fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con
TRANSCRIPT
FABRICACTON Y PRUEBAS DE UN VENTILADOR CENTR]FUGO CON
ACCESORIOS Y SU INCIDENCTA EN EL TRANSPORTE NEUMATICO
OSCAR STERRA VARON
.]ESUS ANTONIO VARELA ,]ULT
Tnabajg d" Gnado pnesentado como. t3eauisito pancial pana optan al| 1íiuro de ingeni"oá-u""anico.Dinecton:HUGO SENÉN HOYOS 8..
7q lr3 ;
rililililüüilfluil[||u|ü|ruilil
CORPORACION UNIVERSITARIA AUTONOMA DE OCCIDENTE
DE ]NGENIERTA MECANICA
CALI, 1. 985
-T
6 2!,63
774
Nota de Aceptacion
Apnobado pon eI Comité de Tnabajode Gnado en cumplimiento de Ios-reqyisitos exigidos por Ia Conporación Universitaria Autónoma áeOccidente pana optan al títulode Tngenieno Mecánico.
Pnesidente deI ,Junado
.Iunado
Jurado
l-L
Cali , ,-Tulio de 1915
DEDTCAMOS A:
Nuestnos Padnes, Esposas e Hijoscon toda sincenidad pon sus
sacnificios, esfuerzos, colabonación
y empuje que nos han brindado.
l_ l_ t-
AGRADECIMIENTOS
Los autones expnesan sus agnadecimientos:
A HUGO SENEN Hoyos ESCOBAR, profeson de Mecánica deFluídos de Ia conponaciói universitaria de occidentey Dinecton de Tesis.
A GEMRDO JTMENEZ BORRERO, Asesor de Tesis, Genentede COBRES DE COLOMBIA S.A.
A ALVARO 0R0zc0, Director de pnognama de rngenienlaMecánica de la Corporacidn Uniüensitari. E. óóci¿ente.
A MATZENA, S.A.
A Todas aquellas personas que -en una u otra fonmacorabonaron en la nealizacion de Ia pnesente tesis.
l_v
TABLA DE CONTENIDO
]NTRODUCCION
NOCIONES PRELIMINARES
VELOCIDAD DEL ATRE
FLUTDIZAC]ON
A]RE LIBRE
VELOCIDAD DE LA PARTICULA
CICLONES
Ciclones Sencillos
Ciclones de Gran EficienciaCiclones de Gnan Caudal
Colecton Polic.rsióuico
Extnactones Multicelulanes
VALVULA ROTATIVA
VENTILADOR CENTR]FUGO
TRANSPORTADORES NEUMATICOS
7.
t.71.2
1.3
1.4
1.5
1.5.1
1.5.2
1.5.3
1. 5.4
1.5.5
1.6
t.7
1.8
Pag
t
3
3
3
o
6
6
II
tt72
72
13
13
18
191.8.1 Sistema . pnesidn Constante o positivo
1..8.2
1.9
t.t0t.ttt.t2t.t3
Sistema Volúmen Constante o Negativo
PRESION ESTATICA
PRESTON D]NAMICA O DE VELOCIDAD
PRESION TOTAL
TUBO P]TOT
ANGULO DE ROZA},IIENTO O DE REPOSO
pag
19
2t
27
2t
22
22
2. PROCED]MIENTO PARA CALCULO DE UN TRANSPORTADOR
NEUMATICO 24
2.t SISTEMA A VOLUMEN CONSTANTE O NEGATTVO POR
VACIO
SISTEMA A PRESIoN CoNSTANTE O POSITIVO, poR
PRESTON
PROCEDIMIENTO
Seleccicnan Ia Velocidad del Aine
Seleccionan eI Coeficiente de Annastre
Calculan el Volúmen
Calculan la Velocidad de FlotaciónCalculan Ia Velocidad del Matenial resDecto
aI aire.Calculan Ia Velocidad de1 Matenial en losductos venticales y honizontales
Calculan el Diámetno del Ducto
2.22t+
2.3
2.3.7
2.3.2
2.3.3
2.3 .)2.3.5
2.3 .6
24
26
26
26
26
26
26
26
26
vt-
2.3.7
Pag
2.3.8 Calculan la cantidad de aine necesanio
pana el tnansporte
2.3.9 Calculan la Relacio'n pnoducto/aire del
Tnansponte
2.3.10 Calculan Ias Pdndidas por el Flujo de1
Matenial
2.3.10.7 Calculan la Caída Total de pnesidn en laLínea Ventical
2.3.10.2 Calculan 1a Caída Total de pnesidn pon laAcelenacio'n del Material
2.3.10.3 Calculan la Caída Tota1 de pnesioh en laLfnea Honizontal
2.3.L0.4 calculan Ia caída Total- de pnesioh deuida
a los Codos
2.3.!t Calculan las peíndidas Debidas aI Flujo de
Aine
2-3.tt.t calculan ra caída de pnesión en los Ductos 27
2-3.11.7.1 r,a, longitud equivalente de tubenla necta pon 27
2.3.t1.t.2 El Númeno de Dia'metno s Zg
2.3.!1.!.3 El facton de Conneccidn 2g
2-3.17-t-4 E1 vaton de la caída de presión debido a 1a
Velocidad 2g
27
27
27
27
27
27
27
27
vf].
2.3.71.2 Calcr:J-a:r las p"'oaiA-s totales debidas
2-3-tl.2.t El valor de la caí¿a de pnesion de Acuerdo
a Ia Capacidad Requenida
2-3.17.2.2 El valon de la caída de pnesidn debida a Iape'nAi¿a de pnesidn Deseada
pag
al Ciclo'n 28
28
28
28
29
29
30
30
31
TTENE 33
28
2.3.11.3
2.3.1!.3.7
2.3.11.3.2
2.3.12
2.3.13
2.3 .14
Calculan ladel Sistema
Ca1culan eI
Calculan Ia
Calcu1ar otras pdndidas Totales
Ca1culan eI Val_on de Ias péndidas TotalesDebidas a las Ampliaciones
Calcular eI Valon de las pcindidas TotalesDebidas a Ias Contnacciones
28
28
Caida Total de pnesion Total
Caudal- de Aine
Potencia aI Fneno
3.
3.1
3.2
3.3
3.3.1
3.3.2
3.3.3
3.3.4
CALCULOS
GENERALIDADES
PARAMETROS DEL TRANSPORTADOR
APLICANDO EL PROCED]MTENTO TNDICADO SE
Seleccion de Ia Velocidad del Aine
Seleccion deI Coeficiente de Annastne
Cálculo deI Volúmen de la pantlcula
Calculo de Ia Velocidad de Flotacicin
33
35
38
38
vLl-1
Pag
3.3.5 Cálculo de la Velocidad de1 Material
Respecto aI Aire 40
3.3.6 Cálcu1o de Ia Velocidad del Matenial en
Ductos Honizontales y Venticales 41
3. 3. 7 CáIculo del Dia'metno del Ducto 42
3.3.8 CáIculo de Ia Cantidad de Aine necesario
para eI Tnansponte 43
3.3.9 CáIcu1o de la Relacioh Matenial/Aine 44
3.3.10 caiculo ¿e pe'naidas pon e1 Flujo de Matenial 45
3.4 CON LA APLICACTON DE CONCEPTOS Y FORMULAS
ENUNCIADAS REALIZAR LOS SIGU]ENTES CALCULOS 56
3.4.1 CáIcu1o de Ia Caída Total de pnesioh en laLínea Ventical
3.4.2 Cálculo de Ia Caída Total de pnesioh pon 1a
Acelenacidn del Matenial
3.4.3 Cálculo de la Caída Total de pnesión en IaLínea Honizontal
3.4.4 cárculo de Ia caída Totar de pnesioh Debido
a Ios Codos
3.5 CALCULAR LAS PERD]DAS DEBIDO AL FLUJO DEL AIRE 61
3.5.1 La Resistencia de1 Flujo del Aire a trave's
de Ductos Rectos
57
58
59
60
. J-:<
61
3. 5. 2 cáIculo de 1as pe'ndidas Totares Debidas alCiclcin
3. 5. 3 Cdlculo de Otnas pe'ndidas Totales
3 . 5. 3.1 Peíndida en pnesioh Total en una Ampliacioh3. 5. 3. 2 peíndida en pnesioh Total debido a una
Contnaccioh
pag
67
72
74
3.5.4
3.5.5
3.5.6
4.
4.1
4.1.1
4.1.2
4.1.3
+.2
Calculo de Caída Total (o pe'naiaa) de pnesioh
Total de1 Sistema
Cilculo del Caudal de Aine necesario Dana
el Tnansportadon
CáIcu1o de la Potencia al Fneno Requenida
pana eI Transfonmador
SELECCION DEL VENTILADOR
PAUTAS PARA LA SELECCION DEL VENTILADOR
Diseño de un Ventiladon Individual, para
Requisitos Específicos
EI Diseño de una Senie de Ventiladones para
un Rango de Requisitos
Estimacicin Razonable de Valores
PAUTAS PARA EL DISEÑO DEL VENTILADOR
76
79
81
82
B4
B4
85
86
86
88
::x
4.2.1
4.2.2
4.2.3
4.2.4
4.2.5
4.2.6
4.3
4.3.1
4.3 .2
4.3.3
4.3.4
4.4
4. 4.1
4.4.2
4.4.3
Diseño de la Entnada
Diseño del Roton
Diseño de la Cancaza
Paletas Guías en 1a Admisioh
Torque y Fuenzas de Empuje
Fuenza Centnífuga
SELECC]ON DE UN VENTILADOR ESPECIFICO
Pag
88
91
93
96
98
t0t
t02
102Generalidades
Seleccioh del Tamaño
Ventiladon
Capacidad Nonmal de
de Cunvas de Ensayo
Capacidad Nonmal de
de Tablas de Ensayo
SELECCION DEL
TRANSPORTADOR
Detenminacidn
Detenminacidn
PanJmetnos de
Seleccionado
y Tipo Apnopiado del
106
Ventiladores a pantin
t07
Ventiladores a pantin
Publicadas en Cata'logos 110
VENTILADOR A USAR EN EL
t7!
deI Tipo de Roton tIIdel Tamaño y Tipo del Véntilador!I2Funcionamiento del Ventiladon
tt6
DEL TTPO Y TAMAÑO DE UN CICLON T22
xi
5. DETERMTNACION
5.1
5.2
5.3
5.4
5.5
q.q4
5.5.2
5.5.3
FUNCION DE UN CTCLON
DUCTO DE ENTRADA
DUCTO DE ESCA'' I DEL AIRE
DUCTO DESCARGA DE POLVO O MATERIAL SECO
PERDTDA DE PRESION TOTAL (CONTRA PRESION)
Velocidad
caída de
Caída de
Aine
Determinacidn
DetenminacidnValvula
deI Aine en laPnesioh debida a
Pnesidn debida a
Pag
122
124
t25
r27
728
Entnada de1 Ciclcin t2B
]a Intenfenencia t2g
la friccidn del
138
138
ROTATIVAS 1-42
USAR EN
5.6
5:7
5'8
5.9
t29
EFICIENCIA DE SEPARAC]ON !2gVELOCTDAD CRTT]CA DE ENTRADA DEL AIRE. 131
DISEÑO DEL CICLON :-32
D]SEÑO DEL CICLON A USAR EN EL TRANSPORTADOR 13+
6.
6.1
6.2
6.3
VALVULAS ROTATIVAS
DEFINICTONES
FUNCIONES QUE CUMPLEN LAS VALVULAS
SELECCION DE LA VALVULA ROTATIVA A
6.4
6.4.1
6.4.2
EL TRANSPORTADOR
PAUTAS PARA LA SELECC]ON DE LA VALVULA
ROTATIVA
t42
143
143
143
del Tipo de Roton
de1 Tamaño del Roton y de
xii
1a
7. LABORATORIO DE FLUIDOS
EXPERIMENTO t. MEDICION DE I,AS PRESTONES DEL
AIRE EN MOV]MIENTO EN EL INTERIOR DE UN DUCTO 146
pag.
146
7.7
7 .t.r7 .!.2
7 .r.37.7.4
7 .r.5
7.2
7.2.1
7 .2.2
7.2.3
7 .2.4
7.2.5
7.3
7.3.1
7 .3.2
0bj etivos
Intnoduccidn Teo'nica
Matenial
Pnocedimiento
Cuestionanio
EXPERIMENTO
DEL AIRE EN
UN DUCTO
2. DETERMINACION DE LA DENSIDAD
MOV]MIENTO EN EL INTERIOR DE
Teonica
146
t+7
158
158
!62
0bj etivos
fntnoduccio'n
Matenial
Pnocedimiento
Cuestionario
163
163
163
165
165
t67
EXPER]MENTO 3. DETERMINAC]ON DEL CAUDAL DE
AIRE EN UN DUCTO
0bj etivos
fntnoducción Teoi"ica
169
169
169
xt_t_ l_
7.3.3
7.3.4
7.3.5
7.t+
7 .4.1
7 .4.2
7.4.3
7 .4.4
7.4.5
7.5
7.5.1
7.5.2
7.5.3
7. 5.4
7.5.5
CONCLUS]ONES
Material
Procedimiento
Cuestionario
EXPERIMENTO 4. PRUEBAS O ENSAYOS PARA
VENTI ITADORES CENTRIFUGOS
0bj etivos
Intnoduccioh Teo'nica
Matenial
Pnocedimiento
Cuestionanio
EXPERIMENTO 5. PRUEBAS O
TRANSPORTADOR NEUMATICO
0bj etivos
Intnoduccioh Teo'nica
Matenial-
Prccedimiento
Cuestionario
ENSAYOS DE UN
Pag
t7tt72
!72
t7+
t74
174
178
L7I
187
188
188
188
192
19+
198
199
2qBIBLIOGRAF]A
xl_v
LISTA DE TABLAS
TABLA t.TABLA 2.
TABLA 3.
TABLA 4.
Tabla factor de densidad del aire.Velocidad del aine pana tnansporte demateniales.
Coeficiente de.arnastne pana vaniosmateniales según la fonmá de suspantícu1as.
Coeficientes de fricción pana variosmateniales al desliza?se éobne acel?o.
Caída de pnesidn debido a 1a velocidadde1 aine standand
Capacidad de ciclones a 2,, y 6rt decaída de pnesioh
Viscosidad, tempenatura.
Coeficientes de nesistencia palraampliaciones b::uscas .
33
34
37
53
TABLA
TABLA
TABLA
TABLA
TABLA
TABLA
TABLA
TABLA
TABLA
6.
7.
8.
9.
10.
17.
t2.
13.
5.66
69
69
77
Coeficientes equivalentes de nesistenciapana contnacciones bruscas. 77
Númeno usual de álabes para vanios tiposde ventiladones centnífügos. 91
Capacidades de ventiladores, segúnespecificaciones 11S
Dimensiones de ventiladones, según sutamaño.
Tipos, tamaños y capacidad de notores devalvulas rotativas. tql
t2t
TABLA 14.
TABLA 15.
TABLA 16.
TABLA 17.
TABLA 18.
TABLA 19.
TABLA 20.
TABLA 27.
TABLA 22.
Pnesiones calculadas y medidasatCalculo de Volúmen y densidad
tout^.especrfrcos 168
173CáIculo caudal de aine
Mediciones efectuadas ensuccl_on.
Mediciones efectuadas endescarga.
Datos canactenísticos del ventilador.Datos pal?a eI tnazado de curvas canactenisticas de un ventilador.Datos canactenlsticos de un ventiladona1 varian las RpM de1 noton.
Mediciones y nesultados efectuados enun sistema negativo o en un sistemapositivo.
el ducto de
el ducto de
t8t
181
182
182
186
195
x\/r-
FIGURA !.FIGURA 2.
FTGURA 3.
FTGURA 4.
FIGURA 5.
FIGURA 6.
F]GURA 7.
}.IGURA 8.
FIGURA 9.
FIGURA 10.
FIGURA 11.
F]GURA 12.
FIGURA 13.
TIGURA 14
FIGURA 15
Por cada49100 pies
caí¿a de pnesidn.'. Ioe openact-on.
LISTA DE F]GURAS
Tipos de ciclones colectones
Cunvas Típicas de Eficiencia deseparadonés ciclónicos.
*'Ciclón de gnan eficiencia con conductode espinal.
VJtvuta Rotativa y ángulo de rozamiento
De-ta1le Genenal de1 ventiladon. .
Tipos de Rotones de ventiladon
Sistemas de tnansponte positivo ynegat j.vo ZO
Tubo pj-tot y mediciones de pnesión 2g
Cráfica cle velocidades de tnansponte 36
Gráfica de conrecciones pon nugosidadespana ductos. 47
Gra'fica de fnicción en ductos en diámetnopor cabeza de velocidad. 48
Gnáfica ¿e fnicción en pulgadas
_9
10
14
16
t7
en el cicldn a condiciones
Tipos de notones ".gúr sus aletas
Tnazado del caracol de Ia cancaza
7t
87
95
)<vLa
FIGURA 16.
FIGURA 17.
FIGURA 18.
FIGURA 19.
FIGURA 20.
FIGURA 2I.
FIGURA 22.
FIGURA 23.
F]GURA 2+.
FIGURA 25.
FTGURA 26
FIGURA 27.
FIGURA 28.
FIGURA 29.
FIGURA 30.
FIGURA 31.
FIGURA 32.
FIGURA 33.
FIGURA 34.
FTGURA 35.
Bosquejo y pnoponciones de ciclonesConexión de entnada pana ciclones.Cicldn pana el tnanspontadon
Detalle váIvu1a notativaTipos de rotones de váIvulas rotativasManómetno en rfutl
Manómetno de una sol-a nama
Cc.nexiones pana tomas de pnesián estáticaConexiones pana toma de las pnesiones
Detalle genenal de un tubo pitotPenspeetivas de toma de las pnesiones
Puntos pana medición de pnesiones dentnode un ducto cincular y u; ductonectangula:n.
Esquema pana toma de pnesiones en Iasuccl_on.
Tenmdmetnos de bulbo seco y bulbo húmedo
Esquema pana toma de tempenaturas en lasuccl_on.
Esquema pana toma de pnesionesy descanga de1 ventiládon.DetalLe genenal del ventiladon.Fonmas de ciclones
Detalle Válvula notativaEsquema de sistemas negativo y
723
126
t37
139
147
150
150
154
154
156
157
159
16 (r
166
166
en succLon779
190
191
193
positivo. 196
)<vr_r-a
RESUMEN
En e1 pnesente tnabajo se hace una intnoducción a lasnociones en el transporte neumático detallando sus difenentespanJmetnos y máquinas; luego se indican las pautas paraefectuar er cárcuIo minucioso de un tnansportadon, efectuandoy seleccionando los difenentes componentes según la necesidadplanteada, pana terminan con una senie de cinco labonatoniospar?a inician aI estudiante prácticamente en el uso de estetipo de transponte con el ventiladon y cicr<ín constnuldos y
que hacen pante de este tnabajo.
INTRODUCCION
Dentno de los estamentos univensitanios es de dominio comuh
la necesidad actual pana dotan de equifos par?a ensayos: €D
e1 apnendizaje de 1a mayon pante de las matenias y temas
que son tan impontantes y necesanios en la pneparacidn de
un rngenieno Mecánico. son e'stas Ias causas que han motivadoIa el-abonación de un equipo dedicado a una ma's fáci1 y ra'pidacompnensidn de Ia mecánica de flu{dos, en el ánea refenenreal tnansponte a gnanel pon medios neumaticos, caso panticulare1 aine, sistema que se utiliza en nuestno medio a pequeña
escala, pero con un buen conocimiento de ra matenia se pueden
tener mayores aplicaciones en empnesas locales y nacionalescon nesultados satisfactonios.
Dunante el tnabajo se hara'gn minucioso cálcu1o de
pontadon neumdtico de poca capacidad, pana pnuebas
natonio, dotándolo de un ventilador con un sistemavaniable para obtener difenentes velocidades en ely asl evaluar y comparan con los datos de
un trans
de labo
de polea
noton,
los
cálcuIos teo'nicos resultados de foí'mulas y datos de
catálogos de casas productonas de este tipo de equipo, losneales obtenidos del ventiladon, tales como: capacidad
volumdtnica, Pnesiones de Succioh y de Empuje, etc.
Pana obtenen l-as mediciones de los paraínetnos anteniones,
el sistema estari pnovisto de: Tubería de succioh y Descanga,
Tnansiciones, Reduccidn, Codos de 30o, 600 y 90o, Sistemas
pal?a mediciones de Pnesiones y Temperaturas, cicloh colectoncon su nespecniva VáIvula Rotativa, y asl:
compnobao p"odid." de pnesio'n pon longitud de tuberí" y
accesonios.
- Hacen pnuebas de tnansponte neumatico con matenialespulverulentos.
companan 1as car:acterísticas ent::e un sistema negativoy un sistema positivo.
Todo 1o antenion estand onganizado en un Manual de Labonatonio,
guÍa pana el pnofesor, detallando en cada. practica el tiempo
de elabonacicín y formatos adecuados pana la pnesentacio'n de
los infonmes pon pante de los estudiantes.
T. NOC]ONES PRELIM]NARES
Pana entnan a tnatar el tema pnopiamente dichor s€ dará aconocer la terminologÍa, conceptos y definiciones bjsicaspara Ia rápida y ficil compnensio'n del tema.
!.! VELOCIDAD DEL AIRE
Es la velocidad de1 aine bajo 1a cual no puede pnoducinse
fluidizacioh. Pana los fines de esta definicio'n, la velocidaddel aine está repnesentada pon el gasto total del airedividido por 1a seccioh tnansversal del ducto de transponte( del lecho de polvo) [=Q/g,nea.
T.2 FLUIDIZACION
Es Ia aplicacidn de aine contra solidos, formados pon
pantlculas ( a los que en 1o sucesivo se denominanj polvo),de modo que la masa se asemeje a un fluído y puede nnnipulanse
como taI. La fruidizacioh puede lognanse mediante gases o
líquidos y se emplea con muchos fines divensos tales como
Ia elabonacidn de pnoductos químicos,
calor, etc. No se detallan aquí talesmismos principios genenales nigen Iaque se use para tnanspontar o mezclan
tnansfenencias de
usos pon cuanto los
fluidizacidn, ya sea
polvos.
La fluidizacioh comenzo'a emplearse a escala industnial en
Alemania a pnincipios de la ddcada de i.920-1g30 pana e1
tnansponte de cemento a gnanel. Desde entonces se ha aplicadomds ampliamente para manipuran muchos otnos mateniales. su
pnincipio es nelativamente simple, pero su aplicacidn es
limitada porque no todos los mateniales pulvenizados poseen
las mismas canactenísticas necesarias.
Nonmalmente las expnesiones y ecuaciones dadas son para
polvos idearesr €s decin, polvos cuyas pantlculas tienentodas iguales canacterlsticas. Ejemplo: Tamaño, forma y
Peso.
En Ia pna'ctica industnial no existen tales polvos y es rana
la ocasioh en que un polvo se aproxime mucho al ideal. En
cientos polvos el voIúmen de ros gndnulos puede sen tal que
resulte pnácticamente imposible o antiecono'mico fluidizarlos.En cualquien caso siempre debenrearizanse expenimentos en
pequeña escala para verifican si es o no posible fluidizanel polvo y descubnin las posibilidades de emplean eficientey econcímicamente la fluidización y las condiciones necesanias
para ello. Un polvo
*ás canacterfsticas
fluidizable posee
deseables:
genenalmente una o
Conne fácilmente entre los dedos al tomanlo.
Tiene anistas vivas al tactor €s limpio, seco y no adhesivo.
- No es escamoso y fibnoso y no puede amasarse en nddulos.
El cemento limpio y seco y la anena fina son ejemplos de
polvos fluidizables. Algunos polvos húmedos o pegajosos altacto pueden fluidizarse a1 estar secos y en este estado
poseen generalmente 1as dema's canactenfsticas deseables.
EI az,-ícao es un ejemplo de ello. cientos materiares fibnososo escamosos que no corlnen fa'cilmente al manipulanlos aunque
son secos y limpios al tacto pueden fluidizanse expenimental
mente, pero quiza no nesulten adecuados pana tnansportanloseconomicamente usando los me'todos existentes. si un polvo
es naturalmente pegajoso, es impnobable que sea apto pana
tnanspontarlo fluidizado.
La principal ventaja de la fruidizacio'n estniba en que lospolvos fluidizados se componten como ríquidos y pueden
manipulanse como tales.
1.3 A]RE LIBRE
vohlmen de aine que ingresa
s condiciones eventuales del
en un sistema neumdtico
ambiente.
Es e1
en Ia
1.4 VELOCIDAD DE I,A PARTTCULA
Es la velocidad de una pantfcula (de polvo) en cuarquien
irrstante dado en 1a dinección de la tnaslacio'n.
1.5 CICLONES
Es el equipo usado casi universarmente como sepanadon
principal o único para polvos con un amplio nango de dimen
siones; se funda en la notacidn de 1a conriente de aine lacual, debido a la fuerza centnlfuga, lanza pantlculas hacia
1a paned del necipiente pon la cuar nesbaran cayendo hacia
l-a descanga.
El tonbellino se pnoduce por 1o genenal dinigiendo tangen
cialmente la conniente de aine hacia dentno de un necipientecilfndnico, o nás fnecuentemente ccinico, del cual se escapa
axialmente pon el ducto locarizado en el extnemo supenion.
E1 polvo necogido se descarga por el otno extnemo a trave's
de algun tipo de cienne diseñado pana evitan las fugas de
aine. Ejemplo: Las vJlvulas notativas.La e'Í'ic-te r:.ci-* cicl i:¡i.ca r.,r: i:; ce-rfie.i-ciad cl ce-r:.tar ro_i...Jori Í'i.nos.
Existen muchas fonmas de los llamados colectores cicldnicos.Entne estos estJn (Vease Figura 1 ):
Los Sencillos
Los de Gran Eficiencra
Los de Gran Caudal, Gnan Eficiencia
Coleetor Policictohico
Extracton Multicelular
El efecto centrlfugo depende de la velocidad de gino deltonbellino por 1o cual para pnoducin una determinada fuenzacentnlfuga Ias velocidades de entrada deben aumentanse con
el diainetno del necipiente; pon Io tanto aumentan l_as caidasconsecuentes de pnesidn. En ciclones pequeños una fuenza
centnlfuga similan tty por 1o tanto sepanadonarr se pnoduce
mediante velocidades de entnada y caldas de pnesioñ de poca
magnitud, aunque Ios nazonamientos genenados son mayones.
En teorla Ias partlculas de un tamaño
mayones son lanzados hacia 1a paned y
pnedetenminado y
son captunados rmientnas
-5-
FIOURA I . TIPOS DE CI CLONE S COLECTORES
ENTRADAAIRE Y
E¡lrReotAIP.E YPOLVO TUBO CENTRAL
VALVULAP.OTAIVA
t "o.ro¡
DE FoLvo
CICLON SENCILLO
ENTPáDAAIRE Y POLVO
ENIP¡DA AIREY FOLVO
ENTP.ADAY POLVO
POLVO FIN
VALVULAS ROTANUS
VALWLAP.OTATIVA
SALIDA DE rcLVO
SALIDA DE POLVO
CICLON DE GRAN EFICIENCfA
SALIOARE LIMPIO
GRUE6O
I
co LEcToR r]orJc rcLoNtco
CICLON DE GRAN CAUDAL
las pantfculas de menon tamaño escapan con el aine impelente.
1. 5.1 Ciclones Sencillos
son los que tienen fonma cdnica y pueden tenen difenentespnoponciones. Todos efectúan una sepanacidn completa desde
finos a gnanulares, usando pequeñas caldas de pnesión(hasta un máximo de: 01036 psi). Deben de estan pnovistosya sea de tolvas de netención para e1 polvo necogido (para
evitar que intenfiera con e1 flujo de aine), ya sea de una
válvu1a notativa de descanga de polvo.
1.5.2 Ciclones de Gnan Eficiencia
Las proponciones de estos ciclones, de altuna ma's bien elevaday a menudo de 40" o más de dijmetro, han sido cuidadosamente
calcurados pon sus fabnicantes y son las mismas para cualquiencapacidad.su eficiencia para cada tamaño de partlcula, y rascaldas de pnesio'n se pueden calculan. pana Ia eficienciapuede usanse las curvas (vease Figuna 2). Las cafdas de
apnesion son relati'¿amente gnandes y pueden sen del onden
de: 01144 a 01018 psi.
