PRESENTADO POR

CURSO BÁSICO DE

CORRECCIÓN DE DENSIDAD EN VENTILADORES

2000 R METAL BLOWE

INTRODUCCIÓN

El CURSO 2000 es una ampliación del curso 1000, un curso básico de selección de ventiladores, para condiciones distintas de 20º C y a nivel del mar. Estas condiciones cambian la densidad del aire, por lo cual, pueden necesitarse correcciones para obtener un buen resultado en la utilización del ventilador. No existe ningún misterio en cómo calcular las correcciones de densidad del ventilador (y sistema), sin embargo a menudo se ignora. Ignorar la densidad es una de las principales causas de la insuficiencia de aire. Este curso cubre las correcciones necesarias para temperaturas distintas 70º F(21º C), las elevaciones sobre el nivel del mar y presión por succión. Si usted necesita más información sobre este curso, comuníquenoslo. Estaremos encantados de enviarle los cursos siguientes: CURSO 1000: CURSO BÁSICO DE SELECCIÓN DE VENTILADORES. Cómo seleccionar el tamaño y tipo de ventilador a partir de los catálogos de los fabricantes.

CURSO 2000: CURSO BÁSICO PARA CORRECCIÓN DE DENSIDAD EN VENTILADORES Cómo compensar temperaturas diferentes de 200C, elevaciones superiores e inferiores al nivel del mar y presión de succión.

CURSO 3000: CURSO SOBRE MONTAJE Y CLASES DE VENTILADORES. Definiciones y guías ilustradas para cualquier clase y montaje. También incluye rotaciones y descargas. CURSO 4000: CURSO AVANZADO SOBRE CORRECCIONES DE DENSIDAD EN VENTILADORES. Cómo corregir la densidad para un gas que no sea aire seco.

CURSO 5000: CURSO PARA EL CORRECTO MONTAJE DE RODAMIENTOS EN VENTILADORES.

Nosotros caminamos o corremos libremente a través del aire. Normalmente ni lo sentimos o tendemos a olvidar que existe. Incluso dejamos de pensar en el aire como una mezcla mecánica de varias moléculas gaseosas que tienen un peso. Si el aire se hace más ligero es mas fácil de mover.

El ventilador cambiará su modo normal de actuación si la densidad de flujo de aire cambia. Para evitar alteraciones en las tablas publicadas, la industria de ventiladores ha adoptado una densidad estándar para la industria de ventiladores

de 0.075 libras por pie cúbico. Todas las mediciones se hacen o se ajustan a este estándar. Cuando un ventilador es aplicado a un sistema sin las condiciones de densidad estándar, deben hacerse las correcciones oportunas para obtener unos resultados exactos. Las densidades “no estándar” están causadas por temperaturas distintas a 70ºF (21º C), elevaciones por encima o por debajo de 0´a nivel del mar. Lecturas en el barómetro superiores o inferiores a 29.92” Hg, vacío parcial en el flujo del “aire”, y humedad relativa superior al 0. El curso 2000 abarca temperaturas, altitud y succión. Las otras causas de las densidades no estándar podrán encontrarse en el curso 4000. 1.10 Este curso le introducirá en uno de los detalles más importantes y a la vez más ignorados sobre la ingeniería de los ventiladores, conocer la densidad del gas en su entrada al ventilador. La palabra “conocer” se ha utilizado intencionadamente. La densidad es un detalle importante sólo cuando no está cerca de 0.075 libras por pie cúbico. Usted debe seguir las instrucciones del curo 1000, párrafo 2.20, donde se le recomendó un aumento del 10% para densidades inferiores a 0.067. 1.20 Este curso 2000 se aproxima al tema de la densidad en dos pasos:

A. En qué forma la densidad afecta al funcionamiento del ventilador. B. Como averiguar la densidad. El paso B se divide a su vez en dos niveles. Este curso trata sobre el aire seco a temperaturas y altitudes diversas, y sobre sistemas con elevada succión en la admisión del ventilador. El curso 4000 amplia el tema tratando gases y mezclas de gases distintas del aire, y aire húmedo o saturado.

