Informe de Ventiladores-final

5/26/2018 Informe de Ventiladores-final

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO SEDE VALLE JEQUETEPEQUE

FACULTAD DE INGENIERA

ESCUELA DE INGENIERA MECNICA

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VENTILADORESTURBO MQUINAS

DOCENTE:

MG. ING. JULCA VERSTEGUI. LUIS

ALUMNO:

LEIVA LICERA, SERGIO


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VENTILAORES


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INTRODUCCIN

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. Muchas de estas partculas disueltas en la

atmsfera no pueden ser evacuadas al exterior porque pueden daar el medio ambiente.

En esos casos surge la necesidad, de reciclar estas partculas para disminuir las

emisiones nocivas al exterior, o en su caso, proceder a su recuperacin para

reincorporarlas al proceso productivo. Ello se consigue mediante un equipo adecuado de

captacin y filtracin. Segn sean las partculas, sus componentes y las cantidades

generadas exigen soluciones tcnicas especficas. Los sistemas de ventilacin industrial

pueden ser:

Ventilacin esttica o natural: mediante la colocacin de extractores estticos

(ventiladores axiales) situados en las cubiertas de las plantas industriales aprovechan el

aire exterior para ventilar el interior de las naves industriales y funcionan por el efecto

Venturi (Principio de Bernoulli).

Ventilacin dinmica o forzada: se produce mediante ventiladores extractores colocados

en lugares estratgicos de las cubiertas de las plantas industriales.

Cuando la concentracin de un agente nocivo en el ambiente del puesto de trabajo

supere el valor lmite ambiental los trabajadores tienen que utilizar los equipos de

proteccin individual adecuados para proteger las vas respiratorias.


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GENERALIDADES.

El ventilador es una turbo mquina operadora de flujo cuasi-incompresible cuyo fin es

proporcionar un incremento de energa a un cierto caudal de gas, mezcla de gas, aire,

mezcla bifsica solido-gas, para transportarlo de un punto a otro de un sistema dado.

Los ventiladores se usan principalmente para producir flujo de gases de un punto a otro;

es posible que la conduccin del propio gas sea lo esencial, pero tambin en muchos

casos, el gas acta slo como medio de transporte de calor, humedad, etc. o de material

slido, como cenizas, polvos, etc.

Entre los ventiladores y compresores existen diferencias. El objeto fundamental de los

ventiladores es mover un flujo de gas, a menudo en grandes cantidades, pero a bajas

presiones; mientras que los compresores estn diseados principalmente para producir

grandes presiones y flujos de gas relativamente pequeos.

En el caso de los ventiladores, el aumento de presin es generalmente tan insignificante

comparado con la presin absoluta del gas, que la densidad de ste puede considerarse

inalterada durante el proceso de la operacin; de este modo, el gas se considera

incompresible como si fuera un lquido. Por consiguiente en principio no hay diferencia

entre la forma de operacin de un ventilador y de una bomba de construccin similar, lo

que significa que matemticamente se pueden tratar en forma anloga. Industriales:

centrfugos, helicocentrfugos, helicoidales de distintas presiones y caudales.

Los venti ladoresson maquinas rotatorias capaces de mover una determinada masa de

aire, a la que comunican una cierta presin, suficiente para que pueda vencer las prdidas

de carga que se producirn en la circulacin por los conductos.

Se componen de:

- Elemento rotativo- Soporte

- Motor
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El elemento r otat ivoes la pieza del ventilador que gira en torno al eje del mismo.

Puede ser una Hlice o un Rodete.

Lo llamaremos Hlicesi la direccin de salida del aire impulsado es paralela el

eje del ventilador (direccin axial). Generalmente la hlice puede mover gran

cantidad de aire comunicando al mismo una discreta presin.

Lo llamaremos Rodete si la direccin de salida del aire impulsado es

perpendicular al eje del ventilador. Generalmente los rodetes mueven un volumen

de aire menor que las hlices, pero con una presin mucho mayor.


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1.1 Pres in t ot al, estti ca y dinmica

La presin atmosfrica existente es debida al peso del aire que est sobre un punto. Esta

presin vara a lo largo del planeta, pero en general se asume como valor tpico el de 100kPa. En el caso de un globo inflado, la presin interna del globo es superior a la

atmosfrica, por ejemplo podra ser 105 kPa, esta es la presin que se conoce como

presin absoluta. La diferencia entre la presin absoluta del punto bajo anlisis y la

presin atmosfrica, es lo que importa para la seleccin de ventiladores.