Entne los ciclones de gran eficiencia esta el tipo liso de
espiral (veáse Figuna 3), e1 buar se usa pana captan polvosfinos, lognando gnandes ventajas al eliminan 1o mas rafiiaa
r-
FICURA 2. CURVAS TIPICAS DE EFICIE]ICIA DE SEPARADORES CICLOTICOS
100
90
80
s70zr'J 60
9sol¡lEqotl
Sroc¡
820Slo
0
cLnvA A encrencrA DECAPTACION EN CICLON DEALTA EFICIENCIA.
cIJRVA B encrrNcrA DECAPTACION EN CICION DEGRAN CAUDAL.
r¡u¡ño DE LAS
30 40 50
PARTIcULAS I EN MIcP.As I
FI GURA 3. C¡CLOlt DE CRAN EFtCtENCtA COt CrOI{DUCTO DE ESPIRAL
SALIDAAIRE LIMPIO
VALVULA ROTATIVA
SALIDA DEt POLVO
ro
mente pos.ible 1a mayonía de 1as partícuras maÉ grluesas
arrojadas contna 1a pared de 1a poreio'n panarela, dotando
Ia seccio'n cilíndrica de un conducto espiral r gue pante desde
amiba y termina en un punto infenior at niver de la boca de
entnada. Er conducto es genenalmente de seccio'n nectangular yestá abiento hacia el intenion del cicloh a todo 1o largo,de manena que e1 polvo annastnado contna Ia pared interionentna al conducto y resbala luego po" .i hasta 1a pante coíicade1 cicto'n. La seccioh transvensal de1 conducto es de altunaconstante Pero su pnofundidad se reduce a ceno en cada errtr€firo.
El nozamiento del polvo es menor con este dispositivo, y se
reduce notabremente e1 númeno de panticulas que son nueva
mente annastnadas. Ambos aspectos importantes.
1. 5.3 Ciclones de Gnan Caudal
Las pnoponciones de este tipo de ciclones tambien han sidocuidadosamente calculados y dan ra certeza de lognan una
artlsima eficiencia con una menor caÍda de presio'n que en
el vendade:ro cicloh de alta eficiencia aunque eI tamaño
Iírnite de pantlcula es algo mayon. Tnatañdose de polvos
costosos hay en genenal menos motivos para este tipo de
cicldnr €D el cual el ahorno en potencia y en costo inicialdebe equipanar las pdrdidas de polvo r gue pana usar el tipode vendadera alta eficiencia. Los ciclones de gnan caudal
tienen una eficiencia mucho mayor que 1a mayonía de los otnos
-4
7!
ciclones, y ofrecen ventajas en los casos en que debe
ahoruanse espacio y potencia.
1 . 5.4 Colecton Policicldni-co
Estos son ciclones pequeños cuyo dia'metro no pasa de unas
pocas pulgadas. Pueden retenen partícu1as muy pequeñas y
exigen velocidades modenadas ciel- aine y cafdas pequeíras de
pnesidn. El cauoal q.ue pasa a travds de caCa cicloh por
separado es pequeño. Por: eso se les empIe.l genenalmente en
unidades *rlftiples colocadas en una placa tubular y combínados
en una cámana que l-leva un deflecton dispuesto de modo que
deposite l-as pantlculas gruesas rle polvo entnante, dejando
a los ciclones solo e1 polvo fino residual.
Es ma'.s fnecuente emplean policiclones pana tnatar grandes;
voIúmenes¡ de aine con baja carga de polvos, por ejemplo:En
sistemas cle ventilacidn y no en venrladenos sistemas de
tnansporte <ie polvo.
1. 5. 5 Extnactores Multicelulaler.;
Llamaclos tambidn extnactones centnffugos *.rcJnicos. Se
c.-mplean comúnmente para el-iminar pequeñas canti.clades de
anenilla o polvo en gnandes volümenes de aire y como tales,son mds aplicables en inritalacioiles rle calder.'as y de
t2
ventilacioh que en sistemas de tnansponte de porvos.
1. 6 VALVUIA ROTATIVA
consiste en un roton con paletas que giran dentro de una
caja con un ajuste desrizante apnetado. El noton va ce::r:ado
pon Ios lados de modo que ras paletas fonman cavidades.
cuando una cavidad queda al frente a la boca superion de racaja, necibe la canga de polvo del cicloh y 1os descanga
cuando alcanza 1a boca inferion.
Las va'lvulas notativas cumplen dos funciones:
Regulan adecuadamente el paso del polvo hacia Ia tolvarecolectora.
seIlan el paso der aine desde l_a tolva hacia el cicloh,Vease Figun; 4
7.7 VENT]LADOR CENTRIFUGO
Esta constitufdo pon un notor que gira dentno de una carcazao envorvente. La envorvente tiene Ia fonma de espiral, Iacual penmite que el aine sea lanzado de la penifenia de1
noton hacia e1 ducto, con pe'ndidas neducidas y ligenatunbulencia.
13
FfSlrRA +. VALVULA ROTAT¡VA v ATCULO DE ROZAI|IIfTO
TOLVA O CICLONCOLECTOR
MATERIAL
ANGULO DE ROZAMIENTOO DE NEPOSO.
TIVA
iiiilili!!!iuo"n'o'll ll I t!l | | i !f llu!t!!!l1
SUPERFICIE HORIZONTAL
t+
El efecto pnoducido pon un roton al giran sunge de ratendencia del aire adyacente a las caras anteniones de l_as
paretas, a desplazanse nadialmente hacia afuena como conse
cuencia de la fuenza centnlfuga, siendo lanzado desde l_os
bondes de las paletas hacia la envolvente. como resultadode este movimiento deI aine se onigina una pnesidn inferiora la atmosfdnica en el centno del notor y otna presiohpositiva en la envolvente que la nodea. De 1o dicho se deduce
que se pueden emplear no solamente como aspinadores de ainedel ducto, conectando a su boca de aspinacidn, sino que
ttambien pueden utiLizanse para descangar e1 mismo aine a
pnesion de vanias pulgadas de aguar €n el ducto conectado
a su boca de descal?ga. Veáse Figuna S.
Los ventiladores centnlfugos pueden tenen notores de dos
tipos:
De disco, son aquellos ventiladores, cuyos rotones estJnfonmados pon una o dos arañas, cada una de 1as cuales tienede 6 a 12 brazos, cada pan de bnazos lleva una aleta plana,como se ve en la Figura 6.
De paletas o
dones el roton
fija la manzana
a.
alabes múltiples, en estos tipos de ventilaestá formado por un disco sobne e1 cual va
y una conona circulan o anillo, unida a1 disco
1.5
I
EooJt-zUJ
Ju-,o
<l<izlol(JI(Jl
Hl
t¡JJJ
FtrloI
tlt
f,I|l-
d,L'
3lo-I
J
EüuJ :<-.¿-9lrl Li(Do
r6
iiíi
FtcuRA 6.TIPOS f'E ROfORESMRA VE]IITILADORES.
NOTOR DE DISCO
HACIA ADELANTE
ROTOR CON ALETAS HUECASY CURVADAS HACIA ATRAS
'17
$
mediante una serie de paletas o a'labes nepantidas a
distancias iguales; dichas paretas pueden ser curvadas hacia
atnjs y estan fabnicadas en la'mina maciza o tambien huecas
con formas aerodináicas y con anchura normal o doble con
un aniIlo intermedio pana ganantizan gran nigidez y nesistenciaa volocidades elevadas, como se muestra en Figrma 6.
1.8 TRANSPORTADORES NEUMATICOS
son aquellos que tnansportan el rnatenial fluidizado ( en
suspensioh) dentro de un ducto pon medio de una conriente
de aine de alta velocidad. se adapta mejon a mateniales que
No tengan gnan densidad y que corran fa'cilmente.
Generalmente un tnanspontadon neumatico debe tener lossiguientes elementos:
una maquina impulsona de matenial ( ventilador o bcmba de
vacío ) .
Un cicldn colector,Una vllvula notativa ( pana sistema negativo)
Ductos y accesonios de acuerdo a los nequerimientos.
Los sistemas pana e1 tnansporte de mateniales gnanulados o
pulverizados, pueden ser de dos tipos:
18
1.8.1 Sistema Pnesidn Constante o positivo
En este sistema el ventilador está situado en eI extnemo
de carga y e1 matenial pasa pon e1 ventilador hacia el ciclón,pon intermedio de1 ducto que 1os une, como se muestra en l.aFiguna 7.
1.8.2 Sistema Volúmen Constante o Negativo
En este si.stema el- ventilador está situado en el extremo
de la descarga, haciendo 1as veces de bomba de vacfo, y elmaterial- e$ aspinado y llega hasta el ciclohrmientnas que
el aine va hasta er ventiladon, tar como se detalla en laFiguna 7.
Los tnanspontadones neumaticos pueden empleanse en:
La necoleccicin de polvos o sepanación de los mismos ror':'.gi.nados
en procesos industniales.
El tnansponte de rnateniales gnanulanes, como :conchorsalvado,
negno de humo, copra, granos, hanina de sc _copon pre-expandido, etc.
19
FICURA 7. SISTEMAS DE TRAilSFffiTE POSITIVOY ftEoATtvo. I rne
MATERIAL VENTIT.ADOR
A. SISTEMA POSITIVOto POR PRESIOI{
'.['
VALWLAROIATIVA
VENTILADOR
B. gtsrEtA lrEcATlvo d pon vActo
20
MATER!AL
1. 9 PRESION IjSTAT]CA
a.aLS ta pnesl-on
y sirve pana
ofrecidas al
compre siva existente
vencer los rozamientos
paso deI aire.
en e1 seno del fl-uído
y otnas nesistencias
1.10 PRESION DINAMICA O DE VELOCIDAD
Esta pr-esioh es Ia fuenza por Ia unidad de a'rea ejercidapon el movimiento en conj unto cle un f luído sob:re e1 plano
penpendiculan a Ia dineccidn del movimiento. puede sen
conside:rada como Ia fuerza pon l-a unitlad de a'nea, ejercidapor un fIuído en movimiento, sobre un plano perpendicular
ar f1ujo, en exceso sobre 1a pnesión estatica. Esta pnesidn
se mide pnincipalmente con el objeto de de'terrninan velocidades
y caudal-es de aine.
I.lt PRESIO}í TOTAL
Es 1a pnesi<ín
sobne un plano
y connesponde
total ejencida pon un fluído en movimiento
penpendicular a la direccio'n del movimiento
a l-a suma de la pnesioh estdtica y de velocidad.
2t
1..12 TUBO PITOT
Es un instnumento que consiste en dos tubos "o.r."htoicos
unidos a un dispositivo indicadon de la ciifenencia de pnesiones.Los tubos se colocan con Ia pante de su punta panalela a l_a
dinecciJn de 1a corniente, pero con la punta en sentidocontnanio ar sentido del- movi.miento. El tubo intenion mide
1a presidn cli.námica. Er tubo extenion tiene abenturas en su
costado, normales a l-a dineccicín ,,le la conniente, de :nodo
que indique 1a presidn estatica. Ve'ase Figura B.
1..T3 ANGU]"O DE ROZAMII;NTO O DH RHPOSO
Es el angulo ent::e el- lado de1 cono formado al vacianlentamente una cantidad de matenial en una supenficie hrorizontal
y dieha supenficie, Vease Figuna 4.
2?
FIOURA E. TEDICIOI{E9 DE PRESIOil Y TUBO PITOT.
PREEON TOTAL
D
EXTP€MO OUE SE INIP.OIruCEEN EL DUcTo EN sEN.fIDoCONTRARIO AL FLUJO.
EXTREMO PARA MEDIRLA PRESION ESTATICA
PRESION VELOCIDAD
Erneuo pARA MEDTRLA PRESION TOTAL
¿fD..L\{/{SECCION AA
A
I
DETALLE DE UN TUBO PITOT
=-
PRESION ESTATICA
2t
2. PROCEDI}4IEIVIO PARA CArcUlO DE UN IRATISPORTAMR NET]¡,HTICO
En er cálcuto cle un tnanspontadon ,r"u*"ti.o, se encuentr:an
dos sistemas:
Sistema a vol-úmen constant,e o negativo r por vacfo
sistema a pnesicín constante o positivo r pop pnesioh
2.7 SISTEMA A VOLUMEN CONSTANTE O NEGATIVO POR VACIO
Los sitemas a volümen constante operan con ventiladonestnabajando como bombas de vacío.
2.2 S]ST]JMA A PRESION CONSTANTE O POSTTIVO, POR PRESION
Los sistemas a pnesidn constante dependen de un ventiladoreentnífugo el cual puede ser sencill-o o mu'Itip1e, segün elflujo de aine necesario.
Los sistemas a volrimen constante son necesaniamente estables
24
y 1a pnesi.jn en 1a lfnea depende de la cantidad del materiala tnansportan. Pon otna parte los sistemas a pnesiol constante,la cantidad de aine disminuye cuando la cantidad de materialaumenta hasta er punto que el sistema se atasca cuando existesobnecanga. Pon 1o tanto se acostumb:ra sobnediseñan tal_es
sistemas para estar seguros.
Estos dos. r¡istemas se pueden visual izan fa'cilmente en l_os
esquemas de la Figuna 7.
La utilizacicín ba'sica de estos dos sistemas se ref iere, paracuando se necesita:
Tnanspontan desde va:rios puntos a un sol_o punto, sistemanegativo o a volúmen constante.
Tnanspontan desde un punto a vanios puntos, sistema positivoo a pnesicin constante.
Existen pnocedimientos pana e1 cálculo de estos sistemas,p()r:o como son resultados de experimentaciones panticulanesde empnesas donde el tnansporte neumatico es ba'sico pana elmovimiento de mateniales, son por 1o tanto, de uso privativode las mismas y la infonmacidn al nespecto es mlnima, por1o tanto se detalla eI encontnado en eI Fan Engineering,
25
publicado pon Buffalo Forge company, sexta Edicion en Buffalo,New York.
2.3 PROCEDIMIENTO
2.3.1 seleccionan la vel-ocidad deI aire, v", necesania para
e1 tnansporte del material.
2.3.2 seleccionan el coeficiente de arnastre, fD, de acuendo
a Ia forma de l-as partfculas que conforman el materiar.
2-3.3 calculan eI volúmen, v^r y eI jnea frontal, A_, dePPIa par.tfcula del matenial- a tnansportan, según sus formas
y dimensiones.
2.3.4 calculan la velocidad de flotación, según la forma de
las particulas, Vf.
2.3.5 calcular Ia velocidad del matenial respecto ar aine,vr.
2.3.6 calculan la vel-ocidad del matenial, v*r €D 1os ductos
venticale$ y honizontales.
2.3.7 Calculan el_ diametro del ducto, d.
-.
26
2. 3. B Calculan la cantidad de aine necesario i_)ara eI
transponte. I¡la.
2.3.9 calcular 1a nelac-ion, R. producto/aine der tnansporte.
2.3.!0 calculan 1as péndidas pon el flujo del matenial:
2.3.!0.1" Calculan la calda total de pnesio'n en l_a líneaventical- , TPL.
2.3.10.2 Cal-culan la caida total de presioñ poo la acelenacioh
del matenial, TPA.
2.3.10.3 calcurar Ia cafda total- de pnesidn en la llneahorizontal , TPti.
2.3.70.4 calculan 1a calda total <le presidn debida a loscodos a no, 'IPrro.
2.3.1-1, Cal-culan 1as pe'ndi.das debidas al flujo de aine:
2.3-7t.1 calcul-an l-a calda de pnesi.cín en los ductos, Tp¿r
pnevio cJl-cu1o oe:
2-3-!1.r.1' La longitud equivalente de tubenla recta pon
27
2.3.11,.1.2 EI nrlmeno de diirnetnosrN, por cada VP de una
pulgada.
2 .3.1-1-.1. íl U1 factor de correccidn, 'l 4t,, r;.
2.3.11.1.4 El valon de Ia calda cle presión debido a l-a
vel-or: j-dad , del aine , VP.
2.3.71,.2 calcular las p.odid"" total-es debiclas ar cicr-dnTP" r mediante el calculo de:
2.3.77.2.1. E] valon de Ia calda de pnesio'n de acuendo a
1a capacidad nequenida.
2.3.1!.2.2 E] valor de la cafda rie presioñ debida a Iap"iaia" de pnesidn deseada.
2.3.7I.3 Calcular otnas i:dndidas totales.
2.3.1-7.3.7. calculan el valon de r-as p.'"aidou totales debidas
a las ampliac-iones, TPAr €D 1os ductos del sistema.
2.3.77.3.2 cal-culan el valon de Ias pe'ndidas totales debidas
a las contr:acciones, TPC: €rr los ductos del sistema.
2.3.12 Calculan la caída total de presioh total de1 sistema,Tp.
28
2.3.73 Calcular el caudal de aire, Q, nec.:esanio para el_
tnanspontadon.
2.3-t4 cafcular 1a potencia al freno, B.H.p., nequenida
pana el transportadon.
29
CALCULOS
3.1 GENERALIDADES
Pana Ia seleccicín de1 matenial- a tnanspontarr pon tratarsede un equipo cliddctico, donde er matenial debená conservanse
almacenado con la menor cantidad de problemas posibles,
tales como cambios en sus formas y propiedades físicasproducidas pon la humedad, contaminación de plagas, fraccionarniento, etc., se tomo'como base pana los cálculos elicopor preexpandido, material que es muy poco afectado pon
1os pnobremas antes mencionados y ademis de ser de facilconsecucioh, nelativamente.
Para detenminar el siste;ma de transponte r por vacr-o o porl
pnesioh: €D este caso¡ s€ tuvo en cuenta eI sistema que
necesitaná mas potencia, para que al hacen Ia prueba con
el otno sistemao Ia capacidad del moton sea suficienterlocual col?responde al Sistema pon Vacf o; ya que en e'ste lanesistencia desde el punto de succio'n del material hasta
el rotor del ventilador es mayor que en el sister,.r por
JU
presion, puesto que el ventiladon debe de vencen además,
de Ia nesistencia de los ductos, la nesistencia del- ciclón,que es de 3r' a B[ de columna de agua
Dunante el cálculo clel tnanspontadon se utili zaná eL sistema
ingleb en las unidades, puesto que casi Ia totalidad de lainfonmación al- nespecto se encuentra en este.
3.2 PARAMETROS DEL TRANSPORTADOR
se calcul-aná e1 tnanspontadon para trasegan 2.r00 lbs/h de
rcopon Pneexpand.i<lo con 6r0 Ibs/pie3 de densidad, en forrna
de esfenas de or250f' de dia'metno, para localizarlo en un
sitio cubierto.
De los datos anteriones tenemos:
cantidad de matenial a tnanspontarrw*=2. 100 to"/-f.='?,5,,1br:1T,1".
Densidad del material a transportan, !)^=6r0 1bs/pieó t.'.',a,:'::!1..1- l
Diaíretno cle pantícul_ar €D pies, dp= OrOZt pies (+ de
pulgada) . ií;e í;í)'i.'r, i:.'-. )
Ntímeno de cocios de 90o, según Figuna 7b n=4
Longitucl total de ducto venticar, L=g pies (Apnox. ) ,, ri_'', ''i:,
Longitud total- de ducto honizontal, H=0 pies
31
También se necesitan Ios siguientes datos, los cuales son de
comun cónocimiento:
Densidad standand del aj-nerlbs/piet !u= 0r075 i I,;j'.:;r/r.,,,.',j
Temperatura standand = 7 0o t' Í .,: I ':r .: I
Gnavedad Standand g = 32 ,2 píe/ seg2 {,.. , ..,.,-rl. .,-l,ll
Presidn banomdtnica standancl p = 2g r92,t de Hg ii.;r.,ri;.li,r:. I
Para 1os calculos se debe utili.zar la densidad deI aire,p/ d, comegrda con un factor detenminado pon el_ ef ecto de
1a temperatura y raa]titud del sitio donde funcionara ersistema: €fl este caüo serla con l-as de la ciudad de ca1i,puesto que el aine que se moveri no sera standard.
Debido a que el ventiladol: es una mdquina de volúmen constante;a una velocidao y negimen dado, entregani el mismo volúnren de
aine, sin impontan l_a densiclacl del mismo.
La presión estática entnegada pon el ventiladon y el caballajenequenido vanlan dinectamente con l-a densidad. La densidad
de1 aine es inver:samente proponcional- a la temper:atura absolutay dinectamente pnoponcional a la presicín absoluta.
Pon ej emplo: Para detenrrinar el facton de corneccicín delaine a 2.000 pies de altitud (27,82t'Hg) y a 400oF, se calculaasi:
32
Temperatuna Absoluta a z0oF .,. pnesidn Barome'tnica a 2.000 _=Tempenatuna Absoluta a 4000F Presicín Banométnica Standand
460 + 70 x 27r92 = 01573
460 + 400 ?_9,92
La nelacidn Tempenatura Absoluta/pnesioh Absoruta, ha sidoconvencional_mente tabulada, en Ia Tabl_a t.
Pana el caso panticulan de la ciudad de cali: s€ tiene:
Altitud'J'empenatuna
Presidn Banométnica
I'acton de Conneccicín
3.300 pies i i.l)Oj .:,_. '
77oF ;".'';'-tll
19,F2," .dg He (valon intenpolado)I '.. r '-: r'Í! . L. i(460 + 70) x 2G.52 = 0r875(460 + 77) x 29,92
con 1o cual Ia densidad conregida pana la ciudad de calisená de:
|p^cornegida = Or87S x 0r07S = 0r06S6 lbs/pie3 iir _.,;........,:-i.,..
3. 3 Apli.cando er pnoceciimiento indicado se tiene:
3. 3.1 Seleccidn de la velocidad del aine r t, Yar neCesafl-a
33
(At4H
ztIÉEJF4A
a
t1Hz
a
Í4
HR1
a)úl
t.,.,t\(Y)rl
oll,oor-+(o(Y)o(o.fJsJC')(r)
rls-{([email protected]ñ¡o@(or.l)(7) (D C\t (\t C\l
ñrocDo.+ c, rl rlñt (\¡ (\¡ ñl
oooC)(\l
@@(orl
.+JOG)rl(o Í, ot ú) (\¡ú)r.rrJ.f:f(r)OrF@rlCD (.o .+ (\l rl(D (7, í) (r) (t)
(oñrg)@ol 6| (.o tt,ñt c\¡ ñt ñ¡
ooor')É
@r.l)
o(\¡
@rl@ñl.f@ ¡1, CD rl, r{(o (o tl, tr, ú,
OO.fsIO@ú)(\¡O@.+J:f:f(I'
rl:f@lf)(^oJñlrt(Y) (r) c, (!,
o(]oosl
@(Y'
rC\I
.+(OO(n(Y)d r- c.,l l\ (Y)c-(.o(o|Í)rl)
@FO(O.JO)(O.fsrOlj+JJJÉ,¡l) C.¡ .t t.ot-lf)Jñl(") (D ci) (Y)
ooCf@
C\Iñ¡ñ¡(\l
(r) (Y) (C, (ct rl,.fO.+CDÚ't\ F\ (.¡o t-l, rl,
@(o@(fror{@úrmrlLOJ.fJ.f
oñ¡.foq)f\ll).+(Y) (r) (D (r?
ooor\
olac)(\¡
ñlOsrO(.Ot\ Cr) F- ñl f\r\ c- (.o (o r.l)
@ lf) (o o, (.o(Y)OF\Jñ¡Ú, If).f:f,J
ú, (o @ {Y)c) @ (o rf,J(t)(Y'(Y)
cloo(o
@q)(f)ñ¡
r{@(O(r)@o¡rror.fo)@t\(o(oú,@Jctt(.oñlr¡ñ¡cD(.oJú)rf)J.fJ
rl O C\l (.o(\¡OCt(.oJJG?(?)
ooOr-r)
ctt@+(\l
ñ¡F\(f)@N(f, @ (\r (o (\l@r*F-(-o(o
OJí)JO¡@.fs{@tf)'lrú)ú).f:f
E\(OC\O(Y, r{ g, @J.ffi'(Y)
ooo5
5@
r.r,(\¡
J@r{:fú)(!r si lf, O) .f6@F-(O(O
.f Ú) ñI Cf' F\o(.o(rrot\ro ú) ¡') ¡f, .+
.f C\¡ <\t ú)ú) (Y, s{ OlJ:fJC})
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E
TABLA 2. VELOC]DAD DEL A]RE PARA TRANSPORTE DE MATERTALES
}4ATERIALES T] PM
Abas
Algodcín
Anena
Asernín Seco
Avena
Cal Pul-venizada
Canbdn Pulvenizado
Caucho
Cemento
Concho Granul_ado
Icopon
L,ana
I{laíz
Oxido de Hienno
Papel
Pulpa Vegetal Seca
Sal
Tnigo
Vinuta de Madera
5.000
4.500
7.000
3.000
4.500
s.000
4.000
4.500
7.000
3.000
2.500
5.000
5.600
6.500
5.000
4.500
5.500
5.800
3.500
FUT:jNTE : Fan Engineenirg, Buf falo Fonge company, sexta Edicidn,capítuto 1B,pa[.+zo, Tabla rlo.
34
pana el tnansporte del material. La velocidad der aine es
una velocidad que debe dársel-e a1 aine pana poden tnanspontar
eficientemente er matenial. La velocidacl del aine tambien
se conoce como la velocidad de transponte deI material y es
panticular para los grupos de materiales con igual densidad,
fo::ma y tamaño de 1as pantículas; como regla genenal, rnateniales
con densidad entre 25 y 75 1bs/pie3rpueclen tnanspontarse
satisfactoniamente con una velocidad del aire de s.000f.p.m.;estas veloc.idades están indicadas en Ia T'ab1a 2 y representadas
en la Figuna I, de acuerdo con ra densidad y el diámetno de
Ia partlcula del lnatenial.
Pana el rcopor Preexpandido de 6 lbs/pieó, con partículasde 0r250'r de diámetno y de acuer"do con la Figuna 10, se tieneq.ue 1a velocidad del aire para eI tnansponte deI rcoporPneexpandido es de: 2.500 f .p.m. ('.'::..:, "i../:.ji:.:
3-3-2 seleccidn del coeficiente de Anrastne, f¿r, estepuede ser considenado como la constante de proporcionalidadentne Ia pnesión de estancamiento y la fue::za pon unidad de
a'nea sobne el cuenpo. Er coef iciente de ar?rastne, como elfacton de fríccioh están en funcidn de las pnopiedades de1
fluído y deI cuerpo ( como se expnesa en er númeno de
Reynolds), de la fonma del mismo y de l.a neracio'n con elflujo de1 aine. En Ia Tabla 3, se <la una rista de ros coefic-ientes de annastre pana cuenpos con anistas nedondeadas.
35
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33
ÍATLA ICOEFIEI{TE3 DE ARRASTiE FARA YARIOS IIATERIALES tEq'il LA FfiTA DE St'IPARrf cuLAS . ll¿1.
A - FANflCULAS CO]I ARISTAS FILOSAS 3 IH?ITDIITTT TL ilMO il ICYFLF.
PARTICU¡.AS DE FORTA BECTATf,'|LAN Cil L6 LAM A Y I .
FARTICULAS D'E FOiIT CIUXDNrcA COf, DIAIETiO D Y I.CNqTUD L.
A¡8 I' I ,l'j t¡ | 2Et I !O: l
f¿ t.t6 !.17 t.23 f .t7 l.7c 2.OO
L: D I 2 1 t e 7
f¿ o.8l o. ¡! o. iz o. ¡o o.¡¡l o.99
PARTICULA3 CIRGULARES,
PARTICULAS FORTA GOTIGA I
á - l.ll/d . o.!t (coolf¿ ¡ o.tr(!o.l
B - FARTICULAS COÍI ARISTAS REDOTDEADAS s E?EIo¡ ilL IITro ü TGYFLD!.
ilJrErRO r RErt$t¡8 to tot to¡ to. tot tot
l¿ lsrr:rr¡, ¿1. o r.o o.aa o. ao o.4t o. t5
f a ( cruxDrrcc, 2.7 t.a t.o t. I 4.2 o. tt
t7
f,l coeficiente de annastne como el número de Reynolds es
: dimensional.
El coeficiente de arnastre pana partlculas con aristasfilosas es rel-ativamente independiente del núm"r.o de
Reynolds: efl el nango emple.adcl genenalmenre y pana muchas
formas, desde laminilras hasta cubos su val-or: es de 1r0.Er coeficiente de anrastre pana cuerpos redondos tales como
esfenas y cilindnos varía con eI número de Reynolds, pero
para aplicaciones típicas cle transponte genenalmente se usa
un valon de 0r5 pana esferas y de 1r0 para cirindros.
Para eI caso del- rcopor preexpandido, cuya forma es esf e'rica,se usa: fO=0r5
3. 3. 3 CJlcuto clel- \tolúmen de la pantícula Up U
fnontal- de la Pantfcula A^, no se calculan ponp'pantlculas esfdricas como ya se habia dicho.
del a'n"a
se:: las
3. 3.4 CáIculo de la Velocidad de
velocidad del_ aire necesania para
una pantícula del material, en un
rnediante las fonmulas I y Z.
Pana pantículas de cualquien fonma:
Flotacio'n r v. r gue es la.T
mantener: en suspensidn
ducto ventical; se calcul_a
3B
vr = 6o
vr=60
f^x-o xJa
Pana pantlculas esfe'nicas :
Volumen
Area Tl.ansvensal
Axp
2E,D
(1)
(2)
Donde la velocidad de flotacio'n, vf , está dada en pies /mín;E, 1a gnavedad en pies /seg2; fo, coeficiente de a::rastne,adimensicnal; /* y fu la densidad de1 natenial y del aireen unidades consistentes; voldmen en pies cúbicos; a'nea
tnansversal en pies cuadnados y do en pies.
