Laboratorio de Mecánica de Fluidos II VENTILADORES AXIALES Y RADIALES: CURVAS DE OPERACIÓN 19/12/2014 - II Termino Esteban Josué Dávila Sandoval Facultad de Ingeniería en Mecánica y Ciencias de la Producción (FIMCP) Escuela Superior Politécnica del Litoral (ESPOL) Guayaquil - Ecuador [
[email protected]] Resumen En la práctica se tuvo como objetivo determinar las curvas de operación de un ventilador tanto axial como radial, trabajando en un mismo sistema para un fluido incompresible como es el aire. A partir de la obtención de las curvas de operación, encontrar el punto de operación óptimo con ayuda de la curva del sistema, y comparar en ese punto los diferentes parámetros en ambos ventiladores. Para esto se utilizaron unidades demostrativas de ventilador axial y radial, estos equipos cuentan con varios sensores y un sistema de adquisición de datos. Los datos son manejados por medio del IFD (Interface Device) para ser mostrados en pantalla el flujo. Para obtener las curvas del ventilador se tomaron 15 mediciones manteniendo un valor constante de velocidad y controlando el flujo de aire por una válvula en el ducto de descarga. Variando el caudal desde cuando la válvula está completamente cerrada a completamente abierta. Para el caso de la curva del sistema se dejaba la válvula de descarga en una posición (2/3 cerrada) y se variaba la velocidad del rotación del eje por medio del potenciómetro. Finalmente se obtuvo el punto de operación para un Ventilador Radial con un y Ventilador Axial , con sus respectivos valores de presión y eficiencia, concluyendo que el ventilador radial trabaja a una mejor eficiencia, altos valores de presión y entrega mayor potencia. Palabras Clave: Curvas de Operación, Caudal de Diseño, Ventilador Axial, Ventilador Radial, Potencia. .
Abstract The practice was design to determine the performance curves of both axial and radial fan, working in the same system for an incompressible fluid such as air. After obtaining the curves of operation, find the optimal operating point using the system curve and comparing at that point the different parameters in both fans. For this demonstration we used the axial and radial fan units, these devices have several sensors and a data acquisition system. The data is handled by the IFD (Interface Device) to be displayed on screen. For the fan curves 15 measurements were taken, maintaining a constant speed value and controlling the air flow through a valve in the discharge duct. By varying the flow from when the valve is fully closed to fully open. In the case of the system curve, the discharge valve is located at a position (2/3 closed) and we change the shaft rotation speed via potentiometer. Finally the operating point for a Radial Fan was obtained with Q = 0.045 m ^ 3 / s Axial Fan Q = 0.005 m ^ 3 / s, with respective values of pressure and efficiency, concluding that the radial fan works better efficiency, high values of pressure and delivers increased horsepower Keywords: Operating Curves, Design Flow, Fan Axial, Radial Fan, Power
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Introducción Un ventilador es una turbo máquina que se caracteriza porque el fluido impulsado es un gas (fluido compresible) al que transfiere una potencia con un determinado rendimiento, aumentando la presión y la velocidad del mismo. Tienen el mismo funcionamiento que una bomba que es el de aumentar la energía de un fluido por medio del aporte de energía mecánica, con la diferencia de que el fluido de trabajo es incompresible (líquidos). Para la práctica usamos aire como nuestro fluido de trabajo. Tanto ventiladores, como sopladores y turbocompresores trabajan con fluidos incompresibles diferenciándose el uno del otro por el rango de operación que tienen, dependiendo de las presiones que lleguen y el caudal que suministren. Ventilador Axial Es una turbo maquina rotodinámica denominada de flujo axial, porque el aire ingresa y es expulsado por el equipo en el respectivo eje del ducto de succión y descarga.
Figura 2. Ventilador Axial.
Ventilador Radial En esta turbomaquina la trayectoria del aire sigue una dirección axial a la entrada y paralela a un plano radial a la salida. Entrada y salida están en ángulo recto. El rodete de estos aparatos está compuesto de álabes que
pueden ser hacia adelante (Fig. 2a), radiales (Fig. 2b) o hacia atrás (Fig. 2c).
