UNIVERSIDAD TECNOLGICA DE PANAM

Facultad de Ingeniera Mecnica

Mecnica de Fluidos

Diseo, seleccin e instalacin de abanicos, sopladores y ventiladores

Jos Ross Zanet

8-852-1094

Grupo 1NI131

Prof. Ing. Orlando Aguilar

5 de junio de 2013

ResumenLos abanicos, sopladores y ventiladores constituyen elementos importantes para la respiracin de todos los seres vivos, las condiciones de confort o el transporte neumtico de objetos; de esta manera podemos plantear la relevancia de todo elemento que provea al aire de movimiento para alcanzar, en cualquiera de las aplicaciones que nos rodean, cualquier objetivo fijo.IntroduccinComnmente, al considerar indeseable la temperatura o la humedad de un ambiente, pensamos en sustituir el aire que est dentro de ese ambiente por otro que aporta una mejora a alguna de las condiciones citadas. Esto es ventilar. Por ejemplo, en un cuarto o saln, logramos una ventilacin adecuada aportando aire fresco y extrayendo aire viciado; por medio de un flujo de aire que se llevar todas las partculas que desfavorecen el ambiente.Para mover aire en un sistema de ventilacin, es necesario aportar energa. As logramos vencer las prdidas de carga del sistema. Es tpico que esa energa provenga de mquinas llamadas ventiladores, aunque tambin es posible mediante conveccin natural. Las mquinas de ventilacin tienen un uso muy difundido en la industria actual, pues garantizan proteccin, conservacin o seguridad de los productos segn sea el caso.

El movimiento de aire, en todas sus formas, no siempre tiene que ser aplicado a la industria, pues la amplia gama de aplicaciones que tiene alcanzan campos como la medicina. El acondicionamiento de aire y la simple preservacin de nuestros alimentos son, sin ir muy lejos, aplicaciones de la ventilacin. Se pretende, con el documento, aprender e informarse sobre los aparatos en cuestin, sus elementos, y los criterios de seleccin que se deben tener en cuenta para su correcta eleccin.

Abanicos, sopladores y ventiladoresAntes de comenzar cualquier informacin, considero necesario aclarar las diferencias entre los tres mencionados tipos de aparatos. Un abanico es un artefacto que, comnmente, tiene cuerpo formado por varillas y una pieza de tela, papel o piel (llamada pas), y se abre formando semicrculo, sirve para refrescarse manualmente. Un ventilador es ms grande que un abanico, tiene un cuerpo ms consistente (de madera o metal), aspas; es de funcionamiento electromecnico y tiene controles. Un soplador es una mquina que concentra el flujo de un gas, tpicamente aire, en un punto o sector determinado. Puede intervenir en un proceso de secado, levitado o enfriamiento puntual. Puede tener controles automticos o manuales.

Abanico, ventilador y soplador AbanicosEl abanico fue inventado y fabricado para que de forma manual pudiese mover aire y facilitar la refrigeracin cuando se est en un ambiente caluroso, principalmente si es un local cerrado donde no haya corriente natural de aire. Se origin enChina. Su funcionamiento es muy sencillo, slo basta agitar armnicamente el brazo que lo sustenta con ms o menos intensidad; sin embargo su fabricacin es delicada ya que se le incorporan ribetes artsticos y materiales de calidad. VentiladoresUn ventilador es una mquina rotativa que pone el aire, o un gas, en movimiento. Transmite energa para generar la presin necesaria para mantener un flujo continuo de aire.Dentro de una clasificacin general de mquinas, los ventiladores son turbo mquinas hidrulicas, tipo generador, para gases.Un ventilador consta en esencia de un motor de accionamiento, generalmente elctrico, con los dispositivos de control propios de los mismos: arranque, regulacin de velocidad, conmutacin de polaridad, y un propulsor giratorio en contacto con el aire, al que le transmite energa. Este propulsor adopta la forma de rodete con labes, en el caso del tipo centrfugo, o de una hlice con palas de silueta y en nmero diverso, en el caso de los axiales.El conjunto, o por lo menos el rodete o la hlice, van envueltos por una caja con paredes de cierre en forma de espiral para los centrfugos y por un marco plano o una envoltura tubular en los axiales. Ventiladores centrfugos: la trayectoria del fluido sigue la direccin del eje del rodete a la entrada y perpendicular al mismo a la salida. Si el aire a la salida se recoge perimetralmente en una voluta, entonces se dice que el ventilador es de voluta.Estos ventiladores tienen tres tipos bsicos de rodetes:a. labes curvados hacia adelanteb. labes radialesc. labes curvados hacia atrs.Los ventiladores de labes curvados hacia adelante (tambin se llaman de jaula de ardilla) tienen una hlice o rodete con labes curvadas en el mismo sentido del giro. Estos ventiladores necesitan poco espacio, poseen baja velocidad perifrica y son silenciosos. Se utilizan cuando la presin esttica necesaria es de baja a media, tal como la que se encuentran en los sistemas de calefaccin, aire acondicionado o renovacin de aire. No es recomendable utilizar este tipo de ventilador con aire polvoriento, ya que las partculas se adhieren a los pequeos labes curvados y pueden provocar el desequilibrado del rodete.Tienen un rendimiento bajo fuera del punto de proyecto. Adems, como su caracterstica de potencia absorbida crece rpidamente con el caudal, ha de tenerse mucho cuidado con el clculo de la presin necesaria en la instalacin para no sobrecargarlo. Los ventiladores centrfugos radiales tienen el rodete con los labes dispuestos en forma radial. La carcasa est diseada de forma que a la entrada y a la salida se alcancen velocidades de transporte de materiales. La disposicin radial de los labes evita la acumulacin de materiales sobre las mismas. Este tipo de ventilador es el comnmente utilizado en las instalaciones de extraccin localizada en las que el aire contaminado con partculas debe circular a travs del ventilador. En este tipo de ventiladores la velocidad perifrica es media y se utiliza en muchos sistemas de extraccin localizada.Los ventiladores centrfugos de labes curvados hacia atrs tienen un rodete con los labes inclinados en sentido contrario al de rotacin. Este tipo de ventilador es el de mayor velocidad perifrica y mayor rendimiento con un nivel sonoro relativamente bajo y una caracterstica de consumo de energa del tipo no sobre cargable, donde el consumo mximo de energa se produce en un punto prximo al de rendimiento ptimo de forma que cualquier cambio a partir de este punto debido a cambios de la resistencia del sistema resultar en un consumo de energa menor.

