MECANICA GENERAL

Ing.Angel PEÑA RIVERA

VENTILADORES

SEGÚN JUTGLAR (2005).Los ventiladores mueven gas, que es un fluido comprensible, pero como trabajan con incrementos de presión muy pequeños, la densidad en la aspiración es prácticamente la misma que en la impulsión y el fluido puede considerarse como incompresible. Sin embargo, debido precisamente al pequeño incremento de presión aportado, no puede despreciarse el termino de energía cinética.

w−wr=p2−p1ρ

+c22−c1

2

2+( z1−z2 )g

Para los ventiladores la ecuación es:

w−wr=p2−p1ρ

+c22−c1

2

2

SEGÚN MOOT(2006).Un ventilador esta diseñado para que opere a presiones estáticas pequeñas, hasta 2.0psi(13.8kPa).Las presiones comunes de operación de los ventiladores van de 0 a6 pulg H2O(0.00a 0.217psi,o 0.00 a 1500Pa).Para presiones que van de 2.0psi hasta 10.0psi(69.0kPa), aproximadamente, al impulsor de gas se le denomina soplador.

Se utilizan ventiladores para hacer circular el aire dentro de un espacio, para introducirlo o evacuarlo, o para moverlo através de los ductos de sistemas de ventilación ,calefacción o aire acondicionado. Los tipos de ventiladores incluyen ventiladores de aspas, de ductos y centrífugos.

Los ventiladores de hélice operan a una presión estática cercana a cero, y están compuestos de dos a seis aspas con aspecto de hélice de avión. Así llevan aire de un lado y lo descargan en otro, en una dirección aproximadamente axial. Este tipo de ventilador es popular, porque hace que el aire circule en espacios habitacionales o de trabajo, y aumenta el confort. Cuando se monta en las ventanas u otras aberturas de las paredes de un edificio, envía aire fresco del exterior del edificio hacia dentro, o expulsan el aire del interior. También se les encuentra en el techo o en azoteas

Hay ventiladores de hélice de tamaños pequeños (de unas cuantas pulgadas de diámetro, que envían pocos cientos de

Si el fluido es incompresible:

ρ=densidadz=alturag=gravedad

MECANICA GENERAL

Ing.Angel PEÑA RIVERA

pcm ) hasta de 60 pulgadas o mas de diámetro (que mueven mas de 50000pcm a presión estática de cero).Es común que las velocidades de operación varíen de 600 a 1725 rpm. Estos ventiladores son impulsados por motores eléctricos , ya sea en forma directa o por medio de bandas.

Los ventiladores de ducto tienen una construcción similar a los de hélice, excepto que en aquellos el ventilador se encuentra dentro de un ducto cilíndrico. Los ventiladores de ducto operan contar presiones estática de hasta 1.50 pulg H2O (375Pa).Su tamaño varia, desde muy pequeños (mueven unos cuantos cientos de pcm), hasta de 36 pulgadas (mueven mas de 20000pcm)

Los ventiladores con aspas en forma de aeroplano inclinadas hacia atrás operan con menos ruido y mayor eficiencia que los ventiladores de aspas planas e inclinadas hacia atrás. Todos los ventiladores se emplean para sistemas de ventilación y para ciertos usos en procesos industriales. Los ventiladores son aspas radiales tienen, muchas aplicaciones en las industria, porque suministran grandes volúmenes de aire a presiones moderadas para calderas, torres de enfriamiento, secadores de material y transporte de materiales en granel

LEYES DEL VENTILADOR

En un sistema dado, un ventilador, si se mantiene constante la densidad del aire, cumple con:

−Q1Q2

=n1n2

−pe1pe2

=(n1n2

)2

−hp1hp2

=(n1n2

)2

−Q=caudal −pe=presión estática −hp=potencia absorbida −n=velocidad de giro (rpm)

CLASIFICACIÓN DE VENTILADORES

Los ventiladores se dividen en dos grandes grupos:

VENTILADORES AXIALES:

MECANICA GENERAL

Ing.Angel PEÑA RIVERA

Son aquellos en los cuales el flujo de aire sigue la dirección del eje del sismo. Se suelen llamar helicoidales, pues el flujo a la salida tienen una trayectoria con esa forma. En líneas generales son aptos para mover grandes caudales a bajas presiones. Con velocidad periféricas mediante altas son en general ruidosos. Suelen sub-clasificarse, por la forma de su envolvente, de la siguiente manera:

VENTILADOR DESCRIPCION APLICACION

HELICOIDAL

Ventiladores aptos para mover grandes caudales de aire con bajas presiones. Son de bajo rendimiento. La transferencia de energía se produce mayoritariamente en forma de presión dinámica.

Se aplica en circulación y extracción de aire en naves industriales. Se instalan en pared sin ningún conducto. Utilizados con objetivo de renovación de aire.

TUBE AXIAL

Tienen rendimiento algo superior al anterior y es capaz de desarrollar una presión estática mayor. Por su construcción es apto para intercalar en conductos.

Se utiliza en instalaciones de ventilación, calefacción y aire acondicionado que requieran altos caudales con presión media a baja. También se utiliza en algunos sistemas industriales como cabinas de pintura y extracciones localizadas de humos.

VANE AXIAL

Con diseños de palas AIRFOIL, permiten obtener presiones medias y altas con buenos rendimientos. Las palas pueden ser fijas o de ángulo ajustable

Tiene aplicaciones similares a los TUBEAXIAL, pero con la ventaja de tener un flujo más uniforme y la posibilidad de obtener presiones mayores. Para una determinada prestación es relativamente más pequeño que el ventilador centrifugo equiparable.

CENTRIFOIL

Se trata de un ventilador con rotor centrifugo pero de flujo axial. Es decir reúne las ventajas del ventilador centrifugo y la facilidad de montaje de un axial con el consiguiente ahorro de espacio.

Las mismas aplicaciones que el ventilador VANEAXIAL.

VENTILADORES CENTRIFUGOS

Son aquellos en los cuales el flujo de aire cambia su dirección , en un ángulo de 90°, entre la entrada y salida. Suelen sub-clasificarse,

MECANICA GENERAL

Ing.Angel PEÑA RIVERA

según la forma de las palas o alabes del rotor, de la siguiente ,manera:

VENTILADOR DESCRIPCION APLICACION

CURVADAS HACIA ADELANTE

Rotor con palas curvadas hacia adelante, apto para caudales altos y bajas presiones. No es autolimitante de potencia. Para un mismo caudal y un mismo diámetro de rotor gira a menos vueltas con menor nivel sonoro.

Se utiliza en instalaciones de ventilación, calefacción y aire acondicionado de baja presión.

PALAS RADIALES

Rotor de palas radiales. Es el diseño más sencillo y de menor rendimiento. Es muy resistente mecánicamente, y el rodete puede ser reparado con facilidad. El diseño le permite ser autolimpiante. La potencia aumenta de forma continua al aumentar el caudal.

Empleado básicamente para instalaciones industriales de manipulación de materiales. Se le puede aplicar recubrimientos especiales anti-desgaste. También se emplea en aplicaciones industriales de alta presión.

INCLINADASHACIA ATRAS

Rotor de palas planas o curvadas inclinadas hacia atrás. Es de alto rendimiento y autolimitador de potencia. Puede girar a velocidades altas.

Se emplea para ventilación, calefacción y aire acondicionado. También puede ser usado en aplicaciones industriales, con ambientes corrosivos y/o bajos contenidos de polvo.

AIRFOIL

Similar al anterior pero con palas de perfil aerodinámico. Es el de mayor rendimiento dentro de los ventiladores centrífugos. Es autolimitante de potencia.

Es utilizado generalmente para aplicaciones en sistemas de HVAC y aplicaciones industriales con aire limpio. Con construcciones especiales puede ser utilizado en aplicaciones con aire sucio.