2.10 Exploremos la aplicación de un ventilador hipotético pero típico con objeto de demostrar el efecto de la densidad en el rendimiento del ventilador. Localización: Wichita, Kansas (altitud media 1372`) PCME: Q=8570 PCM PE: -15” e.a. en la entrada del ventilador, 0” a la salida. Temperatura: 225º F. Aplicación: Extracción de aire limpio. 2.11 Utilizando solamente el proceso de selección aprendido en el curso 1000, usted puede intentar seleccionar un 22 ¼ C/3.

La selección “parece” buena. La velocidad del ventilador es de 2682 RPM, BHP es 25¨05. La eficacia es buena y el ventilador se fabrica.

Esta selección “parece” buena pero los ratios publicados están basados en una densidad del aire de 0,075 lb/ft3. Mas adelante le mostraremos en este curso que la condición real descrita en el párrafo 2.10 es de, 0.053 lb/ft3 densidad. También le mostraremos que esta densidad que es más baja de lo normal hará que su selección anterior sea insuficiente en volumen, alta en presión y en potencia. El ventilador seleccionado es superior al de sus necesidades. 2.20 La densidad de un gas afecta en dos puntos a su criterio en cuanto a la selección del ventilador.

1) Afecta la resistencia al flujo de aire y por lo tanto a las necesidades de presión del ventilador.

2) Afecta la potencia necesaria para mover el aire.

FACTOR DENSIDAD 3.00 Al usar cualquiera de los ratios sobre ventiladores proporcionados por el fabricante, usted debe acoplar sus requerimientos a la densidad del gas que entra por la admisión del ventilador. Todo lo que usted necesita es un “factor” de conversión para ajustar sus condiciones de aplicación a ,075. 3.11 En nuestra aplicación hipotética dijimos que la densidad de entrada es de 0,053, por lo tanto: Factor = ,075/,053=1´415 (1’42 serviría) 3.12 Ejemplos: Aire seco, 200ª F, 2000’ de elevación, tiene una densidad de 0,0559. Factor 1’34 Aire seco, 325º F, 0’ de elevación, tiene una densidad de 0,0506. Factor 1’48 Aire seco, 660º F, 1500’ de elevación, tiene una densidad de 0,0355. Factor 2’11 3.20 Para seleccionar un ventilador a partir de una tabla de rendimientos, hay que determinar primero si las condiciones de la tabla están o no basadas en el standard 0,075. A esto se le llama normalmente condiciones en “FRIO” (“CALIENTE” se le llama a la condición real a cualquier otra densidad. Esta terminología común puede causar confusión para valores inferiores a 70º F. Las condiciones normales de trabajo son “CALIENTES”. En cualquier caso, corríjalas del modo siguiente:

Si PCMR significa PCM real, no convertir.

PCM: Si PCME significa PCM estándar, debe convertirse en real multiplicándose por el factor. En este curso desarrollaremos una información más detallada sobre ello

PE: Multiplique por factor.

BHP: Seleccione el ventilador, determine el BHP para la selección y divida por el factor.

RPM: No convertir.

3.30 Aplicando la tabla anterior al ejemplo Wichita de 8570 PCM, 15” PE, el factor 1’42:

8570 PCM (asumiendo PCME) 15” x 1’42 = 21’3” PE

Seleccionando un 221/4 SQA (utilizando método de elección sin tablas, que

serán revisados en un curso posterior) podemos hacer que 8570 a 21’3” gire a 3077 RPM y 36’40 BHP. Los 36’40 BHP representan las necesidades de potencia a ,75 por lo tanto dividimos por el factor y encontramos que necesitaremos 25’63 BHP a 0,053 de densidad. Desafortunadamente, el ventilador C/3 no funcionará tan rápido, lo cual agrava aún más el problema creado al pasar por alto la densidad. 3.40 PCMR significa PCM real. “Real” representa la condición de trabajo en la que no se ha corregido ninguna densidad. PCME significa PCM estándar. Esto significa que alguien ha convertido los valores, en valores que deberían existir si las condiciones de trabajo se realizaran a una densidad fija estándar de ,075. 3.50 La interpretación correcta de la base utilizada en la determinación de las necesidades PCM y PE de un ventilador, son tan importantes como puede serlo el tipo y el tamaño. La mayoría de la tablas que se utilizan para calcular las pérdidas del sistema, tienen condiciones estándar a 0,075. El diseñador del sistema está mucho más interesado en los valores “reales” por lo que las conversiones darán como resultado PCM real (PCMR) y PE real (PER). Esto es por lo que se hace típico en el trabajo de la ventilación convertir sólo el PE ya que, repitiendo lo anterior, estamos buscando PCMR y PE estándar (PEE). Utilizaremos términos “no oficiales” como PER y PEE, para la presión estática real y estándar. 3.51 Procedimiento a seguir para el selector de un ventilador.