Figura 2. Ventiladores Centrífugos
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 le transmite energía. Este propulsor adopta la forma de rodete con álabes, en el caso del tipo centrífugo, o de una hélice con palas de silueta y en número diverso, en el caso de los axiales. El conjunto, o por lo menos el rodete o la hélice, van envueltos por una caja con paredes de cierre en forma de espiral para los centrífugos y por un marco plano o una envoltura tubular en los axiales. La envolvente tubular puede llevar una reja radial de álabes fijos a la entrada o salida de la hélice, llamada directriz, que guía el aire, para aumentar la presión y el rendimiento del aparato. 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
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sentido inverso. En los catálogos de ventiladores vienen indicadas las zonas de la curva característica. En la práctica se planea obtener esta curva mediante la medición de diferentes parámetros y así trazarla experimentalmente.
La potencia necesaria para mover el ventilador viene dada por la siguiente ecuación y se la conoce como potencia en el eje, o potencia mecánica:
Donde es la velocidad angular del eje y T torque generado en el eje. Utilizando la Ecuación de Euler, para turbo maquinaria:
Esta ecuación describe el torque aplicado para impulsar un fluido. Donde u es la velocidad del borde del salida del rodete y V es la velocidad tangencial del fluido. Definiendo a eficiencia, como la potencia utilizada sobre la potencia al eje, debido a que esta siempre va hacer menor por las pérdidas de energía del motor (sistema de trasmisión, engranes, etc) al eje. Si no hubiese pérdidas, la eficiencia fuera del 100%:
Equipos, Instrumentación y Procedimiento Equipos Utilizados: Banco de prueba: Unidad Demostración de Ventilador Radial. Marca: Armfield Modelo y serie: 011915-002
de
Nombre del Equipo: Unidad Demostración de Ventilador Axial. Marca: Armfield Modelo: 011915-001
de
El banco de pruebas en la práctica consta de 2 sistemas ambos constituidos por un sistema de ductos de succión y descarga, pero el uno alimentado por un ventilador radial y el otro por un ventilador axial. Para el caso del ventilador axial como habíamos mencionado, los ductos que permiten una mejor succión del aire a la entrada del ventilador, están fabricados de un material acrílico transparente para la observación del aire circundante en el sistema. A la entrada del ducto se encuentra una rejilla enderezadora de flujo cuya función es de permitir una mejor dirección del flujo y minimizar la turbulencia a la entrada del ventilador, y el flujo de aire es controlado por un dispositivo de regulación instalado al final del ducto de descarga. Este equipo cuenta con varios sensores y un sistema de adquisición de datos. Los datos son manejados por medio del IFD (interface Device) para ser mostrados en un computador por pantalla. Para el caso del ventilador radial se tiene de igual manera que en axial un sistema de ductos, pero teniendo en cuenta que la ubicación de los ductos es perpendicular con respecto a la entrada y salida. Además el ventilador radial posee una carcasa, llamada voluta donde se encuentra el impeller los cuales son intercambiables dependiendo de la prueba a realizar. Ya sean alabes curvados hacia atrás o curvados hacia delante. Sensores utilizados en la obtención de los datos de los ventiladores: Estos sensores a mencionar son los mismos para ambos ventiladores pero en el ventilador radial todos son sensores tipo piezo-resistivo.
Sensor de diferencial de presión, conectado al canal 1 en el IFD. Mide la
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presión desarrollada a través de la placa orificio instalada en la entrada del ducto de succión.
Sensor de diferencial de presión, conectado al canal 2 en IFD. Dispositivo capacitivo, mide la diferencia de presión entre la succión y descarga.
Sensor de rapidez de rotación, conectado al canal 3 en el IFD. Switch reflectivo infrarrojo óptico, mide rapidez de rotación del impeller.
Sensor de temperatura, conectado al canal 4 en el IFD. Dispositivo semiconductor que mide temperatura del aire que ingresa al ventilador.
