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Ventiladores Industriales

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by

Ale Damián

on 4 November 2013

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Transcript of Ventiladores Industriales

Clasificación
Ventiladores Industriales
Características
Leyes y Eficiencia
Más sobre ventiladores
Historia
Ventiladores
Generalidades
Uno de los primeros ventiladores semi-mecánicos ya se usaba 500 años antes de Cristo en la india y medio oriente. el "punkah" era un ventilador que se colgaba del techo, cubierto por un marco de tela, que funcionaba cuando los sirvientes (o "punkawallahs") tiraban unas cuerdas que permitían mover el ventilador.
Origen
Entre los años 1882 y 1886, el estadounidense Schuyler Skaats Wheeler inventó el primer ventilador eléctrico.

Uno de los primeros ventiladores mecánicos viables fue construido por OMAR-RAJEEN JUMALA en 1832. Llamó a su invento, una especie de ventilador centrífugo, una "bomba de aire."
El aparato usaba grandes aspas metálicas o de madera y estaba pensado para la industria. Las hojas eran impulsadas inicialmente con ruedas hidráulicas, y se usaron en minas de carbón y fábricas.
Uno de los primeros ventiladores mecánicos viables fue construido por OMAR-RAJEEN JUMALA en 1832. Llamó a su invento, una especie de ventilador centrífugo, una "bomba de aire."
El aparato usaba grandes aspas metálicas o de madera y estaba pensado para la industria. Las hojas eran impulsadas inicialmente con ruedas hidráulicas, y se usaron en minas de carbón y fábricas.
En 1998, walter boyd k. inventó el ventilador de techo HVLS.
Debido a los costos exorbitantes de energía, ventiladores de techo comerciales HVLS se utilizan hoy en día para complementar los sistemas HVAC en instalaciones industriales y comerciales, incluyendo almacenes, fábricas y centros comerciales.
¿Que son y para que sirven?
Los ventiladores son máquinas rotatorias capaces de mover una determinada masa de aire, a la que comunica una cierta presión, para que pueda vencer una pérdida de carga.
Motor
Soporte
¿De que se componen?
Elemento Rotativo
Ventilador
Elemento Rotativo - Hélice
Se llama hélice si la dirección de salida del aire impulsado es paralelo al eje del ventilador .
Ventajas
Puede mover gran cantidad de aire.
Se compone de una embocadura.
Rodete
Se llama rodete si la dirección de salida del aire impulsado e perpendicular al eje del ventilador.
Ventajas
Se monta en una voluta en espiral.
Desventajas
Mueve un volumen de aire menor.
Según su función
Ventiladores con envolvente
Suele ser tubular, por lo que también se les denomina TUBULARES y tienen por objeto desplazar aire dentro de un ducto.
Impulsores
Son los ventiladores en los que la boca de aspiración está conectada directamente a un espacio libre, estando la boca de descarga conectada a un conducto.
Extractores
Son los ventiladores en los que la boca de aspiración está conectada a un conducto y la boca de descarga está conectada a un espacio libre.
Son los ventiladores en los que el aire entra en el rodete con una trayectoria esencialmente axial y sale en dirección perpendicular.
Según la trayectoria del aire en el ventilador
Ventiladores centrífugos
Tipos de rodetes
Alabes Radiales
Álabes hacia atrás
Álabes hacia adelante
Ventiladores Axiales
En los cuales el aire entra y sale de la hélice con trayectorias a lo largo de superficies cilíndricas coaxiales al ventilador.
Hélices de los ventiladores axiales
Perfil delgado
Perfil Sustentador
Ventiladores Helicocentrífugos
En los cuales la trayectoria del aire en el rodete es intermedia entre las del ventilador centrífugo y axial.
Ventiladores Tangenciales
En los cuales la trayectoria del aire en el rodete es sensiblemente normal al eje, tanto a la entrada como a la salida del mismo, en la zona periférica.
Según la presión del ventilador
Baja presión
Cuando la presión del ventilador es inferior a 72 mm. c.d.a.
Alta presión superior a 360 mm. c.d.a.
Según las condiciones de funcionamiento
Ventiladores de corriente: Son los que efectúan el movimiento del aire.
No tóxico.
No saturado.
No inflamable.
No corrosivo.
No cargado de partículas abrasivas.
La temperatura no sobrepase de 80°C.
Ventiladores especiales
Son diseñados para vincular gases.
Calientes.
Húmedos.
Corrosivos.
Para transporte neumático.
Antiexplosivos.
Según el sistema de accionamiento de la hélice
Atiende el sistema empleado para el accionamiento de la hélice, es decir, si esta accionada directamente por el motor, mediante correas, con motor de rotor exterior, etc.
Accionamiento por transmisión
Como es el caso de transmisión por correas y poleas para separar el motor de la corriente del aire (caliente, explosivo, etc.)
El tiro es una diferencia de presión es usualmente expresado en mm o in de Agua. Su medición se hace por encima o por debajo de la presión atmosférica.
Tiro

