Informe de Ventilador Centrifugo

8/13/2019 Informe de Ventilador Centrifugo

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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO

FACULTAD DE INGENIERIA MECÁNICA ELÉCTRICA,

ELECTRÓNICA Y SISTEMAS.

E. P. INGENIERIA MECÁNICAELÉCTRICA

INFORME DE LABORATORIO:

“VENTILADOR CENTRÍFUGO”

CURSO : LABORATORIO DE ING. MECANICA III

ALUMNO : LUIS A. ACCROTA CANAHUIRE

CÓDIGO : 095096

DOCENTE : ING. JULIO CONDORI A.

SEMESTRE : IX

2013


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ENSAYO Nº 01

“VENTILADOR CENTRÍFUGO”

I. RESUMEN:

Con los datos tomados en el laboratorio se realizó los respectivos cálculos, con los que se pudoobservar la tendencia de las curvas graficadas con diferentes parámetros

II. OBJETIVO:

Determinar el comportamiento del ventilador a diferentes condiciones de funcionamiento(diferentes RPM)

III. TEORÍA:

VENTILADOR! "n ventilador es una máquina rotativa que pone el aire, o un gas, enmovimiento #e puede definir tambi$n como una turbomáquina que transmite energ%a paragenerar la presión necesaria para mantener un flu&o continuo de aire

Dentro de una clasificación general de máquinas, los ventiladores son turbomáquinas'idráulicas, tipo generador, para gases"n ventilador consta en esencia de un motor de accionamiento, generalmente el$ctrico, con losdispositivos de control propios de los mismos! arranque, regulación de velocidad, conmutaciónde polaridad, etc un propulsor giratorio en contacto con el aire, al que le transmite energ%aste propulsor adopta la forma de rodete con álabes, en el caso del tipo centr%fugo, o de una'$lice con palas de silueta en n*mero diverso, en el caso de los a+ialesl con&unto, o por lo menos el rodete o la '$lice, van envueltos por una ca&a con paredes decierre en forma de espiral para los centr%fugos por un marco plano o una envoltura tubular enlos a+iales a envolvente tubular puede llevar una re&a radial de álabes fi&os a la entrada osalida de la '$lice, llamada directriz, que gu%a el aire, para aumentar la presión el rendimientodel aparato

VENTILADORES CENTRÍFUGOS. n los ventiladores centr%fugos la traectoria del fluidosigue la dirección del e&e del rodete a la entrada perpendicular al mismo a la salida #i el airea la salida se recoge perimetralmente en una voluta, entonces se dice que el ventilador es devolutastos ventiladores tienen tres tipos básicos de rodetes!

- .labes curvados 'acia adelante,

/ .labes rectos,

0 .labes inclinados 'acia atrás 1 curvados 'acia atrás

n la figura puede observarse la disposición de los álabes

FIG.1


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VENTILADORES CENTRÍFUGOS DE ÁLABES CURVADOS HACIA ADELANTE, RADIALES Y ATRÁS

os ventiladores de álabes curvados 'acia adelante (tambi$n se llaman de &aula de ardilla)tienen una '$lice o rodete con álabes curvadas en el mismo sentido del giro stos ventiladoresnecesitan poco espacio, poseen ba&a velocidad perif$rica son silenciosos #e utilizan cuandola presión estática necesaria es de ba&a a media, tal como la que se encuentran en los sistemasde calefacción, aire acondicionado o renovación de aire, etc 2o es recomendable utilizar estetipo de ventilador con aire polvoriento, a que las part%culas se ad'ieren a los peque3os álabescurvados pueden provocar el desequilibrado del rodete

stos ventiladores tienen un rendimiento ba&o fuera del punto de proecto 4demás, como su

caracter%stica de potencia absorbida crece rápidamente con el caudal, 'a de tenerse muc'ocuidado con el cálculo de la presión necesaria en la instalación para no sobrecargarlo ngeneral, son bastante inestables funcionando en paralelo, vista su caracter%stica caudal5presión n la figura pueden observarse las partes mencionadas

FIG . VENTILADORES CENTRÍFUGOS CON ÁLABES CURVADOS.