Procedimiento Obtención de Características del Ventilador Primero se verifica el estado de todos los elementos del banco de pruebas tal como son cables conectados a los sensores electrónicos, el suministro de energía. Si todo se encuentra en buenas condiciones, podemos empezar abriendo totalmente la válvula de descarga totalmente para obtener un flujo máximo, y el potenciómetro se lo ubica hasta el 100% de potencia para obtener la mayor velocidad en el ventilador. Por medio del programa seleccionamos “Diagram” y se anota el valor de flujo indicado en la parte inferior de la pantalla, para toma de datos se sugiere obtener un valor de 15 datos, entre el máximo y mínimo flujo. Para esto se dividió la válvula desde la posición en completamente abierto (Qmax) a la posición en completamente cerrada (Q=0) en 15 particiones iguales. Entonces partimos de una posición donde la válvula este completamente cerrada y esperamos a que los valores se estabilicen, seleccionamos “Take Sample” en la pantalla para obtener la medición. Ahora se mueve la válvula hasta la siguiente partición, habiendo un ligero incremento en el flujo nuevamente se espera a
que se estabilicen los valores y seleccionamos “Take Sample” en la pantalla. De la misma manera se repite el proceso hasta cuando la válvula quede completamente abierta, para un flujo máximo. Finalmente exportar los datos a una hoja de cálculo para su procesamiento. Obtención de la Curva del Sistema. Se desenergiza todo el sistema, para evitar cualquier problema. Y se procede a desconectar el sensor de la toma de presión de la entrada del ventilador (lado de baja presión) dejándolo abierto a la atmosfera. Se vuelve a encender el potenciómetro al 100% de potencia nuevamente. Se coloca la posición de la válvula de descarga de tal forma que se presente una resistencia significativa (2/3 de cerrada) y se la mantiene constante durante la toma de datos. El control de flujo se lo va hacer variando la rapidez de rotación del ventilador, mediante el potenciómetro análogamente a lo que fue la valvula de descarga en el procedimiento anterior. De la misma forma se toma una Velocidad máxima (100% de Potencia) se espera a que los datos se estabilicen y seleccionamos “Take Sample” en la pantalla para obtener la medición. En este momento la presión de descarga del ventilador representará a la ‘Presión del Sistema’ ya que la toma de presión de entrada está abierta a la atmósfera. Se disminuye la velocidad de rotación, y se repite el proceso esto se lo realiza hasta llegar a un valor de velocidad mínima. Para finalmente exportar los valores a una hoja de cálculo. Por ultimo para desactivar el banco de prueba se debe disminuir la velocidad de rotación, y podemos apagar el ventilador sin ningún problema.
Resultados Los Resultados de la Práctica fueron la obtención las curvas de operación de ambos
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ventiladores Axial y Radial. Ubicamos en Anexos, sección Graficas.
Análisis de los Resultados Conclusiones y Recomendaciones Análisis de las Curvas de operación para Ventilador Radial y Axial. Analizando primeramente la Grafica 1, donde se observa las 2 curvas, la del ventilador radial tanto como la del sistema, obteniendo un punto de operación de nuestro sistema que es encontrado por la intercepción de ambas curvas, así obteniendo para un valor de , que correspondería al caudal de diseño de la bomba. En ese punto el valor de eficiencia que viene dado en la misma grafica corresponde , como observamos el comportamiento de la curva de eficiencia tiene una fluctuación muy grande en ciertos tramos, esto viene dado por los errores que siempre están presentes, en este caso podrían deberse a la histéresis generada en el potenciómetro. En cambio en ambas curvas decrece la presión a medida que se incrementan los valores de flujo, y para valores máximos y mínimos de caudal la curva del ventilador (siempre va hacer la misma en el ventilador) los valores de presión están en un rango de 650 – 500 Pa valores altos y no se tiene una gran disminución de presión. Para la Grafica 2 que también corresponde a ventilador radial donde se encuentra graficado la potencia vs el caudal, la tendencia encontrada en la gráfica es de orden parabólico, obteniendo un error cuadrático medio R2=0.9829. Y Observando que se
