y funcionamiento del ventilador el gas se supone incompresible. • En el cálculo y funcionamiento del compresor el gas se supone compresible. • El ventilador es una máquina hidráulica. • El compresor es una máquina térmica. • El ventilador nunca se refrigera porque al ser la compresión pequeña (teóricamente despreciable), el gas no se calienta. • El compresor con mucha frecuencia es refrigerado Tipos de Ventiladores: No existe una clasificación única de los ventiladores. Por lo tanto vamos a desarrollar el criterio de la trayectoria del aire, atendiendo a las dos tipologías más extendidas: los ventiladores axiales y los centrífugos •

•

Ventiladores Centrífugos: En este tipo de ventiladores 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. Ventiladores de álabes curvados hacia adelante. Adecuado generalmente para aplicaciones en las que se requiere un caudal relativamente bajo y una elevada presión. Se caracterizan por tener un gran número de álabes estrechos inclinados hacia adelante, según el sentido de giro y con poca separación entre ellos. La potencia absorbida aumenta rápidamente con el caudal. Es importante verificar que el ventilador no consume más de lo indicado en la placa de características, de lo contrario podríamos dañar el ventilador. Estos tipos de ventilador se pueden encontrar en diferentes circunstancias, como por ejemplo, “dentro de una caja de ventilación” en la que el aire debe ser filtrado (aire limpio).

o

•

Ventiladores centrífugos radiales álabes rectos: Es el diseño más sencillo y se utiliza básicamente para el transporte de materiales. Es resistente mecánicamente y muy robusto.

•

Ventiladores centrífugos de álabes curvados hacia atrás: Se caracterizan por tener álabes grandes, inclinados hacia atrás. No tienen riesgo de sobrecarga del motor según el punto de funcionamiento, como sí ocurre en los curvados hacia adelante. Las aplicaciones habituales son extracción de campanas de cocina (aire no tan limpio como los de álabes hacia adelante) incluso que podrían contener polvo.

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Ventiladores Axiales : Son aquellos en los que el flujo de aire sigue la dirección del eje del ventilador. Se suelen llamar helicoidales porque el flujo a la salida tiene una trayectoria con forma helicoidal. En general son adecuados para mover grandes caudales a bajas presiones. Se pueden llegar a clasificar según su envolvente. o

o

Ventiladores helicoidales: Son ventiladores adecuados para mover grandes caudales de aire con bajas presiones. Se aplican en aportación y extracción de aire en naves industriales. La instalación habitual de estos ventiladores suele ser en pared, encastados o en vidrio. Es por ello que son normalmente llamados ventiladores murales. Sin embargo, la aplicación más habitual es como extractor de baño, si bien consiguen mover un relativo alto caudal a baja presión. Ventiladores tubulares: Disponen de una hélice de álabes generalmente orientables. Pueden mover aire venciendo resistencias moderadas. Por su construcción es apto para intercalar en conductos. Se puede utilizar como extractor de parkings (certificado F400) o bien como ventilador de extra aportación para diferentes aplicaciones. También se utiliza en algunos sistemas industriales como cabinas de pintura y extracciones localizadas de humos.

Clasificación según la presión total desarrollada; Ventiladores de: • Baja presión: Presión total desarrollada inferior a 10 mbar, • Media presión: Presión total desarrollada superior a 10 e inferior a 30 mbar, • Alta presión: Presión total desarrollada superiora 30 e inferior a 100 mbar. (En estos últimos el efecto de la compresibilidad ya es apreciable.) Esta clasificación es meramente convencional.

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Clasificación según la dirección de flujo: Ventiladores centrífugos: Son aquellos en los cuales el flujo de aire cambia su dirección, en un ángulo de 90°, entre la entrada y salida. Se suelen subclasificar, según la forma de las palas o álabes del rotor. El principio de operación de un ventilador centrífugo es muy similar al de una bomba centrífuga. La presión desarrollada por un ventilador proviene de dos fuentes: una es la fuerza centrífuga debida a la rotación de volumen de gas encerrado en una carcasa y la otra es la velocidad impartida al gas por medio de las aspas que se convierte parcialmente en presión debido a la forma de la carcasa. La fuerza centrífuga desarrollada por el rotor produce una compresión la cual se conoce como presión estática (PE); la cantidad de presión estática desarrollada depende de la diferencia de presiones con la que el gas entra y sale de las aspas. Por lo tanto, mientras más largas sean las aspas, mayor será la presión estática desarrollada por el ventilador. Las eficiencias de un ventilador están en el rango de 40 a 70 %. La presión de operación es la suma de la presión total y la presión velocidad del gas a la salida del ventilador. Las tablas de operación de ventiladores, generalmente se encuentran referidas únicamente a la presión estática; es importante tener presente esta consideración cuando se realiza la selección de un ventilador. Se adaptan a los tres tipos; de baja, media y alta presión. Los de baja presión a veces son de tipo Siroco o de tambor. Presión: 5 mbar. Rodete: Tipo de tambor. Q = 8.000 m³ /h. n = 720 rpm D2 = 500 mm. Alabes: Curvados hacia delante (β2> 90°).