os ventiladores centr%fugos radiales tienen el rodete con los álabes dispuestos en forma radiala carcasa está dise3ada de forma que a la entrada a la salida se alcancen velocidades detransporte de materiales +isten una gran variedad de dise3os de rodetes que van desde losde 6alta eficacia con poco material6 'asta los de 6alta resistencia a impacto6 a disposiciónradial de los álabes evita la acumulación de materiales sobre las mismas ste tipo deventilador es el com*nmente utilizado en las instalaciones de e+tracción localizada en las queel aire contaminado con part%culas debe circular a trav$s del ventilador n este tipo de

ventiladores la velocidad perif$rica es media se utiliza en muc'os sistemas de e+tracciónlocalizada


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os ventiladores centr%fugos de álabes curvados 'acia atrás tienen un rodete con los álabesinclinados en sentido contrario al de rotación ste tipo de ventilador es el de maor velocidadperif$rica maor rendimiento con un nivel sonoro relativamente ba&o una caracter%stica deconsumo de energ%a del tipo 6no sobrecargable6n un ventilador 6no sobrecargable6, el consumo má+imo de energ%a se produce en un puntopró+imo al de rendimiento óptimo de forma que cualquier cambio a partir de este punto debido

a cambios de la resistencia del sistema resultará en un consumo de energ%a menor a formade los álabes condiciona la acumulación de materiales sobre ellas, de forma que el uso deestos ventiladores debe limitarse como se indica a continuación!

- ÁLABES DE ES!ESOR UNIFORME os álabes macizos permiten el traba&o con aireligeramente sucio o '*medo 2o debe emplearse con aire conteniendo materialessólidos a que tienen tendencia a acumularse en la parte posterior de los alabes

/ LOS ÁLABES DE ALA !ORTANTE . Permiten maores rendimientos una operaciónmás silenciosa os álabes 'uecos se erosionan rápidamente se pueden llenar del%quido si la 'umedad es alta, por ello su uso queda limitado a aplicaciones en las quese manipule aire limpio

0 LEYES DE LOS VENTILADORES. #i un ventilador debe funcionar en condicionesdiferentes de las ensaadas, no es práctico ni económico efectuar nuevos ensaospara determinar sus parámetros de funcionamiento

Mediante el uso de un con&unto de ecuaciones conocidas como 7# D 8#92:;4D8R# es posible determinar, con buena precisión, los nuevos parámetros defuncionamiento a partir de los ensaos efectuados en condiciones normalizadas 4l mismotiempo, estas lees permiten determinar los parámetros de una serie de ventiladores

geom$tricamente seme&antes a partir de las caracter%sticas del ventilador ensaado as leesde los ventiladores están indicadas, ba&o forma de relación de magnitudes, en ecuaciones quese basan en la teor%a de la mecánica de fluidos su e+actitud es suficiente para la maor%a de


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las aplicaciones, siempre que el diferencial de presión sea inferior a 0


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general son bastante inestables funcionando en paralelo vista su caracter%stica caudal5presión

os ventiladores centr%fugos de álabes curvados 'acia atrás tienen un rodete con las álabesinclinados en sentido contrario al de rotación ste tipo de ventilador es el de maor velocidad

perif$rica maor rendimiento con un nivel sonoro relativamente ba&o una caracter%stica deconsumo de energ%a del tipo 6no sobre cargable6 n un ventilador 6no sobre cargable6, elconsumo má+imo de energ%a se produce en un punto pró+imo al de rendimiento óptimo deforma que cualquier cambio a partir de este punto debido a cambios de la resistencia delsistema resultará en un consumo de energ%a menor a forma de los álabes condiciona laacumulación de materiales sobre ellas, de forma que el uso de estos ventiladores debelimitarse como se indicaPara comparar el funcionamiento de dos ventiladores se debe seguir el mismo m$todo, se 'aestablecido que 'a cuatro tipos de instalaciones, las cuales son!

T%&' A : ;nstalación con salida libre entrada libreT%&' B : ;nstalación con salida libre ducto de salidaT%&' C : ;nstalación con ducto a la entrada salida libre

T%&' D : ;nstalación con ducto tanto a la salida entrada

TRIANGULO DE VELOCIDAD DEL VENTILADOR CENTRÍFUGO

Del triángulo se tiene las siguientes ecuaciones

Considerando una entrada radial α > ?@A

Cu/ > "/ B Cm/1tgβ/ tgβ- > Cm-1 "-

#i la altura de presión entregada por el rotor al aire es!

