DETERMINACION DE LAS CARACTERISTICAS DEL VENTILADOR PARA OBTENER EL CAUDAL DESEADO EN LA FRENTE.

Pasos a seguir:

1.- Caída de presión necesaria para mover un caudal a través de un ducto

Ho = r * Qo * Ltotal

r= resistencia unitaria del ducto en Ku/mt.(tabla o fórmulas)

Qo = Caudal de aire a mover, m3/seg.

= Coeficiente que depende del tipo de ducto.

= 2 ductp rígido.

= 1.7 ducto flexible

 

2.- FUGAS DEL DUCTO:

    Se producen a través de las uniones entre tiras, uniones al ventilador y por roturas.

F = b * Ho * L     

+ 1

b y = coeficientes de filtración que se determina por tablas

L = largo real del ducto

OBSERVACION: % DE FUGAS

Ductos flexibles : 30 - 40 % de la capacidad del ventilador auxiliar.

Ductos metálicos: 20 - 30% aceptable para tiras unidas con bridas ajustables y 10 % para aquellos provistos de falanges apernadas con empaquetaduras de goma.

TABLA 1 : VALORES DE r ( Ku/m).

DIAMETRO 300mm 400 mm

500 mm

600 mm

800 mm

Ductos plásticos rígidos 0.743 0.175 0.0575 0.0233 0.0055

Ductos metálicos nuevos 0.845 0.2 0.0655 0.0245 0.0063

Mangas de contraplaque 0.905 0.215 0.0705 0.0285 0.0067

Ductos deformados y oxidados

1.07 0.254 0.083 0.0335 0.0079

Mangas de tela y baño plástico

0.865 0.205 0.067 0.027 0.0064

Mangas de tela plastificada 1.07 0.254 0.083 0.0335 0.0079

 

TABLA 2 : Valores prácticos del coeficiente b para uniones correctamente instaladas en terreno.

Ductos rígidos de paneles Impermeables b

diam = 600 mm tramos de 2,5 m  

Uniones de enchufe selladas con arcilla 4.50E-04

Uniones de manguito de caucho(tipo Brandt)

1E-5 - 1E-4

Uniones con collar metálico revestida con una

4.50E-05

banda de fieltro (tipo Shwessisg)  

Uniones de bridas con empalme de cartón 6.00E-04

Uniones de Bridas con empalme plano de caucho

7.50E-05

Uniones de bridas con empalme toroidal de caucho

3.00E-06

Ductos flexibles en tramos de 30 mts 1.50E-05

 

TABLA 3 : Valores prácticos del coeficiente

Tipo de ducto B

Ducto rígido - filtraciones importantes 0.5 - 0.6

Ductos rígido - filtraciones débiles 0.9 - 1.0

Ducto flexible 1.2

COEFICIENTE DE FRICCION EN DUCTOS

TIPO DE DUCTO COEF DE FRICCION (K)

Madera 0.033

Acero,Nuevo 0.018

Hojas de fierro, nuevo

0.022

Acero, usados 0.024

Fierro, usados 0.029

Yute, nuevo 0.024

Yute, usado 0.030

Yute con alma en espiral

0.050

P.V.C 0.018

Fibra de vidrio 0.020

LARGOS EQUIVALENTES EN DUCTOS

CODOS LARGO EQUIVALENTE (MTS)

45 RECTO 23

90 RECTO 82

135 RECTO 162

45 REDONDEADO 7

90 REDONDEADO 25

135 REDONDEADO 70

 

3.- Caudal a mover por el ventilador:

Q = Qo + F

4.- Depresión que debe producir el ventilador para que a la frente llegue el caudal necesario Qo.

H = Ho * [1 + ( / +2) *((Q - Qo)/Qo)]

5.- Adicionar la caída de presión de la labor.

HLABOR = K*P*L*Q2/A3

6.- Adicionar las caídas de presión dinámicas que existan, como también las pérdidas por conversión que existan de Pv a Ps.