Ventiladores centrfugos con labes curvados SopladorLos sopladores son dispositivos mecnicos usados en las calderas para la extraccin de gases de combustin e induccin a la misma. Se utilizan en las mismas aplicaciones que los ventiladores, pero cuando se requieren vencer cargas estticas mayores que oscilen entre 2 y 10 psi (13.8-69 KPa).Se caracterizan porque el fluido es un gas (fluido comprensible) al que transfiere una potencia con un determinado rendimiento. Los sopladores industriales se utilizan principalmente para circular el movimiento del aire y del gas en aplicaciones de la ventilacin. Su funcin principal es substituir el aire impuro o contaminado por aire fresco remolinando l alrededor. Casi cada industria, incluyendo los sopladores del uso del gas agrcola, qumico, mdico, de aceite y, de los alimentos, de las minas y de la construccin para diversos propsitos tales como sequedad, reduciendo niveles del calor, reduciendo humo y los humos gaseosos de los olores, del proceso y el controlar.Los sopladores industriales son manufacturados usando un rango de plsticos y de metales durables, o una combinacin de ambos materiales. Las recomendaciones tpicas en la construccin de sopladores industriales son fibra de vidrio para las temperaturas sobre 220C, y metal si la presin est sobre 10 W.G.Clasificacin de sopladores Centrfugo: consisten en un arrollamiento o cubierta metlica, la rueda de un soplador y las aletas de entrada. En la medida que el volante gire sobre su eje, se crea un rea de baja presin en el centro del volante. El aire pasa a travs de las aletas de la rueda del soplador y es jalado por medio de una fuerza centrfuga a travs de la descarga del soplador. Los sopladores centrfugos, se usan en sistemas de aire forzado de baja presin y algunos de media y alta presin.

Axial: contienen una rueda con un soplador que trabaja como una turbina de rueda que se encuentra montada sobre un eje con sus ejes paralelos al flujo del aire.El volante o rueda gira a alta velocidad. Los motores de este soplador y de los otros tipos, son elctricos y son los que proporcionan la potencia mecnica para accionar la rueda. Aspas axiales: los sopladores de aspas axiales son similares a los ventiladores de ducto descritos, con la excepcin de que en aquellos es comn que los sopladores tengan aspas con forma de aeroplano e incluyan paletas dentro de la carcasa para reencauzar el flujo en forma axial dentro del ducto siguiente. Esto da como resultado una capacidad de presin esttica mayor para el soplador, y reduce los remolinos del aire. Desplazamiento positivo:un elemento rotatorio desplaza un volumen fijo con cada revolucin. Los sopladores de desplazamiento positivo son requeridos para crear una cantidad predecible de gases qumicos de manejo de flujo con varias propiedades, tales como gases inflamables, corrosivo, peligroso, de alta presin y de alta temperatura. Reciprocantes: usan un tornillo helicoidal excntrico que se mueve dentro de una camisa y hace fluir el lquido entre el tornillo y la camisa. El fluido es atrapado a medida que estos giran, es empujado y forzado a salir por el otro extremo.Pueden operar con flujos fijos a su descarga, aun cuando bombeen contra una red de presin variable, contrario a los sopladores centrfugos, donde el flujo entregado depende de la presin su descarga.Debido a sus caractersticas, este tipo de sopladores son ideales para fluidos altamente viscosos, con contenidos de slidos muy altos, que no necesiten removerse o que formen espumas si se agitan.