R > C/u"/1g

D()*+:

µ ! =actor de resbalamientoR ! traba&o espec%fico entregado por el rotor al aire (m)

C/u ! Proección en la dirección tangencial de la velocidad absoluta en lasalida (m1s)


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"/ ! 9elocidad tangencial a la salida del rotor (m1s)g ! aceleración de la gravedad (?E-m1s/)

4demás se tiene la siguiente ecuación para determinar el caudal

C/m > F1πD/b/ C-m > F1πD-b-

#i! "- > πD-21G@ "/ > πD/21G@

n del ensao del ventilador se debe medir calcular la presión total, la presión estática,potencia al e&e, eficiencia total volumen del aire (caudal) las RPM del ventilador con el ob&etode conocer si el ventilador va a satisfacer los requerimientos del sistema al cual va 'a serinstalado

VENTILADORES AIALES:

os ventiladores a+iales son de flu&o de aire ba&o respecto a la altura de aire de presión

1. A!LICACI-N DE LOS V. AIALES

:iene su aplicación en quemadores, cámaras de combustión, ventilación tiro forzado encalderas torres de enfriamiento, procesos de secado,etc

. VENTILADORES RADIALES

lamados tambi$n centrifugas son utilizados cuando el flu&o de aire requerido es relativamenteba&o comparado con la altura de presión que va a proporcionar el ventilador con 2q desde(/@5E@) menos eficiente

$. A!LICACI-N DE LOS V. RADIALES

:ransporte de neumáticos, quemadoras, cámara de combustión, ventilación, tiro forzado encalderas colectores en polvo, proceso de secado, c'imenea, aire acondicionado, etc

!RINCI!IO DE FUNCIONAMIENTO

l principio de funcionamiento de los ventiladores centr%fugos es el mismo de las bombascentr%fugas stán constituidos por un rotor que posee una serie de paletas o álabes, dediversas formas curvaturas, que giran apro+imadamente entre /@@ H@@@ rpm dentro de unaca&a o envoltura

TUBO DE !ITOT: l tubo de pitot mide la velocidad en un punto en virtud de 'ec'o el tubo depitot mide la presión de estancamiento, la cual supera a la presión estática local de unacorriente de fluido abierto, como la presión manom$trica es cero:ambi$n sirve para medir la presión total tambi$n llamada presión de estancamiento (suma dela presión estática la presión dinámica) se dividen en dos!

- 4quellos en los cuales están separados las cone+iones de presión de estancamiento

- 4quellos en los cuales están combinados


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IV. !ROCEDIMIENTO:

ESUEMA DEL MODULO DE ENSAYO DE UN VENTILADOR CENTRIFUGO

Como se puede apreciar el módulo de ensao del ventilador centr%fugo es una instalación deltipo D l cual tiene un ducto de entrada un ducto de salida 4 continuación se presenta elcuadro - con las lecturas tomadas para cada RPMDatos del e+perimento!

2umerode datos

4ltura de presión total 4ltura de presiónvelocidad

=uerza torque

(pulg (pulg ) (m ) (8nza) Ig5f 0,10207244- -H-@

0,038354

@@@?H0,0002413

-J/@ 0,40186 0,11285474

/ -/?0 0,0328422

@@J0/ 0,00109728

-HK@ 0,44431 0,12076176

0 -@-J 0,0257556

@@KJ@0,0018796

-GE@ 0,47544 0,1221994

J @EE/ 0,0224028

@-@// 0,00259588

-K@@0,4811 0,12435586

H @K-J 0,0181356

@-/0H0,0031369

-K0@ 0,48959 0,1257935


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G @GHK 0,0166878

@-0GE 0,00347472

-KH@ 0,49525 0,1257935

K @G-/ 0,0155448

@-G-E 0,00410972

-KH@ 0,49525 0,1257935

E @H?K 0,0151638

@-GK@0,0042418

-KH@ 0,49525 0,10207244

Condiciones ambientales!

- Presión atmosf$rica > KHJ-mm'g > -@/H GJ= > /?@?HI

- :L > H?=

- ongitud del ducto > K?/Hm

- Radio del ducto > @0@JEm

- Diámetro del ducto > @G@?G

- :orque>=b

- b>-@ulg>@/HJm

- Calculo del caudal!

:ubo de pitot

#e e+plicará solo para el primer caso, en los demás se realizará en forma análoga!