Los datos para el cálculo de vo, son:
go
fo
f^
= 3212 pies /s"g2 i.., I i:....'i
- 0r5 (pon sen pantículas3 .. .. r_= 6 r 0 lbs /pie " ' .',t 't:.- i'- L
. ':'
esféricas )
fu = 0r0656 lbs/pie3 (.o"r.gida)
oo = 0t02t pies '.''...j.'.,'.: ''.-.,
39
Por 1o tanto:
32.2x1or5
vo = vf x (0118 1 o165 x 1o-4 vu.)
Donde las velocidades son f.P.m.
Los datos para e1 cáIculo de 1a V", son:
4/3 * 6'o * orozt0r0656
v- = 77ots f.p.m. (?-35 j'lt,/j'Íin)l
3.3.5 Caiculo de Velocidad del Matenial nespecto al aine,
vr, como su nombre 1o indica es Ia velocidad de1 material
companada con Ia de1 aine, que en los ductos verticales es
igual a Ia de flotacioh, Vfr Peno esta igualdad no se
mantiene en los ductos horizontales. Esta velocidad en
tramos honizontales esta dada pon 1a formuLa 3:
(3)
vt=V a
770 f.p.n.
2.500 f .p.m.
(2J' r.rtltrin)
(?62 l:t,/l'Íin)
Pon 1o tanto:
0.65 x 10-4 x 2.500 )
40
770x( 0.18 +
T
vo=264f.P.m.
3.3.6 Calculo de Ia Velocidad del Matenial, Vmr €D ductos
horizontales y Venticales. La velocidad del material es
igual a la velocidad de1 aine menos la velocidad relativa.La velocidad del matenial en ductos verticales es general
mente menor que en los horizontales. Actualmente no existeuna expresión matemdtica con 1a cual pueda calcularse Iavelocidad de1 matenial cualquiena que sea. EI criterioprincipal es que la velocidad del matenial deberd sen suficientemente gnande pana eliminar o minimizan e! asentamiento
del matenial en el ducto. Pon 1o tanto el asentamiento se
admite en diseños de algunos sistemas ponque no puede
eliminarse totalmente. Algunos materiales como el canboh
mineral tienen una humedad cníticar pop encima de la cual
ocurne e1 asentamiento. En tales casos el diseñador puede
permitin alguna acumulacicín del matenial que no traigacomo consecuencia un atascamiento. Esto es aceptable en
algunos casos, pero obviamente no es satisfactonio cuando
hay nequenimientos estnictos de contaminacioh y sanidad.
Afontunadamente muchos mateniales en sus condiciones de usos
no pnesentan esta tendencia a pegarse o asentar:se en losductos. Otros materiales cuando se les contnola apnopiadamente
el contenido de humedad rpueden tnansportarse satisfactoriamente.
Las expnesiones pana el calculo de Ia velocidad de1 matenial
41
1as
1í*H
Vmr SOn fdnmulas 4
=vval3
=v.-vr
5.
(Pana ductos
(Pana ductos
honizontales )
Venticales )vmL
(4)
(s)
Donde todas las velocidades estah dadas en F.p.M.
41 aplican los valores de Va, Vn, Vf , se obtienen las V*rasi:
Se pueden usan vanios tamaños,
sistema mai econo'mico.
2.236 F.P.M. (661 i'Ít,/l'li:i).
7.730 F.P.M. (J28 t'.i+"/tiin).
pero solamente uno dana'el
Vmr
vmL
2.500
2.500
264
770
3. 3. 7 cllculo del Didmetno del ducto, d, despue's de
establecido eI esquema genenar de1 sistema¡ s€ debe dimensionarel ducto, mediante la fonmula 6 o T.
Pana sistema con ventiradon, o ffi-75
compneson: d =
(6)
Pana sistema con
42
150
(7)
Donde: E1 dia'metno del ducto, d, está dado en pulgadas ,
Ia cantidad deI matenial a tnanspo:rtan, W,n, 1b/min.
La velocidad de1 matenial, Vm¡ €D pies/min. 75 y 150
constantes de pnoponcionalidad.
Aplicando los datos que se tienenr €n ra fónnula 6 se obtiene
rr.----d =\2.330 x 35 - 3,809'' t +" ) il 6,, @rl5 :':tr)75
se usará tubenia de a6" pana faciritan pnuebas de tnanspontecon mateniales ma's densos que el escogido.
3.3.8 calcuto de la cantidad de aine necesario pana eItnansponterL/.¡ eil libnas pon minuto. se obtiene a pantirde Ia velocidad del aine, area der ducto ( v, * Ad = Q ) y
la densidad connegida del aire, segun ra fo'nmula g, donde
se aplica Ia ecuación de continuidad ( Q = V.A. )
Wa = v. x Ao x f^" (8)
Donde la cantidad de aire necesanio dana'en rb/min. La
velocidad de1 aine, Va, estj dada en F.p.M. EI a'nea tnansversal del ducto Adr €D pies2. La densidad cornegida delaire , fu,"r €rr Ibs/pie3.
43
Pon 1o tanto calculando eI valon de W" se obtiene:
W" = 2.500 x 0,1964 x 01656
a = 32 ¡27 lb/min (1j '¡A/1.;in)
3.3.9 CáIculo de Ia Relación, R, matenial/Aine.
Existe una velocidad nínima de transponte pana cada rnaterial,con Ia cual la cantidad de aine, vanla dinectamente con eIánea tnansversar deI ducto. pon 1o tanto la nelacidn entne
el peso del material y el der aine dependerá ¿el tamaño detducto. Esta nazón se llama tambiei canga del matenial y es
uno de los pandmetnos *a's significativos.
Para extnactones industniales tipo compresor standand se
puede usar una nelacidn, R 2z!, a menos que ra distanciadel tnansportador sea muy grande. pana sopladones de pnesidntipo ventiladon centnlrugo Ia nelacioh puede ser, de s:1o 6:1.
Pana mateniales que tienden a asentarse, pattenson, indicaque la tendencia es menor con neraciones bajas. pnesumible
mente cuando Ia relacioh masa/aine es muy gnande la dispersión
deL matenial es menop.
44
Las libnas del flujo deI matenial divididas pon 1as deI
flujo del aine pana un intenvalo de tiempo cualquiena, de
Ia canga del matenialr gu€ es 1a relacio'n R, Ia cual se
calcula mediante la expnesión de la fo'nmula g
IilmK = lrv-a
(s)
Donde: R daná en 1bs de matenial/Ibs de aine.
\t/m = estaná expresada en lbs de matenial/min.\¡/a = estaná expnesada en lbs de air e/min
Lo cual daná e1 siguiente valor:
35 lbs de matenial/minR=
32,2! lbs de aine/min
lbs de material_ j{g de i.atcria.i-R = 1.09 ( ,t ne - . \lbs de aire \ 'tv7 ?ig de iire t
con los datos obtenidos de flujo de matenial, flujo de aine,car?ga de matenial- es posible calculan las pe'ndiaas de pnesioñ
debidas al material y a1 aine.
3.3.10 cálculo de peídi¿as por e1 Flujo de Matenial
En los sistemas de tnansporter €s de sumo intends neducin
45
al maximo 1as péndidas pon fniccidn y Ias posibilidadesde asentamiento o atascamientor por lo tanto se deben usarductos considenablemente lisos con la menor cantidad dejuntas y accesonios. En caso de usan ductos no muy risoses necesario aplican 1as conrecciones necesanias pon
nugosidades según ta gnJfica de Figuna 10, a los valoresde las p"'ndia-s por fniccioh en los ductos obtenidos apantir de 1as gráficas de Figuras tt y 12.
una de las razones pana emplean un sistema de tnansporteneumático es que el aine puede pasan fácirmente por esquinasdonde otnos sistemas pueden hacenlo únicamente con mucha
dificultad.
sin embango ros codos pnoducen considenabres pe'ndidas depnesidn' peno sus efectos pueden sen eliminados o minimizados.Genenalmente se usa una cursvatura ra'cir con nelaciorn ¿enadios de 5 a 6. El desannollo de un codo es genenalmentediez veces el diimetno del ducto y este dato es usado panalos cálculos de las pe'naidas de pnesión.
En nesrlmen, las pe'naioas pon fnicción, son pendiaas ocasionadaspon choques debido aI cambio en la dinección del flujo o enla seccidn tnansvensal del ducto. Estas pdndidas ineluyenlas ocasionadas pon el dispositivo de entnada al sistema,pon contnacciones o ampliaciones r pop accesorios divisones
46
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17
FIGURA ll. CRAFTCA DE FRTCCION Er{ DUCTOS EN ]{UtEnO DE D!ArETRoSPOR CADA PERDIDA DE CABEZA DE VELOCIDAD.
TIIEIO DC DIITCTiOI FM GTUPERDIDI T CI¡EZ¡ DE YEI.GETD
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DIATETNO DUCTO . PULOADAS
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:¡o \ N ¡ \\ \ \ \ .\\ \ \ \N \ \ NI\É19
\ \ \\ \ \ \\\ \ \N \ \\ N
48
FIGURA '2.
PERDIDA POR FRICCION EN PULGADAS DEAGUA POR CADA IOO PIES.
.3 -¿l .6 .8 3 4 6 8rO-=;i
ii¡il--i i-i'ili'iÍiÍ-'¡ .¡oo ooo90 00080 000
70 ()()0
60 00()
50 000
4() 000
PEROIOA POR FRICCION EN PULG. DEAGUA POR CAOA IOO PIES
*t\
R
ffiPf\i\pffi)taíbÍ-,':rY#iq"?r2.3.4.6.A1
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"""[")
'tÁooo!\oo'occfioooi-;ooc./ iooo i|\,o'
ooa'/\i
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"""ilii)""t'r
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30
2o'
oFD=.-=É, loo9G
Il¡¡e7
6,lrlc¡ (
l.,l¡lE1
3
2
I
49
de flujo, pon
alimentacidn,
Proceso
codos de curvas agudas, por dispositivos de
pon sepanadones y pon cualquien equipo de
concluyendo, a Ia pnesioh o"qr.nida pana pnoducin el flujode aine a 1o lango de todo eI sistema, Ia enengla debená
suministnanle Ia acelenacidn al matenial tantas veces como
sea necesanio Pana elevan eI matenial a la distancia requenida;Para vencen 1as fuenzas de fniccidn debidas al deslizamientodel matenial a lo rango der fondo de Ios ductos honizontar_esy al pasan e1 matenial pon 1os codos. Esta enengfa es dada
al aine pon eI ventiladon y a ra vez es tnansmitida almatenial como sea nequenida.
peso a el flul¿o es igual a 1a
pon libna de1 fluídorlas expnesiones
varias pdndidas asociadas con 1os
del matenial en las difenentes
La enengf. "t pie-Libna, utilizabre de una libna de aine,
es numénicamente igual a la cabeza total en pies de aine,puesto que de una pulgada de agua se obtienen 69.4 piesde ainer la en"ngf" es una unidad de peso de1 ainer €s 6914
Teniendo en cuenta que 1a suma de Ia enengla potencial ycindtica en una unidad de
cabeza total en pie-Libna
pueden sen deducidas pana
nequenimientos de enengla
etapas.
50
veces su pnesidn totar (TP) medida en pulgadas de agua. La
nata de la enengía que puede sen obtenida de1 aine es iguala Ia nata de1 peso deI flujo del aine ( [L ) murtiplicadapon 69.4 veces er canbio de la pnesio'n totar (Tp). La natade 1a enengla que debe ser usada depende der tnabajo suminis
trado al matenial. Dividiendo Ia nata de enengla suministnada
al matenial pon 69.4 veces la nata del peso der flujo delaine 1a peírdida total de pnesidn sufnida pon el aine.
La nata de1 tnabajo dador €rr la elevacicín de una nata de
peso deI mateniar ( \¡V rn) en libnas pon unidad de tiempo a
tnavds de una distancia ventical (L) en pies es: Wml en
pie-libna por unidad de tiempo. pon lo tanto, ra pnesioh
totar (TPt) en pulgadas de agua, la cual debe sen cedida
pon eI aine, está dada en 1a fo'nmula 10.
TPL = (10 )69.4Wa 69.4Wml = RL
Donde R
pándidas
.l
= Wm/Wa . En esta expnesidn no se incluye laspon fniccidn.
similanmente, la nata der tnabajo dado en Ia aceleracidndel material a una velocidad dada (vm)
""rWm x vzmlzg.
La péndida totar de pnesidn cornespondiente (TpA) esta'dada en Ia Fo'nmula 11.
51
TPA - Wm Y2m/ 2gt
-R Ym'/2s luR(VP) (11)
69.469,4 w a
La expnesicín vm2/2g x og.l+ puede sen igualada a la pnesioh
de velocidad ( vP ) der aine, pero solamente si la velocidaddel matenial ( vm ) es igual a la velocidad del aine correspondiente a vP. Esta péndida es suf:rida pon eI aine cada vez
que er mateniar deba sen acerenado desde el neposo a lavelocidad connespondiente a vp. En nesúmen la acelenacidn
oniginal, hay siempre una reacelenacioh despue's de cada codo,
panticularrnente despue's de una elevacioh.
EI tnabajo dado para vencer ra fniccidn es igual a la fuenza
de fnicción (Ff), pon 1a distancia (HrL, o c) sobne Ia cuar
actúa. La fuenza de fniccioi es igual a Ia fuenza nonmal
(Fn) nultiplicada por un coeficiente de fniccidn (f). Este
coeficiente depende sobne todo si eI matenial esta en r?eposo
o en movimiento. Los coeficientes de fniccidn estaticabasados sobr:e la medida deI ahgulo de deslizamiento estah
listados en l-a Tabla 4.
Asumiendo 1o dicho pon Fischen, ttQue er coeficiente de
fniccidn pon desliza¡niento no difiene matenialmenter r s€
puede carculan 1a fuenza de fniccidn conociendo Ia fuerzanonmal. Esta fuenza nonmal vaniand dependiendo del peso
52
TABLA 4. COEFICIENTES DE FRICCION (f) PARA VARIOS MATER]ALES
AL DESLIZARSE SOBRE ACERO.
MATERIALES f f
Algodcina'Almidon (polvo)
Anena muy fina
Annoz
Avena
Azufre Pulvenizadoa
Bagazo Humedo
Cacao (gnanos)t
Cafe ( gnanos vendes)
Ca'scana del Maíz
Caucho Gnanulado
Certento
Cenizas
Coque Pulverizado
Génmen de Maiza
Genmen de Tnigo
Hanina Cereales
Hierba
Leche 'en polvo
Madena seca
0.4
1.0
0.6
0.4
0.4
1.0
1.0
0.5
0.5
0.4
0.7
0.8
0.7
o.7
0.5
0.6
0.6
0.6
1.0
0.4
40
35
100
50
26
50
4
37
42
45
23
95
42
25
25
32
44
!t40
23
53
TABLA 4 (Continuacion)
MATERIALES,P
Ylalz Silvestne
Malta seca
Mica gnanulada
Piedna caliza pulvenizada
Pigmentos de Oxido de Hienno
Sal Gnanulada
Salvado, afnecho
Soya Molida
Tabaco
Tnigo
Yeso
0.4
0.4
0.7
0.9
0.8
0.6
o.7
0.7
0.4
0.5
1.0
45
32
13
85
25
81
2t
34
16
34
142
f-
f-Adimensional
Ib/pie3
54
debido a Ia fuenza de gnavedad o a ra fuenza centnlfuga.
Aunque el aine separe cada pantlcula de Ia pndxima, elpeso total en reposo debe sen cangado pon e1 flujo en eIducto horizontal.
similanmente, en los codos una fuenza nonmal sera desanno
lIada en fonma equivalente a la fuenza centnlfuga de1
matenial siguiendo la cunvatuna. En genenalrla pnesidn
nequerida (TPf) para vencer ra friccicín de deslizamientopuede sen expnesada asl, segdn fdrmula 12.
Tpf - Ff (H, L o C ) _f Fn (H.L. o C) $Z)69,4Wa 69,4\y'a
se ve que esta pdndida es independiente de la verocidad
excepto pon e1 coeficiente de friccioñ f.
La cabeza nequenida (TPggo ) en pulgadas de agua para mover
eI matenial alnededon de una cunva de goo se calcuLa en lafónmula 14.
La pnesión nequerida(TPH) pana moven eI matenial sobre una
distancia honizontar (H) en pies es dada en la fo'nmura 13.
rrp'- f WnH _ fnH (13)
69.a\¡/a 69.4
55
TPsoo- f (cr)c t iÍr R(vp)og.4vda
(14 )
Donde Ia fuenza centnlfuga (cF) es igual a Vm* vm2/gr yel penlmetno de ra cunva (c) es lfr/2. E1 nadio de la curva(n) es tomado desde el extenion. una ,r., *ás la expnesidntv'm/ (29 69.4) puede sen igualada a ra pnesicín de vel_ocidad
(VP) del aine solamente si Ia velocidad de1 matenial(Vm)son
iguales a la velocidad del aire. Ellas no son igualesrpenoeI ernor puede ser considenado un mingen de segunidad y se
obtiene asl la fdrmula 15.
TP9O" =f x Wm Y2mlgn x fn/2 -fxiíxRxvm2/2g (1s)
69.4 x lrla 69.4
Todas las cuatno péndidas, debidas aI flujo del matenialvanfan dinectamente con la nelación matenial aine. Las
pdrdidas en flujos venticales son pnoponcionales a la elevación y 1as péndidas en flujos honizontales son proponcionares a Ia longitud del tnamo. Las peíndidas en los codos
son pnoponcionales al ángu1o de la curvatuna. La acelenacio'ny las pe'oaiaas pon codos estjn nelacionadas con la velocidaddeI aine.
3.4 con Ia aplicacio'n de r-os conceptos y fónmulas ya
56
enunciadas se pueden nealizan 1os siguientes cálculos:
3.4.1 Cátcuto de Ia Calda Total de pnesidn en Ia llneaVentical
Se calcula aplicando la fdnrnuta 10 asl:
TPL= RL
69.4
donde:
TPL = caída total de pnesidn en Ia llnea ventical en
pulgadas de agua.
R = tln/bJa = Relacio\r lbs de matenial/lb de aine
L = Longitud del ducto ventical en pies
69.4= constante que da ra equivalencia en pies de aine de
una pulgada de agua
Se tiene:
R - tpe lbs material/Ib de aine t r ,or ffi' ;i::r'j* )
L = g pies (Zr4j f.ft)
57
TpL = RL - 1,09 x 8r = o.!2 pulg.de agua (oroo, Mt rtgua)69.4 69.4
0 sea TPL = 0.12 pulg. de agua (OrO0] Mt cie agua)
3.4.2 CáIcu1o de Ia Calda Total de Pnesidn poo 1a Aceleración
deI matenial, TPA.
Se calcula aplicando la fo'rrnuta It asi:
rp -R Y2m/2gttA
69.4
Donde:
TPA = cal¿a total de pnesidn pon la acerenaciohr €D pulgadas
de agua.
Vm = Velocidad del matenialr €r] pies pon minuto, para
ductos honizontales Vm" y pana ductos venticales Vm,
g = Acelenacidn de Ia gnavedad, en pie/seg2
Se tiene:
R = 1,09 lbs mat/lb de aine ( l rog Kg i,lat ./Kg de aire)g = 32,2 píe/seg2 = !!5. 920 pie/mi n2 (jj. 556 tit/nin1)
58
V*H = 2....13i, FPM en el ducto honizontal (681 Ht,/min)
V*L = 2000 en eI ducto ventical (6tO Mt,/min)
Solo se haná el cáIcu1o para el ducto ventical ya que en
e1 sistema elegido no hay tubenia honizontal.
ttTpA _ R V'ml29 _trlg x 2000'/2 x tts.g2o = 3.33" ==:=69.4 69.4 (01005t4tAgua)
3.4. 3 CáIculo de la CaÍda Total de pnesio'r, .r Ia Línea
Honizontal, TPtt.
En este caso, TPH = 0 ya que no se va a usar tubenla honi
zontal en er sistema elegido para eI cálcuIo, cuando sea
necesanio se puede calculan mediante Ia Fo'nmu1a 13rasi:
TPtt fRH(13)
69.4
donde:
TPtt = Caí¿a total de pnesioñ en la llnea honizontal en
pulgadas de agua.
Coeficiente de fniccioñ, adimensional
59
H = Longitud ducto honizontalr en pies
R = Relacidn lbs de mat/lb de aine
TPH=Q
3.4.4 cJlculo de la calda Total ¿" po.siJn Debido a ros
Codos. a no, TPno.
Se calcula mediante 1a fdnmula 15 asi:
Tpgoo = Ji tn* vÍt2lze6s.4 ( 1 5)
donde:
TP90o = calda total de pnesidn debido a un codo de g0o
en pulgadas de agua.
f = coeficiente de fniccidn, adimensional, ver Tabra 4.
R = Relacion lbs de mat/lb de aine
vml, = velocidad del matenialr €n e1 ducto venticarr €n
pies/minuto (FpM)
g = Acelenacicjn de la gnavedad en pie/min2
Se tiene:
I = !.1416
60
f = 0.7 de Ia Tab1a 4
R = 1109 1bs mat/lb aine (t rO9 Kg de mat.,/Kg de aire)VmL = !.730 FpM (rZB Mt,/min)
g = 32.2 pie/seg2 = rls.920 pie/min2 (35.556 Utlmió
o sea:
TP90o= Iíxf xR^y2m/2g69.4
Tp900 = !.1416 x 0.7 x 1.0g x t.7go2lz x 115.g20
69.4
' Tpg00 = 0.45 pulg de agua pon codo a g00 (orol Mt agua)
Ahona como el sistema tiene 4 codos de 90o, ta pebaida totalde pnesidn poo estos codos
".o"',Tp90o = 0.45 x 4 = I.tgO pulgadas de agua (OrO4 üt agua)
3. 5 CALCULAR LAS PERD]DAS DEBIDO AL FLU.]O DEL AIRE
3.5.1 La Resistencia del Flujo der Aine a tnaves de ductosnectos, expnesado como ,rtru. pebdida equivarente de cabezaen pulgadas de agua < atpl , puede sen deter,¡ninada a pantinde Ia velocidad de cabeza equivalente (vp), la longitud (L)y el diámetno equivalente (D) pon medio de la fdnmur_a 16.
61
Pana cualquien ducto nendondo necto:
Atp = f Lt vp (16)df,
Er facton de pnoponcionalidad (:li) es conocido como el factonde DARCY , el cual es un gr?upo adimensional que nelacionaotnos dos grlupos adimensionares: La nazón entne la péndida
de cabeza totat entne dos puntos y 1a cabeza de verocidady Ia nazoh entne Ia distancia de este punto y alguna dimen
sión canactenlstica que deter,¡nina la velocidad. Este factorestá en funcioh de ra viscosidad, nugosidad y otnos factonessignificantes que influyen en la nesistencia deI ducto aIfluj o .
La gnafica de la Figuna 10 da los factones de corneócicínI
( ÜT ) aplicado a N, debido a las nugosidades de ros ductos.Et coeficiente de fniccidn (f) puede ser considenado como
la cantidad de pdndida de velocidad de cabezardividido pon
Ia cantidad de dia'metnos. su necíproco (N) es Ia cantidadde dia'metnos pon cada p.'oaia" de una velocidad de cabeza,eI cual se puede determinan a pantin de Ia gna'fica de IaFiguna 11.
Queda establecida la fdnmula 17
f = 1
N
Pon 1o tanto Ia ecuacioh ¿e
ft7)
Ia fo'nmula 16 se tnansfonma en
62
la fonmula 18.
Atp (18)
La enáfica de 1a Figuna
pdndida pon fniccicín en
y nugosidades pnomedios. EI facton apnopiado de Ia gnjficade 1a Figuna 10 se usa para connegin otno gnado de nugosidad.sin embango no hay un camino simple para aplican Ia connec
ción de nugosidad. Esta limitacio'n no tiene impontancia en
aine acondicionado peno puede ser una fuente de enron significativos pana altas tempenaturas o pana gases que no sean
aine. Este gnáfico Posee muchos aspectos favonables incluyendouna convensio'n caudal-velocidad a diainetno det ducto.
En mecahica de fluídos, 1as pdndidas pon fniccioh en elducto se define, como una energía de disipacioh que nesultadel- desplazamiento nerativo, o roce que ocunne cuando hay
un gnadiente de velocidad. sin embango una pe'ndida pon
choque nesulta cuando hay cambios nepentinos en la velocidaddebido ar cambio det inea tnansvensar del ducto o al cambio
de dineccio'n del flujo.
cuando hay un cambio bnusco en el ducto, las pe'ndidas pon
=!N
t2
el
es una forrna pana determinan Iaducto, basada en aine standand
63
choque pnedominan sobne las..ttperdidas de pnesÍon vanian
cuadnado de la velocidad.
pe'ndiaas pon fnicciofi y lascasi exactamente como eI
Pana cambios gnaduales las pdndidas pon fnicción son más
significativas y eI exponente de Ia velocidad es ligenamentemenor que dos. La fonmacidn de tunburencias es un pnoceso
en el cual una pante de la energía del flujo se convienteen Enengía cinetica Rotacionar, la cual se armacena en Iaturbulencia, hasta que es necuperada en fonma de enengla
de pnesioh o se tnansfonma en calon pon friccio'n . Estepnoceso no es contlnuo y es en genenal una fuente impontantetanto de nuídos como de pe'rdidas pon choques y fniccidn.
Pon 1o tanto eI cálcu1o de las pdndidas debido a1 flujo deIaine, ( A tp) se efectda en base a Ia fdnmula 19.
AtP =Lt (18 )dT
Donde N, el ntlmeno de dia'metnos pon cada peíndida de cabeza
de velocidadrtomada de ta grdrica de 1a Figuna ltr €n base
a un diámetno de ducto d = 6'y una velocidad del aire v_=
2.500 FPM¡ s€ obtiene N=46 (adimensional);Ltrla longitudde1 ducto incluyendo ras longitudes equivalentes de roscodos, la cual es:
VP
64
codos, 10 cual es:
Lt=l+H+L. donde,
L = Longitud ventical- = Br = !2"/pie x gr = 96" (zr 4t Frc)
H = Longitud honizontal = Q
L" = Longitud equivalente de ducto necto por cada codo a9oo = 6tr x 1ó = 60", como son cuatno (4) codos sená,
L. = 60rr x 4 = 240rr, pon 1o tanto (61-1t)
Lt = 96rr + 0 + zq}n = 336rr; (Br5 l,tt)d, el diainetno de 1a tuberla, que es: 6r'; Orl5 Ut)
f, es eI facton de conneccioh pon nugosidad deI ducto,aplicado a N y determinado en Ia grlfica de ra figuna 10
con Ia velocidad del aine (va) y el acabado superficial delducto pana este caso Va = A.S0O FpM y con supenficie muy
pulida¡ €n un dialetno de 6,,, se obtiene; T =I.25 (adinen
sional )
vPres la caída de pnesioh ¿eui¿a a la velocidad del aineque se detenmina en base a Ia Tabla S.
Con Ia Va = 2.500 FpM, se obtiene: Vp=0r39rtde agua,aplicando estos datos en ra fo'nmura 1g se obtiene:
TD - t x 336".rD= x 0.39 pulgada de agua46x6rrxtr2l
65
ltl)2 1f,3 1)4 I)sl
)6 1)7 1)8 1rsl
i?li3 lt4 lrs
I16 |t7 lt8 IrsI
zo¡¿1 |
22 I
23 I¿4 1zsl¿6
I27 I28izel10 1
iLl13iJ4 .l35'.,"116 l
t3itsl10 1+rl72 1
43 114 Ilsl16 1
17 l38 Ilsl50 1
51 |
TABLA 5. GAIDA DE PRESION DEEIDO A LA
A PARTIR DE: Vr |OO5\F
lvt;;i ¿¡aq
VP VP
4co53669480r896981
1 0601 1331201r 266r 3281 387
_i 444 _1 4981 551i@21 G511 e9917461 79tÍ 8351 8'79t 921r 9622003241220812t 1921572r 9322302260?30123352369240321362169
._?s9125332563259525,2626s626A72716274627752AO42:33?7_36,0
o.s2o.53o.54o.55o.s6o.57o.s8o.59o.50o_61o.62o.63o.64o.55o.66o.57o.68o.69o.70o.7ro.72o-73o-74o.75o.76o.77 -.o.78o.79o.80o.81o.82o.83ó.a+c.85c.85o.p7o.88o.89o.90o.9ro.92o.93o.94o.95o.96o_97o.98o.991.OO1.Ot1.O2
283829t 62_Q43297029973C2430so30763f 02312731 533r 7932043?_29
=?543?79330333273351.35 /533983422_"4453468_?4gf35r 43537356035823604352535s73S693e9037093'72937583'7793800
.3A213442386338843904392439453965?9854005.t+OZ5¡¿045
1.O3l.o41.O5r.06r.o7r.o81.O91 .10r.t 1
1 -12I.r31.141.15
4t 03412311 42416.24t 8t420042191238125742764?9543+44552¿350¿368¿:i85440541?3114241ú14784495451 3453t454945664383450t461 9453646531671¿ogg47o547224'7394756477347904306¿,82314404855147348894905¿,9?l49381.¿54
.r6
.17
.t8
.t9
.20
.21
.2?1.23.1.241.25r.261.?7
-?8.29.30-31.32-33.34
r.351.351.371.381.39r.401 .411.421.431-44t.451.461.471.481.491.50l.5t1.521.53
66
YELOCIDAD DEL AIRE STAI{DARD.
