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8/11/2019 informe de ventilador centrifugo.docx

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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO

FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ENERGÍA

Escuela Profesional De Ingeniería Mecánica

CURSO

INGENIERIA TERMICA E HIDRAULICAEXPERIMENTAL

Ensayo Completo De Un Ventilador Centrífugo

PROFESOR Ing. Pinto

INTEGRANTES Alvarez Caycho Raul.Cortez Herrera Ivan.Laureano Ninaquispe Marcelo.

CICLO VIII



1. RESUMEN

En el presente informe se describe el funcionamiento de un Ventilador Centrifugo , además de corroborarlas gráficas obtenidas teóricamente, llamadas “curvas características” , bajo parámetros como: caudal (Q),eficiencia (η), potencia (P), variando el caudal a un determinado número de revoluciones que se mantiene

constante, con los datos obtenidos en la experiencia realizada el21de Setiembre del presente año, en ellaboratorio de Máquinas Hidráulicas de la Facultad de Ingeniería Mecánica.

2. INTRODUCCIÓN

Los ventiladores centrífugos , así como las bombas centrifugas, son usados para transportar un fluido deun punto a otro, pero a diferencia de las bombas, este fluido generalmente es aire. Pudiendotransportarse materiales inmersos en el flujo constante de aire. Además de poder ser usadas comoelementos de ventilación en los sistemas que sean requeridos. Debido a esto, tienen una gran demandaen la industria como por ejemplo en la de procesamiento de materiales polvorientos, por lo que se hace

necesario estudiar su comportamiento.

Los ventiladores pueden ser axiales o radiales, según sea la dirección que sigue el flujo en su recorrido porel rotor. El ventilador eleva la presión del aire dentro del rango de 0 -1000 mm de columna de agua. Apesar de que el aire es un fluido altamente compresible, dado el hecho de que el ventilador elevarelativamente poco la presión del aire, este se puede considerar incompresible.

Los ventiladores axiales son utilizados cuando el flujo de aire requerido es relativamente grandecomparado con la altura de presión que va a proporcionar el ventilador; teniendo su aplicación enquemadores y cámaras de combustión, ventilación, tiro forzado en calderas, torres de enfriamiento,procesos de secado, etc.

Los ventiladores radiales, llamados también centrífugos, son utilizados cuando el flujo de aire requeridoes relativamente bajo comparado con la altura de presión que va a proporcionar el ventilador; y sonaplicados en el transporte neumático, quemadores y cámaras de combustión, colectores de polvo,procesos de secado, chimeneas, aire acondicionado, etc.

Lo que determina cuando se debe utilizar un ventilador radial o axial es la eficiencia. Esto se refleja en lacifra llamada Número Específico de Revoluciones de Caudal , el rango dentro del cual un ventiladoraxial es más eficiente que uno radial es de 80-600, y los radiales esta entre 20-80, en el sistemamétrico.

3. MARCO TEÓRICO

Ventilación

La ventilación puede definirse como la técnica de sustituir el aire ambiente interior de un recinto,el cual se considera indeseable por falta de temperatura adecuada, pureza o humedad, por otroque aporta una mejora. Esto es logrado mediante un sistema de inyección de aire y otro deextracción, provocando a su paso un barrido o flujo de aire constante, el cual se llevará todas laspartículas contaminadas o no deseadas



Ventilador

Es una máquina rotativa que pone el aire, o un gas, en movimiento. Se puede definirtambién como una turbomáquina que transmite energía para generar la presión

necesaria para mantener un flujo continuo de aire.

Un ventilador consta en esencia de un motor de accionamiento, generalmente eléctrico,con los dispositivos de control propios de los mismos: arranque, regulación de velocidad,conmutación de polaridad, etc. y un propulsor giratorio en contacto con el aire, al que letransmite energía.

Este propulsor adopta la forma de rodete con álabes, en el caso del tipo centrífugo, o deuna hélice con palas de silueta y en número diverso, en el caso de los axiales.

Ventiladores centrífugos

En los ventiladores centrífugos la trayectoria del fluido sigue la dirección del eje delrodete a la entrada y perpendicular al mismo a la salida. Si el aire a la salida se recogeperimetralmente en una voluta, entonces se dice que el ventilador es de voluta.Estos ventiladores tienen tres tipos básicos de rodetes:

I. Álabes curvados hacia adelante,II. Álabes rectos,

III. Álabes inclinados hacia atrás / curvados hacia atrás.

Curvas Características de un Ventilador

Según sea el ventilador, su curva característica adopta una u otra forma, Los ventiladorescentrífugos, en general, son capaces de manejar presiones altas con caudales más bienbajos. En la figura 3 se observa una curva característica de un ventilador centrífugo entérminos de la presión total, la presión estática y la presión dinámica.



Punto de trabajo de un ventilador

Para conocer el punto en que trabajará un ventilador, una vez determinada la pérdida decarga que debe vencer el mismo, no hay más que, sobre el eje de ordenadas, señalar la

pérdida de carga en mmca (milímetros de columna de agua).