2

-1.96109727 1.608099765 0.46934564

/4.18195357 3.429201927 1.0008589

05.47334966 4.488146718 1.30992625

J6.43224801 5.274443368 1.53941754

H7.07083678 5.798086158 1.69224977

G7.44184092 6.102309554 1.78104147K8.09331776 6.636520563 1.93695817


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E8.22234261 6.742320938 1.96783744

4ltura de presión velocidad en metros de aire

2 4ltura de presión en metros de aire 4ltura de presión velocidad enmetros de aire

- 31.1567831 0.1960195/ 26.67928513 0.891372870 20.92250203 1.52688871J 18.19886271 2.10875711H

14.73241267 2.54825345G 13.55629569 2.82268075K

12.62778229 3.33852153

E 12.31827782 3.44581641

Calculo de ! , , ,

2

-0.13180351 31.0925671 0.03426978 0.10544281 30.96076361 31.2322797

/0.59935912 26.3872714 0.1558373 0.47948729 25.78791227 27.022596

01.02667997 20.4222933 0.26694353 0.82134397 19.39561332 21.5105808

J1.41792828 17.5080339 0.36867066 1.13434262 16.09010561 19.0110472

H1.71344562 13.8976048 0.4455071 1.3707565 12.18415922 15.7138684

G1.89797053 12.6315855 0.49348479 1.51837643 10.73361495 14.6434467

K2.24482187 11.5340826 0.58366842 1.7958575 9.289260764 13.9136086

E2.31696695 11.1894284 0.60242661 1.85357356 8.872461413 13.6454285


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P8:2C;4 4R8D;2.M;C4

Potencia al e&e del ventilador!

2 F( )

-0.46934564 31.2322797 0.23743292

/1.0008589 27.022596 0.43807088

01.30992625 21.5105808 0.45639769

J1.53941754 19.0110472 0.4740312

H1.69224977 15.7138684 0.43071702

G1.78104147 14.6434467 0.42243686

K1.93695817 13.9136086 0.43652034

E

1.96783744 13.6454285 0.4349315

P8:2C;4 4 N D 92:;4D8R

2

-0.35245406

/0.38968512

00.4169879

J0.42195204

H 0.42939826G

0.4343624

K0.4343624

E0.4343624

=;C;2C;4 :8:4 D 92:;4D8R!

Resumen de F,,


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2 O

-0.67365636 67.3656359

/1.12416629 112.416629

01.09451063 109.451063

J

1.12342436 112.342436

H1.00307119 100.307119

G0.97254472 97.2544721

K1.00496806 100.496806

E1.00131019 100.131019

2umero de Renolds de revoluciones

2

-129.949525

/ 211.530110

287.154341

J341.511044

H413.048418

G446.771643

K484.129283

E495.148299

AJUSTE DE LAS CURVAS CARACTERISTICAS


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PRD;D4# P8R 4 2:R4D4 D 4;R

'p/ > I- (C/med1/g)D82D!

'p/ ! Perdida por la entrada de aire en el ducto

I- ! coeficiente de perdida de entrada I- > @E

2:82C# 4 4:"R4 :8:4 =C:;94 #:4 D4D8 P8R!>P:/ 'p- 'p/

Calculo del caudal (F)5F > Cmed 4

D82D!

F ! Caudal (m01s)Cmed ! velocidad media en el ducto (m1s) 4 ! .rea transversal del ducto en este caso

Circular C4C"8 D 4 P8:2C;4 4R8D;2.M;C4 (P)

Pa > γ aire F 1KG (P)C4C"8 D :8RF"

: > = bDonde

: ! :orque ( @@/HJm-pie > -/pulg- //@Hlb

-lbf > ?E-2C4C"8 D 4 P8:2C;4 4 N D 92:;4D8R

LP > : n 1 K/HKHDQ2D!

LP > Potencia al e&e del ventilador (P)n > 9elocidad del e&e del rotor en RPM

C4C"8 D 4 =;C;2C;4 :8:4η: > Pa 1 LP

2"MR8 #PCT=;C8 D R98"C;82# D C4"D4 (2F)2q > n √ (F) 1 01J

C;=R4 D PR#;Q2 (ψ )ψ > / g 1 ("/)/

C;=R4 D C4"D4 (ϕ)ϕ > F 1 ("/ 4)4# 7# D 8# 92:;4D8R# #82 8# #;";2:#!

F-1F/ > n-1n/-1/ > (n-1n/)/

LP-1LP/ > (n-1n/)0

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