cumple que en el Caudal de Diseño el valor de Potencia es prácticamente el
máximo que puede alcanzar el ventilador, por eso es de gran importancia encontrar este punto. Se tiene que a medida que aumenta el caudal el valor de potencia decrece cuadráticamente. Siguiendo con la Grafica 3, donde están las curvas para el ventilador axial, de la misma forma como en el radial encontramos el punto de operación del sistema, obteniéndolo para un y en ese putno el valor de la eficiencia corresponde a , una eficiencia muy baja comparándola con la obtenida en el ventilador radial. También vemos que los rangos de presión para valores máximos y mínimos de caudal en la curva de ventilador van de 50 -70 Pa valores de presión de trabajo mucho más bajos que en el ventilador radial. Y que el valor máximo de eficiencia se obtenida para cuando trabajamos con altos valores de caudal pero aun así no llegan a superar la eficiencia obtenida anteriormente, lo que si se aprecia es que la eficiencia crece con una tendencia determinada, no como en el caso anterior de ventilador radial, esto quiere decir que para esta configuración se lograron menos errores de medición y obtención de datos aberrantes. En la última gráfica, la Grafica 4 que corresponde a ventilador axial donde también que en la Grafica 2 se encuentra graficado la potencia vs el caudal, y nuevamente la tendencia encontrada en la gráfica es de orden parabólico, obteniendo un error cuadrático 2 medio R =0.9986. Y observando el valor
de Potencia es prácticamente relativamente bajo si lo comparamos con el de ventilador radial, alcanzan en axial rangos muy bajos de potencia de entrega.
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Para concluir podemos decir que los principales objetivos de la práctica fueron satisfactoriamente cumplidos, como lograr determinar las curvas de operación de un ventilador de flujo axial y de una de flujo radial, y su respectivo punto de operación. Y por la comparación de curvas para un mismo sistema, determinar y compara las características entre ambos, concluyendo que el ventilador radial trabaja con presiones mucho más altas que el axial, además de ofrecer una eficiencia más alta para un caudal bajo. Mientras que en el ventilador axial mientras se va aumentando el valor de caudal el valor de eficiencia va incrementando cuadráticamente. Por ultimo como recomendaciones se tiene tomar las mediciones cuando los valores se mantengan constantes y si se obtiene un valor poco lógico, eliminar la medición del programa y volver a registrarla. Evitar está a la entrada o salida del ducto de los ventiladores para no afecta los valores en la medición.
Referencias Bibliográficas/ Fuentes de Información VENTILADORES AXIALES Y RADIALES: CURVAS DE OPERACIÓN, Guía de Laboratorio Mecánica de Fluidos II, Término II 2014-2015. FRANK W. WHITE, Mecánica de Fluidos, Mc Graw Hill, 2011, 6ta Edición. Capítulo 11 1
S&P MEXICO, VENTILADORES: CLASIFICACIÓN DE VENTILADORES HOJA TECNICA[http://www.solerpalau.mx/ventiladores2.php] 2
VENTILADORES
AXIALES
[http://extractores.com.mx/ventiladores%20ax iales.htm]
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Anexos
Tabla de Datos Vradial dPo dPs n Ta Pe Qv PtF Pu Egr 3 [Kpa] [Kpa] [Hz] [°C] [W] [m /s] [KPa] [W] [%] 175.23 578.64 60 27.57 181.49 0.0456 636.43 29.01 16.0 181.32 579.85 60 27.67 182.95 0.0464 639.66 29.67 16.2 185.58 573.77 60 27.73 184.17 0.0469 639.75 29.80 16.2 189.84 573.16 60 27.62 184.90 0.0475 635.77 30.17 16.3 195.31 558.56 60 27.57 186.13 0.0481 622.97 29.98 16.1 200.18 539.70 60 27.57 186.86 0.0487 605.72 29.98 15.8 208.70 533.00 60 27.46 188.32 0.0497 601.83 29.94 15.9 215.39 512.92 60 27.46 189.55 0.0505 583.96 29.51 15.6 230.60 479.46 60 27.35 192.23 0.0523 555.52 29.04 15.1 253.12 452.69 60 27.24 194.92 0.0548 536.17 29.36 15.1 282.32 425.31 60 27.24 197.36 0.0578 518.42 29.98 15.2 312.74 402.79 60 27.24 201.27 0.0609 505.94 30.80 15.3 352.90 375.41 60 27.30 204.93 0.0647 491.81 31.80 15.5 393.06 340.73 60 27.30 207.87 0.0682 470.37 32.10 15.4 440.52 303.62 60 27.30 209.58 0.0722 448.91 32.43 15.5 474.59 272.59 60 27.30 211.53 0.0750 429.11 32.18 15.2 Tabla 1. Datos obtenidos para el Ventilador radial con valores de Presión a la entrada, salida, Revoluciones, Temperatura, Potencia, Caudal y Eficiencia.
