Problemas de Selección de Ventiladores

7/23/2019 Problemas de Selección de Ventiladores

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Problemas de

Selección de

Ventiladores Máquinas de Fluido Incompresible

José Gerardo Bocanegra Ruiz

Héctor Rojas Garduño

Instituto Tecnológico de Celaya



Ejercicio1. Un sistema de ventilación local (una campana y un ducto) se emplea para

sacar aire y contaminantes de un laboratorio farmacéutico. El diámetro interno (DI) del

ducto es D = 150 mm, su rugosidad promedio es 0.15 mm y su longitud total es L =24.5

m. Hay tres codos a lo largo del ducto, cada uno con un coeficiente de pérdidas menores

de 0.21. En el manual del fabricante se indica el coeficiente de pérdidas menores de la

entrada como 3.3 con base en la velocidad del ducto. Cuando el controlador de tiro estátotalmente abierto, su coeficiente de pérdida es 1.8. El coeficiente de pérdidas menores

por la T-ramificación de 90º es 0.36. Por último, se instala una válvula unidireccional (de

charnela) para evitar que los contaminantes de una segunda campana entren a la

habitación. El coeficiente de pérdidas menores de la válvula unidireccional (abierta) es

6.6. Los datos de rendimiento del ventilador se ajustan a una curva parabólica de la forma

H disponible = H 0 - aV 2, donde la carga al cierre es H 0 = 60.0 mm de columna de agua, el

coeficiente es a = 2.50 x 107 mm de columna de agua por (Lpm)2, la carga hidrostática

disponible H disponible está en unidades de mm de columna de agua y la capacidad V. está

en unidades de Lpm de aire. Estime el caudal en Lpm por este sistema de ventilación.

L = 24.5 mԑ=0.15 mm

DI=150mm

Aire a 25°C y 1 atm

μ = 1.849 × 10−5 kg/m⋅sρ = 1.184 kg/m

Hdisponible= H 0 - aV 2

H 0 = 60.0 mm) agua

= 110

= 4∀

= 1.184

= 1.84910− ∙

= 0.15 = 163.33

∑ = 12.69

= 1.05

De la ecuacion de la energia:

+ 2 + = +

2 + + + →

Quedando:

= 2 + →



Sustituyendo

→ =

2

en la ecuacion anterior: 22 + ℎ + 2

2 = [0.06 + 0.9 ] 8 ( 1 + + = [0.06 + 0.9 ]

8∀ ( 1 + + = 0.06 + 0.9 ∀ Ahora realizaremos iteraciones para encontrar el flujo, y para la primera iteración se

considerara = 0.02: 171.3 16.95 = 50.67760.13

2903.53+760.13 = 50.67 → = 0.01652

= 991.27 Con este flujo volumétrico se obtiene el Reynolds, y con este otro un nuevo : = 8,979

1√ = 2.0 3.7 + 2.51√ → = 0.03193

171.3 18.90 = 50.67760.13

3 238.44+760.13 = 50.67 → = 0.1125

= 6,754.206

Se vuelve a iterar con el número de Reynolds y se obtiene un nuevo : = 61,149 = 0.02038

171.3 17.01 = 50.67760.13

2 915.29+760.13 = 50.67 → = 0.1174 = 7,044.86



Se vuelve a iterar con el número de Reynolds y se obtiene un nuevo : = 63,812 = 0.02021

171.3 16.99 = 50.67760.13

2 910.54+760.13 = 50.67 → = 0.11749

= 7,049.42

Sustituyendo e valor de en Zdisponible= Z 0 - aV 2:

= = ∗ ∗

resible = 50.68

– 760

2= 39.73

) 2

⇒ 40

) 2

= 7,049.42 = 0.117 ⇒ 0.12

Sustituyendo e valor de en Hdisponible= H 0 - aV 2

resible = 50.68 – 760 2= 39.73 ) 2 ⇒ 40 ) 2

= ( 1

= (11(1000 9.81 0.12

0.04 = 47.088

Con lo que nos queda: = 0.12

resible= 40 ) 2 = 47



Primera elección TWIN-15/15-6T-3

Con esta eleccion nos da una eficiencia de

= 472,200 = 2.13%

Segunda elección SV/ECO-160



Con esta eleccion nos da una eficiencia de = 47114 = 41.22%

Tercera selección CL-250-4T-60Hz

Con esta eleccion nos da una eficiencia de = 4755 = 85.45%

Comclusion:La tercera eleción nos ofreceria una buena eficiencia pero es para ductos rectangulares, por lo que la mejor

opción sera la segunda, SV/ECO-160, con 41% de eficiencia con un Di de 160mm.



Ejercicio 2. Tubería con sección transversal cuadrada, y se desea seleccionar el

ventilador adecuado, donde el flujo tiene las siguientes características:

a=0.2 m y b= 8 m

= 0.15

= 1 /

= 997 /

= 2.0910− ∙

=0.15 mm

Se requiere la diferencia de presiones, y encontrar el ventilador apropiado.

Primeramente con la ecuacion de la energia buscamos la ecuacion de la diferencia de presiones:

+ 2 + = +

2 + + + →

= →

Para encontrar el valor de

→, debemos encontraer la altura de carga por las perdidas

en la tuberia:

→ = 2

= → = = 3.75

= = 0.2 = = 35.8810

√ = 2.0 . + .√ → = 0.01834 = 40

Flujo

•Interno

•Incompresible

•Uniforme

•Estable•Viscoso

b

a

a



→ = 0.0183440 3.7529.81 = 0.5258

Con esto encontramos la diferencia de presiones:

∆ = = 5.158

Ahora seguimos, y para encontrar el ventilador apropiado determinamos la), pues ya tenemos el flujo volumetrico.

) = + = 1.2425 ) ∗ = ) ∗

) = 1.24251997 = 1.24

Con esto podemos determinar la eficiencia sde nuestro sistema:

= ( 1 = (11(1000 9.81 0.15 0.00124 = 1.824

A continuación se muestran los datos que ocuparemos para la selección del ventilador:

= 0.15

)= 1.24

= 1.8

Primera selección: CL 200-4M 140V



Con una potencia suministrada al fluido de 80 W, la eficiencia es de:

= 1.8 80 = 2.25%

Segunda Selección: CMP-514-4M 1370 rpm

Con una potencia suministrada al fluido de 90 W, la eficiencia es de:

= 1.8 90 = 2%

Conclusiones

Es muy poca la potencia que nuestro sistema requiere, con esto podemos concluir

que no se necesita un ventilador en este ducto, pues como es muy baja la presión

y el flujo que se requiere, las condiciones iniciales cumplen con lo requerido. Es

por ello que las eficiencias resultan muy bajas.

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