Seleccin de un ventiladorLa seleccin de un ventilador consiste en elegir aquel que satisfaga los requisitos de caudal y presin con que debe circular el aire, para la temperatura de la operacin y la altitud de la instalacin y adems se debe determinar su tamao, el nmero de revoluciones a las que debe girar el rotor, la potencia que debe ser entregada a su eje, el rendimiento con el que funciona, la disposicin de la transmisin, el ruido generado, etc. A fin de satisfacer la creciente demanda del consumidor de tecnologa ms rpida y avanzada, se estn creando sistemas que optimicen la energa y al mismo tiempo minimicen el espacio. Sin embargo, esta energa adicional presenta un nuevo problema: el calor. Sin un mecanismo de enfriamiento adecuado, un sistema puede sobrecalentarse y dejar de funcionar. Para proteger al diseo, se debe seleccionar el ventilador correcto para la aplicacin.Para poder determinar el tamao y la velocidad apropiados del ventilador axial o soplador, hay que examinar la curva de rendimiento del ventilador.La curva de rendimiento del ventilador indica la variacin en la cantidad de flujo de aire, las revoluciones o velocidad del ventilador, la presin esttica y la corriente para un voltaje especfico. Por lo general, el voltaje ilustrado es el voltaje nominal. La curva de rendimiento del ventilador se traza sealando la cantidad de flujo de aire en el eje horizontal y la presin esttica en el eje vertical. La mayora de los fabricantes proporciona estos datos para sus equipos de ventilacin.Al seleccionar un ventilador con una curva de rendimiento que coincida con el punto de funcionamiento propuesto, el ingeniero puede estar seguro de que el ventilador enfriar el sistema electrnico lo suficiente.

Siempre que sea posible el ventilador deber estar soplando directamente en la fuente generadora de calor, de modo que nada obstruya el camino del aire a la salida del mismo. El rea de salida de aire deber ser siempre 10% mayor que el rea de entrada de aire. Entre las consideraciones importantes de instalacin, tenemos: escoger la posicin donde la perdida de carga sea mnima y considerar siempre que el aire caliente sube, si es posible instalar el ventilador en la parte inferior y la salida en la parte superior.Defectos ms frecuentes en la instalacin de ventiladoresLas anomalas ms comunes que se observan en la instalacin de ventiladores axiales y que afectan su funcionamiento son: a. El no uso de cono de entrada en instalaciones de ventiladores impelentes (estas piezas de aluminio se deforman con los golpes y se pierden con facilidad).b. El no uso de rejilla de proteccin en el cono de entrada, que deja expuesto el rotor al riesgo de destruccin por el ingreso de cuerpos extraos.c. El uso de piezas de unin entre ducto y ventilador de diseo defectuoso, que provoca prdidas por expansin o reduccin abruptas, cuando hay diferencias de dimetros entre ambos elementos.d. Conexiones directas de ductos plsticos a los ventiladores produce estrechamientos de seccin en la admisin, con la consiguiente prdida de presin esttica, adems de las fugas de aire en las juntas. e. El montaje de un ventilador aspirante con descarga libre sin cono o ducto que reduzca la velocidad de salida del aire es una prdida importante de energa que fcilmente puede evitarse con la instalacin de un ducto de descarga de un largo mnimo de 2 veces el dimetro del ventilador, o de un cono de descarga.

Conclusiones

1. La ventilacin puede definirse como la tcnica de sustituir el aire ambiente interior de un recinto, el cual se considera indeseable por falta de temperatura adecuada, pureza o humedad, por otro que aporta una mejora. Esto es logrado mediante un sistema de inyeccin de aire y otro de extraccin, provocando a su paso un barrido o flujo de aire constante, el cual se llevar todas las partculas contaminadas o no deseadas.

2. Los ventiladores son las mquinas ms usadas para producir el movimiento del aire en la industria. Su funcionamiento se basa en la entrega de energa mecnica al aire a travs de un rotor que gira a alta velocidad y que incrementa la energa cintica del fluido, que luego se transforma parcialmente en presin esttica.

3. La eleccin del ventilador que mejor se adecue a una aplicacin es una decisin importante y fundamental. Hay muchos factores que se deben tener en cuenta y elegir el correcto puede significar la diferencia entre un equipo que funcione correcta y eficientemente y uno que resulte en un sistema sobrecalentado.

Referencias

http://www.unet.edu.ve/~maqflu/doc/LAB-1-128.htm

http://www.buenastareas.com/ensayos/Introduccion-a-Los-Ventiladores/1572118.html

http://www.buenastareas.com/ensayos/Tipos-De-Ventiladores/2210675.htmlhttp://es.wikipedia.org/wiki/Ventilador

http://www.ingenieria.uba.ar/archivos/posgrados_apuntes_CAPITULO_VENTILADORES

http://fluidos.eia.edu.co/hidraulica/articuloses/maquinashidraulicas/compresoresyventiladores/compresoresyventilador.html

http://www.buenastareas.com/ensayos/Sopladores/1471093.html