fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

220
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

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Page 1: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 2: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

-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

Page 3: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

DEDTCAMOS A:

Nuestnos Padnes, Esposas e Hijoscon toda sincenidad pon sus

sacnificios, esfuerzos, colabonación

y empuje que nos han brindado.

l_ l_ t-

Page 4: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 5: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 6: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 7: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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].

Page 8: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 9: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 10: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 11: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 12: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 13: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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_

Page 14: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 15: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 16: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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-

Page 17: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 18: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 19: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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.

Page 20: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 21: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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.

Page 22: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 23: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 24: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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.

Page 25: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 26: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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-

Page 27: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 28: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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-

Page 29: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 30: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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!

Page 31: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 32: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 33: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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+

Page 34: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 35: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 36: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

iiíi

FtcuRA 6.TIPOS f'E ROfORESMRA VE]IITILADORES.

NOTOR DE DISCO

HACIA ADELANTE

ROTOR CON ALETAS HUECASY CURVADAS HACIA ATRAS

'17

$

Page 37: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 38: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 39: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 40: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 41: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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?

Page 42: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 43: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 44: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 45: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 46: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 47: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 48: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 49: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 50: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 51: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 52: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 53: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

(At4H

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E

Page 54: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 55: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 56: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

tI

ootoo

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tl tlI I tl

33

Page 57: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 58: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 59: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 60: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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 +

Page 61: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 62: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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)

Page 63: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 64: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 65: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 66: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 67: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

!É,5Ilr

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FICURA IO. O RAFICA FACTOR E CORRECCIO]I FOiRUEOSDAD PANA UETOS

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17

Page 68: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

-GIL

É¡

3(,oJl¡¡

ro.ooo

raooo

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a@

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aoo a t c ?rcto tt ro rts aotoo?oútoo

DIATETNO DUCTO . PULOADAS

V I tI lt I

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I I t I

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:¡o \ N ¡ \\ \ \ \ .\\ \ \ \N \ \ NI\É19

\ \ \\ \ \ \\\ \ \N \ \\ N

48

Page 69: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

"""L:

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'tÁooo!\oo'occfioooi-;ooc./ iooo i|\,o'

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Il¡¡e7

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l.,l¡lE1

3

2

I

49

Page 70: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 71: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 72: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 73: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 74: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 75: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 76: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 77: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 78: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 79: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 80: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 81: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 82: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 83: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 84: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 85: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 86: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 87: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 88: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 89: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 90: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 91: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

FIEURA I3 . CAIDA DE PRESPiI EN CICIONES A C(I{DICIOTES DE OPERAqOil.

% o/e5

ro

9

33

z7!.ÉE.ocÉ!2D

Sl¡5

o9-"-l¡¡-IoIIcct{2o(tbb

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T!Fo¿G

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70ctocIrd

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.r ¿.1...t.8.7.t ¡ |

7l

Page 92: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 93: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 94: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 95: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 96: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 97: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 98: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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)

Page 99: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 100: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 101: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 102: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 103: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 104: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 105: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 106: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 107: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 108: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 109: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 110: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 111: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 112: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 113: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 114: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 115: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

FIGURA 15. TRAZADO'DEL CARAC(L DE LA CARCAZA

CARACOL DELVE]ITILADOR

PUilTO DECIERRE

a

//

IlRr

\\\

\

I

R

9t

Page 116: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 117: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 118: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 119: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 120: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 121: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 122: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 123: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 124: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 125: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 126: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 127: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 128: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 129: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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)

Page 130: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 131: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 132: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 133: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 134: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 135: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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:¡::

éi::

á¡i:

1i'.

. ¡::

¡..

5¡::

i¡-_.

,'¡!7¡ r:Cl;:r¡:¡ i!.3

I t".:l:3tz' .;¡¡I r;¡¿

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fir:= | c.;: '

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'¿: I c. !E rs¡¡:._: I C. c¡ te¡¡

. i. :?¡: !t¡:;3i 57¿ i2t3'ó.?9:?:E:Ce¡ ¡:i¡ ;.ri::i¿ e.ir 35¡2,¡6¡,6I.l. f. ?3'. t.i 2:¿7 !t5:!9; ét0 j::: ;iS:;:r E:é j:t: i.7 i :

: 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

Page 136: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 137: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 138: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 139: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 140: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 141: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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?

Page 142: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 143: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 144: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 145: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 146: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 147: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 148: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 149: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 150: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 151: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 152: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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)

Page 153: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 154: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 155: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 156: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 157: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

FIGURA I8CICNON PARA EL

DIIEXEIOIES ET PULSADIE

Tq|9o

47'tTO

_t\

sFso ó

II

I

II

I

- L-

\

II

III

--J

t37

Page 158: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 159: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 160: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 161: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 162: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 163: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 164: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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.

Page 165: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 166: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 167: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 168: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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,

Page 169: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 170: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

, 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

Page 171: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 172: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 173: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 174: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 175: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 176: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 177: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 178: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 179: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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'

Page 180: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 181: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 182: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 183: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 184: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 185: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

(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

Page 186: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 187: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 188: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 189: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 190: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 191: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 192: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 193: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 194: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 195: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 196: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 197: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 198: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 199: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 200: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 201: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 202: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

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

Page 203: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 204: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

- 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

Page 205: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 206: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 207: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 208: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 209: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 210: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

-L¡i<

l

ü

É.oo)Fztrl

)lr,oJ

Ílzi9i(JiO:u-J

I

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tJJ))F-t!,O

I(\¡¡r,

ElItL

Éi2- ¡--(.Dc

t90

Page 211: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 212: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 213: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

FIGURA 34. DETALLE VALVULA ROTATIVA

ENTR ADA

GAVIDAD o CA¡,IG|LON

DEL ROTOR

MATERiAL

CARCASA

ROT.OR DEPALETAS

a.

..DESCARGA MATERIAL

t93

Page 214: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 215: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 216: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 217: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 218: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 219: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

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

Page 220: Fabricación y pruebas de un ventilador centrífugo con

B]BLIOGRAFIA

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