La Embocadura de entrada es una tobera de perfil aerodinámico para reducir pérdidas. Sección transversal de la caja espiral, construida de chapa reforzada con angulares, es rectangular; el rodete está instalado en voladizo. Carece de prensa estopas porque la presión es baja. Ventilador centrifugo de alta presión: Los de alta presión: Presión: 70 mbar. Q = 16.000 m³ /h. n = 2.950 rpm D2 = 700mm. Alabes: Curvados hacia atrás (β2 < 90°).

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La caja espiral es de fundición; el rodete también está instalado en voladizo. Tiene prensa estopas, porque las presiones son más elevadas. Ventilador axial de aire: Son aquellos en los cuales el flujo de aire sigue la dirección del eje de este. 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. Ventilador axial para ventilación de minas, con motor eléctrico refrigerado por aire. n = 2,900 rpm. Rendimiento: 80%(elevado). Debido a ocho alabes de que consta su rodete de s ilumino antideflagrante están diseñados como perfil de ala de avión. Ventiladores centrífugos de álabes curvados hacia delante, radiales y atrás.

Otras definiciones: 1. Ventilador. Maquina rotativa que transmite energía al fluido que circula por ella, bajo la forma de aumento de presión. 2. Caudal. Flujo volumétrico determinado para la densidad del aire. 3. Presión estática: Presión del aire debida solo a su grado de compresión. Puede ser positiva o negativa. En el ventilador es la diferencia entre la presión estática de salida y la presión tota la entrada. 4. Presión dinámica. Presión del aire debida solo a su movimiento. La presión dinámica puede ser solo positiva. En el ventilador será la correspondiente al promedio de las velocidades a la salida del ventilador 5. Presión total: Presión del aire debida a su compresión y movimiento. Es la suma algebraica de las presiones dinámica y estática en un punto determinado. Por lo tanto, si el aire está en reposo, la presión total es igual a la presión estática. En el ventilador será la diferencia entre las presiones totales determinadas a la salida y a la entrada de este.

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3.2. CAMPO DE APLICACIÓN DE LOS DIFERENTES TIPOS DE VENTILADORES. Axiales:

Centrífugos:

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3.3 CALCULO Y SELECCION DE VENTILADORES Formulas: Todas las fórmulas de las bombas son aplicables a los ventiladores, en la práctica se emplean otras que solo se diferencian de aquéllas en que en lugar de venir expresadas en alturas vienen expresadas en presiones. Por tanto, para pasar de las fórmulas para las bombas alas fórmulas de los ventiladores, basta tener en cuenta que para una altura cualquiera h se verifica:

Con ayuda de esta ecuación es inmediata la construcción de la tabla que sigue:

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Calculo y selección: En el siguiente diagrama se muestra la distribución de potencia de un ventilador: Pa Potencia absorbida por el ventilador del motor que lo mueve. Pi = Pu Potencia Interna es la potencia mecánica convertida a potencia hidráulica P = Ptot Potencia total del aire al salir del ventilador Diagrama de velocidades en las aspas de un ventilador: Diagrama que muestra la dirección de la velocidad absoluta del aire al entrar y salir de las aspas del ventilador. Diagrama de velocidades en las aspas de un ventilador: En este diagrama se muestra un aspa con la dirección de la velocidad absoluta siendo: c1 Velocidad absoluta del aire a la entrada del aspa. u1 Velocidad tangencial o periférica de los alabes en el punto de entrada. W1 Velocidad relativa del aire en dirección del aspa al entrar al aspa. c2 Velocidad absoluta del aire a la salida del aspa. u2 Velocidad tangencial o periférica de los alabes en el punto de salida. w2 Velocidad relativa del aire en dirección del aspa al salir del aspa

Triangulo de velocidad de entrada:

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Triangulo de velocidad de salida:

CONCLUSION: Cuando se habla de ventiladores, por lo regular se asocia a las aplicaciones que se le dan en el hogar. Sin embargo, el ventilador también es muy utilizado dentro de las industrias y fábricas de gran tamaño. En esos usos tiene el objetivo no sólo de tratar de mantener un ambiente a una temperatura adecuada por simple comodidad, sino que se relaciona con las medidas de seguridad por el área en la que se realizan las actividades. Los ventiladores se utilizan mayoritariamente en el campo de la climatización, ventilación y calefacción. Sus principales funciones son renovar el aire en espacios cerrados para sustituir el aire viciado por aire fresco o aumentar la circulación del aire para ventilar o refrescar. Sus aplicaciones principales son: • Climatización • Ventilación • Extracción • Calefacción • Cortinas de aire • Refrigeración • Aerogeneradores • Salas blancas • Tratamiento de aire comprimido • Máquinas eléctricas • Cuadros eléctricos

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ANEXOS:...