La presin esttica puede definirse como la presin absoluta de un punto menos la

presin atmosfrica, la cual corresponde a la energa potencial que posee un flujo de aire.

Esta presin puede ser positiva o negativa. Otra forma de describirla sera como aquella

presin ejercida sobre las paredes de un ducto, medida en forma perpendicular a la

direccin del flujo.

Trabajar slo con presiones estticas es posible cuando stas son pequeas en

comparacin con presiones atmosfricas y por lo tanto, el aire puede tratarse como

incompresible.

Por otro lado, la presin dinmica es la presin asociada al movimiento del fluido, sta

corresponde a la energa cintica del fluido.

pv = p v2 ,

Donde p es la densidad del aire/gas y v es la velocidad del aire/gas.

La suma de las presiones estticas y dinmicas, en cualquier punto, se conoce como

presin total. Es decir,

pt = pe + pv = pe + pv2

Si es necesario aumentar la presin de un gas, ser requerido entregar energa al fluido.

En el caso del globo, el aire no se mueve, por lo tanto la energa total es igual a la

esttica.


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TIPOS DE VENTILADORES

1.2 Ventiladores Axiales

Los ventiladores axiales funcionan mediante la generacin de un empuje aerodinmico a

travs de la rotacin de los alabes. Pero es la fuerza opuesta, aquella ejercida sobre el

aire, la que importa ya que es la que produce el movimiento del aire. Para ilustrar el

principio de funcionamiento, analicemos el caso de un flujo de aire que pasa a travs de

una placa (ver Figura 2).

Es claro que el movimiento de aire genera una fuerza en la placa que intente desplazarla

hacia arriba y a su vez la placa ejerce una fuerza, de igual magnitud, que fuerza el flujo de

aire hacia abajo. Existe un lmite en el rendimiento de una placa plana, y mejores

resultados se obtienen al utilizar perfiles aerodinmicos (ver Figura 3). Estos ltimos

poseen menor resistencia al flujo y la habilidad de poseer mayores ngulos de ataque sin

que el fluido se despegue del alabe.

Para entender mejor cmo funciona un ventilador axial, es necesario colocar varios alabes

uno detrs de otro e imaginar como se movera el flujo de aire. Si todos estos alabes

estn conectados a una parte central que gira, lo que se obtiene es un flujo de aire axial.

Es importante mencionar que la direccin del flujo de aire no cambia, es lo que a veces se

denomina ventiladores en lnea.


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Los principales componentes de un ventilador axial son un impulsor, un motor y un ductoo carcasa, tal como se muestra en la Figura 4.

Existen varios tipos de ventiladores axiales, entre los cuales se pueden mencionar:

Propeller:

Normalmente usados para intercambiadores de calor. La forma de los alabes son

complejos y en general se disean para minimizar el ruido. Las presiones generadas son

bajas y mueven grandes cantidades de aire.


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Vane axial:

Utilizados en varios sistemas de HVAC, para aplicaciones de baja, media y alta presin

donde un sistema en lnea representa una ventaja. La calidad del flujo puede ser

mejorado incluyendo alabes directores a la salida del impulsor. En general son ms

compactos que los centrfugos.

Tube axial:

Utilizados en varios sistemas de HVAC, para aplicaciones de baja y media presin, donde

la calidad del flujo a la salida del ventilador no es crtica. Es tal vez uno de los tipos ms

utilizados por la industria del HVAC.

Jet Fan:

Utilizados principalmente para ventilar tneles de vehculos que no son extremadamente

largos. Los ventiladores generan un jet que empuja el aire a travs del tnel. En general

son bidireccionales y poseen silenciadores. Tambin pueden ser utilizados para contener

posibles incendios dentro de un tnel y ayudar a evacuarlo.


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Pitch Variable:

Estos ventiladores tienen la capacidad de variar el pitch durante su funcionamiento y por

ende el punto de operacin del mismo.

En general se puede afirmar que los ventiladores axiales son adecuados para mover

grandes cantidades de aire a presiones medianas. La Figura 5 muestra una curva

caracterstica de un ventilador axial. Puede apreciarse como la relacin flujo/presin vara

con el ngulo del alabe. Uno de los problemas de los ventiladores axiales es que sufren

de severe stall aerodinmico, esto significa que una vez que alcanzan la presin peak,

esta cae rpidamente. El funcionamiento bajo estas condiciones por perodos

prolongados, pueden llevar a fatigar y quebrar los alabes. Es por esto que es

recomendable no operar cerca de esta condicin de stall.