V¡ VELOGTDAD Fpt
VPgCAIDA PRESION EN PUISADAS DEAGUA
VP
.54
.55-56.57
1.58.s9.60.61.62.63-64.65.66.67
1.68.1.e9r.701.711.721.731 .741 .751.761 .771-7Ar.791.801.81r.821.831.841.851.861.A71.89r.e9r.90r.9t1-92f .93r.941.951.961.971.98r.992.OO2.O1?_.o?2.C32.O4
VPV V VP V
49704996soo2501 I50345050so66-a)825C985rt451 2951 44sJ 5O-5175sr 9fs20652225237s2535?085?33s,298531 35328534353595374s3a85¿O3541 I54335447546254-t75¿9155c65s2lss35s5so5554557955935508ss23s6375651566456785S92s7065720
2.052.062.O72.082_092.10z.tl2.122.132.142.152.162.172-182.192.202.?12.22?_.232.242.252.262.272.2A2.292.302.31
".322-332.342.352.362.372.382.39?.402-412.422.432.442.452.462.472.4A2.492.502.602.702.802.90 -3.og
5734574457625-176s7905804581 7s83l5845s85958'7253365899s91 3592759405954r'957s981i?9450086021so346'0!75061607460876l oo51 1361 2861 4061 535f 6661 79619262056,21752306.243625662596.2A26.2946307632063326458658167o.268206937
3.lo3.203.303.403.503.603.703.803.904.OO4.ro4.20r-.3Oq.qo4.so4.604.704.804.90s.oo5.ro5.205.305.405.505.60s.705.AOs.905.O06.106206.306.406.506.606.706.806.907.OO7.so8.OO8.509.OO9.so
ro.q)r l.oor 2.oo| 3.OQr 3.61| 4.OO
7051716,472757385749275997'70,47AO779C980r o8l 09620883C5840rs.19685908ó834774
's365e9559C4491 33t2209307-=?929477_J:ibz9545972898t O93919972
r oc52lol32i0210r 0239r 0366104441 0520r c596r c358113281 16;'612015r23441 26651 3283
-r 38741 44401 47751 49a6
TPO = 0138 pulgadas de agua(OrO09 i,lt de agua)
Los ciclones son normarmente dimensionados de acuendo a La
capacidad nequerida y a la caída de pnesioh total deseada.
3.5.2 CJlculo de 1as
TP .¡cl-'
La capacidad es expnesada en
limpian. La calda de pnesión
en Ia pnesio", tot-t entne laexpnesada en pulgadas de agua
peb¿i¿as Totates Debidas aI Cicloh
.t-pr-es cubicos/min de gas a
está definida como ta peíaida
entnada y la salida del cicldn,a las condiciones de openacicín.
La eficiencia de captacioh de ros cicrones estj en funcio'n
de la velocidad der gas ar cnean Ias fuenzas centnífugasintennas. Pana un tamaño detenminado de cicloh un incnemento
del caudal de gas, incnementaná la velocidad y ra fuenzacentnÍfuga en su intenion, nesultando una mayor eficienciade captaci<ín. La caída de pnesioh, sin embargor tambieh sena'
mayon. Puesto que Ia eficiencia de captacidn no aumenta sinlírnite como 1o hacen Ios c.F.M. der gas y la caída de pnesioh,no es pra'ctico sobnedimensionan el cicloh en un intento de
mejonan su funcionamiento. Los ciclones son seleccionadospana manejar un flujo nequerido de gas a una caÍda de pnesidnde 6rt de agua o menos.
67
si er gas es aire seco a condiciones standand (zOoF y
29-92n Hg de pnesioh banometnica), ra caída de pnesioñ p-nu.
un cicldn de cualquien capacidad, se carcula con la ecuacioñ19.
Tpci,std = g. , 3u )2 (1e) (AAF cycLoNE)
donde:
TPci'std = caida de pnesidn en pulgadas de agua
a = Volúmen del gas pot? minuto (C.F.M. )
Q6 = capacidad tabulada a 6'' de caída de pnesioh,
según tabla 6.
si el gas no es aine standand, la caída de pnesio'n debená
sen calculada mediante la ecuacio'n ZO.
Tp"i = 4.08F0'84 *,t 0'61 x Tpc,std (20)
donde:
TP. = Caida de pnesio'n connegidaren pulgadas de agua
f = Densidad del gas ¡ en lbs/pie3.
,/L = viscosidad absoruta der gas a 1as condicionesde openacioh en lbs/masa) lpíe/seg.
68
TABLA 6, cnpacIDAD oe clcLonEs A 2,'y 6,, oe clton oE pnEstot¡.
cAroA mElpt zo' cIU\ ¡n¡gn ro'trlrly
CAPACIDAD CFI CAPTGIDAO GFI
4055658095
1051201351451601751852002!522524025526528029530s320335345375
60106166239325424537663802955
t,t2!1.300I.4921.6971.9162.O972.3932.6522 .92t+3.2093.5073.8194.1434.4825.198
104184.288..415
"gg.s738934
1.1531.3951.6601 .9492.2602.5942.9523.3323.736r+.1624.6!25.0855.5816.0996. 6417.2067 .7949.040
TABLA 7. V¡scosIDAD, TempeRnruRA.
crD Fmt to' arn. Fr!üx c.o'¡'TG
GAFIGDTD GFI CF'GIDID GFI
400425455480505535s60s85615540665695720745775800
5. 9676.7897.6648.5929. 573
10. 60811.69512.83514.028t5 .27 s16. 57417.92619.33220.79022.30323.867
70.37711. 80713.32914. 94316.64918 . 4l+820.33922.3222\.39726. 56528 .82531.t7733.62136.15938.?8741. 508
YIECOEIDTD TEIPETATIRA
roc.ot20.t12?.o|l3.Ola+orto.otco.oIt?.or?l.ot3?.otmo¿to.o22LO
ocF70
roorto2002¿OlooItoaootootoo700¡oo
69
TP.irstd = Cafda de pnesioh a condiciones standand¡ err
pulgadas de agua.
Esta caída de pnesioñ, Tp.i, tambieh se puede calcuran me
diante el uso deI monograma ae gna'fica en ra figuna 13. La
calda de pnesiJn debida ar cicldn, calculada usando ragnáfica 5, se calcula de la siguiente manera:
Datos: Q = 2.500 F.p.M. x 0.1964 ft2 d 490 c.F.M. (tt+ l;,tT/nin)T = 77oE (e5cc)
caída de pnesioh deseada: s' de agua ( ), t5 ltt cie agua)
se selecciona un caudal de aine pnoi<ino superion al caudala utilizan (490 c.F.u,.) en Ia columna de 6'' de calda de
pnesicin de Ia tab1a6, o sea 565 C.F.M.
Se calcula:
( Q )2 o sea ( 490)' = (0.g6)2 = 0.74q 565
se localiza este varon es Ia escala honizontar der nomo-
gnama y se pnoyecta una línea ventical hasta intensectanta 1ínea de pnesioh ( punto A).
se pnoyecta una llnea honizontal desde eI punto A hasta
70
FIEURA I3 . CAIDA DE PRESPiI EN CICIONES A C(I{DICIOTES DE OPERAqOil.
% o/e5
ro
9
33
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7l
la escala de TP"irstd (Punto B), que es la caída de pnesion
deI cicrdn o condiciones standand, o sea se localiza latempenatuna de diseño, sobre la escala de tempenatuna-densidad
(Punto c) y se tnaza una rlnea necta hasta e1 punto B. se
manca e1 punto rrDrr, que es ra intenseccidn de la línea BC
con la Iínea pivote ventical.
se usa la Tabra 7, viscosidad, tempenatura, pana encontnan
Ia viscosidad absoluta der aine a la tempenatuna de tnabajo(77oF), intenpolando se obtiene tzz rbs(masa)/ft/seg,
se localiza este varon de viscosidad sobne Ia escala de
viscosidad absoluta (Punto E). se tnaza una necta desde
este punto aI punto trDtr de la tínea de pivote. La intersecci6nde la rínea DE con 1a escala de Tp.i (punto F) es la caída
de pnesión connecta a ras condiciones de openacioh, o sea
3.2n de agua. (O'OB l.lt d.e agua)
3. 5.3 CáIcu1o de Otnas pe'n¿idas Totales
a-b) Cátculo
debido a las
sistema.
deI valon de Ias pei.didas totales de pnesión,
ampliaciones y ner... .:iones en los ductos del
Las ampliaciones de ducto se usan pana acomodan una detenmi
nada pieza del equipo o pana neducinle enengia consumida
72
en eI sistema pon neduccioh de verocidad y de fniccidn.Lascontnacciones se usan donde es necesanio neducin eI tamaño
del ducto pana acomodarlo a luganes estnechos, para acomodan
e1 equipo o para dan una velocidad arta de descarga en elextnemo de 1a chimenea. Las ampliaciones no son recomendables
en sistemas de tnansponte ponque la velocidad del aine puede
rlegan a ser menon que la verocidad mlnima de tnansponte yeI material puede asentanse en los ductos.
La necupenacicin de pnesidn en un sistema de ductos es posibleporque la pnesidn estática (ps) y 1a pnesión de velocidad(Pv) son mutuamente convertibles. Esta convension estiacompañada de alguna pdndida de enengía, ra cantidad de estapéndida esta' en funcidn Ae }a fonma geometnica de la trar¡sición( a más bnusquedad en el cambio de velocidad mayón pe'naiaa)
y depende si eI aine es acerenado o desacelenado. La pendida
está expresada como un poncentaje de la difenencia entne Iapnesicín de velocidad de entnada y de salida de la transicioh.La Pdndida algo menor, expnesada como una fnaccioh decimal,es la eficiencia de la convensión de enengfa o recupenacio'n.
una contraccio'n o ampliacio'n penfecta ( sin pei'didas ) , no
debe causar cambio en la pnesio'n total dentno der ducto.Habna'un aumento ( o disminucioh) en la pnesioh estjtica(PS) cornesPondiente exactamente a Ia disminucioh (o aumento)
73
Pon otna pante e1 ducto deberá ser suficientemente(Pon 1o menos tnes o cuatno veces el diámetno) para
ampliación o la contnaccidn se efectúe con Ia menora
de pnesion (Tp).
en Ia pnesicin de velocidad (pV) del aine.., aampliación o contnacción no s.oj penfecta
a
habna un cambio en la pnesioh tot"l (Tp).
3.5.3.1 Esto se puede expnesar pana eIno hay fniccidn en eI ducto, Ia pdndida
en una ampliacidn, (Tpa), en teLminos de
y de Ia densidad ( 6 ) es:
En la pnicticarlay pon 1o tanto
lango
que Iaapendida
caso ideal, donde
en pnesidn tota1,
la velocidad (v)
TPa
donde:
)26
Velocidad
Velocidad
Densidad,
(27)
La p<índida en pnesidn totalr €n una ampliacidn, estj tambiehindicada en ténminos de ra nelación de jneas (Ae/As ) y t_a
pnesioh de velocidad en 1a negioh de menon diainetno (vpe)
TPu.=VPe (!-Ae/As)2 (22)
Ve
Vs
d
de entnada, fpm
de salida, fpm
74
TPa = pelndida en pnesión total debido a ra ampriacidnen pulgada de agua.
VPe. = pnesiol de velocidad a Ia entnada de Iaampliacidn.
(L-Ae/As)2 = coeficiente de nesistencia para ampliacidn
bnusca, de tabla B.
Ae = Anea de Ia entnada de Ia ampliacidn, pu1g2
As = finea de la salida de Ia ampliación, pu1g2
En base a 1a fdnmula 22, se puede calculan Ia pándida en
pnesidn total debida a Ia ampliacio'n .r, la entnada de1
ventiladon, TPaev, pana esto se tiene:
vPe = 0.39rrde agua, obtenida de la tabla s, con va=2500 fpm
Ae = 28.27 pulg2 ( 06'')
As = 63.6 pu1g2 ( 0g"), pon to tanto:
Tpaev = vpe ( ,l -4./e")2TPaev = .39r' (1 2g.27/6g.6)2 = 0.39 (O.SS5)2
TPaev = 0.39 x 0.909 = O.!2n de agua
TPaev = O.t2tt de agua (O'OO] Lít ague.)
EI facton (l-Ae/As)2 es equivalente a un coeficiente de
nesistencia pana una ampliacicin bnusca, el cual aI sermultiplicado pon la pnesiof de velocidad (pve) en eI ductomenor¡ s€ obtiene 1a pándida en presión total (Tpa) debido
75
a Ia ampliacion bnusca. Algunos val_ones nundnicos pana estefacton con vanias nelaciones de dia'metnos y áneas estándados en la Tabla I
Tambie'n en base a 1a foi-mula zz se puede carculan la pe'naiaa
en pnesidn total debida a la ampliación en l-a entnada aIcicloh, TPAE., para esto se tiene:
vPe = 0.39tr pulgadas de agua, obtenida de la tabla s, con
Va=2500 FPM
Ae =28J7 putg2 (A 6'')
As = 30rs0 pu1g2 (4r, * 75/g"), pon ro tanto:
TPefC = VPe( 1 Ae )2As
TPA'C = 0.39 ( t - 29,27 )2 = 0.39 ( O.O7)2
30r50
TPefC = 0.39 x 0.00S = 0.002 pu1g. de agua (OrO i.Ít agua.)
3.5.3.2 Pana el caso ideal, donde no hay fnicción en erducto, Ia péndida en pnesión totar debido a una contnacción(TPc), se puede obtenen mediante la siguiente fo'nmula:
76
TAB|A 8, COEFIGIEIIITES DE RES¡STENCIA PARA AllPLlAClOl{ES BRUSCAS
TABI.A 9.COEFIEI{TES EOUIVALEÍITES DE RESISTE]ÚCIA PARA COTTRACGIOI{ES FRUSCAS
orfolrgf rq
.oo
.tl
.to
.t{.?o
.ac
.to.gc
.!o
-2t
.¡lo
.te
.to
.oc
.¿o
.o+
.to
.ol
PLETO
PLEXO
Qn .Gt .|lO .tao .¡ilo .ac2 .?o3 .t2l .422 .cao r.oo
D1fD2
r1f A2
.co
.31
.ao
.34
.70
.te
.to
.13
.to
.2t
.+o
.to
.lo
.ot
.to
.o+
.to
.olPLES
G¡ E¡:T .tt .ta .lt .12 .+a .to .tt .tr .c2 .tt .aa
TPc= VPst( t t )+(1-As>21,^^\cvz ;
\zó)
donde:
VPs = Pnesión de velocidad a 1a salida de Ia contnaccioh
CVz = Coeficiente de Velocidad
( 1 _ 1) = Coeficiente equivalente de nesistencia de
cvz ta Tabla 9.
As = Anea de 1a salida de Ia contnacciJn¡ €n pulg2
Ae = Anea de la entnada de la contnacción en pu1g2
EI coeficiente equivalente de nesistencia, Cn=( t -
t),
cv2
está basado sobne e1 pnomedio de velocidad connespondiente
al ducto pequeño o de salida de 1a contnaccicin y algunos
de sus valones están basados en la tabla 9 de acuendo con
Ias nelaciones de a'nea y de diainetno.
En base a la fcinmula 23 se puede calcular 1a pdndida en
pnesión total debido a Ia contnacción en la salida del
cicldn, TP""., pana esto se tiene:
VPs - 0139 pulg.de agua, de Ia tabla Srcon Va = 2.500 fpm
As = zB¡27 pu1g2 (6"0)
Ae = 72,20 pulg2 ( g5/a"0)
C" = 7 _! = 0.38r de Ia tabla 9 con As - 28121 = 0.3ggcvz Ae 72,76
Pon 1o tanto:
rP.". = vP= ,, fr- 1) + ( 1
f"'v
TP""" = 0.39 t(0.38)+(t-zgrzl)272r76
TP."" = 0,39 [ (0r38)+(0r374)] = 0r294 pulg de agua.(OrOO75
Mt agua)
3.5.4 Calculo de Cal¿a Total (o pei"aiaa) de pnesioñ Totat
del Sistema , TP.
La pdndida total en pnesión total, TP, de un sistema de
tnansporte neumáticor €s Ia suma de todas 1as pdndidas debido
aI flujo deI matenial y del flujo del aine, a tnavés de
los ductos, codos, ampliaciones, neducciones, ciclonesretc.o -séa, mediante la fonmula 24 .
TP = TPL * TPA + TP, + TPrro * TPD + TP..+TPA.., * TPA."*TPcsc(24)
79
donde:
TP = peindida total en presioh Ae velocidad, en
pulgada de agua.
TPl, = O.t2 pulgada de agua, debido al matenial en
eI ducto ventical.
TPe = 0.20 pulgada de agua, debido a Ia acelenacidn
del matenial.
TPH = Qrr pulgada de agua, debido al matenial, en
e1 ducto honizontal.
TPrro = 1.80 pulgada de agua, debido al matenial en
Ios codos.
TPO = 0138 pulgadas de aguar debido al aine en elducto y. en 1os codos.
TP.i = 3¡2 puigada de aguar debido al aine en eI
ciclón.
TPA.., = 0.18 pulgada de agua, debido al aine en Ia
ampliacioh aI entnan aI ventiladon.
TP-". = Q.002 pulg de agua, debido al aine en Ia
ampliacidn aI entnan al cicloh.
TP.". = Q.294 pulg. de agua, debido al aine en 1a
neduccioh aI salin de1 cicloh.
80
Pon 1o tanto:
TP = 0rt2 +0120 +0+1180+0138+3r2+0118+01002
+ 0r29t+ = 61176 pulgadas de 4gr:a
TP ! 6.2 pulgadas de agua (O, t5 l4t agua)
3.5.5 Cálcu1o de1 Caudal- de Aine, Q, necesanio pana eITnanspontadon:
EI caudal- de aine es igual aI pnoducto der a'nea tnansvensal
de1 ducto ( en pi.2) pon Ia velocidad media del aine en dicho
ducto, expnesado segun Ia fonmula 25.
a=VaxAd (25)
donde:
a = Caudal de aine, en CFM
Va= Velocidad de1 ainer en FPM
Ad= Anea del ducto, "n pie2
Teniendo: Va = 2.500 FPM
Ad = r.7D2 = {Y x (6/t2)2 - 01196 pi.2
81
y aplicando la fánmuIa 23 se obtiene:
a = 2500 FPM x 0.196 pi.2
a = 491 cfm ( 14 Mt3/ni,n)
3.5.6 CJtculo de 1a potencia aI fneno, BHp, requenida pana
eI tnano¡ ort adon:
Los caballos de fuenza (HP) de un ventirador es ra potencia
al fneno (BHP) nequenida pana hacen ginan eI noton del ven
tiladon. Los caballos de fuenza de un ventilador no incluyealas pendidas pon ra tnansmisioh ¿eui¿o ar uso de bandas
de tnansmisión, acoplamiento o vaniadores de velocidad.
,-La tormuLa para encontnan los caball-os de fuenza (BHp) ren
tJnminos de la eficiencia total (\t), de la pnesioh tot"l(TP) deI sistemar €rI pulgadas de agua, y de1 caudal (Q), en
CFM, de aine que va a sen desplazado, es:
BHP= QxTP (26)6356 * ht
Teniendo:
a = 491 cFM ( t4 r':t5/nin)
TP = G.2 pulg. de agua (0116 t{t agua)
Y[t = 0.5
82
Los nendimientos totales de Ios ventiladores nadiales
abientos estah compnendidos entne 40 y 60t y l-os tunbos
de palet"" *üttiples entne el 50 y g24. EI nendimiento
estático es igual al nendimiento total multiplicado pon 1a
nelación existente entne pnesiones estática y total . La
eficiencia mecánica pana openacián de la mayonía de ventiladones es 0.5 a 0.65.
Ahona bien aplicando Ia Fonmula 26 se obtiene:
BHP - 491 x 6'20 = 0.96 Hp g 1 Hp(1rC14 c v)6356 x 0.5
83
4. SELECCION DEL VENT]IADOR
4.1 PAUTAS PARA LA SELECCION DEL VENTTLADOR
En la *ayoní. a. las aplicaciones de ventiladones, no es
necesanio hacer un diseño completo de1 ventiladon para
nequenimientos especiales. Existen diseños standands
apnovechables pana un gran nango de aplicaciones. La selec
cioh de un ventiladon es un pnocedimiento que comienza
con l-as especificaciones de nequenimientos y tenmina con laevaluación de posibles altennativas, la mejon solucidn es
Ia ma's econdmica. Se deben considenan los costos de fabni.a .cación, openacion y mantenimiento.
A modo de infonmación se detallan las pautas que se han
de tenen en cuenta pana el diseño de un ventiladon con
nequenimientos suministnados pon los fabnicantes de dichos
equipos.
Hay dos situaciones comunes pana eI diseño:
84
.-l
El diseño de un ventiladon individual pana nequisitos
especfficos.
-E1 diseño de una senie de ventiladones pal?a un nango de
nequisitos:
4.t.t Diseño de un Ventiladon Individual, pana Requisitos
Específicos
Un tamaño de noton dado, con 1os álabes cunvados hacia
adelante pnovee Ia náxima cabeza total y con los álabes
cunvados hacia atra's Ia menon. Puesto que el alto poncentaje
de cabeza desarnollada como enengía cinetica o cabeza de
velocidad a Ia salida deI notor con álabes cunvados hacia
adelante y porque Ia conversidn de cabeza de velocidad a
cabeza estática es inhenentemente menos eficiente que eI
desannollo de cabeza estática pon fuerza centnífuga, genenado
pon un noton con álabes curvados hacia atra'sr pon 1o tanto
entne dos notones de tamaño sinilan es *i" eficiente el de
álabes cunvados hacia atrás, consiguiehdose con e1los las
más altas eficiencias. Aunque Ios costos de fabnicacicín
genenalmente son menores en e1 diseño de alabes cunvados
hacia adelante, los costos de operacioh son ma's bajos en
los áI-b"s cunvados hacia atnás.
El noton con álabes nadiales puede ser eI indicado en
85
muchos casos. Los álabes nadiales tienen mayon nesistenciacontna ra fuenza centnlfuga y son pon lo tanto usados amplia
mente en aplicaciones de alta pnesión. EI álabe nadiai es
una chapa simple y pors 1o tanto usado en muchas situacionesdonde el mantenimiento debido al uso o desequilibnio de fuenzas
no deja de sen un pnoblema.
Los tipos de rotones se detallan en la figuna 14.
4.1.2 EI Diseño de una senie de ventiladores pana un Rango
de Requisitos
Despuei de seleccionado er tipo de noton, el paso siguientees detenminan ra velocidad de openacidn (n.p.m. ). con
fnecuencia la velocidad de notacioh está rimitada pon eIsistema de acoptamiento al moton pnincipal y el tipo y
tamaño deI ventiradon. Las unidades de altas nevolucionesno favonecen en genenal ra economfa aunque se consigue una
neduccidn de tamaño y una mejona en Ia eficiencia hidndulicaa expensas de un alto costo su mantenimiento.
4.1.3 Después de establecen eI tipo y Ias nevoruciones delnotor, el diseño deun ventilador detenminado se puede hacen
estimando razonablemente los varones de las difenentesapendidas y los efectos de deslizamiento.
86
FICURA I4.TIPOS DE ROTORES
SEGTTiI $I3 ALETAS,
ROTO R DE
PALETAS RADIALES
R OTOR COl{ PALETAS
GURVADA$ HACIA ATRAS
ROTOR C(lI PALETASGURVADAS HACIA ADELAI{TE
vlneu.
37
Si se usan notores cerrados, que pon expeniencia son de
óptirna estabilidad, se puede detenminar un valon pneliminan
pana el diametno del noton, a pantin de la cabeza teonica
de Ia nelacicjn de capacidad. t'tai adelante se daná un mdtodo
pana determinan el diámetno de Ia entnada dptima. Despue's
de fijan Ia inclinación del a'Iabe y e1 dia'metno de entnada
se puede completan eI diseño de1 roton por el cdlculo de1
ángulo de fijación de los álabes y penfilan la tnayectonia
del f luldo sin nemolinos para minimizañ las pe'naiaas. Los
conos de entnada tambidn se pueden diseñan 1o mejon posible
pon 1a misma nelacio'n. Las condiciones de descapgar es
decin, a1gún nequisito pana acumulan eI aine pana descan
ganlo a trave's de una o ma's abertunas y 1a necesidad de
convensidn de enengla detenminani el diseño de Ia cancaza.
l,as pe'naidas vanias pueden ser reestimadas y hacen ajustes
en el diseño cuando sea requenido. Algún diseño semejante
puede ser? compnobado pon ensayos.
4.2 PAUTAS PARA EL DISEÑO DEL VENTTLADOR
,+.2.1 Diseño de Ia Entnada
La velocidad nelativa
del noton ( V o.t) es
Ia velocidad absoluta
pana un diámetno gnande de entnada
eI vecton nesultante de la suma de
det fluldo ( VE.U") en ese punto y
88
É
la velocidad lineal del noton ( l¡R). si no hay nemolinos
en la entnada la velocidad absoluta sena punamente axial(es decin, VE
"b" = VE ax), esto esta expnesado en Ia
fonmula 2/,
lnvE o"1 = ¡f y'r -*
\|
.2t ?tn =
donde:
VU o.t = Velocidad nelativa de entnada del f1uído
Vf "*= Velocidad axial de entnada del fluldo
il, n = Velocidad lineal de1 noton
a = Caudal pana el cual esta velocidad nelativaes mfnimo
De = Dialmetno de entnada
D-in = Diámetro de manzana u otna obstnuccio'nY\ = Revoluciones por minuto
iiay un diámetno de entrada (DE) para cada combinación de:
DiaÍnetno de manzana u otna obstnucción (DM), velocidadrotativa ( n ) en r.prm. y caudal (Q) pana la cual la velocidades mínima. Este es e1 diaínetno oitimo de entnada dado por
89
Shephend:t . Una solución simple de Ia ecuacio'n zT pana
que el diámetno de entrada sea optimo se puede obtenen gna'ticamente o, pon expenimentacidn ( prueba y ennon). El didmetrode entnada o'ptitno debe sen ajustado para el nemolino apnopiado,si existé. si existe un nemolino contnolado a la entnada
debená sen detenminado pon constnuccidn vectonial.
Como Ia velocidad de diseño de la entnada deI roton es bastanteal-tar s€ nequiene alguna fonma de flujo convengente pana
evitan una péndida gnande en la entnada pon choque.cuando
Ia entnada tiene conectado un
velocidad de apnoximacioh o lamenon que 1a de la entnada del
ducto de tnabajo en e11a, Iadel ducto sera pnobablemente
noton.
Nonmarmente, la torenancia entne eI dia'metno de 1a campana
estacionania o cono y eI de la entnada der noton debeni sen
mínima en la disposicicín pana minimizan las péndidas. sinembango, esto es vendadeno pana algunos diseños que emplean
descuidadamente gnandes tolenancias en Ia disposicicín, con
el fin de utilizan las péndidas de flujo en mejonan el funcionamiento. Esto es posible pana mejonan el funcionamientoen algunos casos, aun cuando'la efici=encia volumdtnica es
neducida.
* D'G-.- Shrepherd. "Pni-nciples of r\Ebqnachiner5rtt. rlre Macrnillan Co. rNer.rYork, 1956. p:227
90
4.2.2 Diseño del Roton
Toda Ia potencia transnitida a1 fluldo y conventida en
cabeza se transmite pon 1a notacidn de los alabes. Elnúmeno ¿e á1abes podnd sen gnande pana minimizan los efectosde desrizamiento. De otna pante, puesto que los jhbes
fonman canales, a tnavés de Ias cuares pasa e1 flufdo, €Inümeno de álabes debená sen companativamente pequeño y su
nadio hidnáulico media debená sen máximo pana minimizan
1a fniccicin del f Iuído.
TABLA 10. NUMERO USUAL DE ALABES PARA VARIOS TIPOS DE
VENTILADORES CENTRIFUGOS
Alabes curvados hacia lámina sencilla lZ a 16
Fonma aenodinámica I a t2
Alabes Radiales: Tipo sopladones 10
: Tipo extnactones fndustniales s
Alabes cunvados hacia adelante 32a64
La cantidad o'ptima mlnima de árabes es usada fnecuentemente
en ventiladones pequeños para facilitan su fabnicacidn. La
cantidad dptima máxima ¿e átabes puede sen usada en ventiIadones gnandes pon nazones estnuctunales.
atras:
at2a 10
91
E1
las
en
ancho de los áIabes en Iaáneas de 1as canales que
las péndidas pon fnicci<ín
naíz y en el extnemo afectan
influyen en Ia cabeza ideal y
en el noton.