7.- Se corrige la depresión total por densidad del aire y con éste dato y el caudal total se selecciona el ventilador en función de las curvas características que suministran los proveedores de equipos.

 

 

ASV = Area salida ventilador

ASC = Area salida cono.

Supongamos que :

Q = 40.000 pie3/min

v = 4 pies (1200 mm)

c = 5 pies

ASV = 12.57 pies2 VSV = Q/ASV = 40.000/12.57

ASC = 19.6 pies2 VSC = Q/ASC = 40.000/19.6

VSV = 3182 pie/min VSC = 2041 pie/min

 

Pv = (velocidad/4005)2 ; pulg H2O (Aire estándar a nivel del mar)

= * V2 / 5.2 * 64.4 * 602 = * ( V2/1098)2

V = pie/min

2. = factor de conversión de lb/pie2 a pulgH2O

4. =2*g

Pvsv = (3182/4005)2 = 0.63 pulg H2O Pvsc = (2041/4005)2 = 0.26 pulg H2O.

Pérdidas por conversión de Pv a Ps = (Pvv - Pvcono)* factor de conversión

        Factor de conversión está en función de dos áreas y del ángulo del cono. El más práctico y eficiente ángulo es uno de 10º sobre cada lado.

        Basándonos en este ángulo se han tabulado los siguientes factores de conversión.

 

RELACION DE AREA (ASC/ASV)

FACTOR DE CONVERSIÓN

1.5/1 0.15

2.0/1 0.22

2.5/1 0.27

3.0/1 0.3

 

Para el ejemplo queda: 19.6 / 12.57 = 1.55/1.0 = 0.15 Fc

luego la presión total será:

PTOTAL = PSL + PSD + PVD + Pérdidas conversión

PTOTAL = PSL + PSD + PVD + (PvV - PVC)*Fc

 

Distribución de ventiladores en serie

        En aquellos casos de largos tendidos de ductería que requieren de caídas de presión estática muy altas, sobre 10 pulg. De agua, es necesario lograr esta presión con dos o más ventiladores en serie de características conocidas distribuidas a lo largo del tendido o montadas en grupo (Batería de 2 o 3 ventiladores).

Ejemplo: Si un tendido determinado requiere de una PS de 42 pulg. de agua y los ventiladores disponibles tienen un punto de operación máximo de 9,0 pulg. de agua de pº estática para el caudal deseado, el tendido deberá ser vencido con:

No. Vent. Aux. = PS Total = 42 = 4,6 - 5 Ventiladores

Ps máx / vent 9,0

        Estos ventiladores deberán instalarse en serie a tramos espaciados iguales a lo largo del tendido o bién en grupos de 3 y 2 si sus características lo permiten, para disminuir costos de alimentación de energía eléctrica (cables). Esta alternativa presenta un inconveniente de que por la suma de presiones estáticas de los ventiladores puestos en serie, esta cifra puede alcanzar valores que no pueden ser manejados por ductos plásticos, ni siquiera por aquellos reforzados y además las fugas de aire en las junturas se tornan excesivas.

EJEMPLO Nº1 CORRECCION POR ALTURA EN

LA SELECCIÓN DE VENTILADORES AUXILIARES.

        Un cálculo de sistema tipo impelente efectuado bajo condiciones estándar arrojó los siguientes parámetros para la selección del ventilador:

Caudal = 14500 p³/min

Presión estática = 6.5 pulg. de agua

        Se desea especificar el ventilador para instalar el sistema a los 2300 m de altura sobre el nivel del mar (7545 pies) , donde la presión barométrica media es de 22.10" de Hg, y la temperatura seca del aire es de 6° C como promedio ( 42,8° F ).

