DISEÑO DE UN VENTILADOR CENTRIFUGO DE ALABES INCLINADOS HACIA ATRA

8/14/2019 DISEO DE UN VENTILADOR CENTRIFUGO DE ALABES INCLINADOS HACIA ATRA

1/24

Diseo de un ventilador centrfugo de alabes

Inclinadas hacia atrs

Los ventiladores son mquinas destinadas a producir un incremento de presin total pequeo, convencionalmente se fija el lmite de para ventiladores en1 m.c.a, o una relacin de compresin, =1.1.

Si el incremento de presin no excede el valor indicado, la variacin del volumenespecfico del gas a travs de la mquina se puede despreciar en el clculo de lamisma, por lo que el ventilador se comporta como una turbomquina hidrulica. En laactualidad, en el diseo se tiene en cuenta la compresibilidad para incrementos depresin muchos menores, hasta 0,3 m.c.a., por lo que los ventiladores, hasta dichoincremento de presin, se pueden disear y considerar como una turbomquina

hidrulica.

Disearemos un ventilador centrfugo de palas inclinadas hacia atrs, consiste en unrotor encerrado en una envolvente de forma espiral; el aire, que entra a travs del ojodel rotor paralelo a la flecha del ventilador, es succionado por el rotor y arrojado contrala envolvente se descarga por la salida en ngulo recto a la flecha; puede ser deentrada sencilla o de entrada doble.

Rotor de palas planas o curvadas inclinadas hacia atrs. Es de alto rendimiento yautolimitador de potencia. Puede girar a velocidades altas.

Se emplea para ventilacin, calefaccin y aire acondicionado. Tambin puede serusado en aplicaciones industriales, con ambientes corrosivos y/o bajos contenidos depolvo.


2/24

DISEO

Forma de admisin

Existen formas diversas de admisin de los ventiladores, las cuales tenemos:

En nuestro diseo utilizaremos la forma de admisin c (abocinada), esta tieneentrada aerodinmica, permite conseguir una entrada de la corriente en el rodete msuniforme, reducindose el choque a un mnimo. A veces se aade a la entrada, antesde la boca del ventilador, una caja.

Slo la forma (c) evita el desprendimiento de la corriente a la entrada, aunque las otrasdos formas son de construccin ms sencilla y econmica.

Disposicin de la caja de entrada o cmara de admisin de un ventilador: a) Correcta;b) Incorrecta

En nuestro diseo utilizaremos la forma a, que es correcta. Utilizaremos paraadmisin, una plancha delgada LAC de espesor e = 1.5mm. con un dimetro deentrada 100mm y exterior 150mm, separados a un milmetro del rodete.


3/24

alabes

La forma del anillo de fijacin de los labes puede influir en el rendimiento, comomuestra la Figura.

a) b) c)

Formas diversas del anillo de fijacin de los labes, a) Plano; b) Cnico; c)Aerodinmico, en las formas (a) y (b) el desprendimiento de la corriente ocurrefcilmente).

En nuestro diseo utilizaremos la forma de alabe aerodinmico opcin c.

Alabes inclinados hacia atrs, < 90. Es el tipo normal de ngulo de salida en lasbombas centrfugas, tienen mejor rendimiento.

El espesor de la plancha del alabe aerodinmico e = 2mm, plancha de acero delgadaLAC. Todos los clculos se obtienen de la forma geomtrica de rodete.

Utilizaremos 8 alabes de altura h =120mm y una anchura de 85mm, esto se obtiene dela geometra en el diseo del rodete.


4/24

RODETE

En el diseo utilizaremos un rodete de dimetro d1=80mm y d2=290mm. Con unngulo y = 76. El espesor de la plancha e = 6mm, plancha de acerodelgada LAC. Todos los clculos se obtienen de la forma geomtrica de rodete.

Asumimos en el diseo d1=80mm y d2=290mm. El valor depende del diseador.

Utilizamos la forma c pero los alabes no curvados sino inclinados, se ver en lasfiguras.

Cmara espiral


5/24

Se presentan tres formas corrientes de la realizacin del difusor

Colocacin del difusor a la salida del ventilador, a) Correcta; b) Incorrecta; c) Difusorsimtrico.

Como se muestra en las figuras utilizaremos la forma a,que es correcta para el diseode la cmara espiral. Utilizaremos plancha de espesor e = 1.5mm.


6/24

Motor

Utilizaremos un motor siemens Motor de jaula de ardilla de 1 HP, Monofsico, 870rpm, 220 V, 60hz.