EI angulo o'ptimo de inclinacidn de los alabes con respecto a
la tangente de la circunfenencia en La raíz der mismo, es
de 25o dado pon Stepanoff*. Sin embango nanamente se usan
Jngulos menones, per?o se obtienen excelentes eficiencias con
Jngulos de 45o; pana 90o o nadiales, ras pdndidas en eficienciano son mayones del 5t.
E1 Jngulo o'ptimo de inclinacioh ¿e 1os
penmite que el aine entne al noton con
Las nalces de los dlabes debenin estan
para que se encuentr:en con el aire con
sin interesar la curvatuna del extnemo.
alabesr €s aquel que
eI mlnimo de pdndidas.
cunvadas hacia adelante,
un mlnimo de choque,
Cuando Ia entrada es
peqüeña, las péndidas son mlnimas coh el uso de ,rr, álu.b.
radial. Puesto que Ia velocidad nelativa vanía,eI ángu1o de La naíz se connige solamente pana
detenminada y las peíndidas vaniarán nápidamente
menor capacidad.
* A.J. _$epanoff, ttr\rboblowersrrt John I'liley t sons, rnc. rNer,r york,
1.955, pp 66 and 232 .
con Ia capacidad
una capacidad
con mayor o
92
Genenarmente, 1a consiclenacicín de las vibnaciones estructunaIes, solo nequiene que eI noton sea compensado.
+.2.3 Diseño de Ia Cancaza ( Canacol )
La cancaza de un ventiladon centnffugo debe senvin pana dos
funciones:
Debená colectan eI aine desde 1a penifenia del noton de
taI fonma que se pueda descangan en la dineccio'n deseada.
Debido a que una gran pante de Ia cabeza de vel-ocidad
desannollada en Ia descanga de1 noton es enengía cindtica,la cancaza debená conventin pante de elra en cabeza estjtica.La tnansfonmacidn de energla y fa coleccidn de ainercomo
tambidn Ia velocidad constante implica ta pe'naida de una
pante de 1a enengía totaI. La tnansfonmación de enengfa se
efectüa completa y eficientemente en un difuson nadial en
la penifenia del noton o en un difusor cdnico localizadodespuds deI punto de descanga deI fluído que ha sido colectadoy dinigido a este punto pon Ia fonma cunvada de Ia cancaza.
Los difusones nadial y ccinico nequienen un espacio conside
nable tanto que 1os pnocesos de coleccioh y descanga se
ensayan a menudo en conjunto en los ventiladones.
93
La pdndida en eficiencia que ocunre en tares ensayos
con noton de aiabes cunvados hacia atnás, puesto que
tidad de tnansfonmacioh de enengla es Ia misma.
CS
1a
ml_nt_ma
can
La fonma de la cancaza genenalmente son: voluta o EspinalEI punto de cienne a Ia admisidnr €s el punto en el cual La
espinal se acerca ma's a ra penifenia der noton. rdealmenteeste punto deberla estan r-ocarizado en 1a penifenia delnoton, el inc::emento de Ia distancia entne e'sta y er puntode cienne debená sen pnoponcional ardesplazamiento angulany Ia pante plana de Ia descanga debená extendense nadialmentedesde eI punto de cienne.
En Ia pnáctica el punto de cienne siempne esta'contado de
ta1 fonma-que exista una tolenancia sobne el bonde exteniondel noton. Esta toLenancia es estnictamente cnítica en lagenenacidn de nuidos y en eficiencia. En la pnáctica elplano de descanga puede sen casi tangente aI punto de ciennede modo que una poncioh der- noton descangue directamentedentno de la salida.
El incnemento de 1a dimensioh nadial de la voluta se puede
obtenen apnoximadamente a pantir de una senie de ancos de
cincunfenencia en lugan de una vendadera cunva espinal,como se indica en ra Figuna 1sr las letnas mintísculas (ar.
94
FIGURA 15. TRAZADO'DEL CARAC(L DE LA CARCAZA
CARACOL DELVE]ITILADOR
PUilTO DECIERRE
a
//
IlRr
\\\
\
I
R
9t
brcrd) indican los centnos de los nadios de curvatuna (R1r
R2r R3, R+) de la voluta o canacol los cuares deben sen
seleccionados de tal manera que se unan entne si pana fonman
una curva lisa y contfnua. La Figuna 15 tambieh indica lalocalizacicjn del punto de cienne . La tolenancia entne elpunto de cienne y el bonde extenion del noton esti compr?en
dida entne el- 5t y el 2o% deL diáetno deI noton.
Pon Iógica el ancho de Ia cancaza debe sen mayon que eI delnoton. El ancho de ra cancaza se detenmina de acuendo con
la nelación entne las áo.as de admisioi y descangar €n Iasiguiente fonma:
un 24 a 5t mayon del ánea de descanga que Ia de admisidnsegun Amenican-standand, fabnicantes de ventiladones industniales.
El anea de descanga igual a Ia de admisidn, según chicagoBlowen Conponation, fabnicantes de ventiladones industniales.
La nelacidn
que Ia pnesidn
segun National-
entne las a'neas de admisioh y descanga
de velocidad sea un 10? de Ia pnesión
Association of Fan Manufacturers.
sea ta1
estitica,
4.2.4 Paletas Gulas en Ia Admisio'n
gnan tamañor s€ pnesentan nemolinos
96
En los ventiladones de
debidos a distunbios accidentales en el frujo supenior,neduciendo la eficiencia de Ios mismos. Este inconvenientese soluciona empleando paletas guias en Ia admisiJn, de
fonmas apnopiadas y derante del roton pana generan nemolinos
positivos o negativos. Las paletas cunvadas en Ia dineccio'nde notacion pnoducen nemolino positivo, el cual neduce Iacabeza y 1a potencia teónica. Las paletas curvadas en ladineccio'n contnania a la notación, pnoducen un nemorino
negativo, con el efecto o puesto. En ambos casos los jI-b""del noton deben sen cunvados hacia adelante en la naíz par?a
encontrarse con eI flujo de entnada dinectamente y minimizan
las pendidas en ta admision.
Las paletas gui.as se
la entnada deI noton,
ondenadon deI fIujo.
La eficiencia de 1as plaetas
cabeza y 1a potencia teónicapequeños de admisión.
deben colocar lo maé cenca posible a
sinven como guanda mecahica y como
La eficiencia total de un noton nadiar es mejonada usando
paletas guias pana pnoducin un nemolino positivo.
guias en la vaniacio'n de laes limitada pana dia'metnos
Las paletas gulas son genenalmente usadas -para pnoducin
nemolinos positivos.97
4.2.5 Tonque y Fuenzas de Empuje
EI diseño mecánico de un ventiladon debe dan como nesultadolos elementos adecuados pana sopontan las fuenzas espenadas
dunante todas las fases de su funcionamiento.
Las fuenzas tangenciales neaccionan sobne las alétas en
dinección opuesta a la notación, son tnansmitidas como tonquear eje conducton, por intenmedio de ra manzana o plato deInoton. Detenminando ra difenencia de presidn tnansvensar en1as aretas del noton se pueden carculan Ia fuenza tangencialy el tonque. La fuenza tangencial totar (Ftang) se detenminaa pantin de1 flujo de masa totar ( m) y del cambio efectivode 1a velocidad tangencial a tnavés der noton c A v tang. )
asi:
il'*F tang - ili ¿\ V tang
a gc(28)
donde:
F tang
Á vtang
m
a gc
Fuenza tangencial totalCambio de la velocidad tangencialFIujo de masa totalacelenacicín de la gnavedad
La fuenza tangencial para c.da aleta se
divisidn de acuendo al nún.ero de estas.
deterrnina polr simple
98
Er nadio (n) en eI cual actda la fuenza tangencial se detenmina a pantin de1 torque (.f ) asi:
df-t (2s)Ftang
EI tonque ( f ) en pulgadas libnas se carcura a pantinde 1a potencia (Hp) y ra velocidad de notacidn (RpM) asi:
7_ 63.030Hp (30)
Las fuenzas axiales neaccionan sobne todas las pantes deInoton en dinección axiar y nadial. Er empuje axiar_ es eInesultado de1 desequilibnio de ras fuenzas de pnesicín ydebe ser sopontado pon Ias chumacenas y la base de dstas.
En un ventiladon centnffugo de admisidn simple, er empujeaxial se calcula a pantir de:
Fax = 5.19 Sp ,tr'Di2 X- ; (31)
Donde:
Fax = Empuje axialSP = Pnesidn estatica en pulgadas de aguaDi = Dia'metno entnada de1 notor en pies
99 t. .- .r ":.-::::I
J
. -.. -.-.J
K = Constante de pnoponcionalidad
K = ! cuando la pnesidn es positiva dentno de la carcaza
cuando el noton es cennado y eI eje penmite alguna
fuga ( sin sello )
K = I cuando Ia pnesidn es negativa dentno de la carcazael noton es cennado y er eje no penmite fugas (con
se1lo ) .
K = Q cuando el noton está completamente abiento.
cuando el noton tiene solamente eI plato postenion er valonde K sená ,rtr po.o mu.i arto que para un notor cennado.
El cambio en la cantidad de movimiento (Momentum) pnoducidopon e1 cambio de dineccio'n en ra admisidn del ventiladoncentnífugo da como nesultado un enpuje axial (Frax):
Frax = t'; m x vrax (32)gc
Donde:
Frax = Empuje axial:r m = Flujo de *-". total
gc = Acelenacioh de Ia gnavedad
V I ax = Velocidad axial de apnoximacicín
Este empuje axial (Ftax) es despneciable companado con el
100
empuje axial (Fax) pon pnesidn.
Las fuenzas nadiales en un ventlrador son balanceadas si rapnesión en todos Ios puntos de la descanga der noton son
iguales.
L+ .2 .6 Fuerza Centrlfuga
una pantlcula de masa rotacional que gina en un punto difenente a su centno de gnavedad tiene una acelenacioh haciael centno de notacidn igual aI cuadnado de su velocidadlineal ' (t)2) dividido pon er nadio de notacidn (R). La
fuenza centnípeta es igual a la antenion acelenacioh pon
Ia masa (M) y está dinigida hacia el centno de rotación.La neaccicín de ra masa actüa en dineccioh opuesta y es llamada rfFuerza centnlfuga (Fc) y se carcula a pantin de:
Fa- MU2 -MRNzr.L; --- (33)gcR- 2934
Donde:
M = Masa de 1a pantícu1a en lbs.Fc= Fuerza centrlfuga en 1bs
U = Velocidad 1ineal de 1a pantlcula
N=RPM
gc= Acelenacidn de la gnavedad
101
La
de
fuenza centrlfuga es impontante en el diseño mecánico
un ventiladon pon dos causas:
Existe un gnupo de fuerzas intennas. La fuenza centnlfuga
de un elemento debe sen limitada pon 1as partlculas inmediatas
Esta fuenza centnlfuga induce las tensiones nadial y tangenci¿.l
en eI elemento y en los el-ementos inmediatos. Estas fuenzas
deben sen adecuadas para evitan fnacasos.
Existe 1a posibilidad de una fuenza extenna. La fuenza
centnífuga del noton tiene eI mismo efecto que cuando toda
su masa se concentna en su centno de gnavedad. No hay fuenzas
exter:nas cuando el centno de rotación del roton coincidecon su centno de masa y de esta manera no pnoduce vibnacion.
4.3 SELECCION DE UN VENTILADOR ESPECIFICO
4.3.1 Genenalidades
La serección es un procedimiento que comienza con Ia deten
minacidn de los nequerimientos especificos y termina con
Ia evaluacidn de las posibles altennativas. De los difenentesventiladones que satisfacen un nequerimiento especial de
.lpnesion y capacidad, la mejor seleccidn es la que nealiceeI tnabajo a menor costo. se deben tenen en cuenta Ios
702
costos de fabnicacidn, de openaciJn y mantenimiento.
Las especificaciones de un ventiladon, las suministna eL
fabnicante, tales como: E1 rendimiento, senvicio, valores,disposicicin, etc., de tar forma que se ofnezca ra mejon
seleccion.
La infonmacioh necesania pana ra selección de un ventiladonES:
a. Capacidad o caudal a la entnada ( en c.f.m.)b. Pnesidn estática deI ventiradon ( pulgadas de agua )
c. Tipo de matenial manej ado a trave's del ventiradond. Acople dinecto o por banda
e. Linitaciones de espacio
f. Nivel de la intensidad der nufdo (puede sen un facton)g. Tempenatuna de openacidn
h. Eficienciai. Aplicaciones Connosivas
La capacidad del ventiladon en c.f.m., se puede detenminandividiendo las libnas pon minuto der flujo pon las libraspon piJ cúbico a Ia entnada del ventiladon.
La mayonÍa de los ventiladones dan al fluído suficientetenergr-a pana vencer- las nesistencias encontnadas en eI
103
sistema. El método usual para especifican los nequenimientos
de enengla es dan Ia presidn estática en pulgadas de agua
que debe desannollar eI ventiladof pana cada capacidad.
cuarido eI ventiladon está tnabajando en un sistema negativo(al final der mismo) Ia pnesidn estitica requenida es iguala la suma de las péndidas de presión total en todos loscomponentes del sistema, más alguna difenencia de pnesidn
total que pueda existir entne los extnemos del sistema.
cuando el ventilador está tnabajando en un sistema positivo(como sopladon o impulsor, una cantidad igual a ra pnesidn
de velocidad de Ia salida deI ventiladon ""oá nestada de
1os nequenimientos indicados antes.
La pnesio'n estitica del ventiladon (FSp), puede sen expne
sada en tdrminos de la suma de las pdndidas de pnesidn totaldel sistema ( tTPp) ma's la difenencia entre Ia pnesioh totalen la satida del sistema (Tps) y Ia presidn total en La
entnada del sistema(Tpe) menos Ia pnesión de verocidad delventiladgr (FvP), 1o cual se consigna en la Fonmura 34
FSP = ETP. + (TPS TPE) FVPP
(34)
Se debe tenen en cuenta que cuando
bajando en un sistema negativo, Ia
el ventiladon está tna
FVP es cero.
104
La FVP depende del tamaño del ventiladon y puesto que eÉtano es:usualmente conocida, Ia mayonía de Ios diseñadones
la ignonan y Ia toman como un facton de segunidad.
En los casos usuales no hay difenencia de pnesiof totalentne ra entnada y salida der sistema. La excepción existesiempne que haya más de un ventiladon suministnando energíadel aine.
'fl' El nendimiento de un ventiradon está en funcidn de ra den
sidad del aine a la entnada deI mismo. La densidad en raentnada no solamente detenmina la capacidad volumdtnicapana un flujo especlfico, sino tambiel la pnesio/n.la cualel ventilador desannolla bien e1 tnabajo. Los factones .que
afectan 1a densidad son: La pnesidn banométrica, la tempe
natuna, la humedad nelativa y la composición del fluído.La composición e infonmacio'n del fruído se le debe suministnan al fabnicante pana que dste pueda ofnecen Ia mejonselección.
cuando no se indican estos datos el ventiladof se suministnaa condiciones estandanes, o sea: 7ooF, 29r92rrHg y densidadde.o75 1b/pie3. Que son las condiciones a las cuales vienentabulados Ios datos de openacioh y gn.'fic-s de ros difenentesfabnicantes.
I
105
4.3.2 selección de1 Tamaño y Tipo Apnopiado del ventiradon
Teónicamente, casi cualquien tamaño y tipo de ventiradonpuede sen usado consenvadoramente para satisfacen 1os máximos
nequenimientos de un tnabajo panticulan. En la pnácticaconsidenaciones de rngenierl- y Economla neduce ras posibilidades a pocos tamaños y tipos de ventiladones.
Todos los ventiladones son diseñados de acuerdo a su campo
usual de aplicaciones. Hay ventiladones pana: ventilacioh ) .
aspinacidn meca'nica, extnactones industniales, y pana pnesióncon sus respectivas divisiones en cada caso.
Hay solamente un tamaño de ventiradon en cada tipo que ope
naná en el punto de máxima eficiencia para cualquien capa
cidad dada. El tamaño óptimo debená funcionar a un detenminado nú*eno de n.pm.'para pnoducin Ia capacidad nequenida.
El menon tamaño seleccionable debená tnabajan a su máxirna
velocidad penmisibre y el mayor debena'tnabajan a su
mlnima vel-ocidad penmisible. pana cualquiena de los dos casosla eficiencia
""oá menor companada con ra deI tamaño o'ptimo.
Los ventiladones de gnan tamaño deberah sen de constnuccioñnobusta pana tenen 1a posibilidad de aumentan su capacidaden un momento detenminado. pocas veces se usan tamaños
106
pequeños pon no coincidir con los estándanes.
4.3.3 capacidad Normal de ventitadores a partin de cunvas
de Ensayo
La capacidad normal de un ventiladof es una afinmacidn de
su nendimiento en un punto de openacio'n. La capacidad nonmal
compreta incluye todas las vaniables que están en l_as leyesde los ventiladones, especialmente: capacidad, pnesión,
densidad del fluído, tamaño de1 ventiladonr F.p.ilr. ¡ Hp, nivelde nuido y eficiencia.
La detenminacidn de la capacidad nonmar es un pnocedimiento
basado. en las leyes de Ios ventilador?es las cuales penmiten
Ia detenminacidn de arguna vaniable conociendo otra. por
ejemplo, onociendo Ia capacidad, la pnesioh y ra densidaddeI fIuído se pueden determinan eI cálculo de 1as n.p.m. r
H.P. y Nivel der nuldo. En otnos ejemplos teniendo las npm
1a capacidad, pnesidn y densidad del fIuído se pueden detenminan: el- tamaño, Hp y Nivel de nuido.
Existen dos metodos pana detenminan la capacidad nonmal
conociendo Ia pnesión, densidad y capacidad de un venti-ladorder mismo tipo, peno de diferente tamaño. primero, eI mdtodo
de aine equivalente, comienza con un tamaño dado o asumidoy finaliza con la detenminacioh de 1as H.p. y ras R.p.M.
107
connespondientes. Segundo, eI método de las R.p.M. especí
ficas, comienza con las R.P.M. o asumidas del ventirador y
finaliza con la detenminacidn deI tamaño y de los H.p.
En ambos métodos es necesanio tenen una cunva de ensayos
pana un ventiladon del mismo tipo de1 que se va a considenar
Si la densidad C d'l, utilizada en eI tnazo de la cunva
base, difiene de la densidad c t) del aine de1 sitio donde
tnabajará et ventilador a seleccionar, la pnesidn estáticabase (FSP) debená conventirse a pnesio'n estatica equivalente(E.S.P.), como se indica en la fonmula 35.
ESP=FSPt {bI6^(35)
(36)
cuando se emplea el metodo del aine equivalente y el tamaño
( su) der ventiladon base difiene der tamaño ( sa ) delventilador a sereccionar, Ia capacidad base (cFM) debena'
convertirse a capacidad equivalente (ECFM) a partin de lafonmula 36.
EcFM = cFM ( sb )2Sa
El siguiente paso en este mdtodo es detenminan el punto de
capacidad nonmal en Ia cunva base. E1 punto de capacidad
volumétnica nonmal (pRCFM) y e1 punto de capacidad esta'ticanorrnal (PRSP) se pueden detenminar por ensayo y erron a
108
pantir de Ia fdnmula 37.
PRSP
_ | ECFM\
PRCFM
(37)
rSb \\- tSa
Pana detenminan Ia velocidad de1 ventiladon a seleccionar(RPMa) a pantin de la velocidad de1 ventiladon base (RPMb)
se debe aplican Ia formula 38.
RPMa = RPMb ( ECFM- )
PRCFM(38)
Pana detenminan los H.P. nequeridos pon ventiladon a selec
cionan (HPa) , se utiliza la eficiencia estática ( Y|") en
el punto de capacidad normal, segun la fónnuIa 39.
HPa = CFM (fSP) (3e)63s6 Yl\S
A1 emplean eI método de las RpM especÍficas se debe carcuraren pnimen lugan la pnesicín estitica equivalente (ESp), con
la fdnmula 35. Despue's se calcula er valon de Ia velocidad
específica (Ns) cornespondiente a las RpM nequenidas (RpMa)
capacidad (c.F.M. ) y Ia pnesión estática equivalente (ESp),
".gún Ia fdrmula 40.
1
RPMa x (CFM)ZNs=(ESP) 3/4
109
(40)
E1 punto de capacidad nonmal se puede detenminan dinectamente si 1a cunva de Ia velocidad específica está dibujadasobne la curva base. simplemente se lee 1a capacidad (pRcFM)
cornespondiente a1 valon de la velocidad especlfica pana
las condiciones nequenidas.
El tamaño nequenido (sa) se puede detenminan pon medio deltamaño base (sb) y Ia verocidad base (RpMb), con ra fdnmula
41.
Sa = Sb ( CFM x RPMb )t/3PRcFM RPMa (41)
Pana détenminan los H.p. nequeridos pon el ventiladon a
seleccionan (H.P. ), se utiliza Ia eficiencia estática ( t")en er punto de capacidad nonmal, según ra fonmula 39.
4.3.4 capacidad Normar de ventiradones a partir de Tablasde Ensayo Publicadas en CatáIogos
Las capacidades nor:maIes son genenarmente publicadas en
fonma de tablas pana cada tamaño y tipo de ventiradonesdados. El empreo de estas tabras son más convenientes que
eI uso de las gnáficas de ensayos.
110
Las tabras de capacidades rnúrtiples nonmares son las más
usadas pon los fabnicantes pana publican los datos de capa
cidades de 1os ventiladores. Estos datos están siempne
basados en ensayos nealizados con aine a condiciones standand.
Pana emplean estas tablas se deben conocen: La capacidad
volumétnica (crM) y la pnesioh estática equivalente (ESp),
que debe desanrollar er ventiladon a seleccionar. con estos
datos se entna a ra tabla y se determina: Las RpM y losBNP, en las columnas adecuadas, a las cuales debe tnabajan
el ventilador seleccionado. si Ios valones de Ios cFM y ESp
requenidos, no son exactamente iguales a Ios valones dados
en 1a tablar s€ pueden hacen intenpolaciones lineares con
buenos nesultados.
Los valones de las RPM dadas en Ias tablas son las de 1a
openacidn, mientnas que los dados para 1os BHp debenjn sermultiplicados pon la neración de la densidad det medio
ambiente y Ia densidad estandand pana obtenen los Hp dea
oPenacl_on.
4.4 SELECCION DEL VENTILADOR A USAR EN EL TRANSPORTADOR
+.+.1 Detenminacion de1 Tipo de noton
Pana eI transpontadon de este tnabajo s.,rsu,ná uno de alabes
ttt
nadiales pon sen de fácif fabnicacion, econJmica constnucciJn,
ficil mantenimiento, altas presiones, bajas péndidas de
eficiencia(5t), buena nesistencia a esfuenzos debidos a lasfuenzas centnlfugas¡ y tnabajo a revoluciones intenmedias.
rgualmente este es e1 tipo de noton que se utiliza con mate
niales de ficif tnansponte en sistemas negativos.
En 1o nefenente aI númeroI
necomendacion de Ia Tabla
debido a que e1 tamaño deL
pequeño.
de alabes se toma como base la10, y se usanán seis áIabes,
ventiladon sena nelativamente
4.+-2 Detenminación del Tamaño y Tipo de1 ventiladon
De los dos me'todos detaltados pana la detenminacio'n de ras
capacidades nonmares de los ventiladones: a pantin de
cul?vas de ensayo o a pantin de tablas de ensayo ¡ s€ 'utirizanj
eI segundo pon la facilidad de consecucidn de estas tablas.
Pana el uso de este *Jtodo se debe conocen ros siguientesdatos, a 1a entnada de1 ventiladon:
Capacidad Vo1umétrica (Q), en C.F.M.
Pnesion estática equivalente (E.s.p.), en pulgadas de agua
con nespecto al sitio donde tnabajaná er ventiradon (cari)
!12
Pana obtenen de las Tablas:
Las nevóluciones de] notod I ñ ) r en R.p.M. y la potenciaar fneno de1- ventiladon (BHp) y a pantin de esta se obtendna'1a potencia (HP) de openación con la nelación de densidadesdel aine.
De acuendo a los nesultados obtenidos en el cálculo deltnanspontadon se tiene:
capacidad volumétnica a la entnada der ventiladon: 491cFM
Pnesioh estática equivalente (E.s.p.) a la entnada delventiladon.
A pantin de Ia fónmu1a 3+ se tiene
F.S.P. = E tP + (TPS TPE) F.V'P' (34)
Ya se habla anunciado que en casos usuales no hay difenenciade pnesidn total (Tp) entne la salida y 1a entnada, siendopon 1o tanto: TPs Tpe = Q
Además eI sistema del tnanspontadon es negativo y pon 1o
tanto FVP = 0, quedando la ecuación 34 neducida aI valonde ETP, o sea:
tt3
FSP
FSP
¿TP
6.0rr agua
Aplicando Ia
valones pana
( 6 a) s.gúr,
ESP = FSP ( ), donde
fónmu1a 35, a este nesultado
las densidades : Standand ( 6
eI sitio de tnabajo ( Cati):
con los siguientes
b) y connegida
5u
d.
FSP
6u
6^ESP
6.6 agua
0.075 1b/ft3
0. 0656 lb/ft3, obtgniendo:
6. of' agua , o. ozsfrt3 - ,o.0656 tu/rt3
ESP = 7.0'f agua (Or18 i{t agua)
En base a estos dos valores, a = 491, c.F.M. y ESp = 7.oilagua,
noton de áIabes nadiales, tipo L.s. y Ia Tabla 11, tomada
de Ia pígina 9 del catirogo rcF-100 deAgosto de rg74 para
ventiladores centnlfugos industniales de la rrchicago Blowen
conponationtt r s€ obsenva que se tendnfa que usar? un tamaño
menor que cualquiera de los tabulados. puesto que e1 ventiladon sená dedicado para pnuebas de labonatonio que deben
dan nesultados repnesentativos pana una mejon apneciación
114
OR lr. 7 LSD¡A M E TRO ROTO R
PERIME TRO ROTOR
'14'z!y.2áal.
1 +1-
3 ¡::
a::;
¿a::r.-=?¡F::
IBLA ll. CAPACIDADES DEL VENTILADOR gLS SEcUltl ESPECIFICACIONES.
TOR No 9 LSDTAMETRO ENTRADA = 9rl OIAMETRO ROTOR = 151625"
AREA DESCARGA 9.ERIMETRO ROTOR = 4.09 P¡e RPM MAXIMAS
355é'.' 'e .l r- tr . .': r .l r: _t _] r.: r, . :- __ro. 3?. _ r?:{ r.- ¡, ,.. s, .r ¡,,
Itr. ¡r, tfr ¡hr rrr, ldf ilr. trr, rrr ¡Ht rrn, ¡xr. rrr -.r'ata ¡i, ¡r¡ 5É, ¡rr ¡,¡t¡ 5á, ¡tr ar,
:6.¿ | r.rT :i¿¡ i.¡5 Zl:C 1.72.::aC : C: ?¡r: : I 2E , i
taal | ! :t j:'¡ !.- 2t:-1 r ¡- . z¡:: ?. ró :¡á: 2 ¡c ::lt : 3.:6'r¿:¿ | r ¡. .''F--T::;; : :3'--'¡¡ i :i i¿:¡ z 25 ziTa 3 30 :i:i 3.ri. --. at:a i Jg .t.. 5. t¡il:l|l.i}liu]Iffi3jLIi$'i3:i]l:i:il¡fii:::3i$,,..l3...,,"o,
!!i¡!i?!:rt! :.:e:zE5:ár'?¡z: 2.e.:¡:: ?rF:¡c:''..0,'3c:3..rr'ra.rirr.r...,ca:l::l ;¡7?i?Ef2.12 !¡;: :.7:3:e ¡.!j:l:?l l,!E:¡¡.¡¡:- .i; i:-1. 5c5:2éé:sEé -i¡¿r r.á¡ t::¡ ;52i:áir23: :¡:. :.é;::s¿ ztt i.2; 3.t;¿l! s.ll'-?I.-.i_i:;- i:¿ ¡:e¡ é!8.3¡s: -cé...' -j). : t> ..-., l.l ¡ctt j.a: J-;.::;- S:é -?2éE é !8.3¡g: _ cé;fl! : tZ Z25i :.t: ¡:?: ::. ?SZ: 3 c; ::¡c r.O;ffi.-.:: . + ilil i.Si !t¡; z.li:':E 2. l4 ::ti : t¡ :¡:2 j. t: t!t3 i j
"¿ ;r:! a. !- i?lL 5. i8 ::i! ó :2 ?i'i ¡ ¡¡ ?¡:r : ic¿':r 2.;1 ;a)= j r¡ :=¡12 j.:: :!5¡ j ¿ó ;::! a. !' 2?lL 5. i8 :::! O i2 !?t,r ' É :¡ ?::! : 3C?21=-:¿ r;:l¡: iti:t'2 !6: :5?i .:!.2:i: .._i:?!z !52 rl!5 é!¡ffi:i;: ¡ii
;irgi3:: i.iz' ¡t¡:+cl ..n 2;r8 J.r! ?!t2 !éE 3:!á é5¡::!C 75C i..2 8rr'3é:E ..55. f. 2tii ¡55::.c s¡¿2 27éi 555 ¡¿i?rcJ¡ 3!s¡ ;g¡:¡¡: ¡i: ¡¡;s,9.a 3é5:'!,Cb! : ! l::l :i! 3:!i.li? !!:!-1.:1 ?!i!.ó¡t -r;23 .¿€:!:! 8s,35cr.e.5¿.