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1.3 Ventiladores Centrfugos

A diferencia de los ventiladores axiales que utilizan el principio del empuje, los

ventiladores centrfugos arrastran el aire en crculos y usan fuerza centrfuga para generar

movimiento de aire. Adems, estos ventiladores cambian la direccin del flujo a un plano

perpendicular al eje de entrada del fluido. Se puede afirmar que en general los

ventiladores centrfugos son ms eficientes y logran generar mayores presiones que los

axiales.

La forma de los alabes pueden ser variados, a continuacin se muestran algunas

clasificaciones de impulsores:

Rodetes con labes de perfil alar o de tipo Airfoil.

El ms eficiente de todos los modelos, pueden llegar hasta un 90%. La mxima eficiencia

se produce en un punto estable de operacin. Usado tpicamente para aplicaciones

HVAC, donde la eficiencia del sistema es muy importante y donde se mueve aire limpio.

La presin y la potencia de este ventilador es similar al caso del ventilador con rodete

de alabes curvados hacia adelante, pero la curvatura del alabe permite alcanzar una

mejor eficiencia, siendo los alabes ms cortos operando a mayores velocidades de

rotacin.

= 0.68-0.75


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Rodetes con labes curvados hacia atrs.

Es de alto rendimiento y auto limitador de potencia al poseer una curva de potencia

creciente y luego decreciente conforme aumente el caudal. La presin aumenta desde la

descarga libre hasta el punto de caudal cero.

La potencia es autolimitante, aumentando hasta un mximo cuando el caudal aumenta

y luego decrece para un nuevo aumento de caudal. La eficiencia es mxima para una

mxima potencia y el ruido es mnimo para este punto.

=0.70-0.85

La eficiencia es un poco menor que el anterior, pero de ms fcil construccin, las

eficiencias pueden llegar a 85%. Usado para aplicaciones HVAC y aplicaciones

industriales, para mover aire limpio y gases con bajas caractersticas erosivas.


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Rodete con labes rectos radiales 1=2=90).La potencia aumenta de forma continua al aumentar el caudal y requiere de las mismas

consideraciones que el ventilador Sirocco.

El diseo le permite ser auto limpiante y se presentan en versiones de rodetes abiertos y

cerrados.

La altura de presin aumenta desde la descarga libre (100%) hasta un mximo cerca

al caudal nulo (0%) para luego disminuir.

= 0.65-0.75

El ms simple de construccin, y a su vez poco eficiente. Buena resistencia mecnica y

fcil de reparar. Puede alcanzar presiones mayores, pero las eficiencias en general son

menores a 70%. El motor debe seleccionarse con cuidado, ya que la potencia aumenta a

medida que sube el caudal. Adecuado para manejar material gases que tienen material

particulado, y donde la erosin puede ser un problema.


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Este impulsor ha sido especialmente diseado para el transporte de materiales de fuerte

adherencia, pesados, abrasivos o filamentosos. Por lo general tienen 8 paletas radiales

soldadas al disco posterior y a un cubo (maza) especial.

Los alabes radiales tienden a ser menos eficientes que los inclinados hacia atrs, y estos

ltimos menos que los curvados hacia atrs. La mayora de los ventiladores utiliza una

carcasa para recuperar la energa cintica impartida por el impulsor y convertirla a presin

esttica. Los ventiladores con alabes inclinados hacia atrs se usan habitualmente en

aplicaciones HVAC. Estos ventiladores tambin pueden tener doble entrada, lo cual

produce el doble de flujo que un ventilador de una sola entrada a la misma presin de

trabajo. Este tipo es muy utilizado en manejadoras de aire.

La figura 7, muestra una curva de rendimiento tpica de un ventilador axial, puede

apreciarse que el stall producido no es tan severo como el caso de los axiales. Los

ventiladores centrfugos en general son mas robustos y son por ende mas tolerantes a

operar bajo condiciones inestables.


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1.4 Otros tipo s de venti ladores

Existen variados tipos de ventiladores, que de una u otra forma corresponden a unamezcla de un ventilador axial con uno centrfugo. A continuacin se describen algunos deellos.