dPo [Kpa] 198.3551 199.5721 198.9636 198.3551 197.1382 184.9692 181.3185 180.1016 178.2762 177.6678
Sradial dPs n Ta Pe Qv PtF Pu [Kpa] [Hz] [°C] [W] [m3/s] [KPa] [W] 529.3527 60.0000 27.0298 187.8359 0.0485 28.8224 0.5948 467.2906 57.4206 27.1910 49.0962 0.0486 25.9205 0.5331 440.5188 55.6620 27.2448 44.4553 0.0486 24.5727 0.5061 376.0229 51.6756 27.2448 40.5471 0.0485 21.3998 0.4414 329.7806 47.9238 27.2448 38.3488 0.0483 19.0799 0.3948 279.2792 44.4944 27.2448 37.1275 0.0468 15.9296 0.3403 213.5664 38.8080 27.1910 32.9751 0.0463 12.6690 0.2734 185.5777 36.0235 27.1373 31.0210 0.0462 11.3141 0.2430 106.4790 27.5232 27.0835 25.1588 0.0459 7.5937 0.1653 90.6593 25.6180 27.0298 23.9375 0.0459 6.8453 0.1493 Tabla 2. Datos obtenidos para el Sistema en el Ventilador radial.
Egr [%] 15.3445 52.7952 55.2773 52.7776 49.7535 42.9051 38.4199 36.4724 30.1832 28.5967
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Vaxial dPo dPs n Ta Pe Qv PtF Pu Egr 3 [Kpa] [Kpa] [Hz] [°C] [W] [m /s] [KPa] [W] [%] 0.6351 58.4758 40.3615 27.0835 29.1891 0.0049 58.4758 0.2851 0.9767 0.6351 59.8437 41.1822 27.1910 28.7738 0.0049 59.8437 0.2918 1.0141 0.8793 62.4817 42.4133 27.1910 28.4074 0.0057 62.4817 0.3585 1.2620 1.0259 63.5564 43.3219 27.9433 27.9433 0.0062 63.5564 0.3938 1.4093 1.3679 65.1685 44.2306 27.7724 27.7724 0.0072 65.1685 0.4662 1.6787 1.7587 65.7548 44.9341 27.4548 27.4548 0.0081 65.7548 0.5334 1.9427 2.4426 65.4128 45.4617 27.2350 27.2350 0.0096 65.4128 0.6252 2.2957 3.3708 65.3640 46.0186 27.0884 27.0884 0.0112 65.3639 0.7339 2.7092 5.3249 65.7059 46.5755 26.8197 26.8197 0.0141 65.7059 0.9271 3.3569 7.4255 65.4128 47.2790 26.7611 26.5999 0.0167 65.4128 1.0898 4.0972 11.1871 67.8554 47.8066 26.7611 26.3801 0.0205 67.8554 1.3877 5.2603 22.8627 65.0220 48.5393 26.7074 26.0870 0.0292 65.0220 1.9008 7.2862 38.4465 57.8896 48.7445 26.7611 25.9648 0.0379 57.8896 2.1947 8.4525 46.5071 54.2257 49.1549 26.7074 25.7694 0.0417 54.2257 2.2608 8.7733 47.2887 53.6883 49.2428 26.6536 25.7206 0.0420 53.6883 2.2569 8.7749 Tabla 3. Datos obtenidos para el Ventilador axial con valores de Presión a la entrada, salida, Revoluciones, Temperatura, Potencia, Caudal y Eficiencia.