Si se dispone de la característica resistente del sistema, se puede encontrar de forma fácilel punto de trabajo de un ventilador acoplado al mismo, al superponer las curvascaracterísticas del ventilador y resistente del conducto según se indica en la Fig.

La ecuación de Bernoulli

Ze Zs g

VeVs Pe Ps HB )

2()(

22

Ps y Pe: Son las pérdidas estáticas de succión y de descarga.Vs y Ve: Son las velocidades del aire en la succión y descarga.Zs y Ze: Las alturas geodesias. : Peso Específico del aire.

g: Aceleración de la gravedad.



4. OBJETIVOS

4.1. GENERAL

Contrastar los datos y graficas obtenidos teóricamente de un ventilador centrífugo , a partir dela experimentación régimen constante y variable.

4.2. ESPECÍFICOS

Hacer un análisis de las curvas características del ventilador centrífugo. Determinar el comportamiento de un ventilador centrífugo a diferentes condiciones de

funcionamiento.

5. ESQUEMA DEL VENTILADOR CENTRÍFUGOVentilador centrifugo del tipo soplador.

RPM ZonaTransición

Alineador deFlujo Disco Regulador

Ventilador 1

6 D

Po, To

PrandtlAire L = 7,5 D

Medir: Longitud y Diámetro del ducto; Definir: Material del ducto.



6. PROCEDIMIENTO DEL ENSAYO

a) Encender el motor y fijar el régimen de operación constante del ventilador.b) Marcar de 6 a 8 posiciones con el disco regulador de aire.c) Para cada posición del disco, tomar los siguientes datos: Presión estática, Presión Dinámica,

Voltaje, Amperaje y las RPM a las que gira el motor.d) Repetir los pasos 2 y 3 para las otras RPM de operación del ventilador.e) Una vez realizada la experiencia, llevar la velocidad de rotación al mínimo y apagar el motor.

Datos obtenidos en el laboratorio

Diámetro descarga:

7. TABULACIÓN DE DATOS

Para N=750 RPM:

Punto

V (Voltios) I (Ampere)

1 17 1 60.1 3.852 20 1.5 60.1 3.833 20 1.5 60.2 3.864 18 1.7 60.2 3.855 18 3 60.5 3.926 17 5 60.5 3.977 10 10 61.1 4.048 5 14 61.6 4.16

Para N=800 RPM:

Punto


1 27 1 66.6 3.962 27 1 66.7 3.963 26 1 66.7 3.954 24 1.5 66.8 3.995 22 4 67.1 4.026 20 6 67.2 4.127 13 11 67.9 4.328 5 17 68.5 4.36

md

18.02



Para N=850 RPM:

Punto


1 30 1 71.2 4.022 30 1 71.2 4.063 30 1.5 71.3 4.094 28 3 71.4 4.125 25 4 71.7 4.146 23 6 71.9 4.237 16 12.5 72.4 4.328 5 16 73.3 4.53

Para N=950 RPM:

Punto


1 36 1 79.2 4.322 38 1 79.5 4.363 37 1.5 79.4 4.364 29 3 79.4 4.45 30 5 79.9 4.426 29 7 80.3 4.557 20 15 81.1 4.728 8 25 82.2 5

8. ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DEL CÁLCULO

1.-) Cálculo de la densidad del aire ( a )

Para los problemas prácticos en ingeniería, el aire y todos los gases empleados por losventiladores, obedecen con suficiente aproximación a la ecuación de los gases perfectos.

35

/205.1)25273(*287

10*01.1mkg

T R P

aire

o

aire

…….. (1)

Donde:P0 = Presión atmosférica localTaire = Temperatura del aire secoRaire = Constante del aire: 0,287 KJ/Kg.



2.-) Cálculo de la Velocidad media (Cm)

Según el perfil de velocidades, la velocidadmáxima está dada en el centro del ducto.

El tubo de Pitot estáticos o Prandtl es undispositivo para medición de velocidad ycombina en un solo instrumento un Tubo dePitot (Presión estática + Presión dinámica) y unTubo Piezométrico (Presión estática), midiendola diferencia de los dos; por lo que mide Presióndinámica.

√ ( )

3.-) Cálculo de la Altura útil (H) y del Caudal (Q)

4.-) Cálculo de la Potencia (PH) , Potencia Eléctrica (Pe) y Eficiencia (nGR)



9. TABULACIÓN DE RESULTADOS

Para N=750 RPM:

V(vol) I(A)

(m/s)

(m/s) (m) (m) Q

(m3/s)P (KW) Pe

60.1 3.85 17 1 4.0267 3.3019 0.0180 14.89 0.0840 14.7931 231.385 6.39

60.1 3.83 20 1.5 4.9317 4.0440 0.0215 17.79 0.1029 21.6407 230.183 9.40

60.2 3.86 20 1.5 4.9317 4.0440 0.0215 17.79 0.1029 21.6407 232.372 9.31

60.2 3.85 19 1.7 5.2502 4.3052 0.0207 17.13 0.1096 22.1810 231.77 9.57

60.5 3.92 18 3 6.9745 5.7191 0.0210 17.38 0.1455 29.8928 237.16 12.60

60.5 3.97 17 5 9.0040 7.3833 0.0220 18.20 0.1879 40.4291 240.185 16.83

61.1 4.04 10 10 12.7336 10.4416 0.0200 16.55 0.2657 51.9776 246.844 21.05

61.6 4.16 5 14 15.0666 12.3546 0.0190 15.72 0.3144 58.4257 256.256 22.79

Para N=800 RPM:

V(vol) I(A)

(m/s)

(m/s) (m) (m) Q

(m3/s)P (KW) Pe

66.6 3.96 27 1 4.0267 3.3019 0.0280 23.17 0.0840 23.0115 263.736 8.73

66.7 3.96 27 1 4.0267 3.3019 0.0280 23.17 0.0840 23.0115 264.132 8.71

66.7 3.95 26 1 4.0267 3.3019 0.0270 22.34 0.0840 22.1896 263.465 8.4266.8 3.99 24 1.5 4.9317 4.0440 0.0255 21.10 0.1029 25.6668 266.532 9.63

67.1 4.02 22 4 8.0534 6.6038 0.0260 21.51 0.1680 42.7356 269.742 15.84

67.2 4.12 20 6 9.8634 8.0880 0.0260 21.51 0.2058 52.3402 276.864 18.90

67.9 4.32 13 11 13.3551 10.9512 0.0240 19.86 0.2787 65.4175 293.328 22.30

68.5 4.36 5 17 16.6026 13.6141 0.0220 18.20 0.3464 74.5476 298.66 24.96

Para N=850 RPM:

V(vol) I(A)

(m/s)

(m/s) (m) (m) Q

(m3/s)P (KW) Pe

71.2 4.02 30 1 4.0267 3.3019 0.0310 25.65 0.0840 25.4770 286.224 8.90

71.2 4.06 30 1 4.0267 3.3019 0.0310 25.65 0.0840 25.4770 289.072 8.81

71.3 4.09 30 1.5 4.9317 4.0440 0.0315 26.06 0.1029 31.7061 291.617 10.87

71.4 4.12 28 3 6.9745 5.7191 0.0310 25.65 0.1455 44.1275 294.168 15.00

71.7 4.14 25 4 8.0534 6.6038 0.0290 24.00 0.1680 47.6666 296.838 16.06

71.9 4.23 23 6 9.8634 8.0880 0.0290 24.00 0.2058 58.3795 304.137 19.20

72.4 4.32 16 12.5 14.2366 11.6740 0.0285 23.58 0.2971 82.8107 312.768 26.48

73.3 4.53 5 16 16.1069 13.2077 0.0210 17.38 0.3361 69.0344 332.049 20.79



Para N=950 RPM:

V(vol)

I(A)

(m/s)

(m/s) (m) (m

)Q

(m3/s)P (KW) Pe

79.2 4.32 36 1 4.0267 3.30190.037

0 30.610.084

0 30.4080342.14

4 8.89

79.5 4.36 38 1 4.0267 3.30190.039

0 32.270.084

0 32.0517 346.62 9.25

79.4 4.36 37 1.5 4.9317 4.04400.038

5 31.860.102

9 38.7519346.18

4 11.19

79.4 4.4 29 3 6.9745 5.71910.032

0 26.480.145

5 45.5509 349.36 13.04

79.9 4.42 30 5 9.0040 7.38330.035

0 28.960.187

9 64.3190353.15

8 18.21

80.3 4.55 29 710.653

7 8.73600.036

0 29.790.222

3 78.2777365.36

5 21.42

81.1 4.72 20 1515.595

412.788

30.035

0 28.960.325

4111.403

9382.79

2 29.10

82.2 58 25

20.133

6

16.509

6

0.033

0 27.31

0.420

1

135.603

4 411 32.99

10. GRAFICAS

Grafica 1: Caudal (Q) vs H aire

0.00

5.00

10.00

15.00

20.00

25.00

30.00

35.00

0.0840 0.0840 0.1029 0.1455 0.1879 0.2223 0.3254 0.4201

Q (lt/s) vs H aire (m)

N=750 RPM N=800 RPM N=850 RPM N=950 RPMCaudal

H a

i r e



Grafica 2: Caudal (Q) vs eficiencia (n%)

11. CONCLUCIONES Y RECOMENDACIONES

Al aumentar las RPM obtenemos una mayor altura de presión entregada por el ventilador para unmismo caudal de aire.

La altura de presión disminuye al aumentar el caudal requerido. La potencia consumida por el eje del ventilador aumenta directamente con la velocidad de giro

(RPM) El ventilador centrífugo es más eficiente a 950 RPM comparado con las otras velocidades de giro.

0.00

5.00

10.00

15.00

20.00

25.00

30.00

35.00

0.0000 0.0500 0.1000 0.1500 0.2000 0.2500 0.3000 0.3500 0.4000 0.4500

n= 750 RPM n= 800 RPM n=850 RPM n=950 RPM

Caudal Q

n %

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