El tiro es necesario para el funcionamiento del hogar de una caldera con el fin de poderle suministrar aire necesario para la combustión del combustible y arrastrar los gases quemados hacia el exterior a través de la chimenea.
Tiro

El tiro puede ser natural y mecánico. El primero se produce térmicamente, el segundo, mediante inyectores de vapor o ventiladores.
Tiro

La diferencia de presión denominada tiro natural se produce por el efecto creado por una chimenea. Su valor depende de la altura de la boca de la chimenea sobre el nivel del emparrillado del hogar, y de la diferencia media de temperatura entre la de los gases quemados contenidos en la chimenea, y la del aire del exterior.
Tiro natural
Tipos de tiro
Cálculo del tiro
El tiro teórico en centímetros de columna de agua valdrá:


h=altura de la chimenea sobre el nivel de la parrilla
da=densidad del aire del exterior
dg=densidad media de los gases quemado dentro de la chimenea
D=peso de 1cm cubico de agua a temperatura de la chimenea.
Tiro mecánico
El tiro creado por la acción de inyectores de aire o vapor, o mediante ventiladores, es conocido como tiro mecánico.
Este tipo de tiro necesario cuando resulta insuficiente el tiro natural proporcionado por la chimenea.
También es utilizado con los equipos auxiliares de las calderas, tales como recuperadores y precalentadores de aire, reducen la temperatura de los gases, en dichos casos la chimenea necesaria para crear el tiro requerido puede resultar de altura y costo excesivo, y como consecuencia, tener que recurrir al tiro mecánico.
En términos generales, es necesario cuando las calderas tengan que trabajar a un régimen más grande del normal.
El costo inicial, conservación, depreciación y costos de funcionamiento del equipo de tiro mecánico deben compararse con los correspondientes a una chimenea que por tiro natural.
Subdivisiones del tiro mecánico
Tiro Forzado
El tiro forzado se obtiene soplando aire en el interior de los hogares herméticos debajo de las parrillas y hogares mecánicos, o a través de quemadores de carbón pulverizado. El aire es introducido a presión y atraviesa el lecho de combustión, o quemador, para llegar hasta la cámara de combustión del hogar.

Tiro Inducido
El tiro inducido se consigue mediante un ventilador de chorro o con un ventilador centrifugo colocado en los humerales, entre las calderas y la chimenea o en la base de ésta. Caso de haber recuperador, el equipo de tiro inducido se instala entre la salida del recuperador y de la chimenea.
Efectos del tiro inducido
Consiste en reducir la presión de los gases en la cámara de la caldera por debajo de la presión atmosférica y descargar los gases a la chimenea con una presión positiva
Curva característica
Objetivo

El ensayo de ventiladores tiene por objetivo determinar la capacidad del aparato para transferir la potencia del aire que mueve.
El ventilador se hace funcionar a un régimen de giro constante, tomando valores de diferentes caudales.


La curva característica de un ventilador se obtiene dibujando en uno de los ejes las coordenadas caudal-presión, obtenido mediante un ensayo de laboratorio.
Funcionamiento
Para llegar al concepto y realización de la Curva Característica de un ventilador, vamos a suponer un ensayo que nos conduzca hacia ello. Imaginemos un ventilador, Fig. 1,
Ejemplo
Posición a Posición b Posición c
Posiciones
Que, en descarga libre, proporciona un caudal Q = 10.000 m³/h, al cual se le acopla un conducto.
De 10 m. de longitud y comprobamos que el caudal se ha reducido a Q = 8.000 m³/h.
Alargamos a continuación el conducto hasta 50 m y medimos un caudal.
De Q = 5.000 m³/h. A medida que aumentamos la longitud del conducto acoplado, incrementamos la dificultad al paso del aire, disminuye el caudal que proporciona el ventilador.
La curva característica del ventilador depende únicamente del ventilador, y solamente puede variar si el ventilador funciona a una velocidad de rotación distinta.