DIAMETRO ENTRADA
AREA OESCARGA= 7"
ol-¡:ct:¡::
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: l: j_:l "ri r11,. ¿!! ¡..¡.;.tz ?'-.i :ée::!r ¡5¡ :¡j-s l.i,: | :..: ...._1:i.:'i_.:__;i¡¡ i.ii z''e; ';-.,i::;¡ i;; i;:; :;;-"-'-^ i :
, l--- --''-"-"-'--r I rooes LAs cApAcrDADEs ouE EsrAN soBRE LAs I
I LTNEAS NEGRAS CRUESAS tNDTCAN LOS MEJORES II nenotMrENTos DE oPERActoN.. | -. -__ ___J
AS CAPACIDADES TNDICAOAS SON PARA VENT¡LADORES CON DUcTo DE DESCARGA.
ODOS'LOS TAMANOS DEVENTILADORES CON TRANSMI{¡ION POR BANDAS No DEBEN oPERAR h ¡TrcE 3600 RPM.
OS BHP INDICADOS NO INCLUYEN LAS PEROIDAS POR EL DESLIZAMIENTO OE LAS BANDAS.
'io¡; s.!r ¡i92 8.75'Zrteic-17:!ii,1.üi i=iz:1.:;3¡1.¡t.aé 3t9r tt.á5¡35¡e't.¡S 3s:A'2..é: I I !- |,j?91 :!.!.¡¡.r c.s3 t!á.'l.cl .:é7¡ l.le.:::?__L?Ej:c¡:i¡.s;.=zzti't.lt !-?t?lz.iE:¡¡i li.¡¡i¡rrci¡.¡rl ! I.::15 c.:2 ¡:tc!c.t2:¡sr¿;r.1.27r. t.stil;ii-,--l-si-¡isr;i.ii iiliji.rriitt.ii:i¡;;;;ii:ii¡iiii:i'?!l..crlr.::iii,i: i!: ¡!5::l.olr25éé l.:1.:t.: :.¿1::r.¿ t.é3:3i20:I.:¡:¡E_:__i.lS_rClSiZ.SC -ssir.eoirrroi¡.¡¡!¿¿:¡i¡.;¡l'::?s c.ec.:r!ért.t2.2é?c !.33 2slr r.ss.ze.'¿ ' r.77 i¡r¡¡ il.¡c-:::--l-:.-;T:t¿zt ii.i¿ lizi ii.ts!¿:e::!.!¡!¡r5: :¡.i!:2:3 l.J: i¡7e r.2zi?ar¿ '1.¿é:?5: :.ée 3:l: l.?:¡32tó:2.15 3:ó€iZ.3si3á:?i?s! ¡rszl¡..¡:irrzs]!.ari.ricir.iei.r-i33 r.12 25.!.r.35i2r3.'t.se.2cré i.r3.30¡iE.2.0ri32!liz.3r 3¿iliz.ssiTifi¡f0f_¡9¡1__¡¡:!¡ii¿iió;l;ió:il.ii!litl-o t.¡:.irqil.*!¡l,it.zlirrr, ,.r,irr.r'i.z¡i¡¡er ir..r r.r, lr.r.!rrror!.25r¡!2ár¡.rcl¿:¡¡i..r. l.r,.i..r. lz!75 r.37.iJrr,t.ó2i:s5sit.B8r:¡2e 2.r..3:e5 2_.1!ii3:li¡.ó? j-_(r3.?.F¡lzlli:.¡¿.¿oi_.ii.oci_C::_i¡_s:-.liiiiti.iiit3¡:. r.51 i;36 t.77i2¡tBr2.o¿r!:¡? z.-il'::¡? 2.5€ -i¿:s:i.a¿ ils¿.-r.trlrsrr i:ce ¡¡lc! l¿.i¿¡¡i¡¡ 45ir¡ó:c:.s.jEl:á:.' l.óé:?rc? t.e3i:?st iz.ztrl¡¡ :.e:¡3c7 ' 2.?r,i¡ii:t.r¡ t¡té,i.ss'¡eé¡ ii.il i;iic ii.3i':iiis i;.;;;:::; l;'¿;l
.¡l:e:c.3¡-lci!--TZT:a26E:t.6t'i¡o..i.iiie'¡ i.gi::*..r.0¿ | | I ¡ i I:17;; ;0.-'e:2es2 c.53 _llii_0 +'::s¡r 'r.e2 :73é 0.e¿ ize¡¡ i l.¡s.¡l¡l ! r.¡z I I I:f8te,c¡s.zo95 c.ó0;2335,c.r! 25:3 c?ct2t6¿ il.c7:?957;1.2.313si1..2r¡ | | i I¡.:;¡_-l_-_i___ii_i___l_ll--_l__-iil.l:l:t'!.| ?!!! i!. 11 i:¡rs ie.¡¡'..!cr 'cee.21e. ir.rzi¡e:r il.lr.rrcr lr.s: i:rr: l¡.ri i¡r¡o !2.¡i,:!c¡; c.!: ¡tez. c.25,2¿rr I c.?2-:¿-:;l-rltl-.t=:t i r.:;'¡¡i¡ ! i.ic iiii ! l.¡s i¡s¡e'1.¡s isiá,i.ii',:tcj .!.j{ ¡¡.r c.s3 t!á. ' t.cr .:é7¡ t.19.:::? l.ii :ic¡: i i.ii iiz¡ i i.;z '_ts¡r I z_lE ¡¡¡i r i rj i
i.' l.óé ?rc? t.e3¡:?stiz.ztrll¡¡ :.e:¡3c7'2.?r,i¡siii.ii i¡o¿,i.ss'¡ei¡ir.ill.:i-ir.!oiriist5.ó;;-::;i;';;l,o ,.-¡i¡¡r. ..,0!r*,!,.r',irro" ,..,ir*,',.0,'=r,.i,.,,..ro|,.r, lrrr,i..,,i.,o. l..r:1..:s'r'i-.or,Tlrlig-------'--1 , I : . 3?t3:l:!'j¡::'-i.!¡.35;t 3.5!1 j?i:.:.8: :?€t ..? ¿:7i 'sc!lr¡'€ g¿¡i - -'
iI . \ i :? ; . ri'-r:. :.li':.!7 3.rl ¡^r.: :.i-?:-:á! .!!..'-1.:..73 ¡:E: !.3!:¿:i: :eri i Ij \li | ' :. '3."¿i'?-:¡,!5¡it 3.¿¿:á?3 3ti:¡.'é ¡.!:;¡06t ¡.9;.:i? 5.é!r:5óo o.¡t. | !
['-o-'4*: ;.;.::¡¿:.:.¡¿'-..,2':.sri¡rs, ¡.13]¡!5i..ri.,.,ir.rr'.rr.i..r,i..,r'....i i iÉ -+4. .-l i. o :353á :6: !ó?ó ¡.15 3a:1 ..5c:.¿¡ ¡.?5r¡:ea:5.!é.!ló ó.?c'réé3 é?El , I
É E l. :-_i_:_.:. i¡¡c¡ tca::¿:-¡.3:c.:é ¡;9 ¿o:5 5ts;1253:!.8! ¡!¡; a.¿:. -l i I} './ .\ t -'---E.__.._..__. .-.._J
rácé , :-: i !E:¿ ..,0! -*, i ,.r', i ,ro" ' ,.., i ,*, '
I t'5
y con el fin de poder hacen ensayos de tnansponte con
matenial-es de mayor densidad que el rcopon pneexpandidor s€
fabricaná un ventiladon tipo 9-r,s, con er se puede obtenen
hasta 1978 c.F.M. a una presidn estática de 16r'de agua,
a 3551 RPM Y 8.21 B.H.p. o sea con un moton de
8.21 t¡ 0'i6S- = 7.!8 Hp (T.j C r,,)
0.075
4.4.3 Panámetnos de Funcionamiento deI Ventiladon Seleccionado
Pana detenminan
ventiladon y con
transpontadon se
ventiladores:
los panámetros de funcionamiento de este
eI fin de cumplir las exigencias de1
debe hacen uso de la siguiente ley de los
A1 cambian la velocidad de notación (N) de1 ventilador y
conservando : el tamaño, eI diámetno der ducto y 1a den
sidad del aire constantes, se tiene que:
a. La capacidad volumetnica (Ql vanfa en proponcio'n dinectacon 1a nelacidn de velocidades de notacio'n (R.p.M. ):en=Qv , RPMn
)RpMv
b. La presion estática (ESp) vanía con eI cuadnado de l_a
nelacidn de ras verocidades de gino (RpM) o eon er cua
dnado de la neración de Ias capacidades volume'tnicas(Q):
(42)
116
ESPn=ESPv (RpMu)2RPMv
ESPn=ESPv(QN)2Qv
(43)
(44)
c. La potencia ar fneno (BHp) absonbida por e1 ventiladonvanla con e1 cubo de la neración de velocidades de gino(RPM) o con el cubo de 1a relación de capacidades volumdtnicas (Q):
BHPil=BHPv (RPMN)3
** (45)
r.'rT 3BHPN = BHPv ( Y'" )
Qv (46 )
De donde:
QN = Capacidad volumetnica necesania: en CFM
Qv = Capacidad volumdtnica conocida en CFM
RPMil = Velocidad de notacidn necesania
RPMv = Velocidad de notacicin conocida
ESPf.t = Pnesicín Ustática necesania en pu1g. agua
ESPv = Pnesión esta'tica conocida en pulgada de agua
BHPN = Potencia necesaria
BHPv = Potencia conocida
t77
A1 emplean Ia Tabla 11 de eapacidades de1 ventiladon tipog-LS (Tab1a 9LS pag 9 de chicago rndustnial Fans), se
obsenva que pana encontnan ros R.p.M. y B.H.p. a 1os cuar_es
debe funcionan er ventil-adon pana desannollan una E.s.p. de
7.55rr de agua y un Q de 491 c.F.M. se deben efectuan intenpolaciones lineales y hacen uso de las fdnmulas 42r43r44,45 y 46.
A1
SC
toman como base Q =
tiene, para:
S. P.
7,,H20
grfH20
R.P.M. (necesanias) =
1032 C.F.M. pana efectuan los cáIculos
RPM
227 9
2422
B.H.P. C '']
1.85 1.97
2.72 ? q15
( 7.s5-7)(2422-227s)8-7
= 2.358RPM
7.55'r de agua son
Para Q = 491 CFM a
B.H.P. necesanias
2279 +
B.H.P.(i'recesar^ios) = 1.gS +(7.ss-7)(2.!2-!.85)
_ 2'oo BHP(2c\")8_7
0 sea, se tiene gue, pana a = !032 CFM a
necesanios 23Sg R.p.M. y 2 B.H.p.; ahona
7.55trde aguar s€ calcula las R.p.M. y eImediante eI uso de las fónmulas 42 y 45.
R.P.M.¡.I )Ql: = Qv
R. P.M. vtt8
491 c.F.M. = !og2 c.F.M. ( R.P.M.N )
2358
R. P.M.f{ = +91 C. F.M. x 23 58 RPM
1032 cFM
R.P.M.¡'¡ = t!22 R.p.M.
No faltanla sinó carcular ra potencia o caballaje necesaniopara el moton deL ventiladon, esto a pantin de ra fónmula
45
BHer.l = BHPv , R'P'M'¡J )3
R. P.M.v
?
BHpN = I (1722 ) = I x (0.476)3 = 0.216 BHp (O.ZZ Cr/)2358
En conclusión el ventiladon g-LS ginando a !.122 R.p.M.,consumiendo o.22 B.H.p. desannolla una capacidad de qglcFM
a una pnesión estática de 7.S5il de agua.
Pon 1o tanto para obtenen la máxima capacidad de esteventiladon se debe disponen de un moton de 7.s Hp, que es
eI que tendná et ventilador que se dispone, pnovisto de
tnansmisión pon bandas en V.
Este ventiladon tienen Ias canactenlsticas consignadas en
la tabla 11, de capacidades y en ra Tabla t2 de dimensionestomadas de las paginas 9 y 29 nespectivamente del catálogode Chicago Industnial Fans.
' t20
TABLA 12. DIXENSIONES DE VEilTILADORES SECUI{ SU
DlreilSroxE3 Ex Put¡ADA3.
TATA TO
l'1ll
t21
TAIIf,OYUTIr-0
D|ATIPiOTOR cuxERo A B c D E F o H
t t.7to .2lOr.l2l ?.50 ¿l.OOa t.l?t ¡f .ltt {.r@ +.tJ? t o.s7
t ro.t@ .2tOr.l2t ,.r2t Gtoo t.ct? 3.Ol? t.32t t.ooo ü t.r a7
? 12.2to .2!Or.l2l ro c2t a.ooo 7.O07 t?la r.a2t t.azt I r.tt7
t rt.12t zto r. l2l ll.t@ n.to ¡o2to 12-'oo t.too ?.too t l.lt7
tl tr.tat .!il}|.ra? r3.c2t ¡t.rl? !.t42 rt.3l2 ro.+t7 ¡.ttt tl t.al?
|l a2.ca .!?l¡.lt? 19.?lo r3.!c2 t4.ct? l.tt? 8.170 to. tt2 tt t.al?
t! 2?,.t2.' [email protected] z,rco rt.ot¿ a?.tc? 20.t17 7l,2'p 12.to It r.ct?
l? 3t.a2t .Sr.llO 2A.eá 4.5c2 rc.at? tc.3¡? F.rzt t¡l.rat al l.cl?
5: DETERMINAC]ON DEL TIPO Y TAMAÑO DE UN CICLON
5.1 FUNCION DE UN CICLON
E1 ciclón es un sepanadon mecánico de fonma: cillndnica en
su pante supenion y cdnica en su parte inferion o cónicaen toda su longitud; en ambos casos tienen un ducto centnal_
para escape.
El cicrón sepana eI polvo contenido en er aine así: Er ainecangado de porvo entna tangenéialmente al cicldn pon su
pante supenion y escapa pon er ducto centnal, mientnas que
las pantlculas de polvor €n vintud de su inencia, tiendena desplazanse sobne Ia paned extenion der ciclón y se des
ríza hacia 1a descanga infenion ( ven Figuna 16).
El cicldn es en esencia una cámana de sedimentacion en Iacual la acelenación'debido a la gnavedad es neemplazada pon
una fuenza sepanadona centnlruga, representada pon e1 movimiento cinculan del aine. o sea que Ia función pnimania de
un cicldn es usan ra fuenza centnlfuga pana conseguin Iapnecipitacidn de pantlculas sóIidas suspendidas.
-1,
122
FIOURA.16. BIOSQUEJO Y PROFORGIOI{ES DE CICLOI|ES
EXTiADATIXEEXGIALAIRE Y PIVO
DESCAiSA FOLrc
(A)
123
ht.
(B)
+EECIE DEAIRE
III
III
d2
Ih2
IIII
tds
Esta fuenza centnlfuga es pnoponcional aI cuadnado
velocidad del aine a invensamente pnoponcional aldel ciclón, o sea:
F-c v2(47)
de Ia
diámetno
entnada,
e1 aine
deI ciclón
d1=
16.1 dt
donde:
V= Velocidad del aire entrante en pie/seg
diámetno del ciclon en pies
F"= uüttipro ae la fuenza de gravedad repnesentada pon Iafuenza centnlfuga.
E1 ciclón ofnece uno de ros pnocedimientos más ecolomicos,
desde el punto de vista de su fabnicacidn, funcionamientoy mantenimiento, para separan polvos y mateniarés secos delaine.
5.2 DUCTO DE ENTRADA
En eI'tipo convencional de ciclón la conexidn de
del aine, está usualmente localizada de modo que
entne al ciclón en dineccidn tangencial aI cuenpo
y es de fonma nectangulan.
t24
una conexidn de entrada de aine delgada: Reduce ra cafda de
pnesión y Ia turbulencia en Ia entnada y aumenta 1a eficienciade sepanacidn. Se obtienen buenos nesultados cuando la al-tuna
de la conexión de entnada es igual a la altuna de Ia panté
cillndnica del ciclon.
Pana minimizan
entne e1 ancho
estan entne eI
tunbulencias
la conexidn y
y 15t.
desde eI intenion de1 ciclon. Su
estar estnechamente nelacionadas
deI ciclón.
Ia entnada, la nelacidn
diámetno de1 cicldn debe
ánea y el diámetro deben
con las otnas dimensiones
en
e1
1as
de
704
La intenfenencia por choqúes entre el flujo de aine entnantey la masa notatonia de aine dentno del ciclo'n se puede eli-minan usando una conexion de entnada tipo canacol como 1o
iridica Ia Figuna 17. con este tipo de entnada, e1 frujo de
aine entnante es panalero a 1a masa notacional der aine en
e1 punto donde elros van conjuntamente y 1as intenfenenciasson minimizadas.
5.3 DUCTO DE ESCAPE DE ATRE
La funcio'n del ducto de escape es perrnitin ra salida del aine
t25
J+FIGURA
'7TRAZADOCONEXION DEENTRADA PARA CICU)]ÚES.
CARAOOL A ¿$!C PARA COIIETIO]I
DE E]{TRADA DELOADA.
CARACOL A 9C FARA COIEXIOI{
DE E]ITRADA IED]ATIA.
CARAGOL A IEOO PARA COlIEÍIOilDE E]{TRADA A]ICHA.
:RV
-.rl--J 'l-
le6
El vo1úmen de aine saliente es igual al voldmen de aine
entnante. La velocidad de escape es invensamente pnoponciot,
na1 al anea del ducto. Así mismo Ia nelacidn de vetocidades
de entnada y salida es igual a Ia nelación de las a'neas de
entnada y salida.
La velocidad ventical en el ducto de escape es igualvelocidad lineal de rotación sobne la cincunfenencia
ducto de escape.
La siguiente es una neración pana un balance de velocidades:
ala
del
Anea ducto escape =
Anea de Entnada
Diametno deI Cicldn
Diámetno ducto escape
tsea: T CZ'
-=
dt
d2
(48)
4ah,
5.4 DUCTO DESCARGA DE POLVO O MATERIAL SECO
muy comrrh d. ,rrr- sepanacidn
es la nelacioh inapnopiada
de escape de aine y elducto
Una causa
un cicldn
del ducto
insatisfactonia en
entne los dia'metnos
descanga de polvo.
En una masa notacional de aine, la fuenza centnlfuga de'
t27
notacidn pnoduce una presio'n diferencial entne los ejes de
notacidn. Esta pnesidn difenenciar es nume'nicamente iguara Ia pnesidn de velocidad (PV) equivalente a Ia velocidad
lineal en eI eje de notacidn. En e1 punto donde er ducto
de escape descanga a La atmdsfena, Ia pnesión estática (sp)
es igual a ceno y en el extnemo infenion de este ducto,
deñtno der ciclón, ra pnesio'n estática es positiva e iguala las p.baia"= pon fnicci<ín en el ducto de escape.
Pana un balance adecuado de Ias pnesiones en er ducto de
descanga de po1vo, la nelación entne 1os diainetnos de losductos de descanga de polvo y de escape de aine debe sen
de * a 5/8.
5.5 PERDIDA DE PRESION TOTAL (CONTRA PRESION)
en
de
La
un
caída de pnesion totalcicldn es eI nesultado
un sistema de aine debido a
vanios factones:
5.5.1 Cuando la velocidad del aine en la entnada delciclón es mayor que la velocidad der aine en el ducto de
alimentación y el ventiradon es el que suministna La enengla
necesania pana e1 incnemento de velocidad.
5.5.2 La calda de pnesion es tambián debida a ra intenfenencia pon choques entne eI flujo de aine entnante y la
t28
masa notatonia de aine intenion¡ €n la entnada del ciclonry
5.5.3
debida
con las
En el intenior del ciclóna Ia fnicción del aine en
panedes del ciclán y de1
- t. . . 'Ia car-oa oe pnesl-on es
movimiento aI hacen contacto
ducto de escape.
La
+n
a. - .'caLoa oe pnesl_on
de agua para una
pana ciclones comunes está entne 3tt a
velocidad de aine entnante de 3.600 fpM.
5.6 EFICIENCIA DE SEPARACION
La nata de asentamiento en aine tnanquilo pana pantlcuras
sótiaas depende de su tamaño, fonma y gnavedad esp"clficay tambidn de la densidad del aine.
Pana aine a condiciones standand y pantlculas con gravedad
especlfica apnoximadamente igual a uno, la nata de asenta
miento sená pnoponcional a la raíz cuadnada de Ia gnavedad
especffica. Pana aine bajo otnas condiciones Ia nata de
asentamiento sená invensamente pnoponcional a l-a ralz cua
drada de Ia densidad del aine.
La nata de asentamiento (Se) repnesenta laasentamiento en pug/min, en aire Tnanquilo,
cula de mayon tamaño, eu€ puede escapar con
el intenion de1 ciclón, y está dada pon las
129
nelación de
pana 1a pantl
el aine desde
siguientes formtüas:
¡--..---i i',-,-*.,1¡ ir¡trün¡ Cr
Se - 18.450 a(4s)
De donde:
Se = Rata de asentamiento equivalente en pulg/minV = Velocidad penifebica en pies/mina = Ancho de la entnada al ciclón en pulgadas
,Se _ 3.5 dc' (S0)
100
De donde:
se = Rata de asentamiento equivalente en pulg/min.dc = Diimetno medio apnoximado, en micnones, pana un tamaño
cnltico, de panticulas de fonma innegulan.tr La deter'¡ninacidn de ra ef iciencia de sepanacioh, en te'nminosde poncentaje der peso total der mateniar que pasa a tnavásde1 ciclo'n, depende: Del ancho y velocidad de entnada, dela fonma y gnavedad .sp"cffica de ra pantlcula y de Ia densidad del ainett
El tamaño cnltico de la pantfcura vanla dinectamente con ranalz cuadnada del ancho de Ia entnada e inversamente con ranalz cuadnada de la veLocidad de entnada.
130
E1 peso del materiar que puede escapar con el aine varr_a
dinectamente con el cuadnado de1 ancho de la entnada e
invensamente con el cuadnado de Ia verocidad de entrada.
l¿eficiencia de sepanacio'n vanía dinectamente con la verocidad de entnada.
5.7 VELOCTDAD CRTTICA DE ENTRADA DEL AIRE
El anátisis de ra velocidad cnÍtica incluye ra considenacio'nde las fuenzas de impacto entne las pantlculas y el aine en
movimiento, al coeficiente de fniccicín entre l-as pantículasy el aine con las panedes del cono, la pendiente der cono
el diámetno supenion y er ancho de la entnada. La velocidadcnltica viene dada pon la siguiente fonmula:
vc = 340 !* . 36.soo ( s1)
Vc = Velocidad cnltica de entnada del aireh4 = Altura total deI cono en pies
I = Densidad de la pantlcula en libnas/pulg3dc = Diáetno de 1a pantlcula en pulgadas
,P = Coeficiente de fniccidn€ = Angulo entne el rado del cono y ra honizontal
f, do' *
131
La
va
5.8 DISEÑO DEL CICLON
pnimena etapa es determinan el2a manejar en pies"/min (CfM)
La segunda etapa es
nacidn en tehminos
partfcula (dc), en
volúmen de aine que se
detenminan el nivel nequerido de sepa
deI tamaño o didmetno cnltico de 1a
micnones.
La tencena etapa es determinan Ia velocidad de entnada (v)
en pies/minuto, considerando ta calda de pnesio"r y eI tamaño
de 1a pantfcula. Pana la mayonla de las aplicaciones, una
velocidad de entnada de 3.600 FPM puede sen empleada.'
Despuds de cumplidas las tnes etapas anteniones, se deben
aplican las siguientes fdrmulas:
Anea de Ia entnada: . h1 =Volumen aine CFM
(52)Velocidad entnada
1.9 V d.c2Ancho de la entnada : a =
a= !08a15tAltuna de 1a entrada: h1
Dia'metno del cicloh t d1
106
diametno cicAnea entnada
1de
(s3)
lon (54)
- dhn
Ancho entnada a (ss)
(s6)
r= dt
= 2 14, es un valon necomendado
Diámetno del ducto de escape , d2 = d1 ( s7 )
Lango de1 ducto de escape en
feI interion del ciclón:
hz = h1 ( r Dz (s8)
,Diametno ducto descanga inferion:
dg = (5/8) dZ
Altuna total
De donde:
del cono , h4 = h1. f 2
(se)
(60)
Altuna del cono tnuncado, h3 = h4 ( df - dg)
dt( 61)
a
dt
dz
Ancho de la entnadar €n pulgadas
Diámetno del ciclohr €rr pulgadas
Diainetno del ducto de escape de aine,
133
en pulgadas
d3 = Diambtno de1 ducto descanga infenionr €rl pulgadas
dc = Diámetro medio pana un tamaño crítico de ra pantícuIa
h1 = Altuna de 1a entnada, en pulgadas
h2 = Altuna deI ducto escape en el intenion der cicrónen puIg.
hg = altuna del cono tnuncado¡ €rr pulgadas
h+ = Altuna total del conor €n pulgadas
f = Relacidn de dia'metnos y de altunas
V = Velocidad perifebica
5.9 D]SEÑO DEL CICLON A USAR EN EL TRANSPORTADOR
Caudal del aine = 491 CFM( 14 l-ft],/nin)
Velocidad del aine = 2500 PFM(7('2 l\t/nj-n)
Anea de la entnada al ciclo'n: ah, - cFM (52)
FPM
aTr - 491 - 0.190+ pie2or¡1- 2500
De donde:
f = 2.4 (necomendado)
h1" (s6)3
I4rDiimetno de cicldn = d1 =
L34
h1-
dt=
= 0.1904 pie2
A - 2g pull =.9.Sg"2
2.4
DiJmetno de1 ducto de
Diámetno de1 ducto de escape , D2= dt
= 1.9 pies C 23 pulg
(s7)r
Pulg ( 0.24 l{t.)
descanga infeniorr d3= dz (s9)
dr ( s4)
(ss)
5
8
trdg = " x 9.58 pulg = 5.98 pulg ( 0.15 mt)I
- Ancho de Ia entnada aI cicldn = a = 1Sg de
a = 0.15 x 23n = 3.45 pulg (O.OB? I,ft)
- Altuna de Ia entnada aI ciclon = h. =1th1
a
= 0.1964 pie2 = 2g.28 pu1g2 (O.o1B I.f¿Z)
ht - 28'28 PuIe2
3.4Spu1g
Esta altuna debe ser
del cicldn.
= 8.19 pulg
th1
igual a la
(o.21 :'.1t )
altuna de Ia pante cilfndnica
3 ,1416
135
n, = h1 (P- t)2 (s8)
hZ = 8.19 pulg ( 2.4 t)2 = 16 pulg (0,4t :,tt)
- Altuna total del cono = h4 = hlf 2 (60)
?h+ - 8rt9x2r4' = 47.!T pulg (1.2O I.{t)
- Altuna deI cono tnuncado = h3 = h4 ( dr - ds ) (61)
dt
hg = 47.12 pulg a 23 pulg - 5.98 pulg ) = 34.9 pulg(o.Bg i.tt)23 pulg
Los anteniones nesur-tados estat indicados en la figuna 1g
Lango de1 ducto de escape en e1 intenion del ciclon =hz
136
FIGURA I8CICNON PARA EL
DIIEXEIOIES ET PULSADIE
Tq|9o
47'tTO
_t\
sFso ó
II
I
II
I
- L-
\
II
III
--J
t37
6. VALVULAS ROTATTVAS
6.1 DEFINICIONES
una váIvula notativa es un arimentadon del tipo gravedad
puna y de descanga contlnua. Esta'compuesta de: un notonde paletas, que gina dentno de una carcaza con ajuste des
lizante, se11os tipo prensa estopa en los extnemos deleje del noton, y de una cancaza con una abentuna supenion
pana ra entnada de1 matenial y una abentuna infenion Dara
Ia descanga de1 matenial. Ven Figuna 19.
La capacidad de una vaivura notativa está nepnesentada pon
los-pies cübicos de matenial descangados pon cada nevolucicindel noton.'
Los notones pueden sen fabnicados asi:
Con los extnemos abientos:
con las paletas soldadas al-tt,J-a mas economica, pero tiene
o sea sin tapas latenales yeje. Esta fonma de fabnicacioh
Ia desventaja de desgastan
1.38
CS
F I GU RA 19 - DETALLE VALVULA
CAVIDAD o CAiJGILON
DEL ROTOR
MATERIAL
. ¿'
a.