A. Seleccione con el PCMR especificado. Multiplique PER por el factor y seleccione el PEE resultante. Divida el HP de la selección por el factor.

B. Multiplique PCMR por el factor y seleccione con el resultado PCMR. Multiplique PER por el factor y seleccione con el PEE resultante. Divida el BHP de la selección por el factor.

NOTA: Para seleccionar tuvimos que conocer las especificaciones en las que se basó el diseñador. En ambos casos, la PE se convierte. Con los PCM, la clave de memoria es “R” de REAL (siempre)... utilice siempre PCMR. 3.60 Debemos ser prudentes en la conversión de BHP. Dividir por el factor es correcto, sin embargo, usted debería seleccionar el motor para un BHP de condiciones máximas de trabajo. Por ejemplo, la densidad del sistema puede cambiar a medida que se introduzca gas caliente en el ventilador. Antes de que el gas caliente, el ventilador puede estar manejando gas a una densidad cercana a 0,075 y a un BHP mostrado en la tabla de rendimientos para la selección. En este caso, le vendría bien un motor de arranque en frío.

4.10 En la siguiente muestra de especificaciones, ¿qué valores de PCM y de PE utilizaría usted para una selección correcta de ventilador? Ejemplos: Ahora usted ya es un experto en la aplicación del factor de densidad. Vayamos ahora en busca del factor.

A. 3705 PCMR, 1” PE a ,075 de densidad. B. 2703 PCMR, 1 ¼” PE a ,060 de densidad. C. 4000 PCM, 1 ¼” PE ambos a ,075 de densidad. D. 4000 PCM, ¼” PE, ambos corregidos por el diseñador al valor standard 0,075 pero las condiciones actuales son a 0,035 de densidad.

A. Encuentre siempre primero el factor de densidad. Factor = ,075/,070=1,07 Como PCM es PCMR, no convertir. PE dado como ,070 debe convertirse en ,075.1,07x1”=1,07” PE Por lo tanto, haga la selección para 3705 PCM y 1,1”PE. B. Factor= ,075/,060=1’56” PE Haga su selección para 2703 PCM y 1’6” PE. C. Decirle que ambos están en condicione estándar, significa convertido. Sin embargo, el factor 0,075/0,075 es igual a 1,0 por lo tanto no es necesaria la conversión. Todo está en condiciones standard justo como en las tablas de rendimiento, así que debe seleccionar 4000 PCM y ¼” PE. D Como en el punto C, el PCM debe convertirse y esta vez el factor no es 1,0, es ,075/,035=2,14. 2,14x4000=8560 PCMR. El PE se supone que está a 0,075 por lo que no se necesita ninguna conversión. Su selección debe ser 8560 PCM y ¼” PE

FACTOR DENSIDAD

5.00 La fórmula del factor es ,075/d donde, para gas seco: D=,075x530/460+TxBP/29’62xAIP/ApxSG Donde: d = densidad real a la entrada del ventilador. T =temperatura en grados F. (Bulbo seco) en la entrada. PB =presión barométrica, “Hg”. PAE =presión absoluta a la entrada del ventilador (cualquier unidad). PA =presión absoluta (la misma unidad que en AIP) GE = gravedad específica del gas. Este curso abarca T, PB, PA y PAE. Para una GE distinta de 1,0 para gases distintos del aire, incluyendo los húmedos, diríjase al curso 4000.