Rotores de palas curvadas hacia delante con salida radial. Son una variación de los ventiladores radiales pero con mayor rendimiento. Aptos para trabajar con palas

Como los radiales estos ventiladores son aptos para trabajar en aplicaciones industriales con movimiento de materiales abrasivos, pero con un

MECANICA GENERAL

Ing.Angel PEÑA RIVERA

RADIAL TIP antidesgaste. Son autolimpiantes. La potencia aumenta de forma continua al aumento del caudal.

mayor rendimiento.

CURVA CARACTERÍSTICA DE UN VENTILADOR. Según sea el ventilador, su curva característica adopta una u otra forma, Los ventiladores centrífugos, en general, son capaces de manejar presiones altas con caudales más bien bajos.

En la figura 3 se observa una curva característica de un ventilador centrífugo en términos de la presión total, la presión estática y la presión dinámica.

 Para trazar la Curva Característica de un ventilador, se debe llevar a cabo un procedimiento que procure los datos necesarios. Para poder disponer de los distintos caudales que puede manejar un ventilador según sea la pérdida de carga del sistema contra el cual esté trabajando, se ensaya el aparato variándole la carga desde el caudal máximo al caudal cero. Todos los pares de valores obtenidos caudal-presión se llevan a unos ejes coordenados, obteniéndose la Curva Característica.

   La Fig. representa una curva tipo en la que se han representado gráficamente las presiones estáticas, que representan las pérdidas de

MECANICA GENERAL

Ing.Angel PEÑA RIVERA

carga, las totales y dinámicas. También se representa una curva de rendimiento mecánico del aparato.

   La característica de un ventilador es la mejor referencia del mismo ya que indica su capacidad en función de la presión que se le exige.

PUNTO DE TRABAJO DE UN VENTILADOR. Para conocer el punto en que trabajará un ventilador, una vez determinada la pérdida de carga que debe vencer el mismo, no hay más que, sobre el eje de ordenadas, señalar la pérdida de carga en mm.c.d.a. (milímetros de columna de agua).

Si se dispone de la característica resistente del sistema, se puede encontrar de forma fácil el punto de trabajo de un ventilador acoplado al mismo, al superponer las curvas características del ventilador y resistente del conducto .

   Para conocer el punto de funcionamiento de un ventilador es indispensable disponer de las curvas características de los ventiladores susceptibles de ser instalados, para cualquier cálculo e instalación que se haga.

Las curvas deben estar avaladas por el fabricante, quien las garantizará haciendo referencia a la norma y disposición adoptada para su determinación   Las curvas características de ventiladores se obtienen en laboratorios de ensayos debidamente equipados y por analistas especializados. Ello supone la sujeción a procedimientos según normalizaciones oficiales y aparatos, túneles y cámaras calibrados. La

MECANICA GENERAL

Ing.Angel PEÑA RIVERA

máxima garantía se obtiene cuando el laboratorio cuenta con una acreditación oficial.

Zona de funcionamiento. Según sea el ventilador, tipo y tamaño, existe una zona de su curva característica en la que es recomendable su uso. Fuera de ella pueden producirse fenómenos que hacen aumentar desproporcionadamente el consumo hundiendo el rendimiento, provocando un aumento intolerable del ruido e incluso produciendo flujos intermitentes de aire en sentido inverso.

En los catálogos de ventiladores vienen indicadas las zonas de funcionamiento y sus características.  

ECUACIONES

DENSIDAD

PRESIÓN EFECTIVA

VELOCIDAD

CAUDAL

FLUJO MASICO

MECANICA GENERAL

Ing.Angel PEÑA RIVERA

CARGA TOTAL DEL VENTILADOR

RENDIMIENTO

POTENCIAS

 

BIBLIOGRAFIA

JUTGLAR BANYERAS L. “BOMBAS,VENTILADORES Y COMPRESORES” 2005,Barcelona-España.

MECANICA GENERAL

Ing.Angel PEÑA RIVERA

MOTT R, ROBERT L. “MECANICA D EFLUIDOS” 2206.sexta edición Pearson educación –Mexico.

http://www.chiblosa.com.ar/spanish/herramientas/teoria_de_los_ventiladores.htm

http://www.unet.edu.ve/~maqflu/doc/LAB-1-128.htm