FLUJO MIXTO

Estos ventiladores incluyen los efectos de empuje y fuerza centrifuga. Estos puedenposeer descarga axial o vertical. Los de tipo axial, poseen una alabes directores a lasalida que disminuyen la rotacin del flujo a la salida. Por lo general poseen menos stallque otros ventiladores. La presin generada por un ventilador de este tipo es por lo

general mayor a la de un axial. Las eficiencias logradas pueden ser mayores a 60-65%,pero por lo general no mucho mayores que esto. Algunas aplicaciones tpicascorresponden a la industria del petrleo offshore.

FLUJO CRUZADO

Los impulsores son similares a los centrfugos de mltiples alabes, pero su principio defuncionamiento es diferente. El flujo cruza de un lado del impulsor al otro, se forma unvortex debido a las fuerzas de los alabes. Las eficiencias son bajas, pero los niveles de


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ruido son bajos. Son utilizados en general en pequeos equipos domsticos, que poseenuna forma rectangular larga y delgada.

VENTILADOR DE TECHO

Existen variados modelos, que utilizan impulsores de tipo centrfugo, axial y flujo mixto.

Estos ventiladores por lo general no se conectan a ductos de aire y por lo tanto operan apresiones estticas bajas. Las eficiencias son por lo general bajas, 50% o menores. Losimpulsores de tipo centrfugos son ms eficientes, los de flujo mixto ms silenciosos y losaxiales pueden mover mas flujo. Sus usos tpicos son para extracciones de cocinas,bodegas, instalaciones comerciales, entre otras.

VENTILADOR DE PLENO

Es un ventilador que posee un impulsor de tipo centrfugo dentro de un pleno. Sondiseados para generar altos volmenes de aire a presiones medias o bajas, pero coneficiencias bajas. Este ventilador no posee una carcasa como otros, y por lo tanto unabuena parte de la energa cintica se pierde y no es convertida en presin esttica. Suprincipal uso es en manejadoras de aire.


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2. Leyes de los ventiladores y resistencia del sistema

2.1 Leyes de los ventiladores

No es muy prctico realizar pruebas de rendimiento para cada tamao de ventilador, a

todas las velocidades disponibles de operacin y para las diferentes densidades de gases

que pudiera utilizar. Es aqu donde las leyes de los ventiladores son de gran utilidad, ya

que permiten predecir el rendimiento de ventiladores, geomtricamente similares, para

diferentes tamaos y velocidades.

Estas leyes son tiles para estimar cambios en el flujo de aire, presin y potencia para un

ventilador cuando cambia su tamao, velocidad de rotacin o cuando cambia la densidad

de un fluido. Es importante destacar que estas leyes se aplican a un mismo punto de

operacin de la curva caracterstica y no para predecir otros puntos de operacin de la

misma curva.

La Figura 8 muestra como el efecto de aumentar o disminuir la velocidad, puede ser

estimado mediante el uso de las leyes de los ventiladores.

2.2 Resistencia del sistema

Cuando el aire circula a travs de un sistema de ductos, la energa transferida por el

ventilador al aire se pierde en forma progresiva por:


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Roce debido al contacto con las paredes de los ductos.

Turbulencia generada en las curvas, dampers, cambios de seccin.

A travs de serpentines, calefactores, filtros y otros elementos presentes en el sistema.

El ventilador debe ser capaz de vencer la cada total de presin del sistema, tal como se

muestra en la Figura 9.

La prdida de presin debido a todos los elementos del sistema se conoce como la

resistencia del sistema, y para efectos prcticos se puede afirmar que es proporcional al

cuadrado de la velocidad en el punto de prdida. Por lo tanto, para un sistema fijo, se

podra decir que la presin requerida por flujo de aire vara en forma proporcional al

cuadro de este ltimo. Si se quiere duplicar el flujo de aire en el sistema, la presin a

vencer ser cuatro veces mayor.

Por ejemplo, si el flujo inicial es 6m3/s a una presin de 3kPa y es necesario duplicar el

flujo, la nueva presin que el ventilador deber generar es 12kPa. Esto es slo vlido para

un sistema fijo y a densidad constante. Si las condiciones cambian, lo anterior no es

vlido.


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2.3 Combinacin de la resistencia y de las leyes

Tal como fue mencionado, la cada de presin en un sistema aumenta o disminuye en

funcin del cuadrado del flujo aire, o de la velocidad del aire. Cuando un ventilador esconectado a un sistema, el caudal de aire se estabilizar cuando la cada de presin del

sistema sea igual a la presin aportada por el ventilador. Esto se puede ver en el punto A

de la Figura 10, donde la curva del sistema cruza la curva del ventilador. A esto se le

denomina el punto de operacin.