1. Calcular la densidad del aire : 2. d = 1.3273 * PB" Hg = lbs/pie³

          460 * T(º F)

d = 1.3273 * 22.10 = 0.0583 lbs/pie³

          460 * 42.8

3. Corregir el valor de la Ps por el factor : 4. Fc = d = 0.0583 = 0.777

        do    0.075

Ps corregido = 6.5" * 0.777 = 5.0" de agua

5. El caudal permanece constante :

Q = 14500 p³/min.

Especificaciones:

Q = 14500 p³/min (6.84 m³/s).

Ps = 5.0 pulg de agua (127 mm. c.a.)

Estimación : BHPs = Q * Ps (Ef = 70%)

                             6.356 * %Ef

BHPs = 14500 * 5.0" = 16.3 HP

                    4450

EJEMPLO Nº 2 SELECCIÓN VENTILADOR ADECUADO

Supongamos que se requiere mover un caudal de 125000 CFM a través de un circuito de 3 pulgadas de agua de caída.

Datos anexos :

El ventilador operará a nivel del mar. Se instalará solo una unidad.

SOLUCION:

Se pide información a los proveedores de ventiladores del mercado de una unidad que opere a :

Q = 125000 (CFM) H =3 (pulg H2O) Aspas regulables (6 posiciones). Densidad de operación 0.075 lbs (1.2 Kg/mt³ )

(nivel del mar) pie³

Diámetro 66 pulg. diam= 168 cm. Voltaje = 380 (v) Frecuencia 50 (Hz)

        Supongamos que un proveedor nos ofrece una unidad que está representada por la curva adjunta (c-6189).

 

Trazamos nuestra curva del sistema

H Q²

H = R * Q ² --------> 3 = R * (125000)²

 

R = 1.92 * 10^-10 ( Atkinson)

H = R * Q² Damos valores a Q

conocido

 

Obtendremos H 

Q H

40000 0.307

60000 0.69

80000 1.23

100000 1.92

120000 2.76

140000 3.76

160000 4.91

        Si colocamos el ventilador en posición de aspas Nº 1, el punto de operación del ventilador será :

Q = 130000 CFM

H = 3.25 " H2O

Potencia = 87.5 BHP

Eficiencia= 80%

        Aplicando la fórmula de potencia:

BHP = H * Q

           6356*

= 3.25 * 130000

      6356 * 0.8

= 83.1 BHP

 

¿Cuál sería el caudal máximo que podría mover el ventilador?

Posición 0

Q = 145000 CFM

BHP = 115

        Si el motor del ventilador fuese de 100 HP no se podría llevar a posición 0.

 

        Para determinar la potencia requerida del motor que accionará el ventilador, tenemos que considerar lo siguiente:

        El aire que debemos mover a través del circuito consume energía debido a las pérdidas de presión producidas por la resistencia del circuito, esta energía debe ser vencida por el ventilador al estar en movimiento, pero este por ser una máquina, pierde energía por el roce en sus descansos, vibraciones, etc. A su vez el ventilador es movido por un motor, que por intermedio de una transmisión absorbe energía, y por último también consume parte de la energía por cambios de temperatura, pérdidas en descansos, etc. Estas son entonces las consideraciones que se deben tomar en cuenta para calcular la potencia del motor, siendo:

Q = Caudal de aire en m³/seg H = Depresiones del circuito, mm H2O (Kg/m²) P = Potencia del motor en HP = Eficiencia del ventilador, según sea el tamaño, fabricación y el pto. de trabajo

del ventilador, varía entre 70% - 80%

HP = Potencia necesaria para mover el caudal Q en un circuito cuya depresión es H, (HP)

BHP = Potencia al freno del ventilador, HP DE = Eficiencia de la transmisión, varía entre 90% para transmisión por poleas y

correas, a 100% para transmisión directa ME = Eficiencia del motor, varía entre 85% - 95%

Así entonces tenemos:

HP = Q * H

                75

BHP = Q * H

            75*

P = .       Q *   H             .

          75* *DE*ME