INTRODUCCION

El mundo de la ingeniera se mueve gracias a diversos inventos y desarrollos, tales como las turbinas, bombas, ventiladores entre otros. Un estudio de estos elementos se desarrolla de dentro del marco de las Turbomquinas. Dentro del curso de Turbomquinas I, estudiamos los ventiladores centrfugos debido a que juegan un rol muy importante en la industria, ya sea visto desde el sector minero y sector de produccin; donde los ventiladores se utilizan para producir corrientes de aire que se manipulan para neutralizar y eliminar la presencia de calor, polvo, humo, gases, condensaciones, olores, etc., tambin se los ocupa en secadores, torres de enfriamiento, ayuda a la combustin en hornos, transportacin, o ventilacin en los lugares de trabajo, que puedan resultar nocivos para la salud de los trabajadores.

El objetivo de la presente monografa es disear un ventilador centrfugo, de acuerdo a los requerimientos de un propsito general, a partir del caudal y la altura til, adems de conocer las condiciones de presin y temperatura de la regin del pas en donde ser utilizado dicho ventilador.

Esperamos la presente monografa cumpla las expectativas y se sujeten a la realidad de la ciudad de Piura.

MARCO TEORICO

1. VENTILACIN

La ventilacin puede definirse como la tcnica de sustituir el aire ambiente interior de un recinto, el cual se considera indeseable por falta de temperatura adecuada, pureza o humedad, por otro que aporta una mejora. Esto es logrado mediante un sistema de inyeccin de aire y otro de extraccin, provocando a su paso un barrido o flujo de aire constante, el cual se llevar todas las partculas contaminadas o no deseadas.

Entre las funciones bsicas para los seres vivos, humanos o animales, la ventilacin provee de oxgeno para su respiracin. Tambin puede proporcionar condiciones de confort afectando la temperatura del aire, la velocidad, la renovacin, la humedad y/o la dilucin de olores indeseables. Entre las funciones bsicas para las mquinas, instalaciones o procesos industriales, la ventilacin permite controlar el calor, la transportacin neumtica de productos, la toxicidad del aire o el riesgo potencial de explosin.

2. VENTILADOR

Un ventilador es una mquina rotativa que pone el aire, o un gas, en movimiento. Se puede definir tambin como una que transmite energa para generar la presin necesaria para mantener un flujo continuo de aire.

Dentro de una clasificacin general de mquinas, los ventiladores son turbomquinas hidrulicas, tipo generador, para gases.

Un ventilador consta en esencia de un motor de accionamiento, generalmente elctrico, con los dispositivos de control propios de los mismos: arranque, regulacin de velocidad, conmutacin de polaridad, etc. y un propulsor giratorio en contacto con el aire, al que le transmite energa. Este propulsor adopta la forma de rodete con labes, en el caso del tipo centrfugo, o de una hlice con palas de silueta y en nmero diverso, en el caso de los axiales.

El conjunto, o por lo menos el rodete o la hlice, van envueltos por una caja con paredes de cierre en forma de espiral para los centrfugos y por un marco plano o una envoltura tubular en los axiales. La envolvente tubular puede llevar una reja radial de labes fijos a la entrada o salida de la hlice, llamada directriz, que gua el aire, para aumentar la presin y el rendimiento del aparato.

3. VENTILADOR CENTRFUGOEn los ventiladores centrfugos la trayectoria del fluido sigue la direccin del eje del rodete a la entrada y perpendicular al mismo a la salida. Si el aire a la salida se recoge perimetralmente en una voluta, entonces se dice que el ventilador es de voluta.

Estos ventiladores tienen tres tipos bsicos de rodetes:

labes curvados hacia adelante, labes rectos, labes inclinados hacia atrs / curvados hacia atrs.