Un cambio en la resistencia del ventilador (causado por el cierre o apertura de un damper

por ejemplo) resultar en cambios en el punto de operacin. En la siguiente figura es

posible apreciar que si baja la presin del sistema al punto B, el nuevo punto de operacin

del ventilador entregar un caudal mayor. Por otro lado si la presin del sistema sube,

podra ser posible llegar a un nuevo punto de operacin C. Debe notarse que es posible

que la cada de presin sea la misma para los puntos A y C, pero el caudal generado por

el ventilador es menor en el punto C. Esto es exclusivamente debido a curva

caracterstica del ventilador.


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Es importante notar que si el punto de operacin real es muy diferente del punto de

diseo, esto puede ocasionar que diferencias considerables en el consumo de potencia

del ventilador.

Como fue mencionado anteriormente, un cambo en la velocidad del ventilador producir

un cambio de igual magnitud en el caudal de aire, esto debido a las leyes de los

ventiladores. Sin embargo, la potencia requerida variar en forma proporcional al cubo de

la velocidad. Es decir si la velocidad aumenta en un 10%, la potencia absorbida

aumentar en 33%. Esto se muestra en la siguiente figura.

Las leyes de los ventiladores no pueden ser aplicadas, si el cambio de caudal es logrado

debido a que se utiliza otra tipo de ventilador.

Si existe un cambio de densidad, esta alterar la curva caracterstica del ventilador y lacurva del sistema. Esto se puede apreciar en la Figura 11, mostrado en lnea

entrecortada. Estos cambios pueden ser estimados utilizando las leyes de los

ventiladores. De acuerdo a las leyes, para un caudal de aire dado, la presin del

ventilador es proporcional a la densidad. Por otro lado, la presin del sistema tambin es

proporcional a la densidad del aire.

Por ejemplo, si la densidad es 20% menor a la densidad estndar, la presin del

ventilador y la del sistema se ven reducidas en un 20%, pero el caudal se mantiene

constante. Esto puede ocurrir en sistemas que operan a alta temperatura o a grandes

altitudes. Si bien es cierto el caudal no cambia, el caudal msico si lo hace, ya que

depende de la densidad. Esto es relevante en el caso de intercambiadores de calor y de

ventiladores a grandes altitudes. La potencia absorbida tambin vara en forma

proporcional a la densidad.

3. Seleccin de ventiladores

Al seleccionar un ventilador para una aplicacin especfica, en general, es posible

seleccionar varios tipos y tamaos de ventiladores que son capaces de realizar el trabajo

requerido. Ahora bien algunas selecciones son mejores que otras y es responsabilidad del

ingeniero/consultor de escoger la ms adecuada. Al momento de especificar un producto,

ser necesario entregar la siguiente informacin:


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Caudal requerido (m3/s, cfm, m3/h, etc.)

Presin o resistencia total del sistema (Pa, in.wg, etc)

Ruta a recorrer por el aire (lineal u otra, dependiendo de esto un ventilador axial puede

ser ms til que uno centrfugo)

Suministro elctrico disponible

Eficiencia mnima del ventilador requerida

Restricciones de tamao o espacio

Mximo nivel de ruido aceptable

Opciones de control

Temperatura del ambiente

Aplicaciones especiales (extractor de humo, atmsferas corrosivas, ambientes

explosivos, etc.)

3.1 Curva caracterstica de un ventilador

El funcionamiento de un ventilador puede ser descrito en funcin del caudal y presin quepuede generar. No es posible seleccionar un ventilador con un solo parmetro, ambos

deben ser especificados. Las curvas caractersticas de un ventilador describen esta

relacin entre el caudal y la presin que son posibles de obtener. El caudal es siempre

graficado en el eje X y la presin en el eje Y. La Figura 5 muestra una curva

caracterstica para un ventilador axial.

Es siempre posible identificar un punto en la curva para el cual la eficiencia es mxima.

Adems de poseer el menor consumo para punto de operacin dado, por lo general

tambin corresponde al punto con menor nivel de ruido.