Puede aceptarse en principio que la curva característica es totalmente independiente del sistema de conductos al que se acople.
Punto de trabajo
Condiciones de funcionamiento
Para saber exactamente en que condiciones funcionara el ventilador, debemos conocer la curva resistente de la instalación, es decir, la curva que relaciona la perdida de carga de la instalación con el caudal que pasa por ella.
Podemos encontrar de forma fácil el punto de trabajo de un ventilador simplemente superponiendo las curvas características del ventilador y resistente del conducto.
Se puede comprobar que la perdida de carga de una conducción varia proporcionalmente con el cuadrado del caudal según:
La intersección entre la curva del ventilador y la característica resistente de la instalación nos dará el punto de trabajo.
Para cualquier proyectista, instalador o diseñador es indispensable que en el catalogo de ventiladores que este consultando estén reflejadas las curvas características correspondientes a los ventiladores.
Especificaciones
Leyes de los ventiladores
Permiten determinar como varían el caudal, la presión y la potencia absorbida por el ventilador al variar las condiciones de funcionamiento.
Aplicación
Se aplican estas leyes en el caso de la variación de velocidad de giro del ventilador.
Leyes de los ventiladores
Relaciones, valores y variables
Mediante las relaciones anteriores podemos conocer los valores que toman las diferentes variables para diferentes regímenes de giro del ventilador. Variando la velocidad de este podemos conseguir que el caudal y la presión se ajusten a las necesidades de cada momento.


NOTA: La regulación solo se puede realizar disminuyendo la velocidad de giro del ventilador.
Capacidad y potencia de un ventilador
Rendimiento
La relación entre la potencia relacionada por un ventilador y la absorbida en su eje se denomina rendimiento mecánico, em.
Tipo de rendimientos
Los rendimientos pueden ser: total y estático. La presión total del ventilador se utiliza para calcular la potencia desarrollada por el ventilador cuando interesa el rendimiento total.

El rendimiento estático se determina calculando la potencia desarrollada considerando la presión estática en lugar de la dinámica.

Diseño de ventiladores
Consta de una voluta y un rodete que gira en su interior, este rodete aspira al gas por abertura central y lo impulsa radialmente a la fuerza centrífuga.
Ventilador Centrífugo
Curva de funcionamiento
Parámetros para un ventilador centrífugo
Geometría del ventilador.
Velocidad de giro.
Propiedades y estado del gas impulsado.
Operan a presión estática cercana a 0.


Están compuestos de 2 a 6 aspas con aspecto de hélice de avión.
Ventiladores de hélice
Con este diseño llevan aire de un lado y lo descargan en otro.
Estos ventiladores son impulsados por motores eléctricos ya sea en forma directa o por medio de bandas.
Ventilador utilizado en nave de producción de la empresa BIMBO, MEX.

Ventiladores de ducto
Son similares a los de hélice, pero se instalan dentro de ductos cilíndricos.


Operan contra presiones estáticas de hasta 375 Pa.
Ventiladores de ducto
Selección y compra de ventiladores
Se utilizan para suministrar aire para la combustión, secado del carbón y extracción de gases de combustión. Se emplean dos tipos de ventiladores: Radiales o centrífugos y Axiales o tipo hélice. Los ventiladores radiales se usan para velocidades reducidas y los axiales para velocidades altas, que dan un flujo mayor y altura reducida.

Ventiladores
Los ventiladores centrífugos producen una mayor diferencia presión que los de hélice.

Sirven para transportar grandes cantidades de aire en sistemas abiertos.
Partes de un ventilador centrífugo
Rotor
Flecha
Paletas
Estator
Chumaceras
¿Donde se usan?
Se usan generalmente en ductos de gran diámetro y son colocados en la garganta de los mismos.

En las plantas de vapor, se usan casi exclusivamente ventiladores centrífugos y de aspas radiales.
Se pueden usar acoplados con motores eléctricos o turbinas de vapor.
Para grandes variaciones de presión, la descarga varía poco.
La curva de potencia total presenta un máximo, y el motor que mueve al ventilador puede ser de este máximo de potencia.
Ventajas de los distintos tipos de ventiladores
Normas y especificaciones para ventiladores industriales
Norma ANSI/AMCA
"Métodos de laboratorio para pruebas de ventiladores para la clasificación del rendimiento aerodinámico certificado".

Norma AMCA 99 ISO 5801:2007
"Manual de normas". "Ventiladores industriales - Prueba de rendimiento "

Norma ISO/DIS 12759
"Ventiladores - Clasificación de eficiencia para ventiladores".

Norma ISO 13348:2007
"Ventiladores Industriales - Presentación de datos técnicos, tolerancias y métodos de conversión".

Norma ISO 13349:2008
"Ventiladores Industriales - Vocabulario y definiciones de categorías".
Full transcript