Planchas Delgadas LAC

DENOMINACION: PDLAC A1011 Tipo B, PDLAC A36DESCRIPCION: Planchas de acero laminadas en caliente de espesores menores que4.75 mm y destinadas para la construccin de silos, embarcaciones pesqueras,vagones, estructuras y usos en general.NORMAS TECNICAS:- ASTM A1011 Tipo B- ASTM A36

PRESENTACION: Se presenta en la calidad comercial y en la calidad estructural.USOS: Planchas de acero laminadas en caliente con bordes de laminacin, deespesores menores que 4.75 mm y destinadas para la construccin de silos,embarcaciones pesqueras, vagones, estructuras y usos en general.

SMAW

Proceso por arco elctrico con electrodo revestido

En el diseo del ventilador centrfugo se utiliza una plancha de acero de bajo carbono,por lo tanto utilizaremos electrodo punto azul de dimetro de 3/32 y 1/8, para la uninde las planchas en la cmara espiral y en el rodete con alabes.


7/24

Calculo

Suponemos que el ventilador centrfugo funciona en un rgimen permanente y que algirar crea una depresin en el rodete penetrando el aire al interior.Se puede suponer que funciona en condiciones de rendimiento mximo

Calculando la densidad del aire

Tenemos que:

p.v= .T = = 286.9

Suponemos que la presin en el departamento de Lambayeque se encuentra en elestado normal.

P = 101.396KPa con una temperatura de verano T =25C

T = 273.15 + 25 = 298.15K

=

=

=1.185

TRIANGULO DE VELOCIDADES DE ENTRADA Y SALIDA


8/24

Se puede suponer que funciona en condiciones de rendimiento mximo.

La entrada de la velocidad absoluta en los labes es radial.

Entrada:Como: , por ser = ; 1= 90 = 0

= 80mm = 0.08m = 31 = 5026.54= 0.005026

= 290mm = 0.29m = 76 = 180 x 223

= 10mm = 0.01m =90 = 40140= 0.04014

= 85mm = 0.085 =

n = 870 rpm

calculando la velocidad perifrica de entrada

= =

= 3.644


9/24

Calculando la velocidad relativa de entrada

= 3.644(sect 31) =

= 4.251

Calculando la velocidad absoluta de entrada ()

Tang 31 =

= Tang 31 (3.644) = = 2.189

Calculando el caudal (q)

Despreciando el influjo del espesor de los labes y de las prdidas volumtricas

Q= . . =

Q = (0.08) (0.01) (2.189) = 0.0055

calculando la velocidad perifrica de salida

=

=

= 13.209

calculando la velocidad

Por la ecuacin de continuidad.

= .

(0.08) (0.01) (2.189) = (0.29) (0.085) ()

= 0.071


10/24


11/24

Calculando la presin perifrica o presin de Euler( terica)

=(

(

)

)

= 1.185(

(

)

)

= 174.224Pa Calculando la presin esttica del rodete

+ )

+

))

= 106.2Pa Calculando la presin dinmica del rodete

.

= 95.51Pa

Calculando el grado de reaccin

=

= =0.6

Calculando la presin til del ventilador

= - = 174.224Pa24.224Pa = 150Pa

Calculando el rendimiento hidraulico

= =

=86.1%


12/24

rendimiento volumtrico

= 100% rendimiento mecnico

= 85%

Calculando la potencia til

P = Q. = 0.0055(150) = 0.825KW

Calculando el rendimiento interno

= . = 0.861(1) =86.1%

Calculando la potencia interna

= =

= 0.95KW

Calculando la potencia de accionamiento

=

=

= 1.2kw


13/24

Ruido en los ventiladores centrfugos

El diseo de los ventiladores centrfugos se hace de acuerdo a las especificaciones delsolicitante y dentro de estas se encuentran el nivel de ruido, ya que es uno de los msimportantes. El nivel de ruido est relacionado con la eficiencia de la mquina, debidoa que por los diversos estudios que se han realizado en los ventiladores se sabe que

cuando la maquina se encuentra en su mejor rendimiento de funcionamiento, se tieneel menor nivel de ruido. Por lo tanto con un nivel bajo de ruido se tiene un buendesempe aerodinmico y no existe una gran generacin de vibraciones con laspartes solidas de la mquina.

La elaboracin de las normas de ruido est dada por la American National StandardsInstitute (ANSI). La Internacional Organization For Estandardization (ISO) y laInternational Electrotechnical comisin (IEC).Se tomara en cuenta la presin, potencia e intensidad acstica a una distanciaespecificada de la fuente, para describir la emisin de ruido.