Es importante mencionar que se debe evitar seleccionar puntos de operacin cercanos o

dentro de la regin de inestabilidad (stall region). Cuando un ventilador trabaja bajo

estas condiciones, baja su eficiencia, genera turbulencia y mayores niveles de ruido. La


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turbulencia tambin puede llevar a la creacin de estreses fluctuantes en el impulsor, lo

que puede terminar en la falla del impulsor.

3.2 Niveles de ruido

Es importante ser muy cuidadoso al comparar niveles de ruido entre ventiladores. Los

principales puntos que deben considerarse son:

Qu mtodo de medicin fue utilizado

El nivel sonoro es expresado como potencia o presin sonora

Han sido ajustados de acuerdo a la curva A (A-weighted)

Los niveles son para un sistema con o sin ductos

Las mediciones corresponden a la entrada o salida, o promediado sobre una esfera o

semiesfera.

Los ventiladores centrfugos producen la mayora del ruido en frecuencias bajas, mientras

que los axiales lo hacen en frecuencias altas. El ser humano en general es capaz de

aceptar mayores niveles de ruido a bajas frecuencias. Por otro lado es mas fcil atenuar

ruidos de

alta que de baja frecuencia. Es por eso que a veces un ventilador axial funcionando a alta

velocidad con un silenciador, es ms econmico que un centrifugo funcionando a baja

velocidad.

Los niveles de ruido son por lo general ms bajos cerca del punto de mxima eficiencia y

ms altos cerca de la condicin de inestabilidad. Existen diferentes opciones de

atenuacin como: silenciadores a la entrada y/o salida, material absorbente de ruido

adherido a los ductos, entre otros. Dependiendo de la atenuacin, se pueden usar

silenciadores del tipo split o en linea. Los del tipo splitter son ms caros y ms adecuados

para frecuencias medias y bajas.


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3.3 Caractersticas de diferentes tipos de ventiladores

La Figura 12 muestra un resumen de las caractersticas de funcionamiento tpicas de los

tipos de ventiladores ms comunes. Esto sirve para identificar qu ventiladores son ms

tiles para distintos sistemas. Esto es slo una forma simplista de caracterizar a algunos

tipos de ventiladores. Existen muchas otras combinaciones de ventiladores, tales como

axiales multi-etapa y centrfugos con variados diseos de impulsor.

4. Efectos de instalacin

Es importante mencionar que las curvas de los ventiladores son obtenidas bajo

condiciones de laboratorio, es decir bajo condiciones de instalacin ideales. Las pruebas

de rendimiento se realizan en condiciones donde no existe turbulencia a la entrada del

ventilador y donde el aire sale sin restricciones.


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Turbulencia en el aire afecta el rendimiento del impulsor, reduce la generacin de presin

y produce mayores niveles de ruido. Ventiladores instalados en condiciones poco

favorables, presentarn problemas de rendimiento y sern ms ruidosos de lo esperado.

Flujos turbulentos de alta velocidad, por su lado generan mayores prdidas de carga y

requieren de mayores cantidades de energa para funcionar.

A continuacin se describen algunos ejemplos de instalaciones que pueden afectar el

rendimiento del ventilador.

Las mejoras en las instalaciones de ventiladores tienen mucho de sentido comn. El uso

de algunos accesorios, tales como conos de entrada, difusores a la salida, codos con

alabes directores, entre otros, ayuda a mejorar el rendimiento. Es siempre recomendable

seguir las indicaciones del fabricante, con el fin de minimizar las perdidas y optimizar el

funcionamiento de los ventiladores.


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5. Control de ventiladores

Por cada litro/segundo de aire que se mueve en forma innecesaria a travs de un sistema,

se estima que se desperdician 2 Watts de potencia. Esto es slo una generalizacin, ya

que no incluye la energa requerida para enfriar o calentar el aire, en el caso de sistemas

climatizados. En el caso de aplicaciones industriales, pueden ser aun ms crtico.

Existen diversas razones por las cuales se debera controlar el flujo de un ventilador:

Incertidumbres del sistema

Cambios en la capacidad del sistema

Variaciones del flujo con los niveles de ocupacin

Variacin del flujo con las condiciones ambientales

Cuando el fluido es usado como un medio de transporte de energa.

Los mtodos de control ms utilizados se mencionan a continuacin.

5.1 Cambio en la velocidad de rotacin

Una de las formas ms eficientes de controlar el funcionamiento de un ventilador escambiando la velocidad de rotacin. De acuerdo a las leyes de los ventiladores, un

cambio en la velocidad del ventilador puede provocar importantes cambios en la potencia

absorbida del ventilador.