dPo [Kpa] 1.3679 1.1724 1.1236 1.0774 0.9282 0.9282 0.8305 0.8305 0.8305 0.8793 0.7816 0.7328
dPs [Kpa]
n [Hz]
Ta [°C]
Saxial Pe [W]
Qv [m3/s]
PtF [KPa]
Pu [W]
79.7264 44.0547 26.5999 27.6014 0.0071 0.0797 0.5700 65.9013 40.0977 26.5999 24.6014 0.0066 0.0659 0.4362 60.2345 38.3977 26.7611 23.6688 0.0065 0.0602 0.3904 52.8578 35.8769 26.7074 22.3742 0.0063 0.0529 0.3350 44.6996 33.0337 26.7611 20.7865 0.0059 0.0447 0.2633 38.5442 30.7474 26.8686 19.5408 0.0059 0.0385 0.2271 34.2452 28.9595 26.8149 18.2951 0.0056 0.0342 0.1908 30.2882 27.2594 26.9223 16.9272 0.0056 0.0303 0.1688 27.6014 26.0283 26.8686 15.9013 0.0056 0.0276 0.1538 24.1329 24.3869 26.8686 14.2648 0.0057 0.0241 0.1384 21.0552 22.7748 26.8686 12.6771 0.0054 0.0211 0.1138 18.4661 21.3385 26.8686 11.1871 0.0052 0.0185 0.0967 Tabla 4. Datos obtenidos para el Sistema en el Ventilador axial.
Egr [%] 2.0650 1.7680 1.6494 1.4973 1.2667 1.1621 1.0431 0.9973 0.9673 0.9702 0.8980 0.8641
8
Gráficos
Ventilador radial 700
16.4
600
16.2 16.0
P (Pa)
500
15.8
400
15.6 300
15.4
200
15.2
100 0 0.045
15.0 14.8 0.05
0.055
0.06
0.065
0.07
0.075
0.08
Q (m3/s) Curva del Sistema
Curva del Ventilador
Eficiencia
Gráfico 1. Curva del Ventilador Radial Incluye Curva del Sistema, Curva del Ventilador. Observación: En el grafico se presentan los valores de Presión de Trabajo, Caudal y Eficiencia (notar el eje vertical secundario usado para Eficiencia).
Ventilador Radial (Potencia) 0.700
y = 173.83x2 - 27.942x + 1.5582 R² = 0.9829
0.650
Pu (W)
0.600 0.550 0.500 0.450
0.400 0.0450
0.0500
0.0550
0.0600
0.0650
0.0700
0.0750
0.0800
Q (m3/s)
Gráfico 2. Potencia Entregada vs Caudal para Ventilador Radial Observación: En el grafico se presentan los valores de Potencia para un determinado valor de Caudal, con la ecuación de la curva con tendencia parabólica, que se ajusta muy bien a los datos R2=0.9829. 9
90.0 80.0 70.0 Pt (Pa)
60.0 50.0
40.0 30.0 20.0 10.0 0.0 0.002
0.007
0.012
0.017
0.022 Q
Curva del Sistema
0.027
0.032
0.037
0.042
10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 0.047
Eficiencia
Ventilador Axial
(m3/s)
Curva del Ventilador
Eficiencia
Gráfico 3. Curva del Ventilador Axial Incluye Curva del Sistema, Curva del Ventilador. Observación: En el grafico se presentan los valores de Presión de Trabajo, Caudal y Eficiencia (notar el eje vertical secundario usado para Eficiencia).
Ventilador Axial (Potencia) 2.50
y = -754.04x2 + 89.566x - 0.1452 R² = 0.9983
Pu (Watts)
2.00 1.50 1.00 0.50
0.00 0.002
0.007
0.012
0.017
0.022 Q
0.027
0.032
0.037
0.042
0.047
(m3/s)
Gráfico 4. Potencia Entregada vs Caudal para Ventilador Axial Observación: En el grafico se presentan los valores de Potencia para un determinado valor de Caudal, con la ecuación de la curva con tendencia parabólica, que se ajusta muy bien a los datos R2=0.9983.