FACTORES TEMPERATURA Y ELEVACIÓN 6.00 Las causas más comunes que afectan la densidad son: T = Temperatura diferente de 70º F. PB = Presión barométrica diferente de 29,92 debido a la altitud con relación al nivel del mar. Los valores de 0,075’/d, debido a temperatura y altitud están dados en la siguiente tabla. Para calcular la densidad en condiciones de operación use la siguiente expresión d = 0,075’/factor. Ejemplo: densidad a 350º F y 2500’ es 0’075/1’67 = 0’45. 6.10 Para utilizar la tabla de temperatura / elevación, encuentre el valor del factor en el punto de cruce de la temperatura (vaya horizontalmente) y de la altitud (vaya verticalmente). Intente unos pocos casos… 120º f Y 3000’ = 1’22 Ahora intente estos dos casos... 800º F y 2000’= ... 180º F y 0’ = 1’21 Ahora intente estos dos casos... 800º F y 2000’= ... 190º F y 0’ = 1’23 (Válida la interpolación a ojo) 600º F and 5000’ = 2,40 6.11 Si usted encontró los factores 2’56 y 1’09% en los dos últimos planteamientos del punto 6.10, usted está preparado para intentar más ejemplos prácticos. A. (614’ elevación), 200º F, Necesitamos 5000 PCME a 6” PE. Solución: el factor de la tabla es 1’27. Utilizando las “reglas” del punto 3.20, debemos seleccionar nuestro ventilador para 5000 x 1,27 = 6350 PCM y 7,62” PE.

Nuestra lectura BHP hallada en la tabla multi-punto, tendrá que ser dividida por 1,27. B. (10’ elevación), 650º F. Necesitamos 8500 PCM a 10” PE. Solución: Aquí tenemos un problema mucho más común. ¿Es la PCM real o estándar? Aunque no sea una buena regla a seguir, HVAC se utiliza a menudo junto con la ventilación industrial y aire acondicionado. En las aplicaciones de combustión, PCM se especifica normalmente en forma de libras/horas. Estas líneas que sirven de guía pueden ser peligrosas porque una doble corrección de PCM (en el caso de 850º F) con un factor 2,09) originaría una selección que produjese un 50% de exceso de aire, dependiendo de las características del ventilador. Pasar por alto la corrección es igualmente peligroso, esta vez por no llegar a cumplir los requisitos. ”Asumiendo” PCMR, seleccionaríamos 8500 PCM a 20,9” PE. La lectura de BHP en la tabla multi-punto debería dividirse por 2,09. 7.00 Otra influencia muy corriente sobre la densidad, especialmente en sistemas de escape de gases, es la succión. Cuando la resistencia se traslada a la entrada del ventilador, la succión de éste crea un vacío parcial en la entrada. Como los ventiladores están tabulados para una densidad de 0,075 en la entrada, puede que sean necesarias algunas correcciones. Como las correcciones de presión baja son pequeñas, suele ignorarse una succión menor que 10”. 7.10 El cambio de densidad en la entrada es determinado matemáticamente por la proporción de la presión absoluta en la entrada del ventilador sobre la presión absoluta del ambiente, es decir, PAE/PA. Esto va a ser calculado para usted en la gráfica siguiente. En la mayoría de los casos la presión absoluta es igual a la barométrica, lo cual es visible en el gráfico.

7.21 El gráfico se utiliza con los factores apropiados para altitud/temperatura del punto 6.00. Por ejemplo, el factor de succión para –30” PE en la entrada del ventilador, con condiciones ambientales equivalentes a 1000’ de elevación, es 1,083. Combine este factor con cualquier temperatura en la columna de elevación 1000’ del gráfico 6.00 para que la corrección sea total.

A. 1000’, 6001 F aire, -30” SP en la entrada del ventilador: Factor = 2,07 (1000’ a 600º F tomados del punto 6.00) x 1,083 (1000’ con –30” PE del 7.20) = 2.24.

B. B. 1372’, 225º F aire, -15º PE en l entrada del ventilador: Factor = 1.36 x 1,414

(densidad = ,075/1,414 = ,053. Este es el ejemplo del punto 2.10. La interpolación de la gráfica 6.00 fue utilizada para el factor 1,36). Ahora intente usted los do siguientes:

C. 0’, 350º F aire, -13” PE a la entrada del ventilador: Factor = _________x___________=___________ D. 5200’, 400º F aire, -40” PE a la entrada del ventilador: Factor = _________x___________=___________

7.22 De se por satisfecho si usted encontró los factores 1,57 y 2,24 para C y D respectivamente. La interpolación a ojo es correcta en el caso de 5200’.