.D.ESCARGA MATERIAL
ROT VA
ENTR ADA
.t'
CARCÁ?,A
ROT.OR DEPALETAS
t39
Las tapas latenales de 1a carcaza, los ál.u.s se doblanfácilmente debido a la flexioh y el noton se fnena aIacumulanse material entne las paletas y Ias tapas latenaresde Ia cancaza ( Figuna ZOá).
con Ios extremos cennados: 0 sea con tapas l_atenales y con
Ias paletas sordadas aI eje y a las tapas latenales del noton.Este tipo de fabnicacidn es fuente: Do desgastan las tapaslatenales de Ia cancaza y es ra ma's empleada (Figuna 2ob).
con las cavidades pnofundas: Tipo No.1) se fabnican soldando las paletas al eje y a 1as tapas ratenales deI roton,fonmando asl cavidades pnofundas, dando ra mayon capacidadvolumétnica posible al roton. (Figuna 20c).
con Ias paletas intencambiables: (Tipo No.2) se fabricancon las cavidades pnofundas, peno 1a pante supenion de tapaleta va atonnillada y se puede cambian facilmente yfabnican en cualquien matenial. Es tanbieh un noton de extnemoscennados. Figuna Zld.
con cavidades de pnofundidad media (Tipo No.3).La seccidn t:ransvensal de Ias cavidades esti fonmada pon
dos segmentos cincuranes de una pnofundidad igual a Ia quintapante del diaínetno der notor, dañ¿ole asi una capacidad
140
FIGURA 20. TIPOS DE ROTORES PARA VALVULAS ,ROTATIVAS
roTot A!|ER10( o)
ROTOR @]tI LAS CAVIDADESPROFUITIDAS ( TIFO N¿ I )
(cl
ROTOR @1{ CAVIDADES DEPROFUNDIDAD MEDIA (TIPO 3)
(c)
ROÍON CERRIDO( b)
TNTERCATBTABLES ( T|PO fi¿l(d)
ROTOR @N GAVIDADES PO@PROFUI{DAS ( r IPO ¡r )
(f)
| ¿tl
volumdtrica media que penmite manejan cantidades modenadas
de matenial sin sacnificio der ánea de entnada y con lasRPM nonmales. Es un noton de extnemos cennados.Figuna Zoe.
Con cavidades poco pnofundas (Tipo No.4)
La seccioh tnanvensal de 1as cavidades estj fonmada pon
sectones de corona cinculan y de poca pnofundidad. Es eL
noton de menon capacidad volumetnica. Figuna zot.
6.2 FUNC]ONES QUE CUMPLEN LAS VALVULAS ROTATIVAS
- Regulan adecuadamente e1 paso deL matenial desde la torvahasta e1 ducto de tnansponte y sellar er paso del aineentne eI ducto de tnansponte y 1a t : .¡a; cuando son empleadas
en un sistema positivo.
Regulan adecuadamente el descangue de matenial deI cicrónhacia ra tolva neceptona y selran e1 paso deI aire entne latolva neceptora y el cicloh; cuando son empleadas en un
sistema negativo.
6. 3 SELECCTON DE LA VALVULA ROTATIVA A USAR EN EL TMNSPOR
TADOR
Pana las aplicaciones de las virvulas notativas no es
!42
necesanio efectuan un diseño completo de estas para cumplin
con los nequerimientos de un transportadon. Existen diseños
standand utilizables, de los cuales se puede seleccionan
un tamaño de Ia válvula notativa adecuada pana cada transpontadon.
Existen compañlas especializadas en la fabnicacioh de vilvulasnotativas, como ra spnout-lrlaldnon, Ias cuales publican tablasindicando: E1 tipo, el tamaño y ra capacidad de los notones
para asi facilitan Ia selecciot de la va'rvula notativa que
se va a emplean en el tnansportadon. Ven Tabla 13.
6.4 PAUTAS PARA LA SELECCION DE LA VALVULA ROTATIVA
6.4.1 Detenminacioh del Tipo de Roton
Debido a la baja densidad del rcopon pne-expandido se
necesita emprean eI noton de mayon capacidad volumdtnicapana poden descangan la cantidad de rcopon que se estdtnanspontando, con velocidades medias de1 roton (RpM).
se va a emplean un noton Tipo f, de cavidades pnofundas
y con los extnemos cennados.
6.4.2 Detenminacioh der tamaño der Roton y de la váIvu1a
143
TABLA 13. T¡POSI TAMAÑOS Y CAPACIDADES DE VALVULAS ROTATIVAS
t----- rri,-M EpoandcN" .-ip
, i : | .'' I i i ',ri!¡:l+ | ! :-{-r¡ | : I:; i ; | ;.
iii i jiiti ' ..'.:... .._,--_!
.. H D:A..
FLANCHE DESCARGA
i ---c----
TAtAttto RoToR= D|AiúETRO pOR tOne¡tt¡0.
9_r¿ . li¡ 13 .. 12% . i_l !i. a.\i 8 ?i¡ - : .__ _ tr;,.12h _._.71 lG+i._ 93; 81¡ 7 1A ,Át-' 8. ll A 2 5 h 8 ¡ t2ti ,lir-ró t¡ _ rrl.i. n'4'- slt - ert. t'¿-. tÁt' 's- ¡i "ro z. o - ;; ,ó,- i, .l.oi ,,1,1Iq l!..L| _.ll% ltti s 16 ,Át g la'll 3 syz t 11 ,r ' rri r,i_21 th -.16 . rjr - r¡li. . izu - 20- :¿it- rz- 2'1' lB 2 ,rli ,i. i. ,;n 2a tat.28 vr_20 t?k i7r^ rltz 21 rli¡ t2 28 22 ¿ éli | )z i¿'-"28-'2ltt'-3ó zE 22. ?o r9 30 ¡r,r Ió 3¿ ?6 ¿ rrÁ r,ri' z¿ . st - i¿ ,r^-r-
---i^--::-: 3-I GAPACIDAD RoToR PIE-| REv : --- pesli - I)TOE, i'.'¡¡ I '. rr¡: : :yF: 3 : ','y¡i ¡ :-i ;.:^, ,..r\ ;.ru. "r: ._: io,uó.-i ;.,..1"" j
¡ 3 c.or ?8 ._ . o.or | 9 _. c_.0có5 . o.oc3 55. 90 rh óo 11 ix 1 c 039__ C.030 o.czO o.OtO 55 90 ,á - - 70"
-. - 'i¿ --;ó .. oizs ..o.tl¡Í cfá3 at.¡2 35 so U, 158
"i lr 13 .. c.?so _ O.?25 (..1 ?5 (. í á3 35 A0 V? : ?05 62 _¡ 8 O.2l O.2I O.t3 - O.O7 35 | zO V2 zZO 6? i¡ l0 _..0 ó?o_ . c óol .. (,.310 . 0.155 ¿é 5 óo ; ;;; ;; ix l4 1.3C0 . _ 1.225 .. C é50 C.325 ¿6.5 55 +1 152 7a¡ l8 2 300 t.c59 l.lsO O 575 35 50 . ,4 ,rS 71t22 4.ó 15 23 ¡.15 3t !6 ty, iS!5 ll5t76 t.¿5 8.3 ¿.? 2.1 30 ¿o 2 2350 lá5.-
-
?'
ri'-'r#:. i i
i" !'i
'i.-i4í¿.¿.'d-
Lr
,-
A
I
fB'il:
Á2
14?
i i..r-E
. PRENSATSTOFA
TIPOS DE ROTOf,
ROTOR TIPO I
ROTOR TIPQ:
ROTOR TIPO.
Rotativa
Pana descangar del cicloh 3s Ibs/min de rcopor pne-expandido,
con una densidad de 6.0 lbs/pie3r s€ necesita un noton quepueda descangan:
3 5 lbs/min = 5. 8 pies3/*ir,. (0. 1 6 ,1,t3 /nin)6 lbs/pie3
A1 emplean Ia tabla 13, se obtiene que er notor de gr dediimetno pon 6fr de rango, despraza o.t2s pie3 pon cadanevoluci,ír y que ginando a q7 RpM, descarga:
47 RpM x o.!2s pie3/ rev. = 5,87 pi.3 /mín(o.16 r+tj/nin)
que es 1o que nequiene eI tnanspontadon.
En conclusidn: se va a emplear una várvuta notativa con unnoton tipo 7-) con cavidades pnofundas, con 10s extnemoscennados, de grr a x 611 10ngitud, cuyas dimensiones estánindicadas en la tabla 13.
145
7.T EXPERTMENTO
EN MOVIMIENTO EN
7. LABORATORIO DE FLUIDOS
- MEDICION DE I,AS PRESIONES DEL AIRE
INTERIOR DE UN DUCTO
1
EL
7 .t.t Obj etivos
Esta 'pante deI labonatorio se ocupaná de 1a medicio'n ae
las magnitudes meca'nicas rpnesioh, tempenatuna, etc., que
se encuentnan en ros campos de la ingenienfa. La medicio'n
de estas magnitudes involucna:
Metodos de medicio'n
Instnumentos pana hacen mediciones
Pnecauciones en el uso de los instnumentos
La mayonía de las magnitudes *.c"hi"-s, tales como Ia tem
penatuna y la pnesioh, no son fatires de medin connectamente.
Es esencial, sin embango, que eL ingenieno sepa .ó*o medin
esas magnitudes con Ia pnecisioh deseada y neconocen laslimitaciones de los divensos dispositivos de medicioir que
146
utiliza pana hacenlas.
como quiena que el ingenieno tenga que hacen el ensayo de
nutina a un equipo, o practican el estudio anarftico a un
equipo experimentalr s€ encuentna en ra necesidad de medin
magnitudes tares como: Pnesidn, tempenatura, velocidad,potencia y caudares. Así, el pnopdsito de estas pnjcticases e1 de estudian los métodos de medicio'n, no como f inalidaden sí, sino como hennamientas que capacita al ingeniero par?a
detenminan el compontamiento de los equipos existentes o
desannollar nuevos apanatos y máquinas.
7 .!.2 Intnoduccidn Teo'nica
A. Mediciones de Pnesio'n
DefÍnese 1a pnesioh como
ficie pon unidad de anea.
se nestninge genenalmente
pon unidad de a'nea de Iamedicidn de la pnesión es
1a fuenza ejencida sobne una super
En ingenienía, el te'nmino pnesio'n
a la fuenza ejencida por un fluídosupenficie que 1o encienna. La
deseable porque:
- Ayuda a
- Ayuda a
ér si hay
definin eI
detenminan
movimiento
estado del
el tnabajo
de dste.
f1uído
hecho pon e1
t+7
a-rlur_oo o soDre
Tenmodinámicamente, la rínica pnesioh de impontancia es lattpnesidn absoluta", es decir, Ia pnesioh medida pon encima
de un cero absoluto de pnesioh. Existen dispositivos capaces
de medin Ia pnesion absoluta, como eI bandmetno, peno su
uso es limitado. Otros dispositivos medidones de pnesioh
miden en nealidad difenencias de pnesioh: Sea Ia diferencia
de pnesio'n entne dos puntos de un sistema, sea la pnesidn
en un punto pon encima o por debajo de la pnesidn atmosfdnica;
denominada "pnesioh manometnicat'rdado que se la mide pon
medio del- mandmetno. La presioír manohetnica debe sumarse
algebnáicamente a la pnesioh atmosfe'nica pana obtenen la
"pnesioh absoluta'r. Cuando la pnesidn en un punto es menon
que la atmosfe'nica, dlcese que hay ttvaclott. O sea, eI vacfo
es igual a pnesioh atmosfe'nica menos Ia pnesioh absoluta
vendadena.
Tnes *dtodo" comunes para detenminan presiones son:
- Medicio'n de 1a altuna de Ia columna tlquida necesania
par?a equilibnan la pnesioh nedida (mandñetnos de columna
1íquida).
- Medicioh ¿e Ia defonmacioh de un soii¿o debido a la presicin
medida (tubo de Boundon y manohetros de diafnagma)
- Medicioh ¿.t peso gue, actuando sobne
148
un area conocida,
equilibra 1a pnesidn medida (mano'metnos de peso muento).
B. Mano'metnos de Columna Llquida
Aunque existen difenentes tipos de mandnetnos para medin
pnesiones como son: Los mano'metros de columna Iíquida, losmandmetnos Boundon y de diafnagma y los mano'metros de peso
muento r eil estos labonatonios se usanán los mano'metnos de
columna lfquida.
Los mano'metnos de corumna llquida se utilizan especialmente
cuando la medicio'n debe realizanse con una precisio'n de1
onden de1 r%. En estos dispositivos, Ia pnesicín se detenmina
equilibnando Ia pnesioh .or, una columna lfquida de peso
específico conocido. se mide 1a artuna de Ia corumna y se
obtiéne Ia pnesidn pon c6mputo.
un mano'metno de columna ríquida muy común es el de tubo enrfurf (Figuna 27). En esta figuna, son iguales las pnesiones
en frarr y en rrcrr. La pnesidn trarr es pnácticamente igual a
1a pnesidn que se mide si la pante der tubo pon encima derratr esta' llena de aine o argdn otno gas. La presión que se
mide nesulta asl equilibnada pon la columna tlquida de altunaIthtt y Ia pnesidn atmosfeínica existente en eI punto rrbr. La
fuenza ejencida pon una columna líquida sobne cualquiena
, .tr.,¡¡¡ iülfrqolr: fjn¡4:i F"'i 't,r"¡
llrir*.+a:r !149
, PRES|oN
i MEDTDA
lh
JPRESIONATMOSFERICA
FtcuR A 2lTANOTETRO EI{
,U,
PRESTON IATMOS FERTCA t
PRESION IMEDTDA tFI GURA 22.
TAilOTETRO DE UNARAlÚA.
Ihl
r50
de sus secciones tnansvensales es igual a1 pnoducto de Iaaltuna de Ia columna pon encima de ra seccioh considenada
multiplicada por el ánea de la sección tnansvensal y por
e1 peso especlfico del Iíquido. peno 1a pnesidn ." fuenza
pon unidad de ánea. Luego, Ia presidn en el punto rrcrr ejercida pon Ia columna llquida de altuna trhrr es iguar al pro
ducto der peso especlfico del- líquido pon Ia altuna de racolumna; y es la pnesión ttmanometrica" que se detenmina
(esto es , la pnesioh en exceso sobne Ia pnesión atmosfJnica).
si la pnesidn que se mide es menon que la atmosfdnica, €llfquido subiná pon Ia nama de la denecha de1 tubo. Luego,
el pnoducto de1 peso especlfico del rlquido pon Ia artunade la columna es igual a Ia pnesión atmosfJrica menos rapresidn medida. Háblase, entonces, de succidn o vacfo.
El nanómetno de tubo en trurr pnesenta una impontante desven
taja. si hay fluctuaciones impontantes en ra pnesioh medida,
nesulta diflcil obtenen Ia pnesioh vendadena, puesto que
hay que leen dos altunas simultáneas.
un méto¿o para obtenen lectunas más exactas de pnesiones
fluctuantes consiste en usar un m"n6metno de una sola rama,
como e1 indicado en 1a Figuna 22. Este tipo de mano'metno
consiste en un depdsito cuya sección tnansvensal es gnande
en companacidn con Ia de Ia columna líquida. pon esta ruzón
151
1a variación del nivel llquido en el depdsito es pequeña
aútt en eI caso de gnandes vaniaciones de Ia pnesión. Las
lectunas obtenidas pueden sen connegidas multiplicando lalectuna pon 1a nelacioh que existe ente eI anea de ra secciohtnansvensal de1 tubo y eI jnea de la seccioh tnansvensal_
del depo'sito y sumando eI nesultado a la lectuna oniginal.
El Iíquido usado en estos tipos de mano'metnos son el agua,eI mencunio, eI aceite y er tetnaclonuno de carbono. Muy
a menudor s€ agrega al agua utirizada una pequeña cantidadde anilina, con e1 fin de facilitan ra lectuna.
c. Pnesión Esta'tica (ps) de veLocidad (pv) y total (pt)
Pnesidn estática es Ia fuerza pon unidad de a'rea ejencidasobne ras panedes de un necipiente pon un fruÍdo que esta,en neposo. Despneciando eI efecto de 1a gnavedad, 1a pnesiohestdtica es la misma en todo eI volúmen del líquido en r-eposo.
La pnesión estática de un f1uído en movimiento es 1a pnesiónque medinfa un instnumento que se desplaza con la misma
velocidad que e1 ftuldo y en igual dineccidn y sentido. Es
decin, Ia pnesidn estitica es 1a pnoducida pon er movimientoal azan de las moreturas de un fluído, peno no pon el movimiento del fluldo como un todo, y sinve para vencen losnozamientos y otras nesistencias ofnecidas aI paso de1 fluído.
752
Dado que no es pnictico desplazan el instnumento seguh eIflujo de un fluldo, Ia pnesidn estática se mide insentando
un tubo manometnico en la paned der ducto, de manena que
fonme un ahgulo necto con ra dineccio'n del movimiento delflufdo (ven Figuna 24a). Deben tomanse Ias pnecauciones
necesanias pana evitan que eI tubo sobnesalga dentno delducto y que no haya anistas agudas que puedan causan ernorespon impacto o nemolinos. (Ven Figuna 23a).
cuando un fIuído se mueve a arta velocidad pon un ducto,hay posibilidad de que la pnesidn esta'tica no sea uniforsne
dentno de un plano nonmar a Ia dinección der flujo. Esto es
panticulanmente valedeno si ha ocunnido un distunbio senio
en eI fruído justo antes de1 punto en que se mide 1a pnesidn
estática. En tales casosr s€ debe usar? un anillo piezometnico
par?a detenminan la pnesioñ estaiica media (ven Figuna 23b).
como 1o indica Ia figuna 23b se hacen penfonaciones sobne
toda Ia cincunfenencia del ducto, de modo que comuniquen Iapnesiol estatica a un colecton, de donde se toma la conexioñque conduce al instnumento de medicio'n.
D. La Pnesioit ¿" velocidad es Ia fuenza pon unidad de a'nea
ejencida pon e1 movimiento en conjunto de un ftuldo sobne
un plano penpendiculan a la dineccicin del movimiento. La
pnesidn de velocidad se mide pnincipalmente con el objetode detenminan velocidades o caudales. ven Figuna 24c.
153
FICURA 23. CONEXIOI{ES PARA TOMA DE PRESIOTESTAT¡CA
3ó MASAq,JEROS
-
L IMADO AL RAS CON LOS
BORDES INTERNOS REDONDEADOS
CONEXION PARA MEDIRPRESION ESTATICA
,r(a)
ANILLO PIEZOMETRICO
( b)
FIGURA 24. CONEXIOI{ES PARA TOIIA DE LAS PRESIOI{ES
MANGUERAS
M ANOMETNOEN
.U'
It
PRESION ESTATICA
(a)PRESION TOTAT.
(b)PRESION VELOCIDAD
(c)
| 5¡t
E. La pnesión total es Ia suma de las pnesiones estática y
de velocidad. Es la pnesidn total ejencida pon un ftuídoen movimiento sobne un plano penpendiculan a Ia dineccidn
del movimiento . La pnesio'n total puede medinse pon medio
de un tubo de impacto, cuyo diaínetno exterion no debe ser
mayon que el- 58 deI dia'metno intenion de1 ducto, con el f inde no pentunban e1 flujo fluldo.
Cuando
medinse
ha1lan
24b).
se desea conocen Ia pnesio"r a. velocidad, pueden
sepanadamente las pnesiones total y estatica pana
la pnesio'n de velocidad pon difenencia (Figur.,a 24a y
Un buen *dtodo para medin la pnesión de velocidad es e1
indicado en ra Figura 24c. Esta disposicio'n se conoce con
el nombre de tubo pitot. una fonma ma's "o*l.ltt
de1 tubo pitotes Ia ilustnada en la Figuna 25, que consiste de dos tubos
coaxiales, donde la pnesioh total neina en e1 tubo inteniony la pnesiotn estatica en eI extenion. cuando estos dos tubos
se conectan a 1as r?amas de un manómetno de columna Iíquida,queda indicada la pnesión de velocidad (Ven Figuna 26).
Pana medin las Pt y
divide en secciones
una de estas áneas
a'nea tnansvensal de1 ducto se
iguales y en el centro de cada
las Pt y Pv, como se indica en
Pvyel
de a'neas
se miden
155
r6D eD ----:l*l fo.25o' IA+lttl
goo
TUBO INTERIORorl25"l Efi.
\- pnesoN TorAL
FIGURA 25, DETALLE GENERAL DEUN TUBO PITOT.
A'+
E PERFORACIONES = OrO4 "IGUALMENTE ESPACIADAS
SECCION AA,
IJ
ESTATICA
t56
FIGURA 26. DETALLES EN PERSPECTIVA PARA LA TO,IA DE PRESIOI|ES
P R ESION TOTAL
PRESIOl{ ESTATIGA
PRESION TOTAL = PRESION ESTATICA + PRESIOI{ VELOCIDAD
PRE SION VELOGIDAD
t57
la Figuna 27. El valon pnomedio de Pt y pv se encuentna a
pantin de la media aritmetica de las nalces cuadnadas de ros
valones nedidos. La Pv siempne es positiva y 1as pt y ps
pueden sen positivas o negativas, s.gün se midan en elducto de descanga o de succioh.
7 .7.3 Matenial
Tubo Pitot o de Impacto
Manguenas Pla'sticas
Manómetno de columna IíquidaDucto de Pruebas de 06¡" Int., 60rt lango
7.I.4 Pnocedimiento
Instale el ducto de pnuebas de 6frtt6 en Ia boca de succio'n
del ventiradon. colocando ros onificios para medicidn de
Ps, Pt y Pv hacia anniba y como 1o indica la Figuna g.
Ponga a funcionan er ventiladon, destape er onificio man
cado con Pt, intnodvzca eI conrespondiente tubo de impacto,
con el sentido indicado en las figunas 24b y 28, hasta
donde 1o indica 1a pnimena marca; conecte el tubo de impacto
al manometno con Ia manguena pIástica y lea ra ptrindicada
en eI man6metno, en pulgadas de agua.
158
FIGURA 27. PUNTOSMRA LA MEDICON DE PRESIONES EN DUCTOS.
PUNTOS PARA IIEDICION DE PRESIONESDENTRO DEUN DUCTO CIRCULAR
e 6e puNTos mRA DucTos eegueFoszo,í+o punTos mRA DucTos anhroes
PUilTOS PARA TED|C|ON DE pRES|OI{ESDEITITRO DE UI.I DI'CTO RECTANGULAR
Ie ó s+ purTos DE rEDtctoN
qo26 D
qoseDOrl¡16 D
oe26D
or342D
01658 D
ot77 4D
or854 D
0,918 D
or 974D
o o o G
o o o o
o o o o
o o o o
r59'..-¡"r5':
-i.-_+¡'t'
FIGURA 28. ESOUETA PARA TOIIA DE PRESIONES EN LA SUCCION .
8,5 D
toD VENTILADOR
TABLA I4. PRESIONES CALGULADAS Y TEDI DAS.
DI'CTO DE PFUE
PRESION TOTA-
Pt EN PULG HTO
PRESION ESTATICA
P¡ EN R,LG HEO
PRESION VELOCIDAD Pv EN R LG H e O
CALCULADA MEDI DA
t60
rntnoduzca el tubo de impacto hasta l-a segunda manca y Lea
la la Pt indicada en pulgadas de agua y así sucesivamente
hasta 1a sexta manca. Halre er valon pnomedio de la pt a
pantin de ra media anitmetica de las nafces cuadnadas de
las Pt teldas y andtela en la Tabla 14.
Destape elonificio mancado con ps, intnoduzca el correspon
diente tubo de impacto, hasta donde to indica 1a Figuna 2Ba
o 1a Figuna 2t+arconecte el tubo de impaeto al manómetno qon
1a manguera pIástica y lea Ia ps, indicada en er manometno,
en pulgadas de agua y anotada en Ia Tabla 1t+.
Calcule la pnesioh a. velocidad (Fv)
conecte 1os tubos de impacto (pt y ps) aI mano'metno con
Ias mangueras pIásticas, como 1o indica Ia Figuna 24e o
Figuna 28 y con el tubo de impacto pt intnoducido hasta laprimena marca, lea la Pv indicada en el mano'metno, en
pulgadas de agua.
rntnoduzca el tubo de impacto pt hasta la segunda señal yl-ea Ia Pv indicada en pulgadas de agua y asf sucesivamente
hasta la sexta manca. Halle er valon pnomedio de la pv apantin de l-a media anitmdtica de Ias naíces cuadnadas de lasPv leldas y conpánela con e1 valon de Ia pv calculada en c).Que concluye?
161
7.T.5 CUESTIONARIO
a. Ponque'las Pv y Ias pt pnomedio se deben detenminar a
pantin de la media anitmética de ras nalces cuadnadas
de las Pv y 1as pt 1eldas?
b. qué es el coeficiente de centno? A pantin de las mediciones
efectuadas, calculan el coeficiente de centno.
c. Consulte sobne: El bano'metno y sus aplicaciones
d. Consulte sobne:
Los mano'metnos de Boundon y de diafnagma
La calibnacián de Los mano'metnos
La medicidn de pnesiones pequeñas (inferiones a 4rr de
agua).
162
7.2 EXPER]MENTO 2 - DETERMINACION DE LA DENSIDAD DEL AIRE
EN MOVIMIENTO EN EL INTERIOR DE UN DUCTO
7.2.1 Objetivos
Detenminan Ia densidad deI aine en movimiento mediante lamedicidn de las tempenatunas de bulbo húmedo y de bulbo
seco, del aire a1 desplazanse dentno de1 ducto, y mediante
et empleo del gnJtico Psicnometni.o.
7 .2.2 Introduccidn teol.ica
A. Medicioir de Tempenatuna del fluldo en movimiento:
Cüando el fluldo no esti a una tempenatuna pndxima aI ambiente
en que se mueve, pueden haben amplias difenencias de tempe
natuna a tnaveL de su masa. Aún cenca de Ia tempenatuna
ambiente, pueden existin gnadientes de tempenatunas apneciables
especialmente si ha habido mezcla, calentamiento o enfnianierrto.
Cuando 1a velocidad es muy alta, suele existir un gnan
gnadiente de temperatuna entne el centno de ra conniente y
las panedes deI ducto. si se estima que hay gnadientes apre
ciables de tempenatuna, e1 ine" tnansversal de Ia conniente
debe dividinse en ciento nrimeno de elementos de a'nea y
detenminanse Ia tempenatura en el centro de cada uno de estos.En los tnabajos de pnecisidn, con gnandes vaniaciones de tem
163
penatura y de velocidadrhay que detenminan pana cada elementode ánea no
"dto 1a tempenatuna, sind tambieh eI caudal. La
sumatonia de los pnoductos de las tempenatunas y de loscaudales en las ineas elementales debe dividinse pon elcaudal total en el ducto para bbtenen la vendadena tempenatuna
media.
B. Tenmo'metnos de Llquido en Vidnio
un tenmo'metno de llquido en vidnio penmite conrelacionan l-as
vaniaciones de volúmen de un llquido con Ias vaniaciones de
su tempenatura. Este tipo de tenmo'metnos consiste de un bulbode vidnio, que contiene la mayon pante der líquido de un
fino tubo capiran y de un pequeño bulbo en Ia pante supenion.Los tenmdmetnos de mencunio en vidnio pueden usarse pana
tempenaturas compnendidas entne unos -35oc y 650oc y deben
tenen una precisión de 0r5 a 1oC.
C. Tempenaturas de Bulbo Seco y de Bulbo Hümedo
La humedad nelativa y Ia densidad der aire en movimiento se
halla fdcilmente pon medio de una deter,¡ninacio'n expenimentalde una tempenatuna de burbo htlmedo y otna de bulbo seco.Latemperatuna neal deI aine se rlama tempenatuna de bulbo seco
debido a que se 1ee en un tenmJmetno cuyo bulbo esta'seco.
164
(ven Figura 29a). La tempenatuna de burbo hrimedo se lee en
un termcjmetno que tiene su bulbo cubiento con una gasa humeda
(ven Figura 29b). La tempenatuna indicada pon e1 tenmo'metro
de ampolla húneda depende, de Ia intensidad o napidez de.o-aevaponacion de 1a humedad de 1a gasa humeda; y esta evapona
cioh depende en pante de La cantidad del vapor de agua que
había en el aine. si este estJ satunadorno se evaporaná nada
del agua de Ia gasa, debido a que e1 aine es ya una mezcla
satunada con nespecto al vapon, pon lo tanto; las temperaturas
de bulbo húmedo y de bulbo seco ".nár, ras mismas. con estas
tempenaturas y empleando ta gnárica psicnometnica se halraIa cantidad de vapon de agua en er aire, fa humedad nelativa,
aeI volumen y densidad especffica del aine.
7.2.3 Matenial
Tenmo'metno bulbo seco
Tenmdmetno bulbo hr-ímedo
Ventiladon centnltugo
Ducto de pnuebas de 6f,t'6 int.
7.2.) Procedimiento
Teniendo e1 ducto de pnuebas
y el ventiladon funcionando,
instalado en Ia boca de succioh
destape eI onificio de medicioi
165
Y BULBO HUIIEDO.DE BULBO SECOTERMOI'ETROS
TERTOMETRO
BULBO SECO
(a)
FIGURA 29.
GASAHUHETIA
TERMOMETROBULBO HUIIEDO
(b)
FIGURA 30. ESQUEMA PARA T(I{A DE TEIIPERATURA EN LA SUCCION.