Existen diversas formas de cambiar la velocidad del ventilador, entre las que se

encuentran:

Cambio de correas y poleas.

Utilizado donde los cambios en el punto de operacin son poco frecuentes. El sistema de

transmisin es por lo general eficiente y se utiliza para reducir la velocidad de los motores

utilizados. El cambio de poleas y correas requiere tiempo y un cierto grado de habilidad.


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Motores de varias velocidades.

Los ms tpicos poseen razones fijas de 1:2 y de 1:1.5. Estos motores son por lo general

de bajo costo y pueden incluir alguna lgica de control o ser controlados en forma manual.

Variadores de frecuencia.

Estos han mejorado mucho en las ltimas dcadas, han reducido sus costos y mejorado

sus eficiencias. Pueden ir de 150 W hasta miles de kW. Variando la frecuencia se pueden

reducir velocidades del ventilador hasta un 20% sin mayores consecuencias. Las

eficiencias de estos aparatos es en general mayor a 96%, pero puede provocar una

reduccin en la eficiencia de los motores de 1 o 2%. Existen variados modelos y marcas

en el mercado. Es recomendable tener cuidado con las emisiones electromagnticas, ya

que stas pueden generar problemas en otros sistemas asociados.

5.2 Cambio en la geometra del ventilador/aire

La capacidad operacional de un ventilador queda determinada por la interaccin existente

entre los alabes y el fluido. Esta interaccin puede variar, si es posible cambiar la

geometra del alabe o si es posible cambiar la direccin del flujo de aire relativa al

impulsor.Lo anterior puede ser logrado mediante la variacin del ngulo de pitch en un ventilador

axial. Esto puede realizarse en forma manual, y al igual que el cambio de poleas, conlleva

un cierto grado de complejidad y slo puede realizarse con ventilador detenido.

Existen ventiladores para los cuales es posible variar el pitch en movimiento, pero stos

tienden a ser ms complicados en construccin, debido a que poseen sofisticados

sistemas de control. Estos ventiladores tiende a no ser mayores a 1000 mm.

En el caso de ventiladores centrfugos, se tiende a utilizar inlet guide vanes a la entrada

del ventilador. Esto le imparte una pre-rotacin al fluido en la misma direccin de rotacin

del impulsor. Esto posee el efecto de descargar el impulsor y por lo tanto, de transferir una

menor cantidad de energa al fluido.


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5.3 Cambio en el sistema

Otra forma de variar el flujo de un ventilador es mediante un cambio en las caractersticas

del sistema de ventilacin. Una de las formas ms comunes es utilizar dampers decontrol, que permiten aumentar la resistencia del sistema y disminuir el flujo de aire. Este

mtodo de control es tal vez uno de los ms simples y de bajo costo, pero no

necesariamente ms efectivos. Dampers de control pueden provocar mayores niveles de

ruido y vibracin, y los ahorros energticos dependern de las caractersticas del

ventilador.


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LINKOGRAFA

http://www.airtec.com.pe/

http://www.sodeca.com/

http://www.ktperu.com/nuevo/index.php/ventiladores-industriales

http://www.casals.tv/cataleg.plus.aspx?esven=1&nivell=cat&id=7

http://www.gruberhermanos.com/

http://www.skf.com/pe/industry-solutions/industrial-fans-blowers/index.html
http://www.airtec.com.pe/http://www.airtec.com.pe/http://www.sodeca.com/http://www.sodeca.com/http://www.ktperu.com/nuevo/index.php/ventiladores-industrialeshttp://www.ktperu.com/nuevo/index.php/ventiladores-industrialeshttp://www.casals.tv/cataleg.plus.aspx?esven=1&nivell=cat&id=7http://www.casals.tv/cataleg.plus.aspx?esven=1&nivell=cat&id=7http://www.gruberhermanos.com/http://www.gruberhermanos.com/http://www.skf.com/pe/industry-solutions/industrial-fans-blowers/index.htmlhttp://www.skf.com/pe/industry-solutions/industrial-fans-blowers/index.htmlhttp://www.skf.com/pe/industry-solutions/industrial-fans-blowers/index.htmlhttp://www.gruberhermanos.com/http://www.casals.tv/cataleg.plus.aspx?esven=1&nivell=cat&id=7http://www.ktperu.com/nuevo/index.php/ventiladores-industrialeshttp://www.sodeca.com/http://www.airtec.com.pe/

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