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Imágenes
Figura 1. Esquema y despiece de un ventilador radial.
Figura 2. Componentes básicas de un ventilador axial.
Preguntas evaluativas: 1) Investigue y explique la diferencia, en términos de funcionalidad y rangos de operación, que existe entre ventiladores, sopladores (blowers), compresores y bombas. Todas las turbomaquinas mencionadas tienen una función similar, que es de elevar la presión de un fluido hasta cierto punto, dependiendo de las propiedades del fluido si este es incompresible (líquido) se las conoce con el nombre de bombas. En cambio sí es un fluido compresible (gas) dependiendo de la presión a la que se quiera llegar se los conoce con diferente nombre. Los ventiladores son los capaces de elevar la presión de un fluido hasta 1 psi mediante un motor eléctrico, los sopladores en cambio son capaces de elevar la presión de un fluido hasta 50 psi utilizando motores más potentes, finalmente los compresores son capaces de elevar la presión del fluido hasta 100 psi y se necesita motores de mayor potencia. 2) ¿Cuál es la diferencia entre ventiladores radiales y axiales? Explique en términos de: características de construcción, rangos de operación típicos (caudales y presiones), eficiencias, ventajas y desventajas, y aplicabilidad industrial de cada tipo de ventilador. La principal diferencia que se tiene en ambos ventiladores es como ingresa el fluido en contacto con los alabes del ventilador, para el caso de un ventilador axial el flujo del gas pasa paralelo al eje del ventilador y al momento de ser expulsado sigue en la misma dirección longitudinal, su rango de operación está entre 1 psi y 15 psi, con una alta eficiencia pero un nivel de presión muy bajo.
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En cambio para el caso de ventiladores radiales el flujo impulsado por los alabes sale en una dirección perpendicular a la dirección de entrada, para este ventilador el rango de operación va de 15 psi a 60 psi, y tiene una baja eficiencia pero un alto caudal entregado. 3) Explique en detalle por qué en ciertas bombas o ventiladores radiales se utilizan impellers (impulsores) con álabes curvados hacia atrás y en otras los curvados hacia delante. ¿Qué ventajas y desventajas existen al utilizar dichos tipos de impellers? La ventaja que se tiene de usar alabes curvados hacia atrás, En ciertas bombas o ventiladores se utilizan este tipo de alabes, porque se necesita una región de alta presión a la salida el rotor, y esto se produce por el contraflujo que se crea al chocar el fluido impulsado contra la carcasa. Donde se utiliza este tipo de alabes es en sistemas de calefacción y aire acondicionado. La ventaja de estos es la alta presión de salida que entregan, pero la desventaja es la cantidad de energía que requieren para funcionar.
4) Algunos ventiladores utilizan álabes directores (guide vanes), ¿cuál es la función de éstos? Explique. Mejoran la eficiencia del ventilador permitiendo un mejor ingreso del flujo al impeller, dando una mejor dirección del flujo hacia la carcasa, además disminuyendo la turbulencia en el flujo a la entrada del ventilador para eliminar la inestabilidad del flujo producido por el choque del fluido contra la carcasa, y también aproximar lo más posible el modelo real, al modelo teórico de las bombas y ventiladores. 5) Para el diseño de bombas y otras turbo máquinas se debe tener en cuenta los efectos en 3D del movimiento del fluido. ¿Cómo han abordado este problema de diseño los fabricantes de bombas y otras turbo máquinas? Por medio del uso y aplicación de diferencias finitas se han creado diferentes programas para dinámica de fluidos computacionales (CFD) , en donde se puede realizar modelos y aproximar a las condiciones de trabajo (presión, temperatura, etc) que se requieran y realizar un simulación muy cercana a lo que sería en realidad ahorrando de mucho tiempo y dinero. Conjunto a esto también entra parte de análisis dimensional para encontrar la relación entre el modelo realizado y el prototipo a usar.
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