DITCTO DE PRUEBAS
TERMOMETRO
l_Dr
VENTI LA DO R
t66
marcado rtPsrt, e intnoduzca el tenmo'metno de bulbo húmedo
(Ven Figuna 29b) y como 1o indica 1a Figuna 10. Espene a
que Ia lectuna se estabilice, 1ea Ia temperatuna (Th) en oF
y anotela en la Tabla 15.
Retine el tenmdmetno de bulbo húmedo e intnoduzca eI
tenmdnetno de bulbo seco (ver Figuna 2gb) y como ro indicala Figuna 10. Espene que Ia lectuna se estabilicer lea Iatempenatuna (Ts) en oF y -ndt.l" en la Tabla 15.
Lleve las tempenaturas de bulbo húmedo y de bulbo seco, alf^. . . . - ?gnafico psicosometnico y halle er vbtúmen especffico (Pier /Ib)
del airer €rr movimiento dentno de1 ducto de pnuebas, y anote
este valon en la Tabla L5.
- A pantin de1 valon del volúrnen especlfico del aine en
pie3 /rb, calcule el valor de la densidad del aire en rb/pie3y lleve este valor a Ia Tabla 15.
7.2.5 Cuestionanio
a. Consulte sobne:
Los terrnómetnos bimetáticos y los de tubo de Boundon.
La calibnacidn de los tenmo'metnosab. Que es un psicnometno? Indique sus aplicaciones.
t67
TABLA I5. CALCULO DE Y(LUilEl{ Y DENSIDAD ESPECIFICOS
TETPERATURAzuLBO HUMEDO Tf
cF
TET PERATUR ABULBO SECO Tr
cF
vourEl{ EsPEclFlc(
pre? u¡
DEITSEND ESPEdFICA
LB / PIET
t38
7.3 EXPERTMENTO 3 - DETERMTNACION DEL CAUDAL (PIE3/MTN) DE
AIRE EN UN DUCTO
7.3.1 Objetivos
Determinan la cantidad de pie3/min (cfm) de aine que cinculadentno de un ducto mediante 1a medicio'n de Ia pnesioh de
velocidad y de Ia densidad der aine en un punto detenminadodel ducto.
7 . 3.2 Intnoducción Teobica
A1 funcionan un ventiladon desannolla una pnesidn total (pt),la cual es la resultante de suman 1a pnesio'n estdtica (ps)y Ia pnesio'n de velocidad (pv). En detenminadas condicionesde funcionamiento una de estas dos pnesiones (ps o pv)puede
ser igual a cero, peno nunca las dos simultaneamente pueden
sen nulas si el- ventiladon esti funcionando.
Los ventiladones cnean pnesiones mas gnandes que la atmosfe'rica en eI ducto unido a su boca de sarida o de descanga,y genenalmente mas pequeñas que la atmosfdrica en los conectados e. su boca de aspiración. Esta panticuranidad es pnecisotenenla en cuenta al hacer mediciones en los ductos de entnaday de salida. La pnesioh de velocidad neinante en el intenior
L,..t,.1*.;**-*-É'--r
169
de un ducto puede medinse conectando un mancímetno de columna
llquida y empleando un tubo pitot o midiendo Ia pnesidn
total y nestándole lapnesidn estática.
Las mediciones de pnesioh deben efectuanse en tnamos de ductosque sean nectos en una longitud de 10 diametnos de cada
extremo.
La pnesicín de velocidad nesulta siempne positiva. Las pnesiones
estática -y totar son positivas cuando la pnesicín de1 aine en
el intenion derducto es mayor que la de1 aine del exterion, y
negativas cuando sucede 1o contnanio. pana obtener: Ia velocidad media en un ducto circulan, eI anea tnansvensar der ductose divide en cinco pantes iguales y se obtienen lectunas de
Pv o Pt en cada una de estas pantes, como se ve en ra figuna27. se calcula la velocidad pana cada una de estas lectunasy se promedian los valones calculados.
La velocidad de1 aire que cincula pon un ducto se calculafa'cilmente, pantiendo de la pnesio'n ¿e verocidad (pv) y ladensidad (dc) deI aine medidas en dicho ducto, empleando de
la siguiente formula:
Donde: V = Velocidad del aire en
FPM
Pv = Presioñ ¿e velocidaden Pulg. de agua.
V = 1096
!70
dc = Densidad deI aine. Lb/pie3.
La densidad (dc) deI aine que cincula dentno del ducto se
obtiene a) Midiendo la tempenatuna de burbo hu'¡nedo (tH) y
la de bulbo seco (ts). b) usando et gnárico psicro*Jtoi.ose halla el volúmen especftico (ve) del aire (pie3 ltu aine)c) empleando 1a siguiente fo'nmular se encuentna 1a densidad:
dc_ 1 _ Lbaine
Ve pie3
La cantidad de pie3/min de aine (Ql que cincura en un ducto
se calcula a pantin de Ia siguiente fdnmula:
a=VxA
donde: Q = Caudal = Pie3/min (CF)
A = A::ea tnansvensal de1 ducto (pie2)
V = Velocidad media = pies/min (FpM)
7.3.3 Matenial
Tubo pitot o de impactoa
Manguenas plasticas
ManJmetno columna 1íquida
t7t
Ventiladon Centnífugo
Ducto de pnuebas 6[tt6 int.Termo'metno de bulbo humedo
Tenmoinetno de bulbo seco
7. 3.4 Pnocedimiento
Mida dinectamente o calcule ra pnesión de velocidad, apantin de la medicicín de 1a pnesión estática y Ia pnesidn
total; siguiendo eI pnocedimiento del Labonatonio r) y anoteeste valon en 1a Tabla 16.
carcule la densidad del ainer gue cincüIa dentro deI ducto,a pantin de Ias mediciones de las temperatunas de bulbo húmedo
y de burbo seco y de1 uso del gna'fico psicnometnico. sigael pnocedimiento del Labonatorio 2. Anote este nesuLtado en
Ia Tabla 16.
con los valones de la pnesioh de velocidad y de la densidaddel aine calcure la velocidad y eI caudal del aine que
cincula dentno del ducto. Anote estos nesultados en la Tabla16.
7. 3.5 Cuestionanio
a. consulte sobre Ios difenentes el_ementos empleados pana Ia
t72
medicidn de cauilales, tales como: onificios, tobenas de
caudal y tubos Ventuni.
b) Que'es un Anemo'metro? indique sus aplicaciones.
7.4 EXPERIMENTO 4 PRUEBAS O ENSAYOS PARA VENTTLADORES
CENTRIFUGOS
7 .+.1 Obj etivos
Medin 1a capacidad de unventiradon centnffugo, en ténminos
de caudal (cFM) de aine que puede desplaza?) 1a potencia(HP) consumida y ra pnesidn total (pu1g. de agua) desanrollada.Detenminan las vaniaciones de pnesión, caudal y potencia alvanian la velocidad deI notor.
7 .4.2 Intnoduccioh Teo'nica
Las caractenlsticas exactas del funcionamiento de un ventiladon solamente pueden sen detenminadas pon pruebas o ensayos.
Las leyes de Ios ventiladones pueden sen empleadas dentro de
cientos limites pana pnedecin eI rendimiento, pero solamente
despues de que un ventiladon de Ia misma senie ha sido pnobado.
!74
TABLA 16. CALCULO CAUDAL DE AIRE.
PRES{ VE¡CI.fIAD PY RLG }I¿O
DE]ISIDAD f'ELAIRE d
LBl flE3
VEIOCIDAII DELAIRE FPT
PtEl rfll{
AREA DEL U'CKDUCTO A
PIE2
CruDAL DEA¡RE C FM
PrEttril
r7l
A Codigo de Ensayos
f
Los codigos pana ensayos dan las fonmas pana la ejecucioi
de la pnueba y Ia manena de nepontan 1os nesultados obtenidos.
Existen difenencias en las disposiciones, 1as mediciones yay en los calculos, peno los nesultados son los mismos a pe
san de emplean cualquien co'digo.
Las siguientes condiciones para mediciones y caiculos s.n.ien genenal de acuendo con Ias disposiciones de1 Co'digo de
Pnuebas de Ia AMCA de 1960 ( Asociacioh det Movimiento y
acondicionamiento de1 aine).
B. Disposiciones pana las Pruebas
Se debe emplean un ducto con una colocacioh igual o similan
a Ia de trabajo cuando sea instalado el ventilador en eIsistema.
Las disposiciones de los ductos pueden ser:
Ductos en Ia entnada y en la descanga del ventiladon.
Ducto en la entnada de1 ventiladon, solamente
Ducto en Ia descanga de1 ventiladon, solamente.
1-75
En 1as disposiciones para ensayos donde se utiricen uno omas ductos, el nendimiento puede sen detenminado a pantinde ra pnesión medida en esos ductos. El punto de nigimenpuede sen vaniado por estnangulacidn en el extnemo de uno
de los ductos, con dispositivos simetnicos tales como: boquiIIas, placas con onificios, conos ajustables o platos.
C. Medicio'n de Ia Capacidad de un Ventiladon
La capacidad de un ventiradon es Ia nazdn del votúmen de
aine (cFM) expnesado bajo las condiciones de entnada. Er
voIúmen der aine puede sen medido pon medio de un tubo pitottnansvensal en el ducto de entnada o deseanga.
La pnesio'n total (pt) desarnollada pon el ventilador es
la difenencia atgebnáica entne ra pnesidn total en ra entrada(Pt1) y en ta descanga (pt2).
Pt=Pt2-Pt1
Cuando no hay ducto de entrada: pt1
Cuando no hay ducto de descanga:pt2
cidad conrespondiente a Ia velocidad1a descanga (pv2).
=Q
-.J= a J.a pnesion de velo
pnomedio de1 aine en
!76
La pnesicin de velocidad der ventiladon (pv) está definidacomo la pnesión de velocidad connespondiente a ra velocidadde1 aine en la descanga (Pv2)
Pv = PvZ
La pnesio'n estatica (Ps) del ventiladon es la difenenciaentre 1a pnesidn totat (Pt) y de velocidad (Pv) del ventiladon.
Es impontante notan que: Ps I Ps2 ps1
La potencia desarrollada pon un ventiladon (Hp) es Iapotencia al fneno nequenida pana mover eI ventiradon sobne
su propio eje y balineras.
Se puede calculan mediante las siguientes formulas:
a) HP _ 2 rr FL (RPM)
t2 x 33.000
Donde: F = Fuenza de nesistencia o nestriccio'n (Lbs)
L = Distancia entne eI centro de notacidn y el punto
de aplicacio'n de Ia fuerza (pulg)
b)Hp ' zrf ?"(GpvD Donde, T=Tonque(lbs-pu1g)t2 x 33.000
t77
c) Hp= (Amperios)(Voltios)(Facton Potencia) xil I pa¡a r¡pton 3 fases746 (Eficiencia) comiente alterna.
d) HP = Q x Pt Donde: Q = caudal (cFM)6.356 x ME
Pt = Pnesion Total
ME = Eficiencia mecánica del
ventiladon, (ME=0 r5 a 0. 65)
7.4.3 Material
Tubo pitot o de impacto
Mangueras p1ásticas
Mandmetno de columna IíquidaVentilador centnífugo
Ductos de pnuebas 6l,z0 int.Termdmetno de bulbo húmedo
Tenmdmetro de bulbo seco
Amperímetno
Voltímetno
Flanches con onificios de 7,,A, 2,,0, 3rt0, 4nO/ y Sng
Flanche sin orificio.
7.4.4 Pnocedimiento
rnstale los ductos de pnuebas en 1a succidn y en 1a descanga
der ventiladon, como está indicado en Ia Figuna 31. ponga
t78
FIGURA 3I. ESOOETA TONA PRESIONES EN LA
FLAI{CHESoRtFtclos
SUCCtON
coN
Y DESCARGA.
+
Ptz
M A}TOMET RO
DUCTO PRIEBASESCARGA.
DUCTOsucc roN
D
T-
V E NTILA DOR
to D
t79
a funcionar: el ventiladon y basandose en Ios pnocedimientos
y cJlculos de los labonatonios !r2 y 3, mida, calcule y
anote en las tablas t7 y 18, 1os siguientes datosrtomados
en los ductos de la succio'n, de la descal?ga:
-Mida 1as RPM de1 noton, el voltage y er ampenaje consu¡hido
pon el motor del ventilador.
La pnesio'n estatica, Ia pnesio'n estatica, la pnesio'n de
velocidad, y la pnesion totalr €n pulgadas de agua.
Las temperatunas de bulbo húmedo y de burbo secor eD oF.
calcure la densidad del ainer €n Lb/pie3, ra verocidaden FPM y eI caudalr €fl cFM, deI aine que cincula dentno de
los ductos de pnueba.
Compane estos nesultados. Que' obsenva?
Anote en 1a Tabla 19, ras canactenlsticas, connespondientes
al ventiladon, obtenidas a pantin de ros datos de las tablast7 y 18 y de los siguientes caiculos y mediciones:
calcule Ia pnesio'n estatica, ps, 1a pnesioh totar, pt y rapnesio'n de velocidad, pv, deI ventiladon.
180
TABLA 17.
MEDIC¡ONES EFECTUADAS El{ EL DUCTO DE SUCCION
RPM ROTOR V(LTIOS AMPERPS
TABLA Ig.MEDICIONES EFECTUADAS EN EL DUCTO
DrA. ORTFTCIO
DE DESCARGA
AMPERIOS DIA. ORIFICIORPM ROTOR- VOLTIOS
UElOC¿FPM2
CAI'|DAL¿'c.F lt2
P¡¡
R.|LG H¿C
Ptr
RLG H2(
Pv¡
Ptr.G H¿C
Tx¡oF
T¡roF
vq-EsPlpre? ua
DENS.t
L8l PIE3
vEloc. I
FFM ¡
cruDAL I
C Fil¡
t8l
TABLA 19.
DATOS CARACTERISTICOS DEL VE NTILA DOR
R PM ROTOR_ VOLTIOS- DIA. ORIFICIO
irar-¡ zo.DATOS PARA EL TRAZADO DE CURVAS CARACTERISTICAS DEUl{ VENTILADOR.
RPM. ROTOR _ VOLT I OS
-
BR !G leo
P¡
Rrc HzO
PY
R'LG }@
DENS.
uerpdVELrOC.
FPM
C¡ilJDAL atP8ros POTEl{ CIA
CFM HPv HPq
DIA. fiIE Pr
PULrC ll¿0
Pt
PIJIC HZO
Pv
ru.G BZO
ENSIDAD vEtocfD. CA' DAL
CFMATFER FOTENCIA
PULC. u¡/PtE3 tPn HPv HPq
ot'
lt'
2"
3t'
4"
5'
q25"
182
Promedie l-a densidad del aine de las tablas lT y tB.calcure 1a veLocidad, FPM y e1 caudal, cFM, del aine pnoducido
pon e1 ventiladon.
Pnomedie eI ampenaje de las tablas t7 y 18.
Calcule la potencia (HPv) a pantin del voltaje y eIampenaje y de acuendo con la fonmula'crr. Asuma una eficienciade 0.5. rnvestigue er valon der 'rfacton de potenciar de1
cincuito al cual esta, conectado eI moton.
calcule 1a potencia (HPQ) a pantin de1 caudal (cFM) delaire y de acuerdo con la folmula rrdtr. Asuma una eficienciade 0.5
Compane los nesultados de Hpv y de HpQ. Qui concluye?
con er ventiladon sin funcionan coroque Ios flanches con
onificios y sus empaques, en eI siguiente onden: EI de sr,a,
el de 4"6, eI de 3"0, e1 de 2"A, el de lrrt y pon úttimo elfranche sin onificio, en el extnemo ribne del ducto de
pnuebas de la descargar como Io indica Ia figuna 31.
Ponga a funcionan el ventilador y nida las RpM del rotor.
183
- Mida y calcule: Ps, Pt, pv, Densidad, FpM, CFM, AMp, y Hp
der ventiladon, midiendo simultáneamente en ambos ductos
de pnueba y apricando las mismas fórmulas empleadas para
obtenen los datos canactenísticos del ventilador de la tabla19. Anote estos resultados aI fnente del onificio de diaíretnoigual a trcerort, en Ia tabla 20.
Retire e1 flanche sin onificio, para que quede destapado
eI orificio de 1,,0 y calcule: ps, pt, pv, Densidad, FpM,
AMP y HP del ventiladon, midiendo sinulta'neamente en ambos
ductos de pnueba y aplicando las mismas fónmulas empreadas
para obtenen Ios datos canactenlsticos de1 ventiladon de 1a
Tabla 19. Anote estos resultados ar fnente de1 onificio de
diámetno igual a 1"A en 1a Tab1a ZO.
continúe netinando los franches con onificios y efectuando
las mediciones hasta medin con el onificio de 6+"ú.
con los nesultados de Ia tabla 20, dibuje una gn-'fi"a,pnesidn-potencia vs. caudal; corocando 1a pnesioí y Ia poten
cia en la ondenada y las caudar-es en Ias abscisas, segun elGna'fico 21-. Dibuje las curvas: ps Vs. Q, pt Vs.Q, pv Vs a
y HP Vs a. Analice y comente sobne estas curvas.
con er ventiladon sin funcionan, coroque los flanches con
184
onificios de 4rt0 y e1 de 2t'a y sus empaques r €n er extnemo
de ductos de pnuebas en la descanga der ventiladon y como
1o indica Ia Figuna 31.
Ponga a funcionan eL ventiladon y mida las RpM del noton.
Mida y calcule: Ps, Pt, Pv, densidad, FpM, CFM, AMp, y Hp
del ventiladon, midiendo simultáneamente en ambos ductos de
pnueba y aplicando las mismas fdnmulas empleadas pana obtenen
los datos de las tabras 19 y 20. Anote estos nesultados
en Ia tabla 2t, en los espacios connespondientes ar franche
con orificio de 2"A.
aumente Ia velocidad, RPM, del noton. Mida y calcule:RpM
del noton, Ps, Pt, Pv, densidad, FpM, CFM, AMp y Hp de1 ven
tiladon, de igual forma al item antenion y anote estos nesul
tados en la Tabla 2t.
Disminuya 1a velocidad, RpM, deI noton. Haga 1as mismas
mediciones y cáIcu1os de los item anteniones y anote estosr.esultados en la tabla 2t.
- Retire el flanche con onificio de 2rt0, pal?a que quede elonificio de 4ng destapado y nepita las mediciones, cJlculosy anotaciones que se efectuanon con el onificio de 2,,a,
aumentando y disminuyendo Ias RPM deI noton del ventil_adon.
185
TAB L A 21.
DTTOS CARACTERISTICOS DE UN VENTILADOR AL VARIAR LAS RPM DEL ROTOR.
DrA. oRrFrcro. z" I
DlA. ORIFICÍO = 6125 " 1
R P]IROTOR
PrR LG HzO
PtñrG H20
PY
PuLG H¿0
DE}ISIDAD
LB7 PlEs
\rELocrD
F Pi'CAt.DAL
CFMA1úP POTEN CIA
HPv HPe
DtA. ORtFtCtO= 4" I
RPMROTOR
P¡R rG H¿0
PT
PU1G H¿0
PY
R LG ll2OI¡ElrlsDAqLB/ PIE
YELÚID.FPM
CAUDAL
cF lrAMP POTENCIA
HPv HPq
R PM
ROTOR
Pr
PUI.G H¿
Pt
PutGH20
Pv
PUI,G H¿0
DENSIDAD
LBlPt E3
vE[.oCrD.
F RM
CAUDAL
gFMAMP. POTEl{CIA
HPv HPq
Iae
Retire el flanche con onificio de una para que quede elonificio de 6frttg, y nepita ras mediciones, cálculos y anotaciones que se efectuanon con el onificio de ztra, aumentandoy disminuyendo las RpM der noton der ventiladon.
compane para cada onificio: La vaniacioi existente entne:Las Ps, 1as Pt, las pv, ras FpM, las cFM y 1as Hp, cuando
solamente se vanla Ias RpM del noton del ventiladon y se
consenvan constante: La densidad deI aire, el dia'metno delnoton y el- diámetno del ducto. Qud concluye.
7.4.5 Cuestionario
t. consulte sobne los difenentes tipos de notones (o modelos)de Ios ventiladones.
2. QuJ efecto tienen la fonma de 1as paletas de los notonessobne la velocidad del aine?
3. consulte sobre las leyes que nigen los ventiladones y susaplicaciones.
787
7.5 EXPERTMENTO 5 . PRUEBAS O ENSAYOS DE UN TRANSPORTADOR
NEUMATTCO
7.5.1 Objetivos
Efectuar mediciones en difenentes puntos del sistema ydetenminan: La velocidad y er caudal del aire; 1as cafdasde las pnesiones debido al cicroh, a 1os codos, y a 1a longitudde 1os ductos-
Efectuan pruebas der transpontadon neumático, empleando
difenentes mateniales y con los sistemas positivo y negativo.
7 .5.2 Intnoduccidn Teo'nica
Los tnanspontadones neumaticos son aquellos que transportandeterminados mateniares dentno de un ducto pon medio de una
conniente de aine de alta verocidad . un tnanspontadon neu
mático debe constan de: un ventirador centnffugo, un cicrohcolector, una va'lvula notativa , ductos, cod.os y tnansiciones.
A. Ventiladon Centnlfugo
En esencia un ventiladon centnírugo consiste de un notono impulson giratorio nodeado de una envolvente estatica ocancaza.
188
En los ventiladones se comunica enengla al aine tnasegado
mediante el noton o impulson, con 1o cual se crea una
difenencia de pnesio'n y se pnoduce Ia conniente de aine.El notor o impulson es accionado pon intenmedio de un moton
acoplado directamente o pol? intenmedio de bandas. La parabna
ventilador se suel-e aplican a aquellos equipos los cual_es no
aumentaná ra densidad del aine tnasegado por eIlos más deI7%. Ven Figura 32.
B. Ciclones Col-ectores
Es un equipo utilizado para sepanan eI polvo contenido en racorniente de aine que entna tangencialmente aI ciclo'n. se
funda en la rotacicín de la conriente de aineren el intenionde la cá*-n", la cual debido a ra fuenza centrlfuga lanzaIas pantlculas de polvo hacia las panedes der ciclcínr porla cual nesbaran cayendo en fonma de nemolino hasta ser: des
cangadas. Er aine es descangado axialmente pon eI ducto 1o
calizado en 1a parte supenion.
Los ciclones pueden tener fonma cilíndnica en su pante supe
nion y cohica en su pante infenion, ven Figuna 33a, o pueden
sen totalmente cdnicos, como esta'indicado en ra figura 33b.
C. Va'tvutas Rotativas
189
-L¡i<
l
ü
É.oo)Fztrl
)lr,oJ
Ílzi9i(JiO:u-J
I
(¡)i
tJJ))F-t!,O
I(\¡¡r,
ElItL
Éi2- ¡--(.Dc
t90
FIOU RA 33. FOR|.AS DE CICLOlIES.
ü DEscARGA Folvo
(a)
E]ITRADA AIRE+
Y POLVO
I escane DE AIRE
t o...*cA PoLvo
( b)
-oI ESCAPE DE AIRE¡
t9l
Es un equipo compuesta de un roton de paletas que gina
dentno de una cancaza con ajuste deslizante. Er noton es
accionado pon intenmedio de un moton-neducton acop1a.1o
dinectamente o por medio de cadenas de nodilIos. La .:arcaza
tiene una abentuna supenior para la entnada de maten.ial yuna abentuna inf enion pana l-a descanga de materíaI¡ rlomo esta'indicado en la Figuna 34.
Estos equipos se utilizan pana negulan adecuadamente eldescargue de mateniaL del cicloñ hacia la tol-va neco_Lectona
y sellar e1 paso de aine entne 1a tolva necorectona r¡ eIcicldn.
D. Ductos Codos - Tnansiciones
son elementos utilizados para intenconectan el ventil.adon
con er cicldn y confonmanse: un sistema positivo, de acuendo
con Ia colocaciJn del ventiladon respecto aI cicldn.
7. 5. 3 Matenial
Ventiladon centnltugo
Ciclo'n colector
Válvuta notativa
Codos, ductos y tnansiciones
t92
FIGURA 34. DETALLE VALVULA ROTATIVA
ENTR ADA
GAVIDAD o CA¡,IG|LON
DEL ROTOR
MATERiAL
CARCASA
ROT.OR DEPALETAS
a.
..DESCARGA MATERIAL
t93
Manohetnos de columna tlquidaTenmo'metnos de bulbo húmedo y de bulbo seco
Tubo Pitot o de impacto
Manguenas plJsticasAmpenlmetno y voltlmetno
7. 5.4 Pnocedimiento
Arme eI sistema negativo de acuendo a 1a Figuna 3Sa, ponga
a funcionan el ventiladon y drida: El voltaje y el ampenaje
que consume el moton y'1as RPM det roton del ventiladon.
En los puntos t121314 y 5, tome l-os siguientes.:datos: psrpt,
Pv, tH y ts, empleando Ios datos anteniones calcule: La den
sidadrla vérocidadr FPM y et caudal, cFM, del aine a1 pasar
pon estos puntos de medicioi. Anote estos nesultados en laTabla 22.
calcure o detenmine Ias cafdas de pnesio'n en: El cicroñrroscodos y en el ducto.
Alimente eI sistema negativo con e1 mateniar que se va aensayar? eI tnanspontadon y aumente ras RpM der noton, si es
necesanio pana que el matenial sea succionado y tnanspontado
adecuadamente.Efectúe las mediciones y 1os calculos necesariospara estabrecen: La velocidad, FpM y el caudal, cFM der aine
194
TABLA 22.HEDICIOXES Y RESULTADOS EFEGTUADOS EN UIT s¡8TEM.A NEEATIVO d EUut{ stsTEMA PoslTlvo.
R PM ROTOR
-
I/OLTIOS ATPERIOS _ DIA. DUCTO
-PUNTO
ilcP¡
R LG llz0Pt
RtG HAO
PvPUIG HaO
T¡cF
TroF
DElrStDr[LB./PIEI
vE!ñtfIFPM
CAUDALG FiI
I
2
3
4
5
6
7
8
t95
F ICURA 3!.ESOUETA, DE SISTEIIAStE€AT|VO Y POSTTIVO.
VEiITILADfi
ll
AIRE
f
TATERIAL
VEilTILADOR TATE R I AL
s tsT Er A P ostT tvo( b)
S ISTETA ]{EGATIVO
MATERIAL
necesario pana tnanspontan er mateniar. La potencia Hp
consumidas pon el motor y 1as RpM del roton.
Anme el sistema positivo de acuendo con Ia Figuna 3Sbrponga
a funcionan eI ventiladon y mida: EI vortaje y er ampenaje
que consume eI moton, mida 1as RPM del noton.
En los puntos 6 y 7 tome los siguientes datos: ps, ptrpvrtH
y ts, empleando 1os datos anteniores calcule: La densidad, ravelocidad, FPM y eI caudal, cFM del aine aI pasan pon estos
puntos de medición. Anote estos nesultados en la tabla zz.
Calcule o detenmine 1as cafdas
los codos y en el ducto.
- .Joe Pnest-on El ciclo'n r €n
Alimente e1 sistema positivo con el material que se va aensayar el tnanspontadon y aumente las RPM de1 noton, si es
necesanio, para que el matenial sea succionado y tnanspontado
adecuadamente. Efectut las mediciones y 1os cálcuIos necesanios
para establecen: La velocidad, FPM, y el caudal CFM, del aine
necesanio pana tnanspontan eI matenial, y la potencia, Hp
consumidos pon eI moton; mida las RPM del noton.
t97
7. 5. 5 Cuestionanio
a. Consulte sobne 1os pasos a seguin sobr:e 1a seleccidn de
un ventilador centnffugo para un tnanspontadon de capa
cidad determinada.
b. Consulte sobne la detenminación del tipo y tamaño de un
ciclón. Cuaies son Ios difenentes tipos y usos de los
ciclones ?
c. Consulte sobne 1a determinacion det tipo y tamaño de las
válvulas notativas. Cuiles son los diferentes tipos y
usos de los notores de las válvulas notativas?
198
CONCLUSTONES
tDespués de mucho consultan, leen
a Ia conclusión:
y tnanscnibin se ha llegado
Que se ha dejado un buen material de consulta en esta
matenia, gue bien escaso ha sido en nuestno medio.
Que con e1 matenial contenido en este tnabajoruna pensona
con conocimientos básicos de ingenienía puede entnan a
calculan y constnuin un tnanspontadon neumático.
Que con las náquinas constnufdas 1os estudiantes de
ingenienía pueden despejan muchas dudas y conceptos un poco
intangibles en el apnendizaje de 1a mecánica de fruldos.
'ü ¿+ltil¡r' rtjlrtrl6(¡,t..
,..: l,l. N.ú199
B]BLIOGRAFIA
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OTRAS CONSULTAS
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cHrcAcO BLOhIER CORPORATION. rndustnial centnifugar Fans.Bulletin ICF-100, August 7974.
MILL MUTUAL - FrRE PREVENTTON BUREAU. cycrone collectors.Bulletin No.'DC-450, Januany 1951.
SPROUT hIALDRON, Rotany Valves. Bulletin 2810.
200