En la figura puede observarse la disposicin de los labes:

FIGURA 1. Ventiladores centrfugos de alabes (a) curvados hacia adelante, (b) radiales y (c) curvados hacia atrs

Los ventiladores de labes curvados hacia adelante (tambin se llaman de jaula de ardilla) tienen una hlice o rodete con labes curvadas en el mismo sentido del giro. Estos ventiladores necesitan poco espacio, poseen baja velocidad perifrica y son silenciosos. Se utilizan cuando la presin esttica necesaria es de baja a media, tal como la que se encuentran en los sistemas de calefaccin, aire acondicionado o renovacin de aire, etc. No es recomendable utilizar este tipo de ventilador con aire polvoriento, ya que las partculas se adhieren a los pequeos labes curvados y pueden provocar el desequilibrado del rodete.

Estos ventiladores tienen un rendimiento bajo fuera del punto de proyecto. Adems, como su caracterstica de potencia absorbida crece rpidamente con el caudal, ha de tenerse mucho cuidado con el clculo de la presin necesaria en la instalacin para no sobrecargarlo. En general, son bastante inestables funcionando en paralelo, vista su caracterstica caudal-presin. En la figura pueden observarse las partes mencionadas.

FIGURA 2. Ventiladores centrfugos con alabes curvados

Los ventiladores centrfugos radiales tienen el rodete con los labes dispuestos en forma radial. La carcasa est diseada de forma que a la entrada y a la salida se alcancen velocidades de transporte de materiales. Existen una gran variedad de diseos de rodetes que van desde los de "alta eficacia con poco material" hasta los de "alta resistencia a impacto". La disposicin radial de los labes evita la acumulacin de materiales sobre las mismas.

Este tipo de ventilador es el comnmente utilizado en las instalaciones de extraccin localizada en las que el aire contaminado con partculas debe circular a travs del ventilador. En este tipo de ventiladores la velocidad perifrica es media y se utiliza en muchos sistemas de extraccin localizada.

Los ventiladores centrfugos de labes curvados hacia atrs tienen un rodete con los labes inclinados en sentido contrario al de rotacin. Este tipo de ventilador es el de mayor velocidad perifrica y mayor rendimiento con un nivel sonoro relativamente bajo y una caracterstica de consumo de energa del tipo "no sobrecargarle".

En un ventilador "no sobrecargarle", el consumo mximo de energa se produce en un punto prximo al de rendimiento ptimo de forma que cualquier cambio a partir de este punto debido a cambios de la resistencia del sistema resultar en un consumo de energa menor. La forma de los labes condiciona la acumulacin de materiales sobre ellas, de forma que el uso de estos ventiladores debe limitarse como se indica a continuacin:

labes de espesor uniformeLos labes macizos permiten el trabajo con aire ligeramente sucio o hmedo. No debe emplearse con aire conteniendo materiales slidos ya que tienen tendencia a acumularse en la parte posterior de los alabes.

Los labes de ala portantePermiten mayores rendimientos y una operacin ms silenciosa. Los labes huecos se erosionan rpidamente y se pueden llenar de lquido si la humedad es alta, por ello su uso queda limitado a aplicaciones en las que se manipule aire limpio.

PROCEDIMIENTO DE CLCULO

Datos

H = , Q =

Dimetro exterior: 2= Dimetro interior: 1= 1=90 2= Ancho de la entrada y salida: = Espesor de los alabes: =1 Nmero de alabes: =Velocidad de operacin: = Potencia de placa del motor: = Antes de proceder a calcular, asumiremos lo siguiente: Eficiencia volumtrica: =% Eficiencia mecnica: =% Eficiencia total: =% Eficiencia hidrulica: =% Eficiencia del grupo : =%

Del tringulo de velocidades 1:

Del tringulo de velocidades 2:

Geometra del rodeteAsumiremos un espesor constante del labe de e = mm. Para el tringulo de velocidades 1:

DATO:

Para el tringulo de velocidades 2:

CALCULANDO EL CAUDAL

Q =

Calculamos la eficiencia hidrulica:

CALCULAMOS LA ALTURA TIL:

H =