Medicin de potencia acstica

La potencia acstica de una fuente de ruido (maquinaria) es un parmetro muyimportante para definirla acsticamente. En ocasiones, necesario para ponerla en elmercado o servicio. La caracterizacin acstica de una fuente sonora es unainformacin imprescindible en el diseo de infraestructuras, llegando a ser un factor dedecisin clave para los consultores acsticos. La potencia acstica Se podr medirmediante la intensimetria (medicin de la intensidad sonora) o a partir de la presinacstica

Se puede calcular segn la norma 300-96 de la air moving and conditioningassociation o la norma BS 842 parte 2 adaptacion de la norma ISO 5801-1997.Permite la medicin de la potencia acstica en la entrada del ojo, como en la salida delventilador centrifugo. Se mide en watt o picowatt.

SONMETRO

Instrumento de medida que sirve para medir niveles depresin sonora (de los quedepende en concreto, el sonmetro mide el nivel de ruido que existe en determinadolugar y en un momento dado. La unidad con la que trabaja el sonmetro es

eldecibelio.Si no se usan curvas ponderadas (sonmetro integrador), se entiende queson ( ).

Utilizaremos un Sonmetro de clase 1 que permite el trabajo decampo con precisin.
http://es.wikipedia.org/wiki/Presi%C3%B3n_sonorahttp://es.wikipedia.org/wiki/Ruidohttp://es.wikipedia.org/wiki/Decibeliohttp://es.wikipedia.org/wiki/Decibeliohttp://es.wikipedia.org/wiki/Ruidohttp://es.wikipedia.org/wiki/Presi%C3%B3n_sonora


14/24

SONMETRO

Dosmetro

Sonmetro integrador que indica la dosis total de ruido.

DOSIMETRO

Por debajo de los 45db se considera una zona de bienestar y a partir de los 55db laspersonas empiezan a considerar molestoso el ruido, cuando se sobrepasa los 85 semanifiestan efectos nocivos.


15/24

Frecuencia

Al nmero de ondas que caben en un tiempo determinado se le llama frecuencia. Pordefinicin, la frecuencia de un fenmeno periodo, como una onda sonora, es elnmero de veces que este fenmeno se repite a s mismo en un segundo (el nmerode ciclos por segundo). Habitualmente la frecuencia se designa mediante un nmeroseguido de la unidad hertz (smbolo de la unidad: hz). Un Hertz es una onda de unasola ondulacin que se produce durante un segundo. La frecuencia se pueda hallarcon el frecuencmetro La principal fuente de ruido de los ventiladores centrfugos es elimpulso que recibe el aire en un determinado punto cada vez que el alabe lo atraviesa,resultando la frecuencia del alabe:

= (HZ) magntico: este tipo de ruido se genera principalmente por el espacio libre de

aire entre el rotor y el estator, as como en la sincronizacin con polarizaciones

extremas en la mquina, es decir se produce en el motor de la mquina.

Mecnico: este se genera por las partes mecnicas de la maquina: motor, elacoplamiento con el eje de la mquina, rodamientos, vibraciones en las partesmecnicas.

Aerodinmico: este tipo de ruido se genera principalmente en las partesaerodinmicas (diseo), como lo son ductos, carcasas alabes, rodetes.

Barmetro

Un barmetro es un instrumento que mide lapresin atmosfrica. La presinatmosfrica es elpeso por unidad desuperficie ejercida por laatmsfera.Uno de losbarmetros ms conocidos es el de mercurio.

Mecnico

Aerodinmico

Magntico
http://es.wikipedia.org/wiki/Presi%C3%B3n_atmosf%C3%A9ricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Pesohttp://es.wikipedia.org/wiki/Superficie_(matem%C3%A1tica)http://es.wikipedia.org/wiki/Atm%C3%B3sferahttp://es.wikipedia.org/wiki/Atm%C3%B3sferahttp://es.wikipedia.org/wiki/Superficie_(matem%C3%A1tica)http://es.wikipedia.org/wiki/Pesohttp://es.wikipedia.org/wiki/Presi%C3%B3n_atmosf%C3%A9rica


16/24

Imgenes del diseado

Rodete


17/24


18/24


19/24

alabes

Tapa de eje


20/24

Caja espiral


21/24


22/24

Bibliografa

http://www.pfernandezdiez.es/Compresores/PDFs/6Compresores.pdf

Claudio Mataix _ Turbomaquinas hidraulicas


23/24


24/24

DISEÑO DE UN VENTILADOR CENTRIFUGO DE ALABES INCLINADOS HACIA ATRA

Documents

Transcript of DISEÑO DE UN VENTILADOR CENTRIFUGO DE ALABES INCLINADOS HACIA ATRA